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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0.42～0.50%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124×104×44mm。零件由带圆角的矩形凸台、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IT12～IT14级（指两平面之间的尺寸），表面粗糙度Ra值可达12.5~50?m。经粗、精铣的平面，尺寸精度可达IT7～IT9级，表面粗糙度Ra值可达1.6~3.2?m。
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面和打中心孔工步。
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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M6～M20mm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表2-1：
表2-1 五边形凸台零件机械加工工艺过程卡 机械加工工艺过程卡 序号 1 2 零件名称 五边形凸模 图号 0703 材料 45# 件数 300 毛坯类型 板料 毛坯尺寸 124×104×44mm 工序 名称 下料 铣 工序内容 下料：124×104×44mm 粗、精铣六方至120×100×40mm 机床 气割 X52 工 装 200mm钢板尺 φ80盘铣刀；200×0.02mm游标卡尺 200×0.02mm游标卡尺 200×0.02mm游标卡尺 深度游标卡尺 200×0.02mm游标卡尺、内径千分尺 M10-6H螺纹塞规 铣各凸台至图纸要求 XH714D 3 数控加工 铣两个型腔至图纸要求 XH714D 钻、铰孔至图纸要求 攻螺纹孔至图纸要求 4 5 6 去毛刺 检验 入库 钳工去毛刺 照图检验各部尺寸及形位公差 清洗，涂油入库 XH714D XH714D 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
（5）用通用铣床加工难以观察、测量和控制进给内、外凹槽。
（6）采用数控铣削能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动的一般加工内容。
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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1000宽为800?0.035mm（取100.018±0.017mm）,
?0.03mm（取80.015±0.015mm），深
为20?0.03mm。带圆槽的凸台宽度为70±0.02mm，深为10?0.02mm;两型腔的长、宽均为150深30?0.01?0.018mm（取15.009±0.009mm），
mm（取3.005±0.005mm）。
通孔为?12H7mm。螺纹孔为
M10?6Hmm右旋螺纹孔，孔深为20mm，孔距分别为50?0.02mm，40?0.02mm。
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0.03mm。带圆角的矩形凸台轮廓表面粗糙度为Ra1.6?m，其余表面和侧面的粗糙度均为Ra3.2?m。未注公差的须按GB1804-2000标准中的中等公差等级加工。
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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： （１）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： （２）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： （３）粗、精铣两型腔；其走刀路线如表4-2-8、表4-2-9所示： （４）钻中心孔；其走刀路线如表4-2-10所示： （５）钻Φ12H7通孔；其走刀路线如表4-2-11所示： （６）粗扩Φ12H7通孔; 其走刀路线如表4-2-11所示： （７）粗铰Φ12H7通孔;其走刀路线如表4-2-11所示： （８）精铰Φ12H7通孔；其走刀路线如表4-2-11所示： （９）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 数控加工工序卡片 O0001~O0005夹具名称 机用虎钳 零件名称 盖板类 材料 45#钢 零件图号 0703 工步程序编号 使用设备 XH714D 车间 进给速度数控车间 主轴转速 号 工步内容 刀号 刀量具规格/mm 备注 S（r/min） F(mm/min) 1 粗铣100×80带圆角凸台粗铣带圆槽凸台、粗铣五边形凸台 精铣五边形凸台、精铣70凸台、精铣100×80凸台 粗、精铣2×15-15型腔 钻各孔中心孔 钻Φ12H7孔到φ11mm 粗铰Φ12H7孔11.85mm 粗铰Φ12H7孔至11.95mm T01 ?16 697 314 2 3 4 5 6 7 T02 T03 T04 T05 T06 T07 ?16 ?6 ?3 ?11 ?11.85 ?11.95 697 1062 1061 724 135 133 84 106.2 85 145 108 108 - 4 -
8 9 10 精铰φ12孔至图纸要求 钻M10螺纹底孔 攻丝 T08 T09 T10 ?12H7 ?8.5 M10-6H 130 106.2 720 106 42.5 1080 第1页 编 制 审核 批准 共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 机床型号 工序号 3 加工内容 工步号 1 程序号 共 11 页 O0002 第 1 页 XH714D 粗铣带圆角凸台 粗铣100×80mm 带圆角凸台 编 程 校 对 符号 含义 审 批 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 数控加工走刀路线图 机床型号 工序号 3 加工内容 工步号 2 程序号 共 11 页 O0003 第 2 页 XH714D 粗铣带圆槽凸台 粗铣70带圆槽凸台 编 程 校 对
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