盖板的数控加工工艺及编程设计(数控专业毕业设计论文-范本).doc
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1、盖板的数控加工工艺及程序设计*职业技术学院毕业设计(论文)说明书系 部: 机械工程系 专 业: 数控技术与计算机 姓 名: * 学 号: 0*1 题 目: 盖板的数控加工工艺及程序设计 起讫日期: 设计地点: *职业技术学院 指 导 者: 评 阅 者: 20*年 4 月 26日摘要随着科学技术的发展,数控机床在生产中大力应用使我国人力市场上出现了数控人才的紧缺现象,为了弥补这个空缺我国职业高等院校开展可类似的社会紧缺型人才的培训教育。经过三年的在校学习,在掌握了一些必要的机械设计基础,在我即将毕业之际,我选择了“盖板的数控加工工艺及程序设计”这个课题来验证我三年的学习成果,本文主要通过对后盖零
2、件的数控加工工艺进行分析,确定了该零件的定位基准,装夹方案,刀具的选择,切削用量的选择,工艺方案的制定,加工程序的编制。关键词:定位基准、刀具选择、工艺方案。谢谢朋友对我文章的赏识,充值后就可以下载此设计说明书(不包含CAD图纸)。我这里还有一个压缩包,里面有相应的word说明书和CAD图纸。需要压缩包的朋友联系QQ客服1:1459919609或QQ客服2:1969043202。需要其他设计题目直接联系! 目 录前言31、数控加工内容的选择42、机床的选择43、工艺分析53.1、零件图的分析53.2、零件毛坯余量的确定63.3、确定装夹方案63.4、确定加工顺序73.5、刀具的选择103.6、
3、切削用量的选择104、 数控编程114.1、 手工编程114.2 、自动编程134.3 、编程方法的选择134.4、工件坐标系的确定144.5、该零件的加工程序14结束语:22致谢23参考文献24附录24盖板的数控加工工艺及程序设计前言随着数控技术的发展,数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。本课题是对我所学知识的应用,它包括了我在大专三年所学的全部知识,在数控专业上具有代表性,而且提高了我们综合运用各方面知识的能力。程序的编制到程序的调试,零件的加工运用到了
4、我们三年所学的专业课程:现代工程制图、AUTO CAD制图、数控编程、数控加工工艺机械制造基础等。这将我所学到的理论知识充分运用到了实际加工中,切实做到了理论与实践的有机结合。 1、数控加工内容的选择当选择并决定对某个零件进行数控加工后,一般情况下,并非其全部加工内容都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。为了提高生产效率,充分发挥数控的优势,选择哪些最合适、最需要的内容和工序进行数控加工。一般可按下列原则选择数控加工内容:(1) 普通机床无法加工的内容应作为优先选择内容。(2) 普通机床难加工,质量也难以保证的内容应作为重点选择内容。(3) 普通机床加工效率低,工
5、人手工操作劳动强度大的内容,可以在数控机床尚未加工能力的基础上进行选择。 此外在选择数控加工内容时,还要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等因素,要尽量合理使用数控机床,达到产品质量、生产率及综合经济效益等指标都明显提高的目的,要防止将数控机床降格为普通机床使用。由于本次加工零件是单件,形状较为复杂,又考虑现有设备,故本次毕业设计的所有内容都选择在数控机床上加工。2、机床的选择根据图形结构有平面、孔、螺纹孔组成,由于加工中使用的刀具较多,为了增加效率,减少手工换刀操作。采用加工中心(KVC650)进行加工,该机床的X轴的行程450mm,Y轴的行程为650mm,Z轴的行程为 500mm,工作
6、台为4501370mm,主轴中心线至工作台的距离为460mm,主轴端面至工作台中心线距离为100-600mm,斗笠式刀库容量为24把,进给速度为5-8000mm/min,主轴转速为20-6000 r/min。3、工艺分析3.1、零件图的分析图纸见附录13.1.1零件图的完整性与正确性分析由于加工程序是以准确的坐标点来编制,零件的视图应足够、正确及表达清楚,并符合国家标准,尺寸及有关技术要求应标注齐全,图中有圆弧相切,几何元素之间的关系较明确。该零件图视图清晰、准确及表达清楚,尺寸及技术要求标注齐全。3.1.2 零件技术要求分析零件的技术要求主要指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理
7、等。这些要求在保证零件使用性能的前提下应经济合理。过高的精度和表面粗糙度要求会使工艺过程复杂,加工困难,成本提高。图中要求最高尺寸公差为0.021mm,表面粗糙度值最高为Ra1.6,数控铣削加工经粗、精加工可达到IT9-IT7级,表面粗糙度可达到Ra3.2-Ra1.6,故比较容易加工,但加工时如果装夹不当极容易产生振荡,如果定位不好可能会导致表面粗糙度值增加,加工精度难以保证。3.1.3零件的结构工艺性分析(1) 分析零件的变形情况,保证获得要求的加工精度,虽然数控机床加工精度很高,但对一些特殊情况,就应工艺上充分重视这一问题,应当考虑采取一些必要的工艺措施进行预防。该零件的材料是属于铸钢类零
8、件,属于不易变形的零件,能够满足要求,对该零件可以进行退火处理等措施来减少或消除变形的影响。(2) 尽量统一零件轮廓内圆弧的有关尺寸。若工件的被加工轮廓高度低,转接圆弧半径大,可以采用较大直径的铣刀来加工,且加工其盖板底面时,进给次数也相应减少,表面加工质量也会好一些,因此工艺性能较好;反之,数控铣削工艺性较差。综上所述,在一个零件上,零件的外形、内孔最好采用统一的几何类型或尺寸,这样可以减少换刀次数,一般来说,即使不能要求完全统一,但也要力求将数值相近的圆弧半径分组靠拢,达到局部统一,以尽量减少铣刀的规格与换刀次数,并避免因频繁换刀而增加了零件加工面上的接刀阶差,降低表面质量。3.2、零件毛
9、坯余量的确定零件在进行数控铣削加工时,由于加工过程的自动化,使用余量的大小,如何装夹等问题在选用毛坯时就要仔细考虑好,否则,如果毛坯不适合数控铣削,加工将很难进行下去,根据经验,列举以下几点:3.2.1 分析毛坯的加工余量该图的毛坯采用铸钢,且达到要求。所以采用附录1的零件图尺寸进行铸造,由于该件是铸造件,须考虑用到砂型误差、收缩量及金属液体流动性差不能充满型腔等造成余量不均匀,此外,毛坯的扭曲变形量的不同地方造成余量不充分,不稳定,因此,要采用数控铣削加工,其加工面均有充分的余量,铸造余量在零件图的要求下给平面铣削留3mm,大孔留3mm余量,小孔铸成实心,其余地方均按照零件图纸尺寸进行铸造。
10、3.2.2 分析毛坯的变形及余量大小均匀性分析毛坯加工中与加工后的变形程度,考虑是否采用预防性措施和补救性措施,是对零件加工变形的一个重要保证。对于毛坯的余量大小及均匀性,主要是考虑在加工时要不要分层切削,分几层切削。自动编程时,尤其重要。该零件的比较厚,因此,加工过程中切削力将不会对零件有所影响,不会引起加工变形。3.3、确定装夹方案由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置,因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向,同时协调零件与机床坐标系的尺寸。该零件结构形状不规则,在铣粗基准时采用压板将工件压在垫板上(本题粗基准设为箱盖底面),在底面时,使用圆柱棒将工件支撑,使用三点确定平
11、面,这里可以将圆柱棒顶在已加工的孔的表面上,然后用压板将其压紧即可要注意的是:圆柱棒之间的长度关系必须得保证工件装夹后与工作台面水平。3.4、确定加工顺序加工顺序的选择直接影响到零件的加工的质量、生产效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则结合图样分析,由于此次加工工序集中,所以按照装夹次数进行了如下安排:、 铣削底面,使底面见光,粗糙度为3.2um,保证厚度70的余量为1mm在普通铣床上加工,选用300mm的飞刀盘进行铣削。、 以上道工序加工的平面为基准,加工150150的平面,保证总高度116mm,选用200面铣刀;加工两个圆凸台45上表面(如图4.1所示)、60圆
12、凸台(如图4.2所示)的表面,选用50端面铣刀进行铣削; 图4.1 图4.2加工7个18的孔(如图4.3所示),表面粗糙度为12.5,选用18镗刀刀进行加工;图4.3加工7个26的孔(如图4.3所示)以及粗铣床28的孔(如图4.5所示),选用26的立铣刀进行铣削。加工25的孔(如图4.4所示),选用25的镗刀进行加工。 图4.4 图4.5精镗28的孔(如图4.5所示),选择28的镗刀进行加工。镗40的孔及初镗45的孔,选用40的镗刀。精镗45的孔,选用45的镗刀镗50的孔(如图4.6所示),选择50的镗刀进行加工。 图4.6镗110的孔(如图4.6所示),先选择108的镗刀进行粗镗,然后选择1
13、10的镗刀进行精镗,保证图上公差。 图4.7钻4个M16的中心孔(如图4.7所示),选择2的中心钻进行加工。钻4个M16的螺纹底孔(如图4.7所示),选择14的麻花钻进行钻。攻M16的螺纹(如图4.7)所示,选择M16的丝锥进行加工。加工图4.1、4.2、4.6三处倒角,选择20*90倒角刀。、 掉头,加工底面平面,以及型腔内的孔,保证底面粗糙度为1.6um,选择300端面铣刀进行铣削。加工38圆槽(如图4.8所示)以及80圆槽(如图4.9所示),选择30立铣刀进行加工。 图4.8 图4.9加工4-M6螺纹的中心孔(如图4.9所示),选择2mm中心钻进行加工。钻4-M6螺纹底孔(如图4.9所示
14、),选择5的麻花钻进行加工。攻4-M6螺纹(如图4.9所示),选择M6丝锥进行加工。、将工件竖放,加工C向。加工4-M10中心孔(如图4.10所示),选择2mm中心钻进行加工。钻4-M10螺纹底孔,选择8.5mm麻花钻进行加工。攻4-M10螺纹,选择M10丝锥进行加工。图4.103.5、刀具的选择刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一,它不仅影响机床的加工效率,而且直接影响加工质量。编程时选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。本零件的所有刀具信息见附录23.6、切削用量的选择切削用量包括主轴转速(切削速度)、切削深度或宽度、进给速度(进给量)等。切削用量的大小对切削力、切
15、削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法,需要选择不同的切削用量,并编入程序单内。铣削用量的选择原则是:“在保证加工质量的前提下,充分发挥机床工作效能和刀具切削性能”。在工艺系统刚性所允许的条件下,首先应尽可能选择较大的铣削深度ap和铣削宽度ac;其次选择较大的每齿进给量fz;最后根据所选定的耐用度计算铣削速度vc 。 (1)铣削深度ap和铣削宽度ac的选择 对于端铣刀,选择吃刀量的原则是:当加工余量8mm,且工艺系统刚度大,机床功率足够时,留出半精铣余量0.52mm以后,应尽可能一次去除多
16、余余量;当余量8mm时,可分两次或多次走刀。铣削宽度和端铣刀直径应保持以下关系:d0=(l.l1.6) ac(mm)对于圆柱铣刀,铣削深度ap应小于铣刀长度,铣削宽度ac的选择原则与端铣刀铣削深度的选择原则相同。(2)进给量的选择每齿进给量fz是衡量铣削加工效率水平的重要指标。粗铣时fz主要受切削力的限制,半精铣和精铣时,fz主要受表面粗糙度限制。 4、 数控编程4.1、 手工编程(1)手工编程的定义 手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时,都可以采用手工编程的方法。对于几何形状不太复杂的零件,所需要的加工程序不长,计算也比较简单,出
17、错机会较少,这时用手工编程既经济又及时,因而手工编程被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但对于一些复杂零件,特别是具有非圆曲线的表面,或者零件的几何元素并不复杂,但程序量很大的零件(如一个零件上有许多个孑L或平面轮廓由许多段圆弧组成),或当铣削轮廓时,数控系统不具备刀具半径自动补偿功能,而只能以刀具中心的运动轨迹进行编程等特殊情况,由于计算相当繁琐且程序量大,手工编程就难以胜任,即使能够编出程序来,往往耗费很长时间,而且容易出现错误。据国外统计,当采用手工编程时,一个零件的编程时间与在机床上实际加工时间之比,平均约为30:1,而数控机床不能开动的原因有2030是由于加工程序编制困
18、难,编程所用时间较长,造成机床停机。因此,为了缩短生产周期,提高数控机床的利用率,有效地解决各种模具及复杂零件的加工问题,采用手工编制程序已不能满足要求,而必须采用“自动编制程序”的方法。(2)手工编程的意义 手工编程的意义在于加工形状简单的零件(如直线与直线或直线与圆弧组成的轮廓)时,快捷、简便;不需要具备特别的条件(价格较高的硬件和软件等);对机床操作或程序员不受特殊条件的制约;还具有较大的灵活性和编程费用少等优点。手工编程在目前仍是广泛采用的编程方式,即使在自动编程高速发展的将来,手工编程的重要地位也不可取代,仍是自动编程的基础。在先进的自动编程方法中,许多重要的经验都来源于手工编程,并
19、不断丰富和推动自动编程的发展。(3)手工编程的不足手工编程既繁琐、费时,又复杂,而且容易产生错误。其原因是:1)零件图上给出的零件形状数据往往比较少,而数控系统的插补功能要求输入的数据与零件形状给出的数据不一致时,沈阳机床就需要进行复杂的数学计算,而在计算过程中可能会产生人为的错误。2)加工复杂形面的零件轮廓时,图样上给出的是零件轮廓的有关尺寸,而机床实际控制的是刀具中心轨迹。因此,有时要计算出刀具中心运动轨迹的坐标值,这种计算过程也较复杂。对有刀具半径补偿功能的数控系统,要用到一些刀具补偿的指令,并要计算出一些数据,这些指令的使用和计算过程也比较繁琐复杂,容易产生错误。3)当零件形状以抽象数
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