数控专业毕业设计

东莞职业技术学院

毕业设计

覆盖的宽带输入传感器部件加工工艺的探讨

学生姓名：杜耀聪

学号： 201230030125

年级专业： 2012级数控加工技术

指导教师：刘志伟

系部：机电工程系

广东·东莞

提交日期：2015年5月

指导教师评语

签名：

日期：

成

绩

（注：成绩评定请按优、良、中、及格、不及格五级评定）

开题报告

毕业设计预期目标及工作方案一、选题目的和意义

题目各称：覆盖的宽带输入传感器部件加工工艺的探讨

1、选题目的

传感器是一种检测装置，能感受到被测量的信

息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电

信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传

输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。传感

器在现代工业生产尤其是自动化生产过程中，要用

各种传感器来监视和控制生产过程中的各个参数，

使设备工作在正常状态或最佳状态，并使产品达到最好的质量。因此，加工一个高精度的零件，除了人员的技术，还要一台精密的数控机床，其组成需要各自优良的零部件。而传感器在数控机床中起着极其重要的作用，它决定着产品的质量。没有众多优良的传感器，现代化生产也就失去了基础。所以我以传感器部件为设计对象，分析零件及其加工工艺，对以后数控机床的发展趋向高速化、高精度化、智能化有着不可忽视的作用。

2、选题意义

选择“覆盖的宽带输入传感器部件加工工艺的探讨”作为毕业设计题目，能检验大学这两年多来学习数控铣床方面等知识的一个很好的途径。做好毕业设计是培养设计者的综合运用所学理论知识和技能的一种综合性工程实践训练，是培养设计者的创造能力，并能养成在理论联系实际的工作作风和提高工程实践能力；同样还能提高设计者分析和解决实际问题能力，是毕业论文设计者走向工作岗位之前的工作基本训练，毕业设计者的工作对于被培养成合格的高级工程技术人才至关重要。

二、零件的设计方案

1、分析零件的结构。传感器涉及多种加工模式,故对工件的设计尺寸、加工精度要求、表面质量、以及加工工艺的编制要特别的注意。

2、编制合理的数控加工工艺及规划加工前的工作。用Mastercam辅助

制造软件进行零件三维建模，再进行零件的模拟加工步骤，生成加工路径示意图。遇到问题对其分析、查阅资料、虚心请教、实时操作，消除疑点。严格制定工序、明确加工顺序、零件定位与夹具的设计、刀具的选择、进给与切削用量的确定、对刀点和进刀点的合理选择等。

3、零件的检测与修改。根据加工工艺路线进行实体加工，结束后对其测量和检查从中出现的问题，逐步解决，不断修整，以达到合格为准。三、论文构成及研究内容

1）零件图1张、夹具设计2份、螺纹查对表1张；

2）数控加工工艺工序表2张、刀具卡片1张；

3）零件模拟加工1份、设计说明书1份。

四、进展安排：

(1)准备阶段（12月15日～12月31日），搜集有关资料，准备参考；

(2)完成开题报告及论文大纲交老师批阅（1月1日～1月15日）；

(3)依据论文大纲完成论文一稿交老师批阅（1月16日～3月31日）；

(4)完成论文二稿交老师批阅（4月1日～4月15日）；

(5)完成三稿（4月16日～4月30日）；

(6)完成相关论文简介、答辩提纲，准备答辩阶段（5月1日～5月10日）；

(7)毕业设计答辩阶段（5月中旬）.

目录

开题报告 (3)

摘要 (6)

前言 (6)

第1章实例加工 (7)

1.1零件图纸 (7)

1.2 零件图样工艺分析 (8)

1.3 加工前准备的工作 (8)

1.4 零件的加工工艺 (10)

1.4.1 加工刀具的选择 (10)

1.4.2 工艺工序的规划 (11)

1.4.3 加工过程的总概述 (14)

1.4.4 疑点解答 (14)

第2章Mastercam的模拟加工与分析 (15)

2.1 零件的模拟（仿真）加工 (15)

2.1.1 零件三维建模 (15)

2.1.2 加工路径示意图及分析 (16)

第3章检测、存在问题与解决 (31)

3.1 检测内容 (31)

3.2 零件存在问题与解决方案 (31)

总结 (34)

参考文献 (34)

致谢 (35)

覆盖的宽带输入传感器部件加工工艺的探讨

作者：杜耀聪

指导老师：刘志伟

（东莞职业技术学院2012级机械制造与自动化，东莞523808）

摘要：本文在分析覆盖的宽带输入传感器部件加工工艺的探讨，如何利用加工中心的现有设备进行各种加工模式，充分合理安排零件加工工序，多方面规划加工前的必要工作和设计方案，保证零件的质量要求，减轻工人的劳动强度，提高生产效率，是我们首要考虑的问题。

关键词：传感器、加工工序、规划、设计、质量要求、生产效率

前言

传感器类部件加工工艺的探讨可以通过铣削加工产品加工的方式来探讨。数控技术是用数字信息对机床运动和工作过程进行控制的技术，它是集传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通信技术和光机电技术等于一体的现代制造业的基础技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。数控装备则是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透而形成的机电一体化产品。数控技术是制造自动化的基础，是现代制造装备的灵魂核心，是国家工业和国防工业现代化的重要手段，关系到国家战略地位，体现国家综合国力水平，其水平的高低和数控装备拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。而数控机床属于装备制造业，是为各个行业提供工作母机。数控机床的研发、制造水平代表了一个国家、一个地区制造业的整体水平。从对国家工业建设的影响来看： 1、数控机床是一个国家的战略产业，西方发达国家至今在高档数控机床上仍对我国封锁，关系到国家安全。2、数控机床做为基础产业，其技术进步可极大提高其他制造业的装备水平。3、数控机床是集光、机、电、液压等为一体的高技术产品，提高数控机床的使用率是用先进制造技术改造传统产业的之一。4、数控机床自动化程度高，可大幅度提高工作效率、降低劳动强度。

第1章实例加工

1.1 零件图纸

图1 正面视图、剖视图及基准面

注：倒角根据实际情况而定。

机床设备：数控铣床LGMazak NEXUS 510C（加工中心，有刀库）

毛坯尺寸：85×50×8mm(批量加工) 型材

毛坯材料：铝合金（AL6061-T6）刀具材料：铝用钨钢铣刀

1.2 零件图样工艺分析

覆盖的宽带输入传感器部件加工工艺零件图样如上，该图有平面、曲面、倒角、挖槽、钻孔和螺纹孔等特征，加工难点是挖槽、倒角和曲面。由于零件光滑度要求高，注重美观，因此需要加工前进行水平调整。该零件的尺寸很小，一般大的刀具很难一次性加工到位，因此需要分粗加工、半精加工和精加工的加工步骤以及相应的粗、精加工刀具和工具等条件。该零件凹槽较多，大小不一致，应选刀分明，还有注意加工时避免干涉面的干扰。各尺寸要求不同，倒角相对不同，应考虑深度和斜度问题。曲面加工时避免刀具面接触，应考虑在先前加工消除。在正面加工时，先加工外形后再钻孔和挖槽，接着倒角和加工曲面等加工步骤。

1.3 加工前准备工作

设计夹具：设计一个好的夹具有利于工件的安放和固定，提高生产效率和工件质量，减少尺寸误差。在加工中心中，时常使用自造夹具来替代原有夹具。

正面夹具反面夹具

调整夹具：制造夹具后要进行水平调整（目的是降低加工面的水平度）。首先用百分表在夹具平面左右和前后进行水平调整（百分表受力：两种方法→①直接从左向右（前向后）匀速移动，观看指针跳动。②向左（前）边受力，当前位置Z 归0，上升再向右（后）边受力，移到Z当前位置值，观看指针偏差）；再进行

夹具侧面左右水平调整（同上，不同的是在②中，移到Y 相同位置，而不是Z ）。 解决方法（夹具为铝质材料，调整后锁紧夹具）：

平面左右（前后）水平调整→指针数值左大右小，用铜棒轻敲夹具左边；左小右大，轻敲右边；前大后小，轻敲前边；前小后大，轻敲后边。

侧面左右水平调整→左大右小，轻敲夹具左下侧；左小右大，轻敲右下侧。 设置加工坐标系：

正面加工坐标系 反面加工坐标系

Z 零点在工件表面

对刀：

对X ：开动刀具旋转→碰X 左边→设当前位置X 、Y 、Z 为0→刀具上升，碰X 右边→记下数据（当前位置X ）→移到X 中心处→当前位置X 归0。（反面改用分中棒，对刀具固定处）

工件偏移→G54处→按下拉符号（↓）→X →刀尖记忆→INPUT 。 对Y ：刀具上升→碰Y 前边→设当前位置Y 为0→上升刀具，碰Y 后边→记下数据（当前位置Y ）→移到Y 中心处→当前位置Y 归0。（反面改用分中棒，对大圆）

工件偏移→G54处→按下拉符号（↓）→Y →刀尖记忆→INPUT 。 对Z ：刀具上升和停止旋转，对工件表面（放φ10mm 立铣刀）→当刀具距离表面为标准件（φ10mm 立铣刀）时，当前位置Z 归0。（反面对夹具与正面接触的底面，刀尖输入-10）

工件偏移→G54处→按下拉符号（↓）→Z →刀尖记忆，输入-11→INPUT 。

0,0

0,0

0,0

刀长：手动操作→对工作台——虎钳平面（放φ10mm 立铣刀）→当刀具距离平面为标准件（φ10mm 立铣刀）时→刀具数据→按下拉符号（↓）到指定刀具→刀具编辑→移到刀长选项→刀尖记忆→INPUT 。

注：对X 、Y 、Z 时，只需一把刀具（建议选用平底刀），不用其它刀具去对，而刀长需要每一把刀具去对，包括对坐标的刀具（对刀长时尽量选用同一高度的平面，建议选用虎钳平面和工作台平面→平面度高）。 注意事项：

1、因为零件厚度较小，用气动式虎钳安装工件时，在卡住处再旋转180°～270°。

2、安装后还要用塑胶铁锤轻敲工件四周和中心并查看工件安装是否水平。

3、由于对零件光滑度要求高，所以在加工完后小心测量，测完后轻放薄海绵上。

1.4 零件的加工工艺

1.4.1 加工刀具的选择：

表1 覆盖的宽带输入传感器部件的加工工艺数控加工刀具卡片

产品名称或代号 21500799-00A

零件名称 覆盖的宽带输入传感器

部件

零件图号 1 序号 刀具号 刀具

作用

备注

规格名称

数量 1 T 01 mm 50φ面铣刀(刀刃长度为6.25mm)

1 面铣 粗加工、精加工

2

T 02

mm 8φ平底立铣刀

1

铣削槽和工件外轮

廓、扩孔 粗加工、半精

加工 3 T 03 mm 6φ倒角铣刀（锥度角为45°）

1 钻中心孔和倒角

钻中心孔、倒

角

4 T 04 mm 13φ钻头 1 钻孔

5 T05 mm 3.4φ钻头

1 钻孔 6 T 06 mm 2.5φ钻头 1 钻孔 7 T 07 mm 3φ平底立铣刀

1 铣削方形槽内圆角

和轮廓面 半精加工、精

加工 8

T 08

mm 1.5φ平底立铣刀

1

铣削沉头孔和键槽

粗加工

9 T 09 mm 3φ球刀 1 铣削半圆凹槽 粗加工 10

T 10

mm 8φ平底立铣刀

1

铣削外轮廓、通孔、沉头孔和方形槽底

面 精加工

11 T 11 mm 1.5φ平底立铣刀

1 铣削沉头孔和键槽 精加工 1

2 T 12 mm 2φ球刀

1 铣削半圆槽及其圆

角曲面

精加工 13 T 13 mm 3φ右牙刀（粗螺纹M3.0*0.5mm ）

1 攻螺纹孔 攻牙 14 T 14 mm 4φ平底立铣刀

1 铣削沉头孔 粗加工 15

T 15

mm 5φ平底立铣刀

1 铣削沉头孔 精加工 编制 审核

年 月 日

共 页

第 页

1.4.2 工艺工序的规划：

表2 零件正面加工刀具路径表

序号 刀具路径

加工内容

主轴转速（r/min ） 进给速度（mm/min

） 进给量（mm/r ） 加工

深度(mm) 精修量(mm) 使用的刀具 1 外形铣削 粗面铣 3500 1500 0.9 0.9 0.1 Ф50面铣刀 2 外形铣削 粗铣外轮廓 8000 3000 2.0 4.4 0.1 Ф8平底刀 3

外形铣削

铣左侧部分轮

廓

8000

3000

1.5

4.0

0.1

Ф8平底刀 4 直钻 钻围绕外轮廓的七个孔和右侧大圆的

中心孔

8500 1200 1.1 1.1

Ф6倒角刀 5 直钻

钻方形槽附近对称的两个孔的中心孔 8500 1200 1.1 1.1

Ф6倒角刀 6 深孔啄钻 钻右侧大圆的

孔 850 150 3.0 12 Ф13钻头 7 深孔啄钻 钻围绕外轮廓的七个孔 1650 120 1.5 4.0 Ф3.4钻头 8 深孔啄钻 钻方形槽附近对称的两个孔 1650 100 1.0 9.0 Ф2.5钻头 9 挖槽 粗铣方形槽 8000 3000 1.0 2.5 0.1 Ф8平底刀 10

外形铣削

扩右侧Ф16.20mm 的孔

8000

1500

1.0

4.5

0.1

Ф8平底刀

11 外形铣削

扩右侧Ф

34.22mm的孔

8000 1500 1.0 0.46 0.05

Ф8平底

刀

12 残料加工铣削方形槽内

圆角

9000 1000 0.5 2.5 0.1

Ф3平底

刀

13 外形铣削

（斜插）

粗铣Ф

2.02~2.12mm的

沉头孔

10000 350 0.1 3.55 0.05

Ф1.5平

底刀

14 外形铣削

（斜插）

粗铣槽宽

2.02~2.12mm的

键槽

10000 350 0.1 3.6 0.05

Ф1.5平

底刀

15 外形铣削粗铣左侧的对

称两半圆凹槽

8000 500 0.5 2.7 0.1 Ф3球刀

16

外形铣削

（2D倒角）

倒外轮廓、方形槽、

Ф34.22mm的沉头

孔和围绕轮廓的七

个孔的角

8500 1200

Ф6倒角

刀

17

外形铣削

（2D倒角）

倒Ф16.20mm

通孔的角

8500 1200 0.5 0.5

Ф6倒角

刀

18

外形铣削

（2D倒角）

倒方形槽附近对称

的两个孔的角

8500 1200

Ф6倒角

刀

19

外形铣削

（2D倒角）

倒Ф2.02~2.12mm

的沉头孔和槽宽

2.02~2.12mm的键

槽的角

8500 1200 0.3

Ф6倒角

刀

20 外形铣削精面铣3500 1500 0.1 0.1 0 Ф50面铣刀

21 外形铣削精铣外轮廓4200 1000 4.3 4.3 0 Ф8平底

刀

22 外形铣削精铣Ф16.20mm

通孔

4200 1000 4.4 4.4 0

Ф8平底

刀

23 外形铣削精铣Ф34.22mm

沉头孔的底面

4200 1000 1.0 0.51 0

Ф8平底

刀

24 挖槽精铣方形槽的

底面

6500 1000 2.5 2.5 0.3

Ф8平底

刀

25 外形铣削精铣方形槽的

轮廓面

9000 1000 2.495 2.495 0.005

Ф3平底

刀

26 全圆铣削

精铣Ф

2.02~2.12mm的

沉头孔

10000 150 0.2 3.3 0

Ф1.5平

底刀

27 外形铣削

精铣槽宽

2.02~2.12mm的

键槽

10000 150 0.2 3.65 0

Ф1.5平

底刀

28 曲面精加

工流线

精铣左侧上方

半圆凹槽

8500 1500 0.05 Ф2球刀

29 曲面精加

工流线

精铣左侧下方

半圆凹槽

8500 1500 0.05 Ф2球刀

30 曲面精加

工流线

精铣左侧上方

半圆凹槽圆角

曲面

8500 1500 0.05 Ф2球刀

31 曲面精加

工流线

精铣左侧下方

半圆凹槽圆角

曲面

8500 1500 0.05 Ф2球刀

32

外形铣削

（2D倒角）

倒左侧的对称

两半圆凹槽和

圆角曲面的角

8500 1200

Ф6倒角

刀

33 攻牙攻M3X0.5mm

的螺纹孔

500 250 0.5 9.0

Ф3右牙

刀表3 零件反面加工刀具路径表

序号刀具路径加工内容

主轴转速

（r/min）

进给速度

（mm/min

）

进给量

（mm/r）

加工

深度

(mm)

精修

量

(mm)

使用的

刀具

34 外形铣削粗面铣3500 1500 0.4 2.9 0.1 Ф50面铣刀

35 外形铣削

（斜插）

粗铣围绕外轮

廓的七个Ф

6.4mm的沉头

孔

6500 1000 0.1 2.6 0.1

Ф4平底

刀

36 外形铣削精铣围绕外轮

廓的七个Ф

6.4mm的沉头

孔

5200 600 2.7 2.7 0

Ф5平底

刀

37

外形铣削

（2D倒角）

倒围绕外轮廓的七

个Ф6.4mm沉头

孔、两个

M3*0.5mm螺纹

孔、右侧Ф

16.20mm通孔和外

轮廓的角

8500 1200

Ф6倒角

刀

38 直钻

倒围绕外轮廓

的七个Ф3.4mm

通孔的角

6500 1200 4.3

Ф6倒角

刀

39 外形铣削精面铣4000 500 0.1 0.1 0 Ф50面铣刀

1.4.3 加工过程的总概述：

该毛坯为方形块，厚度较小，孔径较多，相对槽和孔的尺寸和位

置精度要求高且表面颜色与镀层均匀一致，无水纹无漏白，故先

进行正面加工，过程为面铣→轮廓铣→钻中心孔→钻孔→铣削槽

→扩孔→铣削部分特殊的孔径和凹槽→倒角→精加工→攻螺纹。

而反面加工过程为面铣→铣削孔径→倒角→精加工。(右图为零件

实体化)

程序调试：00坐标平移Z为1→只进行第一步（面铣）空运行，确定安全后Z 设为0，再进行加工零件。（目的：防止程序或对刀错误，刀具直接撞向工件。）

1.4.4 疑点解答：

上述（P11对刀）说反面对X改用分中棒，对刀具

固定处：

指的是用分中棒移到能固定工件的凸出块左

侧进行对刀，记当前位置X为0，利用加工正面（与

夹具接触）为基准，向左平移38.5mm，记当前位

置X为0（中心处），在工件偏移G54 X处刀尖记

忆。（如右图）

第2章 Mastercam的模拟加工及分析2.1 零件的模拟（仿真）加工

2.1.1零件三维建模（如图1-1、1-2）

图1-1 正面实体化

图1-2 反面实体化

2.1.2 加工路径示意图及分析 正面加工

(1）粗面铣和粗铣外轮廓

序

号 刀具路径

加工内容

主轴转速（r/min ） 进给速度（mm/min

） 进给量（mm/r ） 加工

深度(mm) 精修量(mm) 使用的刀具 1 外形铣削 粗面铣 3500 1500 0.9 0.9 0.1 Ф50面铣刀 2 外形铣削

粗铣外轮廓

8000

3000

2.0

4.4

0.1

Ф8平底刀

（2）铣左侧部分轮廓

3 外形铣削

铣左侧部分轮

廓

8000 3000 1.5 4.0 0.1

Ф8平底刀

加工原因：有利于后来左侧对称两半圆凹槽的圆角曲面加工，避免球刀精修时发生面接触（受力过大，导致球刀崩坏）,此加工可以把之后的面接触转换为点接触。①提高曲面质量；②减少刀具磨损。

（3）钻工件十个中心孔

4 直钻

钻围绕外轮廓的七

个孔和右侧大圆的

中心孔

8500 1200 1.1 1.1

Ф6倒角

刀 5 直钻

钻方形槽附近对称的两个孔的中心孔

8500

1200 1.1 1.1

Ф6倒角刀

（4）钻右侧大圆的孔、围绕外轮廓的七个孔和方形槽附近对称的两个孔

6 深孔啄钻钻右侧大圆的

孔

850 150 3.0 12

Ф13钻

头

7 深孔啄钻钻围绕外轮廓

的七个孔

1650 120 1.5 4.0

Ф3.4钻

头

8 深孔啄钻钻方形槽附近

对称的两个孔

1650 100 1.0 9.0

Ф2.5钻

头

（5）粗铣方形槽

9 挖槽粗铣方形槽8000 3000 1.0 2.5 0.1 Ф8平底

刀

（6）扩右侧Ф16.20mm的孔

10 外形铣削

扩右侧Ф

16.20mm的孔

8000 1500 1.0 4.5 0.1

Ф8平底

刀

（7）扩右侧Ф34.22mm的孔

11 外形铣削

扩右侧Ф

34.22mm的孔

8000 1500 1.0 0.46 0.05

Ф8平底

刀

（8）铣削方形槽内圆角

12 残料加工铣削方形槽内

圆角

9000 1000 0.5 2.5 0.1

Ф3平底

刀

加工原因：之前用Ф8平底刀粗铣方形槽，内圆角残留量较多，不能直接精加工（如直接精加工会导致内圆角加工表面粗糙且造成刀损），所以再用Ф3平底刀进行半精加工，减少残余量。

（

9）粗铣Ф2.02～2.12mm 的沉头孔

13

外形铣削（斜插）

粗铣Ф

2.02~2.12mm 的

沉头孔

10000

350

0.1

3.55

0.05

Ф1.5平底刀

（10）粗铣槽宽2.02～2.12mm 的键槽

14 外形铣削（斜插）

粗铣槽宽2.02~2.12mm 的

键槽

10000 350 0.1 3.6 0.05

Ф1.5平底刀