轴类零件数控工艺及编程加工设计说明书.doc
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1、毕业设计轴类零件数控编程及工艺加工设计 学院名称: 泸州职业技术学院 专 业: 机电设备运行与维护 班 级: 10级机电设备运行与维护一班 学 号: 学生姓名: 黄朝兵 指导教师: 金万斌 完成时间: 2012 年 11 月 日 目 录中文摘要1前 言2一 工艺方案分析41.1 零件图41.2 工艺设计及零件图分析51.2.1 工艺设计51.2.2 零件工艺分析51.3确定加工方法62.4 确定加工方案6二 工件的装夹72.1定位基准的选择72.2定位基准选择的原则72.3确定零件的定位基准72.4数控车床装夹方式的选择72.5 铣键槽和钻孔装夹方式的选择8三 刀具及切削用量93.1选择刀具的
2、原则93.2确定加工刀具103.3设置刀点和换刀点113.4确定切削用量11四 零件的编程与加工124.1 零件加工的工艺分析124.2 确定零件加工的工艺与工序144.3 程序的编制17结 束 语21致 谢 词22参 考 文 献23中文摘要 数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同,但数控加工的整个过程是自动进行的。数控加工的工序内容比普通机床的加工的工序内容复杂。这是因为数控机床价格昂贵,若只加工简单的工序,在经济上不合算,所以在数控机床上通常安排较复杂的工序,甚至是在通用机床上难以完成的那些工序。数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程编制复杂。这是因为在普通机床的加工工艺中不
3、必考虑的问题,如工序内工步的安排、对刀点、换刀点及走刀路线的确定等问题,在数控加工时,这一切都无例外地都变成了固定的程序内容,正由于这个特点,促使对加工程序的正确性和合理性要求极高,不能有丝毫的差错,否则加工不出合格的零件。关键词:轴类零件;数控车削;工艺设计前 言毕业设计,它是对我的一次锻炼,我认为数控机床集计算机技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体,是一种典型的机电一体化产品。它的发展和运用,开创了制造业的新时代,改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式,使世界制造业的格局发生了巨大变化。在制造业领域广泛采用数控技术,有利于提高制造能力和水平,提高对动态市场的适应能力和
4、竞争能力。大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为各发达国家加速经济发展,提高综合国力的重要途径。数控技术也是关系我国制造业发展和综合国力提高的关键技术,尽快加速培养掌握数控技术的应用型人才已成为当务之急。改革开放以来,由于引进了国外的数控系统与伺服系统的制造技术,我国制造业开始有了飞跃的发展,基本工业体系的建立也得到了保证,同时也为我国制造业的发展注入了长久活力,与发达家的差距正在逐步缩小。基于现代制造业的发展,大批产业工人和技能工人也发展起来了,数控专业就是为了适应现代制造业而诞生的新兴专业,作为一名数控专业的学生要想成为一名合格工人,就必须真正懂得数控与普通加工的差异,并掌握现代技术
5、。数控加工与普通机床加工的差异,在于数控加工具有自动化程度高,具有加工复杂形状的能力,生产准备周期短,加工精度高,质量稳定,生产效率高,易于建立计算机通信网络的特点。当然,数控加工在某些方面也有不足之处,这就是数控机床价格昂贵,加工成本高,技术复杂,对工艺编程要求较高,加工中难以调整,维修困难等。毕业设计在我大学生活和学习中占有极其重要的位置。它是对我几年学习的一次综合的全方位的考核,尤其是对专业知识的一次巩固和提高。同时毕业设计区别与课程设计的是侧重于与实际的相连。在设计的制作过程中需要查阅大量资料,还要把所学知识与实践紧密地联系起来,它是走入工作岗位前的一次演练,是一次很好的锻炼机会。因此
6、,要格外重视设计,同时还要注意理论联系实际。通过这次毕业设计我学到了很多东西,同时培养了解决实际问题的能力,为自己以后在工作中奠定了坚实的基础。毕业设计所涉及到的方面很多,而且内容也很多。第一,编制零件的数控机械加工工艺规程。第二,手工编制数控加工程序。第三,利用软件编制数控加工程序。第四,说明加工中心的程序编辑方法,参数输入方法,刀具补偿的方法,坐标原点的设定方法,加工操作方法。这次的毕业设计正是检验我们在这三年中是否真正学到了知识,是否真正学到了本领,是否真正学到了技能的一次绝好机会。这不仅是自我检验的机会,更是自我展示的机会,用我们所学过的东西去展示自我。这次轴类零件数控工艺及编程加工设
7、计毕业设计是我学生时代做的最后一次作业了,我会尽我最大的力把它做好,在此我深深感谢大学里教我的各位老师。一 工艺方案分析 1.1 零件图CAD二维图UG三维图1.2 工艺设计及零件图分析1.2.1 工艺设计(1)工艺设计 1)对零件进行工艺分析 2)选择毛坯和机床 3)确定加工方案 4)选择刀具并填写工具单 5)确定零件装夹方式 6)确定粗、精车加工切削用量 7)确定工序内容并填写工序卡(2)编写加工程序 1)建立工件坐标系 2)基点尺寸计算与确定 3)位置度尺寸及其精度计算 4)编写加工程序(3)零件加工与精度检测 1)加工程序输入与仿真 2)零件加工 3)零件精度检测,填写零件加工质量检验
8、单1.2.2 零件工艺分析 此零件毛坯为135mmX320mm采用材料为45号钢,要求粗糙等级为3.2和6.3 ,有60、68、85、100、128的外圆,28直孔和锥孔,消气槽,键槽和6个小孔组成。1.3确定加工方法 加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求,由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多,因而在实际选择时,要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差等要求全面考虑。 通过以上数据分析,考虑加工的效率和加工的经济性,最理想的加工方式为车削、铣削和钻床,根据加工零件的外形和材料等条件,故加工设备采用数控车床、普通铣床、钻床。2.4 确定加工方案 零件上比较精密表面加
9、工,常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的,还应正确的确定毛坯到最终成形的加工方案。 此零件精度要求不是很高采用尽可能少的加工方法,可通过三爪直接装夹的加工方法。先加工外轮廓,后加工消气槽及内孔,再掉头进行加工。该典型轴加工顺序为:(1)数控车床:所用工具有外圆粗加工正偏刀(T01)、外圆精加工正偏刀(T02)、刀宽为2mm的切槽刀(T03)、内孔车刀(T04)。加工工艺路线为:钻孔28的通孔粗加工60mm的外圆(留余量:径向0.5mm,轴向0.1mm)粗加工68mm的外圆(留余量:径向0.5mm,轴向0.1mm)粗加工85mm的
10、外圆(留余量:径向0.5mm,轴向0.1mm)粗加工100mm的外圆(留余量:径向0.5mm,轴向0.1mm)精加工60mm的外圆精加工68mm的外圆精加工85mm的外圆精加工100mm的外圆加工消气孔粗加工内孔精加工内孔调头用铜片垫夹60mm外圆,百分表找正后:粗加工128的外圆(留余量:径向0.5mm,轴向0.1mm)精加工128mm的外圆粗加工内孔精加工内孔(2)铣床:铣键槽(3)钻床:钻6个8小孔二 工件的装夹2.1定位基准的选择 在制定零件加工的工艺规程时,正确的选择工件的定位的基准有着十分中的意义。定位基准选择的好坏,不仅影响零件加工的位置精度,而且对零件的各个表面的加工顺序也有很
11、大的影响。合理的选择定位基准是保证零件加工精度的前提,还能简化加工工序,提高加工效率。2.2定位基准选择的原则 1)基准重合原则。为了避免基准不重合误差,方便编程,应选用工序基准作为定位基准,尽量使用工序基准,定位基准、编程原点三者统一。 2)便于装夹的原则。所选的定位基准应能保证定位准确、可靠,定位夹紧简单、易操作,敞开性好,能够加工尽可能多的表面。 3)便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下,保证对刀的可能性和方便性。2.3确定零件的定位基准 留出加工位置后,夹持毛坯加工至100mm的外圆。调头用铜片垫夹60mm外圆,百分表找正后,加工外圆和内孔。所用刀具有外圆车刀(T01
12、)、内孔车刀(T02)。铣键槽,用分度头上三爪夹持128mm外圆和相应的配件进行铣削。钻6个小孔,也用分度头上三爪夹持60mm外圆和相应的配件进行钻削。2.4数控车床装夹方式的选择 1)在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个爪是同步运动的,能自动定心,一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时,但夹紧力小,适用于装夹外形规则的中、小型工件。 2)在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件,为了保证每次装夹时的装夹精度,可用两顶尖。该装夹方式适用于多序加工或精加工。 3)用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一端用卡盘夹住,另一端用后顶尖支撑。这种方式比较安全,能承受较大的切
13、削力,安装刚性好,轴向定位基准,应用较广泛。 4)用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹,叫心轴装夹。这种方式比较安全,能承受较大的切削力,安装刚性好,轴向定位基准。经综合分析:工件加工时采用三爪自定心卡盘夹持毛坯留出加工长度约226mm,工件调头时用软爪或护套夹持工件60部位以便加工工件左端面、外圆和倒角及内孔。2.5 铣键槽和钻孔装夹方式的选择为了工件不至于在切削力的作用下发生位移,使其在加工过程始终保持正确的位置,需将工件压紧压牢。合理的选择加紧方式十分重要,工件的装夹不仅影响加工质量,而且对生产率,加工成本及操作安全都有直接影响。在确定装夹方案时,只需根据已选定的加工
14、表面和定位基准确定工件的定位夹紧方式,并选择合适的夹具。 (1)专用夹具:一般在产品相对稳定、批量较大的生产中采用各种专用夹具,可获得较高的生产率和加工精度。除大批量生产之外,中小批量生产中也需要采用一些专用夹具,但在结构设计设计时要进行具体的技术经济分析;(2)组合夹具:组合夹具是一种模块化的夹具。标准的模块元件具有较高的精度和赖磨性,可组装成各种夹具。夹具用完可拆卸,清洗后可留、待组装新的夹具。由于使用组合夹具可缩短生产准备周期,元件能重复多次使用并具有减少专用夹具数量等优点;(3)通用夹具:已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具,称为通用夹具。其尺寸、结构已经规范化,而且具有一定的通
15、用性,这类夹具适应性强,可用于一定形状和尺寸范围内的各种工件,价格便宜。其缺点是夹具精度不高,生产效率也比较低,较难装夹。一般适用于单件小批量生产中。选择装夹方法的要点:(1)尽可能的选择箱体的设计基准为精基准;粗基准的选择要保证重要表面的加工余量均匀,使不加工表面的尺寸、位置符合图纸的要求,且便于装夹;(2)铣床高速强力切削时,定位基准要有足够的接触面积和分布面积,以承受大的切削力且定位移动可靠;(3)夹具本身要以机床工作台上的基准槽或基准孔来定位并安装到机床上,这可确保零件的工件坐标系与机床坐标系固定的尺寸关系。经综合分析:该零件形状规则,有2个键槽,和6个小孔是车床加工不了的,所以必须在
16、车床加工好后,以车好的工件定位安排铣床和钻床的工序,此工序的最佳夹具是万能分度头。根据前面定位基准的选择,决定使用工艺夹具。其特点是,利于分中打表及校准和能精确旋转的度数,一次性装夹提高加工的精度。万能分度头(夹具)如下图: 三 刀具及切削用量3.1选择刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切的关系。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。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种,前者根据单件工时最少的目标确定,后者根据工序成本最低的目标确定。选择刀具寿命时可考虑如下几点根据道具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选的比单刃刀具高
17、些。对于机夹可转位刀具,由于换到时间短,为了充分发挥其切削性能,提高生产效率,刀具寿命可选的低些,一般取15-30min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,刀具寿命应选的高些,尤其保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时,该工序的刀具寿命要选的低些,当某工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时,刀具寿命也应选的低些。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定。与普通机床加工方法相比,数控加工对刀具提出了更高的要求,不仅需要刚性好、精度高,而求要求尺寸稳定,耐用度高断和排性能同时要求安装和
18、调整方便,这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的道具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒质硬质合金)并使用可转位刀片。切削用刀具材料应具备的性能有:(1)高速钢 比工具钢硬,用于低速或不连续切削,刀具寿命较长;(2)高性能高速钢 强韧、抗边缘磨损性强,用于可粗切或精切任何材料,包括钢、不锈钢、非铁和非金属材料,切削速度可比高速钢高,强度和韧性较粉末冶金好;(3)粉末冶金高速钢 良好的抗热性和抗碎片磨损,用于切削钢、高温合金、不锈钢、铝、碳钢及合金钢和其他不易加工的材料,切削速度可比高性能高速钢高15%;(4)硬质合金 耐磨损、耐热,用于可锻铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢、铝合
19、金的精加工,寿命比一般工具钢高10-20倍;(5)陶瓷 高硬度、耐热冲击性好,用于高速粗加工,铸铁和钢的精加工,也适合加有色金属和非金属材料不适合加工铝、镁、钛及其合金,还可用于高速加工;(6)立方氮化硼 超强硬度、耐磨性好,用于硬度大于450HBW材料的高速切削,刀具寿命长,可实现超精表面加工;(7)聚晶金刚石 超强硬度、耐磨性好,用于粗切和精切铝等有色金属和非金属材料,刀具寿命长,可实现超精表面加工3.2确定加工刀具 数控车削刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀三类。成型车刀也称样板车刀,其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中,常见的成型车刀有小半径圆弧
20、车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中,应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线型主副切削刃构成,如90度内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同,但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面考虑,并应兼顾刀尖本身的强度。 经综合分析此轴类零件选择以下刀具:硬质合金外圆车刀,宽为2mm的切槽刀、内孔车刀、16的二刃铣刀和26的二刃铣刀、8的麻花钻。3.3设置刀点和换刀点刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始,
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