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1、河北机电职业技术学院现代制造工程系毕业论文手轮扳把模具型腔铣削学生姓名: 学 号: 专业班级: 数控设备应用与维护0801指导教师: 完成时间: 2011 年6 月16 日目录前言2手轮扳把模具型腔铣削1、选择机床.42、零件图分析.43、工艺分析3.1、工艺步骤确定原则.63.2、加工不规则凹槽分析.63.3、加工锁孔的分析.64、工艺安排4.1、加工方法的选择.74.2、加工阶段的划分.74.3 加工工序的划分.74.4、加工步骤.7 4.5、加工路线的确定.84.6、加工路线的拟订.8 4.7、加工难点.84.8、解决方法.84.9、刀具表.94.10、工步表105、夹具的选择5.1、工
2、件的安装.115.2、量具的选择.116、零件的加工编程.12结束语 25参考文献26前言随着数控机床加工在机械加工行业中的广泛应用，零件精度要求的不断提高，使原有的普通机床加工很难保证零件的加工精度。而数控机床有加工精度高，效率高等诸多优势，但相应的就要求操作者具有较高的工艺分析能力与编程能力。 本文以模具型腔的不规则凹槽形零件和阶梯孔零件的加工工艺与编程为主体。对典型铣削加工零件进行了分析研究，解决型腔零件加工中不规则凹槽零件在加工中存在的各种问题，如：刀具、让刀补偿、加工效率差、尺寸精度不易保证；零件加工精度提高以及新型模具中，该配套件设计精度提高后，加工工艺改进及编程特点等问题。通过对
3、零件图的结构、尺寸精度、形位精度、位置精度，加工难点，工艺关键点的分析，采用加工工艺改进，以期通过加工实验，是凹槽件和锁孔件最终达到配合的精度与形位公差，以及表面粗糙度的加工工艺性能一次实现，达到图纸要求，同时提高加工效率，稳定加工工艺及加工过程，从而稳定加工质量。根据此类零件加工工艺规律。简要总结分析此类加工件加工中容易出现的问题和误差，进一步提高了此类零件数控铣加工工艺的准确性、实用性、精简性。便于编程操作人员从中找出难点、要点。加工中使用的机床、量具及用具：FANUCOi系统立式加工中心，平日精密虎钳刀具、内径千分表、外径千分表、卡尺、百分表。此零件图有型腔类不规则凹槽和锁孔一张图纸，根
4、据图纸的要求和所用的机床及夹具等制订工艺过程，刀具表、工步等内容见以下论文内容。以CAD/cax制图软件进行绘图，以简化编程难度，对加工工艺分析有所帮助。关键词：不规则凹槽 阶梯孔 加工程序 锁孔 型腔手轮扳把模具型腔铣削此零件型腔为不规则凹槽零件机构，设计，在加工时较为复杂，通过CAD制图分析，凹槽的轮廓接面的精度较高，在加工时较困难，加工效率受到限制，随着现代工业的高速发展，凹槽件曲线设计得越来越复杂，应用曲面衔接的广泛使用，尺寸精度要求越来越高，在普通机床上的传统仿行加工、检测不能很好地适应凹槽零件精度的要求，而数控机床正好满足了加工时的要求，应该通过发展新的加工工艺装备、检测设备与合理
5、的加工方法适应更高的控制要求。零件三视图1、选择机床此零件使用的刀具、工装较多，在普通机床上需多次换刀，找正，测量次数多，导致工艺复杂，加工周期长，易出现误操作，成本高，更重要的是精度难以保证。而当零件在加工中心上加工，一次装夹可以完成普通机床6095的工序内容，零件各项位置、尺寸精度一致性好，质量稳定，同时可缩短生产周期，降低生产成本。加工中心适用于零件形状复杂、工序多、精度要求较高，需要多种类型普通机床和众多刀具、工装，经过多次装夹和调整才能完成加工的零件。加工中心是一种功能较全的数控机床，它集铣削、钻削、镗削、功螺纹和切螺纹于一身，具有多种工艺手段，综合加工能力较强。可减少工件的装夹次数
6、，消除因多次装夹带来的定位误差，提高加工精度，有利于保证各加工部位的位置精度要求。同时，加工中心采用半闭环、全闭环位置补偿功能，有较高的定位精度和重复定位精度与普通机床相比，能获得较高的尺寸精度。加工中心工序集中，加工连续进行，加工中心通常具有多个进给轴（三轴以上），甚至多个主轴，联动的轴数也较多，因此能够自动完成多个平面和多个角度位置的加工，实现复杂零件的高精度加工，在加工中心上一次装夹可以完成铣、镗、钻、扩、铰、功螺纹等加工，工序高度集中。2、零件图分析零件型腔形状工艺分析是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。从而确定合理的加工步骤、刀具的参数选择、编程基点的确定。该
7、零件为型腔类零件，主要由平面、型腔以及孔系组成，零件尺寸较小，是用150mm150mm30mm的零件，手轮型腔是由多个圆弧和台阶孔组成的不规则凹槽型腔。在工件2个角有锁孔，其作用是定位用，它们的圆心位置尺寸在110mm处，上偏差为+0.1，下偏差为-0.1，孔的大小是12H7 +0.2和0，12H7有配合公差，有位置公差，包括尺寸公差。不规则凹槽是由6个R10的孔和多个R15的圆弧组成，深度均为10mm,上偏差为+0.05，下偏差为0，里边还有R5的圆弧倒角中间的凹槽深度为20mm, 整个型腔零件粗糙度为3.2，在零件图的主、俯视图中可以看出。整个零件精度较高，所使用的刀具较多，该零件比较适合
8、采用加工中心加工。以便减少换刀、调整等准备时间，提高加工效率。3、工艺分析在加工中心工艺分析时，主要从两个方面考虑，精度、效率、理论上的加工工艺必须达到图纸的要求，同时又能充分合理的发挥出机床的功能。数控铣削加工工艺性分析是编程前的重要工艺准备工作之一，合理地加工路径选择，合理地加工步骤有利于提高加工效率和加工精度，更能充分体现数控机床的优点。根据加工实践，数控铣削加工工艺分析选择并确定数控铣削加工部位及工序内容。合理地工序步骤确定有利于减少数控加工时各种不利现象的产生，提高了数控机床的加工范围，减少了不必要的成本投入。3.1、工艺步骤 确定原则数控铣削加工工艺分析是编程前的重要工作之一，根据
9、加工实践，数控铣削加工工艺分析选择并确定数控铣削加工部位及工序内容，利用数控机床具有高精度、高柔性、高效率，适合在加工工具有复杂曲面和平面轮廓的零件等特点。3.2、加工不规则凹槽的分析是由多个圆弧和孔组成的一个异形内轮廓在工件上画出R10的圆心，深度在左视图中可以看出深10mm，上偏差为+0.05mm，下偏差为0，由于凹槽是由多个圆弧和孔组成的凹槽件里边是R5倒圆弧，加工此零件需要算出每个点的坐标或数值，零件形状比较复杂，精度比较高，在普通机床上加工很难完成，无法保证工件的尺寸和精度。3.3、加工锁孔的分析孔加工在金属切削中占有很大的比重，应用广泛，在数控加工中心上加工的方法很多，根据孔的尺寸
10、精度、位置精度及表面粗糙度等要求，一般有点孔、钻孔、扩孔、锪孔、铰孔、镗孔及铣孔等。生产实践证明，根据孔的技术要求必须合理的选择加工方法和工步骤，现将孔的加工方法和一般所能达到的精度等级、表面粗糙度以及合理的加工顺序加以归纳。零件2个角的孔，是2个通孔，要求的精度比较高，在零件的主视图中可以看出，12H7的孔是通孔，要求的定位精度较高，不能多次装夹，在加工中心上一次装夹即可，可以保证各个要求的精度。 4、工艺安排4.1、加工方法的选择孔加工方法比较多，有钻削、扩削、铰削和镗削等，大直径孔还可采用圆弧插补方式进行铣削加工。对于直径大于30mm的已铸出或段出毛坯孔的孔加工，一般采用粗镗半精镗孔口倒
11、角精镗加工方案，孔径较大时可采用立铣刀粗铣精铣加工方案。4.2、加工阶段的划分一般情况下，在加工中心上加工的零件已在其他机床上经过粗加工，加工中心只是完成最后的精加工，所以不必划分加工阶段。4.3、加工工序的划分加工中心通常按工序集中原则划分加工工序，主要精度和效率两方面考虑。4.4、加工步骤 加工工件端面保证使其符合其图纸平行度与垂直度要求。 加手轮中心20通孔，使其保证在工件中对中。 加工图纸中69.2820深的图形台阶型腔，保证其与20通孔的同轴度要求。 加工手轮圆弧类型腔，保证其与图中要求的同轴度，平行度，垂直度。 加工工件两端12定位销孔，保证其孔距与孔径加工精度。4.5、加工路线的
12、确定加工中心的刀具进给路线包括孔加工进给路线和铣削加工进给路线。4.6、加工路线拟订此零件以工件的中心位置为基准，先用硬质合金端面立铣刀粗铣削工件平面，然后精铣削。用相应的钻头钻削工件2个角上定位销孔和工件中心的孔。步骤：打中心孔、钻、镗、精镗。用相应大的立铣刀先粗铣削不规则凹槽和圆凹槽，然后在精铣削。 4.7、加工难点：手轮内型腔与工件中心20通孔同心度。编程时起刀点不易确定。手轮深度台阶面粗糙度无法提高。4.8、解决方法：将20通孔与手轮内型腔确定一个编程基点，保证其对中度。因为圆弧内型腔均为正反圆弧衔接，所以圆弧终点不易确定，使用画图软件进行测量，通过测绘预先找出圆弧各终点，坐标位置，为
13、编程减小计算量。可在加工深度时预留加工余量在进行精加工，可选用端面磨损较小的三刃立铣刀，对加工深度表面进行精加工，以期提高端面粗糙度值。4.9、刀具表序号刀具名称刀具直径（mm）刀具材料进给量转速刀具偏置号刀具号刀具半径补偿值刀具长度补偿值1端面盘铣刀80硬质合金300120T140102中心钻1.5高速钢1200120H2/D2T20.75153直柄麻花钻10高速钢800150H3/D3T35104直柄麻花钻19.7高速钢40080H4/D4T49.85205直柄麻花钻11.7高速钢50080H5/D5T55.8510612H7机用铰刀12高速钢8060H6/D6T66207机用铰刀20高速
14、钢6040H7/D7T710108三刃直柄立铣刀14高速钢600150H8/D8T87159机用铰刀10高速钢800150H9/D9T951010球铣刀10高速钢800150H10/D10T105104.10、工步表工步号加工刀具加工部位刀具半径刀具号1端面盘铣刀大端面40T12中心钻中心孔0.75T23直柄麻花钻底孔5T34直柄麻花钻扩孔9.85T45直柄麻花钻定位销扩孔5.85T56机用铰刀定位销铰孔6T67机用铰刀中心20通孔10T78三刃直柄立铣刀圆弧形台阶7T89三刃直柄立铣刀手轮圆弧内型腔5T9 5、夹具的选择根据加工中心机床特点和加工需要，选择适合的夹具形式。加工中心的高柔性要求
15、其夹具比普通机床结构的夹具要紧凑、简单，加紧动作更迅速、准确，尽量减少辅助时间。夹具要尽量开敞，加紧元件的空间位置能低则地，必须给刀具运动轨迹留有空间。考虑机床主轴与工作台面之间的最小距离和刀具的装夹长度，夹具在机床工作台上的安装位置应确保在主轴的行程范围内能使工件的加工内容全部完成。自动换刀和交换工作台时不能与夹具或工件发生干涉。工件定位精度的保持问题要考虑。5.1工件的安装在夹紧的过程中应能保持零件定位后获得正确的位置。夹紧力的大小适当,既要保证零件在整个加工过程中其位置稳定不变,不振动,又不允许世零件产生不适当的夹紧变形和表面损伤。工艺性好,夹紧装置的复杂程度应与生产纲领相适应,在保证生
16、产率的前提下,其结构应力求简单,便于制造与维修。使用性好,夹紧装置的操作,应当方便,安全省力。5.2、量具的选择数控加工主要用于单件小批生产，一般采用通用量具，如游标卡尺、百分表等。对于成批生产和大批量生产中的部分工序，应采用各种量规和一些高生产率的专用-检具与量仪等，量具精度必须与加工精度想适应。6、编写加工程序 手轮模具外轮廓:O0001； (主程序)G80 G40 G15； (取消打孔循环,取消刀补，取消极坐标编程)G91 G30 X0 Y0 Z0； (主轴返回机床指定坐标点)T09； （调用9号刀具,三刃直柄立铣刀）M06； （换刀指令）G54 G90 S800 M03 F150； （
17、调用机床第一坐标系,绝对值,主轴转速,主轴正转,走刀速度）G00 X-80 Y-75； (快速定位)Z10； （快速定位,Z轴指定坐标点）G01 Z0 M08； （直线插补,Z轴指定坐标点）M98 P15 0002； (调用子程序指令,调用次数,子程序名）G00 Z100； （快速定位,Z轴指定坐标点）M05 M09； ( 主轴停止,切削液关）M30； （程序停止并返回程序开头）O0002； (子程序)G91 Z-2； (增量模具式编程,Z轴相对前一点走刀值)G01 G90 G42 D9 X-75 Y-75； (直线插补,绝对值编程,刀具半径右补偿,调用9号刀具半径补偿值,X、Y轴指定机床坐标
18、点）Z-2 ； （Z轴相对前一点走刀值）G01 X-75 Y-75； （直线插补, X、Y轴指定机床坐标点）Y75； （Y轴指定机床坐标点）X-75； （X轴指定机床坐标点）X-80 Y-75； （X、Y轴指定机床坐标点）G01 G40 Z10； (直线插补,取消刀补）M99； （子程序结束） 中心孔的主程序:O0003；G80 G40 G15； (取消打孔循环,取消刀补,取消极坐标编程)G91 G30 X0 Y0 Z0； (主轴返回机床指定换刀点）T2； （调用2号刀具,中心钻）M06； （换刀指令）G54 G90 G43 H2 G0 Z50； （调用机床第一坐标系,绝对值,刀具长度补偿,刀
19、具补偿号,快速定位,Z轴指定坐标点）S1200 M03 F120; (主轴转速1200,主轴正转,走刀速度)G00 X0 Y0； (快速定位, X、Y轴指定机床坐标点）Z10； （Z轴指定坐标点）M08； （切削液打开）G81 X0 Y0 Z-2 R3； (浅孔钻削循环,X、Y轴钻孔坐标位置,Z轴钻孔深,安全高度）G80 M05 ； （取消钻孔循环,主轴停止）M09； （切削液关）G0 Z50； (快速定位,快速定位Z轴指定坐标点）G91 G30 X0 Y0 Z0； (主轴返回机床指定换刀点)T5； (调用5号刀具,直柄麻花钻)M06； (换刀指令)G54 G90 G43 H5 G0 Z50；
20、 ( 调用机床第一坐标系,绝对值编程,刀具长度补偿,刀具补偿号,快速定位,Z轴指定坐标点,)S500 M03 F80； (主轴转速500, 主轴正转,走刀速度)G00,G90,Z10,M08;； (快速定位, 绝对值编程, 快速定位Z轴指定坐标点, 切削液打开)G83 X0 Y0 Z-30 R3 Q4； (深孔钻削循环, X、Y轴钻孔坐标位置, Z轴钻,孔深, 安全高度,每次钻削深度)G80 M09 M05； (取消钻孔循环, 切削液关,主轴停止)G0 Z50； (快速定位, 快速定位Z轴指定坐标点）G91 G30 X0 Y0 Z0； (主轴返回机床指定换刀点）T4； (调用4号刀具,直柄麻花
21、钻)M06； (换刀指令)G54 G90 G43 H4 G0 Z50； (调用机床第一坐标系,绝对值编程,刀具长度补偿,刀具补偿号,快速定位,Z轴钻孔深)G00 X0 Y0； (快速定位, X、Y轴指定机床坐标点）Z10； （Z轴指定坐标点)G81 X0 Y0 Z-30 R3； （浅孔钻削循环,X、Y轴钻孔坐标位置,Z轴钻孔深,安全高度）G80 M05； （取消钻孔循环，主轴停止）G0 Z50 M09； （快速定位，Z轴指定坐标点，切削液关）M30； （程序结束并返回程序开头）工件两端孔加工:O0004；G80 G40 G15； （取消打孔循环,取消刀补，取消极坐标编程）G91 G30 X0
22、Y0 Z0； （主轴返回机床指定换刀点）T2； （调用2号刀具，中心钻）M06； （换刀指令）G54 G90 G43 H2 G0 Z50； （调用机床第一坐标系,绝对值,刀具长度补偿,刀具补偿号,快速定位,Z轴指定坐标点）S1200 M03 F120； （主轴转速1200,主轴正转,走刀速度）G00 X0 Y0； （快速定位, X、Y轴指定机床坐标点）Z10； （Z轴指定坐标点）G81 X55 Y-55 Z-2 R3 ； （浅孔钻削循环,X、Y轴钻孔坐标位置,Z指孔深,安全高度）X-55 Y55； （X、Y轴钻孔坐标位置）M08 M05； （切削液打开，主轴停止）G0 Z50； （快速定位,Z
23、轴指定坐标点）G91 G30 X0 Y0 Z0； （主轴返回机床指定换刀点）T3； （调用3号刀具，直柄麻花钻）M06； （换刀指令）G54 G90 G43 H3 G0 Z50； （调用机床第一坐标系,绝对值,刀具长度正补偿,刀具补偿号,快速定位,Z轴指定坐标点）S800 M03 F150； （主轴转速800，主轴正转，走刀速度）G00 G90 Z10 M08； （快速定位, 绝对值编程, 快速定位Z轴指定坐标点, 切削液打开)G83 X55 Y-55 Z-30 R3 Q4； （深孔钻削循环,X、Y轴钻孔坐标位置,Z轴钻孔深,安全高度）X-55 Y55； （ X、Y轴钻孔坐标位置）G80 M0
24、9 M05； （取消钻孔循环，切削液关，主轴停止）G0 Z50； （快速定位,Z轴指定坐标点）G91 G30 X0 Y0 Z0； （主轴返回机床指定换刀点）T5； （调用5号刀具，直柄麻花钻）M06； （换刀指令）G54 G90 M08 G43 H5 G0 Z50； （调用机床第一坐标系,绝对值编程，切削液打开，刀具长度正补偿,刀具补偿号,快速定位,Z轴钻孔深）S500 M03 F80； （主轴转速500，主轴正转，走刀速度）G00 X55 Y-55； （快速定位, X、Y轴指定机床坐标点）Z10； （Z轴指定坐标点）G83 X55 Y-55 R3 Q4； （深孔钻削循环,X、Y轴钻孔坐标位置
25、,Z轴钻孔深,安全高度）X-55 Y55； （X、Y轴钻孔坐标位置）G80 M09 M05； （取消打孔循环，切削液关，主轴停止）G91 G30 X0 Y0 Z0； （主轴返回机床指定换刀点）T6； （调用6号刀具，机用铰刀）M06； （换刀指令）G54 G90 G43 H6 G0 Z50； （调用机床第一坐标系，绝对值编程，刀具长度正补偿,刀具补偿号,快速定位,Z轴钻孔深）S80 M03 F60； （主轴转速80，主轴正转，走刀速度）G00 X55 Y-55； （快速定位, X、Y轴指定机床坐标点）Z10； （Z轴指定坐标点）G81 X55 Y-55 Z-30 R3； （浅孔钻削循环,X、Y
26、轴钻孔坐标位置,Z轴钻孔深,安全高度）X-55 Y55； （X、Y轴钻孔坐标位置）G80 M05； （取消打孔循环，主轴停止）G0 Z50； （快速定位,Z轴指定坐标点）X0 Y0； （X、Y轴指定机床坐标点）M30； （程序结束并返回程序开头）梅花内型腔：O0005； （主程序）G80 G40 G15； （取消打孔循环,取消刀补，取消极坐标编程）G91 G30 X0 Y0 Z0； （主轴返回机床指定换刀点）T10； （调用10号刀具）M06； （换刀指令）G54 G90 G43 H10 G0 Z50； （调用机床第一坐标系，绝对值编程，刀具长度正补偿,刀具补偿号,快速定位,Z轴钻孔深）S80
27、0 M03 F150； （主轴转速800，主轴正转，走刀速度）Z10； （Z轴钻孔深度）G01 Z0； (直线插补，Z轴指定机床坐标点） M08； （切削液开）M98 P5 O006； （调用子程序，调用次数，子程序名）G00，Z100； （快速定位，Z轴指定机床坐标点）M09； （切削液关）M05； （主轴停止）M30； （程序结束并返回程序开头）O0006 （子程序）G91 Z-2； （相对坐标，Z轴钻孔深度）G01 G90 G41 D10 X0 Y-50； （以G01的速度走到1点，以绝对值编程，建立左刀补）Z-2；G03 X9.93 Y-41.2 R10； （1点圆弧切削到2点）G02
28、 X30.71 Y-29.2 R15； （2点圆弧切削到3点）G03 X40.64 Y-12 R10； （3点圆弧切削到4点）G02 X40.64 Y12 R15； （4点圆弧切削到5点) G03 X30.71 Y29.2 R10； （5点圆弧切削到6点）G02 X9.92 Y41.2 R15； （6点圆弧切削到7点）G03 X-9.92 Y41.2 R10； （7点圆弧切削到8点）G02 X-30.71 Y29.2 R15； （8点圆弧切削到9点）G03 X-40.64 Y12 R10； （9点圆弧切削到10点）G02 X-40.64 Y-12 R15； （10点圆弧切削到11点）G03X-
29、30.71 Y-29.2 R10； （11点圆弧切削到12点）G02 X-9.92 Y-41.2 R15； （12点圆弧切削到13点）G03 X0 Y50 R10； （13点圆弧切削到1点）G01 G40 Z10； （取消刀补，以G01的速度抬到Z10）M99； （子程序结束）结束语通过对型腔零件铣削加工工艺研究与改造的综合性技术公关实践,达到了课题预期目标，具体内容如下：我以型腔类零件加工工艺为主题，对零件结构、尺寸精度、行位精度、加工难点、工艺关键点进行了深入分析，进一步对该类零件工艺进行了系统改革，重新编写了工艺。加工效率明显提高，提高加工效率的同时，固化了新的加工过程，稳定加工工艺，从
30、而稳定加工质量。加工刀具半径补偿植和切削三要素的进一步合理化，直接保证了零件加工精度与表面粗糙度的质量，并提高了加工速度工作效率。加工中心机床加工零件时，使用刀库与换刀系统，缩短了手动换刀时间，也可提高工作效率。进一步提高了加工工艺的准确性、实用性、精简性。通过技术革新实践，熟练掌握FANUC-Oi系统的操作，提高了分析图纸的能力及功能指令的应用、达到了预期的学习效果。最后，在本文结束之际，向所有向我的论文提出宝贵意见的评阅老师们表示衷心的感谢和崇高的敬意！参考文献加工中心操作工第2版（高级） 主编 杨伟群 2008.6 中国劳动社会保障出版社数控加工工艺 主编 徐宏海 2008.1 中央广播电视大学出版社数控编程技术 主编 张超英 2008.1中央广播电视大学出版社加工中心操作工（中级技能） 主编 张铁城 2000.12中国劳动社会保障出版社全国数控大赛试题精选（含ICD）主编 袁锋 2005.4 机械工业出版社机械制造工艺与夹具 主编 兰建设 中央广播电视大学出版社- 26 -