回转体零件创成式capp系统的研发与开发.doc
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1、回转体零件创成式capp系统的研发与开发摘 要以回转体类零件为例,通过分析零件的加工方法、工序的划分、工序的确定以及与传统工序的衔接等问题,确定了回转体类零件的数控加工工艺路线;又依据粗、精加工进给路线的不同确定原则,确定了每道工序的进给路线,以工序20粗车外轮廓、工序60粗车凹面、半精车锥面、精车凹圆弧面为例,计算出特征点的具体坐标,为后续数控程序的精确编制打下了数据基础。在CAPP 的各个环节中,从CAD 读取信息到工艺文件生成都至关重要。其中,工艺文件的创成这一环节涉及很多方面.加工方法的确定、加工顺序的确定、工艺尺寸链的计算、刀具和量具的选择、机床的选择、夹具的确定以及毛坯的设计。对于
2、一个成功的CAPP 系统来说,完善以上诸多方面是非常重要的。本文通过一个实用加工链生成及再组合方法成功地实现回转体零件的工艺生成。关键词:回转体零件 工艺设计 工程机械制造 CAPPAbstractTo axially symmetrical parts as an example, through the analysis of the parts of the division processing method, process, procedure and determination of the traditional process of cohesion and problem,
3、 determine the axially symmetrical parts CNC processing technology route; And according to route into thick, finishing the different determination principle, make sure the each procedure in the route to process the car outline, 20 thick process coarse car dent, 60 half fine car and fine surface car
4、concave arc surface, for example, calculates the feature points specific coordinates, nc program for the follow-up of the accurate laid the data base. In the links of CAPP, to read information from CAD file generation process is very important. Among them, the process of documents and into this one
5、involves many aspects link. Processing methods determination, processing order of determination, process dimension chain of calculation, the choice of cutting tools and measuring tools, machine tool selection, fixture and the design of the determination of the blank. For a successful CAPP system for
6、, perfect in many aspects above is very important. In this article, through a practical processing chain generating and combination method to achieve success again axially symmetrical parts of the process is generated. Keywords: axially symmetrical parts process design engineering machinery manufact
7、uring CAPP目 录摘 要1Abstract21、绪论41.1 CAPP的定义41.2 CAPP的发展5二、工程机械相关理论62.1工程机械加工工艺的基本知识62.2 机械工程箱62.3 回转体零件结构工艺性要求112.4 回转体零件定位基准的选择112.5进给路线的确定133、基于CAPP技术的回转体零件实例研究143.1 CAPP的基本概念143.2基于CAPP的零件的工艺制定以及工艺文件153.3 CAPP工艺图表的建立163.4 整个零件过程的结果和收获234、总结:24参考文献:251、绪论1.1 CAPP的定义CAPP(Computer Aided Process Plann
8、ing)是指借助于计算机软硬件技术和支撑环境,利用计算机进行数值计算、逻辑判断和推理等的功能来制定零件机械加工工艺过程。借助于CAPP系统,可以解决手工工艺设计效率低、一致性差、质量不稳定、不易达到优化等问题。CAPP是将产品设计信息转换为各种加工制造、管理信息的关键环节,是企业信息化建设中联系设计和生产的纽带,同时也为企业的管理部门提供相关的数据,是企业信息交换的中间环节。CAPP:计算机辅助工艺过程设计(computer aided process planning)CAPP的开发、研制是从60年代末开始的,在制造自动化领域,CAPP的发展是最迟的部分。世界上最早研究CAPP的国家是挪威,
9、始于1969年,并于1969年正式推出世界上第一个CAPP系统AUTOPROS;1973年正式推出商品化的AUTOPROS系统。在CAPP发展史上具有里程碑意义的是CAM-I于1976年推出的CAM-IS Automated Process Planning系统。取其字首的第一个字母,称为CAPP系统。目前对CAPP这个缩写法虽然还有不同的解释,但把CAPP称为计算机辅助工艺过程设计已经成为公认的释义。CAPP(computer aided process planning,计算机辅助工艺过程设计)的作用是利用计算机来进行零件加工工艺过程的制订,把毛坯加工成工程图纸上所要求的零件。它是通过向计
10、算机输入被加工零件的几何信息(形状、尺寸等)和工艺信息(材料、热处理、批量等),由计算机自动输出零件的工艺路线和工序内容等工艺文件的过程。计算机辅助工艺过程设计也常被译为计算机辅助工艺规划。国际生产工程研究会(CIRP)提出了计算机辅助规划(CAP-computer aided planning)、计算机自动工艺过程设计 (CAPP-computer automated process planning)等名称,CAPP一词强调了工艺过程自动设计。实际上国外常用的一些,如制造规划(manufacturing planning)、材料处理(material processing)、工艺工程(pr
11、ocess engineering)以及加工路线安排(machine routing)等在很大程度上都是指工艺过程设计。计算机辅助工艺规划属于工程分析与设计范畴,是重要的生产准备工作之一。由于计算机集成制造系统(CIMS-computer integrated manufacturing system)的出现,计算机辅助工艺规划上与计算机辅助设计 (CAD-computer aided design)相接,下与计算机辅助制造(CAM-computer aided manufacturing)相连,是连接设计与制造之间的桥梁,设计信息只能通过工艺设计才能生成制造信息,设计只能通过工艺设计才能与制
12、造实现功能和信息的集成。由此可见CAPP在实现生产自动化中的重要地位。 1.2 CAPP的发展自从1965年Niebel首次提出CAPP思想,迄今30多年,CAPP领域的研究得到了极大的发展,期间经历了检索式、派生式、创成式、混合式、专家系统、工具系统等不同的发展阶段,并涌现了一大批CAPP原型系统和商品化的CAPP系统。在CAPP工具系统出现以前,CAPP的目标一直是开发代替工艺人员的自动化系统,而不是辅助系统,即强调工艺设计的自动化和智能化。但由于工艺设计领域的个性化、复杂性,工艺设计理论多是一些指导性原则、经验和技巧,因此让计算机完全替代工艺人员进行工艺设计的愿望是良好的,但研究和实践证
13、明非常困难,能够部分得到应用的至多是一些针对特定行业、特定企业甚至是特定零件的专用CAPP系统,还没有能够真正大规模推广应用的实用的CAPP系统。在总结以往经验教训的基础上,开目公司在国内率先提出了CAPP工具化的思想:CAPP是将工艺人员从许多工艺设计工作中解脱出来的一种工具;自动化不是CAPP唯一的目标;实现CAPP系统的以人为本的宜人化的操作、高效的工艺编制手段、工艺信息自动统计汇总、与CAD/ERP/PDM系统的信息集成、具有良好的开放性与集成性是工具化CAPP系统研究和推广应用的主要目标。工具化CAPP的思想在商业上获得了极大的成功,使得CAPP真正从实验室走向了市场和企业。借助于工
14、具化的CAPP系统,上千家的企业实现了工艺设计效率的提升,促进了工艺标准化建设,实现了与企业其它应用系统CAD/PDM/ERP等的集成,有力地促进了企业信息化建设。生成的动态数据,所以建立功能完善的数据库是保证系统生成可靠工艺规程的重要方面。二、工程机械相关理论2.1工程机械加工工艺的基本知识从原材料的进厂到产品出厂间相关联的劳动过程的总和称之为生产过程。工程机械产品的的生产过程包括:生产与技术准备过程、毛坯的制造过程、零件的加工过程、产品的装配过程和生产的服务过程。而工艺过程是指改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等,使其成为成品或半成品的过程。采用机械加工的方法,直接改变毛坯的形状、尺
15、寸和表面质量等,使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。2.2 机械工程箱机械加工工艺过程是由若干个顺序排列的工序构成。由安装、工位、工步、进给组成,毛坯依次通过这些顺序加工后就为成品。1)、工序工序是由一个或一组工人,在一个工作地对一个或者同时对几个工件所连续完成的那一部分工艺过程。确定工序的要素很多,而划分工序的主要依据是工作地是否变动和加工是否连续。工程机械中最简单的轴类零件及其工艺过程如图1(回转体零件)。其工艺流程如表1。在表1的工序2中,先车工件一端,然后掉头装夹,再车另一端。对每一个工件来说加工是连续的,这些加工内容属一个工序。如果先车好一批工件的一端,然后再掉头车这批工件的另一
16、端,这时对每一个工件来说,两端的加工已不再连续,所以应视为两道工序。所以可以说工序是组成工艺过程的基本单元。2)、安装将工件在机床上或夹具中定位、加紧的过程称之为装夹。工件(或装配单元)经一次装夹所完成的那一部分工序称之为安装。工件在一道工序中。可能有一次或几次安装。如表1的工序10要进行两次装夹;先装夹工件一端,车平面、钻中心孔,称为安装A;再调头装夹,车另一端,钻中心孔,称为安装B。工件在加工过程中,应尽量减少装夹次数,以节省装夹时间,减少装夹误差。图1 回转体零件表1 回转体零件工艺过程工序号工序内容设备(地点)10车端面车床20粗车外轮廓(外轮廓循环)车床30半精车球面和20mm的圆柱
17、面,精车半球面至R10mm车床40车退刀槽50半精车R5圆弧及其相邻30圆柱面、精车R5圆弧面车床60车锥弧面车床70车螺纹车床80车倒角,切断车床90去毛刺,清理钳工3)、工位工件经一次装夹后,工件相对刀具或设备的固定部分,先后处于不同的位置进行加工,此时一个加工位置即为一个工位。最短的空行程路线有以下几个方法:巧设起刀点、合理安排“回零”路线和巧设换(转)刀点(如图2b所示)。图2 巧设起刀点4)、工步在加工表面(或装夹时的连接面)和加工(或装配)工具不变的情况下,所连续完成的那一部分工序称为工步。为了提高生产率,用几把刀具同时加工几个表面,也可以看成是一个工步,称为符合工步。最短的切削进
18、给路线。图3为3种不同的轮廓粗车切削进给路线,可以看出图3c的矩形循环进给路线,其路线的总长为最短。因此,在同等切削条件下,切削时间最短,刀具损耗最小。图3 粗车进给路线示例5)、进给进给也称走刀。在一个工步内,若被加工表面需切去的金属较厚,则可分几次切除,每切削一次称为一次进给。精加工工序_般由1刀或多刀完成,但其零件的完工轮廓应由最信1刀连续加工而成。所以刀具的进、退刀位置尽量不要在连续的轮廓中安排切入、切出或换刀及停顿;刀具切人、切出方向应尽量沿工件表面切线方向,以免因切削力突变而造成弹性变形,使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等缺陷。熟知了工艺了组成后,将路面机械加工工艺
19、过程的各项内容用文字或表格的形式写成工艺文件便是路面施工机械的机械加工工艺规划。它是用来指导工人操作和组织生产的主要技术文件,也是企业和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。这是在总结实践经验的基础上,依照科学的理论和必要的工艺试验后制定的,并经过了逐级审批,它反映了加工中的客观规律,有关人员必须严格执行,这也是企业的工艺纪律。当然,随着科学技术的进步和生产的发展,应定期修改,使工艺规划更加完善合理。工艺规划格式有:l)、工艺过程卡片该卡以工序为单位,主要列出零件加工的工艺路线,简要说明各工艺的概况。一般作为生产管理方面使用,在单件小批量产品中也用于指导生产。格式如表2所示。2)、工艺卡片该卡
20、以工序为单位,详细说明整个工艺过程的工艺文件,广泛应用于成批生产的零件和单件生产中的重要文件。格式如表2所示。表2工艺过程综合卡片工厂工艺过程综合卡片产品名称、型号零件名称零件图号材料名称毛坯种类零件质量/KG毛质量第 页牌号尺寸净质量第 页性能每台件数每批工序号工序内容加工车间设备名称、编号装备名称及编号技术等级时间额定夹具刀具量具单件终结更改内容编制校对审核会签表3 机械加工工艺卡片工厂机械加工工艺卡片产品名称、型号零件名称材料名称毛坯种类零件质量/mg毛重第页牌号尺寸净重第页性能工序安装工步工序内容同时加工零件数切削用量设备名称及编号工艺装备名称及编号技术等级工事定额/min切削深度切削
21、速度每分钟转数r/min进给量刀具夹具量具单件准备终结更改内容编制校对审核会签3)、工序卡片该卡是按每道工序编制的一种工艺文件。一般附有工序简图,并详细说明该工序中每个工步的详细内容。工序卡片主要应用于大批大量生产中的所有零件,中批生产中复杂零件及单件小批生产中的关键工序。制定工艺规划的原则是:在保证产品质量的前提下,尽可能提高生产率和降低成本,同时在充分利用本企业现有生产条件的基础上,注意到技术的先进性,经济上的合理性,有良好的劳动条件,并符合环境保护法。在符合工艺规划基本要求的前提下,先熟悉产品的装配图和零件图,并对零件进行工艺分析、确定毛坯的种类和制造方法、拟定工艺路线,然后进行工艺设计
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