安装底座工艺设计与数控加工Word文档格式.doc
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掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范;
掌握实验、测试等科学研究的基本方法;
以及与解决工程实际问题的能力。
0.2本设计的主要工作内容
本次对于安装底座工艺设计及数控加工的主要任务是:
1、分析零件图纸与技术要求;
2、三维建模。
根据零件二维视图建立三维视图;
3、制定机械加工工艺文件。
根据产品技术资料、生产条件与生产纲领,制定零件机械加工工艺规程,编写工艺规程卡片;
4、夹具设计。
绘制工件夹具图;
5、编制数控加工程序、仿真加工与课题制作
6、工件检验。
选用合理的测量工具与设备检验工件的加工质量。
在这整个过程中,综合运用多学科的理论、知识与技能,分析与解决实际相关问题。
1零件分析
1.1零件图分析
图1.1所示为安装底座零件二维图,其结构形状复杂,中批量生产1000件。
图1.2为零件的三维图。
图1.1安装底座零件二维图
图1.2安装底座三维图
该零件材料为40Cr,需进行锻打,毛坯为精铸件,主要应用于装配管道,起管道的连接及固定作用,为中批量生产类型产品。
该零件为由外螺纹,内螺纹,凹形槽,圆弧曲面,内孔,沉孔,倒斜角,台阶等表面组成,加工表面较多且都为平面、曲面及各种孔,因此适合采用加工中心加工。
1.2技术要求分析
该零件在热处理后有众多精度要求较高的项目:
Φ23mm内孔公差尺寸为Φ23±
0.05mm,Φ2.2mm内孔到Φ23mm内孔间中心距为9.5±
0.2mm,Φ18mm内孔公差尺寸为Φ18mm,Φ15内孔公差尺寸为Φ15mm,Φ14.2mm内孔公差尺寸为Φ14.2mm,Φ20.1mm内圆深度为2.1mm,Φ20.1mm内圆公差尺寸为Φ20.1mm,Φ14.2mm内孔到Φ20.1mm内孔间中心距为49.2±
0.01mm,Φ29mm圆柱公差尺寸为Φ29mm,Φ29mm圆柱高度尺寸为2mm,R9.1内圆深度为2mm,M22×
1外螺纹相当于基准A面的同轴度为0.02,Φ18mm内孔当于基准A面的同轴度为0.02,Φ29mm圆柱当于基准A面的同轴度为0.02,,以及其他各表面粗糙度要求等。
上述技术要求决定了须加工的表面及相应加工方案。
2零件的数控加工工艺设计
2.1选定毛坯
根据零件的热处理前尺寸及考虑夹具方案的设计,选择的毛坯材料牌号为40Cr,毛坯种类为精铸件,毛坯外形尺寸为75.7mm×
75mm×
58mm。
如图1.3所示。
图1.3安装底座热处理前三维图
2.2选择定位基准
选择定位基准时,首先是从保证工件加工精度要求出发的,因此,选择定位基准时先选择粗基准,再选择精基准。
2.2.1粗基准的选择:
按照粗基准的选择原则,为保证不加工表面和加工表面的位置要求,应选择不加工表面为粗基准,故在加工凹形曲面时,选择Φ18mm内孔以及工件底平面作为粗基准。
2.2.2精基准的选择:
按照精基准的选择原则,为符合基准重合原则以及基准统一原则,故在加工M22×
1时,选择Φ18mm内孔作为精基准。
2.3工艺路线的设计
(1)工艺路线的设计为保证几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求,必须判定合理的工艺路线。
由于生产纲领为成批生产,所以XH714立式加工中心配以专用的工、夹、量具,并考虑工序集中,以提高生产率和减少机床数量,使生产成本下降。
针对零件图样确定零件的加工工序为:
工序一:
(Φ18孔及底平面定位)
1)粗铣凹形槽。
2)精铣凹形槽至尺寸要求。
3)孔的定位,钻Φ4.5沉孔。
工序二:
(Φ29圆柱面及工件上下平面定位)
1)钻Φ15及Φ18孔的中心孔。
2)粗钻铰Φ15孔,锪Φ18孔。
3)精钻铰Φ15孔,锪Φ18孔至尺寸要求。
工序三:
(Φ18孔及工件上下平面定位)
1)钻4-M4螺纹孔中心孔。
2)攻4-M4螺纹孔至尺寸要求。
3)粗钻铰Φ2.2孔。
4)精钻铰Φ2.2孔至尺寸要求。
5)粗铣R9.1及Φ20.1内圆。
6)精铣R9.1及Φ20.1内圆至尺寸要求。
7)所有面去锐边毛刺。
2.4确定切削用量和工时定额
切削用量包括背吃刀量、进给速度或进给量、主轴转速或切削速度(用于恒线速切削)。
其具体步骤是:
先选取背吃刀量,其次确定进给速度,最后确定切削速度。
(参考资料《数控加工工艺及设备》)
工时定额包括基本时间、辅助时间、地点工作服务时间、休息和自然需要时间以及准备终结时间。
2.4.1背吃刀量的确定
根据零件图样知工件表面粗糙度要求为全部3.2,故分为粗铣、半精铣、精铣三步进行。
因此选择粗铣的背吃刀量为3.5mm,半精铣的背吃刀量取1.5mm,精铣时圆周铣侧吃刀量取0.35mm。
2.4.2进给量f的确定
由文献[10]表2.4-73,选择粗铣时:
=0.20mm/z;
精铣时:
=0.5mm/z
2.4.3切削速度的确定
由文献[10]表3.1-74,选择粗铣时:
主轴转速n=900r/min;
主轴转速n=1000r/min。
因此,相应的切削速度分别为:
粗铣时:
2.4.4工时定额的确定
下面计算工序一中Φ4.5mm孔的时间定额。
(1)基本时间由文献[8]得,钻孔的计算公式为:
式中:
;
,钻通孔时,=3;
L=11,=0,f=0.3,n=1000。
因此
所以
(2)辅助时间文献[8]确定
开停车0.015min
升降钻杆0.015min
主轴运转0.02min
清除铁屑0.04min
卡尺测量0.10min
装卸工件时间由文献[8]取1min
所以辅助时间
=(0.015+0.015+0.02+0.04+0.10+1)min=1.19min
(3)地点工作服务时间由文献[8]确定
取,
则
(4)休息和自然需要时间由文献[8]确定
则
(5)准备终结时间由文献[8],部分时间确定
简单件26min
深度定位0.3min
使用夹具6min
由设计给定1000件,则
(6)单件时间
(7)单件计算时间
2.5各工序的设备、刀具、量具的设计
(1)选择NC加工机床
根据2.3工艺路线的设计的工序安排,由于零件的复杂性及不规则性,故选择立式加工中心。
加工内容有:
铣凹槽曲面、钻孔、镗孔及攻螺纹等,所需刀具不超过20把。
选用立式加工中心即可满足上述要求。
本设计选用FANUC18i-MateMC系统XH714立式数控加工中心,如图1所示。
图1XH714立式数控加工中心
(2)机床主要技术参数
工作台面积(长×
宽)900×
400mm
工作台左右行程(X向)630mm
工作台前后行程(Y向)400mm
主轴上、下行程(Z向)500mm
工作台最大承重600kg
主轴端面至工作台面距离250—760mm
主轴锥孔MAS403BT40
刀库容量≥12把
刀具最大尺寸φ100×
250mm
主轴最高转速8000rpm
进给速度5-8000mm/min
快速移动速度20000mm/min
主电机功率7.5/11KW
定位精度X:
0.016mm,Y、Z:
0.014mm全程
重复定位精度X:
0.010mm,Y、Z:
0.008mm全程
进给电机扭矩FANUC8N.m
数控系统FANUC0i-MateMC
插补方式直线插补、圆弧插补
(3)机床性能
XH714为纵床身,横工作台,单立柱立式加工中心机床;
可以实现X、Y、Z任意坐标移动以及三坐标联动控制;
X、Y、Z三坐标轴伺服进给采用交流伺服电机,运动平稳;
X、Y、Z三轴采用进口精密滚珠丝杠副,及进口滚珠丝杠专用轴承支承;
主轴采用交流伺服调速电机,其额定功率11KW;
主轴最高转速为8000rpm。
主轴轴承采用高速、高精度主轴轴承,油循环冷却;
采用蝶形弹簧夹紧刀具,气压松刀;
刀库为20把刀的斗笠式刀库,无机械手换刀。
2.6工艺文件的设计
根据2.3工艺路线的设计的工序安排,编出机械加工工艺过程卡片及工序卡片。
见附表1:
机械加工工艺过程卡片;
附表2~4:
数控加工工序卡;
附表7~8:
数控加工进给路线图。
2.7数控加工刀具卡片的设计
根据2.3工艺路线的设计的工序安排,编出机械加工刀具卡片。
见附表5~6:
机械加工刀具卡片。
2.8数控编程
根据2.3工艺路线的设计的工序安排,编出数控加工程序。
见附表9:
数控加工程序。
3安装底座铣凹槽夹具工序工艺装备的设计
3.1夹具设计方案的设计
根据安装底座的特点对夹具提出了两个基本要求:
一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定。
二是要能协调安装底座零件与机床坐标系的尺寸。
除此之外,重点考虑以下几点:
1、在成批生产时,才考虑采用专用夹具,并力求结构简单。
2、夹具上个零件部件应不妨碍机床对零件各表面的加工,即夹具要敞开,其定位。
夹紧原件不能影响加工中的走刀。
根据课题要求,批量生产1000件安装底座零件,故需要设计专
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