数控铣床及加工中心产品加工.docx
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1、某某学院毕业设计(论文) 数控铣床及加工中心产品加工 某某班 级 某某 专 业机械设计与制造(数控) 所 在 系 机电工程系 指导老师 某某 完成时间2012年12月10日至2013年6月16日目录摘要-1正文-3 第1章 引言-31.1概述-31.2数控机床的组成-31.3数控机床的优缺点-31.4数控加工对象-41.5数控现状-41.6数控机床的分类-5 第2章 数控加工工艺分析-72.1零件图样的分析-72.2工件装夹与定位-82.3机床的选择-8 2.4 加工工序的划分-9 2.5 选择刀具-9 2.6 切削用量的选择-11 2.7 加工余量的选择-12 2.8 拟定数控铣削加工-12
2、 第3章 烟灰缸模具设计-143.1Pro/ENGINEER介绍-143.2烟灰缸产品的三维造型-143.3烟灰缸模具设计-15 3.4从Pro/ENGINEER系统转出IGES,并转如Mstercam中-16 第4章 烟灰缸下模数控编程与加工-174.1Mastercam介绍-174.2烟灰缸下模编程-174.3烟灰缸下模NC程序-18 4.3烟灰缸下模数控加工-21 第5章 数控铣床的日常保养与维护-22 第6章 结论-23 致谢-26 参考文献-27 附件清单-28摘要 根据数控岗位适应性较强、需求量和紧缺性较大、有较强实际操作技能和较丰富加工工艺的数控技术人才目标,本课题对数控加工知识
3、体系进行了整体优化并结合模具设计的一些知识,选取了烟灰缸进行模具设计,最后开模,转出下模IGES并转入Mstercam进行编程,后处理出程序,最后到数控加工中心对烟灰缸模具下模进行加工。其中包括零件的加工方案,加工工艺分析,工艺流程等。训练了我们的理论知识又训练了实践要求,体现了理论与实践的有机结合,具有广泛的实用性及适应性。通过这次设计还可以了解数控机床的日常维护与保养。 关键词:数控加工 缸模具 编程 探索与培养ABSTRACTNumerical control lathe, will in the future when the development to the high, midd
4、le-grade using universal type tool rest facilities, high-grade USES dynamic type head, with hydraulic head, servo head, vertical head etc varieties, in recent years is expected to CNC tool post demand will increase greatly. CNC tool is the development trend of: with the development of numerical cont
5、rol lathe, numerical control head began to rapid change knife, electrohydraulic combined drive and servo drive direction. According to the processing object is different, there are four square head, turret and eight (or more) location disc type axial loading knife rest, and other forms. Rotary head
6、separately on the installation of four, six or more tool, and according to the numerical control device of instruction in knife. This part mainly four station vertical electric tool rest of mechanical design and application of relay - contact control system control part of the design. And the above
7、part using CAXA do chart, the electric tool rest more intuitive understanding. The proposed to the electric tool post puts forward opinions and measures. Keywords numerical control processing Ash-tray mold Programs Exploration and raise正文第1章 引言1.1 概述数控车床是数字控制机床的简称,是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编
8、码或其他符号指令规定的程序,并将其译码,从而使机床动作并加工零件。1.2 数控机床的组成数控数控机床一般由下列几个部分组成:1.主机,他是数控机床的主题,包括机床身、立柱、主轴、进给机构等机械部件。他是用于完成各种切削加工的机械部件。 2.数控装置,是数控机床的核心,包括硬件(印刷电路板、CRT显示器、键盒、纸带阅读机等)以及相应的软件,用于输入数字化的零件程序,并完成输入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。 3.驱动装置,他是数控机床执行机构的驱动部件,包括主轴驱动单元、进给单元、主轴电机及进给电机等。他在数控装置的控制下通过电气或电液伺服系统实现主轴和进给驱动。当几个进给
9、联动时,可以完成定位、直线、平面曲线和空间曲线的加工。 4.辅助装置,指数控机床的一些必要的配套部件,用以保证数控机床的运行,如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头,还包括刀具及监控检测装置等。 5.编程及其他附属设备,可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。1.3 数控机床的优缺点和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下优点:1、加工效率高。 利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制,所以零件的互换性强,加工的速度快。2、加工精度高。同传统的加工设备相比,数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差
10、,因此加工的效率可以得到很大的提高。由于采用了自动控制方式,也就是说加工的全部过程是由数控系统完成,不象传统加工手段那样烦琐,操作者在数控机床工作时,只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。4、适应能力强。 数控加工系统就象计算机一样,可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式,因此加工的范围可以得到很大的扩展。5、工作环境好。 数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物,对机床的运行温度、湿度及环境都有较高的要求。和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下缺点:1、价格昂贵 一次投资较大,价格昂贵。2、维修和操作较复杂 数控机床要求具有较高技术水平的工人和维修人员进行
11、操作和维修。数控机床是科学技术水平发展的结果。高技术产品,一定要求有较高水平的人才操作和维修。3、系统复杂,维护费用高。1.4 数控加工对象数控机床适用用与多品种中小批生产和对形状比较复杂、精度要求较高的零件加工,也适用于对产品更新频繁、生产周期要求短的零件加工。1.5数控现状近年来,随着计算机技术的发展,数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域,尤其是机械制造业中,普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上,而我国的机械设备的数控化率不足20%,随着我国机制行业新技术的应用,我国世界制造业加工中心地位形成,数控机床的使用、维修、维
12、护人员在全国各工业城市都非常紧缺,再加上数控加工人员从业面非常广,可在现代制造业的模具、钟表业、五金行业、中小制造业、从事相应公司企业的电脑绘图、数控编程设计、加工中心操作、模具设计与制造、 电火花及线切割工作,所以目前现有的数控技术人才无法满足制造业的需求,而且人才市场上的这类人才储备并不大,企业要在人才市场上寻觅合适的人才显得比较困难,以至于导致模具设计、CAD/CAM工程师、数控编程、数控加工等已成为我国各人才市场招聘频率最高的职位之一。1.6数控机床的分类数控技术除了广泛用于各种机床上外,也用于各种机械的运动控制上。由于控制系统及传感元件的发展,机床的智能化程度越来越高,工艺范围也更广
13、。从控制原理和主要性能上看,可安下列分类。1) 按工艺用途分类按工艺特点可分为普通数控机床和加工中心。普通数控机床有数控车床、数控镗铣床、数控磨床、数控齿轮加工机床、数控压力加工机床、数控电加工机床等等。加工中心是带有刀库和自动换刀机械手的数控机床,在机台上可实现不同工艺加工,通常可完成钻、扩、绞、攻罗纹、镗、铣等多工序加工,为扩大加工范围和减少辅助时间,有些加工中心还能自动更换工作台、刀库和主轴。车铣中心由数控车床发展而来,它有车铣功能。2) 按加工路线分类: (1) 点位控制数控机床 只要求机床的移动部件从一点到另一点的定位精度,对其移动的路线不做要求。 (2) 轮廓加工数控机床 这种机床
14、的数控系统能够同时控制多个坐标轴联合动作,多不同形状的工件轮廓表面进行加工。3) 按有无检测装置分类分为:开环、全闭环和半闭环控制系统的数控机床。 (1)开环控制系统的数控机床,没有位置检测装置,因此加工精度较低,通常由步进电动机驱动。这种系统结果简单、价格便宜,使用于精度要求不高的数控铣床。 (2)全闭环控制系统的数控机床装有位置检测装置,且位置检测装置装在机床和移动部件上,可以把坐标移动的准确位置检测出来并反馈给计算机,因此装有全闭环系统的数控机床的加工精度很高。 (3)半闭环控制系统的数控机床也有位置检测装置元件,与全闭环控制的数控机床的不同之处是检测元件为圆盘形,装在伺服电机的尾部,用
15、测量电动机转角的方式检测坐标位置。由于电动机到工作台之间的传动部件有间隙、弹性变形和热变形等因素,因而检测的数据与实际的坐标值有误差。但是由于半闭环数控系统价格比较便宜、结构比较简单,安装调试比较方便、检测元件不容易受到损害等优点多用于加工精度要求不是很高的数控机床。4) 按可联动的坐标轴数分类有两轴、三轴、四轴、五轴联动的数控机床等等。由于可联动的坐标轴数的不同使机床的加工能力区别大,例如镗铣床,如果只有两坐标轴联动,则只能加工平面曲线表面。若能三坐标轴联动,则能加工三维空间曲面。在加工多维曲面时,为使刀具能合理切削,刀具回转中心线也要转动,因此需要更多的坐标联动。五轴联动的镗铣床能够加工螺
16、旋浆桨表面。在了解坐标轴联动数时,要考查控制软件的功能机床所具有的坐标轴数,不等于坐标轴联动数。具有的伺服电动机数也不等于坐标轴联动数。所谓坐标轴联动数。所谓坐标轴联动数是指由同一个插补程序控制的移动坐标轴数。这些坐标轴的移动规律是由所加工的轮廓表面来规定的。第2章 数控加工工艺分析2.1零件图样分析 如图2-1所示为烟灰缸下模具模形。图2-1 烟灰缸下模零件名:烟灰缸下模材料:45#钢,45#钢是典型的中碳钢,含碳0.45%,硬度HRC20-30技术要求:曲面的表面粗糙度Ra1.6;拔模斜度20度与30度;形状分析:该零件底下是一个六方体,上表面是模具的分形面;零件上部分是烟灰 缸模型,拔模
17、斜度20度 ,烟灰缸外围四周曲面和分形面之间无圆角过 度;烟灰缸顶面有三个带倒角R5的烟槽,烟灰缸侧面倒角R12;里面是 个装烟灰的型腔,拔模斜度为30度,型腔四周曲面与低面之间过度圆角 R8;其余倒角为R5。2.2 工件装夹与定位 工件定位与安装的确定是工艺设计中不可缺少的环节,对任何加工方法来讲都十分重要,合理地选择工件的定位基准和夹压方式是确定工件安装的关键。工件安装的好坏会直接影响工件的加工质量。在工序高度集中的数控机床上加工零件,如何提高零件的定位精度,最大限度地减少零件的夹压变形更为重要,应给予足够的重视。根据工件尺寸,坯料尺寸选择160mm160mm44mm,坐标原点为于工件上表
18、面中心,工件材料45#钢,属于叫容易切削的材料。坯料四周表面已经在普通机床设备上加工到尺寸。工件装夹在工作台上,夹具用通用螺钉压板,利用螺栓和压板将工件固定在机床工作台上即可。2.3 机床的选择不同类型的零件应在不同的数控机床上加工,要根据零件的设计要求选择机床本次加工选用的加工设备是大连机床集团研制生产的VDL1000A立式加工中心,该机床可实现X、Y、Z三轴联动,其主要技术参数如表2-1所示。表2-1 机床参数数控系统FANUC-01数控系统行程范围X200mmY500mmZ630mm主轴最高转速7500r/min主轴功率7.5/11KW导轨类型高精度直线滚动导轨2.4 加工工序的划分数控
19、加工工序的划分一般可按下列方法进行:(1)刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序,用同一把刀具加工完零件上所以可以完成的部位。在用第二、第三把刀完成它们可以完成的其他部位。这样可以减少换刀次数,压缩空程时间,减少不必要的定位误差。 (2)一加工部位分序法 对于加工内容很多的零件,可按其结构特点将加工部位分成几个部位,如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面,后加工孔;先加工简单的几何形状,再加工复杂的几何形状;先加工精度较低的部位,再加工精度要求较高的部位。(3)以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件,由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形,故一般来说凡要进行粗、精加工的都要
20、将工序分开。 所述,本次工序结合(3)进行划分如下:(1)曲面挖槽粗加工(2)曲面平行粗加工(3)面面平行精加工(4)曲面等高外行精加工2.5 选择刀具数控铣床切削加工具有高速、高效的特点,与传统铣床切削加工相比较,数控铣床对切削加工刀具的要求更高,铣削刀具的刚性、强度、耐用度和安装调整方法都会直接影响切削加工的工作效率;刀具的本身精度,尺寸稳定性都会直接影响工件的加工精度及表面的加工质量,合理选用切削刀具也是数控加工工艺中的重要内容之一。加工中心的刀库可以安装很多把刀,在工件加工之前,必须把需要的刀具安装到刀库中,加工是再把所需刀具换到主轴上。刀具要有很高的几何形状精度和尺寸精度,主要是切削
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