数控技术毕业设计.doc
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1、 轴类零件加工工艺设计 张成 10261湖北职业技术学院HUBEI POLYTECHNIC INSTITUTE 轴类零件加工工艺设计姓 名: 张 成 学 号 5 3 班 级: 1 0 2 6 1 专 业: 数 控 技 术 系 别: 机 电 工 程 指导教师: 谢 超 明 2012 年 5 月 日 27 摘 要在数控加工过程中,作为数控专业的学生要学习数控车床操作技术。为了了解相关工种的先进技术,同时培养工作岗位的前瞻性;掌握基本的机械加工工艺,增强系统意识,理解手动操作与自动操作之间的联系,真正把我们培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。所以学校在毕业前进行了毕业设计,本文主要介绍一个曲轴零
2、件加工过程,分析零件类型,确定加工方案,从而确定装夹方案,选择合适的刀具,确定刀具加工路线,选择适合量具,再手工编程程序,再通过最终分析,确定最佳的工艺方案。Abstart :In the numerical control processing process, as CNC professional the student to study the numerical control lathe control technology. In order to understand the type of work related to the advanced technology, in
3、 the meantime development work prospective; Grasp the basic mechanical processing technology, enhance the system awareness, understanding and automatic operation manual operation of the relationship between the, the real we train to become adapt to the working environment and position in the near fu
4、ture. So the school before graduation in the graduation design, this paper mainly introduces a crankshaft spare parts processing, analysis type parts, determine the processing plan, so as to determine the clamping plan, choose the right tools, sure tool processing route, choose suitable for measurin
5、g tools, and manual programming procedures, again through the final analysis, determined the best process scheme.目 录第1章 前 言1第2章 工艺方案分析22.1 零件图22.2 零件图分析32.3 确定加工方法42.4 确定加工方案52. 5 曲轴的数控加工工序卡片6第3章 工件的装夹83.1 定位基准的选择83.2定位基准选择的原则83.3确定零件的定位基准93.4装夹方式的选择93.5数控车床常用的装夹方式93.6 确定合理的装夹方式10第4章 刀具及切削用量114.1 选择
6、数控刀具的原则114.2 选择数控车削用刀具124.3 量具的选择134.4 确定切削用量14第5章 典型轴类零件的加工155.1 轴类零件加工工艺分析165.2 手工编程175.3 偏心轴部位数控加工设计21第6章 机床操作事项24第7章 设计总结26第1章 前 言 对轴类零件及夹具结构设计,不仅在加深我们对课程基本理论的理而且在加强对解决加工实际问题能力的方面有着很好的促进作用。可以让我们可以够将在湖北职业技术学院机电工程系两年所学知识融会贯通,也使我们在设计过程中不断学习一些新知识。通过毕业设计这个意义重大的课程,可以培养我们广泛查找资料、分析解决问题的能力,使我们养成严谨刻苦,精益求精
7、的科学工作习惯。本次所选设计内容主要包括:工艺路线的确定,夹具方案的优选,零件图纸的绘制(包含cad、ug图纸)编写等。数控加工工艺规程是规定产品或零件的机械加工工艺过程、操作方法及指导生产的重要的指导性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现,因此工艺规程编制的好坏将直接影响到该产品的质量。利用合理、方便的夹具可以保证加工质量,提高生产率。机床夹具的首要任务是保证加工精度,特别是保证被加工工件的加工面与定位面以及加工表面相互之间的位置精度。提高生产率,降低成本,使用专用夹具后可以减少划
8、线、找正等辅助时间,且易于实现多工位加工,扩大机床工艺范围。在机床上使用专用夹具后可使加工变得方便,并可扩大机床工艺范围,减轻工人劳动强度,保证生产安全。此次毕业设计有着其特殊的重要性,这是对自己大学四年来学习的一次综合检验,是一次大型的将自己所学与现实应用的一次结合,对以后的工作学习都有重要的指导意义。同学们也认真对待,积极查阅有关资料,作好每周必须完成的任务。在老师和学生的共同努力下,将学院布置的毕业设计圆满完成。 在设计的过程中得到谢超明老师的大力帮助和辅导,在此表示深深的敬意和衷心感谢,另外对关心帮助我们设计的同学表示感谢。由于本人的设计水平有限,错误在所难免,敬请各位同学老师批评指正
9、。 编者:张成关键词 工艺分析 加工方案 进给路线 工序 第2章 工艺方案分析 2.1 零件图 孔的剖视图 偏心轴的剖视图 图1-2 轴类零件图下面是零件实体加工图2.2 零件图分析 该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、圆锥、槽、螺纹等表面组成。尺寸标注完整,选用毛坯为45#钢,52mm160mm,无热处理和硬度要求。 2.3 确定加工方法加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多,因而在实际选择时,要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。 图上几个精度要求较高的尺寸,因其公差值较小,所以编程时没有取平均值,而取其
10、基本尺寸。 通过以上数据分析,考虑加工的效率和加工的经济性,最理想的加工方式为车削,考虑该零件为大批量加工,故加工设备采用数控车床。2.4 确定加工方案零件上比较精密表面的加工,常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的,还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。毛坯先夹持左端,调头装夹左端,右端加工30mm22mm、切退刀槽、加工螺纹M20mm2mm.,车轮廓至104mm处,然后掉头加工,左端加工26mm、S38mm、48mm、锥度为3.2度的外圆,车左端螺纹M262mm的螺纹,切中间的槽,切2mm的倒角 该典型轴加工顺序为: 预备
11、加工-车端面-粗车右端轮廓-精车右端轮廓-粗车螺纹-精车螺纹-工件调头 -车端面-粗车左端轮廓-精车左端轮廓-切退刀槽-切中间的槽-切2mm的倒角-粗车螺纹-精车螺纹。 下面是具体的加工方案(1) 粗车外圆 (2) 车连杆颈 (3) 车内孔(4) 切内槽(5) 切内螺纹(6) 车左端轮廓(7) 切槽(8) 车外螺纹 2.5 曲轴的数控加工工序卡片 数控加工工艺卡 单位名称产品名称或代号零件名称零件图号 机械加工工艺卡典型轴工序号程序编号夹具名称使用设备车间 三爪自定心卡盘数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm备注1车端面T0145度刀5000.1手动
12、2粗车外轮廓T0290度防型刀8000.11.5自动3精车外圆轮廓T0290度防型刀8000.050.2自动4切槽T03切槽刀1150.04自动工序号程序编号夹具名称使用设备车间三爪自定心卡盘数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm备注1车端面T0145度刀5000.1手动2粗车外轮廓T0290度防型刀8000.11.5自动3精车外圆轮廓T0290度防型刀8000.050.2自动4切退刀槽T03切槽刀1150.04自动5粗车螺纹T0460度外螺纹刀701.50.4自动6精车螺纹T0460度外螺纹刀701.50.1自动第3章 工件的装夹3.1 定位基准的
13、选择在制定零件加工的工艺规程时,正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏,不仅影响零件加工的位置精度,而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提,还能简化加工工序,提高加工效率。 3.2定位基准选择的原则1)基准重合原则。为了避免基准不重合误差,方便编程,应选用工序基准作为定位基准,尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。2)便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠,定位、夹紧机构简单、易操作,敞开性好,能够加工尽可能多的表面。3)便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下,保证对刀的可能性和方便性。
14、3.3确定零件的定位基准以左右端大端面为定位基准。 3.4装夹方式的选择为了工件不致于在切削力的作用下发生位移,使其在加工过程始终保持正确的位置,需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要,工件的装夹不仅影响加工质量,而且对生产率,加工成本及操作安全都有直接影响。3.5确定此次加工的装夹工具在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的,能自动定心,一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时,但夹紧力小,适用于装夹外形规则的中、小型工件 3.6 确定合理的装夹方式 装夹方法:先用三爪自定心卡盘毛坯左端,加工右端达到工件精度要求;再工件调头,用三爪自定心卡盘毛坯端30,再加工左端达
15、到工件精度要求。第一次装夹:用三爪卡盘夹住棒料,棒料的一端留出100mm长度的圆柱,完成右端的外圆粗加工。第二次装夹:用双顶尖机构装夹棒料,加工连杆部分。 第三次装夹:用三爪卡盘夹住棒料,一次完成内孔、内孔切槽、内螺纹以及外圆精车第四次装夹:用三爪卡盘夹住30处,加工左端,一次完成切槽、锥度、螺纹等粗车、精车加工内容。第五次装夹:利用V形块固定零件,连杆颈靠在定位块上,加工再锥面上的冲油孔。 图1 曲轴斜油孔工装简图如图1所示,曲轴斜油孔加工一般采用卧式布置,钻头处于水平位置。曲轴的定位是以两端主轴颈为基准,放到两个等高V形块上,连杆颈靠在定位块上,夹紧后就可加工。由图1可知,需确定以下各工艺
16、参数: 1. 斜油孔中心线处于水平位置时的工艺垫高H; 2. 钻斜油孔用钻头轴心线的工艺高度尺寸h; 3. 钻头中心线与曲轴公共轴线之间的夹角b1、b2等; 4. 用以确定钻头长度和行程长度的斜油孔实长S1、S1等; 5. 用以确定钻头轴心线实际高度H1和工艺实际垫高h1的V形块定位高度T如图2所示。第六次装夹:曲轴斜油孔加工一般采用卧式布置,钻头处于水平位置。曲轴的定位是以两端主轴颈为基准,放到两个等高的V形块上,增加其中一个V形块的高度,使斜油孔处于水平状态。连杆颈靠在定位块上,夹紧后就可加工。第4章 刀具及切削用量 4.1 选择数控刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时
17、,应首先选择合理的刀具寿命,而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种,前者根据单件工时最少的目标确定,后者根据工序成本最低的目标确定。 4.2 选择数控车削用刀具1)车端面:选用硬质合金45度车刀,粗、精车用一把刀完成。2) 粗、精车外圆:(因为程序选用 G71循环所以粗、精车选用同一把刀)硬质合金90度放型车刀,Kr=90度,Kr=60度;E=30度,(因为有圆弧轮廓)以防与工件轮廓发生干涉,如果有必要就用图形来检验.3)车槽: 选用硬质合金车槽刀(刀长12mm,刀宽3mm)4)车螺纹:选用60度硬质合金外螺纹车刀.数控加工刀具卡片 表3-1 刀
18、具卡片产品名称或代号零件名称典型轴零件图号序号 刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01硬质合金端面45度车刀1粗、精车端面2T02硬质合金90度放型车刀1粗、精车外轮廓左偏刀3T03硬质合金车槽刀1切槽4T0460度硬质合金外螺纹车刀1粗、精车螺纹 图a 图b 图c 图d4.3 量具的选择 游标卡尺、千分尺。 4.4 确定切削用量 数控编程时,编程人员必须确定每道工序的切削用量,并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法,需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度,充分发挥刀具切削性能,保证合理的刀具耐用度,并充
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