数控论文.doc
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1、毕毕 业业 论论 文(设文(设 计)计) 评定成绩:评定成绩: 题题 目目 数控零件加工数控零件加工 性性 质:质: 毕业论文毕业论文 毕业设计毕业设计 学生姓名学生姓名 年年 级级 系系 别别 机电工程系机电工程系 专专 业业 机械制造与自动化专业机械制造与自动化专业 指导教师指导教师 *学院学院 毕业设计(论文)任务书 题目名称 轴的加工工艺分析 学生姓名所学专业机电工程班级 指导教师姓名所学专业机械制造与自动化 一、设计(论文)主要内容 本设计以 CAK6150 数控车床为核心,采用数控编程加工轴套类零件及轴套类零件的工艺性分 析。主要内容是对工艺的分析以及刀具的选择。如:零件图的分析、
2、毛坯的选择零件、自检数据 进行分析等。 二、主要技术指标(或研究目标) 设计兼做实物实做类: 设计说明书:字数在 4000 以上; 文献查阅:6 篇以上。 实物:能综合反映其专业水平,具有一定复杂程度的实物制品。 三、进度计划 1.2010 年 10 月 1 日,开始选题 2.2010 年 10 月 4 日,确认目的,开始准备材料 3.2011 年 11 月 12 日,完成论文初稿。 4.2011 年 12 月 10 日,上交论文定稿。 四、重要参考文献 1袁锋数控车床培训教程.M-北京:机械工业出版社2008 2陈洪涛.数控加工工艺与编程.M-北京:高等教育出版社。2003.9 3王定勇.数
3、控车削编程与加工.M-北京:国防教育出版社。2008.2 4薛彦成.公差配合与技术测量.M- 机械工业出版社。2005. 5罗学科.数控机床编程与操作实例.M-北京:化学工业出版社。2001 6焦小明.机械加工技术.M北京:机械工业出版社。2005.7 7玄炳唐、宋业钧.数控设备选用指导手册.机械工业出版社.2002 教研室主任签字: 年 月 日 目 录 摘 要5 前 言6 1 零件的加工工艺分析7 1.1 零件图的工艺分析7 1.2 分析零件图纸中的尺寸8 1.3 零件的结构工艺性分析8 1.4 零件毛坯的选择9 1.5 零件的安装9 2 数控加工工艺方案的制定.10 2.1 工序与工步的划
4、分10 2.2 加工机床的选择11 2.3 刀具的选择11 2.4 量具的选择13 2.5 夹具的选择13 2.6 冷却液的选择14 3 切削用量的选择15 3.1 切削用量的选择原则15 3.2 背吃刀量的选择15 3.3 确定主轴转速16 3.4 进给量或进给速度的选择17 4 数控加工工艺过程卡片.18 4.1 确定加工路线18 4.2 数控加工工艺过程卡片19 4.3 刀具卡20 4.4 编写程序数控加工程序20 5 零件的加工及结果分析 235.5 解决方法.24 5.1 对刀24 5.2 加工零件25 5.3 零件加工结果25 5.4 原因分析25 5.5 解决方法26 总结26
5、致谢27 参考文献:28 摘 要: 此次设计是对典型轴套类零件加工技术的应用及数控加工的工艺性分析,主要是对零件图的分 析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、数控加工工艺文 件的填写、数控加工程序的编写。选择正确的加工方法,设计合理的加工工艺过程,充分发挥数控 加工的优质、高效、低成本的特点。 关键字: 工艺分析,加工程序,切削用量,公差 前言 毕业设计是专业教学工作的重要组成部分和教学过程中的重要实际性环节。 毕业设计的目的是通过设计、培养我们综合运用所学的基础理论知识,专业理论知识和一些相 关软件的学习,去分析和解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力,培
6、养我们建立正确的工艺 设计思维,学会查找工具书,掌握数控工艺设计的一般程序,规范和方法。 本次设计选择的课题为轴类零件的车削加工工艺设计设计及其数控加工程序编制。 这次毕业设计让我们对数控加工的各种基础知识有了进一步的了解,同时也为我们以后的工作 奠定了一个良好的基础。并锻炼了自己的动手能力,达到了学以致用的目的。它是一次专业技能的 重要训练和知识水平的一次全面体检,使学生毕业资格认定的重要依据,同时也为我们将来走向工 作岗位奠定了必要的理论基础和实践经验。 1 零件的加工工艺分析 1.1 零件图的工艺分析 图 1-1 技术要求: (1)毛坯为 5558mm45 号钢 (2)锐边倒钝 C0.5
7、 (3)未注公差按 GB/T1804-m。 数控车床加工的轴类零件一般由圆柱面、圆锥面、圆弧面、台阶、端面、内孔、螺纹和沟槽构 成,材料为 45#。如图 1-1 所示的轴套配合件适合采用数控车床加工。通常轴类零件上的圆柱面用 于支撑传动零件(如带轮、齿轮等)和传递扭矩,圆锥面有传递扭矩、高精度定心和装卸方面等特 点,端面和台阶用来确定装在轴上的零件的轴向位置,螺纹常用于轴或轴上零件的锁紧,沟槽的作 用是使磨削外圆或车螺纹时退刀方便,还可以对轴上的传动零件进行轴向定位。加工如图 1-1 所示。 1.2 分析零件图纸中的尺寸标注 对数控加工来说,最倾向与以同一基准引注尺寸或直接给坐标尺寸,这就是坐
8、标标注法。这 种标注法,即便于编程,也便于尺寸之间的相互协调,保证设计、定位、检测基准与编程原点设置 的一致性方面带来很大方便。由于零件设计人员往往在尺寸标注中较多的考虑装配等使用特性要求。 而不得不采取局部分散的标注方法,这样会给工序安排与数控加工带来很多不便,事实上,由于数 控加工精度及重复定位精度都很高,不会因产生较大的累计误差而破坏使用特性,因而改变局部的 分散标注法为集中引注或坐标式尺寸、标注是完全可行的。图 1-1 所示即为尺寸标注法,这是基本 采用数控设备制造并充分考虑数控加工特点所采取的一种设计原则。 1.3 零件的结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下制造
9、、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。它的涉及面广,因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 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 轴是轴类零件的主要表面,它影响轴的回转精度及工作状态。轴颈的直径精度根据其使用要求 通常为 IT6IT9,精密轴颈可达 IT5。套的外径精度相对于内径精度来说邀相对高一些。 该零件总长度为 55mm,26 的槽上偏差为 0,下偏差为 0.052 精度要求非常高。50 外圆的 上偏差为 0,下偏差
10、为-0.1。 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。例如,普通机床主轴支承轴颈的表 面粗糙度为 Ra1.66.3m。随着机器运转速度的增大和精密度 的提高,轴类零件表面粗糙度值 要求也将越来越小。 该零件表面粗糙度除了配合处的公差为 1.6m,另外均为 3.2m。 3、位置精度的要求 位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度,通常是用配合 轴颈对支承轴颈的径向同轴度来表示。根据使用要求,规定高精度为 0.0010.005mm,而一般精 度的轴为 0.010.03mm。 如图 1-1 所示,轴的跳动度公差为 0.03mm。 1.4
11、零件毛坯的选择 毛坯材料为 45#,强度、硬度、塑性等力学性能好,切学性能、没有经过热处理、等加工工艺 性能好,便于加工,能够满足使用性能。轴毛坯下料长为 55mm58mm。 合理的标注尺寸 零件图上的重要尺寸直接标注,在加工时使用工艺基准与设计基准重合,并符合尺寸链最短的 原则。 1.5 零件的安装 数控车床上零件的安装方法与普通车床一样,要合理选择定位基准和夹紧方案,主要注意以下 两点: (1)力求设计、工艺与偏程计算的基准统一,这样有利于提高编程时数值计算的简便性和精 确性。 (2)尽量减少装夹次数,尽可能在一次装夹后,加工出全部待加工面。 根据零件的尺寸、精度要求和生产条件选择最常用的
12、车床通用的三爪自定心卡盘。三爪自定心 卡盘可以自定心,夹持范围大,适用于截面为圆形、三角形、六边形的轴类和盘类上小型零件。 图 1-3 2 数控加工工艺方案的制定 2.1 工序与工步的划分 确定加工方案 经过分析零件的尺寸精度、几何形状精度、位置精度和表面粗糙度要求,作出以下加工方案。 1.先加工轴的左端,其走刀路线(如图 2-1) 图 2-1 2.然后加工轴的右端,其走刀路线(如图 2-2) 图 2-2 2.2 加工机床的选择 要保证加工零件的技术要求,能加工出合格的产品。 1 有利于提高生产率。 2 尽可能降低生产成本即生产费用。 3 根据毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、
13、加工精度、工件数量、现有的生 产条件要求。选用 CAK6150 数控车床(如图 2-3) 。 图 2-3 2.3 刀具的选择 数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编程人员必须掌握刀具 选择和切削用量确定的基本原则在编程时充分考虑数控加工的特点,能够正确选择刀具及切削用量。 数控车床对刀具提出了更高的要求,不仅要求刀具精度高,刚性好,耐用度高,而且要求安装、调整、 刃磨方便,断屑及排屑性能好。 在全功能数控车床上,可预先安装 812 把刀具,当被加工工件改变后,一般不需要更换刀具就 能完成工件的全部车削加工.为了满足要求,刀具配备时应注意以下几个问题. 在可能的范围内,
14、使被加工工件的形状、尺寸标准化,从而刀具的种类,实现不换刀或少换刀, 以缩短准备和调整时间. 使刀具规格化和通用化,以减少刀具的种类,便于刀具管理. 尽可能草用可转位刀片,磨损后只需更换刀片,增加了刀具的互换性. 在设计或选择刀具时,应尽量采用高效率、断屑及排屑性能好的刀具. 车床主要用于回转表面的加工,如内/外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹、内孔加工等的切削加 工。 数控车削常用的车刀一般分为三类,即尖形车刀、圆弧车刀和成形车刀。如下图(2-4)所示为 常用车刀的种类、形状和用途. 图 2-4 综上分析该零件主要以外圆加工为主。选择硬质合金车刀,需要 45车刀、75外圆刀、切 断刀、螺纹刀、钻
15、头。 加工零件为配合件,需要加工内孔,利用如图(2-5)的钻头加工。 钻头直径 20。 图 2-5 2.4 量具的选择 外圆柱和长度用规格为 0150mm 游标卡尺进行测量外圆面、端面的圆跳动用百分表测量,其 中圆弧用 R 规测量。如图(2-6) 游标卡尺:测量范围:0-150mm:分度值:0.02mm 图 2-7 2.5 夹具的选择 夹具用来装夹被加工工件以完成加工过程,同时要保证被加工工件的定位精度,并使装卸尽可 能方便、快捷。数控加工时夹具主要有两大要求:一是夹具应具有足够的精度和刚度;二是夹具应 有可靠的定位基准。选用夹具时,通常考虑以下几点: (1)尽量选用可调整夹具,组合夹具及其它
16、适用夹具,避免采用专用夹具,以缩短生产准备 时间。 (2)在成批生产时,才考虑采用专用夹具,并力求结构简单。 (3)装卸工件要迅速方便,以减少机床的停机时间。 (4)夹具在机床上安装要准确可靠,以保证工件在正确的位置上加工。 (5)夹具是否使用方便、安全。 夹具的类型 数控车床上的夹具主要有两类:一类用于盘类或短轴类零件,工件毛坯装夹在可调卡爪的卡盘 (三爪、四爪)中,由卡盘传动旋转;另一类用于轴类零件,毛坯装在主轴顶尖和尾座顶尖间,工 件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。 综上所述,三爪卡盘具有自动定心的特点,加工该零件选用三爪卡盘加工。 2.6 冷却液的选择 金属切削过程中,合理选择切削液,可改
17、善工件与刀具之间的摩擦状况,降低切削力和切削温 度,减小刀具磨损和工件的热变形,从而可以提高刀具的耐用度、加工效率和加工质量。 切削液的选择应考虑下列几点因素: 1.润滑 具有良好润滑能力的切屑液可减少刀具与工件或切屑间的直接接触,减轻摩擦和粘结, 因此,可减少刀具磨损,提高工件表面质量。 2.冷却 具有良好冷却作用的切屑液能从切削区域带走大量切削热,使切削温度降低。 3.清洗 具有良好清洗能力的切屑液可以冲走切削区域与机床上的细碎切屑和脱落的磨粒,防 止划伤已加工表面和导轨。 4.防锈 切削液中加入防锈剂,如亚硝酸钠、磷酸三钠和石油磺酸钡等,可在金属表面形成一 层保护膜,起防锈作用。 常用切
18、削液的种类如表所示 常用冷却液 冷却液名称主要成份主要作用 水溶液水,防锈剂冷却 乳化液水、乳化油、乳化剂冷却、润滑、清洗 切削油 矿物油、动植物油、 复合油 润滑 在加工此轴类零件时根据该工件材料、刀具材料、加工方法、加工要求及冷却液的作用和价格来考 虑,加工时选择乳化液比较合理。冷却液作用:冷却、润滑、清洗而且还有一定的防锈作用。 3 切削用量的选择 3.1 切削用量的选择原则 数控编程时,编程人员必须确定每道工序的切削用量,包括主轴转速、背吃刀量、进给速度等, 并以数控系统规定的格式输入到程序中。切削用量对于不同的加工方法,需选用不同的切削用量。 合理的选择切削用量,对零件的表面质量、精
19、度、加工效率影响很大。这在实际中也很难把握,要 有丰富的实践经验才能够确定合适的切削用量。在数控编程时只能凭借编程者的经验和刀具的切削 用量推荐值初步确定,而最终的切削用量将根据零件数控程序的调试结果和实际加工情况来确定。 切削用量的选择原则是:粗加工时以提高生产率为主,同时兼顾经济性和加工成本的考虑; 半精加工和精加工时,应同时兼顾切削效率和加工成本的前提下,保证零件的加工质量。值得注重 的是,切削用量(主轴转速、切削深度及进给量)是一个有机的整体,只有三者相互适应,达到最 合理的匹配值,才能获得最佳的切削用量。 确定切削用量时应根据加工性质、加工要求,工件材料及刀具的尺寸和材料性能等方面的
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