圆盘类零件的机械加工基础工艺分析和mastercam软件的运用新版说明书.docx

设计题目：圆盘类零件机械加工工艺分析及数控加工程序编程说明书6月16日目录一零件工艺分析 11.1零件作用 21.2 零件图分析 31.3 零件材料分析 4二 定位基准选择 52.1 车床加工基准 和定位 62.2钻床加工基准 72.3加工中心基准和定位 82.4夹紧方案 9三 加工工艺路线确实定 103.1 制订零件机械加工工艺路线 123.2 制订加工路线 133.3加工阶段划分 143.4以下是对该零件简明部位进行加工阶段划分 153.5加工次序安排 163.6零件加工过程 173.7工序安排 18四 设备及工艺装备选择 194.1机床选择 204.2工艺装备选择 21五 加工余量和加工尺寸确实定 5.1切削用量确实定 六一般车床加工工序卡片 七机械加工工艺卡 八绘制数控加工程序 8.1 Mastercam介绍 8.2 绘制加工模型 8.3设定走刀路线 8.4设定加工参数 九 程序模拟仿真加工 十 专周设计设计总结 设计目标1、能熟练利用专业课中学到基础理论和在生产实习中学到实践知识，正确处理一个零件在数控机床上加工定位，夹紧，工艺路线安排工艺装备配置，确保零件加工质量。2、经过课程设计全方面掌握数控技术课程内容，关键掌握数控加工工艺和装配、数控编程和制图软件应用，并在数控机床操作和使用中有更深刻具体认识。3、要求利用课程中所学数控加工程序编制理论和方法，对较为复杂零件进行数控加工工艺过程设计，使用mastercam软件绘图，加工、生成刀路，最终导出程序。然后使用仿真系统加工。一零件工艺分析1.1 零件作用关键起连接，其直径为85公差等级为9圆和一个轴配合属于过盈，是过盈配合配合表面。直径为95公差等级为7圆也和另一工件产生配合来连接在一起，并用M4螺纹孔固定在一起使其在工作时不产生脱落，直径为195公差等级为9圆也和其它工件产生配合，并用直径为12偏差等级为7孔来进行配合使其工件工作时不发生相对转动。1.2 零件图分析1）从零件尺寸及轮廓来看，轴向尺寸L远小于径向尺寸D,且最大外圆直径比最小内孔直径大得多，属于盘套类零件。关键轮廓由孔、圆弧曲面、凸台、外圆面等组成。2）绝大部分尺寸公差为中等等级，10个16及12孔孔尺寸精度为7级，2个M4螺纹孔尺寸精度较高为6级。表面粗糙度值最高为3.2属于中等精度加工。3）工件周围R53圆弧分布有较高角度公差要求，外延为300圆盘面厚度较薄仅为6.5mm，圆盘上U型凸台结构壁厚也较薄，加工时需尤其注意。 4）85孔轴线和95圆柱凸台端面有0.04mm垂直度要求，95外圆面轴线和85孔轴线有0.08mm同轴度要求，195外圆面和85孔轴线有0.11mm同轴度要求。1.3 零件材料分析44-，查资料得，零件材料为优质碳素结构钢。这类钢因有害杂质较少，其强度，塑性，韧性均比碳素结构钢好，关键用于制造较关键机械零件，其牌号是以钢中平均碳质量分数万倍来表示，该材料牌号为含有较高强度，加工性良好，冷变形时塑性中等，焊接性差，焊接前须预热，焊接后应热处理，多在正火和调质状态下使用，用于制造轴，曲柄，活塞杆等。为含有强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大小截面调质件和应力较小大型正火零件，和对心部强度要求不高表面淬火零件，如曲轴，传动轴，齿轮，蜗杆，键，销等。水淬时有形成裂纹倾向，形状复杂零件应在热水或油中淬火。两种材料全部要求加工时候调质处理，所以我们这个零件也要求了调质处理。二定位基准选择2.1 车床加工基准 和定位在一般机床上定位，以直径95圆柱端面为定位基准，加工直径85孔；以直径85孔为定位基准加工直径95外圆柱面和直径195外圆柱面，加工直径195那面部位在一般机床上进行加工，以外轮廓定位，三爪卡盘夹紧。2.2钻床加工基准在钻床加工孔有尺寸精度，采取三爪卡盘来定位夹紧。2.3加工中心基准和定位加工中心加工时，利用加工出盲孔底端一个平面作为一个定位面（限制三个自由度），已经加工好中心圆和一个小圆共同限制三个自由度，这么定位属于完全定位。其中中心圆定位元件是短圆柱销，小圆定位元件是削边销。夹紧时采取开口垫圈和螺母（方便装夹、拆卸）。夹紧时垫圈、螺母刚好压在工件上表面一个小凸台上。这两个定位元件设计为两个轴。轴上最大圆用于轴在夹具体上定位。轴一上对应凸圆全部对应地在夹具体和工件上起着定位作用。为降低生产时间，应更多地考虑使用标准件。标准件最大开口垫圈是M36，所以轴上两头螺纹为M36。轴一和夹具体夹紧采取标准件平垫圈和对应螺母。轴二和夹具体连接情况和轴一类似。安装轴二时，应注意削边销位置，避免出现过定位。另外为了让轴愈加好地装入夹具体，同时也方便工件在轴上装夹，所以在每个接触地方全部加工有退刀槽。加工中心夹具定位元件和夹具体连接时其配合关系是过渡配合，和工件配合关系是间隙配合（方便拆卸）。 2.4夹紧方案 由压板、开口垫圈和压紧螺母拧紧，夹具设计简单，安装可靠，且便于操作。开口垫片设计取夹方便，可提升工作效率。三加工工艺路线确实定3.1 制订零件机械加工工艺路线表面加工方法：依据零件技术要求确定分为铸造外形，锻压是对坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸，形状及改善性能，用以制造机械零件或毛坯成形加工方法。它是铸造和冲压总称。锻压不仅是零件成形一个加工方法，还是一个改善材料组织性能一个加工方法。和铸造比较，含有强度高，晶粒细，冲击韧性好等优点。和由棒料直接切削加工相比，可节省金属，降低成本。如采取扎制，挤压和冲压等加工方法，还可提升生存率。所以在机械制造叶业中，很多关键零件（如轴类，齿轮，连杆，切削刀具等），全部是采取铸造方法成形。所以此次零件毛坯也用锻压。该零件圆比较多比较适应于车削加工而且若不先加工孔，铣削是就没有定位基准，就不好进行铣削加工，而且车床加工所花费成本是比较低，对加工刀具损伤比较小，所以我们用车床来车削外圆和镗内孔。零件外形轮廓比较复杂，而且其凹槽有比较多，能够用铣床来铣，不过有要钻孔需要换刀所以我们采取加工中心来铣削轮廓。依据表面粗糙度要求车削分为粗加工和半精加工，铣削也可分为粗加工和精加工。3.2 制订加工路线零件机械加工工艺路线是指零件生产过程中，由毛坯到成品所经过工序前后次序。在确定工艺路线时，除了首先考虑定位基准选择外，还应该考虑各表面加工方法选择，工序集中和分散程度，加工阶段划分和工序前后次序安排等问题。直径为85mm 内孔；由表面粗糙度知道其工艺路线粗镗-精镗直径为95mm外圆和端面；由表面粗糙度得悉其工艺路线粗车-精车。直径为195mm外圆和端面；由表面粗糙度得悉其工艺路线粗车-精车，3.3加工阶段划分粗加工阶段-关键任务是切除各表面上大部分余量，使毛坯形状和尺寸上靠近零件成品，所以关键问题是提升生产率。半精加工阶段-完成次要表面加工，并为关键表面精加工做准备。精加工阶段-确保各关键表面达成图样要求，其关键问题是怎样确保加工质量。3.4以下是对该零件简明部位进行加工阶段划分：零件中直径85mm内孔，其表面有粗糙度为3.2要求，将其加工阶段划分为粗镗和半精镗。直径95mm外圆柱面，其表面有粗糙度3.2要求，将其加工阶段划分为粗车和半精车。其它平面和圆柱面，其中表面粗糙度为3.2加工阶段分为粗铣和精铣，表面粗糙度为12.5表面加工直接粗铣。3.5加工次序安排 a、先粗后精标准先安排粗加工，中间安排半精加工，最终安排精加工。 b、先主后次标准先安排零件装配基面和工作表面等关键表面加工，后安排如键槽、紧固用光孔和螺纹孔等次要表面加工。因为次要表面加工工作余量小，又常和关键表面有位置精度要求，所以通常放在关键表面半精加工以后，精加工之前进行进行。C、先面后孔标准 对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位平面和孔端面，然后再加工孔，这么可使工件定位夹紧可靠，利于确保孔和平面位置精度，减小刀具磨损，同时也给孔加工带来方便。 d、 基面先行标准用作精基准表面，要首先加工出来。所以第一道工序通常是进行定位面粗加工和半精加工，然后再以精基面定位加工其它表面。3.6零件加工过程零件先在一般机床上加工基面B、12H7孔和85孔，然后在数控机床上加工轮廓、台阶面和孔。加工轮廓、台阶面和孔走刀路线，走刀路线包含平面内进给走刀和深度进给走刀两部分路线。平面内进给走刀，对外轮廓是从切线方向切入；对内轮廓是从过渡圆弧切入。在数控铣床上加工时，首先要选定进刀点，因为该零件毛坯是一个圆盘型铸件，所以进刀点能够选在毛坯切线上，刀具依据工件轮廓往返铣削，分层铣削逐步加深到铣削深度。当刀具达成切削深度时候，刀具就在XY平面内运动，铣削零件轮廓。分层铣削到指定深度，留取0.5mm加工余量，在精加工时候铣削掉。在确保加工平面表面粗糙度要求同时，还要考虑确保轮廓表面有较高表面质量，采取顺铣铣削方法，即从进刀点开始，对外轮廓按顺时针方向铣削，对内轮廓按逆时针方向铣削。对孔进行加工时候，应注意先钻中心孔，方便定位，再进行钻孔。钻孔完成后，取下零件，进行调质处理，要求HRC2228，热处理完成后，重新装夹工件准备件准备进行精加工，精加工和粗加工不一样地方在于刀具半径、进给速度、背吃刀量和进给量不一样，精加工只进行一次切削，切削量就是粗加工剩下加工余量。3.7工序安排 因为零件生产纲领是中.小批生产所以采取工序集中来加工，工序集中能够采取高效机床和工艺装备，生产效率高，降低设备数量和操作工人人数和占地面积，节省人力.物力，降低安装次数，利于确保表面间位置精度。结合以上原因工序集中是最好选择。四 设备及工艺装备选择4.1机床选择 确定了工序集中或工序分数标准后，基础上也就确定了设备类型。采取工序集中，就应该选择高效自动加工设备。而且机床精度要和工件精度相适应，应该机床精度要高于工件精度。机床规格要和工件外形相适应，工件外圆形状并不复杂，从经济角度来应选择一般车床，工件轮廓加工大多全部集中在一个平面上，采取立式加工中心户卧式加工中心全部能够，不过立式加工中心比卧式加工中心所花费成本要低部分。工件基础外形轮廓采取锻压来制造，锻压和铸造比较，含有强度高，晶粒细，冲击韧性好等优点。和由棒料直接切削加工相比，可节省金属，降低成本，含有较高经济效益。选择机床应和现有加工设备相适应。考虑以上条件，机床应该选择一般车床和立式数控加工中心。 4.2工艺装备选择1.夹具选择（1） 车床上使用夹具：三爪卡盘或四爪卡盘、芯轴、压板、螺钉（2）铣床上夹具：依据此零件，我们设计出50031030夹具。为确保配合，在平面上有一85凸台，在凸台有一螺柱，用于安装垫圈和螺母夹紧毛坯。在另一边有一圆柱削边销，从而利用“一面两孔”定位标准将毛坯夹紧安装。2刀具1）镗刀选择60镗刀，粗镗85内孔85镗刀，精镗85内孔2）钻头、扩孔刀及铰刀选择3中心钻，3麻花钻，11麻花钻，15麻花钻，30麻花钻、3.3H6铰刀，12H7铰孔刀，16铰孔刀3）其它刀具或工具锉刀、M4丝锥4)加工中心刀具铣轮廓时考虑到有20内轮廓铣削，所以选择铣刀直径应该比20小，铣刀刃长应大于工件22.5mm高度。所以选15铣刀。钻孔时直接采取16钻头，选择钻头长度应大于加工孔深度8mm。3量具选择长度测量器具游标卡尺 形位误差测量器具百分表、岩石平板 表面质量测量器具表面粗糙度比较样块 螺纹质量测量器具锥度锁紧式螺纹塞规五加工余量和加工尺寸确实定 5.1切削用量确实定 切削用量是切削加工过程中切削速度、进给量和背吃刀量总称。切削用量大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本全部有显著影响。在选择时应在确保加工质量和刀具耐用度前提下，充足发挥机床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。（1）切削用量选择标准粗加工切削用量选择标准：首先选择尽可能大背吃刀量；其次要依据机床动力和刚性限制条件等，选择尽可能大进给量；最终依据刀具耐用度确定最好切削速度。精加工切削用量选择标准：首先依据粗加工余量确定背吃刀量；其次依据已加工表面粗糙度要求，选择较小进给量；最终在确保刀具耐用度前提下尽可能选择较高切削速度。5.2加工余量确实定加工余量是指加工过程中所切去金属层厚度。余量有总加工余量和工序余量之分。由毛坯转变成零件过程中在某加工表面上切除金属层总厚度，称之为该表面总加工余量；通常情况下，总加工余量不是一次切除，而是分在各个工序中逐步切除，故每道工序所切除金属层厚度称之为该工序加工余量。工序余量是相邻两工序工序尺寸之差，毛坯是毛坯尺寸和零件图样设计尺寸之差。车床加工部分：直径为85mm 内孔；由表面粗糙度知道其工艺路线粗镗-精镗，由查(简明机械制造工艺手册表5-54)表法知道毛坯直径为80mm，查表(简明机械制造工艺手册表5-130)得第一次粗镗余量为80mm，第二次粗镗余量为83mm，精镗余量为84.3mm，工件公差等级为H11（+0.22）。总得粗镗余量=毛坯余量-精加工余量=-4.3mm。直径为95mm外圆和端面；由表面粗糙度得悉其工艺路线粗车-精车，由查(简明机械制造工艺手册表5-54)表得悉毛坯直径为100mm，端面余量为4mm, 查表(简明机械制造工艺手册表5-120)得精车余量为1.1mm，粗加工余量=毛坯余量-精加工余量=3.9mm，其粗车外圆公差为0.46mm。查表(简明机械制造工艺手册表5-125)得精车端面加工余量为0.7mm，粗加工余量=毛坯余量-精加工余量=3.3mm。粗加工外圆尺寸为98.9mm，精加工外圆尺寸为95mm. 直径为195mm外圆和端面；由表面粗糙度得悉其工艺路线粗车-精车，由查(简明机械制造工艺手册表5-54)表得悉毛坯直径为205mm，端面加工余量为4mm。查表得(简明机械制造工艺手册表5-120)精车余量为1.3mm，粗加工余量=毛坯余量-精加工余量=8.7mm,其粗车外圆公差为0.6mm。查表(简明机械制造工艺手册表5-125)得精车端面加工余量为0.8mm，粗车端面余量=毛坯余量-精加工余量=3.2mm。粗加工尺寸为196.3mm，精加工尺寸为195mm. 5.3切削用量确实定 背吃刀量选择依据加工余量确定。切削加工通常分为粗加工.半精加工.精加工几道工序，各工序有不一样选择方法。在车床上我依据零件表面粗糙度划分了两个工序，粗加工和半精加工。粗加工时，再许可条件下，尽可能一次切除该工序全部余量。中等功率机床，背吃刀量可达810mm。但对于加工余量大，一次走刀会造成机床功率或刀具强度不够；或加工余量不均匀，引发震动；或刀具受冲击严重出现打刀多个情况，需要采取数次走刀。半精加工，被吃刀量通常为0.52mm。直径为85mm内孔；粗加工余量为 4.3mm。加工余量不大粗加工能够一次走刀，背吃刀量=4.3mm 查表(简明机械制造工艺手册表5-111)得进给量0.31（mm/r），切削速度为4060(m/min)，因为是悬伸镗削，切削速度为40(m/min)，精加工余量为1.7mm，精加工能够分一次走刀完成，则其背吃刀量为1.7mm，查表(简明机械制造工艺手册表5-111)得进给量为0.20.8(mm/r)，切削速度为80120(m/min)，因为是悬伸镗削故切削速度为80（m/min）。 直径为95mm外圆和端面；粗加工外圆余量为3.9mm.加工余量不大，粗加工能够一次完成，背吃刀量=3.9mm.查(简明机械制造工艺手册表5-98)表得进给量为0.6(mm/r)，切削速度为134（m/min）。精加工余量为1.1mm，精加工能够分一次走刀完成，则其背吃刀量为1.1mm，查(简明机械制造工艺手册表5-100)表得进给量为0.20.3(mm/r),切削速度为5080（m/min）全部能够。 直径为195mm外圆和端面； 粗加工外圆余量为8.7mm.加工余量太大，粗加工分三次加工完成，第一次背吃刀量=4.5mm，第二次背吃刀量=2.9mm.第三次背吃刀量为1.3mm，查(简明机械制造工艺手册表5-98)表得进给量为0.6(mm/r)，切削速度为134（m/min）。精加工余量为1.3mm，查(简明机械制造工艺手册表5-100)表得进给量为0.20.3(mm/r),切削速度为5080（m/min）全部能够。六 一般车床加工工序卡片单位名称产品名称或代号零件名称零件图号盘类零件01工序号程序编号夹具名称使用设备车间04三爪卡盘和心轴一般车床工步号工步内容刀具号刀具规格(mm)主轴转速(r/min)进给速度(m./min)背吃刀量（mm）备注1粗车端面B1硬质合金90车刀320803.3自动2半精车端面B1硬质合金90车刀3201100.7自动3粗车95外圆1硬质合金90车刀3201343.9自动4精车95外圆1硬质合金90车刀400601.1自动5粗镗85内孔220*20320404.2自动6半精镗85内孔220*20400801.7自动7粗车195端面1硬质合金90车刀320803.2自动8半精车195端面1硬质合金90车刀3201100.8自动9粗车195外圆1硬质合金90车刀3201344.5/2.9/1.3自动10半精车195外圆1硬质合金90车刀400601.3自动七 机械加工工艺卡 盘类零件机械加工工艺分析及数控加工程序编制厂名成全部工业学院机械加工工艺卡片车间实训基地产品名称零件号零件名称材料牌号45零件毛重(kg)毛坯种类铸造零件净重(kg)毛坯尺寸311*40材料定额(kg)毛坯可制件数中.小批每台产品零件数工序号安装号工步号工 序 内 容机床设备名称及编号夹具名称及编号切削工具名称及编号量具名称及编号辅助工具名称及编号每件( )时间定额(分)准备及结束单件1铸造012涂防锈漆3时效处理411粗车端面B车床02三爪卡盘外圆车刀游标卡尺2半精车端面B千分尺3粗车95外圆游标卡尺4精车95外圆千分尺5粗镗85内孔镗刀游标卡尺6半精镗85内孔镗刀千分尺21粗车195端面心轴和顶尖外圆车刀游标卡尺2半精车195端面千分尺3粗车195外圆游标卡尺4半精车195外圆千分尺511打3*5中心孔钻床03三爪卡盘5中心钻2钻2*3底孔3钻头3钻10底孔10钻头4粗绞12孔铰刀5精绞12孔5钻20盲孔20钻头21钻2*6盲孔6钻头6调质处理711铣削零件外形轮廓立式加工中心04自制夹具15立铣刀游标卡尺和千分尺2精铣凹槽表面15立铣刀3铣凸台15立铣刀4钻16孔16钻头8手动攻丝钳工台丝锥91钳工倒角钳工台2钳工去毛刺10检验更改标识数量通知单号署名日期更改标识数量通知单号署名日期签 名日期第 页八 绘制数控加工程序8.1 Mastercam介绍Mastercam是美国CNC Software Inc.企业开发基于PC平台CAD/CAM软件。它集二维绘图、三维实体造型、曲面设计、体素拼合、数控编程、刀具路径摸拟及真实感摸拟等到功效于一身。它含有方便直观几何造型 Mastercam提供了设计零件外形所需理想环境，其强大稳定造型功效可设计出复杂曲线、曲面零件。mastercam含有强大曲面粗加工及灵活曲面精加工功效。其可靠刀具路径效验功效使Mastercam可模拟零件加工整个过程，模拟中不仅能显示刀具和夹具，还能检验出刀具和夹具和被加工零件干涉、碰撞情况，真实反应加工过程中实际情况，不愧为一优异CAD/CAM软件。同时Mastercam对系统运行环境要求较低，使用户不管是在造型设计、CNC铣床、CNC车床或CNC线切割等加工操作中，全部能取得最好效果。8.2. 绘制加工模型在绘制加工模型前要熟悉常见指令画圆、直线、倒圆、打断、连接等等。在后面加工中能够了解到，相同加工轮廓在Mastercam系统中默认走刀路线次序是最先画图画出外形轮廓。再是根据复制次序加工对应轮廓。这就要求在建立模型时就要选好加工下刀点。所以在建立这个模型时，相同外形轮廓全部先画最下方那个，然后再经过“Rotate”旋转指令完成上表面轮廓。在建立模型时全部轮廓全部需要“Join”这个指令将其连接，不然在后面确实定加工路线时系统只会走一条边内容。在使用“Break”指令后全部需要将节点连接一下。另外有时在实施剪切命令后会在连接处断开一个小口子，这时需要修剪延伸“Trim”，系统会自动地补充连接处断口 。8.3设定走刀路线加工中心要求是工作效率，所以应尽可能降低刀具空行程时间和距离，所以先加工工件外轮廓，由外到内，刀具运动方向全部是一个固定方向（顺时针或是逆时针围绕工件运动）。刀具切入点和切出点全部选择在两曲线交汇处，这么能够确保加工面没有显著划痕。加工孔时按次序一次加工。8.4设定加工参数 将安全高度设为100，加工提刀高度是50，铣削轮廓深度是23。在ulti passes菜单设置粗、精加工参数。设置好后能够试运行一次，假如发觉有刀具干涉现象能够降低粗加工吃刀量。假如存在有没有加工到地方能够合适增加吃刀量。在depth cats菜单中设置粗加工次数、精加工次数、精加工余量等参数。九程序模拟仿真加工用数控仿真系统，是为了看加工过程走刀路线，和真实机床加工一样，能够看出加工后工件表面质量，是否会撞刀，是否产生干涉。仿真时，为了装夹方便，选择300mm300mm40mm方块，用平口钳装夹，和现实生活中加工步骤一样，进行X轴Y轴Z轴对刀，设置好刀具参数，再倒入程序，进行加工模拟。十专周设计设计总结即使只有短短一周，但我却学到了很多东西。零件加工工艺分析，工艺卡片制作，mastercam软件利用，和仿真系统加工。可能没有深入学习，但让我了解了更多软件，有了一个好开始，发觉了这些软件有很多共同之处。 在这周前对MasterCAM一点全部不知道，只是知道有这么一个软件，从未接触过。在这周用到时候一下茫然了，经过在图书馆中找到相关资料，老师耐心数次讲解，不停和同学们讨论，对MasterCAM有了一定认识和了解。从MasterCAM基础建模到工件仿真加工最终完成整个工件加工 ，在此中碰到了很多很多问题。因为我英文不好，所以更不上老师步骤。同时对这软件也不熟悉。 建模时候很多地方全部需要打断，剪切还能够镜像、旋转，可是画出来图不是有断裂就是有多线，自己弄了半天全部没有弄出来，经过和同学不停讨论和向老师请教最终才找出来什么地方不对。还有加工时候常常会出现生不出加工路线，加工时也常常出现撞刀，也是在不停尝试和失败努力中找到了正确答案。对于仿真系统因为平时老师常常让我们练习，所以用时很顺利。经过这一周学习，让我明白了很多东西，不仅仅是书本上东西，更明白了在学习任何东西时候，自己应该多去研究，不要总是依靠着她人。思维应该愈加开阔，和实际相联络。做事要认真。