飞轮的机械加工工艺规程及数控加工编程.docx
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飞轮的机械加工工艺规程及数控加工编程.docx
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飞轮的机械加工工艺规程及数控加工编程
重庆机电职业技术学院
毕业设计(论文)
课题名称飞轮的机械加工工艺规程及数控加工编程
学生姓名XXXX
学号xxx
系别机械工程系
专业班级机械设计与制造5班
指导教师XXX
技术职务讲师
重庆机电职业技术学院教务处制
重庆机电职业技术学院毕业设计(论文)任务书
学生姓名
xxx
学号
xxx
指导教师
xxx
技术职务
讲师
课题名称
飞轮的机械加工工艺规程及数控加工编程
课
题
内
容
根据所给零件图,生产纲领为中批或大批生产,进行机械加工工艺规程及数控加工编程制定:
1.绘制产品零件图,了解零件的结构特点和技术要求,对零件进行结构分析和工艺分析。
2.绘制产品毛坯图,确定毛坯的种类及制造方法。
3.拟定零件的机械加工工艺过程,选择各工序的加工设备和工艺装备,确定各工序的加工余量和工序尺寸及公差,计算各工序的切削用量和工时定额。
4.填写机械加工工艺过程卡片。
5.进行主要加工过程的数控加工程序的编制及说明,撰写设计说明书。
相
关
要
求
1、产品零件图1张
2、产品毛坯图1张
3、机械加工工艺过程卡片1份
4、毕业设计说明书1份
进
度
安
排
第1周:
完成毕业设计开题报告;
第2周~第4周:
完成毕业设计初稿,交指导教师初审;
第5周:
绘制零件图,绘制零件毛坯图;
第6周~第16周:
完成机械加工工艺过程卡的填制,主要加工过程的数控程序的编制及设计说明书的整理等全部毕业设计工作,按要求交指导教师评阅。
指导教师:
年月日
技术要求:
1.铸造后时效处理。
2.未注明圆角R5。
3.未注明倒角C2。
4.材料:
HT200
零件图如上图
重庆机电职业技术学院毕业设计(论文)开题报告
学生姓名
xxx
学号
xxx
系别
机械工程系
专业班级
机制5班
指导教师
xxx
技术职务
讲师
课题名称
飞轮的机械加工工艺规程及数控加工编程
阅读中外文献资料情况
《数控机床操作与编程》
《机械制造工艺与夹具》
《切削用量简明手册》
《机床夹具设计》
《零件数控铣削加工》
《公差配合与测量技术》
《机械设计基础》
立题依据及主要内容
本题目是根据机械设计制造及其自动化专业的机械制造方向的培养目标和机械制造中的典型零件的机械加工工艺与数控程序编制要求而自拟的毕业设计题目,目的是提高自身理论联系工程实际和工程实际设计能力。
1.绘制产品零件图,了解零件的结构特点和技术要求,对零件进行结构分析和工艺分析。
2.绘制产品毛坯图,确定毛坯的种类及制造方法。
3.拟定零件的机械加工工艺过程,选择各工序的加工设备和工艺装备,确定各工序的加工余量和工序尺寸及公差,计算各工序的切削用量和工时定额。
4.填写机械加工工艺过程卡片。
5.进行主要加工过程的数控加工程序的编制及说明,撰写设计说明书。
设计方案或论文提纲
在设计工程中,要查阅相关书籍资料和相关文献,以及有关飞轮的相关知识,并了解一下国内外飞轮的一些主要参数以及基本要求,从而确定自己的主要结构参数。
在设计过程中,要与小组成员一起仔细讨论,确定结构方案,分配小组各成员任务,进行总体布置设计。
总体方案确定后即可进行初步设计,从而保证各个设计步骤能够紧密衔接。
毕业设计(论文)工作计划
第1周:
完成毕业设计开题报告;
第2周~第4周:
完成毕业设计初稿,交指导教师初审;
第5周:
绘制零件图,绘制零件毛坯图;
第6周~第16周:
完成机械加工工艺过程卡的填制,主要加工过程的数控程序的编制及设计说明书的整理等全部毕业设计工作,按要求交指导教师评阅。
指导教师审核意见
指导教师签字:
年月日
摘要
本设计课题主要是通过对飞轮进行结构分析和工艺分析,并根据企业实际情况,重点进行机械加工工艺编制,最后进行数控编程加工。
本课题的意义在于:
工学结合,在学校指导老师的辅导下,在零件实体设计、机械加工工艺编制、数控加工程序编制、收集资料、查阅手册等专业知识与技能方面得到较全面的训练与提高,从生产第一线获得生产实际知识和技能,获得工程技术应用性岗位工作的基本训练,培养利用所学专业知识与技能解决生产实际问题的能力。
同时课题具有一定的综合性,有利于树立正确的生产观念、经济观念和全局观念,实现由学生向工程技术人员的过渡。
关键词:
飞轮;工艺编制;数控编程;
一、绪论
1.1国内外机械发展概况
21世纪,世界机械工业进入前所未有的高速发展阶段,对比其他行业,机械工业发展具有以下特征:
(1)地位基础化
发达国家重视装备制造业的发展,不仅在本国工业中所占比重、积累、就业、贡献均占前列,更在于装备制造业为新技术、新产品的开发和生产提供重要的物质基础,是现代化经济不可缺少的战略性产业,即使是迈进“信息化社会”的工业化国家,也无不高度重视机械制造业的发展。
(2)经济规模化
全球化的规模生产已经成为各大跨国公司发展的主流。
在不断联合重组,扩张竞争实力的同时,各大企业业纷纷加强对其主干业务的投资与研发,不断提高系统成套能力和个性化,多样化市场适应能力。
(3)发展极不平衡区域色彩浓重
以2003年为例,销售额名列世界前500位的企业几乎来自北美洲、亚洲、欧洲,所占比例高达99%。
结构调整进一步深化,生产方式和管理模式正在发生深刻变化。
发达国家加大了产业转移的力度,机械产品中附加值低的产品被安排到市场潜在需求发展中国家生产:
“单品种,大批量”已成为很多500强企业生产方式的新特色;同时以生产者为主导的生产方式逐步向以消费者为主导的定制生产方式转变。
服务的个性化成为。
(4)竞争成败的重要因素
机械制造业全球化的方式发生了新变化,传统的全球化方式有两种:
一是以母国为生产基地,将产品销往其他国家;二是在海外投资建立生产制造基地,在国外制造产品,销售到东道国或其他国家。
其特点是:
自己拥有制造设施与技术,产品完全由自己制造;在资源的利用上,利用东道国的原材料、人员。
随着信息技术革命,管理思想与方法的根本性变化,企业组织形式也发生了变化,这些变化发生在跨国公司,并将成为新型全球化方式而发展下去。
这种变化的主要特征是:
广泛利用别国的生产设施与技术力量。
在自己可以不拥有生产设施与制造技术所有权的情况,制造出最终产品,并进行全球销售。
原材料调配、零部件采购全球化已成为世界机械制造工业的发展趋势。
2、零件分析
随着时代的进步,科技的经进入到了一种先进的、全新的三维虚拟现实的环境中,实现了产品的数字化三维设发展,许多高科技手段逐步代替了手工劳动方式,比如机械设计与制造领域,产品设计已计。
CAD/CAM软件即是实现这种数字化三维设计的有效工具。
利用CAD/CAM软件制图和手工制图相比,不仅缩短设计周期,而且大大提高设计效率。
2.1零件的结构特点
飞轮结构简单形状规则,零件中心为Φ38+0.0250mm内孔及10±0.018mm键槽,周围有4×Φ20mm孔见图1-1所示。
图1-1飞轮的结构
2.2零件图纸的工艺分析
1、飞轮为铸件,在加工时应照顾各部加工余量,避免加工后造成壁厚不均匀,如果铸件毛坯质量较差,应增加划线工序。
2、零件静平衡检查,可在Φ38+0.0250mm孔上装上心轴,在静平衡架上找静平衡,如果零件不平衡,可在左大端面(Ф200mm与Ф160mm之间)上钻孔减轻重量,以最后调到平衡。
3、Ф200mm外圆与Φ38+0.0250mm内孔同轴度检查,可用心轴装夹工件,然后在偏摆仪上或V形块上用百分表测出。
4、键槽10±0.018mm对Φ38+0.0250mm内孔轴心线的对称度检查,可采用专用夹具进行检查。
2.3加工内容以及相关要求
1、飞轮加工内容
由于飞轮的外形铸造而成,所以需加工的表面有:
Ф38mm圆孔和宽10mm的键槽、Ф100mm端面、Ф200mm的端面外圆及其倒角。
其中关键加工表面有三类,如下:
(1)飞轮孔径为38的尺寸精度为IT7,粗糙度Ra=1.6µm,其轴线是Ф200mm外圆的同轴度基准,而且是键槽10±0.018mm的对称度基准,所以是关键加工表面。
(2)飞轮键槽10±0.018mm尺寸精度为IT9,粗糙度Ra=3.2µm,有对称度要求,所以是关键加工表面。
(3)φ38内孔及键槽总长为41.3+0.20mm的粗糙度值分别为1.6µm、3.2µm,所以是关键加工表面。
2、飞轮的相关要求
(1)φ200mm外圆与φ38+0.0250mm内孔同轴度公差为φ0.05mm。
(2)键槽10±0.018mm对φ38+0.0250mm内孔轴心线对称度公差为0.08mm。
2.4加工要点分析
1、形状分析:
轮属于典型的盘类零件,端面上有一个圆形槽,它的直径是φ160mm圆形槽的最外端距外面Ф100mm的距离是30mm圆形槽上有4个定位孔,它们直径是φ20mm,它们是在端面上直径为φ130mm圆上。
端面Ф110mm上有圆孔φ38mm和键槽,键槽宽为10±0.018mm。
2、材料分析:
灰铸铁中的碳全部或大部分以片状石墨形式存在,断口呈暗飞色。
灰铸铁组织是由刚的基体和片状石墨两部分组成。
3、灰铸铁的性能:
⑴力学性能好,⑵切削加工性良好,⑶减摩性好,⑷减振性好,⑸铸造性好⑹缺口敏感性较低。
孔φ38+0.0250mm为主要装配基准,外圆Ф200mm和键槽10±0.018mm有配合要求,因此加工精度有的较高。
铸件类容易产生白口组织,使飞轮的硬度和脆性增加,造成切削加工困难,故需要退火处理。
其中外圆Ф200mm对孔φ38H7的同轴度要求为0.05mm,键槽10±0.018mm对中心轴线的对称度为0.08mm,键槽的粗糙度要求为1.6。
4、如何保证同轴度和对称度:
保证Ф200mm和38+0.0250mm的同轴度公差为Ф0.05mm,则在加工时采用心轴来保证;保证键槽10±0.018mm对中心轴线的对称度为0.08mm,则在加工时采用划线来保证。
2.5零件的精度要求
1、Ф200mm外圆与Ф38+0.0250mm内孔同轴度公差为Ф0.05mm。
2、键槽10±0.018mm对Ф38+0.0250mm内孔轴心线对称度公差为0.08mm。
3、零件加工后进行静平衡检查。
4、铸造后时效处理(人工)。
5、未注明铸造圆角R5。
6、未注明倒角C2。
7、材料HT200。
三、毛坯的选择
3.1毛坯的类型及其制造方法的选择
选择毛坯时应该考虑的因素有:
零件的生产纲领、零件材料的工艺性、零件的结构形状和尺寸、现有的生产条件。
由于飞轮零件的材料要求选用HT200,抗拉强度和塑性低,但铸造性能和减震性能好,因此应选用毛坯类型为铸件,较高强度铸铁,基体为珠光体,强度、耐磨性、耐热性均较好,减振性也良好;铸造性能较好,需要进行人工时效处理。
该零件是大批量生产,零件的轮廓尺寸不大,所以企业选用机械砂型铸造,其生产效率比手工制砂型高数倍至数十倍,特别适合大批量生产,虽然设备昂贵,但工人的技术水平要求较低,对中小型锻件的质量稳定性也有明显提高。
四、基准的选择
4.1粗基准的选择原则
①选用的粗基准必须便于加工精基准,以尽快获得精基准。
②粗基准应选用面积较大,平整光洁,无浇口、冒口、飞边等缺陷的表面,这样工件的定位才稳定可靠。
③当有多个不加工表面时,应选择与加工表面位置精度要求较高的表面作为粗基准。
④当工件的加工表面与某不加工表面之间有相互位置精度要求时,应选择该不加工表面作为粗基准。
⑤当工件的某重要表面要求加工余量均匀时,应选择该表面作为粗基准。
⑥粗基准在同一尺寸方向上应只使用一次。
4.2精基准的选择原则
(1)零件已加工的表面作为定位基准,这种基准称为精基准。
合理地选择定位精基准是保证零件加工精度的关键。
(2)选择精基准应先根据零件关键表面的加工精度(尤其是有位置精度要求的表面),同时还要考虑所选基准的装夹是否稳定可靠、操作方便。
(3)精基准的选择原则:
①基准重合原则。
尽量选择设计基准作为精基准,避免基准不重合而引起的定位误差。
②基准统一原则。
尽量选择多个加工表面共享的定位基准面作为精基准,以保证.各加工面的相互位置精度,避免误差,简化夹具的设计和制造。
③自为基准原则。
精加工或光整加工工序应尽量选择加工表面本身作为精基准,该表面与其他表面的位置精度则由先行工序保证。
④互为基准原则。
当两个表面相互位置精度以及各自的形状和尺寸精度都要求很高时,可以采取互为基准原则,反复多次地进行加工。
(4)在选择基准时不能同时遵循各选择原则(甚至相互矛盾)时,应根据具体情况具体分析,以保证关键表面为主,兼顾次要表面的加工精度。
五、工艺方案的制定
5.1各表面加工方案的确定
加工表面
公差等级
加工方案
粗糙度
端面H
粗车
12.5
孔G
IT7
钻-扩-铰
1.6
外圆E
粗车-半精车
12.5
外圆C
粗车
12.5
键槽
IT9
插
3.2
孔F
钻
25
5.2选择飞轮的加工设备
根据飞轮的工艺特征性,加工设备采用通用机床,即普通车床、插床、钻床。
工艺装备采用通用夹具(三爪卡盘)、通用工具(标准车刀、插槽刀)、通用量具(游标卡尺、外径千分尺等)。
工序号
工序名称
机床设备
刀具材料
量具
1
铸造
2
热处理
3
涂漆
4
粗车车端面H和外圆面
车床C620
硬质合金
游标卡尺
粗镗、粗绞、精绞孔G
车床C620
硬质合金
卡尺、塞规
5
车外圆C及其余端面
车床C620
硬质合金
游标卡尺
6
钻F
钻床Z525
高速钢
游标卡尺
7
插键槽W
插床
B5020
卡尺、塞规
8
钳
专用工装
9
检验
10
入库
5.3拟定飞轮的工艺路线
表2-2飞轮机械加工工艺路线
工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
1
铸造
铸造
2
热处理
人工时效,退火
3
涂漆
非加工表面涂防锈漆
4
车
夹Φ100mm毛坯外圆,以Φ200mm外圆毛坯找正,车右端面,照顾22.5mm,车Φ200mm外圆至图样尺寸,钻车内孔Φ38+0.0250mm至图样尺寸,倒角2×45
C620
5
车
倒头,夹Φ200mm外圆,车左端大端面,保证尺寸95mm,车Φ100mm端面保证尺寸110mm,倒角2×45
C620
6
磨
磨Φ38H6内孔至图纸要求
M
7
划线
在Φ100mm圆的端面上划10±0.018mm键槽线
8
插
以Φ200mm外圆及右端面定位,按Φ38+0.0250mm内孔中心线找正,装夹工件,插10±0.018mm键槽
B5020专用工装或组合夹具
9
钻
以Φ200mm外圆及一端面定位,10±0.018mm键槽定向钻4×Φ20mm孔
Z525专用钻模
10
钳
零件静平衡检查
专用工装
11
检验
按图样要求,检查各部尺寸及精度
12
入库
入库
5.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
根据上述原始资料及其加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:
查《机械制造工艺设计简明手册》(以下简称《工艺手册》)表2.2-3,砂型机器造型壳体生产铸件的尺寸公差等级为8~10级。
(1)外圆表面(Φ100mm及Φ200mm)
查《工艺手册》表2.2-1,Φ100mm尺寸公差数值为1.8~3.6mm;Φ200mm尺寸公差数值为2.0~4.0mm。
同尺寸公差为2.0mm。
查《工艺手册》(表2-11,砂型铸造机械造型和壳型的机械加工余量等级为E-G级。
查《工艺手册》表2.2-4,确定机械加工余量为:
Φ100mm:
2.0~3.0mm
Φ200mm:
2.5~4.0mm
此时取外圆表面直径分别为:
Φ105mm;Φ205mm
(2)外圆表面沿轴线长度方向的加工余量:
查《工艺手册》表2.2-4Φ100mm端面余量值规定为:
2.0~3.0mm
Φ200mm端面余量值规定为:
1.5~2.5mm。
取Φ100mm,Φ200mm端面尺寸分别为99mm,114mm。
(3)Φ38H7中心孔尺寸:
毛坯为实心,不冲出孔。
中心孔尺寸精度要求为7级,参照《工艺手册》表2.3-8及表2.3-12确定工序尺寸及余量为:
钻孔:
Φ20mm
钻孔:
Φ36mm2Z=16mm
扩钻:
Φ37.75mm2Z=1.75mm
粗铰:
Φ37.93mm2Z=0.18mm
精铰:
Φ38H7mm2Z=0.07mm
(4)个Φ20mm内孔:
因无精度和粗糙度要求,即精度等级为12级,粗糙度为Ra12.5,故只用Φ20mm钻各钻一次即可。
(5)键槽(110mm×3.3mm×10mm)
表2-3飞轮加工余量与工序尺寸表
工序号
加工表面
基本尺寸
加工余量
公差等级
工序尺寸及公差
表面粗糙度
μm
4
车右端面
110+2
2
110
12.5
钻孔Φ38H7
Φ20
IT12
Φ20
12.5
钻孔Φ38H7
Φ36
8×2
IT12
Φ36
12.5
扩钻Φ38H7
Φ37.75
0.875×2
IT9
Φ37.75
3.6
铰孔Φ38H7
Φ37.93
0.09×2
IT7
Φ38+0.0250
粗车半精车端面C
1
3.2
5
车左端面D
95+2
2
95
12.5
车端面B
110+2
2
110
12.5
8
插槽
10
10
IT9
10±0.018mm
3.2
六、确定切削用量及工时的计算
6.1确定切削用量
6.1.1工序4粗车端面B、钻孔、扩孔和铰孔
(一)工步1粗车端面H
⑴确定背吃刀量:
工序6加工余量为1mm,对于粗车来说背吃刀量1mm可以做到的,
=1mm。
⑵确定进给量:
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表1-45,按材料,刀具材料选取,该工序的每齿进给量为f=0.08-0.3mm/r,取f=0.2mm/r,切削速度v=90m/min,转速公式
,d可以为刀具的直径或材料直径:
=
286.62r/min
查《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8选卧式车床C620的主轴转速系列,取转速n=305r/min,所以该工序的实际车削速度:
(二)工步2钻孔G
⑴确定背吃刀量:
单边余量为0.5mm,
⑵确定进给量:
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》查表5-22
至表5-37选取工步进给量f=0.2mm/r
⑶计算切削速度:
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-22,取切削速度v=15m/min,由
,查《机械自造工艺设计简明手册》卧式车床C620主轴转速n=230r/min,则该工序的实际切削速度
(三)工步3扩孔G
⑴确定背吃刀量:
粗绞单边切削量为0.4mm,
⑵确定进给量:
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-32取该工步的每转进给量f=0.3mm/r
⑶计算切削速度:
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-32,切削速度v取为10m/min,有公式
,查《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8卧式车床C620主轴转速取90r/min,则实际切削速度
(四)工步4精铰孔G
⑴确定背吃刀量:
单边切削余量0.1,
⑵确定进给量:
查表5-32,选取该工艺的每转进给量f=0.2mm/r。
⑶计算切削速度:
查表5-32,取切削速度v为7m/min,由
,该工序铰刀转速
查表4.2-8C620卧式车床的转速取58r/min。
则该工序实际切削速度
(五)工步5、6粗车和半精车外圆E
⑴确定背吃刀量:
粗车单边加工余量为1mm,
⑵确定进给量:
查《机械设计专业指导书》表1-45,f=0.08-0.3mm/r,去f=0.2mm/r,切削速度v=1.5-2.0m/s,转速取v=90m/min,转速公式
,d去材料直径200mm,主轴转速n=230r/min,实际切削速度v=144.44r/min。
⑶精加工工序确定背吃刀量:
精加工单边余量为0.5mm,所以背吃刀量
。
⑷确定精加工进给量:
查《机械设计专业指导书》表1-45,f=0.08-0.3mm/r,切削速度v=1.5-2.0m/s,由于是半精加工,f越小,切削速度就越大,切除材料的表面精度就越高,所以f=0.1mm/r,切削速度取v=2.0m/s=120m/min。
⑸车削速度的计算:
查《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8卧式车床C620主轴转速取230r/min。
则实际切削速度为:
6.1.2工序5粗车端面D、B
粗车2端面D和端面H
⑴确定背吃刀量:
工序8和9背吃到量
⑵确定进给量:
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表1-45,f=0.08-0.3mm/r,取f=0.2mm/r,切削速度v=1.5-2.0m/s,转速取v=90m/min,转速计算公式
,d取材料直径为200mm
参照《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-8卧式车床C620主轴转速n=230r/min,则8,9工序的实际切削速度:
6.1.3工序7的钻床切键槽W
以外圆E及端面B定位,按内孔中心线找正,装夹工作在拉床L551120上。
在端面H上划,查《机械制造课程设计指导书》得取切削速度为
。
进给量查表5-38,f=0.06-0.20mm/z,可以取f=0.2mm/z。
机床查《机械制造工艺设计简明手册》Z5020。
6.1.4工序8的钻孔F
⑴背吃刀量:
⑵确定进给量:
查表5-22选取进给量
。
⑶切削速度跟工序6粗镗一样;所以
。
主轴转速
,实际镗削速度
。
七、时间定额的计算
7.1基本时间tm的计算
⑴工序8-钻孔基本时间计算公式
7.2辅助时间tf的计算
查《课程设计辅导教程》第五章第二节所述,辅助时间
与基本时间
之间的关系为
,取
,辅助时间为:
7.3其它时间的计算:
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》。
由于飞轮的生产类型为大批量生产,需要考虑各工序的准备终结时间,
为作业时间的3%-5%;而布置工作的时间
是作业时间的2%-7%,休息与生理需要时间
是作业时间的2%-4%,均取为3%,则其它时间关系式为
应按关系式为
:
为
根据公式;
,单件时间为:
。
八、数控编程
8.1数控编程
见附件1
总结
通过这段时间的毕业设计进一步巩固、加深和拓阔所学的知识:
通过设计实践,树立了正确的设计思想,增强创新意识和竞争意识,熟练掌握了机械设计的一般规律,也培养了分析和解决问题的能力:
通过设计计算、绘图以及对运用技术标准、规范、设计手册等相关设计资料的查阅。
对自己进行了一个全面的机械设计基本技能的训练。
在具体做的过程中,从设计到计算,从分析到绘图,让我更进一步的明白了作为一个设计人员要有清晰的大脑和整体的布局,要有严谨的态度和不厌其烦的的细心,要有精益求精、追求完
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- 飞轮 机械 加工 工艺 规程 数控 编程