《数控技术毕业设计_台阶零件的数控加工工艺分析》.doc
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1、 毕业设计(论文)标 题:台阶零件的数控加工工艺分析 学生姓名: 系 部: 机械工程系 专 业: 数控技术 班 级: 数控0802 指导教师: 目录目录2摘要31 数控机床的概述5数控机床的发展过程5数控机床的分类6数控机床的特点6数控机床的基本组成62 台阶零件加工工艺分析72.1 结构工艺性72.2 精度分析83 零件切削参数的选择113.1.刀具的选择113.2.切削用量的选择11零件加工路线的确定134 数控加工工艺过程卡片14数控加工工序卡144.2数控加工刀具卡154.3 程序编写155 零件加工过程19对刀19刀补的建立19零件的加工20参考文献21致 谢22前 言毕业设计是培养
2、我们实际工作能力的最后一个重要实践性学习环节,它不但是对我们三年来的学习与实践是一个很好的总结和考验,也是为以后从事专业技术工作做个强而有力的铺垫。 本次我的设计题目是台阶零件的数控加工工艺分析,此次设计不但培养了我们综合运用所学知识分析和解决本专业一般技术问题的能力,而且也进一步巩固扩大和深化了我们所学的基本理论、基本知识和基本操作技能,同时也培养了我们树立正确的设计思想和生产观念、经济观念、全局观念,养成了理论联系实际和严谨的工作作风,培养我们掌握机械加工的一般工艺规程和方法,独立正确的使用技术文献资料和正确的表达自己设计思想的能力。首先,我积极地查阅相关资料,对零件图进行了仔细的研究,了
3、解了现场工作情况,然后,向老师认真的请教了加工工艺过程及方法等技术性问题,为自己进行毕业设计做好准备。通过以上学习,使我了解了本组零件的结构,生产纲领和生产条件,并确定其重要加工表面。老师的辅导与分析,让我能综合运用所学过的理论知识和方法,正确地制定一个零件的机械加工工艺规程,从而保证零件的加工质量、生产率和经济性;能较熟练地使用有关的手册,图表资料及技术参考书,也能够较熟练应用工艺计算的方法,正确地进行工艺计算,熟练掌握一般零件的数控编程方法,机床的操作以及零件的数控加工。最后说明书来阐述了关于零件的有关内容及加工工艺过程等几个重要方面,认真地完成了整个设计的过程。在此,对给予我大力支持和热
4、情帮助的老师们表示忠心的感谢。由于个人能力有限,经验欠缺,因此,文中错误,不妥之处在所难免,恳请各位领导及老师批评指正。摘要数控技术是数字控制(Numerical Control)技术的简称。它采用数字化信号对被控制设备进行控制,使其产生各种规定的运动和动作。利用数控技术可以把生产过程用某中语言编写的程序来描述,将程序以数字形式送入计算机或专用的数字计算装置进行处理输出,并控制生产过程中相应的执行程序,从而使生产过程能在无人干预的情况下自动进行,实现生产过程的自动化。采用数控技术的控制系统称为数控系统(Numerical Control System)。根据被控对象的不同,存在多种数控系统,其
5、中产生最早应用最广泛的是机械加工行业中的各种机床数控系统。所谓机床数控系统就是以加工机床为控制对象的数字控制系统。关键词: 数控 零件的分析 工艺工序 编程AbstractThe numerical control technology is the numerical control (Numerical Control) the technical abbreviation. It uses the digitized signal to carry on by the control device the control, causes it to have each kind of s
6、tipulation movement and the movement. May with some language compilation procedure describe using the numerical control technology the production process, sends in the computer or the special-purpose digital computing system the procedure by the digital form carries on the processing output, and in
7、control production process corresponding executive routine, thus enables the production process to carry on automatically in nobody intervention situation, realizes the production process automation. Uses the numerical control technology the control system to be called the numerical control system (
8、Numerical Control System). According to controlled plant difference, existence many kinds of numerical control systems, what produces applies most early is most widespread is in the machine-finishing profession each kind of engine bed numerical control system. The so-called engine bed numerical cont
9、rol system is take processes the engine bed as the controlled member numerical control system.Key word: Numerical control components analysis craft working procedure programming1 数控机床的概述1948年,美国帕森斯公司接受美国空军委托,研制飞机螺旋桨叶片轮廓样板的加工设备。由于样板形状复杂多样,精度要求高,一般加工设备难以适应,于是提出计算机控制机床的设想。1949年,该公司在美国麻省理工学院(MIT)伺服机构研究室
10、的协助下,开始数控机床研究,并于1952年试制成功第一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床,不久即开始正式生产,于1957年正式投入使用。这是制造技术发展过程中的一个重大突破,标志着制造领域中数控加工时代的开始。数控加工是现代制造技术的基础,这一发明对于制造行业而言,具有划时代的意义和深远的影响。世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究和发展。 当时的数控装置采用电子管元件,体积庞大,价格昂贵,只在航空工业等少数有特殊需要的部门用来加工复杂型面零件;1959年,制成了晶体管元件和印刷电路板,使数控装置进入了第二代,体积缩小,成本有所下降;1960年以后,较为简单和经济的点位控
11、制数控钻床,和直线控制数控铣床得到较快发展,使数控机床在机械制造业各部门逐步获得推广。我国于1958年开始研制数控机床,成功试制出配有电子管数控系统的数控机床,1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。 1965年,出现了第三代的集成电路数控装置,不仅体积小,功率消耗少,且可靠性提高,价格进一步下降,促进了数控机床品种和产量的发展。60年代末,先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称DNC),又称群控系统;采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称CNC),使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。 1974年,研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机
12、数控装置(简称MNC),这是第五代数控系统。第五代与第三代相比,数控装置的功能扩大了一倍,而体积则缩小为原来的1/20,价格降低了3/4,可靠性也得到极大的提高。 80年代初,随着计算机软、硬件技术的发展,出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置;数控装置愈趋小型化,可以直接安装在机床上;数控机床的自动化程度进一步提高,具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。经过几十年的发展,目前的数控机床已实现了计算机控制并在工业界得到广泛应用,在模具制造行业的应用尤为普及。 针对车削、铣削、磨削、钻削和刨削等金属切削加工工艺及电加工、激光加工等特种加工工艺的需求,开发了各种门类的数控加工机床。数控机
13、床的分类1.按控制刀具与工件相对运动轨迹分类点位控制(Point to Point Control ) 或位置控制(Positioning)数控机床 轮廓控制Contouring Control数控机床 2.按加工方式分类1)金属切削类:如数控车、钻、镗、铣、磨、加工中心等。2)金属成型类:如数控折弯机、弯管机、四转头压力机等。3)特殊加工类: 如数控线切割、电火花、激光切割机等。4)其他类:如数控火焰切割机、三坐标测量机等。3.按控制坐标轴数分类1)两坐标数控机床:两轴联动,用于加工 各种曲线轮廓的回转体,如数控车床。2)三坐标数控机床:三轴联动,多用于加工曲面零件,如数控铣床、数控磨床。3
14、)多坐标数控机床:四轴或五轴联动,多用于加工形状复杂的零件。 4.按驱动系统的控制方式分类1)开环控制数控机床 2)闭环控制(Closed Loop Control)数控机床 3)半闭环控制(Semi-closed Loop Control)数控机床数控机床的特点1.适应性强,适应加工单件或中小批量复杂工件;2.加工精度高,产品质量稳定;3.自动化程度高,劳动强度低,改善劳动条件;4.生产效率高;5.良好的经济效益;6.有利于生产管理的现代化。数控机床的基本组成数控机床加工零件的工作过程分以下几个步骤实现:1、根据被加工零件的图样与工艺方案,用规定的代码和程序格式编写加工程序;2、所编程序指令
15、输入机床数控装置;3、数控装置将程序(代码)进行译码、运算之后,向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号,以驱动机床的各运动部件,并控制所需的辅助动作,最后加工出合格的零件。由此可知,数控机床的基本组成包括加工程序、输入输出装置、数控系统、伺服系统和辅助控制装置、反馈系统、电器逻辑装置以及机床本体。由下图可知机床数控系统的基本工作流程。 加工程序计算机数字控制装置(CNC)主轴电机机床本体进给电机位置检测速度控制单元主轴控制单元可编程控制器(PLC)图1:机床数控系统的基本工作流程由上图可知,数控机床在加工时,是根据工件图样要求及加工工艺过程,将所用刀具及机床各部件的移动量、速度及动作先
16、后顺序、主轴转速、主轴旋转方向及冷却等要求,以规定的数控代码形式,编制成程序单,并输入到机床专用计算机中。然后,数控系统根据输入的指令,进行编译、运算和逻辑处理后,输出各种信号和指令,控制机床各部分进行规定的位移和有顺序的动作,加工出各种不同形状的工件。2 轴类零件加工工艺分析2.1 结构工艺性图一所示为轴类零件图,外形规则,被加工部分的各尺寸、形位、表面粗糙度值及同轴度要求较高。零件结构较为复杂,包含了外圆弧、切槽、外螺纹、内孔加工且大部分的尺寸均达到IT8-IT7级精度。切槽、钻孔等的加工且大部分的尺寸均达到IT8-IT7级精度。 图2-12.2 精度分析该零件的加工精度要求比较高。42,
17、36的精度可达IT7级,其他的表面粗糙度包括左端内孔均要求达到Ra1.6um,外螺纹精度等级为6g,其它尺寸精度则可达IT8级等。零件一总长度为88,SR10球头,42mm,36mm外圆下偏差为39mmm,零件总长公差要求不高,上下偏差为0.15。基准面左面,36左端倒角为2X45,26外螺纹右端倒角也为2X45。2.3 加工工艺分析件1选用三爪卡盘装夹,使之与工作台X轴移动方向平行。毛坯为48100的铁,工件材料为45号钢,根据零件图样要求其加工工序为:工序一:装夹毛坯48mm,伸长80mm 工步1:对刀工步2 车端面 工步3:粗精车右外轮廓(G73固定循环指令与G70精加工循环指令) 工步
18、4:切槽(倒角)工步5:切螺纹(G92外螺纹加工)图2-2工序二:掉头装夹毛坯48mm 工步1:对刀工步2:车端面(保证总长度)工步3:粗精车左端外轮廓(G71粗车、G70精车) 工步4:钻20深20mm孔 工步5: 镗24内孔(并倒角)图2-33 零件切削参数的选择刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一,不仅影响机床的加工效率,而且直接影响零件的加工质量,合理选择刀具能起到事半功倍的效果。由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床,而且主轴输出功率较大,因此与传统加工方法相比,对数控加工刀具的提出了更高的要求,包括精度高、强度大、刚性好、耐用度高,而且要求尺寸稳定,安装调整方便。这就要求
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