梁文云毕业设计.doc
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1、摘 要在数控编程中,工艺分析和工艺设计是至关重要的,无论是手工编程还是自动编程,在加工前都要对所加工零件进行工艺分析,拟定加工方案,选择加工设备、刀具、夹具,确定切削用量,安排加工顺序,制定走刀路线等。在编程过程中,还要对一些工艺问题(如对刀点,换刀点,刀具补偿等)做相应处理。因此程序编制中的工艺分析和工艺设计是一项十分重要的工作。本设计的零件为杯轴,它是用于减震装置上的一个连接件,从其外形特征来看,它是一个典型的轴类零件。本文根据该零件的图纸及技术要求,对该零件进行了详细的数控加工工艺分析,依据分析的结果,确定了该零件的加工方法、装夹方式、定位基准、使用刀具、加工顺序安排、工步划分,走刀路线
2、和切削用量等,并编制了零件的数控加工工艺卡片、数控加工工序卡片和刀具卡片等,最后,采用手工编程编制了该零件的数控加工程序。关键词:数控加工 工艺分析 工艺设计目 录第1章 杯轴零件的加工工艺分析31.1杯轴零件图31.2零件的结构工艺性分析41.3毛坯的确定41.4主要加工表面方法的确定61.5定位基准和夹紧方案的确定61.6工艺路线的拟定81.7数控加工工序与普通工序的衔接10第2章 杯轴零件的数控加工工序设计122.1加工余量的确定122.2切削用量的确定122.3刀具的选择132.4夹具的选择152.5加工设备的选用162.6工序与工步的划分162.7工序1:为装夹零件右端加工零件左端内
3、外型面172.8工序2:掉头装夹零件左端加工零件右端内外型面19第3章 杯轴零件加工程序22结 论29参考文献30致 谢 语31第1章 杯轴零件的加工工艺分析1.1杯轴零件图技术要求:未注倒角1450,锐角倒钝0.2450未注公差尺寸按GB1804-M端面允许打中心孔不准用砂布及锉刀等修饰表面图1.1 杯轴零件图图1.1所示为杯轴零件的零件图,其材料为45钢,毛坯尺寸为50mmX114mm(直径*长),批量生产1.2零件的结构工艺性分析图1.1所示杯轴零件是减振器中的传动轴,兼有导向与支撑的作用。它属于阶梯轴类零件,由圆柱面、圆球面、孔、锥面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、导角等组成。轴肩一般用来确
4、定安装在轴上零件的轴向位置,各锥面的作用是使零件装配时配合面易于配合;球面凹槽用于安装橡胶挡环;螺纹用于安装锁紧螺母和调整螺母。根据工作性能与条件,该图样(图1.1)规定了轴上内、外圆表面,的尺寸、位置精度和表面粗糙度值。这些技术要求必须在加工中给予保证。该杯轴的关键工序是48mm外圆柱面、36mm和20mm内圆柱面的加工,同时内孔深度尺寸45mm保证也是加工过程中的重点。该零件的整个加工过程包括车端面、钻孔、镗孔、倒角、外圆、圆弧过渡、锥面、切槽和螺纹。1.3毛坯的确定在制定工艺规程时,正确地选择毛坯有着重大的技术意义。毛坯种类的选择,不仅影响着毛坯制造的工艺、而且对零件的机械加工工艺、设备
5、和工具的消耗以及工时定额也都有很大的影响。因此,正确选择毛坯,需要毛坯制造和及机械加工零方面的工艺人员紧密配合,以兼顾冷、热加工两方面的要求。1.3.1机械加工中常见的毛坯(1)铸件:形状复杂的毛坯,宜采用铸造方法制造。(2)锻件:锻件有自由锻造锻件和模锻件两种(3)型材:机械制造中的型材按截面形可分为圆钢、方钢、六角钢、扁钢、角钢、槽钢和其他特殊截面形状的型材。(4)组合毛坯:将铸件、锻件、型材或经局部机械加工的半成品组合在一起,也可作为机械加工的毛坯,组合的方法一般是焊接。毛坯选择的的两种不同 一种是毛坯的形状和尺寸尽量与零件接近,零件制造的大部分劳动量用于毛坯,机械加工多为精加工,劳动量
6、和费用都比较少;另一种是毛坯的形状及尺寸与零件相差较大,机械加工切除较多材料,其劳动量及费用也较大。1.3.2毛坯选择应考虑的因素零件材料的工艺特性及零件材料组织和性能的要求1、零件的结构形状与外形尺2、生产纲领的大小3、现有生产条件该杯轴材料为45钢,因其属于中、小传动轴,并且各外圆直径尺寸相差不大,故选择50mm的热轧圆钢作毛坯。1.4主要加工表面方法的确定该轴大都是回转表面,并且精度要求不高,主要采用车削成形。外圆表面的加工方案可为:粗车精车内圆表面的加工方案可为:钻孔粗镗精樘1.5定位基准和夹紧方案的确定根据零件的结构形状和加工精度的要求,正确选择零件加工时的定位基准是制订加工工艺规程
7、时应先考虑的主要问题之一。零件加工的第一道工序只能用毛坯的表面来定位,这种定位基准成为粗基准。在以后的工序中用已加工表面来定位,称精基准。1.5.1基准按功用不同分为设计基准和工艺基准1、设计基准在零件图上用来确定其他点、线、面位置的基准。2、工艺基准在加工和装配过程中使用的基准。按作用不同又分为:(1)定位基准在加工中使用工件在机床或夹具上占有正确的位置所采用的基准。(2)测量基准零件检验时,用以测量已加工表面尺寸和位置所用的基准(3)装配基准在装配时用以确定零件或部件在机械产品中位置的基准1.5.2粗基准的选择原则1、保你证加工表面与不加工表面之间的相互位置尺寸要求,应选用不加工作为粗基准
8、。2、多加工表面或不加工表面与加工表面之间相互之间位置要求不严格的零件,粗基准的选择应能保证合理地分配各加工表面的余量。如图1.1所示的杯轴零件图,应采用热轧圆钢的毛坯48mm的外圆作为粗基准3、作为粗基准的毛坯表面应尽量光滑平整,以便零件夹紧可靠。4、粗基准一般不能重复使用。1.5.3精基准的选择原则选择精基准时。主要考虑保证零件加工精度,同时考虑装夹准确、可靠和方便,而且夹具简单。在选择精基准时应遵循以下原则:1、基准重合原则2、基准统一原则3、便于装夹原则1.5.4在确定夹紧方案时应注意下列三点:1、尽可能作到设计、工艺与编程计算的基准统一;2、尽量将工序集中,减少装夹次数,尽量可能做到
9、在一次装夹后就能加工出全部待加工表面;3、避免采用占机人工调整装夹方案。1.6工艺路线的拟定综合数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程,而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到,由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中,因而要与其他加工工艺衔接好。数控加工工艺路线设计中应特别注意以下几个问题:1.6.1工序的划分根据数控加工的特点,数控工序的划分一般可按下列方法进行:(1)以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的零件,加工完后就能达到待检状态。(2)以同一把刀具加工的内
10、容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面,但考虑到程序太长,会受到某些限制,如控制系统的限制,机床连续工作时间的限制,各机床负荷率平衡等。此外,程序太长会增加出错与检索的困难,因此程序不能太长,一道工序的内容不能太多。(3)以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件,可按其结构特点将加工部位分成几个部分,如内腔、外形、曲面或平面,并将每一部分的加工作为一道工序。(4)以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件,由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形,故一般来说,凡要进行粗精加工的过程,都要将工序分开。1.6.2顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,以及定位
11、、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行:(1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧,中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑;(2)先进行内腔加工,后进行外形加工;(3)以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序,最好连续加工,以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数;(4)在同一次安装中进行的多道工序,应先安排对工件刚性破坏较小的工序。1.7数控加工工序与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其他普通加工工序,如衔接得不好就容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时,要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点,如:要不要留加工余量
12、,留多少;定位面与孔的精度要求及形位公差;对校形工序的技术要求;对毛坯的热处理状态等,这样一来才能使各工序达到相互满足加工需要,且质量目标及技术要求明确,交接验收有依据。综合上述分析,按照由基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔、就进不久远的原则确定该杯轴的工艺路线如下:下料车左端面钻孔粗车外圆粗镗孔精镗孔精车外圆卸下掉头装夹车右端面粗车外圆精车外圆切槽切螺纹检验入库。天津轻工职业技术学院数控加工工序卡片零件图号零件名称杯轴材料牌号45毛坯种类热轧圆钢毛坯外形尺寸50114备注工序工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称冷却液车间攻螺纹数控车床SC6150三爪卡盘工序简图:第2章 杯轴
13、零件的数控加工工序设计2.1加工余量的确定为了保证加各加工方面都有足够的加工余量,应选择工件余量最小的面为粗基准,故选用48mm的外圆表面作为基准,分粗、半精、精加工接得到,粗加工时为保证半精加工的精度及表面粗造度,留0.5mm的精加工余量。考虑到精加工,根据零件的材料和刀具的刚性留0.3mm的精加工余量,为保证零件的精度和粗造度,提高主轴转速,和切削速度2.2切削用量的确定切削用量包括主轴转速(切削速度)、进给量、背吃刀量。合理选择切削用量能提高生产效率,保证加工质量,降低加工成本,充分发挥刀具和数控机床的效能。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册,并结合经验而定。切削用量选择的基本原则是
14、:(1)根据工件加工余量和加工要求,确定背吃刀量。(2)根据工艺系统允许的切削力,确定进给量。(3)根据刀具耐用度,确定切削速度。(4)所选定的切削用量应该是数控机床功率允许的。1)确定背吃刀量粗加工时,在保留精加工余量的前提下,若机床刚性和机床功率允许,应尽可能选取较大的背吃刀量,以减少走刀次数,提高生产效率。一般加工的背吃刀量为1到3mm。通常工件留出一定的精加工余量,通过精加工来实现图样上提出的技术要求。一般精加工的背吃刀量为0.1到0.3mm。2)进给量的确定车削进给量确定的原则是:(1)粗加工时,在工艺系统强度允许的前提下,选择大的进给量。(2)半精加工和精加工时,进给量比粗加工不可
15、太小,否则不仅降低加工效率,而且影响加工质量。(3)切槽加工时,由于切槽刀刚性较差,应选择较小的进给量。因为工件的加工量不大,所以一次走刀切除全部余量,背吃刀量为0.5。硬质合金刀片进给量为进给量F=sf=0.04mm,在此因为表面粗糙度要不高,切削速度取100m/min,因此S=1000v/d=1000100/32=800 (r/min)。2.3刀具的选择刀具的选择是数控加工工序设计的主要内容之一,它不但影响机床的加工效率,而且直接影响加工质量。另外,数控机床主轴转速比普通机床高1-2倍,且主轴输出功率大,因此与传统加工方法相比,数控加工对刀具的要求更高,不仅要求精度高、强度大、刚度好、耐用
16、度高,而且要求尺寸稳定、安装调整方便。随着刀具材料性能的提高与结构特性的改善,数控加工用刀具在耐用度、刚度、抗脆性、断屑和调整更换等方面的性能已有很大的改善。例如,目前涂层刀具,立方氮化硼刀具以至陶瓷刀具与金刚石刀具等可使刀具的切削速度大幅度提高。然而,从如何加工的角度看,加工刀具类型与工艺方案的合理选择则极为重要。数控机床对所使用的刀具有许多性能上的要求,只有达到这些要求才能使数控机床真正发挥效率。在选择数控机床所用刀具时应注意以下几个方面:1、良好的切削性能。现代数控机床正向着高速、高刚性和大功率方向发展,因而所使用刀具必须具有能够承受高速切削和强力切削的性能。同时,同一批刀具在切削性能和
17、刀具寿命方面一定要稳定,这是由于在数控机床上为了保证加工质量,往往实行按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理。2、较高的精度。随着数控机床、柔性制造系统的发展,要求刀具能实现快速和自动换刀;又由于加工的零件日益复杂和精密,这就要求刀具必须具备较高的形状精度。对数控机床上所用的整体式刀具也提出了较高的精度要求,有些立铣刀的径向尺寸精度高达5m以满足精密零件的加工需要。3、先进的刀具材料。刀具材料是影响刀具性能的重要环节。除了不断发展常用的高速钢和硬质合金钢材料外,涂层硬质合金刀具已在国外普遍使用。硬质合金刀片的涂层工艺是在韧性较大的硬质合金基体表面沉积一薄层(一般57m)高硬度的耐磨材
18、料,把硬度和韧性高度地结合在一起,从而改善硬质合金刀片的切削性能。在如何使用数控机床刀具方面,也应掌握一条原则:尊重科学,按切削规律办事。对于不同的零件材质,在客观规律上就有一个切削速度(v)、背吃刀量(aP)、进给量(f)三者互相适应的最佳切削参数。这对大零件、稀有金属零件、贵重零件更为重要,应在实践中不断摸索这个最佳切削参数。根据加工要求需选择刀具如下:1号刀:机夹车刀(硬质合金可转位刀片,副偏角Kr大于50度);2号刀:机夹镗刀(硬质合金可转位刀片,主偏角Kr大于90度、刀杆直径为12);3号刀:宽4mm的硬质合金焊接切槽刀;4号刀:60度硬质合金螺纹机夹车刀;钻孔刀:15.5锥柄麻花钻
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