1、- 1 -中等职业学校专业骨干教师国家级培训数控技术应用专业结业论文河南邓州市职教中心 李晓静内容提要：此次设计是基于华中数控系统的 XH714D加工中心的板类零件编程与加工。设计借助了现阶段所学的专业知识,认真分析了该零件在数控加工中的相关工艺过程。加工内容包括了铣削凸台平面、凸台轮廓、型腔；钻、铰通孔、攻螺纹等。一 零件分析1.1 零件材料分析由零件图可知：零件材料为 45#钢，为优质碳素结构钢。含碳量在 0.420.50%之间，属于高强度中碳钢。具有良好的综合力学性能，切削性能良好。1.2 零件结构分析该零件为一个小型的板类零件，其毛坯尺寸为 12410444mm。零件由带圆角的矩形凸台
2、、带圆槽的凸台、五边形凸台，带圆角的型腔、通孔和两个螺纹孔组成。其上的五边形凸台为内接正五边形。1.3 零件精度分析由图纸可知零件的各尺寸精度要求均较高。零件毛坯留有一定的余量，凸台及凸台轮廓、型腔、通孔、螺纹孔等的精度要求较高，其中高精度要求的加工内容为：带圆角的矩形凸台轮廓、带圆槽的凸台上表面、型腔、通孔，均为 7 级精度要求；螺纹孔为 6 级精度要求。二 加工方案平面、平面轮廓在镗铣类数控机床上的加工方法是铣削。经粗铣的平面，尺寸精度可达IT12IT14 级（指两平面之间的尺寸） ，表面粗糙度 值可达 。经粗、精铣的平面，Ram50.12尺寸精度可达 IT7IT9 级，表面粗糙度 值可达
3、 。.36孔加工方法比较多，有钻、扩、铰、镗等。大直径孔还可采用圆弧插补方式进行铣削加工。孔的加工方式与其所能达到的精度有很紧密的联系。为提高孔的位置精度，在钻孔工步前需要安排锪平端- 2 -面和打中心孔工步。对螺纹加工，要根据孔径大小采取不同的处理方式，一般情况下，直径在 M6M20mm 之间的螺纹，通常采用攻螺纹的方法加工；M6mm 以下，M20mm 以上的螺纹只在加工中心上完成底孔加工，攻丝可通过其他手段进行。该凸模零件由于是中小批量生产，从经济、时效等方面考虑铣六方在普通铣床上完成加工，余下的平面及凸台轮廓、通孔、螺纹孔在 XH714D 立式加工中心上加工完成。该零件的机械加工工艺详见
4、表2-1：表 2-1 五边形凸台零件机械加工工艺过程卡零件名称 图号 材料 件数 毛坯类型 毛坯尺寸机械加工工艺过程卡五边形凸模 0703 45# 300 板料 12410444mm序号工序名称 工序内容 机床 工 装1 下料 下料：12410444mm 气割 200mm 钢板尺2 铣 粗、精铣六方至 12010040mm X5280 盘铣刀；2000.02mm 游标卡尺铣各凸台至图纸要求 XH714D 2000.02mm 游标卡尺铣两个型腔至图纸要求 XH714D 2000.02mm 游标卡尺深度游标卡尺钻、铰孔至图纸要求 XH714D 2000.02mm 游标卡尺、内径千分尺3数控加工攻螺
5、纹孔至图纸要求 XH714D M10-6H 螺纹塞规4 去毛刺 钳工去毛刺5 检验 照图检验各部尺寸及形位公差6 入库 清洗，涂油入库工艺设计 日期 共 1 页 第 1 页三 确定数控加工内容数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生产效率高等特点。数控机床适于加工的内容有：（1）工件上的曲线轮廓表面，特别是由数学表达式给出的非圆曲线和列表曲线等曲线轮廓。（2）给出数学模型的空间曲面或通过测量数据建立的空间曲面。（3）形状复杂，尺寸烦多，曲线与检测困难的地方。（4）能在一次装夹中顺带铣出来的简单表面或形状- 3 -（5）用通用铣床加工难以观察、测量和控制进给内、外凹槽。（6）采用数控铣
6、削能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动的一般加工内容。由该零件的加工方案可知，零件需要下料、铣、钻孔、攻螺纹等工序的加工，零件第一次粗铣铣六方，加工内容较为简单，普通机床就可以保证其精度。并且加工过程中需要多次装夹，为了节约成本，提高加工效率，选择在普通铣床上加工完成。粗铣主要是去除较大余量，并为数控铣削准备精确定位基准。各凸台、孔距的精度要求较高，圆弧等的加工在普通机床上不易控制，其精度也难以保证。而这些工序的加工又只需单工位加工即可完成，故考虑在数控铣床或数控加工中心上进行加工。分析零件的数控加工内容及过程，知加工中所需刀具在 10 把左右，为了减少换刀时间，提高加工效率，确定第 3 工序在
7、数控加工中心上加工。四 数控工序加工工艺设计设计数控加工工艺实际就是设计各工序的加工工步，主要从精度和效率两方面考虑。4.1 数控加工工序加工内容精度分析本工序的工序图如图 4-1-1 所示：由零件的加工方案可知：本工序加工内容中精度要求较高的有：带圆角的矩形凸台的长为 （取 100.0180.017m035.1）,宽为 （取 80.0150.015.08） ，深为 。带圆槽的凸台宽3.2度为 700.02 ，深为 ;两m02.1型腔的长、宽均为 （取08.515.0090.009 ） ，深 （取m1.033.0050.005 ） 。通孔为 。螺纹孔为H712右旋螺纹孔，孔深为 ，孔距分别为
8、， 。HmM610m200.50.4带圆角的矩形凸台对工件对称中心线对称度要求为 0.04mm；对上道工序加工的基准面平行度要求为 0.03mm。带圆槽的凸台上表面对零件底面的平行度要求为 。带圆角的矩形凸台轮廓表面粗m3.- 4 -糙度为 ，其余表面和侧面的粗糙度均为 。未注公差的须按 GB1804-2000 标准中的mRa6.1 mRa2.3中等公差等级加工。4.2 数控工序加工工步设计及各工步走刀路线图4.2.1 数控工序加工工步设计根据全部加工表面按先粗，半精，再精加工分开进行；在一次定位装夹中，尽可能完成所有能够加工的表面的原则，以及对所要加工零件加工内容的分析，确定如下加工顺序：（
9、）粗铣各凸台及凸台轮廓；其走刀路线如表 4-2-2 至表 4-2-4 所示：（）精铣各凸台及凸台轮廓；其走刀路线如表 4-2-5 至表 4-2-7 所示：（）粗、精铣两型腔；其走刀路线如表 4-2-8、表 4-2-9 所示：（）钻中心孔；其走刀路线如表 4-2-10 所示：（）钻 12H7 通孔；其走刀路线如表 4-2-11 所示：（）粗扩 12H7 通孔; 其走刀路线如表 4-2-11 所示：（）粗铰 12H7 通孔;其走刀路线如表 4-2-11 所示：（）精铰 12H7 通孔；其走刀路线如表 4-2-11 所示： （）钻螺纹底孔；其走刀路线如表 4-2-12 所示：（10）攻螺纹；其走刀路
10、线如表 4-2-12 所示： 具体的工步内容及工步顺序见表 4-2-1 数控加工工序卡片。表 4-2-1 数控加工工序卡片夹具名称 零件名称 材料 零件图号数控加工工序卡片机用虎钳 盖板类 45#钢 0703程序编号 051O使用设备 XH714D 车间 数控车间工步号 工步内容 刀号 刀量具规格/mm主轴转速S（r/min）进给速度F(mm/min)备注1粗铣 10080 带圆角凸台粗铣带圆槽凸台、粗铣五边形凸台 T01 16697 3142精铣五边形凸台、精铣 70 凸台、精铣 10080 凸台 T02 16 697 843 粗、精铣 215-15 型腔 T03 6 1062 106.2-
11、 5 -4 钻各孔中心孔 T04 31061 855 钻 12H7 孔到 11mm T05 11 724 1456 粗铰 12H7 孔 11.85mm T06 11.85 135 1087 粗铰 12H7 孔至 11.95mm T07 11.95 133 1088 精铰 12 孔至图纸要求 T08 12H7 130 1069 钻 M10 螺纹底孔 T09 8.5 106.2 42.510 攻丝 T10 M10-6H 720 1080编 制 审核 批准 共 1 页 第 1 页4.2.2 数控加工工序各工步走刀路线图走刀路线可分为孔加工进给路线和铣削加工进给路线。在安排孔的加工走刀路线时，在保证孔
12、的加工精度和表面粗糙度要求的同时，应寻求最短路线；在安排轮廓铣削加工的进给路线时，应尽量沿着轮廓的切线方向切入切出。结合该零件的材料，为提高表面精度，粗铣时可采用逆铣，精铣时采用顺铣。该零件的数控加工走刀路线如表 4-2-2 至表 4-2-12 所示：表 4-2-2 粗铣带圆角凸台走刀路线图数控加工走刀路线图 工序号 3 工步号 1 程序号 O0002机床型号 XH714D 加工内容 粗铣带圆角凸台 共 11 页 第 1 页粗铣 10080mm带圆角凸台编 程校 对审 批符号含义 抬刀 下刀 编程原点 起刀点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切表 4-2-3 粗铣 70 带圆槽凸台走刀路线图数控
13、加工走刀路线图 工序号 3 工步号 2 程序号 O0003机床型号 XH714D 加工内容 粗铣带圆槽凸台 共 11 页 第 2 页- 6 -粗铣 70 带圆槽凸台编 程校 对审 批符号含义 抬刀 下刀 编程原点 起刀点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切表 4-2-4 粗铣五边形凸台走刀路线图数控加工走刀路线图 工序号 3 工步号 3 程序号 O0004机床型号 XH714D 加工内容 粗铣五边形凸台 共 11 页 第 3 页粗铣五边形凸台编 程校 对 审 批符号含义 抬刀 下刀 编程原点 起刀点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切表 4-2-5 精铣五边形凸台走刀路线图数控加工走刀路线图 工序
14、号 3 工步号 4 程序号 O0001机床型号 XH714D 加工内容 精铣五边形凸台 共 11 页 第 4 页- 7 -精铣五边形凸台编 程校 对审 批符号含义 抬刀 下刀 编程原点 起刀点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切表 4-2-6 精铣带圆槽凸台走刀路线图数控加工走刀路线图 工序号 3 工步号 5 程序号 O0001机床型号 XH714D 加工内容 精铣带圆槽凸台 共 11 页 第 5 页精铣 70 带圆槽凸台编 程校 对审 批符号含义 抬刀 下刀 编程原点 起刀点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切表 4-2-7 半精铣、精铣带圆角凸台走刀路线图数控加工走刀路线图 工序号 3 工步号
15、 6 程序号 O0001机床型号 XH714D 加工内容 半精铣、精铣带圆角凸台 共 11 页 第 6 页- 8 -半精铣、精铣10080 带圆角凸台编 程校 对审 批符号含义 抬刀 下刀 编程原点 起刀点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切表 4-2-8 粗铣型腔走刀路线图数控加工走刀路线图 工序号 3 工步号 7 程序号 O0005机床型号 XH714D 加工内容 粗铣型腔 共 11 页 第 7 页粗铣型腔编 程校 对审 批符号含义 抬刀 下刀 编程原点 起刀点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切表 4-2-9 精铣型腔走刀路线图数控加工走刀路线图 工序号 3 工步号 8 程序号 O0001-
16、 9 -机床型号 XH714D 加工内容 精铣型腔 共 11 页 第 8 页精铣型腔编 程校 对审 批符号含义 抬刀 下刀 编程原点 起刀点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切表 4-2-10 钻各孔中心孔走刀路线图数控加工走刀路线图 工序号 3 工步号 9 程序号 O0001机床型号 XH714D 加工内容 钻中心孔 共 9 页 第 11 页钻各孔中心孔编 程校 对审 批符号含义 抬刀 下刀 编程原点 起刀点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切表 4-2-11 钻、铰 12H7 通孔走刀路线图数控加工走刀路线图 工序号 3 工步号 10 程序号 O0001机床型号 XH714D 加工内容 钻、铰
17、 共 11 页 第 10 页- 10 -钻、铰 12H7 通孔编 程校 对审 批符号含义 抬刀 下刀 编程原点 起刀点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切表 4-2-12 攻螺纹孔走刀路线图数控加工走刀路线图 工序号 3 工步号 11 程序号 O0001机床型号 XH714D 加工内容 攻螺纹 共 11 页 第 11 页钻、攻 M10 螺纹孔编 程校 对审 批符号含义 抬刀 下刀 编程原点 起刀点 走刀方向 走刀线相交 铰孔 行切4.3 数控工序工艺系统选择4.3.1 数控机床及机床参数的选择此零件为中小批量加工。故其毛坯可以在普通机床上完成粗加工，其余内容在数控机床上加工。在普通机床上加工毛坯时，首先确定一个加工基准面，以保证在加工时平行度的要求，为在数控机床
