数控加工工艺课程设计.docx
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数控加工工艺课程设计
数控加工工艺课程设计
学校:
专业:
机械设计制造及其自动化
班级:
姓名:
学号:
二○○九年十二月
中国·苏州
目录
第一章概述
一制定工艺过程的基本要求
二制订工艺路线的过程
第二章零件图的工艺分析
一、技术要求分析
第三章毛坯的设计
一、毛坯的种类
(一)、型材
(二)、锻件
(三)、铸件
(四)、焊接件
(五)、冲压件
二、毛坯种类的选择
三、毛坯的形状和尺寸设计
第四章加工方案
一、装夹方案
二、定位基准
三、零件加工工艺路线拟定
(一)、零件表面加工方法的选择
(二)、加工顺序安排
第五章走刀路线的确定
一、数控加工确定走刀路线的原则
二、灵活选用不同的切削路线
第六章机床的选择
第七章机械工艺装备的选择
一、车刀的分类
二、车刀的装夹
三、刀片材质选择
第八章加工程序
第九章小结
第十章参考文献
第一章概述
在机械产品的过程中,把那些由原材料变为成品直接有关的过程,如毛坯的制造、机械加工、热处理和装配等过程,称为工艺过程。
用接卸加工的方法,直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量,使之称为产品零件的工艺过程,称为接卸加工工艺过程。
机械加工工艺过程由若干个工序组成,而每一个工序又可细分为安装、工位。
工步和走刀等。
机械加工工艺过程列出了整个零件加工所经过的工艺路线(包括毛坯、机械加工和热处理等),它是制订其他工艺文件的基础,也是生产技术准备,安排计划组织生产的依据。
单件小批生产中,一半简单零件只编制工艺过程卡直接用来安排指导生产。
一、制订工艺过程的基本要求
制订工艺过程的基本要求是在保证产品质量的前提下,能尽量提高生产率和降低成本。
同时,还应注意做到技术上的先进性、经济上的合理性,保证工人具有良好的劳动条件。
因此,每个零件一般都应草拟几个工艺过程方案,经反复比较,从中选择一个切实可行的最佳方案。
二、制订工艺路线的过程
a)零件图的工艺分析
b)毛坯设计
c)拟定零件的加工工艺路线
d)工序设计
e)填写工艺过程卡片
第二章零件图的工艺分析
零件图是制定工艺规程最主要的原始资料。
在制定工艺时,必须首先对零件图加以认真分析。
为了更深刻地理解零件结构上的特征和主要技术要求,条件许可时通常还要研究零件所在机械设备的总装图、部件装配图及验收标准、从中了解零件的功用和相关零件的配件,以及主要技术要求制定的依据等。
零件图见附录Ⅰ
技术要求表格:
项目
技术要求
备注
外圆
1
Ф300-0.033mm,Ra=1.6μm
2
Ф340-0.033mm,Ra=3.2μm
3
Ф420-0.039mm,Ra=1.6μm
内孔
4
Ф220+0.033mm,Ra=1.6μm
圆弧
5
R4mm,Ra=3.2μm
6
R18mm,Ra=3.2μm
角度
7
20°±3´,Ra=3.2μm
螺纹
8
M30mm×2mm大径,Ra=3.2μm
9
M30mm×2mm中径,Ra=3.2μm
10
M30mm×2mm牙型角
11
M30mm×2mm小径,Ra=3.2μm
沟槽
12
5mm×2mm,Ra=3.2μm(2处)
长度
13
10mm
14
20mm(4处)
15
40mm
16
(120±0.05)mm
倒角
17
3×C2
18
C1
19
未注倒角C0.5
其他
20
锐边倒钝去毛刺
21
安全操作规程
一、技术要求分析
在数控车削加工中,零件车削加工成形轮廓的结构形状较复杂,需要两头加工,零件的轨迹精度要求高,零件的总体结构主要包括圆柱、内孔、圆弧、角度、沟槽和螺纹等,因此零件的加工难点在于加工工艺,加工顺序很重要
在数控车削加工中,零件重要的径向加工部位有两处Ф42-0.0390mm,圆柱段(表面粗糙度Ra=1.6um,由R18mm圆弧连接,左端通过R4mm外圆弧面与Ф34mm圆柱面相连),右端端面处Ф30mm圆柱端(表面粗糙度Ra=1.6um)和Ф22mm内孔(表面粗糙度Ra=1.6um)、左端M30x2-6g三角形外螺纹,其余表面粗糙度均为Ra=3.2um。
零件重要的轴向加工部位为角度部分和内孔部分以及圆弧,其轴向尺寸的选择应考虑:
加工零件右端时应该以零件右端面为准,加工左端时零件轴向尺寸应该以M30螺纹断面为准,零件的其他轴向加工部位也应根据尺寸精度进行加工。
第三章毛坯的设计
毛坯的形状和尺寸越接近成品零件,材料消耗就越少,机械加工的劳动量也越少,因而会提高机械加工效率,降低成本。
但毛坯的制造费用却提高了。
因此,毛坯设计要从机械加工和毛坯制造量方面综合考虑,以求得最佳效果。
设计毛坯包括选择毛坯种类及其制造方法,画出毛坯图样。
毛坯设计是否合理,对于零件的加工的工艺性以及机械产品质量和寿命都有很大的影响。
在毛坯的设计中,首先考虑的是毛坯的种类。
一、毛坯的种类
零件的毛坯种类主要分为型材、锻件、铸件和焊接、冲压等半成品件。
(一)、型材
型材是指利用冶金材料厂提供的圆钢、方钢、管材、板材等各种形状截面的材料,经过下料以后直接送往加工车间进行表面加工的毛坯。
热轧型材的尺寸较大,精度低,多用作一般零件的毛坯,冷轧型材的尺寸较小,精度较高,多用于毛坯精度要求较高的中、小零件,适用于自动机床加工。
(二)、锻件
经型材下料,再通过锻造获得合理的几何图形和尺寸的零件坯料,称为锻件毛坯。
锻件毛坯适用于零件强度较高,形状较简单的零件。
尺寸大的零件,因受设备研制一般用自由锻;中、小型零件可选模锻;形状复杂的钢质零件不宜用自由锻。
(1)锻造的目的。
零件毛坯的材质状态如何,对于零件加工的质量和零件适用寿命都有较大的影响。
通过锻造后的毛坯,可打碎型材中的共晶网状碳化物,并使碳化物分布均匀,晶粒组织细化,这样就能充分发挥材料的力学性能,提高零件的加工工艺性和使用寿命。
(2)锻件的加工余量。
如果锻件机械加工余量过大,不仅浪费材料,同时会造成机械加工工作量过大,增加机械加工时,如果锻件的加工余量过小,锻造过程中产生的锻造夹层、表层裂纹、氧化层、脱碳层和锻造不平的现象不能消除,无法得到合格的零件。
(三)、铸件
铸件是将液体金属浇入与零件形状相适应的铸型中,待其冷凝后获得合理的几何形状和尺寸的零件坯料。
铸件适用于形状复杂的毛坯。
薄壁零件不可用砂型铸造;尺寸大的铸件宜用砂型铸造;中小型零件可用较先进的精密铸造方法。
对于铸件的质量要求主要有:
(1)铸件的化学成分和力学性能应符合图样规定的材料牌号标准。
(2)铸件的形状和尺寸要求应符合铸件图的规定
(3)铸件的表面应进行清砂处理,去除结疤、飞边和毛刺,其残留高度应小于或等于1~3mm。
(4)铸件内部,特别是靠近工作面处不得有气孔、砂眼、裂纹等缺陷;非工作面不得有严重的疏松和较大的缩孔。
(5)铸件应及时进行热处理,铸钢件应依据牌号确定热处理工艺。
热处理工艺一般以完成退火为主,退火后的硬度应小于299HB。
铸铁件应进行时效处理,以消除内应力和改善加工性能,铸铁件热处理后额硬度应小于269HB。
(四)、焊接件
焊接件毛坯可由型材、锻件、铸钢件等焊接组合而成,对于大件来说,焊接件简单、方便,特别是单件小批量生产可大大缩短生产周期。
但焊接后变形大,需要经时效处理。
(五)、冲压件
板材冷冲压毛坯可以非常接近零件成品要求。
适用于形状复杂的板料零件,多用于中小尺寸的大批量生产。
二、毛坯种类的选择
根据零件图的要求,零件的毛坯选用型材,45钢。
三、毛坯的形状和尺寸设计
该零件是一个轴类零件,由于要减少“肥头大耳”,实现少无屑加工,是毛坯的形状力求接近成品形状,所以选用圆钢。
设计毛坯的形状和尺寸时应注意:
(1)、尺寸小或薄的零件,为便于装夹并减少夹头,可多个工件连在一起由一个毛坯制出。
(2)、装配后形成统一工作表面的两个相关零件,如开合螺母外壳、发动机连杆和曲轴轴瓦盖、对合轴瓦等毛坯都是两件合制的。
为保证加工质量并使加工方便,常把两件合为一个整体毛坯,加工到一定阶段后再切开。
(3)、对于在加工时不便装夹额毛坯,可考虑在毛坯另外增加装夹余量或工艺凸台、工艺凸耳等。
该零件的长度为120mm,毛坯的长度应该比零件多出一段,所以选用的圆钢的长度为150mm
该零件的最大直径为42mm,根据毛坯的尺寸应稍大于零件的尺寸,所以选用直径为45mm的圆钢。
综上所述,毛坯选择Ф45mm×150mm的45钢。
第四章加工方案
一、装夹方案
由于该零件是轴类零件,且尺寸较小,可以采用循环指令一次加工完成,所以只需要一次装夹。
根据零件图,见附录Ⅰ,只需要装接定位左端。
二、定位基准
加工外圆外轮廓时以体现定位基准是轴的中心线。
三、零件加工工艺路线拟定
(一)、零件表面加工方法的选择
零件加工表面的获得过程是加工工艺过程的基本内容。
零件表面加工方法的选择是拟定加工工艺路线的首要步骤。
选择时主要考虑以下几个方面。
1、被加工零件的几何特点
不同的加工表面是由不同的机床运动关系和加工方法获得的。
如外圆表面主要由车削和磨削方法获得,内孔表面主要由钻削、铰削、镗削、磨削以及拉削方法获得,平面主要由刨削、铣削和磨削方法获得,等等。
所以被加工表面的几何特点决定了加工方法的选择范围。
2、被加工表面的技术要求
不同的加工方法可得到不同的加工精度范围和表面粗糙度范围。
加工精度高的一般成本就高,精度低的成本也低。
在正常的加工条件下,即采用符合质量的标准设备,使用合格的技术等级工人,同事不延长加工时间,就能保证的加工精度称为经济加工精度。
在同样的加工条件下,所获得的表面粗糙度即为经济粗糙度。
3、零件材料的性质
如淬火钢的精加工要用磨削,而有色金属的精加工为避免磨削时堵塞砂轮,应采用高速精细车削或金刚镗削等切削加工方法。
4、零件的形状和尺寸
如箱体类零件上的孔一般不宜采用拉削或磨削,而应采用镗削或铰削加工;直径大于Ф60mm的孔不宜采用钻、扩、铰等。
中小零件上的孔可采用磨削或拉削的方法加工。
5、生产类型
加工方法应与生产类型相适应。
大批量生产时应选用质量稳定、效率高的加工方法;单件小批量生产时应尽量寻则通用设备,避免采用非标准的专用刀具进行加工。
(二)、加工顺序安排
加工顺序安排应考虑以下几个原则:
(1)基面先行
(2)先粗后精
(3)先主后次
(4)先面后孔
根据以上的几个原则,该零件的加工路线如下:
1)、车削右端面
2)、用循环指令粗车外圆轮廓
3)、用循环指令精车外圆轮廓
4)、钻Ф20mm的孔,深度为22mm
5)、粗精车Ф22mm内孔至尺寸要求
6)、换螺纹刀车削零件的M30mm×2mm三角形的外螺纹
7)、检验校核
第五章走刀路线的确定
走刀路线泛指刀具从对刀点(或机床原点)开始运动起,直至返回该点并结束加工程序所经过的路径,也就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹,包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。
走刀路线不但包括了工步的内容,也反映了工步顺序。
因此走刀路线是编写程序的依据之一。
确定走刀路线的工作重点,主要在于确定粗加工及空行程的走刀路线,因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。
一、数控加工确定走刀路线的原则
1)、走刀路线最短
在保证加工质量的前提下,最短的走刀路线,不仅可以节省整个加工时间,还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等。
要实现最短的走刀路线,除了需要大量实践经验外,还应善于分析和计算。
2)、铣削轮廓型面应从切向切入和切出
在数控铣床上安排走刀路线时,要尽量避免交接处的重复加工,减少接刀痕迹,保证零件表面质量,安排好刀具切入和切出的走刀路线。
用圆弧插补方式铣削外表面轮廓时,铣刀的切入和切出应沿工件轮廓曲线的延长线上的切向切入和切出工件表面,而不能沿法线直接切入工件,以避免因切削力的变化而使加工表面产生刀痕,只有这样才能保证零件轮廓光滑。
同时,切入、切出段的长度要适当,以免在取消刀具补偿时刀具与零件表面发生碰撞。
对于加工余量较大或精度较高的薄壁零件,可采用多次走刀的方法控制零件的变形误差。
最后一次走刀的切除量一般控制在0.2~0.5mm。
二、灵活选用不同的切削路线
不同的切削路线可以保证零件的精度要求和节省时间及材料。
根据以上的原则,该零件的走刀路线图如下:
具体图和尺寸见附录Ⅱ
第六章机床的选择
在选择机床设备时,应注意一下几点:
(1)机床的主要规格尺寸应与零件的外轮廓尺寸相适应。
即小零件应选小的机床,大零件应选大的机床,做到设备的合理使用。
(2)机床的精度应与工序要求的加工精度相适应。
(3)机床的生产效率应与加工零件的生产类型相适应,单件小批量生产选择通用机床,大批量生产选择生产率高的专用机床。
(4)机床选择还应结合现有设备的类型、规格及精度状况,以及设备负荷、外协条件等实际情况。
根据以上的注意点,由于该零件是单件生产,且尺寸较小,因此只需要在普通的数控车床上加工即可
第七章机械工艺装备的选择
一、车刀的分类
数控车刀一般分为三类,即尖形车刀、圆弧形车刀合成型车刀。
由于该零件比较简单,所以用一般的尖形车刀进行车削即可。
二、车刀的装夹
为了减少换刀时间和方便对刀,便于实现机械加工的标准化,数控车削加工时应尽量采用机夹刀和机夹刀片。
三、刀片材质选择
刀片材质的选择。
选择刀片材质,主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削状况(切削力的大小、切削中有无冲击或振动)来选择。
该零件是轴类零件,材料为45钢,由于表面精度要求不高,所以只需要选用YT5。
第八章加工程序
FANUCO-TD系统
O0001;(右侧)
N10G50X100.0Z150.0;
N20T0101G99M03S600;
N30M08;
N40G0X45.0Z2.0;
N50G71U1.5R1.0;
N60G71P50Q160U0.5W0.2F0.15;
N70G0X20.0Z0;
N80G1X26.0;
N90X30.0Z-2.0;
N100Z-30.0;
N110G1X34.95;
N120X42.0Z-50.0;
N130Z-58.0;
N140G3X42.0Z-82,0R18;
N150G1Z-90.0;
N160G0X100.0Z150;
N170T0202S1500G99F0.08;
N180G0X45.0Z2.0;
N190G70N50Q160;
N200G0X100.0Z150;
N210T0303S350;
N220G0X32.0Z2.0;
N230Z-30.0;
N240G01X26.0F0.1;
N250G04X1.0;
N260G0X35.0;
N270X100.0Z160.0;
N280M05M9;
N290M30;
调头左侧
O0002;
N10G50X100.0Z100.0;
N20T0101G99M03S600;
N30M08;
N40G0X45.0Z2.0;
N50G71U1.5R1.0;
N60G71P50Q160U0.5W0.2F0.15;
N70G0X0.0Z0;
N80G1X26.0;
N90X30.0Z-2.0;
N100G1Z-20.0;
N110X26.0Z-20.0;
N120X40.0;
N130X42.0Z-21.0;
N140G1W-6;
N150G3X42.0Z-30.0;
N160G0X100.0Z100.0;
N170T0303S350;
N180G0X32.0Z2.0;
N190G1X26.0F0.1;
N200G04X1.0;
N210G0X35.0;
N220X100.0Z160.0;
N230T0404S600;
N240G00X32.0Z5.0;
N250G92X29.1Z-23.0F2.0;
N260X28.5
N270X27.9;
N280X27.835;
N290G0X35.0;
N300X100.0Z160.0;
N310M05M9;
N320M30;
第九章小结
为期两周的课程设计结束了。
在这两周的学习中,我学到了很多,也找到了自己身上的不足。
感受良多,获益匪浅。
这两个星期中,我们小组分工合作、齐心协力,一起完成了课程设计前的准备工作、小组讨论分工、课程设计总结报告、个人小结的任务。
在课程设计的第一天我们便对这次任务进行了规划和分工。
在以后的几天中,我们组的成员一起努力,查阅资料、小组讨论、对资料进行分析,对零件图样进行绘制,并最后撰写课程设计报告及个人总结。
这次的课程设计对我来说是一个挑战。
平时对这方面的知识接触的不是很多,所有的知识一般都是课上所学,对课外的知识了解甚少。
这时候小组的力量就体现出来了,各司其职,各尽其能。
发挥了集体的效用。
在这个过程,我受到了很多帮助,同组成员的相互探讨,不懂得地方也请教了相关领域的师傅。
这次的课程设计中所经历的,是一个很大的收获。
不仅是知识的获得,也是对交际能力和动手能力的磨练。
在课程设计的过程中遇到问题当然这是不可避免的。
再遇到问题的时候,我没有逃避。
而是想着如何去解决它,为什么会遇到这样的问题,以怎样的方式去解决它。
我想经过这样的一个过程后,我学到了很多,学会了怎样去和别人沟通,从而在无形之中加强了我的人际交往能力。
这个经验对我以后的人生将会发挥很大的作用。
毕竟我们是生活在人类这个群体之中的。
假如世界上只剩下一个人,那么他不可能长久的生活下去的。
课程设计这样集体的任务光靠团队里的一个人或几个人是不可能完成好的,合作的原则就是要利益均沾,责任公担。
如果让任务交给一个人,那样既增加了他的压力,也增大了完成任务的风险,降低了工作的效率。
所以在集体工作中,团结是必备因素,要团结就是要让我们在合作的过程中多讨论,学会征求他人的意见,找出共同点。
第十章参考文献
数控加工工艺课程设计指导书主编赵长旭
数控车削编程与加工技术主编黄华
数控编程200例主编沈建峰
金玉峰
数控车削加工技术主编郝继红
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- 数控 加工 工艺 课程设计