轴套类零件的数控加工程序编制与加工.docx
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轴套类零件的数控加工程序编制与加工
机械工程学院
专业课课程设计说明书
设计题目:
轴套类零件的数控加工程序编制与加工
专业:
机械设计制造及其自动化
班级:
姓名:
学号
指导教师:
年月日
1数控加工技术概述…………………………………………………3
1.1数控加工技术的发展……………………………………………3
1.2数控加工工艺的特点……………………………………………4
2夹具设计过程………………………………………………………5
2.1设计夹具的目的…………………………………………………5
2.2夹具的分类……………………………………………………5
2.3专用夹具的组成………………………………………………8
2.4夹具中的夹紧机构……………………………………………9
3机械加工工艺规程的制定………………………………………10
3.1机械加工工艺规程的作用……………………………………10
3.2机械加工工艺规程的制定程序………………………………11
3.3毛坯的选择……………………………………………………11
3.4定位基准的选择………………………………………………13
4.1支承套…………………………………………………………15
4.1.1零件加工工艺分析…………………………………………15
4.1.2毛坯的选择…………………………………………………17
4.1.3数控加工工艺分析及工序设计……………………………18
参考文献……………………………………………………………22
1数控加工技术概述
1.1数控加工技术的发展
数控加工的发展趋势是高速和精密,另一个发展趋势是完整加工,即在一台机床上完成复杂零件的全部加工工序。
数控加工中的程序编制也随着数控机床的更新而改变。
50年代,MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言,称为APT(AutomaticallyProgrammedTool)。
其后,APT几经发展,形成了诸如APTII、APTIII(立体切削用)、APT(算法改进,增加多坐标曲面加工编程功能)、APTAC(Advancedcontouring)(增加切削数据库管理系统)和APT/SS(SculpturedSurface)(增加雕塑曲面加工编程功能)等先进版。
采用APT语言编制数控程序具有程序简练,走刀控制灵活等优点,使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级,上升到面向几何元素.APT仍有许多不便之处:
采用语言定义零件几何形状,难以描述复杂的几何形状,缺乏几何直观性;缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段;难以和CAD数据库和CAPP系统有效连接;不容易作到高度的自动化,集成化。
针对APT语言的缺点,1978年,法国达索飞机公司开始开发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统,称为CATIA。
随后很快出现了像EUCLID,UGII,INTERGRAPH,MasterCAM,Pro/Engineering及NPU/GNCP等系统,这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示,交互设计、修改及刀具轨迹生成,走刀过程的仿真显示、验证等问题,推动了CAD和CAM向一体化方向发展。
到了80年代,在CAD/CAM一体化概念的基础上,逐步形成了计算机集成制造系统(CIMS)及并行工程(CE)的概念。
目前,为了适应CIMS及CE发展的需要,数控编程系统正向集成化,网络化和智能化方向发展。
1.2数控加工工艺的特点
数控加工工艺具有以下特点:
(1)数控机床加工精度高。
一般只需一次加工即能达到加工部位的精度,而不需分粗加工、精加工。
(2)在数控机床上工件一次装夹,可以进行多个部位的加工,有时甚至可完成工件的全部加工内容。
(3)由于刀具库或刀架上装有几把甚至更多的备用刀具,因此,在数控机床上加工工件时刀具的配置、安装与使用不需要中断加工过程,使加工过程连续。
(4)根据数控机床加工时工件装夹特点与刀具配置、使用的特点区别于普通机床加工时的情况,工件的各部位的数控加工顺序可能与普通、机床上加工工件的顺序也有很大的区别。
此外根据数控机床高速、高效、高精度、高自动化等特点,数控加工还具有以下工艺特点:
1)切削量用比普通机床大。
2)工序相对集中。
3)较多地使用自动换刀(ATC)。
4)首件需试切削。
5)工艺内容更具体更详细,工艺要求更严密更精确。
2.夹具设计过程
2.1设计夹具的目的
在机械制造的机械加工、检验、装配、焊接和热处理等冷、热工艺过程中,使用着大量的夹具。
所谓夹具就是一切用来固定加工对象,使之占有正确位置,接受施工或者检测的装置。
在机械制造中采用大量的夹具,机床夹具就是夹具中的一种。
它装在机床上,使工件相对刀具与机床保持正确的相对位置,并能承受切削力的作用。
机床夹具的作用主要有以下几个方面:
较容易、较稳定地保证加工精度,因为用夹具装夹工件时,工件相对机床(刀具)的位置由夹具来保证,基本不受工人技术水平的影响,因而能较容易、较稳定地保证工件的加工精度;提高劳动生产率,因为采用夹具后,工件不需要划线找正,装夹也方便迅速,显著地减少了辅助时间,提高了劳动生产率;扩大机床的使用范围,因为使用专用夹具可以改变机床的用途、扩大机床的使用范围,例如,在在车床或摇臂转床上安装镗模夹具后,就可以对箱体孔系进行镗削加工;改善劳动条件、保证生产安全,因为使用专用机床夹具可以减轻工人的劳动强度、改善劳动条件,降低对工人操作技术水平的要求,保证安全。
2.2夹具的分类
(1)通用夹具
通用夹具是指已经标准化的,在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。
例如,车床上的三爪卡盘和四爪卡盘、顶尖和鸡心夹头;铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。
它们有很大的通用性,无需调整或稍加调整就可以用于装夹不同的工件。
这类夹具一般已经标准化。
由专业工厂生产,作为机床附件供应给用户。
(2)专用夹具
专用夹具是指专为某一工件的某道工序的加工而专门设计的夹具,具有结构紧凑,操作迅速、方便等优点。
专用夹具通常由使用厂根据要求自行设计和制造,适用于产品固定且批量较大的生产中。
(3)组合夹具
组合夹具是在机床夹具零部件标准化的基础上,由一整套预先制造好的,具有各种不同形状、不同规格尺寸的标准元件和合件,按照组合化的原理,针对工件的加工要求组装成各种专用夹具。
夹具使用完毕后,可以拆卸,留待组装新夹具时使用。
组合夹具的应用范围十分广泛。
它最适合于品种多、产品变化快、新产品试制和单件小批生产等场合,在批量生产中也可利用组合夹具代替临时短缺的专用夹具,以满足生产要求。
用组合夹具元件可以组装成各类机床夹具。
数控机床和柔性制造单元的出现,更加推动了组合夹具技术的进步,扩大了组合夹具的应用范围。
组合夹具具有以下特点:
组合夹具元件可供多次使用,但其一旦组装成某个夹具后,该夹具结构仍属专用性,只能一次使用。
当变换加工对象时,一般仍需全部拆开,重新组装成新夹具结构,以满足新工件的加工要求。
和专用夹具不一样,组合夹具的最终精度,是靠各组成元件的精度,直接组合来保证的,不允许进行任何补充加工,否则无法保证元件的互换性。
由于组合夹具是由各标准元件组合起来的,因此刚性较差,尤其是元件连接的结合面接触刚度,对加工精度影响较大。
一般组合夹具的外形尺寸较大,不及专用夹具那样紧凑。
这种夹具不受生产类型的限制,可以随时组装,以应生产之急。
(4)拼装夹具
拼装夹具是指按某一工件的某道工序的加工要求,由标准化、系列化的夹具元件,直接按专用夹具的装配方法(销钉定位、螺栓紧固)装配成的专用夹具。
采用拼装夹具大大缩短了专用夹具的设计与制造周期,而且当产品改型时原来夹具的大部分元件仍可拆下重新使用,适用于多品种、小批量生产中。
(5)通用可调夹具
通用可调夹具是指根据不同尺寸或种类的工件,调整或更换个别定位元件或夹紧元件而形成的专用夹具。
加工对象不很确定,通用范围较大,适用于多品种、小批量生产中。
(6)成组夹具
成组夹具是指专为加工成组工艺中某一组零件而设计的可调夹具。
加工对象明确,只需调整或更换个别定位元件或夹紧元件便可使用,调整范围只限于本零件组被的工件,适用于成组加工。
通用可调夹具和成组夹具都是一种比较先进的、继承性好的新型夹具。
采用这两种夹具可大大减少专用夹具数量,缩短生产准备周期,降低生产成本,加快产品的更新换代,并可有效地促进并实现机床夹具标准化、系列化和通用化。
通用可调夹具与成组夹具的区别在于:
前者的加工对象不很确定,其更换调整部分的结构设计,往往具有较大的适应性,通用范围大;而成组夹具则是为成组加工工艺中一组零件而专门设计的,加工对象十分明确,可调范围也只限于本组内的零件,因此后者亦称为专用可调夹具。
2.3专用夹具的组成
(1)定位装置
这种装置包括定位元件及其组合,其作用是确定工件在夹具中的位置,即通过它使工件加工时相对于刀具及切削成形运动处于正确的位置,如支撑钉、支撑板、V形块、定位销等。
(2)夹紧装置
它的作用是将工件压紧夹牢,保证工件在定位时所占据的位置在加工过程中不因受重力、惯性力以及切削力等外力作用而产生位移,同时防止或减小振动。
它通常是一种机构,包括夹紧元件(如夹爪、压板等),增力及传动装置(如杠杆、螺纹传动副、斜楔、凸轮等)以及动力装置(如气缸、油缸)等。
(3)对刀—引导装置
它的作用是确定夹具相对于刀具的位置,或引导刀具进行加工,如对刀块、钻套、镗套等。
(4)其他元件及装置
如定向件、操作件以及根据夹具特殊功用需要设置的一些装置,如分度装置、工件顶出装置、上下料装置等。
(5)夹具体
用于连接夹具各元件及装置,使其成为一个整体的基础件,并与机床有关部位连接,以确定夹具相对于机床的位置。
2.4夹具中的夹紧机构
夹具中的夹紧装置一般由动力源和夹紧机构两个部分组成。
动力源是产生原始作用力的部分,如用人的体力对工件进行夹紧,称为手动夹紧;若采用气动,液动,电动以及机床的运动等动力装置来代替人力进行夹紧,则称为机动夹紧。
夹紧机构是接受和传递原始作用力,使其变为夹紧力并执行夹紧任务的部分,包括中间传递力机构和夹紧元件。
中间传递力机构把来自人力或者动力装置的力传给夹紧元件,再由夹紧元件直接与工件受压面接触,最终完成夹紧任务。
在夹紧的组成中可以看出,不论采用任何动力源(手动或者机动),外加的原始作用力要转化为夹紧力,都必须通过夹紧机构。
夹具中常用的夹紧机构有斜碶夹紧机构、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、铰链夹紧机构、定心对中夹紧机构以及联动夹紧机构等。
(1)斜碶夹紧机构:
斜碶夹紧机构是夹紧机构中最基本的形式之一,螺旋夹紧机构,圆偏心夹紧机构,定心对中夹紧机构等均是斜碶夹紧机构的变形,由于手动的斜碶夹紧机构在夹紧工件时既费时又费力,效率很低,故实际上多在机动夹紧装置中采用。
(2)螺旋夹紧机构:
利用螺杆直接夹紧工件,或者与其他元件组成复合夹紧机构夹紧工件,是应用较广泛的一种夹紧机构,由于螺旋夹紧机构具有结构简单,容易制造,夹紧可靠,扩力比较大和夹紧行程不受限制等特点,所以在手动夹紧装置中被广泛使用,在夹具中除采用螺杆直接夹紧工件外,经常采用螺旋压板夹紧机构。
(3)圆偏心夹紧机构:
由于偏心圆的夹紧力小,自锁性能又不是很好,故只使用于切削负荷不大而且无很大震动的场合,为满足自锁条件,其夹紧行程也相应受到限制,用与夹紧行程较小的场合。
(4)铰链夹紧机构:
因铰链夹紧机构的结构简单,扩力比较大,适用于多点或多件夹紧,在气动或者液动夹具中广泛应用。
(5)定心、对中夹紧机构:
定心,对中夹紧机构是一种特殊的夹紧机构,工件在其上同时实现定位和夹紧
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- 轴套 零件 数控 加工 程序 编制