曲面配合类零件范文.docx
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曲面配合类零件范文
引言
数控机床是综合应用微电子,计算机自动控制,自动检测等先进技术的新型机床。
它适宜加工小批量,高精度,形状复杂,生产周期要求较短的零件,具有高柔性,高精度,高效益,高自动化等特点。
随着数控机床的发展与普及,现代化企业对于懂得数控加工技术,能进行数控加工编程的技术人才的需求量必将不断增加。
随着科学技术和社会生产的迅速发展,机械产品日趋复杂,并且对于机械产品的质量和生产率的要求也越来越高。
在航空航天、造船和计算机等工业中,零件的精度高、形状复杂、批量小、改动频率高、加工困难,而传统的机械加工方法生产效率低劳动强度大,产品质量难以得到保证。
因此,机械加工加工艺过程自动化是适应上述发展特点的最重要手段之一。
为了解决上述问题,一种灵活、通用、高精度、高效率的“柔性”自动化设备—数控机床应运而生。
目前,数控加工技术与数控机床在工业生产中得到了广泛应用,成为机床自动化的一个重要发展方向。
本论文包括任务书,进度安排表,开题报告等内容,对各种刀具量具的选择和使用,对零件图纸的绘制及标注,对零件的编程操作及加工。
第一章数控加工的准备工作
1.1数控加工的基本原理
数控机床是用数字信息进行控制的机床。
即把加工信息代码化、将刀具移动轨迹信息记录在程序介质上、然后送入数控系统经过译码和运算、控制机床刀具与工件的相对运动、控制加工所要求的各种状态,加工出所需工件的一类机床即为数控机床
数控车床是数控金属切削机床中最常用的一种机床。
数控车床的主运动和进给运动是由不同的电机进行驱动的,而且这些电机都可以在机床的控制下,实现无级调速。
现在数控技术已成为制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础技术,现代的CAD/CAM,FMS和CIMS、敏捷制造和智能制造等,都是建立在数控技术之上。
1.2机床的选用
如图1-1此零件由圆弧面、圆柱面、内孔、圆锥面、槽和螺纹组成,用普通车床加工难以控制精度,适合采用数控机床加工。
采用华中21T系统CK6136S高精密机床,卧式车床布局,可对各种轴类及盘类工件自动完成内外圆柱面、端面、切槽、倒角等工序的切削加工,并能车削公制及英制螺纹、模数及径节螺纹。
图1-1
第二章零件的加工工艺
2.1数控加工工艺概述
数控车床加工工艺是采用数控车床加工各种回转体零件时所运用各种方法和技术手段的总和,应用于整个数控车床加工工艺过程。
它是伴随着数控车床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术,它是人们大量数控车床加工实践的经验总结。
数控车床加工工艺过程是利用车刀在数控车床上直接改变零件的形状、尺寸、表面位置、表面状态等,使其成为成品或半成品的过程。
2.1.1数控加工工艺的主要内容
当选择并决定某个零件进行数控车床加工后,并不等于要把它所有的加工内容都包下来,而可能只是对其中一部分进行数控加工,所以必须对零件图样进行仔细的工艺分析,确定那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。
数控加工工艺主要包括以下的内容:
1.选择适合在数控上加工的零件,确定工序内容。
2.分析加工零件的图样,明确加工内容及技术要求,确定加工方案,制订数控加工路线,如工序的划分、加工顺序的安排、非数控加工工序的衔接等。
设计数控加工工序,如工序的划分,刀具的选择、夹具的定位与安装、切削用量的确定、走刀路线的确定等等。
3.调整数控加工工序的程序,如对刀点、换刀点的选择、刀具补偿等。
4.分配数控加工中的公差,保证加工后的零件合格。
5.处理数控机床上部分工艺指令。
2.1.2数控加工工艺的特点
由于数控车床加工工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生产效率高、设备使用费用高等特点,使数控车床加工相应形成下列特点:
(1)数控车床加工工艺内容要求具体、详细。
(2)数控车床加工工艺要求更严密、精确。
(3)制订数控车床加工工艺要求严格的分析计算。
(4)制订数控车床加工工艺选择切削用量时要考虑进给速度对加工零件形状精度的影响。
(5)制订数控车床加工工艺的特殊要求。
(6)数控车床加工程序的编写、校验与修改是数控加工工艺的一项特殊内容。
2.2材料的选用、尺寸及热处理分析
2.2.1材料的选用
根据零件图纸分析,选用的工件材料首先应有足够的强度,对应力集中敏感性低;还应满足刚度、耐磨性、耐腐蚀性及良好的加工性。
常用的材料主要有碳钢、合金钢、球墨铸铁和高强度铸铁。
碳钢有足够高的强度,便于进行各种热处理及机械加工,价格低、供应充足,故应用最广。
一般机器中的轴,可用30、40、45、50等牌号的优质中碳钢制造,尤以45号钢经调质处理最常用。
所以选用45号钢做为材料。
毛坯尺寸120*50,要求是单件全面积加工,确保尺寸精度。
2.2.2零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定
数控加工是一种基于数字的加工,分析数控加工工艺过程不可避免地要进行数字分析和计算,数字处理正是数控加工的特点的突出体现。
数控工艺员在拿到零件图后,必须要对它作数学处理并最终确定编程尺寸设定值。
(1)编程原点的选择加工程序中的程序字大部分是尺寸字,这些尺寸字中的数据是程序的主要内容。
同一个零件,同样的加工,同于编程原点不同,尺寸字中的数据就不一样,所以编程前首先要选定编程原点,以建立编程坐标系。
(2)编程尺寸设定值的确定编程尺寸设定值理论上应为该尺寸误差分散中心,但由于事先无法知道分散中心的确切位置,可先由平均代替,最后根据试加工结果进行修正,以消除系统误差的影响。
2.3数控加工工艺过程的拟定
一般根据零件的加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸及生产类型确定零件表面的数控车削加工方法及加工方案。
根据表面精度要求可分为粗车、半精车、精车、细车、精密车等方案进行加工。
2.3.1工序的划分原则
工序集中:
将若干个工步集中在一个工序内完成,因此一个工件的加工,只须集中在少数几个工序内完成。
最大限度的集中是在一个工序内完成工件所有表面的加工。
采用工序集中可以减少工件的装夹次数,在一次装夹中可以加工许多表面,有利于保证各表面之间的相互位置精度,也可以减少机床的数量,相应地减少工人的数量和机床的占地面积。
但所需要的设备复杂,操作和调整工作也较复杂。
工序分散:
工序的数目多,工艺路线长,每个工序所包括的工步少,最大限度的分散是在一个工序内只包括一个简单的工步。
工序分散可以使所需要的设备和工艺装备结构简单、调整容易,操作简单,但专用性强。
对于需要多台不同数控车床、多道工序才能完成加工的零件,工序划分自然以机床为单位来进行。
而对于只需要很少的数控车床就能加工完零件全部加工内容的情况,数控加工工序的划分可按下列方法进行行:
(1)以一次安装、加工作为多道工序。
这种方法适合于加工内容较少的零件,加工完后就能达到待检状态。
(2)以多把刀具加工的内容划分工序。
有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工序,但考虑到程序太长,会受到某些限制,如控制系统的限制(主要是内存容量),机床连续工作时间的限制(如一道工序在一个工作班内不能结束)等。
此外,程序太长会增加出错与检索的困难。
因此程序不能太长,一道工序的内容不能太多。
(3)以加工部位划分工序。
对于加工内容很多的工件,可按其结构特点将加工部位分成几个部分,如内孔、外圆、曲面和内外槽,并将每一部分的加工作为一道工序。
(4)以粗、精加工划分工序。
对于经加工后易发生变形的工件,由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形,故一般来说,凡要进行粗、精加工的过程,都要将工序分开。
2.3.2工序顺序的安排:
工件表面的加工顺序,一般先粗加工后精加工,先基准面加工后其他面加工,先主要表面加工后次要表面加工,先外表面加工后内表面加工。
制订零件数控车削加工工序一般遵循下列原则:
(1)先加工精基准面。
作为精基准的表面应安排在艺过程开始时加工。
精基准面加工好后,接着对精度要求高的主要表面进行粗加工和半精加工,并穿插进行一些次要表面的加工,然后进行各表面的精加工。
要求高的主要表面的精加工一般安排在最后进行,即上道工序能为后面的工序提供精基准和合适的夹紧表面。
(2)先加工简单的几何形状再加工复杂的几何形状。
(3)对精度要求高,粗、精加工需分开进行的,先粗加工后精加工
(4)以相同定位、夹紧方式安装的工序,最好接连进行,以减少重复定位次数和夹紧次数
(5)检验工序是保证产品质量和防止产生废品的重要措施。
在每一个工序中,操作者都必须自行检验。
在操作者自检的基础上,在下列场合还要安排独立检验工序:
粗加工全部结束后,精加工之前;送往下道工序加工的前后;重要工序的前后;最终加工之后等。
2.4零件的工艺步骤
(1)先装夹毛胚左端,平端面,再用93°外圆车刀车削φ20、M24、φ30、R5的倒角和φ40加工到精度要求。
(2)用刀宽为3mm的切槽刀按左刀点对刀工艺加工零件外槽,按先粗后精的加工工艺加工槽宽为φ20x3的槽加工到精加工要求。
(3)用三角螺纹刀加工三角螺纹M24x1.5,底径为φ22.05,达到通规通止规止
(4)退刀至安全点。
(5)掉头得重新装夹零件,夹到φ30x10紧贴R5的倒角,将零件长度控制在90mm要求范围内,平端面打中心孔。
(6)用93°外圆车刀按先粗后精的加工工艺加工φ45,R40圆弧到精加工要求。
(7)用内孔刀按先粗后精的加工工艺加工内孔分别为大径φ38斜度为1:
5和φ31的内孔至精度要求。
(8)退刀至安全点。
(9)卸零件进行精度测量。
(10)装夹毛坯左端,平端平,用93°外圆车刀按先粗后精的加工艺加工外圆大径为φ38斜度1:
5和φ48加工到精加工要求。
(11)退刀到安全点。
(12)利用切槽刀用手动操作机床切断工件。
(13)卸零件进行精度测量。
第三章切削用量及刀具的选择
3.1切削用量
1.切削用量是用来表示切削运动、调整机床加工参数的参量,可用它对主运动和进给运动进行定量描述。
切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量三个要素。
1)切削速度(Vc)切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬时线速度。
2)进给量(f)刀具在进给运动方向上相对于工件的位移量,称为进给量。
用刀具或工件每转或每行程的位移量f(mm/r)来表示。
其单位用mm/r或mm/min行程表示
3)背吃刀量(ap)已加工表面与待加工表面之间的垂直距离
3.1.1切削用量的选择
切削用量的大小对切削力,切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著的影响。
数控加工中选择切削用量时,就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下,充分发挥机床性能和刀具切削性能,使切削效率最高,加工成本最低。
(1)切削用量的选择原则:
粗车时,首先选择尽可能大的背吃刀量,其次是根据机床动力和刚性的限制条件,选择较大的进给量,最后根据刀具耐用度确定一个合适的切削速度。
增大背吃刀量可使进给次数减少,增大进给量有利于断屑。
精车时,首先选取尽可能大的背吃刀量;其次要根据机床动力和刚性的限制条件等,选取较小的进给量;最后在保证刀具耐用度的前提下尽可能选用较高的切削速度。
(2)切削用量的选择方法:
1)背吃刀量的选择根据加工余量确定。
粗加工(Ra10-80um)时,一次进给应尽可能切除全部余量。
在中等功率机床上,背吃刀量可达8-10mm。
半精加工(Ra1.25-10um)时背吃刀量取为0.5-2mm。
精加工(Ra0.32-1.25um)时,背吃刀量为0.1-0.4mm
2)进给量的选择由于对工件表面质量没有太高的要求,这时主要考虑机床进给机构的强度和刚性及刀杆的强度和刚性等限制因素。
根据加工材料,刀尖圆弧半径、切削速度来选择进给量。
要半精加工和精加工时,则按表面粗糙要求,根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度来选择进给量
3)进给量的选择根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。
可用经验公式计算,也可根据生产实践在机床说明书允许的切削速度范围内查表选取。
表3.1为车削加工时的选择切削条件的参考数据。
表3.1车削加工的切削速度(m/min)
被切削材料名称
轻切削
切深0.5~10.mm
进给量
0.05~0.3mm/r
一般切削
切深1~4mm
进给量
0.2~0.5mm/r
重切削
切深5~12mm
进给量
0.4~0.8mm/r
优质碳素结构钢
10#
100~250
150~250
80~220
45#
60~230
70~220
80~180
合金钢
σb≤750MPa
100~220
100~230
70~220
σb>750MPa
70~220
80~220
80~200
3.2刀具的选用
序号
刀具号
刀具类型
刀具半径
数量
加工表面
备注
1
T0101
93°外圆刀
0.4mm
1
外轮廓
刀尖35°
2
T0202
外切槽刀
3mm槽宽
外螺纹退刀槽
3
T0303
外螺纹刀
1
外螺纹
刀尖60°
4
T0404
93°内孔刀
0.4mm
1
内轮廓
刀尖35°
6
T0707
中心钻
φ4
1
钻中心孔
7
T0808
麻花钻
φ20
1
钻孔
第四章主要操作步骤及程序的编制
4.1加工顺序及路线
平端面→车削工件粗车外圆→精车外圆→车槽→车螺纹→切断→调头平端面。
4.2机床的操作步骤:
先将机床开机回零、刀具安装上架、工件装夹好,将工件程序输入并验证程序,根据加工步骤的顺序进行对刀并设定刀具数据,偏置原点单段加工运行,程序修正后,偏置原点连续加工运行,修改刀具数据控制工件精度,程序修止,返回原点单段运行将工件加工至精度要求。
程序结束,取下工件进行另端加工,步骤与上相同。
4.3零件的安装
工件的装夹与数控车床一般使用三爪自动定心卡盘装夹工件。
工件装夹仍需遵守普通车床的要求,对于圆棒料装夹时工件要水平安放,右手拿工件稍作转动,左手配合右手旋紧夹盘扳手,如果工件过长按一夹一顶工艺安装,工件找正工作随即完成。
4.4数控加工程序的编写
下面是零件图1的加工程序,采用华中系统编程。
数控车床
程序卡
零件
毛坯
φ170X60
编写
日期
08-4-16
零件
名称
螺纹配合轴
图号
零件图
(1)
材料
45#
车床
型号
CK6136S
夹具
名称
三爪卡盘
实训
车间
数控实训中心
程序号
O0001
编程原点:
工件左端面与中心轴线交点
程序段号
程序
说明
N10
O0001
文件名
N20
%0001
程序名
N30
G90
绝对编程
N40
G94
每分钟进给量
N50
M03S800
主轴正转,转速800r/min
刀具选择:
1号刀
N60
T0101
N70
GOOX22Z5
快速点定位,工件加工起始点
N80
G71U2R2X0.5Z0.1P150Q220F120
循环指令
退刀
N90
G00X100
N100
Z100
退刀
N110
M05
主轴旋转停止
N120
M00
程序停机
N130
M03S1000
主轴正转,转速1000r/min
N140
T0101
刀具选择:
1号刀
N150
G00X22Z5
循环开始,快速定位在X22Z5的位置
N160
G01X18Z0F100
开始加工,进给100mm/min
N170
X205Z-1
车削1X45°的倒角
N180
Z-10
车削X20Z-10台阶
N190
X23.8Z-12
车削2X45°的倒角
N200
Z-30
车削X23.8Z-30的台阶
N210
X28
N220
X30Z-31
车削1X45°的倒角
N230
Z-40
车削X30X-40的台阶
N240
GO3X40Z-45R5
车削R5的倒角
N250
G01Z-50
车削X40Z-50的台价
N260
X60
N270
G00X100
退刀
N280
Z100
退刀
N290
N300
M05
M30
主轴旋转停止
O0001程序结束
程序号
O0002
编程原点:
工件左端面与中心轴线交点
程序段号
程序
说明
N10
O0002
文件名
N20
%0002
程序名
N30
G90
绝对编程
N40
G94
每分钟进给量
N50
M03S400
主轴正转,转速400r/min
N60
T0202
刀具选择:
2号刀
N70
G00X26Z5
快速点定位,工件加工起始点,开始切槽
N80
Z-30
快速进刀到Z-30位置
N90
G01X20F40
开始切槽,进给40mm/min
N100
GOOX26
退刀
N110
X100
退刀
N120
Z100
退刀
N100
M05
主轴停止
N110
M30
O0002程序结束
程序号
O0003
编程原点:
工件左端面与中心轴线交点
程序段号
程序
说明
N10
O0005
文件名
N20
%0005
程序名
N30
G90
绝对编程
N40
G94
每分钟进给量
N50
M03S600
主轴正转,转速600r/min
N60
T0303
刀具选择:
3号刀
N70
G00X26Z5
快速点定位,工件加工起点
N80
G76C1A60K1.1X22.05Z-27U0.1V0.1Q0.1F1.5
螺纹循环指令
N90
G00X100
退刀
N100
Z100
退刀
N240
M05
主轴旋转停止
N250
M30
O0003程序结束
程序号
O0004
编程原点:
工件左端面与中心轴线交点
程序段号
程序
说明
N10
O0004
文件名
N20
%0004
程序名
N30
G90
绝对编程
N40
G94
每分钟进给量
N50
M03S800
主轴正转,转速800r/min
N60
T0101
刀具选择:
1号刀
N70
G00X47Z5
快速点定位,工件加工起始点,
N80
G71U2R2X0.5Z0.1P150Q200F120
循环指令
N90
G00X100
退刀
N100
Z100
退刀
N110
M05
主轴停转
N120
M00
程序暂停
N130
M03S1000
主轴正转,转速1000r/min
N140
T0101
刀具选择:
1号刀
N150
G00X47Z5
快速点定位工件加工起点
N160
G01X43Z0F120
开始加工,进给120mm/min
N170
X45Z-1
车削1X45°的倒角
N180
G02X45Z-35R40
车削R40圆弧
N190
G01Z-40
车削X45Z-40的台阶
N200
X60
退刀
N210
G00X100
退刀
N220
Z100
退刀
N230
M05
主轴旋转停止
N240
M30
O0004程序结束
程序号
O0004
编程原点:
工件左端面与中心轴线交点
程序段号
程序
说明
N10
O0004
文件名
N20
%0004
程序名
N30
G90
绝对编程
N40
M03S800
主轴正转,转速800r/min
N50
T0303
刀具选择:
3号刀
N60
G00X44Z2
快速点定位工件加工起点
N70
G71C1A60K0.85X40.5Z-26U0.1V0.4Q0.4F1.5
三角螺纹加工指令
N80
G00X100
退刀
N90
Z100
退刀
N100
M05
主轴旋转停止
N110
M30
O0004程序结束
程序号
O0005
编程原点:
工件左端面与中心轴线交点
程序段号
程序
说明
N10
O0005
文件名
N20
%0005
程序名
N30
G90
绝对编程
N40
G94
每分钟进给量
N50
M03S600
主轴正转,转速600r/min
N60
T0404
刀具选择:
6号刀
N70
G00X38Z2
快速点定位,工件加工起点
N80
G72W0.5R1P0Q2X-0.5Z0.1
循环指令
N90
G00Z200
退刀
N100
X100
退刀
N110
M05
主轴旋转停止
N120
M00
程序停机
N130
M03S1000
主轴正转,转速1000r/min
N140
T0404
刀具选择:
4号刀
N150
G00X38Z2
循环开始,快速定位在X38Z2的位置
N160
N1G01Z0F50
开始加工,进给50mm/min
N170
X31Z35
车削1:
5的斜度内孔
N180
Z-38
车削φ38的内孔
N190
N2G01X0
退刀
N200
G00Z100
退刀
N210
X100
退刀
N220
M05
主轴旋转停止
N230
M30
O0005程序结束
程序号
O0006
编程原点:
工件左端面与中心轴线交点
程序段号
程序
说明
N10
O0006
文件名
N20
%0006
程序名
N30
G90
绝对编程
N40
G94
每分钟进给量
N50
M03S600
主轴正转,转速600r/min
N60
T0101
刀具选择:
1号刀
N70
G00X33Z5
快速点定位,工件加工起点
N80
G71U2R5P150Q210X0.5Z0F120
循环指令
N90
G00X100
退刀
N100
Z100
退刀
N110
M05
主轴旋转停止
N120
M00
程序停止
N130
M03S1000
主轴正转,转速1000r/min
N140
T0101
刀具选择:
1号刀
N150
G00X33Z5
快速点定位,工件加工起点
N160
G01X31Z0F120
开始加工,进给120mm/min
N170
X38Z-35
车削斜度为1:
5的外圆
N180
X42
N190
G03X48Z-38R3
车削X48Z-38R3的圆角
N200
G01Z-45
车削X48Z-45的台阶
N210
X60
退刀
N220
G00X100
退刀
N230
Z100
退刀
N240
M05
主轴旋转停止
N250
M30
O0006程序结束
结论
通过本次的毕业设计使我更加巩固了我的理论知识,并有效的将理论知识运用与实践,懂得了怎样合理有效地去分析和解决一些理论和实践中产生的问题,学会了将查阅的资料与自己所学的知识相结合去设计和加工曲面配合类零件,知道了数控机床是机械加工工业中占有重要的地位,数控机床的普及率及其加工技术是衡量国家制造能力和综合国力强盛的重要标志这一。
数控加工工艺同生产实践密切相
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- 关 键 词:
- 曲面 配合 零件 范文