枫叶的工艺设计与编程加工毕业设计成果说明书.pdf
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1、2目目录录一一、零件图、零件图.3(一)分析零件图(一)分析零件图.41.零件图样.42.精度分析.43.形位公差分析.44.表面粗糙度分析.4二、毛坯简图二、毛坯简图.5(一)毛坯图样(一)毛坯图样.5(二)毛坯选择(二)毛坯选择.5(三)设备选择(三)设备选择.5三、零件加工工艺过程分析三、零件加工工艺过程分析.7(一)工艺分析(一)工艺分析.71.确定装夹方案、定位基准、编程原点、加工起点和换刀点.72.制订加工方案及加工路线.83.刀具选用与介绍.124.确定切削用量.13四、加工程序四、加工程序.16(一)坐标系的确定(一)坐标系的确定.16(二)程序(二)程序.16五、作品图片五、
2、作品图片.29六、参考文献六、参考文献.30七、毕业设计总结七、毕业设计总结.31八八、致谢、致谢.323一、零件图一、零件图图 1-1 零件图4(附:此零件图可结合下文中的图(附:此零件图可结合下文中的图 3-43-4 及表及表 3-23-2 来分析来分析)(一)分析零件图【2】【4】【5】1.零件图样零件组成:此零件由外轮廓、内轮廓、圆角、孔等表面组成,材料为 45 钢板,图形比例1:1,如图 1-1 所示。2.精度分析由零件图 1-1 可知,10 x4 的孔的尺寸无精度要求,但该孔的中心距要求较高,加工后的零件有尺寸公差,两孔之间为 800.1 的公差要求。以中心线为基准 AB 之间的精
3、度不超过0.02mm,公差等级为 IT8 级,其他部分为未注公差要求,按 GB1800-2000-m 检测。3.形位公差分析形位公差分为形状公差和位置公差该零件有对称度的要求,因而构成零件几何特征的点、线、面的实际形状或相互位置与理想几何体规定的形状和相互位置就存在差异。零件图中两孔之间的公差为0.1mm,零件间的对称度为 0.02mm。4.表面粗糙度分析该零件内轮廓粗糙度为 Ra1.6um,外轮廓及孔均为 Ra3.2um。5二、毛坯简图二、毛坯简图(一)毛坯图样(此毛坯规格为 100*100*23mm)(二)毛坯选择此加工零件的材料为 45 钢板材,毛坯规格 100*100*23mm。45
4、钢特点:45 钢是轴类零件的常用材料,它价格便宜经过调质(或正火)后,可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能,淬火后表面硬度可达 4552HRC。(三)设备选择数控铣床生产效率高,一般不需要使用专用夹具等专用工艺设备,在更换工件时只需调用存储于数控装置中的加工程序、装夹工具和调整刀具数据即可,因而大大缩短了生产周期。其次,数控铣床具有铣床、镗床、钻床的功能,使工序高度集中,大大提高了生产效率。另外,数控铣床的主轴转速和进给速度都是无级变速的,因此有利于选择最佳切削用量。如图2-2 所示:图 2-1 毛坯简图6数控铣床特点:零件加工的适应性强、灵活性好,能加工轮廓形状特别
5、复杂或难以控制尺寸的零件,如模具类零件、壳体类零件等;能加工一次装夹定位后,需进行多道工序加工的零件;加工精度高、加工质量稳定可靠,数控装置的脉冲当量一般为 0.001mm,高精度的数控系统可达 0.1m,另外,数控加工还避免了操作人员的操作失误;生产自动化程度高,可以减轻操作者的劳动强度。有利于生产管理自动化。数控铣床应用:受益于国家振兴装备制造业的大环境和强劲的市场需求拉动,国内铣床工具行业出现了技术长足发展、投资热情高涨的局面。十二五规划已将振兴装备制造业作为推进工业结构优化升级的主要内容,数控铣床则成为振兴装备制造业的重点之一。未来,我国将重点发展高速、精密、复合数控金切铣床;重型数控
6、金切铣床;数控特种加工铣床;大型数控成形冲压设备及数控铣床的相关部件等。因为此零件为平面类零件,所以加工选用数控铣床 KDX800L(系统为 FAUNC-Oi)。图 2-2 数控铣7图 3-1 平口钳三、零件加工工艺过程分析三、零件加工工艺过程分析(一)工艺分析【3 3】1.确定装夹方案、定位基准、编程原点、加工起点和换刀点。(1)装夹方案夹具的分类根据夹具在不同生产类型中的通用特性,机床夹具可分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和拼装夹具五大类。夹具的特点:数控加工适用于多品种、中小批量生产,为能装夹不同尺寸、不同形状的多品种工件,数控加工的夹具应具有柔性,经过适当调整即可夹持多种形状
7、和尺寸的工件。为适应数控加工的高效率,数控加工夹具应尽可能使用气动、液压、电动等自动夹紧装置快速夹紧,以缩短辅助时间。夹具本身应有足够的刚度,以适应大切削用量切削。数控加工具有工序集中的特点,在工件的一次装夹中既要进行切削力很大的粗加工,又要进行达到工件最终精度要求的精加工,因此夹具的刚度和夹紧力都要满足大切削力的要求。由于该零件为毛坯 100*100*23mm 的外形规则的小型零件,故选用通用夹具平口钳进行装夹。平口钳能将工件夹持的牢固,稳定,大大提高了加工效率。用平口虎钳夹住已选基准,铣内外轮廓至尺寸要求,采用粗、精加工保证尺寸精度及表面粗糙度。如图 3-1 所示(2)定位基准基准在加工时
8、,用以确定工件在机床上或夹具中正确位置所采用的基准,在装夹的过程中必须遵循六点定位原则。基准分类:设计基准、工艺基准两大类。工艺基准分为:工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。定位基准:定位时据以确定工件在夹具中位置的点、线、面称为定位基准。(3)编程原点编程原点是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标原点。为了编程与计算简单,所以编程原点设定在零件的对称中心上。如下图 3-2 所示:8(4)加工起点加工起点即为该零件在数控加工过程中的起始点。因为该零件毛坯为 100*100*23mm,外轮廓是 90 的圆,使用20 的飞刀,所以为了减少刀具空行程,提高加工效率,便于加工简单,特定点
9、 A(X100,Y-100,Z0)为起刀点。(5)换刀点换刀点则是指加工过程中需要换刀时刀具的相对位置点。因为该零件内轮廓加工需要换刀,为了安全规范就,所以选择换刀点为(X100,Y-100,Z50),进行换刀。2.制订加工方案及加工路线制定加工方案的一般原则为:先粗后精,先近后远,先内后外,程序段最少,走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。确定加工方案的时候,首先应该根据主要尺寸精度、形位公差精度和表面粗糙度的技术要求,确定为达到这些要求所需要的加工方法。同时要考虑数控机床的使用性能和经济性能,尽量发挥其作用和优势,以保证加工顺利完成。综上所述,该零件加工方案具体如下:准备刀具、量具,调整夹具;
10、用平口钳夹住已选基准,铣外轮廓至尺寸要求,采用粗、精加工方法保证尺寸精度及表面粗糙度;加工零件图所示的内轮廓,采用粗、精加工方法保证尺寸精度及表面粗糙度;10 x4 的孔,采用钻孔、扩孔的方法加工;去毛刺倒棱。(1)加工路线加工路线需遵循的原则:图 3-2 编程原点9 加工方式、路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度 尽量减少进、退刀时间和其它辅助时间,尽量使加工路线最短。进、退刀位置应选在不大重要的位置,并且使刀具尽量沿切线方向进、退刀,避免采用法向进、退刀和进给中途停顿而产生刀痕。(2)进给路线外轮廓走刀路线外轮廓粗、精加工走刀路线如所图 3-3 所示逆时针加工顺序:A-B-C-D-E-F
11、-C-G-A外轮廓坐标点坐标点X,Y坐标点X,Y坐标点X,YA100,-100B45,-70C45,0D0,45E-45,0F0,-45G65,20图 3-3 外轮廓走刀路线表 3-110对内轮廓粗、精加工走刀路线如图 3-4 所示(附:内轮廓加工首先加工正上方的枫叶,然后再加工右下方的枫叶,最后加工左下方的枫叶。)加工顺序:正上方枫叶:1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-11-12-13-14-15-16-17-18-19-20-21-22-23-24-25(因为枫叶是以 Y 轴对称,所以余下需加工的左半部分由 25-1 的顺序加工完毕)右下方枫叶:26-27-28-29-30-31-
12、75(按点顺序依次加工)左下方枫叶:左下方枫叶与右下方枫叶以 Y 轴互为对称,加工顺序一致。图 3-4 内轮廓走刀路线11钻孔加工走刀路线如所图 3-5 所示加工顺序:1-2-3-4-5坐标点X,Y坐标点X,Y坐标点X,Y10.47,43.3921.94,39.0133.35,38.4444.87,39.2555.62,38.7164.48,31.0575.4,30.787,33.1797.86,33.13108.55,31.82119.96,31.441212.35,32.911313.09,32.331412.1,29.281512.72,28.021614,27.581714.18,26
13、.74189.89,22.88199.37,20.66209.61,20.03218.99,19.37222.82,21.49231.5,20.55241.98,8.51251.48,8267.82,-1.88278.52,-1.71288.71,-8.142920.19,-7.473021.43,-1.073122.31,-0.853222.74,-1.393324.92,-2.043430.41,-0.263531.05,-0.833630.79,-2.163731.57,-3.333834.7,-43934.84,-4.924032.37,-6.264132.-7.674232.78,-
14、8.934332.38,-9.694429.45,-9.854529.29,-10.814636.5,-13.654736.58,-14.584835.13,-15.484934.91,-16,.995037.98,-20.455137.5,-21.275232.98,-20.355331.78,-21.295431.72,-235530.87,-23.395624.81,-18.575724.06,-19.095825.39,-21.815924.93,-22.546023.45,-22.486122.41,-23.516222.49,-26.326321.62,-26.676419.47,
15、-24.286518.07,-24.196617.04,-25.096716.23,-24.816815.03,-19.176913.37,-17.617012.7,-17.517112.45,-16.647217.36,-12.367317.21,-10.74746.54,-5.14756.34,-4.44点X,Y点X,Y点X,Y10,0240,403-40,404-40,-40540,-40图 3-5 钻孔走刀路线表 3-2 内轮廓坐标点表 3-3 钻孔坐标点123.刀具选用与介绍飞刀:可以更换刀片,便于快速切削。但是精度相对较低,一般用于粗加工。刀具如图3-6 所示。立铣刀:立铣刀的主切
16、削刃是圆柱面上,端面上的的切削刃是副刀刃。没有中心刃的立铣刀工作时不能沿着铣刀的轴向作进给运动,立铣刀的加工精度比较高,一般用于半精加工和精加工,如图 3-7 及 3-8 所示。麻花钻:是钻孔刀具。钻头的基本原理是使钻头边旋转边进给切削工件,钻头工作时,螺旋槽即为麻花钻的前刀面,起排屑和输送切削液冷却的作用,如图 3-9 所示。图 3-6 20 飞刀图 3-9 10 麻花钻图 3-7 8 立铣刀图 3-8 1 立铣刀13数控加工刀具卡片数控加工刀具卡片4.确定切削用量在机械加工中,切削用量是一项重要的内容,通常我们称之为切削用量三要素,它包括背吃刀量、进给量和切削速度。在加工时,我们要合理选择
17、切削用量,才能保证零件加工达到要求。合理选择切削用量的原则是:粗加工时,一般以提高生产率为主,但也应该考虑它的经济性。半精加工和精加工时,一般应在保证加工质量的前提下,兼顾经济性和加工成本(主要是刀具)。(1)背吃刀量 ap(mm)。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下,应以最少的进给次数切除待加工余量,最好一次切除待加工余量,以提高生产效率。背吃刀量 ap是通过切削刃基点并垂直于工作平面的方向上测量的吃刀量。根据此定义,如在纵向车外圆时,其背吃刀量可按下式计算:ap=(d w d m)/2式中 d w 工件待加工表面直径(mm)d m 工件已加工表面直径(mm)选择时,粗加工选择较大的背吃刀量
18、,半精加工和精加工选择较小的背吃刀量。(2)切削速度 Vc(m/min)。加工类型数控铣削零件名称枫叶零件图号程序号序号刀具号刀具名称刀具型号规格数量加加工轮廓备注1T1飞刀201外轮廓粗精加工(90 圆)2T2立铣刀61内轮廓精加工3T3立铣刀11内轮廓精加工(枫叶)4T4麻花钻1014X10 的孔表 3-414切削刃上选定点相对于工件的主运动的瞬时速度。计算公式如下:Vc=(dwn)/1000式中 Vc切削速度(mm/min);dw工件待加工表面直径(mm);n 主轴转速(r/min)。切削速度的选择主要取决于被加工工件的材质,切削参数的选用同时又受机床、刀具系统、被加工工件形状以及装夹方
19、式等多方面因素的影响,应根据实际情况适当调整切削速度。粗加工时,在机床系统刚性足够的情况下,选择中等切削速度;半精加工和精加工因为要保证质量,所以宜选择较高的切削速度。(3)进给速度 Vf(mm/min)。工件或刀具每转一周时,刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。进给速度 V f 是指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬时速度。Vf=f n式中 Vf进给速度(mm/min);f 进给量(mm);n 主轴转速(r/min)。进给速度是数控机床切削用量中的重要参数。主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具与零件的材料性质来选取。粗加工时,选择较大的进给速度提高效率;半精加工和精加工时,保证
20、质量选择较小的进给速度,即当加工精度和表面粗糙度要求高时,进给速度 f 应该选择得小些。切削用量选择加工轮廓及孔切削用量参数背吃刀量mm侧吃刀 mm进给速mm/r切削速度mm/min主轴转速r/min外轮廓粗加工1mm10.5mm200mm/r15.7mm/min500r/min外轮廓精加工0.5mm10mm150mm/r25.12mm/min800r/min内轮廓粗加工0.5mm3mm200mm/r4.71mm/min500r/min内轮廓精加工0.5mm0.5mm80mm/r1.256mm/min800r/min钻孔9.8mm40mm/r7.693mm/min500r/min铣孔10mm4
21、0mm/r7.85mm/min500r/min表 3-515(二)工艺设计【5】零件名称枫叶毛坯种类不锈钢毛坯规格100X100X23工序号工序名称工步号工序内容设备名称及型号工艺装备工艺简图夹具刀具量具1下料1下料 100X100X23 方材锯床液压夹头锯片钢尺2铣装夹1用机用平口钳装夹留出加工长度 12mm,平端面,对刀铣床KD800L机用虎钳60 盘铣刀钢尺 0-150mm3粗铣1用20飞刀进行粗加工外轮廓,刀补为 10.5mm铣床KD800L机用虎钳20 飞刀游标卡尺0-150mm2加工内轮廓如图 2-6铣床KD800L机用虎钳6 飞刀游标卡尺0-150mm铣孔3加工内孔,采用螺旋下刀
22、如图 3-9铣床KD800L机用虎钳9.8麻花钻游标卡尺0-150mm扩孔4扩孔采用子程序加工,侧面余量为 0.25铣床KD800L机用虎钳10 飞刀游标卡尺0-150mm4精铣1在粗加工程序上更改刀补为10mm,更改速度和转速铣床KD800L机用虎钳20 立铣刀游标卡尺0-150mm2在加工内轮廓时用改刀补为1mm铣床KD800L机用虎钳20 立铣刀游标卡尺0-150mm5倒角1加工 C1 倒角,延轮廓加工铣床KD800L机用虎钳8 倒角刀6检查按图纸要求检查尺寸精度重点内孔精度游标卡尺 0-150mm 千分尺 5-25mm表 3-616四、加工程序四、加工程序(一)坐标系的确定以零件中心原
23、点为 X/Y 坐标系原点(0,0),工件上表面为 Z0 面。(二)程序【1】外轮廓粗精加工主程序外轮廓粗精加工主程序程序说明O1129主程序号G17G21G40G54G80G90G94M03S500主轴正转,转速 500r/minG00Z100.X100.Y-100.起刀点G01Z10.F400G01Z0.F200工件表面M98P101128D01调用子程序PS:D01=10G00Z100.M05主轴停止M30程序停止图 4-1 外轮廓粗加工作品表 4-117外外轮廓粗精加工子程序轮廓粗精加工子程序程序说明O1128子程序号G91G01Z-1.F500相对坐标下每次下去 1G90G01G41X
24、45.Y-70.绝对坐标下建立刀补G01X45.Y0.G02X45.Y0.R45加工半径为 45 的逆时针外圆G03X65.Y20.R20圆弧退刀G01G40X100.Y-100.取消刀补M99子程序结束图 4-2 外轮廓精加工作品表 4-218O1123N0010G17G21G40G54G80G90G94N0020G00Z100.N0030T02M06M03S500N0040G00G90X3.83Y27.1182N0060Z3.N0070G01X3.6335Y27.1783Z2.9449F200.M08N0080X2.7547Y27.6156Z2.6819N0090X1.9977Y28.26
25、32Z2.415N0100X1.4227Y29.0767Z2.1481N0110X1.0684Y29.9922Z1.885N0120X.9473Y31.0829Z1.591N0130X1.5367Y35.0336Z.5207N0140X1.0401Y35.1895Z.3812N0150X.3994Y35.5396Z.1856N0160X0.0Y35.8733Z.0461N0170X-.3994Y35.5396Z-.0933N0180X-.8613Y35.274Z-.2361N0190X-1.3506Y35.0965Z-.3756N0200X-1.443Y35.063Z-.4019N0210X-
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