2022年毕业设计方案典型轴类零件的加工工艺及编程.docx
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1、阜阳职业技术学院毕 业 论 文题 目姓名所在学院专业班级学号指导老师日期年月日摘要3 / 22随着科学技术飞速进展和经济竞争的日趋猛烈,机械产品的更新速度越来越 快,数控加工技术作为先进生产力的代表,在机械及相关行业领域发挥着重要的作用,机械制造的竞争,其实质是数控技术的竞争;本次设计就是进行典型轴类零件的数控加工工艺与编程,侧重于该零件的工艺分析、加工路线的确定及加工程序的编制;并绘制零件图、加工路线图;用G 代码编制该零件的数控加工程序,并附以编程尺寸的运算方法,其中零件工艺规程的分析是此次论文的重点和难点;关键词: 数控加工;工艺过程;加工工序;加工路线目 录第 1 章 概述11.1 典
2、型轴类零件的加工工艺11.2 数控车床概述31.3 镗孔工艺31.4 螺纹加工工艺41.5 分析加工对象5第 2 章 工艺过程卡 /加工工序卡62.1 数控加工工艺内容的挑选62.2 工艺过程72.3 加工工序的划分82.4 编制工艺过程卡92.5 切削用量的确定92.6 编制加工工序卡1第 3 章 加工路线图13.1 刀具加工进给路线的确定13.2 绘制刀具加工路线图1第 4 章 数控刀具表 /数控编程基础14.1 本零件加工所用刀具14.2 编程基础1毕业总结2致谢2参考文献2附录一25附录二27第 1 章 概述1.1 典型轴类零件的加工工艺:1.1.1 轴类零件的功用、结构特点轴类零件是
3、机器中常常遇到的典型零件之一;它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件,以传递扭矩;按结构形式不同,轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等;它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承担载荷;轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成;依据结构外形的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯 轴、空心轴和曲轴等;轴的长径比小于 5 的称为短轴,大于 20 的称为瘦长轴,大多数轴介于两者之间;本论文所加工的零件典型轴类零件就属于阶梯轴;1.1.2 轴类零件一般加工要求及方法轴类零件加工工艺规程留意点轴类零件中
4、工艺规程的制订,直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益;一零件可以有几种不同的加工方法,但只有某一种较合理,在制订机械加工工艺规程中,须留意以下几点;1粗基准挑选:有非加工表面,应选非加工表面作为粗基准;对全部表面都需加工的铸件轴,依据加工余量最小表面找正;且挑选平整光滑表面,让开浇口处;选坚固牢靠表面为粗基准,同时,粗基准不行重复使用;2精基准挑选:要符合基准重合原就,尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准;符合基准统一原就;尽可能在多数工序中用同一个定位基准;尽可能使定位基准与测量基准重合;挑选精度高、安装稳固牢靠表面为精基 准;工艺规程制订得是否合理,直接影响工件的质量、劳动生产率和经
5、济效益;一个零件可以用几种不同的加工方法制造,但在肯定的条件下,只有某一种方法是较合理的;轴类零件加工的技术要求尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类,一类是与轴承的内圈协作的外圆轴颈,即支承轴颈,用于确定轴的位置并支承轴,尺寸精度要求较高,通常为IT5 IT7;另一类为与各类传动件协作的轴颈,即协作轴颈,其精度稍低,通常为 IT6IT9 ;几何外形精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度;其误差一般应限制在尺寸公差范畴内,对于精密轴,需在零件图上另行规定其几何外形精度;该典型轴类零件长度为145mm,螺纹大径为30mm、长度为 25mm,外圆锥面的锥度为 20o、长度为 29m
6、m,圆弧总长为 57mm、半径分别有24mm/9mm/8mm,所镗的孔直径为 28mm、长度为 26mm;相互位置精度包括内、外表面,重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等;该典型轴类零件外圆相互位置精度为0.02 0.04 之间,圆的径向跳动为 0.02,端面与轴心线保持垂直,两端端面要保持平行;孔的表面与外表面也应保持平行;表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求,一般依据加工的可能性和经济性来确定;该典型轴类零件的直径为23 / 2252mm 的外圆、外圆锥度及孔的内表面的粗糙度均为1.6,其它位置的粗糙度为 3.2;在加工该轴类零件时,需采纳粗车与精车
7、结合的方法,在粗加工零件表面轮廓时,必需保证0.5mm 的精加工余量,必要时需使用刀偏表,对刀具进给时进行误差的掌握,有效地减小误差,方能确定该零件在加工精度方面的各种要求;1.1.3 轴类零件加工的工艺路线外圆加工的方法很多,基本加工路线可归纳为四条; 粗车 半精车精车对于一般常用材料,这是外圆表面加工采纳的最主要的工艺路线; 粗车 半精车粗磨精磨对于黑色金属材料,精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时,其后续工序只能用磨削而采纳的加工路线; 粗车半精车 精车 金刚石车对于有色金属,用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度,由于有色金属一般比较软,简洁堵塞沙粒间的间隙,因此其最终工
8、序多用精车和金刚石车; 粗车 半精 粗磨 精磨 光整加工对于黑色金属材料的淬硬零件,精度要求高和表面粗糙度值要求很小,常用此加工路线;对于本文所加工的典型轴类零件,将采纳“粗车精车”的车削方式,即分别对本零件的两个端面、外圆、螺纹、外圆锥度、切槽、圆弧、镗孔七个步骤进行粗加工和精加工;1.2 数控车床概述1.2.1 数控车床特点数控车床与其他类型的车床相比有以下特点:1) 通用性强,生产率高,加工精度高且稳固,操作者劳动强度低;2) 适合于复杂零件的加工;3) 换批调整便利,适合于多种中小批柔性自动化生产;4) 便于实现信息流自动化,在数控车床基础上,可实现CIMS 运算机集成制造系统);1.
9、2.2 工作内容依据零件图要求,工作人员进行数控编程,输入到数控车床数控系统;将零件原料按规定要求放置在预定位置 上;等数控车床自动生产出产品后,使用测量检测仪器,对有精度误差的产品进行误差补偿;日常的车床保护和保养及常用故障排除;1.2.3 本零件的加工所用机床型号、特点及数控系 CNC6140D:该车床可以实现轴类、盘类的内外表面,锥面、圆弧、螺纹、镗孔、铰孔加工,也可以实现非圆曲线加工;本零件将采纳法兰克系统进行加工: 主要特点FANUC 公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能,适用于各种机床和生产机械的特点;1.3 镗孔工艺:依据工件的加工要求,可挑选三种镗削方案;在一根镗杆上支配粗
10、、精切镗刀来分担余量的切除,镗孔后再倒角;为了不影响生产节拍,两把粗、精切镗刀需同时工作;由于是在镗杆上钻孔及攻丝,进一步减弱了镗杆的刚性及强度;而镗削余量的不匀称分布使得切削力很大,两把镗刀同时工作使机床功率不足,因此不行防止地要引起切削振动,无法满意工件加工精度和表面粗糙度要求;在同一根镗杆上支配粗、精切镗刀来分担余量的去除:其中任何两把刀都不得同时工作;采纳该方案虽然可降低切削力,但镗杆长度增加了两倍,造成镗杆刚性不足;同时单件加工工时也增加了一倍,保证不了生产节拍;支配两台机床,即增加一台半精镗床来分担余量的精加工;该方案虽可解决问题,但工件加工成本太高;对于本零件中的孔,将采纳镗刀对
11、其进行加工,并支配粗、精镗来分担余量的切除,镗孔后再倒角;1.4 螺纹加工工艺1.4.1 一般螺纹的尺寸分析数控车床对一般螺纹的加工需要一系列尺寸,一般螺纹加工所需的尺寸运算分析主要包括以下两个方面:1)螺纹加工前工件直径考虑螺纹加工牙型的膨胀量,螺纹加工前工件直径D/d0.1P,即螺纹大径减 0.1 螺距,一般依据材料变形才能小取比螺纹大径小 0.1 到 0.5;2)螺纹加工进刀量螺纹加进刀量可以参考螺纹底径,即螺纹刀最终进刀位置;螺纹小径为:大径倍牙高;牙高 =0.54PP为螺距)螺纹加工的进刀量应不断削减,详细进刀量依据刀具及工作材料进行挑选;1.4.2 一般螺纹的编程加工在目前的数控车
12、床中,螺纹切削一般有三种加工方法:G32 直进式切削方法、 G76 斜进式切削方法和 G82 直进式切削方法,由于切削方法的不同,编程方法不同,造成加工误差也不同;我们在操作使用上要认真分析,争取加工出精度高的零件;1) G32 直进式切削方法,由于两侧刃同时工作,切削力较大,而且排削困难,因此在切削时,两切削刃简洁磨损;在切削螺距较大的螺纹时,由于切削深度较大,刀刃磨损较快,从而造成螺纹中径产生误差;但是其加工的牙形精度较高,因此一般多用于小螺距螺纹加工;由于其刀具移动切削均靠编程来完成,所以加工程序较长;由于刀刃简洁磨损,因此加工中要做到勤测量;2) G76 斜进式切削方法,由于为单侧刃加
13、工,加工刀刃简洁损耗和磨损,使加工的螺纹面不直,刀尖角发生变化,而造成牙形精度较差;但由于其为单侧刃工作,刀具负载较小,排屑简洁,并且切削深度为递减式;因此, 此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工;由于此加工方法排屑简洁,刀刃加工工况较好,在螺纹精度要求不高的 情形下,此加工方法更为便利;在加工较高精度螺纹时,可采纳两刀加工完成,既先用G76 加工方法进行粗车,然后用 G32 加工方法精车;但要留意刀具起始点要精确,不然简洁乱扣,造成零件报废;3) G82 直进式切削方法,螺纹切削循环同 G32 螺纹切削一样,在进给保持状态下,该循环在完成全部动作之后再停止动作;螺纹加工完成后可以通过观看螺纹牙
14、型判定螺纹质量准时实行措施,当螺纹牙顶未尖时,增加刀的切入量反而会使螺纹大径增大,增大量视材料塑性而定,当牙顶已被削尖时增加刀的切入量就大径成比例减小,依据这一特点要正确对待螺纹的切入量,防止报废;本零件中螺纹的切削加工就采纳 G82 直螺纹切削循环加工的方法,并且使用粗车与精车结合切削方式 精加工余量为 0.5mm),须先倒角后车螺纹;1.5 分析加工对象 零件图样)在设计零件的加工工艺规程时,第一要对加工对象进行深化分析;对于数控车削加工应考虑以下几方面:1.5.1 构成零件轮廓的几何条件在车削加工中手工编程时,要运算每个节点坐标;在自动编程时,要对构成零件轮廓全部几何元素进行定义;因此在
15、分析零件图时应留意:1)零件图上是否漏掉某尺寸,使其几何条件不充分,影响到零件轮廓的构成;2)零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清,使编程无法下手;3)零件图上给定的几何条件是否不合理,造成数学处理困难;4)零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点,应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸;1.5.2 尺寸精度要求分析零件图样尺寸精度的要求,以判定能否利用车削工艺达到,并确定掌握尺寸精度的工艺方法;在该项分析过程中,仍可以同时进行一些尺寸的换算,如增量尺寸与肯定尺寸及尺寸链运算等;在利用数控车床车削零件时,常常对零件要求的尺寸取最大和最小极限尺寸的平均值作为编程的尺寸依据;1.5.3 外
16、形和位置精度的要求零件图样上给定的外形和位置公差是保证零件精度的重要依据;加工时,要依据其要求确定零件的定位基准和测量基准,仍可以依据数控车床的特殊需要进行一些技术性处理,以便有效的掌握零件的外形和位置精度;1.5.4 表面粗糙度要求表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求,也是合理挑选数控车床、刀具及确定切削用量的依据;1.5.5 材料与热处理要求零件图样上给定的材料与热处理要求,是挑选刀具、数控车床型号、确定切削用量的依据;第 2 章 工艺过程卡 / 加工工序卡2.1 数控加工工艺内容的挑选在挑选时,一般可按以下次序考虑:1)通用机床无法加工的内容应作为优先挑选的内容;2)通用机床难加工
17、,质量也难保证的内容应作为重点挑选的内容;产品特点,质量标准;2原材料、帮助原料特点及用于生产应符合的质量标准;3生产工艺流程;4主要工艺技术条件、半成品质量标准;5生产工艺主要工作要点;6主要技术经济指标和成品质量指标的检查工程及次数;7工艺技术指标的检查工程及次数;8专用器材特点及质量标准;2.2 工艺过程在生产过程中,那些与有原材料转变为产品直接相关的过程称为工艺过程;它包括毛坯制造、零件加工、热处 理、质量检验和机器装配等;而为保证工艺过程正常进行所需要的刀具、夹具制造,机床调整修理等就属于帮助过程;在工艺过程中,以机械加工方法按肯定次序逐步地转变毛坯外形、尺寸、相对位置和性能等,直至
18、成为合格零件的那部分过程称为机械加工工艺过程;为了便于工艺规程的编制、执行和生产组织治理,需要把工艺过程划分为不同层次的单元;它们是工序、安装、工位、工步和走刀;其中工序是工艺过程中的基本单元;零件的机械加工工艺过程由如干个工序组成;在一个工序中可能包含有一个或几个安装,每一个安装可能包含一个或几个工位,每一个工位可能包含一个或几个工步, 每一个工步可能包括一个或几个走刀;工序一个或一组工人,在一个工作地或一台机床上对一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程称为工序;划分工序的依据是工作地点是否变化和工作过程是否连续;例如,在车床上加工一批轴,既可以对每一根轴连续地进行粗加工和精加工,也
19、可以先对整批轴进行粗加工,然后再依次对它们进行精加工;在第一种情形下,加工只包括一个工序;而在其次种情形下,由于加工过程的连续性中断,虽然加工是在同一台机床上进行 的,但却成为两个工序;工序是组成工艺过程的基本单元,也是生产方案的基本单元;本论文中所加工的典型轴类零件将分五个工序来完成整个加工过程;安装在机械加工工序中,使工件在机床上或在夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程,称为装夹;有时,工件在机床上需经过多次装夹才能完成一个工序的工作内容;在数控车床上加工本零件将采纳卡盘进行装夹,在加工必要时将采纳钻头进行帮助加工;工位 采纳转位 或移位)夹具、回转工作台或在多轴机床上加工时,工件在机床上
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