异形轴的工艺设计与编程加工毕业设计报告书.pdf
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1、2目目 录录一、一、零件图零件图.4 4(一一)零件图分析零件图分析.4 4(二二)零件结构工艺分析零件结构工艺分析.5 5二、毛坯简图二、毛坯简图.6 6(一)材料(一)材料.6 6三、零件三、零件加工工艺加工工艺过程分析过程分析.7 7(一)毛坯选择(一)毛坯选择.7 7(二二)定位基准的选择定位基准的选择.7 71.粗基准的选择原则.72.精基准的选择原则.8(三三)夹具的选择夹具的选择.8 8(四四)加工顺序的安排加工顺序的安排.9 9(五五)切削用量的选择切削用量的选择.9 91.确定背吃刀量.102.确定主轴转速.103.确定进给速度.12(六六)切削液的选择切削液的选择.1313
2、(七七)估算时间定额估算时间定额.13131.粗车左端外圆.132.精车左端外圆.143.粗车右端外圆.153.精车右端.15四、加工程序四、加工程序.1717(一一)零件程序编制零件程序编制.1717(二二)工艺过程卡工艺过程卡.1919(三三)工序卡工序卡.2020(四)仿真加工过程(四)仿真加工过程.24243五、作品图片五、作品图片.3030六、毕业设计六、毕业设计总结总结.3131七、七、致致 谢谢.3232八、参考文献八、参考文献.33334一、零件图(一)零件图分析7(如图 1-1 所示)图 1-1 异形轴5图纸分析是保证设计图纸的正确性、规范性的重要环节之一;是对产品或零件进行
3、机械加工工艺过程设计和生产技术准备工作的必要条件和重要组成部分。图纸工艺性分析与审查是企业对新产品设计、老产品改造、测绘设计、加工进行工艺设计的重要环节,对产品技术图纸进行工艺审查主要解决产品设计过程中的工艺合理性的问题。审查产品设计结构能不能加工,怎样加工,用什么方法加工,加工成本有多大;能不能装配,采用什么方法装配,装配的难易程度,维修保养方便程度等一系列问题;总之,产品及图纸工艺性审查的目的是保证产品结构设计的合理性、工艺的可行性和经济性。.(二)零件结构工艺分析零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下制造、维修的可行性和经济性。即所设计的零件结构应便于成形,并且成本低,效率高,它涉及
4、面广,采此有必要对零件进行结构工艺性分析,找出技术关键,以便在拟定工艺规程时采用适当的加工措施加以保证。为了多快好省地把所设计的零件加工出来,就必须对零件的结构工艺性进行详细的分析。该零件的视图符合国家标准的要求,位置准确,表达清楚;几何元素之间的关系准确;尺寸标注完整、清晰。(1)尺寸精度异形轴是轴类零件的主要表面,它的主要加工精度属于 IT7 级以下加工精度,在加工过程中需要通过粗加工逐步获得优良的加工表面,图纸中一些未标注公差的尺寸,在加工中可以按照 GB/T1804-m 中所规定的公差带进行加工。(2)表面粗糙度的要求根据零件的表面工作部位的不同,可有不同的表面粗糙度。一般情况来说相同
5、要求的轴孔配合时,轴的表面粗糙度要比孔高一级,这主要是由于加工时孔的难度远远大于轴,设计人人员一般会提高孔的要求降低轴的要求从而方便加工。6二、毛坯简图(一)材料(如图 2-1 所示)图 2-1 45#圆钢毛坯7三、零件加工工艺过程分析(一)毛坯选择毛坯的选择和制定一个毛坯的轮廓是一个工作过程的第一阶段,是一个比较重要的阶段,其形态特征的显微硬度、精度等的加工困难。45 号常用中碳调质结构钢。该钢冷塑性一般,退火、正火比调质时要稍好,具有较高的强度和较好的切削加工性,经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性,材料来源方便。(二)定位基准的选择1.粗基准的选择原则选择粗基准时,要求保证各
6、加工面有足够的余量,使加工面与不加工面间的位置符合图样要求,并注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则:(1)选择重要表面为粗基准为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀,应该选择该表面为粗基准。因为表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面,比如床身的导轨面,车床主轴箱的主轴孔,都是重要表面。因此,加工床身和主轴箱时,应以导轨面或主轴孔为粗基准。(2)选择不加工表面为粗基准为了保证加工面与不加工面间的位置要求,一般选择不加工面为粗基准。如果工件上有多个不加工面,则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准,以便保证要求。(3)选择加工余量最小的表面为粗基准在没有要求保证重要表
7、面加工余量均匀的情况下,如果零件上每个表面都要加工,应该选择其中加工余量最小的表面为粗基准,以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面,造成工件报废。8(4)尽量选择平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准,方便工件定位可靠、夹紧方便。(5)粗基准在同一尺寸方向上只能加工一次因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面,其表面粗糙且精度低,若重复使用将产生较大的误差。2.精基准的选择原则(1)基准重合原则选用设计基准作为定位基准,避免定位基准与设计基准不重合而引起基准不重合误差。(2)基准统一原则采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面,这就是基准统一原则。这样做可以简化工艺规程的制订工作,减少夹
8、具设计、制造工作量和成本,缩短生产准备周期;由于减少了基准转换,便于保证各加工表面的相互位置精度。箱体零件采用一面两孔定位,齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮的内孔及一端面为定位基准,均属于基准统一原则。(三)夹具的选择异形轴属于轴类零件,该零件为单件下生产应选用通用夹具,夹紧棒料,有利于零件的加工,该零件属于棒料类零件,形状较简单、尺寸较小、所以只需选择三爪自定心卡盘即可。(如图 3-1 所示)图 3-1 三爪卡盘9(四)加工顺序的安排1.基面先行原则用作精基准的表面,应优先加工。因为定位基准的表面越精确,装夹误差就越小,所以任何零件的加工过程,都要先对定位基准面进行粗加工和半精加工,有要求时还
9、要进行精加工。2.先粗后精原则各个表面的加工顺序一般是按照粗加工至半精加工至精加工至光整加工的顺序进行,这样才能逐步提高加工表面的精度和减少表面粗糙度。3.先主后次原则零件上的工作面及装配精度要求较高的表面,属于主要表面,应先加工。自由表面、键槽、紧固用的螺孔和光孔等表面,精度要求较低,属于次要表面,可穿插进行,一般安排在主要表面达到一定精度后,最终精加工之前加工。3.先面后孔原则对于箱体类、支架类、机体类的零件,一般先加工平面,后加工孔。这样安排加工顺序,一方面是用加工过的平面定位,稳定可靠;另一方面是在加工过的平面上加工孔,比较容易,并能提高孔的加工精度。(五)切削用量的选择数控车削加工中
10、的切削用量包括背吃刀量 ap、主轴转速 n 或切削速度 vc(用于恒线速度切削)、进给速度 vf 或进给量 f。这些参数均应在机床给定的允许范围内选取。粗车时,应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量 ap,其次根据机床动力和刚性的限制条件,选取尽可能大的10进给量 f,最后根据刀具耐用度要求,确定合适的切削速度 vc。增大背吃刀量 ap 可使走刀次数减少,增大进给量 f 有利于断屑。对加工精度和表面粗糙度要求较高,加工余量不大且较均匀。选择精车的切削用量时,应着重考虑如何保证加工质量,并在此基础土尽量提高生产率。因此,精车时应选用较小(但不能太
11、小)的背吃刀量和进给量,并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数,以尽可能提高切削速度。1.确定背吃刀量粗加工时,除留下精加工余量外,一次走刀尽可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般较小,可一次切除。粗加工的背吃刀量可达 810mm;半精加工的背吃刀量取 0.55mm;精加工的背吃刀量取 0.21.5mm。2.确定主轴转速切削速度 vc 可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中,也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。粗加工或工件材料的加工性能较差时,宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时,宜选用较高的切削速度。切削速度 vc
12、 确定后,可根据刀具或工件直径(D)按公式n=l000vc/D来确定主轴转速 n(r/min)。(见下表 3-1,3-2)11通过图与表的结合我们最终确定:车削端面:背吃刀量 ap:粗加工为 5mm,精加工为 0.2mm进给量 f:粗加工为 0.3mmr;精车 0.1mmr主轴转速 n=600r/min刀具材料工 件 材料粗加工精加工切 削 速度mm/min进给量(mm/r)被吃刀量 mm切削速度mm/min)进给量(mm/r)被吃刀量 mm硬质合金或涂层硬质合金碳钢2200.232600.10.4低 合 金钢1800.20.2332202200.10.10.4高 合 金钢1200.23160
13、0.10.4铸铁800.20.2331401400.10.10.4不锈钢800.221200.10.2工件材料加工内容背吃刀量apmm切削速度V/cmmin-1进给量f/mmr-l刀具材料碳素钢b600MPa粗加工5-760800.20.4YT 类粗加工2-3801200.20.4精加工2-61201500.10.2碳素钢b600MPa钻中心孔500800rmin-1W18Cr4V钻孔25300.10.2切断(宽度5mm)701100.10.2YT 类铸铁 HBS200粗加工50700.20.4YG 类精加工701000.10.2切断(宽度5mm)50700.10.2表 3-2 常用切削用量推
14、荐表表 3-1 硬质合金刀具切削用量推荐表12车削外圆:背吃刀量 ap:粗加工为 5mm,精加工为 0.2mm进给量 f:粗加工为 0.3mmr;精车 0.1mmr主轴转速 n=800r/min车削螺纹:背吃刀量 ap:第一刀 0.5mm 接着逐级递减 0.2mm进给量 f=0.6mm主轴转速 n=450r/min3.确定进给速度数控机床切削用量中的重要参数是确定进给速度,主要根据零件的加工精度和表面粗糙度的要求以及刀具、工件的材料性质。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制,确定进给速度的原则:为提高生产效率,可选择较高的进给速度。一般在 100200mm/min 范围内选取。在切断、深
15、孔加工时,宜选择较低的进给速度,一般在 2050mm/min,范围内选取。当加工精度,表面粗糙度要求高时,进给速度应选小些,一般在 2050mm/min 范围内选取。刀具空行程时,可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。轴:切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度,材料,刀具的材料和刀具的耐用度等因素:式中:CV切削速度,单位为 mm/min;D刀具的直径或工件的直径,单位为 mm。参数CV、D、N都由实验确定,也可参考有关切削用量手册选用。车直线和圆弧轮廓时。通过查表和计算以及零件分析确定其粗车切削速度CV=100mm/min,精车的切削速度CV=123mm/min。DVcn100013综
16、上可以得出(机床有的或较接近的转速取百位近似值)(详见下表 3-3)切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整。(六)切削液的选择切削液是一种用在金属切削、磨加工过程中,用来冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体,切削液由多种超强功能助剂经科学复合配伍而成,同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、易稀释特点。切削液具有良好的冷却、清洗、防锈等特点,并且具备无毒、对人体无侵蚀、对设备不腐蚀、对环境不污染等特点,通过查表,将常用三种切削液列表。(见下表 3-4)从工件材料上看,45 号钢不适于用水溶液,切削有色金属和铜、铝合金时,为了得到较高的表面
17、质量和精度,可采用 10%-20%的乳化液、煤油或煤油与矿物油的混合物。出于毛坯材料和刀具材料的考虑该零件的加工选用乳化液。(七)估算时间定额1.粗车左端外圆刀具车削背吃刀量 mm进给速度 mm/min主轴转速 r/min外圆车刀粗车1.51001000外圆车刀精车0.51201200内孔镗刀粗车11201000内孔镗刀精车0.31201500内螺纹车刀车螺纹0.5 递减2450切槽刀切槽50500冷却液名称主要成份主要作用水溶液水、防锈添加剂冷却乳化液水、油、乳化剂冷却、润滑、清洗切削油矿物油、动植物油、复合油润滑表 3-3 切削参数表表 3-4 冷却液表14工件材料:45#钢加工要求:粗车
18、零件左端,车19 长 40机床:数车斯沃仿真刀具:90 度外圆车刀量具:卡尺、游标卡尺毛坯被加工长度 22 mm,最大加工余量 Zmax=26mm,切削深度 ap=2mm确定进给量 f:fz=0.2mm/r 切削速度:V=100m/min当 nw=1000r/min,工作台的每分钟进给量应为:fm=fznz=0.2800=160(mm/min)行程为 l+l1+l2=286+50+20=356mm故机动工时为:tm=356160=2.22min=133.6s2.精车左端外圆工件材料:45#钢加工要求:粗车零件左端,车19 长 40机床:数车斯沃仿真刀具:90 度外圆车刀量具:卡尺、游标卡尺毛坯
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