1、XX火炬職業(yè)技術學院（大家懂的）畢業(yè)綜合實踐項目項目名稱：作 者： 學 號：系 別：專 業(yè)：指導老師：專業(yè)技術職務中山火炬職業(yè)技術學院教務處制目 錄摘 要1第一章 零件分析及設計任務書 1.1 鋁合金薄壁異形分析2 1.2 零件的結構特點2 1.3 零件的技術要求2 1.4 零件的加工要求2 1.5 數控加工的特點3第二章 工藝規(guī)程的制定 2.1 生產類型及工藝特征4 2.2 零件材料及毛坯4 2.3 定位基準的選擇5 2.4 工藝路線的擬定5 2.41 毛坯制造6 2.42 強化處理6 2.5 數控加工6 2.6 鉗工6 2.7 表面處理6第三章 切削用量的選擇 3.1 主軸轉速7 3.2

2、背吃刀量7 3.3 進給速度7 3.4 銑削功率校驗8第四章 專用夾具設計 4.1 被加工零件圖9 4.2 專用夾具設計10第五章 數控加工程序編制 5.1 數控加工程序12參考文獻24致 謝25摘 要以達到輕重量，高強度，高精度為目的，通過可靠性設計方法設計出對鋁合金薄壁異形件的加工方法。本文介紹了一種方法，通過分析鋁合金薄壁異形件的外形，用途和受力情況，以及考慮到節(jié)約成本，提高生產率，減輕工人勞動強度，因此采用數控加工并設計了專用工裝，這樣能有效地保證尺寸加工精度，并通過考慮該零件的具體工作條件及可能產生的破壞形式，選擇出零件最終工序加工方法。這種設計方案設計出的零件能夠達到應用在記載設備

3、中的基本要求。關鍵詞 : 薄壁異形 專用工裝 數控 機載設備第一章 零件分析及設計任務書1.1鋁合金薄壁異形件分析鋁合金薄壁異形件主要應用在航空航天等機載設備中,因此要求壁厚薄以達到減輕重量的目的,同時需要保證一定的強度與剛度。通過它將若干只微波器件按一定的相互位置關系裝配在一起，按電信設計要求實現微波信號的發(fā)射與接收。因此該類零件的加工精度要求更高。1.2 零件的結構特點鋁合金薄壁異形件的種類很多，其尺寸、大小和結構形式隨其用途的不同也有很大的差異。一般來說鋁合金薄壁異形件的主要結構特點是：有加工精度要求高的安裝孔；結構復雜、形狀怪異、沒有明顯基準面；壁厚薄而且不均勻；鋁合金材料與一般鋼件相

4、比，切削后容易產生切削應力，導致變形等。1.3零件的技術要求（1）零件加工后要求保證T6狀態(tài)，HB75（2）零件表面不允許有任何劃傷,磕碰等缺陷。（3）去清毛刺，銳邊倒鈍，但所有光孔孔口不得倒角。（4）未注線性尺寸公差按IT14，未注形位公差按C級。（5）零件加工后要求表面處理AL/Ct.Ocd3。1.4零件加工要求該零件的加工精度要求較高，加工面主要是孔和平面，位置、形狀、尺寸精度都各有要求。工藝設計時要考慮到節(jié)約成本，提高生產率，減輕工人勞動強度，因此采用數控加工并設計了專用工裝，能有效地保證尺寸加工精度。分析本次設計給出的零件圖（見圖31）,零件的主要加工要求如下。（1）孔的尺寸精度及表

5、面粗糙度ø21.5+0.03 0 孔、ø18.5+0.03 0孔、ø25+0.05 0孔，表面粗糙度Ra為1.6µm； 12×ø3.5+0.02 0孔、2×ø6.4+0.02 0孔、8×ø3+0.02 0孔，表面粗糙度Ra為1.6µm。（2）孔的相互位置精度ø21.5+0.03 0孔與ø18.5+0.03 0孔孔距公差為±0.02mm；ø25+0.05 0孔與2×ø6.4+0.02 0孔孔距公差為±0.02mm。（3

6、）主要平面的形狀精度、相互位置精度和表面粗糙度基準A為結合面，平面度公差為0.1mm，表面粗糙度Ra為1.6µm。外側面的表面粗糙度Ra為3.2µm。. （4）平面與平面的相互位置精度長度兩側面與基準A的垂直度公差為0.15mm；高度兩面平行度公差為0.05mm。圖3-1零 件 簡 圖（5） 加工完成后有一定的強度要求，需進行強化處理。1.5 數控加工的特點數控加工是指在數控機床上進行零件切削加工的一種工藝方法。數控加工是現代制造的重要組成部分，它和傳統的機加工方法相比有如下優(yōu)點。（1）自動化程度高在數控機床加工零件時，除了手工裝卸工件外，其余加工過程都由機床自動完成。在柔

7、性制造系統中，上下料、檢測、診斷 、對刀、傳輸、調度、管理等也都由機床自動完成，這樣減輕了操作者的勞動強度，改善了勞動條件。（2）加工精度高，加工質量穩(wěn)定數控加工的尺寸精度通常在0.0050.1mm之間,不受零件形狀復雜程度的影響,加工中消除了操作者的人為誤差,提高了同批零件尺寸的一致性,使產品質量保持穩(wěn)定。（3）對加工對象的適應性強數控機床上實現自動加工的控制信息是加工程序。當加工對象改變時，除了相應更換刀具和解決工件裝夾方式外，只要重新編寫并輸入該零件的加工程序，便可自動加工出新的零件，不必對機床作復雜的調整，這樣縮短了生產準備周期，給新產品的研制開發(fā)以及產品的改進、改型提供了捷徑。（4）

8、生產效率高數控機床的加工效率高，一方面是自動化程度高，在一次裝夾中能完成較多表面的加工，省去了劃線、多次裝夾、檢測等工序 ；另一方面是數控機床的運動速度高，空行程時間短。目前，數控車床的主軸轉速已達到50007000r/min,數控高速磨削的砂輪線速度達到100200m/s,加工中心主軸轉速已達到2000050000r/min,各軸的進給速度達到1824m/s。 （5）易于實現網絡制造由于數控機床是使用數字信息，易于與計算機輔助設計和制造（CAD/CAM）系統連接,便于網絡傳輸,形成計算機輔助設計和制造與數控機床緊密結合的一體化系統。一般來說，數控加工方法與通用機床加工方法在工藝原則上多半是相

9、似的，但數控加工工序內容要比通用機床加工內容復雜，這是因為數控機床價格昂貴，若只加工簡單的工序，既不經濟也不合理，所以在數控機床上盡可能安排較復雜的工序，以及那些通用機床上難以完成的工序。加工工藝技術難度越大越能顯示出數控加工方法的優(yōu)越性。第2章 工藝規(guī)程的制定零件加工的工藝規(guī)程就是一系列不同工序的綜合。由于生產規(guī)模和具體情況的不同對同一零件的加工工序綜合可能有很多的方案，應當根據具體條件采用其中較完善和較經濟的方案，工藝規(guī)程選擇要考慮的基本因素前面已有敘述。2.1 生產類型及工藝特征劃分生產類型時，既要根據生產綱領，同時還要考慮零件的體積、質量等因素。值得一提的是，生產類型將直接影響工藝過程

10、的內容和生產的組織形式，并在一定程度上對產品的結構設計也起著重要的作用。該零件的生產綱領為2000件/年,屬于中批生產。它的主要工藝特征是普通加工以通用機床為主，輔以專用夾具，工件在各機床上的裝卸和傳遞均需人工完成。2.2 零件材料及毛坯由于該零件生產綱領為中批生產，零件屬于薄壁異形件，為了節(jié)省原材料，使資源得以充分的利用，同時提高生產效率，降低生產成本，零件 毛坯選用焊接件，原材料選用牌號6063（舊牌號LD31）的鋁合金熱軋板材。這種材料經固熔加時效處理，可獲得良好的力學性能，焊接性能良好。零件原材料選用鋁合金熱軋板材，并進行T射線探傷檢查，不得含有夾 渣 ,夾層,裂紋等缺陷。焊接件毛坯在

11、焊接過程中受熱不均勻，導致焊后變形，因此需留有一定的加工余量。根據零件的結構特點，考慮零件外表面留12mm精加工余量，具體見表3-1其外形如圖3-2所示。表3-1 加工余量/mm加工表面基本尺寸尺寸公差毛坯尺寸總余量說明 外側長169IT141712雙側加工 總長度3060.20.43082雙側加工 壁厚2IT1431單側加工 壁厚2IT1431單側加工 壁厚2IT1431單側加工 總厚度136.5±0.15138.52雙側加工 總寬度151±0.151532雙側加工2.3 定位基準的選擇根據基準選擇原則并結合該零件的特點，設計了專用工裝。由于該零件最大的特點就是壁薄，導致

12、銑削加工時剛性不足。因此在工裝設計時既要考慮定位可靠、夾緊方便，還要考慮如何增加工件的剛性，減少銑削時的振動及由于剛性不足而引起的變形，從而有效保證零件加工精度。圖3-2 零件毛坯圖注：板1、板2、板3分別為待焊接的板。技術要求：1.各零件均采用鋁釬焊焊接$并強化處理。2.零件表面不允許有多余焊疤。2.4 工藝路線的擬定根據零件結構特點、技術要求，從數控加工工藝性及工廠現有生產條件考慮，制訂了如下加工工藝方案。毛坯制造強化處理數控加工鉗工表面處理2.41毛坯制造該零件采用焊接件毛坯，焊接方法采用手工鋁釬焊。將該零件分成三塊，見圖3-2中的板1、板2、板3、對它們分別進行加工。按圖紙要求原材料選

13、用牌號為6063鋁合金熱軋板材，采用銑、線切割等加工工藝加工成焊接之前工藝圖尺寸。零件其外表面留有焊后加工余量，內表面直接加工至圖 紙尺寸，為了保證零件最終尺寸及形狀精度，所有安裝孔暫不加工。焊接時需采用專用工裝夾緊定位，以保證焊接后毛坯形狀精度，確保精加工 余量均勻性。盡管采用專用工裝焊接，焊后仍有一定的變形，需由鉗工校正。并由鉗工按焊接工藝圖鉆工藝孔9×3.5，以便后道工序裝夾使用。2.42.強化處理為了使零件在加工后獲得一定的強度，必須在焊接后精加工前進行強化處理。強化工藝過程如下。（1）將零件清洗干凈，裝入專用工裝，并用螺釘緊固。（2）立式鋁合金淬火爐進行固熔處理，加熱溫度及

14、保溫時間按技術規(guī)范Q/HXJS-GF001-2005處理。（3） 由鉗工將零件從工裝上卸下進行校正,消除固熔處理后的變形量,并將零件再次裝入工裝,用螺釘緊固。（4）進行人工時效處理。（5）檢測零件表面硬度 HB75 2.5數控加工傳統的機加工通常是加工、測量、再加工的模式，其加工工藝某種程度上有一定的隨意性，且和操作人員的經驗有很大關系。數控加工是通過計算機控制刀具做精確的切削加工運動，是完全建立在復雜的數值運算基礎之上的，能實現傳統的機加工無法實現的合理、完整的工藝規(guī)劃。根據零件結構特點和技術要求選用臥式加工中心加回轉工作臺進行加工，專用工裝裝夾。精加工轉運階段，要求保護好已加工零件表面，表

15、面貼保護膜，海綿隔離裝周轉箱，嚴禁表面劃傷。具體工藝過程見工藝過程卡片。2.6鉗工鉗工去清所有毛刺,銳邊倒鈍,但光孔孔口不能倒角。焊接后按圖劃線鉆工藝孔。所有螺紋孔按圖攻螺紋，螺口倒角0.3X45°,表面處理后按圖裝入鋼絲螺套。2.7表面處理鋁及其合金在大氣中會自然形成一層氧化膜，但膜薄而且疏松多孔，是非晶態(tài)的，不均勻也不連續(xù)，不能作為防護裝飾性膜層。因此需采用一定的表面處理工藝$按技術要求進行AL/Ct.Ocd3處理。經化學氧化處理后獲得的化學氧化膜，質軟、抗磨和抗蝕性能均較好，同時具有較好的吸附能力。第三章切削用量的選擇數控加工中切削用量根據加工技術要求,刀具耐用度,切削條件等加

16、以確定。3.1主軸轉速主軸轉速n應根據允許的切削速度v(m/min)來選取:n=1000v/(d) r/min 式中 d工件或刀具直徑，mm。 切削速度v是由刀具耐用度決定的。自動換刀數控機床往主軸或刀庫上裝刀花費時間較多，所以確定的切削用量要保證刀具能加工完一個零件或保證刀具耐用度不低于一個工作班，至少不低于半個工作班。3.2背吃刀量背吃刀量p要根據機床、工件和刀具的剛性來確定。在剛性允許的情況下，應盡可能使p等于加工表面的加工余量，以便減少走刀次數，提高加工效率，當加工精度和表面粗糙度要求高時，可以留一點余量（一般0.2mm左右），最后光一刀。數控機床的精加工余量可較普通機床的精加工余量小

17、一些。3.3進給速度進給速度指令F是數控機床切削用量中的一個重要參數，通常根據加工精度和表面粗糙度來選取。當要求較高時，進給速度應選得小些，例如通常可在 200500mm/min范圍內選取。而精銑時可取 200250mm/min。最大進給速度受機床剛性和拖動系統性能限制。銑基準A面時，選用=10mm直柄立銑刀，刀齒數Z=3，刀具材料為高速鋼，現對主軸轉速n、背吃刀量進給速度f作如下選擇。 （1）查切削加工簡明實用手冊可知：采用高速鋼銑刀加工鋁合金（ 95100HBS ） 時，可取v=38m/s,現取V=3m/s,則n=1000v/( d)=5732r/min,考慮刀具耐用度及機床條件限制,故選

18、取n=4000r/min。（2）背吃刀量=0.8mm（半精銑），或=0.2mm（精銑）（3）根據切削加工簡明實用手冊可知，當機床主軸功率小于5KW時，高速鋼立銑刀銑削鋁合金時每齒進給量為0.050.1mm/z,現取z=0.05mm/z,因此=z·Z·n=0.05x3x4000=600mm/min,考慮多方面因素,實際取值需小于理論值,故選取f=450mm/min。 3.4銑削功率校驗在切削用量確定以后，為了驗證所選切削用量是否滿足機床主軸功率要求 ，還必須進行銑削功率的校驗。機床功率校驗的計算公式為PC Pe×(3-2)式中 PC 切削功率；Pe 機床主軸功率；主

19、軸傳動效率，通常取0.70.9。切削功率即為刀具切削工件時住切削力所消耗的功率，切削功率計算公式為PC = FC× vC kW (3-3)式中 FC 主切削力(圓周切削力)；vC 切削速度。式(3-3)中銑削力計算公式為FC=Cf ×Z ×d -0.86 t ×0.86 e ×0.72 f×p (3-4)式中 Cf 系數；e 銑削接觸弧深（mm）；f 每齒進給量（mm/齒）；dt 銑刀直徑（mm）；p 銑削深度；Z 銑刀齒數。根據式(3-4)和實際銑削狀況分別計算銑削力FC、切削功率PC 。因切削材料為鋁合金，選用圓柱立銑刀，齒數 Z

20、 = 3，直徑 dt = 10mm ，查表取系數 Cf =20 ，銑削接觸弧深 e = 6 ，每齒進給量 f =0.05mm/z ，銑削深度 p=0.8mm ，將該數據代入式(3-4)得： FC =Cf ×Z ×d -0.86 t ×0.86 e ×0.72 f×p = 20×3×10-0.86×60.86×0.050.72×0.8×9.8=32.9N當切削速度 vC =3m/s時，切削功率為：PC = FC× vC =32.9×3m/s = 98.7W = 0.0

21、987kW由于 EBM1000 臥式加工中心機床主軸功率為 3.5kW ，則：Pe×= 3.5×0.8 = 2.8kW因為 0.09872.8所以 PC Pe×通過以上計算表明，所選切削用量是符合機床功率要求的。第四章 專用夾具設計 機床夾具是在加工時用來正確確定工件位置并將它牢固夾緊的工藝裝備 它的主要作用如下（1）保證發(fā)揮機床的基本工藝性能。（2）擴大機床的使用工藝范圍。（3）保證加工精度。（4）提高加工效率。（5）減輕勞動強度，做到安全生產。4.1被加工零件工序圖因該零件在焊接前是分成三塊的（即板1、板2、板3），對它們分別進行加工。被加工零件工序圖分別如圖

22、3-3、圖3-4、圖3-5所示。圖3-3 板1加工簡圖圖3-4 板2加工簡圖圖 3-5 板3加工簡圖4.2 專用夾具設計在經過對本加工零件結構特點、精度要求詳細分析的基礎上，設計了如圖所示的專用工裝。該零件為薄壁異型類零件，為中批量生產，通用夾具難以滿足該零件的加工需要、保證該零件的各種精度要求，故在充分考慮本零件的結構特點和加工精度要求的基礎上，并借鑒了薄壁類零件的通用加工方法，設計出了此零件的專用夾具，如圖3-6所示。圖3-6 夾具裝配圖在工裝的結構方面，使用了組合的方式，先加工好各零件再通過普通螺紋連接組合而成，各定位面在組合后進行精加工。零件在加工過程中只需要普通的加 工方法就能達到要

23、求，降低了生產難度，而整個夾具的具體精度要求只是在最后一道精加工完成，既方便了零件的制造，又提高了夾具總的位置精度，又能在較短的時間內，保證零件的生產需要。在定位上，使用了精加工過的頂面和側面的兩銷孔。零件的內表面已加工到位，能夠滿足定位精度的要求。兩銷孔在工件安裝在夾具上后再與工件配鉆而成，精度能夠滿足。而且在主要配合面，使用了淬火的T10A材料加工的鑲塊，增加了夾具的耐磨性，在整個加工過程中，保證了定位的穩(wěn)定性和加工的連續(xù)性。在夾緊的問題中，該零件外表有余量，還要進行加工，則普通的壓板結構不能使用，零件又屬于薄壁類零件，其他的夾緊方式也不是太有效，但工件上有許多孔結構，因此，使用了螺釘夾緊

24、的方式，既保證了零件的夾緊 ，又方便了加工。使用時，夾具連同工件安裝在臥式加工中心的旋轉工作臺上，為了能夠旋轉加工時主軸不碰撞工作臺，工作臺下安裝了一加高墊塊。夾具通過三顆M10螺釘與墊塊相連， 校正基準槽與旋轉臺中心同心后，即可進行加工 。通過以上的特點可以說明，對此薄壁異形類零件采用本夾具是可行的，是能夠滿足零件各方面的精度和工藝要求的。第五章 數控加工程序編制數控加工程序編制時，首先對零件圖紙進行工藝分析，并作出各種處理，如確定對刀點、加工路線，數控加工程序編制時，首先對零件圖紙進行工藝分析，并作出各種處理，如確定對刀點、加工路線，選擇刀具和切削用量等，然后進行必要的計算（如坐標計算等）

25、，再將確定的工藝過程、工藝參數、刀具位移量與方向以及其他輔助動作（冷卻、夾緊、換刀等），按走刀路線和所用數控機床的數控系統規(guī)定的指令代碼及程序格式編制出程序，并將程序輸入控制機，以控制機床加工。數控系統采用的是“三菱數控系統”,程序原點選在圓弧槽中心。（一）A面加工程序/T=14（直柄立銑刀）/T=4.2（直柄麻花鉆）G80G17G40G90G49M6T1G90G54X0Y0G43Z4H1M8M3S900# 1 = 0.2M98H100(留0.2余量待精銑)# 1 =0M98H100(精銑0.2余量)# 1 = -10M98H110(第一刀銑深10)# 1 = -16.575M98H110(第

26、二刀銑深16.575)G0Z150N2M6T2G90G54G0XYG43Z4H2M8M3S2000G98G83Z9Q3F100R1L0X75.Y486X75G83Z26Q3F100R15L0X147.Y414X147G80G0Z150M30N100(銑平面子程序)G90G00X149.Y332Z2G01Z#1.F100Y437.8137F250Y497X76.Y482Y496X72.4005X76.Y482Y496.3372X81.5Y469.285XY340G00Z4M99N110(銑兩側臺階子程序)G90G00X149.Y332Z2G01Z# 1F100Y441.6755F200XY431

27、.3575G00Z4X149.Y332Z2G01Z# 1F100Y441.6755F200Y431.5845G00Z4M99(二) B面加工程序/T1=14(直柄立銑刀)/T2=4.2（直柄麻花鉆）G80G17G40G90G49M6T1G90G54X0Y0G43Z4H1M8M3S900#1=0.2M98H100(留0.2余量精銑)#1=0M98H100(精銑0.2余量)#1=10M98H110（第一刀銑深10）#1= 15.575M98H110（第二刀銑深15.575）#1= 15M98H111（第一刀銑深10）#1= 21.075M98H111（第二刀銑深21.075）G0Z150N2M6T

28、2G90G54G0XYG43Z4H2M8M3S2000G98G83Z9Q3F100R1L0X75.Y486X75G83Z29Q3F100R20L0X147.Y414G83Z24Q3F100R15L0X147G80G0Z150M30N100（銑平面子程序）G90G00X149.Y332Z2G01Z#1.F100Y437.8137F250Y497X76.Y482Y496X72.4005X76.Y482Y469.3372X81.5Y469.285XY340G00Z4M99N110G90G00X149.Y332Z2G01Z#1F100Y441.6755F200XY431.3575G00Z4M99N11

29、1X149.Y332Z2G01Z#1F100Y441.6755F200Y431.5845G00Z4M99(三)外側面加工程序（注：程序原點設在回轉工作臺中心）/T1=10（直柄立銑刀）/T2=16（直柄立銑刀）G80G17G40G90G49M6T1G90G54X0Y0B0G43Z4H1M8M3S4000#1=0.2M98H110（第一刀銑基準A面，銑0.8）#1=0M98H110（第二刀銑基準A面，銑0.2）#1=342#8 = 90#9 = 34268.5M98H120（銑總長左端面）G90G0XYG51.1X0（鏡像N120）#1= 342#8 =180#9 = 34268.5M98H12

30、0（銑總長右端面）G50.1X0#1 = 35.73#8 = 25M98H130（銑左斜面）G51.1X0（鏡像N130）#1 = 35.73#8 = 50M98H130（銑右斜面）G50.1X0G0Z150M5N2M6T2G90G54X0Y0B0G43Z4H2M8M3S1000#1 = 60M98H210G0Z150G28Y0M30N110（銑A基準子程序）G90G0X94.5Y66.998Z2G01Z# 1F450X87.5F450Y59.5538X87.5Y52.1096X87.5Y44.6653X87.5Y37.2211X87.5Y29.7769X87.5Y44.6653X87.5Y3

31、7.2211X87.5Y29.7769X87.5Y22.3327X87.5Y14.8884X87.5Y7.4442X87.5Y0X87.5Y7.4442X87.5Y14.8884X87.5Y22.3327X87.5Y29.7769X87.5Y37.2211X87.5Y44.6653X87.5Y52.1096X87.5Y59.5538X87.5Y66.998X94.5G00Z4M99N120（銑總長度及173兩端面子程序）G90G00X334.0001Y76B# 8Z340G01Z # 1F15.04X441.4791F450Y69.6649X341.0001Y62.3317X441.4791Y

32、54.9986X341.0001Y47.6654X441.4791Y40.3323X341.0001Y32.9991X441.4791Y25.666X341.0001Y18.3329X441.4790Y10.9997X341.0001Y3.6666X441.4791Y3.6666X341.0001Y10.9997X441.4791Y18.3329X341.0001Y25.666X441.4791Y32.9991X341.0001Y40.3323X441.4791Y47.6654X341.0001Y54.9986X441.4791Y62.3317X341.0001Y69.6649X441.4791Y76.998X334.0001G00Z4G90G00X485.5Y64.5Z340G0