轴类零件的加工工艺分析和编程设计.docx
- 文档编号:6938638
- 上传时间:2023-01-12
- 格式:DOCX
- 页数:25
- 大小:306.90KB
轴类零件的加工工艺分析和编程设计.docx
《轴类零件的加工工艺分析和编程设计.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《轴类零件的加工工艺分析和编程设计.docx(25页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
轴类零件的加工工艺分析和编程设计
摘要
本文主要针对轴类零件的加工进行工艺分析。
轴类零件通常由内外圆柱面、内外圆锥面、端面、台阶面、螺纹、圆弧等组成,主要用于支撑传动零件,经受载荷,传递转矩等,有较高的精度和粗糙度要求。
为保证轴类零件的高精度要求,本设计针对零件进行了工艺分析、尺寸计算、程序编写和数控仿真,制定了正确的工艺方案,包括:
装夹方案和工艺线路,选择合理的刀具和夹具,并能利用数控仿真软件进行了验证。
实现了数控车床的自动化,智能化,高精度、快速度,短周期等功能。
数控加工制造技术正逐渐取得普遍的应用。
零件加工之前,进行工艺分析、编程设计具有超级重要的作用。
本文通过对典型的轴类零件数控加工工艺的分析,给出了一般零件设计加工工艺分析的方式,对于提高制造质量和实际生产,具有必然的指导意义。
关键词:
零件图纸分析;加工工艺;编程;仿真
引言
数字控制机床(NumericalControlMachineTools)简称数控机床,这是一种将数字计算技术应用于机床的控制技术。
它把机械加工进程中的各类控制信息用代码化的数字表示,通过信息载体输入数控装置。
经运算处置由数控装置发出各类控制信号,控制机床的动作,按图纸要求的形状和尺寸,自动地将零件加工出来。
数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题,是一种柔性的、高效能的自动化机床,代表了现代机床控制技术的进展方向,是一种典型的机电一体化产品[1]。
在机械制造进程中,工艺技术水平不仅对企业的产品质量有相当重要的影响,而且影响着企业生产的物耗、能耗和效率等方面。
也就是说,企业的工艺技术水平直接决定着各类投入资源在生产进程中的变换效率,决定着企业经济效益的好坏。
在企业工艺技术不变的情形下,虽然能够通过强化及其他手腕,在必然程度上提高企业的经济效益,但这种可能性是有限的。
必然的工艺技术水平决定了企业经济效益的大致区间,要持续不断地提高企业的经济效益,就必需不断地开展工艺创新。
目前,随着国内数控机床用量的剧增,急需培育一大量各类层次的数控人材,专门是应用型高级技术人材及能熟练操作数控设备的技术人材。
本课题以数控零件加工工艺的编制为主要内容,重点掌握零件图的分析和工艺进程卡的制定和程序的编制。
难点是三个相交圆弧在加工进程中不能与刀具发生干与,另外要保证同轴度零件同轴度的要求[4]。
从此典型零件中能让咱们对所学书本知识达到巩固与增强的目的,对数控零件的加工有一个全新的熟悉。
一、轴类零件的加工
(一)机械制造工艺基础的研究对象
机械制造工艺,是指各类机械的制造方式和进程的总称。
机械制造工艺涉及的行业五花八门,产品的种类成千上万,但机械制造工艺基础所研究的问题可归结为质量、生产率和经济性3大类。
1.保证和提高产品的质量
产品质量包括整台机械的装配精度、利用性能、利用寿命和靠得住性和零件的加工精度和加工表面质量。
此刻,由于航空航天、精密机械、电子工业和军工的需要,对零件的精度和表面质量的要求愈来愈高,接踵出现了新工艺和新技术。
如精密加工、超精密加工和微细加工等,加工精度由1
级提高到
级~
级,并正向纳米(nm)级(1nm=
)精度迈进。
2.提高劳动生产率
提高劳动生产率的方式如下。
一是提高切削用量,采用高速切削、高速磨削和重磨削。
例如,最近几年来出现的聚晶金刚石和聚晶立方氮化硼等新型刀具材料,其切削速度可达1200m/min,高速磨削的磨削速度可达200m/s。
重磨削是高速磨削的进展方向,包括大进给、深切深缓进给的强力磨削、荒磨和切断磨削等。
二是改良工艺方式、创造新工艺。
如利用锻压设备实现少无切屑加工,对高强度、高硬度的难切削材料采用特种加工等。
三是提高自动化程度,实现高度自动化。
如采用数控机床、加工中心、柔性制造单元(FMC)、柔性控制系统(FMS)、运算机集成制造系统(CIMS)和无人化车间或工厂等。
成组技术的出现,能解决多品种,尤其是中、小批生产中存在的生产周期长、生产效率低的问题,也是企业实现高度自动化的基础[6]。
3.降低本钱
降低本钱是要节省和合理选择原材料,研究新材料;合理利用和改良现有设备,研制新的高效设备等。
对上述3类问题,要辩证地、全面地进行分析,要在知足质量要求的前提下,不断提高劳动生产率和降低本钱。
能以优质、高效、低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配,如此的工艺才是合理和先进的工艺[7]。
工艺的进展不仅要依赖于生产的进展,还要进行实验研究,用科学的方式分析和研究工艺问题,解决工艺问题,提高工艺水平。
工艺的进展也增进了设备和工艺装备的改良和进展[8]。
(二)轴的类型及其功用
轴类零件主要用于支承传动零件(齿轮、带轮等),经受载荷、传递转矩和保证装在轴上零件的回转精度。
按照结构形状,轴的分类如图所示,按照轴的长度L与直径d之比,又可分为刚性轴(L/d≤12)和挠性轴(L/d>12)2种。
图1-1轴的种类
(a)光轴(b)空心轴(c)半轴
(d)阶梯轴(e)花键轴(f)偏心轴
(三)轴类零件的技术要求
装轴承的轴颈和装传动零件的轴头处表面,一般是轴类零件的重要表面,其尺寸精度、形状精度(圆度、圆柱度等)、位置精度(同轴度、与端面的重直度等)及表面粗糙度要求均较高,是在制订轴类零件机械加工工艺规程时,应着着重考虑的因素。
1.尺寸精度和几何形状精度
轴的轴颈是轴类零件的重要表面,它的质量好坏直接影响工作时的回转精度。
轴颈的直径精度是按照利用要求一般为IT6,有时可达到IT5。
轴颈的几何形状精度(圆度,圆柱度)应配制在直径公差之内,精度要求高的轴则应在图上专门标注形状公差。
2.位置精度
配合轴颈(装配传动件的轴颈)相对支承轴(装配轴承的轴颈)的同轴度以轴颈与支承端面的垂直度通常要求较高。
普通精度轴的配合轴颈相对支承轴颈的径向圆跳动一般为~,精度高的轴为~,端面圆跳动为~。
3.表面粗糙度
轴类零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。
一般说来,支承轴颈的表面精糙度要求最小,为
。
配合轴颈的表面精糙度次之,为
。
(四)轴类零件的材料、毛坯及热处置
1.轴类零件的材料
轴类零件材料常常利用45钢,对于中等精度而转速较高的轴,可选用40Cr等合金结构钢;精度较高的轴,可选用轴承钢GCr15等,也可选用球墨铸铁,对于高转速、重载荷条件下工作的轴,选用20CrMnTi、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAL氮化钢。
低碳钢经渗碳淬火处置后,具有很高的表面硬度、心部强度和耐冲击韧度,可是热处置变形较大。
而氮化钢经调质和表面氮化后,有很高的心部强度、优良的耐磨性和耐疲劳强度,热处置变形却很小。
2.轴类零件的毛坯
轴类零件最常常利用的毛坯是圆棒料和锻件;有些大型轴或结构复杂的轴采用铸件,毛坯通过加热锻造后,可使金属内部纤维组织沿表面均匀散布,从而取得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度,故一般比较重要的轴,多采用锻件。
(五)轴类零件的加工工艺进程与工艺分析
轴类零件的加工工艺进程随结构形状、技术要求、材料种类、生产批量等因素有所不同。
日常工艺工作中碰到的大量工作是一般轴的工艺编制。
1.零件加工的装夹方式和夹具选择
数控车床上零件安装方式与普通车床一样,要尽可能选用已有的通用夹具装夹,且应注意减少装夹次数,尽可能做到在一次装夹中能把零件上要加工表面都加工出来。
零件定位基准应尽可能与基准重合,以减少定位误差对尺寸精度的影响。
数控车床多采用三爪自动定位中心卡盘夹持工件;轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。
由于数控车床主轴转速极高,为便于工件夹紧,多采用液压高速动力卡盘,因为它在生产厂已通过了严格平衡,具有高转速(极限转速可达4000~6000r/min)、高夹紧力(最大推拉力为2000-8000N)、高精度、调爪方便、通孔、利用寿命长等长处。
还可利用软爪夹持工件,软爪弧面由操作者随机配制,可取得理想的夹持精度。
通过调整缸压力,可改变卡盘夹紧力,以知足夹持各类薄壁和易变形工件的特殊需要。
为减少细长轴加工时受力变形,提高加工精度,和在加工带孔轴类工件内孔时,可采用液压自动定位中心架,其定心精度可达。
另外,数控车床加工中还有其它的夹具,它们主要分为两大类,即用于轴类工件的夹具和用于盘类工件的夹具。
2.轴的加工工艺进程与工艺分析
以车床主轴加工为例:
1)车床主轴加工工艺进程
2)车床主轴加工工艺进程分析
⑶工序顺序安排
①基准先行
②深孔加工的安排
③先外后内与先大后小
④次要表面加工的安排
⑷热处置工序的安排
⑸主要工序加工方式
①外圆的加工
②螺纹的加工
③槽的加工
二、零件图样及要求
(一)设计技术要求
以下图轴零件为例
图2-1
1.零件图如图所示
2.技术要求如下:
(1)以中批量生产条件编程。
(2)不准用砂布及锉刀修饰表面。
(3)未注倒角1X45,锐边倒钝。
(4)未注公差尺寸按GB1804—M。
(5)端面允许打中心孔。
(6)毛坯尺寸:
(Φ55X150)。
(7)材料:
45#,调质处置HRC26~36。
(二)设计具体要求
一、零件图工艺分析
二、计算编程尺寸
3、画出加工线路图
4、画出刀具调整图
五、列出数控刀具表
六、编制加工工序卡
7、编写数控加工程序
八、进行数控仿真
三、零件图工艺分析
(一)零件几何要素分析
从结构上看该零件主要由圆柱面、圆锥面、圆弧面、内孔及螺纹等表面组成,其结构形状复杂,很适合数控车床的车削加工。
(二)精度分析
1.尺寸精度分析
该零件件精度要求较高的尺寸有:
右端内孔直径Φ28+0内孔深Φ26+、球面圆弧SΦ48+、凹圆弧R9+、凸圆弧左端面直径Φ350、凸圆弧直径Φ420、左端大圆外圆柱面直径Φ520、槽宽30、相邻槽间距4+0、左端Φ30圆柱面的长度33+、零件总长Φ145+。
需仔细对刀和认真调整机床,并采用合理的加工方案。
2.形位精度分析
主要的形位精度有:
外圆Φ52轴线对基准轴线A的同轴度公差要求。
3.表面粗糙度分析
Φ52圆柱面、Φ35圆柱面、20º圆椎面、Φ28内孔表面,加工后的表面粗糙度为,其他表面的粗糙度为。
要保证零件的加工精度和表面粗糙度,就要通过制定适合的加工工艺,合理选择工件的装夹方式,通过选用适合的刀具及几何参数,正确的粗、精加工线路,合理的切削用量等办法来保证。
(三)加工方案的拟订
由于该零件比较复杂,加工部位较多,因此采用两次装夹后完成粗、精加工的加工方案。
手动钻中心孔后,先加工工件左端外形,完成粗精加工后,掉头加工工件右端。
进行数控加工时尽可能采用沿轴向切削的方式进行加工,以提高加工进程中工件与刀具的刚性.
(四)工件的定位及装夹
为了减小工件加工进程中的定位误差,工件在CKY400型数控车床上采用三爪卡盘进行定位与装夹。
当掉头加工工件右端时,采用一夹一顶的装夹方式。
工件装夹进程中,应对工件进行找正,以保证工件轴线与主轴轴线同轴。
四、编程尺寸的计算
(一)上下误差换算成平均尺寸
Φ28+0换算为Φ+
Φ350换算为Φ+
Φ420换算为Φ+
Φ520换算为Φ+
Φ30换算为Φ+
Φ4+0换算为Φ+
(二)利用尺寸链解出图中未标注的尺寸
图4-1
A0=A1+A2+A3+A4
解得A3=18
ES(A0)=ES(A1)+ES(A2)+ES(A3)+ES(A4)
解得ES(A2)=0
EI(A0)=EI(A1)+EI(A2)+EI(A3)+EI(A4)
图4-2
解得EI(A2)=0A2=18
A0=A7-A1-A2-A3-A4-A5-A6
解得A6=7
ES(A0)=ES(A7)-EI(A1)-EI(A2)-EI(A3)-EI(A4)-EI(A5)-EI(A6)
解得EI(A6)=
EI(A0)=EI(A7)-ES(A0)-ES(A1)-ES(A2)-ES(A3)-ES(A4)-ES(A5)-ES(A6)
解得ES(A6)=+
综上可得A6=7+五、加工线路图
(一)工序一
手动钻孔:
Φ4mm中心钻
(二)工序二
工步
(一):
挪用刀具T02外圆粗车刀,粗车左端面、台阶面[10]
图5-1
主轴转速600(r/min)、进给量(mm/r)、背吃刀量(mm),留精加工余量、。
工步
(二):
挪用刀具T03外圆精车刀,精加工左端面、台阶面
图5-2
主轴转速1200(r/min)、进给量(mm/r)、背吃刀量(mm),加工到标注要求尺寸。
工步(三):
挪用T04螺纹刀,车螺纹至要求尺寸
图5-3
主轴转速400(r/min)、进给量(mm/r)、背吃刀量~(mm)。
螺纹刀的背吃刀量应依照螺纹加工手册查表,逐渐减小。
螺纹刀在最后一次走刀的时候,重复多走一次,确保螺纹的滑腻。
(三)工序三
工步
(一):
工件调头装夹,挪用T05粗车右端外圆锥面、曲面
主轴转速600(r/min)、进给量(mm/r)、背吃刀量(mm),圆锥面、曲面各留精加工余量、。
图5-4
工步
(二):
挪用T06粗精车右端外圆锥面、曲面至要求尺寸
图5-5
主轴转速1000(r/min)、进给量(mm/r)、背吃刀量(mm),加工到标注要求尺寸。
工步(三):
挪用T07切槽刀,切圆锥面、右端面至要求尺寸
图5-6
主轴转速400(r/min)、进给量(mm/r),加工到标注要求尺寸。
切槽刀在加工到最标注尺寸的时候,应在底部停留几秒,保证槽底滑腻。
(四)工序四
工步
(一):
挪用T08钻头,钻直径为Φ25的孔
图5-7
主轴转速300(r/min)、进给量(mm/r),加工到标注要求尺寸。
工步
(二):
挪用T09内孔车刀,镗内孔至要求尺寸。
粗车时主轴转速400(r/min)、进给量(mm/r),进给量(mm)
精车时主轴转速800(r/min)、进给量(mm/r),进给量(mm),加工到标注要求尺寸[11]。
六、刀具调整图
(一)加工左端台阶面及螺纹
图6-1
(二)调头加工工件右端锥面、曲面,钻孔并镗孔
图6-2
七、数控加工工序卡
(一)数控加工工序卡
(一)
数控加工工序卡片
(一)
工厂
工序号
程序编号
夹具编号
使用设备
车间
一
无
三爪卡盘
普通车床
1
工步号
工步内容
加工面
刀具号
刀具规格
主轴转速
(r/min)
进给量
(mm/r)
背吃刀量
mm
1
钻中心孔
钻孔
T01
Φ4mm中心钻
产品名称及代号
零件名称
零件图号
程序编号
O0001
O0002
工步号
刀具名称
刀具型号
刀片
刀尖半径
(mm)
备注
型号
牌号
1
中心钻
A型
手动钻中心孔
2
机夹可转位车刀
PCGCL2525-09Q
CCMT097308
GC435
工序二
3
机夹可转位车刀
PCGCL2525-08Q
CCMW080304
GC435
4
机夹可转位螺纹刀
SWR2020P16B
—
GC435
5
机夹可转位车刀
MDPNN2525M11
DNMG1104—DF
GC435
工序三
6
机夹可转位车刀
SWBN2020—K11
VNMG16040—PM
GC435
7
机夹切槽刀
QZQ2020R03
ZQMX3N11—1E
GC435
8
Φ25钻头
GC435
工序四
9
机夹可转位内刀车刀
S10M—SCLCR06
CCMT060204—HF
GC435
(二)数控加工工序卡
(二)
数控加工工序卡片
(二)
工厂
工序号
程序编号
夹具编号
使用设备
车间
二
O0001
三爪卡盘塞块
数控车床
2
工步号
工步内容
加工面
刀具号
刀具规格
主轴转速(r/min)
进给量
(mm/r)
背吃刀量
mm
1
粗车Φ30外圆,台阶端面,Φ52外圆,留精加工余量
Φ30外圆,台阶端面,Φ52外圆
T02
95°左偏刀
600
0.2
1.5
2
精车Φ30外圆,台阶端面,Φ52外圆至尺寸
Φ30外圆,台阶端面,Φ52外圆
T03
95°左偏刀
1200
0.1
0.1
3
车螺纹至尺寸
螺纹
T04
60°螺纹刀
400
0.9、0.6、0.6、0.4、0.1
(三)数控加工工序卡(三)
数控加工工序卡片(3)
工厂
工序号
程序编号
夹具编号
使用设备
车间
三
O0002
三爪卡盘
(软爪)
数控车床
2
工步号
工步内容
加工面
刀具号
刀具规格
主轴转速
(r/min)
进给量
(mm/r)
背吃刀量
(mm)
1
粗车外圆曲面,锥面留精加工余量
外圆曲面,锥面
T05
主副偏角º
600
2
精车外圆曲面,锥面至尺寸
外圆曲面,锥面
T06
主副偏角º
1000
3
切外圆曲面,锥面端面到尺寸
外圆曲面,锥面、右端面
T07
3mm宽切槽刀
400
(四)数控加工工序卡(四)
数控加工工序卡片(3)
工厂
工序号
程序编号
夹具编号
使用设备
车间
四
O0003
三爪卡盘
(软爪)
数控车床
2
工步号
工步内容
加工面
刀具号
刀具规格
主轴转速(r/min)
进给量
(mm/r)
背吃刀量(mm)
1
钻孔
钻孔
T08
直Φ25钻头
300
2
镗内孔至尺寸
Φ28内孔
T09
左偏内孔镗刀
粗车400
精车800
八、数控加工程序的编写
(一)工序一
[12][13][14]手动钻中心孔
(二)工序二程序
%0002;
T0202;(粗车端面,外圆)
M03S600;
G00P10Q20;
N10G00X0;
G01Z0;
;
;
;
;
;
N20G01;
G00X100;
Z150T0200;
T0303;(精车端面、外圆)
M03S1200;
G00;
G01Z0;
X30;
;
;
Z-34;
;
G01;
G00X100;
Z150T0300;
T0404;(车螺纹)
M03S400;
G00;
G82;
;
;
;
;
;
G01;
G00X100;
Z150T0400;
M05;
M30
(三)工序三程序
%0003;
T0505;(粗车曲、锥面)
M03S600;
G00Z3;
G71P30Q40;
N30G00Z2;
G41;
G01Z0;
G03R24;
G02R9;
G03Z-57R8;
G01;
G01Z-65;
N40Z-95G40;
G00X100;
Z150T0500;
T0606;(精车曲、锥面)
M03S1000;
G00Z2;
G41;
G01Z0;
G03R24;
G02R9;
G03Z-57R8;
G01;
G01Z-65;
Z-95;
G40;
G00X100;
Z150T0600;
T0707;(切槽)
M03S400;
G00X55;
Z-89;
G01X39;
G04P4;
G01X55;
W7;
X39;
G04P4;
G01X55;
W7;
X39;
G04P4;
G01X55;
Z-65;
;
W5;
X50;
Z0;
X0;
Z3;
G00X100;
Z150T0700;
M05;
M30;
(三)工序四程序
先手动钻孔
%0004;
T0909;(镗内孔)
M03S400;
G00X25Z3;
G01X26Z0;
Z-26;
G01X10;
G00Z3;
G01X27;
Z-26;
X10;
G00Z3;
G01;
Z-26;
X10;
G00Z3;
M03S800;
;
G01Z0;
Z-1;
Z-26;
X10;
G00Z150
X100T0900;
T0101;
M05
M30;
九、仿真验证
按照编写出来的程序,在宇龙数控仿真软件上验证,并通过实际加工,符合工艺要求,取得合格工件[15]。
毛坯设置:
Φ55X150
材料:
45#
机床选择:
华中数控车床
工序二:
程序O002仿真图
图10-1
工序三:
程序0003仿真图
(一)
图10-2
工序三:
程序0003仿真图
(二)
图10-3
工序三:
程序0003仿真图(三)
图10-4
工序四:
程序0004仿真图
图10-5
结论
毕业设计是咱们面临毕业时的一项难关,同时也是一次超级宝贵的理论与实际相结合的机缘。
本次课题贯穿本专业所学到的理论知识与实践操作技术,从分析设计到计算、实际的编程、数控仿真,同时本次选题提供了自主学习,自主选择,自主完成的机缘。
毕业设计有实践性,综合性,探索性,应用性等特点,本次选题的目的是数控专业教学体系中组成数控技术专业知识及专业技术的重要组成部份,是运用数控机床实际操作的一项重要预备工作。
传统的回转体工件设计是应用系统方式分析和研究产品生产的问题和需求。
现代回转体类的数控加工设计理论已经不拘泥于系统论的理论基础,开始强调产品尺寸精度,工艺严格性,从而加倍有得于学生装的数控编程及操作的创新精神和实践能力。
通过这次对零件图的完整工艺分析和编程设计,我摆脱了以前单纯的理论知识学习状态,让我把所学与实际紧密的相结合起来,锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识,解决实际工程问题的能力,同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范和电脑制图等其他专业能力水平,而且通过对整体的掌控,对局部的取舍,和对细节的斟酌处置,都使我的各方面能力都取得了锻炼和提升。
这是咱们都希望看到的也正是咱们进行毕业设计的目的所在。
虽然在毕业设计进程中,我碰到了许多的麻烦,但这让我熟悉到了以前课程当中的纯粹理论知识与实际的不同,也让我明白了如何去面对和改善理论与实际的不同。
在设计进程中,各类设计合理的适用条件,各类设备的选用标准,各类产品的加工方式,我都是随着设计的不断深切而不断熟悉并学会应用的。
功夫不负有心人,这次的设计让我对零件加工进程中的各工艺分析取得了专门大的提高并积累了宝贵的经验。
数控零件的加工工艺与编程是一门实践性很强的课程,是机械设计制造及其自动化专业、机械工程及其自动化专业的专业课程,所以咱们只有通过量多的实践,才能更牢固的掌握书本上的知识,通过这次的毕业设计,是咱们专门好的把过去学过的知识能够专门好的串起来,当中也发觉了很多的问题,通过与同窗之间的一路讨论和老师的指导,解决了很多问题,固然还存在专门大的不足,希望在此后的学习进程当中,能够查漏补缺,再接再厉,把这门课程的知识学的更扎实,为此后的工作打下坚实的基础。
致谢
毕业设计已经结束了,我的大学生涯也即将圈上一个句号。
此刻我的心中却有些怅然若失,感慨时刻过的之快。
做为一名即将毕业的大学生,掌握好专业知识是咱们必需要做到的。
但随着社
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 零件 加工 工艺 分析 编程 设计
![提示](https://static.bdocx.com/images/bang_tan.gif)