毕业设计论文数控铣床主轴的数控加工工艺及夹具设计.doc
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1、宁数控铣床主轴的数控加工工艺及夹具设计所在学院班 级姓 名学 号指导教师起止时间2019.92020.5 2020 年 5 月 4 日业设计(论文)内容模板目 录摘 要IIIABSTRACTIV1 引言12 零件的分析及毛坯的确定32.1 车床数控铣床主轴的作用和工艺分析32.1.1 零件的作用32.1.2 零件的材料及其力学性能32.1.3 零件的结构工艺分析32.2 零件毛坯的确定43 数控铣床主轴的加工工艺设计63.1 定位基准的选择63.1.1 粗定位基准的确定63.1.2 精基准的选择63.2 加工方法的确定63.3 制定工艺路线73.3.1 工序的安排73.3.2工序划分的确定83
2、3.3热处理工序安排93.3.4拟定加工工艺路线93.3.5 主要工序分析104 钻螺纹孔专用夹具的设计124.1 定位方案124.2 分度机构设计124.3 夹具操作的简要说明124.4 零件的设计124.4.1销的选用124.4.2钻套等的选用135 铣键槽专用夹具的设计155.1 定位夹紧方式155.2切削力及夹紧力的计算155.3 定位误差分析166 数控程序的编制196.1数控程序编制说明196.2数控加工代码196.2.1 车端面打中心孔196.2.2粗车外轮廓135、125、95、88、78、76、50、M702螺纹大径、M451.5螺纹大径、车端面206.2.3车锥度孔、52
3、孔296.2.4车42孔296.2.5车39孔、43孔306.2.6车30孔316.2.7车32孔316.2.8车M451.5螺纹326.2.9车M702螺纹33结 论36致 谢37参 考 文 献38摘 要 将所学的理论与实践相结合,锻炼自己分析问题、解决问题的能力。在这个过程中独立地分析和解决了零件制造的工艺问题,设计数控铣床主轴这样典型的工艺装备,提高夹具设计能力,为今后的工作进行一次适应性训练,从而打下了良好的基础。机床夹具主要是针对某个加工尺寸,而量身定做的一个装置,这样的装置能够保证加工该尺寸的位置精度、尺寸精度,并在此基础上使生产最大程度获利。该研究对机械工作的开展起着重要的指导作
4、用,为其积累了理论经验,因此经常被用于大规模生产。通过分析零件的尺寸确定基准面,加工工艺、工序逐步确定,还要确定零件毛坯的形式,以降低成本为目的。深入探究加工过程的各个环节,准确定位各项标准,以切削力的大小为基准,适当调整生产规模,结合实际需要量身定做专用夹具来解决加工问题。关键词:计数控铣床主轴;夹具;加工工艺;工序 全套图纸加扣 3346389411或3012250582ABSTRACTCombine the theory and practice, and train the ability to analyze and solve problems. In this process,
5、we have independently analyzed and solved the technological problems of parts manufacturing, designed such typical technological equipment as the spindle of CNC milling machine, improved the design ability of fixture, and carried out an adaptive training for the future work, thus laying a good found
6、ation. The fixture of machine tool mainly aims at a certain machining dimension, and a customized device, such a device can ensure the position accuracy and dimension accuracy of machining the dimension, and on this basis, make the maximum profit in production. This research plays an important role
7、in guiding the development of mechanical work and accumulates theoretical experience for it, so it is often used in large-scale production.By analyzing the dimensions of the parts to determine the datum plane, processing technology, process step by step to determine, but also to determine the form o
8、f the part blank, in order to reduce costs for the purpose. In order to solve the problem of machining, we need to probe into every link of machining process, locate every standard accurately, adjust the scale of production appropriately based on the size of cutting force, and tailor the special fix
9、ture according to the actual needs.Keywords: Count control milling machine spindle; fixture; processing technology; process 1 引言 在机械制造工艺规范中,必须正确的选择材料的材料的加工余量,正确的选择材料的加工余量,可以减少材料的浪费,对加工设备的选择也会更多一些。操作人员在对工件进行加工的时候,可以减少对加工设备刀具的磨损1。同时也会节省工时,在相同的时间加工出更多的产品,提高了产品生产的效率,更经济节约。在机械制造厂加工工件的时候,为了固定工件使工件稳定的保持,便于
10、生产加工出满足设计精度的工件,经常使用夹具来固定工件2。夹具的类型有很多种,根据使用工序的不同可以分为机床夹具、钻床夹具、磨床夹具、装备夹具等,还可以根据使用的需求,进行专门的夹具设计。市场对产品的要求越来越高,促进了机械工业的迅速发展,其中包括对产品的质量,精确度,生产效率做出越来越多,越来越严苛的要求3。由于制造业生产多为中小批次,品种多样为主要的消费走向也就造成了夹具也会随着要求而变得五花八门,多种多样。随着数控技术的飞速发展,我国机械产品的精度以及效率得到了大幅度的提高。数控机床适用场合:加工种类多批量小的零件、结构复杂、精度高的零件、需要经常改变形状的零件、需要缩短生产周期的零件等4
11、由于现在计算机技术发展越来越快,数控机床技术的发展也日益提升,适用于越来越多的场合,为了能够满足新的市场需求,使得数控技术能够适应更高的要求,那么当前数控技术及其设备就要朝着以下特点发展:(1) 高速化:目前我国对数控机床加工的要求越来越高,为了满足其加工要求。5(2) 高精度化:如今我们对于数控机床精度的要求越来越高,不仅仅只有几何精度以及运动精度,热变形也成为了影响数控机床精度要求的因素之一。(3)控制智能化:为了能够加快生产步伐,满足生产的需求,数控机床的水平在不断地提升。6(4)极端化:这是为了实现超精密加工和超微型化加工提供技术支持。(5)信息交互网络化:目前,企业竞争十分激烈,为
12、了能够让信息在各个部门一路畅通,我们就需要实现数控机床高速双向的通讯功能。(6)新型功能部件:1)高频电主轴:通过无级变速来实现主轴的回转运动,回转速度比较高等优点;2)直线电动机:目前直线电动机已经普遍应用,虽然其价格比传统的系统高一点,但是结构简单,提高了机床的工作性能7。3)电滚珠丝杆:结构简单,传动方便。(7)高可靠性:为了能使数控机床的性能提高,特别是可靠性,我们就需要明确设计并且完成目标,通过研究分析找出其较弱的环节8。数控铣床对主传动的要求:(1)范围:不同的数控机床对速度范围的要求也不经相同,用途比较广的机床,就要求主轴的速度范围大,而且还要求主轴转距大还要求高的主轴转速。(2
13、热变形:主轴电动机、传动系统以及主轴组件都有着比较高的温度。所以我们要求降低温升,减少热变形来达到主传动系统的要求。9(3)旋转精度:是指主轴在低速轻载的情况下,所测量得到的轴向、径向值。(4)运动精度:是指主轴在以工作转速回转时,所测量的以上两种的精度。数控机床的旋转精度及运动精度就比较高。(5)主轴的静刚度:因为数控机床的加工精度比普通机床高的多,而且主轴的工作转速也很高。主轴组件存在的一系列因素会对主轴的静刚度产生很大的影响。10(6)主轴的抗振性:与主轴静刚度的理由一样,都是因为主轴组件存在的一系列因素对其造成的影响。112 零件的分析及毛坯的确定2.1 车床数控铣床主轴的作用和工艺
14、分析2.1.1 零件的作用零件为数控铣床主轴,其主要作用一是传递转矩,使车床主轴获得旋转的动力;二是工作过程中经常承受载荷,是数控铣床的主要零件。2.1.2 零件的材料及其力学性能零件的材料为45钢,是最常用中碳调质钢,综合力学性能良好,淬透性低,水淬时易生裂纹12。小型件宜采用调质处理,大型件宜采用正火处理。其价格较便宜,经过调质或正火后可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能,局部淬火后再回火,表面硬度可达200HBS。2.1.3 零件的结构工艺分析图2.1 数控铣床主轴二维图图2.2 数控铣床主轴三维模型首先要熟悉整个产品的用途、性能和工作条件。结合一下装配图,了解
15、零件在产品的作用和位置以及精度要求对它产生质量和使用性能的影响。在对夹具进行设计的时候,需要考虑工件加工时的工艺路线,操作人员的操作是否简单可行。通过对工件进行分析,确定工件加工的时候有孔加工和平面加工。该零件是典型的轴类零件,结构比较简单,其主要加工的面有50、73、76、78、88、95、125、135的外圆柱面,30、32、39、42、52的内圆柱表面,以及末端锥度7:24内孔、2-M12螺纹孔、M45和M70外螺纹、三个半圆键槽等主要尺寸。图中所给的尺寸精度高,大部分是IT6级;粗糙度方面表现在键槽两侧面、32内圆柱表面为Ra0.8um, 95外圆柱面Ra0.4um、大端端面为Ra1.
16、6um, 88、78外圆柱面为Ra0.8um,其余为Ra3.2um,要求不高;位置要求较严格,热处理方面需要调质处理,到200HBS,保持均匀。通过分析该零件,其布局合理,方便加工,我们通过径向夹紧可保证其加工要求,整个图面清晰,尺寸完整合理,能够完整表达物体的形状和大小,符合要求。2.2 零件毛坯的确定毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一,也是一个比较重要的阶段13,毛坯的形状和特征(硬度,精度,金相组织等)对机械加工的难易,工序数量的多少有直接影响,因此,合理选择毛坯在生产占相当重要的位置,同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。毛坯种类的选择决定与零件的实际作用
17、材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性,毛坯的制造方法主要有以下几种:1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。根据零件的材料,推荐用型材或锻件,但从经济方面着想,如用型材中的棒料,加工余量太大,这样不仅浪费材料,而且还增加机床,刀具及能源等消耗14,而锻件具有较高的抗拉抗弯和抗扭强度,冲击韧性常用于大载荷或冲击载荷下的工作零件。本零件生产批量为中批量,所以综上所叙选择锻件中的模锻。113 数控铣床主轴的加工工艺设计3.1 定位基准的选择3.1.1 粗定位基准的确定在选择工件的粗定位基准时需要依照以下原则进行选择。合理的确定定位基准,有公差要求的面优选为精基准,在精基准的加工下才能保
18、证其他尺寸的精度。选择加工余量最小的表面来作为粗基准。方便工件装夹原则15。为了让工件定位稳定。必须要选择用平整而光洁的面积和足够大的表面作为它的粗基准。要保证孔与孔、平面与平面、孔与平面之间的位置,才能保证主轴在加工过程中的基准定位。选用76外圆柱面作为粗基准来加工其余圆柱面和端面。3.1.2 精基准的选择1.基准统一的原则是用相同的定位基准为了减少夹具设计的工作量,缩短生产准备周期。162.自为基准原则是选择处理面本身作为定位参考。例如带浮动铰刀的铰刀,带拉刀的拉削孔,无心磨削外圆,等等,可以是自我标杆原则的例子.3.便于装夹原则是保证工件的定位准确、夹持操作必须简单、实用、方便快捷,尽量
19、通过一次定位进行夹紧,因为过多的定位和夹紧会造成比较大累积误差17。针对零件的二维加工图纸对零件进行分析,它的两侧面是非加工的表面,都适合精基准。使用经过加工的表面作为定位基准,50的外圆柱面和,95的外圆柱面做为定位基准,这个基准就是精基准。3.2 加工方法的确定考虑到工件的具体情况和生产实际的具体加工条件,一般我们按加工顺序来阐述加工方案:表3-1 加工顺序拟定加工表面表面粗糙度公差等级加工方法 135外圆柱面Ra1.6IT6粗车-半精车-精车 125外圆柱面Ra1.6自由公差车95外圆柱面Ra0.4IT7 粗车-半精车-精车-磨88外圆柱面78外圆柱面76外圆柱面73外圆柱面50外圆柱面
20、30孔 32孔39孔42孔43孔52孔末端锥度7:24内孔M45X1.5外螺纹M70X2外螺纹左端面右端面半圆键槽4个25.4槽M12螺纹倒角Ra0.8Ra0.8Ra0.8Ra0.8Ra0.4Ra3.2Ra0.8Ra3.2Ra1.6Ra1.6Ra1.6Ra0.8Ra1.6Ra1.6Ra3.2Ra1.6Ra6.3Ra3.2Ra6.3Ra6.3自由公差IT7IT7IT6IT6自由公差IT9IT7IT7IT7IT7自由公差IT9IT9自由公差自由公差IT9IT7IT9自由公差车-磨粗车-半精车-精车-磨粗车-半精车-精车-磨粗车-半精车-精车-磨粗车-半精车-精车-磨车粗车-半精车-磨粗车-半精车-
21、精车粗车-半精车-精车粗车-半精车粗车-半精车粗车-半精车-磨粗车粗车车车铣粗铣-精铣 钻-攻丝车3.3 制定工艺路线3.3.1 工序的安排根据零件加工质量要求较高划分:粗加工与半精加工和精加工阶段。 粗加工阶段主要目的切去工件表面多余的加工量,这样就使毛坯接近于工件,切削量减少。进行粗车中,可以根据刀具切削过的表面看到毛坯的不均匀,可以停车及时更换毛坯,保障工作时间。在实际的生产制造过程中考虑到生产效率及经济效益的因素,会选择加工精度不高但是功率较大的机床来先对零件进行粗加工,然后对加工后的零件进行精细加工。这种粗加工时对工件的切削用量较大,且为后续的精细加工提供了很好的基础,可以增加精加工
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