胡德文 毕业论文

底板零件加工工艺分析

专业班级：机械0902 学 生：胡德文 学 号：092020222 指导教师：李芬

教学单位：汽车工程学院电子信息工程系 毕 业 届： 2012届

2012年6月1日

襄樊职业技术学院汽车工程学院电子信息工程系

- 1 -

襄樊职业技术学院（毕业）论文

毕 业 设 计（论 文）课 题 任 务 书

汽车工程学院电子信息工程 系（院） 机械设计与制造 专业 机械0902 班 学生 胡

德文

一、毕业设计(论文)课题：底板零件加工工艺分析

二、毕业设计(论文)工作自 2011 年12月 1日起至 2012年6月 1日止 三、毕业设计(论文)进行地点 ：襄樊职业技术学院 四、毕业设计(论文)的内容要求：

（1）文字要求：文字通顺，语言流畅，无错别字。 （2）份量要求：理工类不少于3500字

（3）图纸要求（工程设计型）：图面整洁，布局合理，线条粗细均匀，圆弧连接光滑，寸标注规范，文字注释必须用工程字书写。提倡学生用计算机绘图。

（4）曲线图表要求（工程设计型）：所有曲线、图表、线路图、流程图、程序框图、示意图等不准徒手画，必须按国家规定标准或工程要求采用计算机绘制。

（5）编排格式要求：论文外形尺寸以A4纸为准。论文文字排版的字号、字距、行距的大小，以版面清晰、容易辨识和阅读为原则，一般可参考下面要求进行排版：题目和标题用黑体，字号分别用3号和4号；文章段落内容用小4号宋体字，每页32行，每行33字；各级标题序号一律用阿拉伯数字标明；正文中标题一律左顶格。

（6）打印份数要求：一律打印2份，1份交指导教师（含电子稿），1份准备答辩用 五、教师指定的主要参考文献 1、刘劲松，王军. 数控加工工艺，武汉：武汉大学出版社，2009.1

2、苏朱勇，郑丽萍，刘劲松，詹建军. 数控机床操作与编程，武汉：华

中师范大学出版社，2007.8

3、张晓红，李福全，朱小平. 机械设计基础，武汉：华中师范大学出版

社，2007.8 4、蔡慧玲，陆长永，李芬 . 机械制图，武汉：华中师范大学出版社，2007.8 5、胡翔云，程洪涛. 机械加工实训指导书，武汉：武汉大学出版社，2009.1

学生：胡德文

指导教师：李芬

2

襄樊职业技术学院（毕业）论文

目 录

1 零件图及图样分析 .................................. 4 1.1 零件图 .......................................... 4 1.2 图样工艺分析 .................................... 5 2 零件加工工艺设计 .................................. 5 2.1工艺分析 ......................................... 5 2.2 刀具的选择、切削参数和切削用量 .................. 5 2.3 夹具的选择与类型 ................................ 9 2.3.1夹具的类型 ..................................... 9 2.3.2夹具的选择 ..................................... 9 2.3.3 零件的安装 .................................... 7 3 零件的加工工艺、工序及编程 ........................ 8 3.1 数控加工工艺 .................................... 8 3.2 数控加工工序 .................................... 9 3.3数控加工编程 .................................... 10 4结束语 ............................ 错误！未定义书签。 5参考文献 .......................... 错误！未定义书签。

3

襄樊职业技术学院（毕业）论文

底板数控铣削分析实例

学生：胡德文 指导教师：李芬

摘要

数控机床的出现以及带来的巨大利益，引起世界各国科技界和工业界的普 遍重视。发展数控机床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂 自动化的基础。本文主要通过对底板的数控工艺分析与加工，综合所学的专业基础知识，全面考虑可能影响在铣削、钻削、绞削加工 中的因素，设计其加工工艺和编辑程序，完成要求。

前沿：

数控机床的大量使用，需要大批熟练掌握现代数控技术的人员。数控技术

的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。本文以底板数控铣削为实例，通过对典型的数控铣零件的工艺分析及编程，讲叙了数控铣编程与加工的基本步骤。

关键词

底板，零件图，工艺分析，刀具，夹具，主要工艺问题

4

襄樊职业技术学院（毕业）论文

1 零件图及图样分析 1.1 零件图

5

襄樊职业技术学院（毕业）论文

1.2 图样工艺分析

1、技术要求

（1）本项目零件名称为底板，材料为45钢，结构有外形轮廓、圆形槽、腰形槽和孔。

+0.06

（2）加工要求：重点加工尺寸：2-5+0.0750 、3-Φ10+0.0220 、60.730-0.19、 30。.

14+0.070、Φ42+0.0620上表面

和Φ10内孔表面粗糙度：Ra 6.3、Ra1.6，其他均为Ra3.2，3×φ10孔对C面有较高的垂直度要求、φ42圆形槽有较高的对称度要求，无热处理要求。 （3）根据内外交叉，先粗后精原则，先片面然后钻孔，再加工外圆及内孔，外形轮廓中的50和60.73两尺寸的上偏差都为零，可不必将其转变为对称公差，直接通过调整刀补来达到公差要求。

2 零件加工工艺设计 2.1工艺分析

（1）根据对零件图的分析可设毛坯：板料，材料：45钢，本次加工为单件加工

（2）夹具：平口钳、垫铁

（3）量具：内径量表、游标卡尺、外径千分尺 （4）机床选择：数控铣床

（5）定位基准的选择：根据定位基准的选择原则 （6） 加工顺序的选择：先粗后精，先面后孔的原则 （7） 加工路线：

铣下平面——铣四个侧面——翻面铣上平面——铣外轮廓——打中心孔—加工3×φ10孔——圆形槽粗、精铣削——腰形槽粗、精铣削。

2.2 刀具的选择、切削参数和切削用量

对刀具的基本要求：

1）刀刚性要好。铣刀刚性要好的目的有二：一是为提高生产效率而采用大切削用量的需要；二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点；

（2）铣刀的耐用度要高。尤其是当一把铣刀加工的内容很多时，如刀具不耐用而磨损较快，不仅会影响零件的表面质量与加工精度，而且会增加换刀

6

襄樊职业技术学院（毕业）论文

引起的调刀与对刀次数，也会使工作表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，从而降低了零件的表面质量。 除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要。切削粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的，总之，根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好，耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意加工质量的前提。具体选择的刀具将在工艺文件里表现出来。

表1刀具选择的结果如下：

加工步骤 刀具规格 序号 1 2 3 4 5 6 加工内容 铣上下平面 铣四个侧面 去除轮廓边角料 粗铣外轮廓 精铣外轮廓 钻中心孔 类型 Ф80面铣刀 Ф20立铣刀 Ф20立铣刀 Ф20立铣刀 Ф20立铣刀 φ3mm中心钻 7 钻3×φ10底孔和垂直进刀工艺孔 8 铰2×φ10H7孔 粗铣圆形槽 材料 刀具切削参数 主轴转速n/r.min600 500 1进给速度 vf/mm.min 200 100 400 500 700 2000 80 100 80 80 φ9.7mm600 80 45 麻花钻 φ10mm铰刀 φ16mm立铣刀 钢200 500 500 750 600 50 80 80 60 80 9 10 半精铣圆形槽 φ16mm立铣刀 11 精铣圆形槽 φ16mm立铣刀 12 粗铣腰形槽 φ12mm立铣刀 7

13 半精铣腰形槽 襄樊职业技术学院（毕业）论文

φ12mm立铣刀 600 800 80 60 14 精铣腰形槽 φ12mm立铣刀

切削用量选择如下表2：

表2切削用量选择

铣上下平面 铣四个侧面 去除轮廓边角料 粗铣外轮廓 精铣外轮廓 钻中心孔 钻3×φ10底孔和垂直进刀工艺孔 铰2×φ10H7孔 粗铣圆形槽 半精铣圆形槽 精铣圆形槽 粗铣腰形槽 主轴转速s/(r/min) 600 500 400 500 700 2000 600 200 500 500 750 600 进给量f/(mm/r) 1 0.5 80 100 80 80 80 50 80 80 60 80 背吃刀量ap/mm 3 1 8

襄樊职业技术学院（毕业）论文

半精铣腰形槽 精铣腰形槽 600 800 80 60

2.3 夹具的选择与类型 2.3.1 夹具的类型

数控铣床上的夹具主要是平口钳。

2.3.2 夹具的选择

数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点：

（1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。

（2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 （3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。

（4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。

2.3.3 零件的安装

数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点：

（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。

（2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。

由于本次设计的零件属于板类零件，故采用平口钳装夹。其安装方便、安装精度较高，

3零件的加工工艺、工序及编程 3.1 数控加工工艺

底板的机械加工工艺过程卡:

9

襄樊职业技术学院（毕业）论文

工序号 1 工序名称 工序内容 设备 工艺设备 下料 下的110X90X30板料 铣成（100±0.027）mm×（80±0.023）mm×20 mm的四方 锯床 量具、钢板尺 刀具：夹具：平口钳、2 普铣 普通铣床 垫片Ф80面铣刀 夹具：平口钳、垫片 刀具：φ20mm立铣刀、φ3mm中心钻、φ9.7mm麻花钻、φ10mm铰刀、φ16mm立铣刀、φ12mm立铣刀、 夹具：平口钳、垫片 3 数控铣 去除轮廓边角料 粗铣外轮廓 精铣外轮廓 钻中心孔 钻3×φ10底孔和垂直进刀工艺孔 铰2×φ10H7孔 粗铣圆形槽 半精铣圆形槽 精铣圆形槽 粗铣腰形槽 半精铣腰形槽 精铣腰形槽 数控铣床 量具：内径量表、千分尺 4 5 6 钳工 润铣、去毛刺、打标识 检验 检验产品是否合格 包装 零件打包入库 钳工台 质检部 锉刀、打字机 游标卡尺 3.2 数控加工工序 工序安排：

（1） 外轮廓的粗、精铣削.

（2） 加工3×φ10孔和垂直进刀工艺孔。 （3） 圆形槽粗、精铣削. （4） 腰形槽粗、精铣削.

底板数控加工刀具卡

10

襄樊职业技术学院（毕业）论文

序号 刀具号 刀具名称 零件名称 刀 具 直径 φ20mm φ3mm φ9.7mm φ10mm φ16mm 长度 补偿值 半径 10.2（粗）/9.96（精） 8.2（半精）/7.98（精） 6.1（半精）/5.98（精） 长度 程序编号 刀补号 半长度 径 D01 1 2 3 4 T01 T02 T03 T04 立铣刀 中心钻 麻花钻 铰刀 5 T05 立铣刀 D05 6 T06 立铣刀 φ12mm D06 底板数控加工工序卡 单 位 工序号 工步号 1 2 3 4 5 6 7 数控加工工序卡片 程序编号 工步内容 去除轮廓边角料 粗铣外轮廓 精铣外轮廓 钻中心孔 钻3×φ10底孔和垂直进刀工艺孔 铰2×φ10H7孔 粗铣圆形槽 产品名称 零件名称 材 料 编制 零件图号 审核 夹具夹具编号 设备名称 名称 刀具号 T01 T01 T01 T02 T03 T04 T05 背吃主轴转速 进给速度 刀具规格 刀量 /（r/min） /（mm/min） /mm φ20mm400 80 立铣刀 φ20mm500 100 立铣刀 φ20mm700 80 立铣刀 φ3mm中2000 80 心钻 φ9.7mm600 80 麻花钻 φ10mm200 50 铰刀 φ16mm500 80 11

襄樊职业技术学院（毕业）论文

8 9 10 11 12

半精铣圆形槽 精铣圆形槽 粗铣腰形槽 半精铣腰形槽 精铣腰形槽 T05 T05 T06 T06 T06 立铣刀 φ16mm立铣刀 φ16mm立铣刀 φ12mm立铣刀 φ12mm立铣刀 φ12mm立铣刀 500 750 600 600 800 80 60 80 80 60 3.3数控加工编程

底板数控加工程序清单 零件图号 001 工序号 共7页 程序号 零件名称 底板 工序名称 数铣 第 1 页 程 序 内 容 程 序 说 明 12

襄樊职业技术学院（毕业）论文

O0001；（去除轮廓边角料） 程序号 N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化 N20 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面，启动主轴 N30 M03 S400； N40 X-65.0 Y32.0； 去除轮廓边角料 N50 Z-5.0； N60 G01 X-24.0 F80； N70 Y55.0； N80 G00 Z50.0； N90 X40.0 Y55.0； N100 Z-5.0； N110 G01 Y35.0； N120 X52.0； N130 Y-32.0； N140 X40.0； N150 Y-55.0 N160 G00 Z50.0 M09； N170 M05； N180 M30； 程序结束 程 序 内 容 程 序 说 明 第2页 13

襄樊职业技术学院（毕业）论文

O0002；（粗、精加工外形轮廓，程序中切削程序号 参数为粗加工参数） N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化 N20 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面，启动主轴 N30 M03 S500； 精加工时设为700r/min N40 G00 X15.0 Y-65.0； N50 Z-5.0； 下刀 N60 G01 G41 Y-50.0 D01 F100； 建立刀补，粗加工时刀补设为10.2mm，精加N70 G03 X0.0 Y-35.0 R15.0； 工时刀补设为 9.95mm（根据实测尺寸调整）；N80 G01 X-45.0 Y-35.0； 精加工时 F设80mm/min N90 X36.184 Y15.0； N100 X-31.444 ； N110 G03 X-19.214 Y19.176 R20.0； N120 G01 X6.944 Y39.393； N130 G02 X37.589 Y-13.677 R40.0； N140 G01 X10.0 Y-35； N150 X0； N160 G03 X-15.0 Y-50.0 R15； 切向切出 N170 G01 G40 Y-65.0； 取消刀补 N180 G00 Z50.0 M09 N190 M05； N230 M30； 程序结束 14

襄樊职业技术学院（毕业）论文

程 序 说 明 第3页 O0003；（加工3×φ10孔和垂直进刀工艺程序号 孔） N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； 程序初始化 N20 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面，启动主轴 N30 M03 S2000； N40 G99 G81 X12.99 Y-7.5 R5.0 Z-5.0 F80； 钻中心孔，深度以钻出锥面为好 N50 X-12.99； N60 X0.0 Y15.0； N70 Y0.0； N80 X30.0； N100 G00 Z180.0 M09； 刀具抬到手工换刀高度 N105 X150 Y150； N110 M05； N120 M00； 程序暂停，手工换T03刀，换转速 N130 M03 S600； N140 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面 N150 G99 G83 X12.99 Y-7.5 R5.0 Z-24.0 钻3×φ10底孔和垂直进刀工艺孔 Q-4.0 F80； N160 X-12.99； N170 X0.0 Y15.0； N180 G81 Y0.0 R5.0 Z-2.9； N190 X30.0 Z-4.9； N200 G00 Z180.0 M09； 刀具抬到手工换刀高度 N210 X150 Y150； 移到手工换刀位置 N220 M05； N230 M00； 程序暂停，手工换T04刀，换转速 N240 M03 S200； N250 G00 Z50.0 M07； 刀具定位到安全平面 N260 G99 G85 X12.99 Y-7.5 R5.0 Z-24.0 铰3×φ10孔 Q-4.0 F80； N270 X-12.99； N280 G98 X0.0 Y15.0； N290 M05； N300 M30； 程序结束 程 序 内 容 15

襄樊职业技术学院（毕业）论文

程 序 内 容 O0004；(粗铣圆形槽) N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； N20 G00 Z50.0 M07； N30 M03 S500； N40 X0.0 Y0.0； N50 Z10.0； N60 G01 Z-3.0 F40； N70 X5.0 F80； N80 G03 I-5.0； N90 G01 X12.0； N100 G03 I-12.0； N110 G00 Z50 M09； N120 M05； N130 M30； 程 序 说 明 程序号 程序初始化 刀具定位到安全平面，启动主轴 下刀 去除圆形槽中材料 第4页 程序结束 程 序 内 容 程 序 说 明 第5页 16

襄樊职业技术学院（毕业）论文

O0005；(半精、精铣圆形槽边界, 程序中切削参数为半精加工参数) N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； N20 G00 Z50.0 M07； N30 M03 S600； N40 X0.0 Y0.0； N50 Z10.0； N60 G01 Z-3.0 F40； N70 G41 X-15.0 Y-6.0 D05 F80； N80 G03 X0.0 Y-21.0 R15.0； N90 G03 J21.0； N100 G03 X15.0 Y-6.0 R15.0； N110 G01 G40 X0.0 Y0.0； N120 G00 Z50 M09； N130 M05； N140 M30; 程序号 程序初始化 刀具定位到安全平面，启动主轴 精加工时设为750r/min 下刀 建立刀补，半精加工时刀补设为8.2mm，精加工时刀补设为7.98mm（根据实测尺寸调整）；精加工时F 设60mm/min 切向切入 取消刀补 程序结束 程 序 内 容 程 序 说 明 第6页 17

襄樊职业技术学院（毕业）论文

O0006；(粗铣腰形槽) N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ; N20 G00 Z50.0 M07； N30 M03 S600； N40 X30.0 Y0.0； N50 Z10.0； N60 G01 Z-5.0 F40； N70 G03 X15.0 Y25.981 R30.0 F80; N80 G00 Z50 M09； N90 M05； N100 M30； 程序号 程序初始化 刀具定位到安全平面， 启动主轴 到达预钻孔上方 下刀 粗铣腰形槽 程序结束 程 序 内 容 程 序 说 明 第7页 18

襄樊职业技术学院（毕业）论文

O0007；(半精、精铣腰形槽,程序中切削参数为半精加工参数) 程序初始化 刀具定位到安全平面，启动主轴 精加工时设为800r/min N10 G17 G21 G40 G54 G80 G90 G94 ； N20 G00 Z50.0 M07； N30 M03 S600; N40 X30.0 Y0.0； N50 Z10.0； N60 G01 Z-3.0 F40； N70 G41 X30.5 Y-6.5 D06 F80； N80 G03 X37.0 Y0.0 R6.5； N90 G03 X18.5 Y32.043 R37.0； N100 X11.5 Y19.919 R7.0 ； N110 G02 X23.0 Y0 R23.0； N120 G03 X37.0 R7.0； N130 X30.5 Y6.5 R6.5； N140 G01 G40 X30.0 Y0.0； N150 G00 Z50 M09； N160 M05； N170 M30; 下刀 建立刀补，半精加工时刀补设为6.1mm，精加工时刀补设为5.98mm（根据实测尺寸调整）；精加工时F 设60mm/min 取消刀补 程序结束 编制

胡德文 审核 校对 批准 19

襄樊职业技术学院（毕业）论文

4结束语

以上就是本次设计的全过程。这次设计不仅使我对所设计的零件有了更深的了解，还使我学到了许多在书本上学不到的东西，这对我以后走上社会，走向工作岗位都有十分重要的意义。

毕业设计是综合运用所学知识进行设计实践的环节，为对我们在生产实际中进行调查研究的能力、观察问题、分析问题能力的培养至关重要。通过毕业设计的锻炼，我们运用所学知识的能力、解决问题的能力、创新设计的能力都得到了很好的锻炼和加强。

本次毕业设计让我系统地巩固了大学三年的学习课程，系统地巩固了《机械设计》、《机械制图》、《数控编程》等许多课程。从零件产品图的绘制到产品的加工，在指导老师的精心指导下,完成自己的毕业设计。主要介绍了典型零件的数控铣削加工工艺。数控铣削的工艺灵活性很大，加工方法多种多样。通过老师的悉心指导和自己的认真学习，刻苦分析，查阅相关资料，最终做完了毕业设计。根据图纸的具体要求，再结合实际加工的经验，制定出一套加工的详细方案。

总之，通过本次毕业设计，我们综合了专业了知识，更是因为在设计中，遇到了许多的问题，得到了老师的解答，完成了工艺的设计，我从中更认识到了自己不足之处，对于即将毕业的我来说，无疑是给了自己一个巨大的帮助，以便在近期内巩固所学的知识，为今后离开校园走上工作岗位奠定坚实的技术基础，成为一个对社会有所贡献的人。

5参考文献

1、刘劲松，王军. 数控加工工艺，武汉：武汉大学出版社，2009.1

2、苏朱勇，郑丽萍，刘劲松，詹建军. 数控机床操作与编程，武汉：华

中师范大学出版社，2007.8

3、张晓红，李福全，朱小平. 机械设计基础，武汉：华中师范大学出版

社，2007.8 4、蔡慧玲，陆长永，李芬 . 机械制图，武汉：华中师范大学出版社，2007.8 5、胡翔云，程洪涛. 机械加工实训指导书，武汉：武汉大学出版社，2009.1

20