数控车削圆锥轴套配合件的加工工艺及仿真-毕业论文(设计).doc
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数控车削圆锥轴套配合件的加工工艺及仿真-毕业论文(设计).doc
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河源职业技术学院毕业设计
学号:
063016121
毕业设计说明书
设计题目
数控车削圆锥轴套配合件的加工工艺及仿真
学生姓名
专业名称
数控技术
指导教师
二00九年六月六日
学号:
063016121
河源职业技术学院机电工程系毕业设计
数控车削圆锥轴套配合件的加工工艺及仿真
指导教师:
专业名称:
数控技术
论文提交日期:
论文答辩日期:
论文评阅人:
目录
目录
摘要 1
ABSTRACT 2
第一章绪论 3
第二章零件的结构分析 4
2.1工件一的分析 4
2.2工件二的分析 5
2.3工件一与工件二装配分析 6
2.4确定零件的公差等级 6
2.4.1工件1的公差等级 6
2.4.2工件2的公差等级 7
第三章零件的工艺设计 8
3.1加工设备的选定 8
3.2零件材料和毛坯的选用 8
3.3夹具的选用 8
3.4刀具的选择 8
3.4.1工件1选用的刀具 9
3.4.2工件2选用的刀具 9
3.5加工参数的选用 9
3.5.1主轴转速的确定 9
3.5.2进给速度的确定 10
3.6.3背吃刀量确定 10
第四章加工工艺方案 11
4.1工件1工艺方案 11
4.2工件2工艺方案 11
第五章零件的加工编制 13
5.1数控车床编程基础 13
5.1.1数控车床编程特点 13
5.1.2数控车床的坐标系和参考点 13
5.2工件1加工程序 14
5.3工件2加工程序 15
总结 16
参考文献 17
结束语 18
河源职业技术学院机电工程系2009届毕业设计
摘要
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。
它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。
轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。
根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
本设计圆锥轴套配合件为典型的轴类零件,零件形状轨迹虽然并不复杂但是为了保证相互配合,必须右严格的尺寸要求,所以加工难度大。
本着手工编程的角度,对零件进行具体的工艺分析,并进行工艺处理,并力求做到加工精度高,工艺过程简单的效果
关键词:
配合件;工艺;程序
ABSTRACT
Shaftpartsofthemachinepartsareoftenencounteredinatypicalone.Itismainlyusedtosupporttransmissionparts,transmissiontorqueandloadtobear.Rotatingshaftpartsisparts,anditslengthisgreaterthandiameter,generallycylindricalshaftconcentriccylindrical,conicalsurface,andholeandthreadtheendofthecorrespondingcomponent.Accordingtothestructuralshapeofdifferentpartscanbedividedintotheopticalaxisshaft,steppedshaft,hollowshaftandthecrankshaftandsoon.
Theconesleevedesignwithatypicalpieceofshaftparts,sparepartsofcomplexshapeofthetrackdonotmatcheachotherinordertoguarantee,mustbetherightsizestringentrequirements,soprocessingisverydifficult.Inmanualprogrammingpointofviewofspecificpartsoftheprocessanalysisandprocess,andstrivetoachievehighmachiningaccuracy,theeffectofasimpleprocess
Keywords:
withthecase;technology;procedures
第一章绪论
数控机床是机电一体化最典型的产品,利用数字化控制机械加工过程,不仅可提高产品的质量和生产率,同时也可降低劳动强度。
数控技术发展迅猛,数控机床应用越来越普及,学习和掌握数控加工技术已成为一种新的趋势。
数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要求,编制成以数码表示的程序输入机床的数控装置或控制计算机中,以控制工件和工具的相对运动,使之加工出合格零件的方法。
在数控机床上加工零件时,首先要对零件进行工艺分析:
零件的结构和技术要求分析;确定零件的公差等级;对零件进行零件的工艺设计;制定零件的工艺方案;最后编写零件的加工程序。
两年多来通过对数控专业的学习,对数控机床和编程和操作有一定程度的了解和掌握,已经可以进行独立的编程和操作,这时就需要一次来锻炼自己,检验自己的掌握程度。
这次设计就达到了这样的目的,使自己更了解数控机床,对它的结构系统等有了一定更进一步的掌握,使自己的理论水平和实际操作水平更上一层楼。
第二章零件的结构分析
2.1工件一的分析
图2-1工件1零件图
该零件总长度:
105mm,最大回转直径为60mm,有多个台阶及退刀槽,4处倒角从左至右分别为2*2*45°,2*1.5*45°,1:
10的配合件1的锥孔。
表面粗糙度Ra:
3处为1.6μm,1处为3.2μm,其余为6.3μm
工件1需要加工的表面有Φ60mm、Φ30mm、Φ25mm,锥度为1:
10的锥度孔,3处3*1的退刀槽
工件1的技术要求为:
(1)未标注倒角为C1。
(2)不准使用砂纸,磨石,锉刀,等辅具抛光加工表面。
(3)1:
10锥度孔与件2配合,用涂色法检验接触面大于70%。
(4)未注尺寸公差按GB/T1804-f。
2.2工件二的分析
图2-2工件2零件图
该零件总长:
为160mm,最大外径Φ50,工件有一处7.5X10的槽,一处D=50,d=44锥度为1:
10,长度为30的锥形轴,工件总体粗糙度为6.3μm。
工件1需要加工的表面有:
Φ50,Φ44mm、Φ40mm、2*Φ25mm、Φ30mm、1:
10锥度轴。
工件2的技术要求为:
(1)未标注倒角为C1。
(2)1:
10锥度轴与件1配合,用涂色法检验接触面大于70%
(3)不准使用砂纸、磨石、锉刀等辅具抛光加工表面。
(4)未注尺寸公差按GB/T1804-f。
2.3工件一与工件二装配分析
图2-3工件1与工件2装配图
件1与件2为典型的圆锥轴套配合,为间隙配合,其装配总长要求为205mm,其中相互配合的锥轴之间的配合间隙要求在0.1mm以下,为了保证零件间相互配合的精度,所以加工难度大,必须要有严格的尺寸要求,在加工中应该先加工套,并以此为基准来加工轴,以保证轴套零件的尺寸精度、几何精度。
2.4确定零件的公差等级
公差的等级是指确定尺寸精确度的等级,不同的零件和零件上不同的部位的尺寸,对精度要求不同,所以确定零件的公差等级对后期的工艺与加工处理有十分重要的意义。
2.4.1工件1的公差等级
表2-1
基本尺寸
上偏差
下偏差
公差等级
加工方式
Φ60
0
-0.15
IT10
半精加工
Φ55
-0.2
-0.3
IT13
半精加工
Φ50
0.1
0
IT10
半精加工
Φ44
0.1
0
IT10
半精加工
Φ40
0.15
0
IT11
半精加工
Φ30
0
-0.021
IT7
精加工
Φ25
0
-0.1
IT11
半精加工
2.4.2工件2的公差等级
表2-2
基本尺寸
上偏差
下偏差
公差等级
加工方式
Φ60
0.1
0.1
IT10
半精加工
Φ50
0
-0.025
IT7
精加工
Φ40
0
-0.025
IT7
精加工
Φ25
0
-0.021
IT7
精加工
第三章零件的工艺设计
3.1加工设备的选定
本设计采用数控机床加工的方法,根据实际的机床设备和零件的加工要求,选用广州数控GKS-980T型数控车床。
3.2零件材料和毛坯的选用
根据实际情况和加工零件的具体要求,选用零件的材料为45号钢,45号钢为优质碳素结构用钢,是轴类零件的常用材料,它价格便宜经过调质(或正火)后,可得到较好的切削性能,而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能,淬火后表面硬度可达45~52HRC。
毛坯的选择:
工件1的毛坯的尺寸为Φ65*110mm的棒料,工件2的毛坯为Φ55*165mm的棒料
3.3夹具的选用
数控加工对夹具主要有两大要求:
一是夹具应具有足够的精度和刚度;二是夹具应有可靠的定位基准。
选用夹具时,通常考虑以下几点:
1)尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具,避免采用专用夹具,以缩短生产准备时间。
2)在成批生产时才考虑采用专用夹具,并力求结构简单。
3)装卸工件要迅速方便,以减少机床的停机时间。
4)夹具在机床上安装要准确可靠,以保证工件在正确的位置上加工。
选择使用三爪卡盘:
是数控车床的通用卡具.三爪卡盘最大的优点是可以自动定心.夹持范围大,根据图样可知,所加工的零件为典型轴类零件中的圆锥套筒配合件,由于锥度孔与锥度轴之间的配合要求较高,故要求零件的同轴度也有较高要求。
3.4刀具的选择
刀具选择总的原则是:
安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。
在数控加工中刀具的选用直接关系到加工精度的高低,加工表面质量的优劣和加工效率的高低,数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点与普通机床相比,数控加工时对刀具提出了更高的要求,不仅要求刚性好、精度高,而且要求尺寸稳定、耐用度高、断屑和排屑性能好,同时要求安装调整方便,满足数控机床的高效率。
在本设计中所加工的零件的零件材料为45号钢,图样尺寸要求较高,故选择的刀具材料是硬质合金。
根据每个工件的情况,来选取刀具。
3.4.1工件1选用的刀具
表3-1
刀号
刀具类型
备注
1
外圆精车刀,刀尖角为35°
用于右端和左端外圆的粗,精加工
2
内圆粗车刀,刀尖半径为R0.5
用于左端锥孔和内阶孔的粗加工
3
内圆精车刀,刀尖半径为R0.2
用于左端锥孔和内阶孔的精加工
4
切槽刀,刀宽为3MM
用于加工2处3X1的退刀槽
5
中心钻
钻制定位中心孔
6
Φ40的钻头
预钻Φ40深度为40的内孔
3.4.2工件2选用的刀具
表3-2
刀号
刀具类型
备注
1
外圆粗车刀,刀尖角为55°
用于右端外圆和左端锥度轴和外圆粗加工
2
外圆精车刀,刀尖角为35°
用于右端外圆和左端锥度轴和外圆精加工
3
切槽刀,刀宽为10mm
用于加工10XΦ12.5的槽
3.5加工参数的选用
数控编程时,编程人员必须确定每道工序的切削用量,并以指令的形式写入程序中。
切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。
对于不同的加工方法,需要选用不同的切削用量。
切削用量的选择原则是:
保证零件加工精度和表面粗糙度,充分发挥刀具切削性能,保证合理的刀具耐用度;并充分发挥机床的性能,最大限度提高生产率,降低成本。
3.5.1主轴转速的确定
主轴转速应根据允许的切削速度和工件(或刀具)直径来选择。
其计算公式为:
n=1000v/πD
公式中:
v----切削速度,单位为m/min,由刀具的耐用度决定;
n---主轴转速,单位为r/min;
D----工件直径或刀具直径,单位为mm。
计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。
3.5.2进给速度的确定
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数,主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。
最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
确定进给速度的原则:
1)当工件的质量要求能够得到保证时,为提高生产效率,可选择较高的进给速度。
一般在100~200mm/min范围内选取。
2)在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时,宜选择较低的进给速度,一般在20~50mm/min范围内选取。
3)当加工精度,表面粗糙度要求高时,进给速度应选小些,一般在20~50mm/min范围内选取。
4)刀具空行程时,特别是远距离“回零”时,可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。
3.6.3背吃刀量确定
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定,在刚度允许的条件下,应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量,这样可以减少走刀次数,提高生产效率。
为了保证加工表面质量,可留少量精加工余量,一般0.2~0.5mm。
总之,切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。
同时,使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应,以形成最佳切削用量。
第四章加工工艺方案
4.1工件1工艺方案
(1)确定工艺方案
采用三爪卡盘夹持Φ65外圆,棒料伸出卡盘外约65mm先加工左端外圆轮廓。
然后掉头,棒料伸出约65mm加工右端外圆轮廓和内圆锥孔和内阶孔。
(2)工具的准备
200mm卡尺,深度卡尺,25~50mm尺,,35~50内径百分表。
万能内角度尺。
(3)工艺路线的的设计
1)用1号刀进行轮廓的粗车和精车,采用轮廓粗车循环指令G71和精车循环指令G70进行编程。
2)用2号刀进行内锥度孔的粗加工,采用轮廓粗车循环指令G71进行编程。
3)用3号刀进行内锥度孔的精加工,采用精车循环指令G70进行编程。
4)用4号刀进行3X1退刀槽的加工。
(4)切削用量
粗车轮廓时车削深度为1mm退刀量为0.5mm,进给量为1mm/r,主轴转速为800r/min;精车轮廓和内孔时进给量为0.15mm/r,主轴转速为1200r/mm。
粗车完毕后,X向单边精车余量为0.2mm,Z向单边精车余量为0.2mm;车槽时进给量为0.15mm/r,主轴转速为600r/mm,车刀进入槽底部进给暂停2S
(5)工件原点
以装夹零件右端面与回转轴线交点为工件原点。
4.2工件2工艺方案
(1)确定工艺方案
采用三爪卡盘夹持Φ55外圆,棒料伸出卡盘外约110mm,先加工右端外圆轮廓。
然后掉头,棒料伸出约70mm,加工右端外圆轮廓。
(2)工具的准备
200mm卡尺,深度卡尺,25~50mm千分尺。
(3)工艺路线的的设计
1)用1号刀进行轮廓的粗车,采用轮廓粗车循环指令G71进行编程。
2)用2号刀进行轮廓的精车,采用轮廓粗车循环指令G70进行编程。
3)用4号刀进行10*Φ12.5的槽的加工
(4)切削用量
粗车轮廓时车削深度为1mm刀量为0.5mm,进给量为1mm/r,主轴转速为800r/min;精车轮廓时进给量为0.15mm/r,主轴转速为1200r/mm。
粗车完毕后,X向单边精车余量为0.2mm,Z向单边精车余量为0.2mm;车槽时进给量为0.15mm/r,主轴转速为600r/mm,车刀进入槽底部进给暂停2S
(5)工件原点
以装夹零件右端面与回转轴线交点为工件原点。
第五章零件的加工编制
5.1数控车床编程基础
数控车床是当今应用较广泛的一种自动化程度高、结构复杂且又昂贵的数控加工设备,主要要用于轴类、套类和盘类等回转体零件的加工。
通过程序的控制,能自动完成外圆柱面、锥面、螺纹等工序的切削加工。
并能进行切槽、钻孔、扩孔等加工工作。
加工零件的尺寸精度可达IT6~IT5,表面粗糙度可达1.6μm以下。
5.1.1数控车床编程特点
数控车床的主要编程特点如下:
(1)在以个程序段中,可以采用绝对值编程(X、Z表示)、增量值编程(用U、W表示)或者二者混合编程。
(2)直径方向(X方向)用绝对值编程时,X以直径值表示;用增量值编程时,以径向实际位移量的二倍值表示,并附方向符号(正向可以省略)。
系统默认直径编程,也可以采用半径编程,但必须更改系统设定。
(3)X向的脉冲当量应取Z向的一半。
(4)车削加工毛胚余量较大时,可以进行多次重复循环车削。
(5)编程时也应考虑刀具的半径补偿。
5.1.2数控车床的坐标系和参考点
数控车床的坐标系分为机床坐标系和工件坐标,二者都符合右手定则。
其中机床坐标系是机床固有的坐标系,一般不能随意更改,参考点也是机床上一个固定的点,它是刀具退到一个固定不变的位置。
对于程序的编制有十分重要的作用。
工件坐标系是编程者在程序编制过程中使用的坐标系,程序的坐标值都以此为依据。
在进行程序的编制时,必须首先确定工件工件坐标系和工件原点,工件原点一般选择在工件的右端面与主轴回转中心得交点上。
5.2工件1加工程序
工件1右端面轮廓加工
G00X100.Z50.T0101;
M03S800;
G00X65.Z5.;
G71U1R0.5
G71P100Q200U0.2W0.2F1.;
N100G00X22.;
G01Z0.F0.15S1200;
X25.Z-1.5;
Z-20.;
X27.;
X30.W-1.5;
Z-55.;
X56.;
X60.W-2.;
N200Z-60.;
G70P100Q200F0.15
G00X100.;
Z50.;
T0404;
G00X35.Z-20.;
G01X23.F0.15;
G04X2.;
G01X40.;
G00Z-55.;
G01X28.;
G04X2.;
G01X32.;
G00X100.;
Z50.;
M05;
M30;
工件1左端轮廓及内孔程序
G00X100.Z50.T0101;
M03S800;
G00X65.Z5.;
G71U1R0.5
G71P100Q200U0.2W0.2F1.;
N100G00X56.;
G01Z0.F0.5S1200;
X60.Z-2.;
Z-60.;
G00X100.;
N200Z50.;
G70P100Q200F0.15
G00X100.;
Z50.;
T0202;
G00X50.Z5.;
G73U6W0R0.0012;
G73P100Q200U0.2W0.2F0.5;
N100G01Z0;
X44.Z-30.;
Z-40.;
N200Z50.
G00Z50.;
X100.;
T0303;
G70P100Q200;
G00Z50.;
X100.;
M05;
M30;
5.3工件2加工程序
工件2右端加工程序
G00X100.Z50.T0101;
M03S800;
G00X55.Z5.;
G71U1R0.5
G71P100Q200U0.2W0.2F1.;
N100G00X23.;
G01Z0.F0.15S1200;
X25.Z-1.;
Z-30.;
X38.;
X40.W-1.;
Z-80.;
X48.;
X50.W-1.;
N200Z-100.;
G00X100.;
Z50.;
T0202;
G70P100Q200F0.15
G00X100.;
Z50.;
T0303;
G00X60.Z-100.;
X25.F0.15;
G04X2.;
GOOX100.;
Z50.;
M05;
M30;
工件2右端加工程序
G00X100.Z50.T0101;
M03S800;
G00X55.Z5.;
G71U1R0.5
G71P100Q200U0.2W0.2F1.;
N100G00X44.;
G01Z0.F0.15S1200;
X50.Z-30.;
Z-40.;
G02X50.Z-50.R8.;
N200G01Z-60.;
G00X100.;
Z50.;
T0202;
G70P100Q200F0.15
G00X100.
Z50.
M05;
M30;
总结
此次毕业设计是我们从大学毕业生走向工作。
从最初的选题,开题到计算、绘图直到完成设计。
其间,查找资料,老师指导,与同学交流,反复修改图纸,每一个过程都是对自己能力的一次检验和充实。
通过这次实践,使我掌握了更多的专业知识,建立系统的的专业知识结构,熟悉数控车床加工工艺过程,锻炼了工程设计实践能力,培养了自己独立设计能力。
此次毕业设计是对我专业知识和专业基础知识一次实际检验和巩固,同时也是走向工作岗位前的一次热身。
毕业设计收获很多,比如学会了查找相关资料相关标准,分析数据,提高了自己的绘图能力,懂得了许多经验公式的获得是前人不懈努力的结果。
同时,也要以更虚心的态度对待即将踏入社会的工作和学习,部端完善自己充实自己。
参考文献
1冯建雨.《机械制造技术基础》.化学工业出版社.2005
2黄文汉.《数控车床仿真与加工实训指导书》.河源职业技术学院实训中心,2007
3陈洪涛.《数控加工工艺与编程》.高等教育出版社,2006
4王洪光.《车工技能操作》化学工业出版社.2006
5秦启书.《数控编程与操作》.西安电子科技大学出版社.2006
6于春生.韩旻.《数控编程及应用》.高等教育出版社,2001
7陈剑鹤.《模具设计基础》.机械工程出版社,2001
8陆剑中.孙家宁.《金属切削原理与刀具》.机械工业出版社,2005
9裴炳文.《数控加工工艺与编程》.机械工业出版社.2
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