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1、锂电池冚封啳注塑模定模型板的加工工艺及编程中文摘要本次毕业设计的课题是锂电池冚封啳注塑模定模型板的加工工艺及编程，其中包括铣削表面，内孔加工及内孔倒角。既而展开研究了加工设备数控加工中心原理，锂电池冚封啳注塑模定模型板材料的选择，工艺路线，刀具选择，基准，加工步骤，程序编制等一系列相关问题。针对锂电池冚封啳注塑模定模型板的加工首先要确定哪些工序适合在铣床上和磨床上完成；然后根据锂电池冚封啳注塑模定模型板的特点选择高强度、硬度，高耐磨性、耐热性及高韧性的材料；其次拟订加工工艺路线，找到最有效的加工方案，选择合适的刀具，设定好各参数及粗、精基准后完成编程，值得注意的是要按照数控加工中心编程的基本步
2、骤进行，以保证各步工作的准确性；最后整理资料总结出一套切实可行，高效率、高质量的设计方案。通过此次毕业设计的任务，加强理论和实践知识的结合，对火车车轮的加工有个简单的了解。关键词：数控加工中心、材料、编程、工艺、设计方案。目 录 第一章 定模型板的主要内容-5第二章定模型板的加工工艺-6 一定模型板的加工工艺分析-6 1.1定模型板的结构工艺分析-61.2确定加工方法-71.3 数控加工工艺路线的拟定-71.3.1毛坯选择-7 1.3.2加工阶段的划分-81.3.3 基准的选择-81.3.4夹具和安装的选择-81.3.5加工设备的选择-81.3.6工艺路线-8二数控加工工序设计-92.1加工的
3、对象-102.2加工设备-102.3夹具的选择-102.4刀具的选择-102.5量具的选择-112.6切削用量的选择-112.7零件的数控加工路线-12第三章 数控编程-143.1数控编程步骤-143.2程序编写-15第四章 小结-16参考文献-17致谢-18附件A-19第一章定模型板工艺分析的主要内容数控加工就是将零件图形和工艺参数、加工步骤等以数字信息的形式，编成程序代码输入到数控机床的控制系统中，再由其进行运算处理后转换成驱动伺服机构的指令信号，从而控制数控机床各执行部件协调动作，自动地加工出零件来。数控加工零件的特点： 在数控机床上加工的零件，可以是普通零件，但更多的零件是普通机床加工
4、起来具有一定的难度或对操作人员的技术水平有相当高的要求，一般在数控机床上加工的零件有如下的特点：1、多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件、短期急需的零件。2、轮廓形状复杂，对加工精度要求较高的零件。3、用普通机床加工较困难或无法加工（需昂贵的工艺装备）的零件。4、价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件。数控加工工艺的特点：由于数控加工是利用程序进行加工，因此，数控加工工艺就必须有利于数控程序的编写并体现数控加工的特点，一般数控加工工艺具有如下的特点：1、数控加工工艺要充分考虑编程的要求。2、数控加工工艺中工序相对集中，因此，工件各部位的数控加工顺序可能与普通机床上的加工顺序有很大区别。数
5、控工艺规程中的工序内容要求特别详细。如加工部位、加工顺序、刀具配置与使用顺序，刀具加工时的对刀点、换刀点及走刀路线、夹具及工件的定位与安装、切削参数等，都要清晰明确，数控加工工艺中的工序内容比普通机床加工工艺中的工序内容详细得多。数控加工工艺的主要内容（一）分析加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求，并根据数控编程的要求对零件图作数学处理。（二）制定数控加工路线，确定数控加工方法。（三）确定工件的定位与装夹方法，确定刀具、夹具。（四）调整数控加工工序，如对刀点、换刀点的选择、刀具的补偿等。（五）分配数控加工中的加工余量，确定各工序的切削参数。（六）填写数控加工工艺卡片。（七）填写数控加工刀具卡
6、片。（八）绘制各道工序的数控加工路线图。本次毕业设计的课题是定模型板加工工艺的设计与制造。该零件结构简单，尺寸精度要求较高。通过本次课题的完成，使我熟悉实际生产中工程图样的全貌和具体要求。其次熟悉实际生产中工艺设计的全方法，对数控车床有了更多的认识和了解。在数字化制造技术中，计算机数控技术和数控编程技术是最重要的技术之一，随着数控技术的高速发展，相应对工件的要求也越来越高，传统的依靠经验设计制造的工件其性能是不易保证的，特别是在工件的调试阶段，对操作工经验与技能的依赖性往往是和工件的质量与精度的可靠性成反比的。第二章定模型板的加工工艺一定模型板的加工工艺分析1.1定模型板的结构工艺分析 图2-
7、1-1 定模型板零件图零件结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所分析的零件结构应便于加工成型。在进行零件结构分析时，若发现零件的结构不合理等问题应向设计人员或有关部门提出修改意见。如图所示：1）定模型板的结构特点：该零件是板类零件。2）加工的几何要素 面 ：上下平面。 孔 ：有通孔和螺纹孔要加工，其中通孔精度要求较高，需要镗孔和磨削加工。3）材料如图纸所示，该零件材料为CrWMn。4）加工尺寸精度 4-20孔的尺寸精度要求可以通过粗精镗孔来实现。 4-8孔的精度要求可以通过绞孔来实现。 18孔的精度要求可以通过粗精镗孔来实现。 28.05孔的精度要求可以通过粗精镗孔来实现。 8-28孔的要
8、求可以通过粗精镗孔加工来实现。5）形状位置精度要求 4-20孔的轴心线相对于基准A，B,C的位置度公差为0.005mm。 18通孔的轴心线相对于基准A,B,C的位置度公差为0.01mm。 8-28孔的轴心线相对于基准A,B,C的位置度公差为0.005mm。 模板的上表面相对于基准C的平行度要求为0.003mm。6)表面粗糙度要求 孔4-20内圆表面的粗糙度要求为Ra0.4um。 孔18的内圆表面粗糙度要求为Ra0.4 um，左端面的粗糙度要求为Ra6.3 um。 孔8-28的内表面的粗糙度要求为Ra0.4 um。 零件上下表面的粗糙度要求都为Ra0.4 um，左端面的粗糙度要求为Ra6.3 u
9、m。这些粗糙度要求可通过磨削加工和镗孔及绞孔来实现 。1.2确定加工方法所有面，轮廓，孔都是在实体上加工。平面：可通过面铣刀进行铣面加工，粗铣精铣；为达到精度要求还要磨。孔 ：主要通过点，钻，扩，镗或螺旋铣及磨进行加工。4-20孔: 粗镗精镗粗磨精磨；28.05孔: 粗镗精镗；18孔 : 粗镗精镗；8-28孔：粗镗精镗粗磨精磨；4-8孔 : 绞孔；8-M8螺纹孔: 钻中心孔攻螺纹。1.3拟定加工路线在数控工艺路线设计时，首先要考虑加工顺序的安排，加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯情况，以及定位安装与夹紧的需要来考虑，重点是保证定位夹紧时工件的刚性和利于保证加工精度。工艺路线的拟订是制定工艺规
10、程的关键，它制订得是否合理，直接影响到工艺规程得合理性、科学性和经济性。工艺路线拟订的主要任务是选择各个表面的加工方法和加工方案、确定各个表面的加工顺序以及工序集中与分散的程度、合理选用机床和刀具、检具，确定所用夹具的大致结构等。关于工艺路线的拟订，经过长期的生产实践已总结出一些带有普遍性的工艺设计原则，但在具体拟订时，特别要注意根据生产实际灵活应用。1.3.1毛坯的选择毛坯材料：CrWMn毛坯种类：合金钢毛坯尺寸：181x261.3.2加工阶段的划分1、粗加工阶段1）毛坯处理 毛坯备料、铸造2）粗加工 锯去多余部分，铣端面、钻中心孔等2、半精加工阶段1）半精加工前热处理 2）半精加工：精铣上
11、下表面，钻深孔，扩孔，粗镗孔等。3、精加工阶段1）精加工前热处理 2）精加工前各种加工 粗磨上下表面等。3）精加工 精磨上下表面，精镗孔以保证零件最重要表面的精度。1.3.3基准的选择（一）基准的选择原则定位基准有粗基准和精基准两种,用未加工过的毛坯表面作为定位基准称为粗基准,用己加工过的表面作为定位基准称为精加工.除第一道工序用粗基准外,其余工序都应使用精基准.选择定位基准要遵循基准重合原则,即力求没计基准,工艺基准和编程基准统一,这样做可以减少基准不重合产生的误差和数控编程中的计算量,并且能有效地减少装夹次数.（二）基准的选择 1根据相互位置原则先选上平面作为粗基准，来加工下表面或待加工面
12、。2. 根据基准统一和便于装夹原则，我们以已加工面作为精基准加工其他面和孔。1.3.4夹具和安装的选择因为该零件是定模型板，是规则零件，所以要使用通用夹具-平口钳即可。零件加工时用安装在数控铣床工作台上的机床用平口钳装夹，装夹时工件的底面用两块等高垫铁支撑，侧面与固定钳口贴紧，加工前通过对刀确定左右方向的加工位置，零件定位后用机床用平口虎钳夹紧，由此可知，工件定位方式为：等高垫铁限制工件的3个自由度，固定钳口限制两个自由度，对刀限制1个自由度，共限制6个自由度。1.3.5加工设备的选择定加工路线的过程中就显得很麻烦。该零件有很多镗孔，且各表面精确度要求很高。我们选择加工中心（西门子系统）进行数
13、控加工。因为上下表面要求都很高，所以还要磨床进行磨削加工。1.3.6根据以上拟定以下工艺路线工艺路线如下：备料粗精铣六方加工中心粗精铣上下平面粗精磨上下平面点孔钻孔扩孔绞孔粗镗孔精镗孔粗磨精磨去毛刺检验表1-1定模型板数控加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称定模型板零件名称定模型板共页第页材 料 牌 号LF2毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序 号 工 名 序 称工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 夹具刀具量具 准终 单件10下料20铣粗精铣六方平口钳立铣刀游标卡尺30铣粗精铣上下平面金工加工中心平口钳面铣刀游标卡尺
14、40磨粗精磨上下平面金工磨床砂轮外径千分尺50钻点钻扩绞孔金工加工中心平口钳中心钻，麻花钻，扩孔钻塞尺60镗粗精镗孔金工加工中心平口钳镗刀内径千分表70磨粗精磨金工磨床内径千分尺80去毛刺金工锉刀90查检查入库 金工 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期二数控加工工序设计2.1加工对象面 ：上下表面。 孔 ：通孔和螺纹孔要加工，其中通孔精度要求较高，需要镗孔和绞孔。2.2加工设备仔细观察零件图，发现零件的各个尺寸精度及相对位置精度都很高，所以在确定加工路线的过程中就显得很麻烦。该零件有很
15、多镗孔，且各表面精确度要求很高。我们选择加工中心（西门子系统）进行数控加工。因为上下表面要求都很高，所以还要磨床进行磨削加工。2.3夹具的选择因为该零件是定模型板，是规则零件，所以要使用通用夹具-平口钳即可。零件加工时用安装在数控铣床工作台上的机床用平口钳装夹，装夹时工件的底面用两块等高垫铁支撑，侧面与固定钳口贴紧，加工前通过对刀确定左右方向的加工位置，零件定位后用机床用平口虎钳夹紧，由此可知，工件定位方式为：等高垫铁限制工件的3个自由度，固定钳口限制两个自由度，对刀限制1个自由度，共限制6个自由度。2.4刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响
16、加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度好、耐用，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。刀具材料：硬质合金钢按照图样要求，加工定模型板数控加工刀具卡片如下：表2-1 定模型板数控加工刀具卡片零件名称定模型板零件图号刀具号刀具名称刀具直径（mm）T1D1面铣刀8080T2D1立铣刀16T3D1中心钻44T4D1麻花钻11.8 11.8T5D1粗镗刀19.85 19.85T6D1精镗刀2020T7D1粗镗刀17.85 17.85T8D1精镗刀
17、1818T9D1粗镗刀27.85 27.85T10D1精镗刀2828T11D1麻花钻7.87.8T12D1丝锥M8M82.5量具的选择 根据图样要求，选择用的量具是：游标卡尺，内径千分表及外径千分尺。2.6切削用量的选择合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。随着数控机床在生产实际中的广泛应用，数控编程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人
18、员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。1 主轴转速n（单位r/min）n=vc*1000/(*Dc) vc为切削速度为圆周率Dc为刀具直径(mm)2 进给速度Vf(单位mm/min) Vf=n*z*fz n为轴速（单位r/min） z为刀具齿数 fz为进给率(单位mm/齿，此值由刀具供货商提供)表2-2定模型板数控加工切削用量刀具/参数切削速度m/min切削深度mm进给量mm/齿主轴转速r/min进给速度面铣刀801000.50.2400320粗立铣刀168020.21500955精立铣刀16100
19、0.50.12000600中心钻410020.21500400粗镗刀19.8510010.21600320精镗刀201500.50.12400240粗镗刀17.8510010.21785360精镗刀181500.50.12650265粗镗刀27.8510010.21140230精镗刀281500.50.11700170丝锥M8300.50.1510001602.7零件的数控加工路线走刀路线是数控加工过程中刀具相对于被加工件的的运动轨迹和方向。走刀路线的确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关。确定走刀路线的一般原则是：（1）保证零件的加工精度和表面粗糙度；（2）方便数值计算，减少
20、编程工作量；（3）缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间；（4）尽量减少程序段数。走刀路线为：1.用T2D116键槽铣刀粗铣六方；2.用T2D116键槽铣刀精铣六方；3.用T1D180面铣刀铣上下表面；4.磨上下表面；5.用T3D14中心钻钻中心孔；6.用T4D111.8麻花钻钻孔；7.用T5D19.85粗镗刀镗孔；8.用T6D120精镗刀镗孔；9.用T7D117.85粗镗刀镗孔；10.用T8D118精镗刀镗孔；11.用T9D127.85粗镗刀镗孔；12.用T10D128精镗刀镗孔；13.用T3D14中心钻钻中心孔；14.用T11D17.8麻花钻钻孔；15.用T12D1M8丝锥攻丝。第三章
21、 数控编程3.1 编程方法的确定 在普通机床上加工零件时，首先应由工艺人员对零件进行工艺分析，制定零件加工的工艺规程，包括机床、刀具、定位夹紧方法及切削用量等工艺参数。同样，在数控机床上加工零件时，也必需对零件进行工艺分析，制定工艺规程，同时要将工艺参数、几何图形数据等，按规定的信息格式记录在控制介质上，将此控制介质上的信息输入到数控机床的数控装置，由数控装置控制机床完成零件的全部加工。我们将从零件图样到制作数控机床的控制介质并校核的全部过程称为数控加工的程序编制，简称数控编程。数控编程是数控加工的重要步骤。理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样要求的合格零件，同时应能使数控机床的功能得到合理
22、的利用与充分的发挥，以使数控机床能安全可靠及高效地工作。一般来讲，数控编程过程的主要内容包括：分析零件图样、工艺处理、数值计算、编写加工程序单、制作控制介质、程序校验和首件试加工。数控编程的具体步骤与要求如下：1.分析零件图首先要分析零件的材料、形状、尺寸、精度、批量、毛坯形状和热处理要求等，以便确定该零件是否适合在数控机床上加工，或适合在哪种数控机床上加工。同时要明确加工的内容和要求。2工艺处理在分析零件图的基础上，进行工艺分析，确定零件的加工方法（如采用的工夹具、装夹定位方法等）、加工路线（如对刀点、换刀点、进给路线）及切削用量（如主轴转速、进给速度和背吃刀量等）等工艺参数。数控加工工艺分
23、析与处理是数控编程的前提和依据，而数控编程就是将数控加工工艺内容程序化。制定数控加工工艺时，要合理地选择加工方案，确定加工顺序、加工路线、装夹方式、刀具及切削参数等；同时还要考虑所用数控机床的指令功能，充分发挥机床的效能；尽量缩短加工路线，正确地选择对刀点、换刀点，减少换刀次数，并使数值计算方便；合理选取起刀点、切入点和切入方式，保证切入过程平稳；避免刀具与非加工面的干涉，保证加工过程安全可靠等。有关数控加工工艺方面的内容，我们将在第2章2.3节及2.4节中作详细介绍。 3.数值计算根据零件图的几何尺寸、确定的工艺路线及设定的坐标系，计算零件粗、精加工运动的轨迹，得到刀位数据。对于形状比较简单
24、的零件（如由直线和圆弧组成的零件）的轮廓加工，要计算出几何元素的起点、终点、圆弧的圆心、两几何元素的交点或切点的坐标值，如果数控装置无刀具补偿功能，还要计算刀具中心的运动轨迹坐标值。对于形状比较复杂的零件（如由非圆曲线、曲面组成的零件），需要用直线段或圆弧段逼近，根据加工精度的要求计算出节点坐标值，这种数值计算一般要用计算机来完成。有关数值计算的内容，我们将在第3章中详细介绍。4编写加工程序单根据加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿量、机床辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统使用的指令代码和程序段的格式编写零件加工的程序单，并校核上述两个步骤的内容，纠正其中的错误。5制作控制介质把编制好的程
25、序单上的内容记录在控制介质上，作为数控装置的输入信息。通过程序的手工输入或通信传输送入数控系统。6程序校验与首件试切编写的程序单和制备好的控制介质，必须经过校验和试切才能正式使用。校验的方法是直接将控制介质上的内容输入到数控系统中，让机床空运转，以检查机床的运动轨迹是否正确。在有CRT图形显示的数控机床上，用模拟刀具与工件切削过程的方法进行检验更为方便，但这些方法只能检验运动是否正确，不能检验被加工零件的加工精度。因此，要进行零件的首件试切。当发现有加工误差时，分析误差产生的原因，找出问题所在，加以修正，直至达到零件图纸的要求。二数控编程的方法 数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。1手工编
26、程手工编程就是从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制作控制介质到程序校验都是人工完成。它要求编程人员不仅要熟悉数控指令及编程规则，而且还要具备数控加工工艺知识和数值计算能力。对于加工形状简单、计算量小、程序段数不多的零件，采用手工编程较容易，而且经济、及时。因此，在点位加工或直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用。对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面组成的零件，用手工编程就有一定困难，出错的概率增大，有时甚至无法编出程序，必须用自动编程的方法编制程序。2自动编程自动编程是利用计算机专用软件来编制数控加工程序。编程人员只需根据零件图样的要求，
27、使用数控语言，由计算机自动地进行数值计算及后置处理，编写出零件加工程序单，加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。自动编程使得一些计算繁琐、手工编程困难或无法编出的程序能够顺利地完成。3.2程序编写(见附件A)第四章 小结此次的毕业设计是我们学完了全部的课程，其中包括全部的基础课、技术基础课、以及大部分的专业课之后，在完成一系列的校园工厂实习、校内课程设计的基础上，一次对所有学过的课程的深入地综合性的总结，也是一次对理论联系实际的实际训练，因此，它是我们大学所学、所用、所看的一次总结，它将在我们大学生活的、精彩画卷画上一个句号，因此，它的地位是十分重要。通过这次毕业论文，我摆脱了
28、单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范等专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的应变能力，更强的沟通力和理解力。顺利如期的完成本次毕业设计给了我很大的信心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心的。参考文献1.张耀宗.机械加工实用手
29、册编写组.机械工业出版社，19972.赵长明.机械加工工艺及装备机械工业出版社，19983.黄卫.数控技术与编程机械工业出版社，20054.王永章.机械加工切削数据手册机械工业出版社，19895.程国全.数控技术.高等教育出版社，20016孟少龙，机械加工工艺手册，北京：机械工业出版社7程伟，切削刀具发展的新动向，新技术新工艺 2003 4-178于春生，数控机床编程及应用，北京 ：高等教育出版社9柴建国，机械制造基础，苏州大学出版社附件A:部分零件程序：18点钻扩绞镗孔：点孔：YSQ01.MPFG0G54Z200D1M3S2000G0X0Y0MCALL CYCLE81(30,2,-4,)X2
30、5Y25X25Y53X25Y127X88Y19X88Y161X162Y19X162Y161X225Y53X225Y127X25Y90X50Y19X105Y45MCALLG0G90Z200M5M30钻孔：YSQ 02.MPFG0G54Z200D1M3S500G0X0Y0MCALL CYCLE83(30,2,-35,-10,3,0,1,0.8,1,)X25Y25X25Y90X50Y19X105Y45MCALLG0G90Z200M5M30绞孔YSQ 03.MPFG0G54Z200D1M3S100G0X0Y0MCALL CYCLE83(30,2,-28,50,200)X50Y19MCALLG0G90Z
31、200M5M30螺旋铣：YSQ 04.MPFG0G54Z200D1M3S450G0X0Y0Z0G1G41G91X13.25G3X1O5Y45I-13.25J0Z-35TUAN=7G1G40X-13.25G0G90Z200M5M30镗孔YSQ 05.MPFG0G54Z200D1M3S1500G0X0Y0MCALL CYCLE86(30,2,-35, 0,3,0.3,0)X1O5Y45MCALL G0G90Z200M5M30YSQ 06.MPFG0G54Z200D1M3S100G0X0Y0MCALL CYCLE86(30,2,-35,3,10,0,100,300)X25Y25MCALLG0G90Z200M5M30攻丝：YSQ07.MPFG0G54Z200D1M3S100G0X0Y0MCALL CYCLE84(30,2,-28,0,3,1.75,90,175,200)X25Y53X25Y127X88Y19X88Y161X162Y19X162Y161X225Y53X225Y127MCALLG0G90Z200M5M30