风车的工艺设计与编程加工毕业设计说明书.pdf
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1、2目目录录一、零件图一、零件图.3(一)(一)零件图分析零件图分析.3(二)(二)零件的结构工艺零件的结构工艺.3(三)(三)零件零件图样本图样本.4二、毛坯简图二、毛坯简图.6三、零件加工工艺过程分析三、零件加工工艺过程分析.7(一一)毛坯毛坯的种类选择的种类选择.7(二二)毛坯形状和尺寸的选择毛坯形状和尺寸的选择.7(三三)定位基准的选择定位基准的选择.8(四四)装夹方案的确定装夹方案的确定.8(五五)数控加工的内容数控加工的内容.9(六六)数控加工内容要求数控加工内容要求.9(七七)工序的划分及加工路线的确定工序的划分及加工路线的确定.101.加工方案.102.工序的划分.103.加工顺
2、序的安排.11四、四、加工程序加工程序.19五、五、作品图片作品图片.25六、毕业设计总结六、毕业设计总结.26七、参考文献七、参考文献.27八八、致谢、致谢.28九、诚信说明九、诚信说明.293一、零件图一、零件图(一)零件图分析本设计零件图具体分析如下:此设计为一个配合件,铣削件为件一,其毛坯尺寸 60mm180mm180mm,毛坯材料为 45 号钢,2532HRC。车削件为件二,其毛坯尺寸长160mm250mm 的棒料,毛坯材料为 45 号钢,2532HRC。(二)零件的结构工艺此次设计采用车铣结合,铣削件为方形底座,车削件为圆弧形。(1)数控车削加工是金属切削机床中最常见的加工方法之一
3、,其主要包括轴向切削和径向切削,也可以对零件进行钻孔加工与螺纹加工等。对于数控车床主要适用于轴类零件。该零件中的球形灯塔是一种典型的轴类零件,其轮廓主要由阶梯轴和球形组成。因此适用于数控车床加工。(2)数控加工中心的主要加工特点是工序集中,即工件在一次装夹后,连续完成钻、镗、铣、铰、攻丝加工等多道工序,其主要加工对象包括平面铣削和轮廓铣削,也可以对零件进行钻、扩、铰、锪和镗孔加工与攻螺纹等。此设计中的花形底座加工工序多,适合在加工中心上加工,采取由粗到精的加工原则和加工流程,有利于达到零件加工质量。4(三)零件图样本图 1-15图 1-26二、毛坯简图二、毛坯简图=图 2-2图 2-17三、零
4、件加工工艺过程分析三、零件加工工艺过程分析(一)毛坯的种类选择材料制成零件必须满足使用性能的要求,才能保证在工作中的安全可靠经久耐用,因此必须分析零件的工作条件、受力状况,分析零件主要失效形式,确定零件的使用性能要求,进而确定材料应具备的主要性能,再根据主要性能去选择材料。对于我的零件,从经济性和切削性能方面以及学院的设施材料上考虑,我选择 45 号钢。该材料经过调质处理后既有良好的综合力学性能,加工零件的表面光洁度较好,又有较高的强度、硬度和较好的塑性、韧性,是优质碳钢中应用最广泛的一种。就该零件的材料,使用调质处理(淬火加高温回火)。处理后的硬度一般为2833HRC,满足零件加工要求。(二
5、)毛坯形状和尺寸的选择选择毛坯形状和尺寸总的要求是:减少多余浪费,实现少屑或无屑加工。因此,毛坯形状要力求接近成品形状,以减少机械加工的劳动量。但也有以下四种情况。(1)采用锻件,铸造毛坯时,因锻模时的欠压量与允许的错模量不等,铸造时也会因砂型误差、收缩量及坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定,所以,除板金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等,此外,锻造、铸造后,毛坯不论是锻件、铸件还是型材,只要准备采用数控加工,其加工表面均应有较充分的余量。(2)尺寸小或薄的零件,为便于装夹并减少夹头,可将多个工件连在一起,由一个毛坯制出。(3)装配后形成同一工作表面的两个相关零
6、件,为保证加工质量并使加工方便,常把两件合为一个整体毛坯,加工到一定阶段后再切开。(4)对于不便装夹的毛坯,可考虑在毛坯上另行增加装夹余量或者工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。由图纸分析,件一的成形尺寸为 60mm180mm180mm,所以零件选择板料,件二的成形尺寸为160mm250mm,故而选择棒料。8(三)定位基准的选择定位基准是工件在定位时所依据的基准。它的选择原则是:尽量选择在零件上的设计基准作为定位基准;一次装夹就能够完成全部关键精度部位的加工。定位基准,是在加工中确定工件位置所用的基准,选择基准应掌握五个原则:(1)基准重合原则;设计基准与工序基准重合,定位基准与设计基准重合。(2)
7、基准统一原则;同一个零件的多道工序尽可能选用同一个定位基准。(3)自为基准原则;以加工面本身为基准经行加工。(4)互为基准原则;需要用两个表面互相作为基准,反复进行加工,以保证位置。(5)保证工件定位准确、加紧可靠、操作方便的原则。此零件设计的定位基准与尺寸标注的基准相统一,这样不仅有利于编程,同时也有利于设计基准、工艺基准与编程原点的相统一。(四)装夹方案的确定机床夹具的种类很多,按使用的机床类型分类,可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具和其他机床夹具等。按驱动夹具工作的动力源分类,可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具和自夹紧夹具等。按专门化
8、程度可分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、可调夹具。车床主要用于加工内外圆柱面、圆锥面、回转成型面、螺纹及端平面等。车床夹具的典型结构如下:三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、花盘、心轴。数控铣床上的夹具,一般安装在工作台上,其形式根据被加工工件的特点可多种多样。如:平口虎钳。该设计的底座形状比较复杂、尺寸精度要求较高,但轮廓面精度要求不是很高,所以可选用平口虎钳,以两侧定位,零件先要加工上表面,加工完所需要后,翻转夹持外轮廓,将夹持面铣掉。车件属轴类零件,形状较简单、尺寸较小、加工工步也较简单,所以只需选择三爪卡盘即可。图 3-19(五)数控加工的内容(1)零件上的曲线轮廓,指要求有内、外复杂曲线的
9、轮廓。(2)空间曲面,既由数学模型设计出的并具有三维空间曲面的零件。(3)形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位。(4)用通用机床加工难以观察、测量和控制进给的凹槽。(5)高精度零件。尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等要求较高的零件。以上几种复杂的情况适合在数控加工中心加工。此次设计的零件具有复杂的曲线轮廓和普通机床无法保持进给的球形加工,所以选择数控加工中心来加工。(六)数控加工内容要求根据图纸所示,其中有平面加工、圆弧轮廓加工及钻孔等。由于形状比较复杂,精度要求高,。为了保证加工精度,经分析采用一次定位加工完成,按照基准面先行、先主后次、先粗加工后精加工、先面后孔的原则依次加工。加工内容要
10、求:(1)精铣正面,保证零件总高度为 56.30-0.05mm,粗糙度 Ra 为 6.3m。;(2)粗精铣圆凸台;(3)粗精铣凸台槽;(4)粗精铣方形平面轮廓;(5)钻 415 的通孔;(6)铣削43 的沉头孔;(7)加工 43 螺纹孔。图 3-2图 3-310(七)工序的划分及加工路线的确定1.加工方案加工方案又称工艺方案,数控机床加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。数控机床加工过程中,加工对象复杂多样,特别是轮廓曲线形状及位置千变万化,加上材料不同、批量不同等多方面因素影响,对具体零件制定加工方案时,应该进行具体分析和区别对待,灵活处理。这样,才能使所制定加工方案合理,达到质量优、
11、效率高和成本低目。制定加工方案一般原则为: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,制定以下方案:铣精铣正面,保证零件总高度为 56.30-0.05mm,粗糙度 Ra 为 6.3m铣粗铣圆凸台,留 0.2mm 余量铣精铣圆凸台至规定尺寸铣铣凸台槽至规定尺寸铣粗铣方形平面轮廓,留 0.2mm 余量铣精铣方形平面轮廓之规定尺寸钻钻 415 的通孔铣铣削43 的沉头孔攻丝加工 43 螺纹孔金工去毛刺检验入库2.工序的划分工序的划分有很多种常见的划分方法有:(1)刀具集中分序法;(2)以粗、精加工划分工序;(3)按加工部位划分工序;按照一般的加工工序,我制定先面后孔,
12、先简单再复杂的加工工序。表 3-1113.加工顺序的安排加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况,结合定位和夹紧的需要一起考虑,重点应保证工件的刚性不被破坏,尽量减少变形。加工顺序的安排应遵循一些原则:(1)基准先行。上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。(2)先面后孔,先简单后复杂。(3)先粗后精,粗、精分开。(4)减少装夹次数。以相同定位、夹紧方式安装的工序,最好接连进行,以减少重复定位次数、换刀和夹紧次数。所以,先加工作用定位基准的外部轮廓尺寸,及四周相邻的边作为定位基准。首先用立铣刀粗加工和精加工外轮廓,加工路线:A-1-2-3-4-5-6-7-8-9-10-1112
13、-13-14-15-A用钻花钻 415 的通孔加工路线:A-1-A-2-3-2-A图 3-4图 3-512件一为腔型加工零件,它的配合部位表面粗糙度 Ra 为 3.2m,其余为 6.3m。根据图纸示,零件由外圆柱面、圆弧面以及螺纹组成,由于形状比较复杂,又必须掉头装夹,故而增加了加工难度。为了保证加工精度,本次设计确定先将工件 3 的左端加工出来,继而调头装夹,再加工零件的右端。加工内容要求:(1)粗车左端面;(2)粗车外圆轮廓;(3)精车外圆轮廓;(4)加工外螺纹;(5)调头装夹;(6)粗车外面轮廓;(7)精车外面轮廓;首先用外圆车刀粗加工和精加工外轮廓,加工路线:A-1-2-3-4-5-6
14、-7-8-9-10-11-A铣削43 的沉头孔,并钻 M43 螺纹孔加工路线:A-1-A图 3-6图 3-713掉头用外圆车刀粗加工和精加工外轮廓,加工路线:A-1-2-3-4-5-6-7-8-9-A用切槽刀加工凹槽加工路线:A-1-2-3-A图 2-7用螺纹刀加工外螺纹加工路线:A-1-2-3-A图 3-8图 3-9图 3-1014数控铣削加工刀具卡片数控铣削加工刀具卡片加工类型数控铣削零件名称数控铣削加工刀具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表面备注1.T01面铣刀101上表面,圆凸台,43 孔2.T02球头刀R51精铣圆角3.T03立铣刀61铣槽4.T04钻花151钻
15、 415 的通孔表 3-2图 3-1160 盘铣刀图 3-128 飞刀图 3-138 立铣刀图 3-148 倒角刀15数控车削加工刀具卡片数控车削加工刀具卡片加工类型数控车削零件名称数控车削加工刀具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T0190外圆车刀90X901粗车端面,外轮廓T0260外圆车刀90X901精车端面,外轮廓T03切槽刀3MM1切槽T04螺纹刀60刀片1加工螺纹表 3-3图 3-1595 度车刀图 3-1635 度车刀图 3-174mm 切刀16数控铣床切削用量选择一览表数控铣床切削用量选择一览表加 工 轮廓及孔切削用量参数背吃刀量mm侧吃刀 mm进给
16、速度mm/r切削速度mm/min主轴转速r/min外 轮 廓 粗加工110.02250800外 轮 廓 精加工0.10.10.011501000内 轮 廓 粗加工110.02250800内 轮 廓 精加工0.10.10.011501000钻孔110.025300600铣孔110.02250800数控车床切削用量选择一览表数控车床切削用量选择一览表加 工 性质及部位切削用量参数背吃刀量 mm进给速度mm/r切削速度mm/min主 轴 转速 r/min粗加工10.02100800精加工0.10.01501000切槽10.0280800螺纹11.51.5600表 3-4表 3-517零件名称零件名称
17、加工工艺卡 1毛坯种类毛坯种类锻件毛坯规格毛坯规格60180180工序号工序号工序工序名称名称工 步工 步号号工序工步内容工序工步内容设 备 名 称 及设 备 名 称 及型号型号工艺装备工艺装备工艺简图工艺简图夹具夹具刀具刀具量具量具1铣铣平上表面,作为加工基准并保证总高56.3mm数 控 铣 床GSK980虎口钳10面铣刀游 标 卡尺2铣粗铣圆凸台,留 0.2mm 余量数 控 铣 床GSK980虎口钳10面铣刀游 标 卡尺3铣精铣圆凸台至规定尺寸数 控 铣 床GSK980虎口钳R5球头刀游 标 卡尺4铣铣凸台槽至规定尺寸数 控 铣 床GSK980虎口钳 6 立铣刀游 标 卡尺5铣精铣方形平面
18、轮廓之规定尺寸数 控 铣 床GSK980虎口钳10面铣刀游 标 卡尺6钻钻 415 的通孔数 控 铣 床GSK980虎口钳15钻花塞规7钻铣削43 的沉头孔数 控 铣 床GSK980虎口钳10面铣刀游 标 卡尺检验入库表 3-618零件名称零件名称加工工艺卡 2毛坯种类毛坯种类锻件毛坯规格毛坯规格160250工序工序号号工工序序名名称称工工步步号号工序工步内容工序工步内容设备名称及型号设备名称及型号工艺装备工艺装备工艺简图工艺简图夹具夹具刀具刀具量具量具1车车平左端面数控车床 CK6140三爪卡盘外圆车刀游标卡尺2车粗车左端外轮廓数控车床 CK6140三爪卡盘外圆车刀游标卡尺3车精车左端外轮廓
19、数控车床 CK6140三爪卡盘外圆车刀游标卡尺4车车螺纹退刀槽数控车床 CK6140三爪卡盘切槽刀游标卡尺5车车 M43 外螺纹数控车床 CK6140三爪卡盘螺纹刀牙规6车车平右端面数控车床 CK6140三爪卡盘外圆车刀游标卡尺7车粗车右端外轮廓数控车床 CK6140三爪卡盘外圆车刀游标卡尺8车精车右端外轮廓数控车床 CK6140三爪卡盘外圆车刀游标卡尺去毛刺检验入库表 3-719四、四、加工程序加工程序铣:铣:O4545 程序名G40 G17 G49 G80 程序初始化G91 G28 Z0.0G00 G90 G55 X-94.696 Y.003 S1000 M03 主轴正转,转速 1000G
20、43 Z11.H00 M08Z3.G01 Z0.0 F250.X-85.196 Y.002X-85.197 Y-85.002G03 X-85.003 Y-85.195 R.194G01 X85.217G03 X85.405 Y-85.007 R.188G01 X85.407 Y85.002G03 X85.214 Y85.195 R.193G01 X-85.006G03 X-85.195 Y85.007 R.189G01 X-85.196 Y.002X-94.696 Y.003Z3.G00 Z11.X-94.697 Y3.195Z-5.333G01 Z-8.333 开始加工外轮廓轨迹X-86.4
21、18 Y0.0G03 X-88.094 Y-9.R25.X-87.843 Y-12.53 R25.X-85.197 Y-24.799 R88.733G01 X-85.198 Y-85.001G03 X-85.003 Y-85.196 R.194G01 X-24.802G03 X-12.53 Y-87.843 R88.733X-9.Y-88.094 R25.X0.0 Y-86.418 R25.X9.Y-88.094 R25.X12.53 Y-87.843 R25.X24.802 Y-85.196 R88.733G01 X85.217G03 X85.405 Y-85.008 R.188G01 X8
22、5.406 Y-24.069G03 X87.843 Y-12.53 R88.733X88.094 Y-9.R25.X86.418 Y0.0 R25.X88.094 Y9.R25.X87.843 Y12.53 R25.X85.407 Y24.066 R88.733G01 X85.408 Y85.002G03 X85.213 Y85.196 R.194G01 X24.802G03 X12.53 Y87.843 R88.733X9.Y88.094 R25.X0.0 Y86.418 R25.X-9.Y88.094 R25.X-12.53 Y87.843 R25.X-24.802 Y85.196 R88
23、.733G01 X-85.006G03 X-85.196 Y85.006 R.19G01 Y24.801G03 X-87.843 Y12.53 R88.733X-88.094 Y9.R25.X-86.418 Y0.0 R25.G01 X-94.697 Y-3.195Z-5.333G00 Z11.X2.13 Y-70.099Z3.G03 X2.13 Y-70.099 Z-4.576 R4.5X-2.028 Y-62.118 Z-8.333G01 X-4.Y-63.114G02 X-9.Y-68.094 R5.X-9.706 Y-68.044 R5.X-68.044 Y-9.706 R68.733
24、X-68.094 Y-9.R5.X-63.113 Y-4.R5.G01 X-63.094X-47.5G03 X-43.5 Y0.0 R4.X-47.5 Y4.R4.G01 X-63.094X-63.11320G02 X-68.094 Y9.R5.X-68.044 Y9.706 R5.X-9.706 Y68.044 R68.733X-9.Y68.094 R5.X-4.Y63.094 R5.G01 Y63.078Y47.385G03 X0.0 Y43.385 R4.X4.Y47.385 R4.G01 Y63.094Y63.114G02 X9.Y68.094 R5.X9.706 Y68.044 R5
25、.X68.044 Y9.706 R68.733X68.094 Y9.R5.X63.094 Y4.R5.G01 X63.071X47.5G03 X43.5 Y0.0 R4.X47.5 Y-4.R4.G01 X63.071X63.094G02 X68.094 Y-9.R5.X68.044 Y-9.706 R5.X9.706 Y-68.044 R68.733X9.Y-68.094 R5.X4.Y-63.114 R5.G01 Y-63.094Y-47.5G03 X0.0 Y-43.5 R4.X-4.Y-47.5 R4.G01 Y-63.094Y-63.114Y-94.696Z-5.333G00 Z11
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