毕业设计(论文)-典型轴类零件的数控加工工艺设计.doc
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1、第 1 页 共 30 页 目录 摘要摘要2 绪论绪论3 一、选择本课题的目的及意义一、选择本课题的目的及意义3 二、数控机床及数控技术的应用与发展二、数控机床及数控技术的应用与发展4 (一)数控机床的应用与发展(一)数控机床的应用与发展4 (二)数控技术的应用与发展(二)数控技术的应用与发展4 三、对课题任务的阐述三、对课题任务的阐述4 正文正文5 一、零件图的加工工艺性分析5 (一)对零件的分析及毛坯的选择5 (二)设备的选择(二)设备的选择6 (三)确定零件的定位基准和装夹方式(三)确定零件的定位基准和装夹方式7 1 1粗基准选择原则粗基准选择原则 .7 2 2精基准选择原则精基准选择原则
2、 .7 3 3定位基准定位基准 .7 (四)装夹方式(四)装夹方式.7 (五)工艺过程(五)工艺过程.8 1 1工序与工步的划分工序与工步的划分 .8 2 2工步的划分工步的划分 .8 (六)确定加工顺序及进给路线(六)确定加工顺序及进给路线.9 1 1零件加工必须遵守的安排原则零件加工必须遵守的安排原则 .9 2 2进给路线进给路线 .9 (七)选择刀具(七)选择刀具.9 (八)切削用量的选择11 1 1背吃刀量的选择背吃刀量的选择11 2 2主轴转速的选择主轴转速的选择 12 3 3进给量的选取进给量的选取 12 4 4进给速度的选取进给速度的选取 12 (九)编制工艺卡(九)编制工艺卡.
3、13 编写程序编写程序.13 结论结论21 参考文献参考文献22 谢辞谢辞23 附录附录24 第 2 页 共 30 页 摘要摘要 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备 是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一 体化产品,即所谓的数字化装备,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,对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、医疗、轻工等)的发展 起着越来越重要的作用,因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大 趋势。而数控加工技术是随着数控机床的产生、发展而逐
4、步完善起来的一种应 用技术,是机械制造业人员长期从事数控加工时间的经验总结。数控加工技术 就是用数控机床加工零件的方法。在数控加工中,利用工件的旋转运动和刀具 的直线运动或者曲线运动来改变毛坯的尺寸和形状,把毛坯加工成符合精度要 求的零件。数控车削加工是利用工件相对于刀具的旋转运动对工件进行切削加 工的方法。车削适合加工回转类零件、内外圆锥面、端面、圆弧面、沟槽、螺 纹和回转成形面等,所用的刀具主要是车刀。数控车削加工是现代制造技术的 典型代表,在制造业的各个领域得到广泛的应用如航天、汽车、精密机械等。 总之,它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。已经成为这些行业不可或 缺的加工手段。 关
5、键词:关键词:数控技术;车削加工;数控加工工艺;数控编程 第 3 页 共 30 页 绪论绪论 一、选择本课题的目的及意义一、选择本课题的目的及意义 目的目的:通过这次设计可以使我们学会对相关学科中的基本理论、基本知识进行 综合运用,同时使对本专业有较完整的、系统的认识,从而达到巩固、扩大、 深化所学知识的目的,培养和提高综合分析问题和解决问题的能力,以及培养 科学的研究和创造能力。 意义:意义: 随着社会经济的快速发展,人们对生活用品的要求也越来越高,企业 对生产效率也有相应的提高。数控机床的出现实现了广大人们的这一愿望。数 控车削加工工艺是实现产品设计、保证产品的质量、保证零件的精度,节约能
6、 源、降低消耗的重要手段。是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、安全 生产、技术检测和健全劳动组织的重要依据。也是企业对高品质、高品种、高 水平,加速产品更新,提高经济效益的技术保证。这不但满足了广大消费者的 目的,即实现了产品多样化、产品高质量、更新速度快的要求,同时推动了企 业的快速发展,提高了企业的生产效率。 机械工业是国民经济各部门的装备军,而数控加工在机械行业占有领头羊 的地位,因此国民经济各部门的生产技术水平和所取得的经济效益,在很大程 度上取决于机械行业和数控行业中所能提供的机械装备的技术性能、指令和可 靠性。因此数控加工技术水平和生产规模是衡量一个国家科技水平和经济实力 的重
7、要标志。 数控工艺规程的编制是直接指导产品或零件制造工艺过程和操作方法的工 艺文件,它将直接影响企业产品质量、效益、竞争能力。本文通过对典型轴类 零件数控加工工艺的分析,对零件进行编程加工,给出了对于典型零件数控加 工工艺分析的方法,对于提高制造质量、实际生产具有一定的意义。 二、数控机床及数控技术的应用与发展二、数控机床及数控技术的应用与发展 (一)数控机床的应用与发展(一)数控机床的应用与发展 随着电子信息技术的发展世界机床已经进入了以数字化制造技术为核心的 机电一体化时代,其中数控机床就是其代表机床之一。数控机床是制造业的加 工母机和国民经济的重要基础。随着科学技术不断发展,数控机床的发
8、展也越 来越快,数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向 发展。 第 4 页 共 30 页 我国近几年数控机床虽然发展较快,但与国际先进水平还存在一定的差距, 主要表现在:可靠性差,外观质量差,产品开发周期长,应变能力差。为了缩 小与世界先进水平的差距,有关专家建议机床企业应在以下 6 个方面着力研究: 1)加大力度实施质量工程,提高数控机床的无故障率; 2)跟踪国际水平,使数控机床向高效高精方面发展; 3)加大成套设计开发能力上求突破; 4)发挥服务优势,扩大市场占有率; 5)多品种制造,满足不同层次的用户的需求; 6)模块化设计,缩短 开发周期,快速响应市场。 数控机床
9、使用范围越来越大,国内国际市场容量也越来越大,但竞争也会 加剧,我们只有紧跟先进技术进步的大方向,并不断创新,才能赶超世界先进 水平。 (二)数控技术的应用与发展(二)数控技术的应用与发展 数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械 制造和自动化领域,较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程 自动化问题。随着计算机、自动控制技术的飞速发展,数控技术已广泛地应用 于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时,社会经济的飞速发展, 对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。 三、对课题任务的阐述三、对课题任务的阐述 (一)零件图的加工工艺性分析
10、;(一)零件图的加工工艺性分析; (二)(二)确定装夹方案;确定装夹方案; (三)确定加工顺序及进给路线;(三)确定加工顺序及进给路线; (四)选择刀具;(四)选择刀具; (五)切削用量的选择;(五)切削用量的选择; (六)(六)编制数控加工工艺卡;编制数控加工工艺卡; (七)编写数控加工程序。(七)编写数控加工程序。 第 5 页 共 30 页 正文正文 一、零件图的加工工艺性分析一、零件图的加工工艺性分析 (一)对零件的分析及毛坯的选择(一)对零件的分析及毛坯的选择 该零件表面由圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹面、沟槽及内孔等表面组成。 该零件的几何元素之间的关系表达的很清楚完整,其中多个直径和
11、内孔的尺寸 精度有较严格的要求,零件的表面部分表面粗糙度要求也较高。例如:55 、35的外圆面及 30、20的内孔面、 0 02 . 0 0 02 . 0 51 0 02 . 0 025 . 0 0 025 . 0 0 300.02、290.015 的外圆面、圆弧面 R15的精度,及它们的表面粗糙度 0 02 . 0 也较高是,55、30、35的同轴度公 umRa6 . 1 0 02 . 0 0 02 . 0 51 025 . 0 0 0 02 . 0 差要求是 0.02,零件的材料为 45 钢,调制处理 2636HRC,材料的加工性能 好。 根据上述零件几何机构的分析及其技术分析,该零件应该
12、选择的毛坯为 58mm 123mm,在数控车床上按照粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段 进行加工,粗加工时为保证精加工的表面粗糙度及加工精度,给精加工留余量 0.25mm 进行加工,根据基准统一及基准重合原则,在精加工的时候,以 30 的内孔面为基准,加工出零件的外部轮廓,按照“基准先行”的原则,则 02 . 0 0 要先加工出 30的端面。因为工件有一定的硬度要求,在进行粗加工之 025 . 0 0 前,要将工件进行调制处理,使工件的硬度得到保证,以便加工出符合要求的 零件。在加工过程中,为保证 55、30、35 0 02 . 0 0 02 . 0 51 025 . 0 0 的同轴度为 0
13、.02,应该尽量减少零件的装夹次数,为保证加工过程中能 0 02 . 0 够及时的发现加工中的错误,应该在加工过程中插装安排检测等辅助工具,保 证零件加工过程中及时的发现错误,减少误操作时间,提高零件的加工效率。 为了加工出合格的产品,就必须得认真的选择切削用量:切削速度、背吃刀 Vc 量、主轴转速 n。 p a (二)设备的选择(二)设备的选择 第 6 页 共 30 页 据该零件的外形是轴类零件,比较适合在车床上加工,由于零件上既有切槽尺 寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。所以要想保证技 术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。机床我们 选用
14、CK6142 车床,HNC 数控系统。其参数如下表: 表 1 CK6142 车床的主要技术参数 参数 型号 CK6142 床身上最大回转直径 mm 420 刀架上最大回转直径 mm 200 最大工件长度 mm 2000 最大车削长度 mm 1870 加工能力 床身导轨宽度 mm 400 主轴端部代号 C6 主轴孔径 mm 58 主轴 主轴锥孔 mm 主轴转速(四段无级) r/min 27.5-2200 63 X/Z 向最小进给增量 mm 0.0005/0.001 X/Z 向快移速度 mm/min 4000/8000 进给 X 向最大行程 mm 300 电动刀架工位数 H4 刀架 刀杆截面 mm
15、 2525 尾座套筒直径 m 75 尾座套筒行程 150 尾座 尾座套筒锥孔 Morse 5 电机主电动机功率 kw 7.5 机床质量 kg 1900,2000,2500 3500,4500 机床外形尺寸(长、宽、高) mm 1806,2091,2376,2946,351611701600 (三)确定零件的定位基准和装夹方式(三)确定零件的定位基准和装夹方式 1 1粗基准选择原则粗基准选择原则 (1)为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求,应选不加工表面作粗基 准。 (2)合理分配各加工表面的余量,应选择毛坯外圆作粗基准。 (3)粗基准应避免重复使用。 (4)选择粗基准的表面应平整,没有浇
16、口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠。 第 7 页 共 30 页 2 2精基准选择原则精基准选择原则 (1)基准重合原则:选择加工表面的设计基准为定位基准; (2)基准统一原则:自为基准原则,互为基准原则。 3 3定位基准定位基准 综合上述,粗、精基准选择原则,由于是轴类零件,在车床上用三爪卡盘装 夹定位,定位基准应选在零件的轴线上,以毛坯 58mm 的棒料的轴线和左端面 作为定位基准。 (四)装夹方式(四)装夹方式 数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与 编程计算的基准统一,减少装夹次数,尽可能在一次定位装夹后,加工出全部 待加工表面,避免采用占机人工调整式加工方案
17、,以充分发挥数控机床的效能。 装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。由零件图可分析,应先 装夹毛坯 35mm 的棒料的一端,夹紧其 78mm 的长度加工内孔。然后将棒料卸 下,装夹 55mm 的圆柱表面,加工另一端的沟槽及圆弧。这样两次装夹即可完 成零件的所有加工表面,且能保证其加工精度要求。 (五)工艺过程(五)工艺过程 1 1工序与工步的划分工序与工步的划分 工序划分有三种方法: 按零件的装夹定位方式划分; 1 按粗、精加工划分工序; 2 按所用的刀具划分工序。 3 由于零件需要调头加工,如果按粗、精加工划分工序。在调头加工前后各 有一次粗加工和精加工,显得比较繁琐,所以不可取;
18、如果按所用的刀具划分 工序,刀具有五把,虽然不多,但是在调头加工前后至少要重复使用三把刀, 而同一把刀的两次粗、精加工分别在调头加工前后,加工内容不连续,所以也 不合理,不易划分工序;只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件 的加工工序,且能保证两次装夹的位置精度,每一次装夹为一道工序。 表 2 加工工序: 第 8 页 共 30 页 工序号工序内容设备 1 车左端面;打中心孔;钻底孔;精车内孔车床 2 车右端面;车外圆;切槽;车圆弧;切槽车床 2 2工步的划分工步的划分 因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致,在精加工中背吃刀量相同,不易 划分工歩;这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易
19、: 车内孔的工步为::90外圆车刀平左端面中心钻打中心孔 1 mm4 90外圆车刀车外圆麻花钻钻内孔 0 02 . 0 55 0 02 . 0 51 mm1818 90硬质合金内孔车刀车内孔内孔93外圆端 025 . 0 0 20 025 . 0 0 30 面机夹刀精车轮廓。 车削螺纹、圆弧、切槽的工步:90外圆车刀平右端面60硬质合金 2 刀粗精车螺纹90外圆车刀车外圆切槽刀切槽 gM6230 mm35 5mm90外圆车刀车外圆 5mm90外圆车刀车圆弧90 0 02 . 0 15R 外圆车刀车外圆 5mm90外圆车刀车外圆 9mm切槽刀切槽 11.1mm 90外圆车刀车外圆 9mm93圆端
20、面机夹刀精车轮廓。 (六)确定加工顺序及进给路线(六)确定加工顺序及进给路线 1 1零件加工必须遵守的安排原则零件加工必须遵守的安排原则 (1)基面先行 工面基准为后刀面的加工提供基准面,所以应该先平左端面作 为基准面; (2)先主后次 所加工的表面均为重要表面所以按照从左到有的顺序; (3)先粗后精 削去大部分的金属余量再进行成型切削,保证零件的尺寸要求 和质量要求; 先面后孔 工零件左端面,再加工零件内孔 4 第 9 页 共 30 页 综上所述,加工顺序为:平左端面粗车外圆加工内孔精 车轮廓粗精车螺纹粗车外圆切槽车削圆弧切槽 精车轮廓 2 2进给路线进给路线 编程时,为了保证被加工零件的精
21、度和表面粗糙度能达到工件图样的要求, 精加工的进给路线基本上都是沿其零件轮廓图顺序进行。其确定原则为:在保 证加工质量的前提下,使加工程序具有最短的进给路线,即最短的空行程路线 和切削进给路线,使数值计算简单,以减少编程工作量。综上所诉确定该零件 的进给路线有两步如下图所示:(走刀路线图见附录) (七)选择刀具(七)选择刀具 选择 18mm 的高速钢麻花钻钻 20的底孔,及 4mm 的钻头钻零件 025 . 0 0 的中心孔,选择 90硬质合金内孔车刀进行孔的精加工,粗车及其平端面选用 90硬质合金右偏刀,精车零件轮廓时选用 93外圆端面机夹刀,车螺纹选用 60硬质合金螺纹车刀,取刀尖角 59
22、30,取刀尖圆弧半径为 0.150.2mm。 精车轮廓选用 93 度外圆端面机夹刀。所选刀具及其加工表面如下图所示。 表三 数控加工刀具卡片 产品名称或代号典型数控车工艺实例零件名称典型轴零件图号 Axis-01 序号刀具号刀具规格名称数量加工表面尺寸 1T0101 90 度硬质合金右偏刀 1 粗车轮廓L=90240 h=1050 b=1050 h1=1050 2T0202 93 度处圆端面机夹刀 1 精车处轮廓L=90240 h=1050 b=1050 h1=1050 3T0303 60 度硬质合金处螺纹车刀 1 粗精车螺纹L=90240 第 10 页 共 30 页 h=1050 b=103
23、2 h1=1050 4T0404 90 度硬质合金内孔车刀 1 车 的内孔 025 . 0 0 30 L=125355 h=832 b=832 l=40160 5T0505 切槽车刀 2 切 11.1mm 和 5mm 的两个槽 L=90240 h=1050 b=1032 h1=1050 6T0606 18mm 的麻花钻 2 钻 18 的底孔螺旋角 =30 度 锋角 2Kr=118 度 后角 =12 度 横刃斜角 =4060 度 7T0707 4mm 中心钻 1 钻 4mm 中心孔螺旋角 =27 度 锋角 2Kr=118 度 后角 =16 度 横刃斜角 =4060 度 编制审核批准共 1 页第
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