毕业设计 端盖零件工艺设计.docx
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毕业设计端盖零件工艺设计
毕业设计论文
端盖零件工艺
设计
摘要
本文的任务是加工工艺规程,包括被加工工件的零件图(AutoCAD格式)1张、工件的毛坯图1张、机械加工工艺过程卡片1张、对应工艺过程卡片的工序卡片3张及课程设计说明书1份。
文章首先对“端盖”零件进行了简要分析,并阐述了端盖的部分作用。
然后,根据零件的性质及零件图上各端面的粗糙度,确定了加工毛坯的尺寸加工余量。
最后合理地拟定端盖的工艺路线图,制定部分工序中该工件的夹紧方案,并选用合适数控机床将其加工。
关键词 端盖;工艺规程;工艺路线;数控加工
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第1章绪论
1.1课题的研究意义
数控技术毕业设计是我们完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节,是使我们综合运用所学过的基本课程,基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练。
我们在完成毕业设计的同时,也培养了我们正确使用技术资料,国家标准,有关手册,图册等工具书,进行设计计算,数据处理,编写技术文件,数控编程等方面的工作能力,也为我们以后的工作打下坚实的基础,所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会!
数控编程加工是保证机械产品质量高的一种极重要的加工方式。
其主要作用是:
可靠地保证工件的加工质量,提高加工效率,减轻劳动强度,最大化的使零件达到设计要求。
1.2课题的研究内容
论文的主要研究内容包括以下几方面:
(1)参阅运用机械制造工艺学中的基本知识和理论,结合生产实习中的实践知识,独立地分析和解决工艺问题。
(2)根据所学知识设计出零件的工艺规程。
(3)完成工艺卡片、主要工序的工序卡。
(4)完成主要零件加工的数控加工程序编制。
(5)结论。
获得的研究成果如下
图纸
全套工艺卡片
三维造型图
程序清单等
第2章端盖零件的数控加工工艺规程设计
2.1零件的分析
图1端盖零件简图
端盖零件的主要加工面有大平面,小平面,Φ40平面,两个盲孔Φ8,两个孔Φ14,两个腰形孔,圆台
2.1.1零件的功用分析
端盖应用广泛,是非常重要的机械零件之一。
端盖的一般作用是:
(a)轴承外圈的轴向定位;(b)防尘和密封,除本身可以防尘和密封外,也常和密封件配合以达到密封的作用;(c)位于车床电动机和主轴箱之间的端盖,主要起传递扭矩和缓冲吸震的作用,使主轴箱的转动平稳。
因此该零件应具有足够的强度、钢度耐磨性和韧性,以适应端盖的工作条件。
该零件的主要工作表面为左右端面以及左端面的外圆表面,在设计工艺规程时必须重点考虑。
端盖加工工艺的可行性与合理性直接影响零件的质量、生产成本、使用性能和寿命等。
2.1.2零件的工艺性分析
该端盖结构简单,形状普通,属于一般的盘盖类零件。
主要加工表面有上端面,Φ40圆形端面,要求其端面跳动度相对其中心轴满足0.03mm,其次就是Φ14和Φ8的孔,Φ14的孔的端面为平面,可以防止加工过程中钻头钻偏,以保证孔的加工精度。
该零件除表面加工外,其余的表面加工精度均比较低,不需要高精度机床加工,通过铣削,钻床的粗加工就可以达到加工要求,由此可见,该零件的加工工艺性较好。
2.2毛坯的确定
由于该零件的结构比较简单,在工作工程中不会受很大的力。
由于该端盖在工作过程中要承受冲击载荷,为增强其强度和冲击韧度,和较好的组织,毛坯选用铸件,该端盖的轮廓尺寸不大,为提高生产率和铸件精度,采用机器造型方法铸造毛坯,选择HT150。
HT150灰铸铁具有良好的铸造性、减震性、耐磨性和切削加工性能,适合铸造该端盖零件。
该零件各表面的加工余量是由各个表面的粗糙度、加工方法以及加工等级来确定的。
2.3确定各表面的加工方法及选择加工机床与刀具
加工表面
表面粗糙度Ra/um
加工方案
备注
端盖上表面
3.2
粗铣-半精铣-精铣
端盖R20圆弧面
3.2
粗铣-半精铣-精铣
端盖R10圆弧面
3.2
粗铣-半精铣-精铣
R3槽
3.2
粗铣-半精铣-精铣
Φ14孔
3.2
钻孔-扩孔钻-绞孔
Φ8盲孔
3.2
钻孔-锪孔
Φ40表面的沉孔
3.2
粗铣-半精铣-精铣
凸台的沉孔
3.2
粗铣-半精铣-精铣
R2.5腰形孔
3.2
粗铣-半精铣-精铣
2.4加工方法的选择
上端面和凸台面采用的加工方法为:
粗铣-半精铣-精铣
Φ14和Φ8孔的加工方法为:
钻-扩-绞孔。
2.5机床与刀具的选用
加工机床选用立式数控铣床
刀具有立铣刀,麻花钻,扩孔钻,铰刀
2.6划分加工阶段
该端盖加工质量要求一般,可将加工阶段分为粗加工,半精加工和精加工,首先将精基准(下端面和中心面)准备好,是后续加工工序都可以采用精基准的定位加工,保证其他表面的精度要求,然后粗铣上端面,凸台端面,圆弧表面,凸台上的Φ14和Φ8的孔,凸台上的沉孔,Φ40端面的沉孔和腰形孔,在半精加工阶段完成上端面的精加工和Φ14,Φ8孔的钻-扩-绞孔和其他孔的加工。
2.7安排加工顺序
1.机械加工工序
(1)遵循“先基准后其他”的原则,首先加工精基准——下端面
(2)遵循“先粗后精”的原则,先安排上端面,圆弧表面和凸台表面的粗加工,然后安排精加工。
(3)遵循“先表面后孔”的原则,先加工表面后进行盲孔,沉孔和腰形孔等孔加工。
2.热处理加工
铸造成型后,对铸件进行热处理,可消除铸造后产生的铸造应力,提高材料的综合力学性能,端盖在工作中不承受冲击载荷,也没有各种应力,故采用退火热处理即可满足零件的加工要求。
3.辅助工序
在精加工后,安排进行去毛刺,清洗和终检过程。
综上所述,该端盖工序安排顺序为:
热处理—基准加工—粗加工—半精加工—精加工。
2.8拟定加工工艺路线
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
热处理-退火
2
粗铣下端面
立式铣床
立铣刀
游标卡尺
3
精铣下端面
立式铣床
立铣刀
游标卡尺
4
粗铣上端面和凸台表面
立式铣床
立铣刀
游标卡尺
5
粗铣R20和R10圆弧表面
立式铣床
立铣刀
R规
6
半精铣上端面和凸台表面
立式铣床
立铣刀
游标卡尺
7
半精铣R20和R10圆弧表面
立式铣床
立铣刀
R规
8
钻Φ14
钻床
麻花钻
卡尺,塞规
9
钻-扩-绞Φ14
钻床
麻花钻,铰刀
卡尺,塞规
10
钻Φ8孔
钻床
麻花钻
卡尺,塞规
11
钻-扩-绞Φ8孔
钻床
麻花钻,铰刀
卡尺,塞规
12
精铣上端面和凸台表面
立式铣床
立铣刀
游标卡尺
13
精铣R20和R10圆弧表面
立式铣床
立铣刀
R规
14
去毛刺
钳工台
平锉
15
清洗
清洗机
16
终检
塞规,卡尺
2.9确定加工余量、工序尺寸与公差
在这只确定钻-绞-精绞Φ12孔的加工余量、工序尺寸和公差。
由表B-6可查得,精绞余量Z精绞=0.05mm,钻孔余量Z钻=13.0mm。
查表可一次确定各工序尺寸的加工精度等级为,精绞:
IT7;粗绞:
IT10;钻:
IT12.根据上述结果,再查标准公差数值表可确定各工步的公差值为,精绞:
Φ140+0.018mm;粗绞Φ13.950+0.07;钻Φ130+0.18mm,它们的关系如下图所示。
2.10确定切削用量及工时定额
在这只计算钻-绞-精绞Φ14孔此工序的切削用量和时间定额。
一、切削用量的计算
(1)钻孔工步
1)背吃刀量的确定取ap=13.0mm。
2)进给量的确定选取该工步的每转进给量f=0.1mm/r。
3)切削速度的计算俺铸铁硬度为200~241HBS计算,切削速度v选取12m/min,由公式n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=389.96r/min,参照Z525型立式钻床的主轴转速,去转速n=392r/mm,再将此转速带入公式,可求出改工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=12.06m/min。
(2)粗绞工步
1)背吃刀量的确定取ap=0.98mm。
2)进给量的确定选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。
3)切削速度的计算切削速度v选取为2m/min,由公式n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=63.95r/min,参照Z525立式钻床的主轴转速,取转速n=97r/min,在将此转速代入公式,可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=3.0m/min。
(3)精绞工步
1)背吃刀量的确定取ap=0.02mm。
2)进给量的确定选取该工步的每转进给量f=0.3mm/r。
3)切削速度的计算切削速度v选取为4m/min,由公式n=1000v/3.14d可求得该工序钻头转速n=127.4r/min,参照Z525立式钻床的主轴转速,取转速n=140r/min,在将此转速代入公式,可求出该工序的实际钻削速度为v=3.14nd/1000=4.4m/min。
二、时间定额的计算
1.钻孔工步
钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。
式中l=20mm;l1=D/2*cotk1+(1~2)=9.8/2*cot54+1mm=5.3mm;l2=1mm;f=0.1mm/r;n=392mm/r。
将上述结果代入公式,则该工序的基本时间tj=(12mm+5.3mm+1mm)/(0.1mm/min*392r/min)=0.47min=28s。
2.粗绞工步
绞孔的基本时间可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得,式中l1,l2按k1=15,ap=(D-d)/2=(9.96-9.8)/2=0.08的条件查的l1=0.37mm;l2=15mm;而l=12mm;f=0.4mm/r;n=97r/min。
将上述结果代入公式,则该公式的基本时间tj=(12mm+0.37mm+15mm)/(0.4mm/min*97r/min)=0.7min=42s。
3.精绞工步
基本时间可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得,式中l1,l2按k1=15,ap=(D-d)/2=(10-9.96)/2=0.02的条件查的l1=0.19mm;l2=13mm;而l=12mm;f=0.3mm/r;n=140r/min。
将上述结果代入公式,则该公式的基本时间tj=(12mm+0.19mm+13mm)/(0.4mm/min*97r/min)=0.6min=36s。
2.11填写工艺卡片
工序卡:
见附录工艺卡:
见附录
第3章端盖零件的三维造型及编程
3.1端盖零件的三维造型
毛坯图
零件图
加工后的零件图
3.2端盖零件的编程
上端面粗加工
%
N0010G40G17G90G70
N0020G91G28Z0.0
:
0030T00M06
N0040G0G90X115.5701Y108.045S1572M03
N0050G43Z10.H00
N0060Z1.
N0070G1Z-2.F71.9M08
N0080X119.2205Y104.045
N0090G2X124.045Y98.2303I-59.2205J-54.045F79.9
N0100G1X128.045Y92.9187
N0110Z1.
N0120G0Z10.
N5320Z-17.
N5330G1Z-20.F71.9
N5340X13.5344Y43.8844F79.9
N5350G2X15.2978Y64.0772I46.4656J6.1156
N5360X37.4661Y91.0935I44.7022J-14.0772F47.9
N5370X82.5339I22.5339J-41.0935F79.9
N5380X104.7022Y64.0772I-22.5339J-41.0935F47.9
N5390Y35.9228I-44.7022J-14.0772F79.9
N5400X82.5339Y8.9065I-44.7022J14.0772F47.9
N5410X37.4661I-22.5339J41.0935F79.9
N5420X15.2978Y35.9228I22.5339J41.0935F47.9
N5430X13.5344Y43.8844I44.7022J14.0772F79.9
N5440G1X9.5686Y43.3624
N5450Z-17.
N5460G0Z10.
N5470M02
%
圆弧表面粗加工
%
N0010G40G17G90G70
N0020G91G28Z0.0
:
0030T00M06
N0040G0G90X62.4Y.9229S1258M03
N0050G43Z10.H00
N0060Z-1.
N0070G1Y5.3256F57.5M08
N0080G3X60.Y7.7256I-2.4J0.0
N0090G2I0.0J42.2744F63.9
N0100G1Y12.5256
N0110G2I0.0J37.4744
N0120G1Y17.3256
N0130G2I0.0J32.6744
N0140G1Y22.1256
N0150G2I0.0J27.8744
N0160G1Y26.9256
N0170G2I0.0J23.0744
N0180G3X57.6Y24.5256I0.0J-2.4
N0190G0X62.4Y.9229
N0200Z-2.
N0210G1Y4.3439F57.5
N0220G3X60.Y6.7439I-2.4J0.0
N2300G1Y3.0793F57.5
N2310G3X60.Y5.4793I-2.4J0.0
N2320G2I0.0J44.5207F63.9
N2330G3X57.6Y3.0793I0.0J-2.4
N2340G1Y.9275
N2350G0X62.4Y.9229
N2360Z-19.
N2370G1Y2.8068F57.5
N2380G3X60.Y5.2068I-2.4J0.0
N2390G2I0.0J44.7932F63.9
N2400G3X57.6Y2.8068I0.0J-2.4
N2410G1Y.9275
N2420G0X62.4Y.9229
N2430Z-20.
N2440G1Y2.6181F57.5
N2450G3X60.Y5.0181I-2.4J0.0
N2460G2I0.0J44.9819F63.9
N2470G3X57.6Y2.6181I0.0J-2.4
N2480G1Y.9275
N2490G0Z10.
N2500M02
%
上端面半精加工
%
N0010G40G17G90G70
N0020G91G28Z0.0
:
0030T00M06
N0040G0G90X-5.Y80.2271S3871M03
N0050G43Z10.H00
N0060Z-10.
N0070G1Z-13.F177.M08
N0080X-2.5
N0090Y102.5F196.6
N0100X29.9993
N0110G2X30.I.0007J-2.5
N0120X30.0007I0.0J-2.4997
N0130G1X32.5
N0140Y100.0009
N0150G2Y99.9991I-2.4999J-.0009
N0160G1Y91.1786
N0170X31.4423Y90.4315
N0180G3X14.3077Y69.0385I28.5577J-40.4315
N0190G1X13.6667Y67.5
N0200X-2.5
N0210Y80.2271
N0220X1.25
N5180Y6.8839
N5190G3X108.8262Y28.75I-31.25J43.1161
N5200G1X118.75
N5210Y19.7729
N5220X115.
N5230Y5.
N5240X95.Y5.0111
N5250G3X103.7407Y13.4521I-35.J44.9889
N5260X104.8028Y8.8333I4.2593J-1.4521
N5270G1X103.2042Y7.25
N5280X101.0244
N5290G3X102.2514Y8.4622I-41.0244J42.75
N5300X103.2042Y7.25I5.7486J3.5378
N5310G1X104.8028Y8.8333
N5320G3X105.6093Y15.8124I3.1972J3.1667
N5330X111.225Y25.I-45.6093J34.1876
N5340G1X115.
N5350Y19.7729
N5360X112.75
N5370Y16.7958
N5380G3X110.1243Y18.407I-4.75J-4.7958
N5390X112.6118Y22.75I-50.1243J31.593
N5400G1X112.75
N5410Y19.7729
N5420X115.25
N5430Z-10.
N5440G0Z10.
N5450M02
%
圆弧表面半精加工
%
N0010G40G17G90G70
N0020G91G28Z0.0
:
0030T00M06
N0040G0G90X60.Y23.2827S1572M03
N0050G43Z10.H00
N0060Z2.2133
N0070G1Z-.7867F71.9M08
N0080Y27.8428
N0090G2I0.0J22.1572F79.9
N0100G1Y29.4428
N0110G2I0.0J20.5572
N0120G1Y23.2827
N0130Z2.2133
N0140G0Z10.
N0150Y22.3959
N0160Z1.4266
N0170G1Z-1.5734F71.9
N0180Y27.4859
N0190G2I0.0J22.5141F79.9
N0200G1Y22.3959
N0210Z1.4266
N0220G0Z10.
N3530G2I0.0J43.4373F79.9
N3540G1Y1.7772
N3550Z-14.307
N3560G0Z10.
N3570Y1.6639
N3580Z-15.0937
N3590G1Z-18.0937F71.9
N3600Y6.2834
N3610G2I0.0J43.7166F79.9
N3620G1Y1.6639
N3630Z-15.0937
N3640G0Z10.
N3650M02
%
上端面精加工
%
N0010G40G17G90G70
N0020G91G28Z0.0
:
0030T00M06
N0040G0G90X12.1808Y87.0165S2419M03
N0050G43Z10.H00
N0060Z-7.3
N0070G1Z-10.3F110.6M08
N0080X12.3Y86.3677
N0090X8.3
N0100Y81.0355F73.7
N0110X7.143Y76.7844
N0120X8.3Y81.0355F122.9
N0130G2X10.8349Y84.9125I51.7J-31.0355F73.7
N0140X14.7378Y89.8424I1.1651J3.0875
N0150X16.4431Y91.7I45.2622J-39.8424
N0160G1X20.5569Y93.376
N0170X16.4431Y91.7F122.9
N0180X8.3F73.7
N0190Y86.3677
N0200X2.3F122.9
N0210Y74.3273
N3510G1Y2.3
N3520X96.8487
N3530X117.7F122.9
N3540Y13.6323
N3550X123.7
N3560Y33.7
N3570X105.5333
N3580X104.5846Y31.4231
N3590G2X87.8664Y10.5493I-44.5846J18.5769
N3600G3X87.8644Y10.548I2.1336J-3.0228
N3610G1X86.3Y9.443
N3620Y7.5273
N3630G3Y7.5265I3.7J-.0008
N3640Y7.5257I3.7003J0.0
N3650G1Y-3.7
N3660X123.7
N3670Y13.6323
N3680X128.
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圆弧精加工
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:
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N3480G0
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