机加工论文顶板的机械加工制造.doc

丽水职业技术学院
机电信息分院
毕 业 设 计

顶板的机械加工制造

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摘 要

随着顶板工艺的广泛应用于国民经济中，再加上随着数控技术和机械CAD/CAM的发展，顶板模的发展和迅速。它以生产率高、成本相对低廉被广泛应用。本课题就是以顶板加工制造的题目设计的，首先要设计它的工艺规程，合理的选用刀具、加工顺序及工件的装夹等，机床上加工零件时，要把工件在各机床上的夹具设计出来，其目的是以最合理或较方便的操作方法完成加工任务，并且介绍数控机床加工工艺所涉及的基础知识和基本原则，掌握机械加工制造；掌握机械加工工艺工序设计及工艺卡片编写的原则。

关键字：二维图形；机械加工工艺；设计工装夹具
目 录
一．引言 4
二．设计图纸的分析制定加工工艺规程 4
2.1顶板图形的工艺分析 4
2.2定位基准选择 6
2.3加工设备选择 6
三．顶板底面的加工 6
3.1底面图形的工艺分析 6
3.2选择加工方法 7
3.3确定加工顺序 7
3.4确定装夹方案 8
3.5刀具选择 8
3.6切削用量的选择 8
3.6.1制订切削用量时考虑的因素 8
3.6.2刀具寿命的选择原则 9
四．总结评价 9
致谢 10
参考文献： 11
附录： 12

一．引言
顶板模是顶板加工工艺装备之一，被广泛地运用在汽车、飞机、电机、仪表以及在国防工业中。顶板具有生产效率高、生产成本低、材料利用率高、能成形复杂零件，适合大批量生产的优点，在某些领域已取代机械加工，并正逐步扩大其工艺范围。因此，顶板技术对发展生产、增强效率、更新产品等方面具有重要的作用。但同时，顶板技术的推广受到投入成本低，模具成本高，不适应中小生产规模的特点。但是总的说来，随着我国经济实力的进一步加强，模具行业，包括冷压模一定会得到更普及地应用。
通过该毕业设计，达到以下目的：初步掌握编制机械加工工艺规程的方法，通过查阅资料能合理的编制机械加工工艺、机械加工工序卡片、机械加工刀序卡片等工艺文件，能合理的确定加工工序的定位与夹紧方案，能使用CAD正确绘制机械零件的二维图形。
二．设计图纸的分析制定加工工艺规程
2.1顶板图形的工艺分析
如图2-1所示其结构形状，下面就该零件的工艺分析过程进行分析。

图2-1 顶板零件图

图2-2 顶板的主视图
1. 结构分析：如图2-2所示零件由长方体表面、凸台、通孔、螺纹孔、倒斜角、型腔、沉孔等构成。
2. 精度分析：列出加工要求较高面的尺寸、形状、位置等要求。
结构
尺寸
形状
位置
Φ20的孔（共4个）
Φ20H7
孔
底面
Φ16的孔（共2个）
Φ20
孔
底面
Φ12的沉孔（共3个）
Φ12
沉孔
底面
M12螺纹孔（共8个）
M12
螺纹孔
底面
面加工精度达1.6通过粗精铣可达要求,顶部平面和斜面加工精度达1.6,先铣在粗磨最后精磨可达要求。其余加工精度为12.6,只要粗铣加工就可以达到要求。
3. 毛坯余量分析：工件粗加工的余量为0.8，精加工为0.05，毛坯为380×270的铸件。
4. 技术要求分析：铸件表面要没有异常凸起或凹陷，铸件不得有气孔和砂眼，铸件要经过人工时效处理
5. 工艺性分析：铸件，需要经过铣削、钻孔、绞孔、攻丝等的加工，加工需要多次装夹，多次翻转，工序繁多。
2.2定位基准选择
在机械加工中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准。基准选择原则如下：
一、 粗基准选择——可靠方便地加工精基准
1）保证不加工面与加工面间的位置关系——选择不加工面作粗基准。
2）定位稳定可靠，简单方便——选大面、平整面，无缺陷。
3）合理分配各面加工余量——应保证各加工面有足够的余量；某些重要面使其加工余量均匀。
4）同一方向上的粗基准原则上只允许使用一次。
二、 精基准的选择——可靠保证主要加工表面间的相互位置精度
1）基准重合原则——选设计基准为定位基准。
2）基准统一原则——尽可能在多数工序中用一组精基准定位。
3）定位稳定准确，简单方便的原则——选面大、精度高的面为精基准。
4）互为基准原则——为加工余量均匀，位置精度高——反复加工。
5）自为基准原则——要求余量小而均匀——选加工面本身为精基准。
底板类零件的定位较为简单，加工上平面时以底面为粗基准，加工底面时以上平面为精基准，两平面互为基准。钻孔时用底面定位，后面靠两点，右边靠一点定位。
2.3加工设备选择
粗精铣上平面，底面时采用升降台式铣床XA6132加工。此类铣床属于通用机床，可用各种圆柱铣刀、圆片铣刀、角铣刀、成型铣刀和端面铣刀加工各种平面、斜面、沟槽齿轮等。可选配万能铣头、圆工作台、分度头等铣床附件，扩大加工范围。
4个φ20mm，，2个φ16mm，3个φ12mm的通孔和8个M12的螺纹孔在立式台钻上一次装夹全部钻出。
三．顶板底面的加工
本工序的任务是在钻床上完成孔与攻丝的加工。零件材料为铸铁HT200，其机械加工工艺分析如下。
3.1底面图形的工艺分析
该零件主要由平面、外轮廓以及孔组成，其中φ20（底面共4个）、φ16（底面共2个）、φ12（底面共3个）的孔的表面粗糙度要求很高。顶部的表面粗糙度均为Ra1.6。低部和中部粗糙度Ra3.2,型腔加工精度要达Ra1.6,该零件材料为铸铁，切削加工性能较好。
根据上述分析，加工底部和中部平面时要先粗铣再精铣,在加工粗糙度为Ra1.6的φ20（底面共4个）、φ16（底面共2个）、φ12（底面共3个）先钻孔，再绞孔两个步骤进行，以保证表面粗糙度要求。在加工型腔时要先粗铣,再半精铣,最后精铣。

如图3-1 顶板的底面图
3.2选择加工方法
1. 在工件表面粗糙度值要求为Ra3.2μm时，如果圆周铣削的加工余量小于6mm，先粗铣一次再精铣进给就可以达到要求，但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可多次粗铣最后精铣进给完成。
2. 在工件表面粗糙度值要求为Ra0.8~3.2μm时，可分粗铣，粗磨，精磨三步进行。粗磨时背吃刀量或侧吃刀量取1.5~2mm精磨时圆周铣侧吃刀量取0.3~0.5mm，面磨背吃刀量取0.5~1mm。
3. 孔加工方法的选择。用专用夹具安装钻孔。
3.3确定加工顺序
按照“基面先行，先面后孔，先粗后精”的原则确定加工顺序。
选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，并注意尽快获得精基准，在选择时如果要求保证工件上某重要表面的加工余量均匀，则应该选择该表面为粗基准；作为粗基准的表面，应该尽量平整光洁，有一定面积，以使工件定位可靠，夹紧方便；粗基准在同一尺寸方向上只能用一次，因为毛坯面粗糙度要求较低，重复使用将会产生较大的误差。 选择精基准时要遵守基准重合原则，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
3.4确定装夹方案
根据零件的结构特点，φ20（底面共4个）、φ16（底面共2个）、φ12（底面共3个）的孔都在底面上，设计专用夹具。加工上平面时用底面定位用台虎钳夹紧，加工下表面时以上表面定位用台虎钳夹紧，加工斜面时用下表面定位用台虎钳夹紧，钻攻螺纹孔先预钻φ10的孔。
3.5刀具选择
1. 顶部采用端铣刀加工，根据侧吃刀量选择端铣刀直径，使铣刀工作时有合理的切入，切出角，且铣刀直径应量包括工件整个加工宽度，以提高加工精度和效率，并减小相邻两次进给之间的接刀痕迹。
2. 底部采用立铣刀加工，铣刀半径只受轮廓最小曲率半径限制，φ60的端铣刀。
3. 孔加工各工步的刀具直径根据加工余量和孔径确定。
孔的刀具卡片
φ14的中心钻
φ11.8 钻头 M12 丝锥
φ11.8 钻头 φ12绞刀
φ15.8钻头 φ16绞刀
φ19.8钻头 φ20绞刀
3.6切削用量的选择
该零件材料切削性能好，铣削平面时，留0.5mm精加工余量，孔加工锪孔余量留0.3mm。选择主轴转速与进给速度时，选查切削用量手册、确定切削速度与每齿进给量然后计算主轴转速与进给速度。
3.6.1制订切削用量时考虑的因素
1. 切削加工生产率
在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素ap、f、v均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。
2. 刀具寿命
切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为v、f、ap。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的进给量；最后求出切削速度。
3. 加工表面粗糙度
精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要素。
3.6.2刀具寿命的选择原则
切削用量与刀具寿命有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。
选择刀具寿命时可考虑如下几点：
1. 根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。
2. 对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些。
3. 对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。
4. 大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。
四．总结评价
在毕业设计工作中，我还学习了依据毕业题目进行资料的调查、收集、加工；有助于我们掌握有关的程序、方法与技术规范，提高零件图的设计计算、图纸绘制的能力。
通过这次毕业设计，我们应能树立正确的设计思想；培养严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风；在工作设计中，更应该树立正确的工程意识与经济意识，树立明确的生产观点、经济观点与全局观点。
在这几个月的毕业设计中，我学到了零件的工艺分析，数控机床的选用，零件工艺方案设计，加工余量、切削用量、机床夹具的选择,设计等内容。最终完成零件的机械加工工艺过程卡片、机械加工工艺卡片、工件的定位和夹紧方案、机械刀具卡片。并且在学习以上知识的同时也练习了CAD、UG等知识，既完成了课程，又对以往学习是知识进行了完整的复习，所以说收益匪浅啊，马上即将踏上工作岗位，这次学习正好为我的将来打下坚实的基础，让我更好的适应工作环境，同时也锻炼了我坚忍不拔、迎难而上的精神，锻炼了我发现问题、解决问题的能力，是我的专业知识和水平更加完善。

致谢
这次做毕业设计，确实受益匪浅，不仅起到了温故而知新的作用，而且更让自己拓宽了知识面，接触了解了更多数控技术。以前学过的知识，在通过毕业设计得到了巩固和深化，并纠正了以往不是很确切的理解，而且，更为宝贵的是整个设计涉及到了很多以前没学过的内容，在老师们不倦教导的基础上，使自己掌握了很多理论知识。
三年的大学生活在这个季节即将划上一个句号，而于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。
计算机，将我们从枯燥的书本中解救了出来，我们无须再在图书馆里东寻西觅，只要一敲键盘，我们就能方便快捷地搞定所需的一切，是我们写论文的大功臣。因此，他是我所应感谢的第一人。
本论文是在指导老师严晓敏悉心指导下完成的。导师渊博的专业知识，严谨的治学态度，精益求精的工作作风，诲人不倦的高尚师德，严以律己、宽以待人的崇高风范，朴实无华、平易近人的人格魅力对我影响深远。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，不仅使我树立了远大的学术目标，掌握了基本的研究方法和思考方式，还使我明白了许多待人接物与为人处世的道理。本论文从选题到完成，每一步都是在导师的指导下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！
最后我要感谢感谢在毕业设计中被我引用或参考的论著的作者。还有图书馆的管理员们所提供的宝贵资料，还有丽水网络信息图书馆。在此，谨向他们致以最真诚的谢意。由于我能力有限，设计中还有许多不足之处，恳请老师们批评指正。不胜感激！

参考文献：
[1] 王爱玲主编. 机床数控技术. 北京： 高等教育出版社.2006-01
[2] 杨黎明主编. 机床夹具设计手册. 北京： 国防工业出版社.2006-05
[3] 王侃夫主编. 数控机床控制技术与系统. 北京：机械工业出版社.2007-02
[4] 李善术主编. 数控机床及其应用. 北京：机械工业出版社.2008-08
[5] 罗辑主编. 数控加工工艺及刀具. 重庆：重庆大学出版社. 2006-07
[6] 陈军. 基于模板的汽车覆盖件冲压工艺快速设计关键技术研究. 天津大学 2007-03
[7] 刘长清. 数控铣削过程离线优化技术研究. 哈尔滨工业大学 2006-05
[8] 赵海涛. 数控机床热误差模态分析、测点布置及建模研究. 上海交通大学 2008-03

附录：
顶板的编程
%0001
G54G17
GOOXOYOZ42
G41G00X-190Y-150D01
G43G00Z0H01
G01Z-5R80
M98P100
G01Z-10R80
M98P100
G01Z-15F80
M98P100
G01Z-20F80
M98P100
G01Z-25F80
M98P100
G01Z-30F80
M98P100
G01Z-35F80
M98P100
G01Z-40F80
M98P100
G01Z-41F80
G40G00Z50
X0Y0
M05
M30
%1000
G01Y-150F80
X-190
Y125
X-180Y135
X180
X190Y125
Y-125
X180Y-135
X-180
X-200Y-115
M99
%0002
G54G17
G00X0Y0Z50
M03S1000
G41G00X-135.5Y-140D02
G43G00Z0H01
M98P200L8
G40G00Z50
X0Y0
M05
M30
%0003
G01W-1F80
X-150
Y-140
X-143.1
Y63.6
X-123.1Y83.6R20
X123.1
X143.1Y-63.6R20
X123.1Y-83.6R20
X-123.6
X-143.1Y-63.6R20
X-150Y-50
M99
%0003
G54G17
G00X0Y0Z50
M03S1000
G43G00Z2H01
G42G00X-100Y-50
G01Z0F80
M98P300L10
G40G00Z50
X0Y0
M05 M30
%0004
G01X-100Y-50F80
W-4
X-119.5Y0
Y62.5
X119.5
Y-62.5
X-119.5
Y10
U10V10R10
M99