1、开封大学机械制造与自动化专业 2015 届毕业设计说明书1目 录摘 要 .2一 零件的分析 .4(一) 零件的技术要求分析 .4(二) 零件图纸的工艺分析 .4(三) 加工思路和加工方案 .5二加工工艺的设定 .6(一) 加工刀具的选择 .6(二) 主轴转速的确定 .7(三) 进给速度的确定 .9(四) 后置设置 .10三 零件实体造型设计 .11(一) 实体造型软件的介绍和选择 .11(二) 利用 CAXA软件进行零件造型 .11四零件的加工仿真 .17(一) 毛坯的确定 .17(二) 零件加工轨迹与仿真 .19五生成 G代码和工艺清单 .27(一) 生成 G代码 .27(二) 生成加工工艺
2、清单 .29结 束 语 .31参考文献 .32开封大学机械制造与自动化专业 2015 届毕业设计说明书2摘 要数控技术在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，是现代制造技术的核心，是提高制造业的产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段。数控加工具有自动化程度高，加工质量稳定，加工精度高，柔性好等一系列优点。在数控加工过程中，数控加工工艺设计是否合理，将直接影响到机床效能的发挥，刀具的使用寿命以及工件的加工精度和加工效率。该十字凹槽零件的数控加工工艺设计，首先应根据零件的图纸以及技术要求，对该零件进行了详细的数控加工工艺分析，根据分析的结果，对该零件进行了数控加工工艺设计，制定了加工方案，选择了合
3、适的数控加工设备，加工刀具，夹具，确定了装夹方案，切削用量，切削速度，制定加工路线，走刀路线，编制了零件的数控加工工序卡片和选用刀具卡片等。最后综合运用计算机软件进行加工路线的仿真和自动编程编制了该零件的数控程序本次造型设计过程中主要用到了 CAXA 软件的拉伸增料、拉伸除料、过渡、钻孔等功能，数控加工过程中主要用到了 CAXA 软件的平面区域粗加工、平面轮廓精加工、钻孔加工等功能。通过对该零件的三维造型及数控加工，使自己对 CAXA 软件有更深一刻的了解。关键词: 数控加工 加工工艺 加工路线 仿真加工开封大学机械制造与自动化专业 2015 届毕业设计说明书3前 言数控加工是机械制造中的先进
4、的加工技术是一种高效率，高精度与高柔性特点的自动加工方法，数控加工技术可有效解决复杂、精密、小批多变零件的加工问题，充分适应了现代化生产的需要，制造自动化是先进制造技术的重要组成部分，其核心技术是数控技术，数控技术是综合计算机、自动技术、自动检测及精密机械等高新技术的产物，它的出现及所带来的巨大利益，已引起了世界各国技术与工业界的普遍重视，目前，国内数控机床使用越来越普及，如何提高数控加工技术水平已成为当务之急，凹槽零件所占的比例越来越大。传统的加工速度慢，效率低，已经不能满足机械加工行业的要求。数控技术是制造业实现自动化，集成化的基础，是提高产品质量，提高劳动生产率必不可少的手段。专家们预言
5、“二十一世纪机械制造业是竞争的时代，其实则是数控技术的竞争” 。由于数控加工具有生产效率高，加工质量好等优点，因此应用越来越广泛。CAXA 制造工程师，是我国自住研发的集三维设计，虚拟仿真加工，自动生成 G 代码等功能于一体的 CAD/CAM 软件，能通过加工仿真或代码反读，检验加工工艺和代码校验。数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量发挥数控机床的前提条件，从数控加工的实用角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在介绍数控加工切削基础，数控机床刀具的选用，数控加工的定位与装夹以及数控加工工艺基础等基本知识的基础上，分析了数控车削的加工工艺。开
6、封大学机械制造与自动化专业 2015 届毕业设计说明书4一 零件的分析图 1-1零件图(一) 零件的技术要求分析零件包括尺寸精度，形状精度，位置精度的技术要求，表面粗糙度的要求，这些要求应能保证使用性能的前提下，保证加工工艺在公差范围内。还应遵循以下几个原则：1. 各要素的形状尽量简单，规格应尽量标准和统一。2. 刀具能正常的进入，退出和顺利通过加工各个轮廓、凹槽、孔等等。3. 减少刀具或工件的装夹次数，提高工作效率。4. 根据图纸上的公差要求，确保加工的区域在公差范围内。(二) 零件图纸的工艺分析根据图纸 1-1 零件图所示，该凹槽零件表面有凹槽，方形凸台，椭圆凹槽及通孔加工等表面组成，其中
7、有多个尺寸精度和表面粗糙度要求较高。零件图上尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求：轮廓描述清楚完整：零件材料为 45 钢锻件，切开封大学机械制造与自动化专业 2015 届毕业设计说明书5削加工性能较好，加工完后去边上的毛刺，无热处理和硬度要求。从零件图 1-1 分析得知，该零件的分析的技术要求如下：1. 外轮廓为 80mm80mm，厚 14mm，表面粗糙度为 Ra1.6um，表面粗糙度为 Ra1.6um。2. 零件中心的椭圆形凹槽的深度为 2mm，表面粗糙度为 Ra1.6um。椭圆形凹槽的长半轴为 25 mm，短半轴为 15 mm 以零件顶面为基准。3. 零件上面正方形凸台内部的凹台深度为
8、5mm，正方形凸台的内外四个过渡角的半径分别为 10 mm 和 12 mm，以零件的底面为基准。(三) 加工思路和加工方案1. 此零件是需要多工步，多刀具加工的，在加工顺序上应遵循， “基面先行”， “先粗后精” ， “先主后次” ，及先面后孔的工艺原则。2. 从零件的结构上看，该零件需要装夹两次方能完成所有加工内容。在第一次装夹时，加工底面，控制高度尺寸 16mm，然后进行外轮廓精加工把毛坯余量去除，再加工凹槽和孔，本次装夹可以直接选用平口虎钳进行装夹；第二次装夹时，加工凸台、凹槽等剩下的所有加工面。3. 加工方案:铣下底面-铣外轮廓-铣椭圆凹槽-钻孔-铣上平面-铣凹台外围-铣凹台内的凸台-
9、铣十字凹槽。开封大学机械制造与自动化专业 2015 届毕业设计说明书6二加工工艺的设定(一) 加工刀具的选择在数控加工中，刀具的选择是和加工精度加工质量和加工效率都有这影响。选择适当的刀具及切削参数的合理设置，可以使数控加工以最低的成本达到最佳的加工质量，用最短时间。总之，刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用和高精度。为了满足加工要求，尽量选择短柄，为了提高刀具刚性。还应考虑以下因素：1. 刀具选择应考虑的主要因素刀具的选则是数控加工的重要工艺内容之一，不仅要精度高，刚度高，耐用度高，要求尺寸稳定，安装方便，这就要求采用新型优质材料制造数控加工工具，并优选刀具参数。选刀具时，要考虑加
10、工零件的材料，性能，硬度，刚度，塑性，韧性及耐磨性等。还应考虑工件的几何形状，加工余量，零件的技术经济指标。刀具能承受的切削用量等。2. 刀具材料材料的选择常用刀具材料为高速钢，硬质合金。非金属材料刀具使用较少。高速钢刀具易磨损，价格低，常用于加工硬度较低的工件。硬质合金刀具耐温高，硬度高，主要用于加工硬度较高的工件，硬质合金刀具加工效率和质量比高速钢刀具好。根据零件的要求，先采用半径 r=5mm 的立铣刀，定义为 T01。再采用半径 r=3mm和 r=5mm 的钻头，定义为分别为 T02 和 T03。并把该刀具的半径输入刀具参数表中。如下图 2.1开封大学机械制造与自动化专业 2015 届毕
11、业设计说明书7(二) 主轴转速的确定主要根据允许的切削速度 Vc（m/min）选取:N= 1000V /Dc其中 Vc-切削速度（m/min）D-工件或刀具的直径（mm）由于每把刀计算方式不同，现选取直径为 10 mm 的立铣刀为例，代入公式计算可得和。D=10mm根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度，材料，刀具的材料和刀具耐用度等因素。参考表选取从理论上讲，Vc 的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积削瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙值。但实际上由于机床，刀具等的限制，综合考率。开封大学机械制造与自动化专业 2015 届毕业设计说明书8表 2-1铣削
12、时切削速度表铣削加工: 取粗铣 Vc=25m/min 精铣 Vc=30m/minD=10mm代入式中： N= 1000V /Dc N 粗=790.1r/min N 精=955.4r/min计算的主轴转速 N 要根据机床有的或接近的转速选取：即：取 N 粗=800r/min N 精=1000r/min同理计算 D=10mm 钻的头： N 精=955.4r/min 取 N 精=1000r/minD=6mm 的钻头： N 精=1592.3 r/min 取 N 精=1600 r/min(三) 进给速度的确定切削进给速度 F 时切削时单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位mm/min。它与铣刀的
13、转速 N，铣刀齿数 Z 以及每齿进给量 fz（mm/z）的关系为F=fz*z*n每齿进给量 fz 的选取主要取决于工件材料的力学性能，刀具材料，工件表面粗糙度等因素。工件材料的强度和硬度越高，fz 越小，反之则越大：工件表面粗糙度值越小，fz 就越小：硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀。可参考表切削速度 Vc/（min）工件材料 硬度/HBS高速钢铣刀 硬质合金铣刀225 18-42 66-150225-325 12-36 54-120钢325-425 6-21 36-75190 6-21 36-75190-260 9-18 45-90铸铁160-320 4.5-10 21-30铝 7
14、0-120 100-200 200-400黄铜 53-56 20-50 100-180开封大学机械制造与自动化专业 2015 届毕业设计说明书9表 2-2 铣刀每齿进给综合选取，铣削加工：D=10mm粗铣 fz=0.10mm/z 精铣 fz=0.04mm/z 铣刀齿数 z=2上面计算出： n 粗=800r/min n 精=1000r/min将它们代入式子计算：粗铣时：F=0.10x2x800=160mm/min精铣时：F=0.04x2x1000=80mm/min切削进给速度也可有机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整，以获得最佳切削状态。(四) 后置设置用户可以增加当前使用的机床，
15、给出机床名，定义适合自己机床的后置格式。系统默认的格式为 FANUC 系统的格式。1选择屏幕左侧的“加工管理”结构树， 双击结构树中的“机床后置” ，弹出“机床后置”对话框。2增加机床设置。选择当前机床类型，如下图 2.2 所示。每齿进给量 Fz/(mm/z)粗铣 精铣工件材料高速钢铣刀 硬质合金铣刀 高速钢铣刀 硬质合金铣刀钢 010-0.15 010-0.25 0.02-0.05 0.10-0.15铸铁 0.12-0.20 0.15-0.30铝 0.06-0.20 0.10-0.25 0.05-0.10 0.02-0.05开封大学机械制造与自动化专业 2015 届毕业设计说明书10图 2.23. 后置处理设置。选择“后置处理设置”标签，根据当前的机床，设置各参数，如下图 2.3 所示。图 2.3 三 零件实体造型设计(一) 实体造型软件的介绍和选择1. 在这次设计加工中我选择的是 CAXA 制造工程师软件，它是国内自主版权加工软件的代表，是北航海尔软件公司及北京航空航天大学科技实力的具体体现，是取代国外软件的最佳选择。CAXA 制造工程师使实体设计跨越了传统参数化造型在复杂性方面受到的限制，不论是经验丰富的专业人员，还是刚接触 CAXA 制造工程师的初学者，CAXA 制造工程师都能为您提供便
