轴类零件加工工艺设计—毕业设计论文.doc
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1、学习工业安全职业学院毕业论文(设计) 题目: 轴类零件加工工艺设计 姓 名_ _ _系 别 机电工程系 专 业 数控技术 年 级 2010级 指导教师 2013年5月20日毕业论文(设计)成绩评定表学生姓名学号班级名称数控技术10-2班毕业论文(设计)课题名称 轴类零件加工工艺设计指导教师评语:成 绩:指导教师签名: 年 月 日系学术委员会意见 系主任签名: 年 月 日目 录摘 要1前 言2第一章 绪论3 第一节 数控技术的概念及理论3 第二节 数控技术的发展方向4第二章 工艺方案分析5 第一节 零件图5 第二节 零件图分析5 第三节 确定加工方法5 第四节 确定加工方案6第三章 工件的装夹7
2、 第一节 定位基准的选择7 第二节定位基准选择的原则7 第三节确定零件的定位基准7 第四节装夹方式的选择7 第五节数控车床常用的装夹方式7 第六节 确定合理的装夹方式8第四章 刀具及切削用量9 第一节 选择数控刀具的原则9 第二节 选择数控车削用刀具9 第三节 设置刀点和换刀点10 第四节 确定切削用量10第五章 典型轴类零件的加工12 第一节 轴类零件加工工艺分析12 第二节 典型轴类零件加工工艺14 第三节 加工坐标系设置16 第四节 手工编程18第六章 编写工艺前的注意事项21 第一节 编制误差21 第二节 误差编制21参考文献24致谢词25摘 要数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程
3、进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不但发展和应用领域的扩大他对归计民生的一些重要行业(IT、汽车、医疗、轻工等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势.选这个题目的目的是它能体现出我对所学知识的掌握程度和灵活规范的运用所学知识,在我认为要成为一名合格的在学生,以自己的的思路用所学的知识来完成一份成功的毕业设计是必不可少的。此次设计主要是介绍运用数控机床来加工轴类零件的整个工艺
4、过程及其工艺分析,即从毛坯到所加工零件这一过程中的工艺及其相应的工艺分析,故此设计便以这一过程而展开设计,从而完成此次设计任务关键词:数控技术 车削加工 数控加工工艺 数控编程前 言在机械加工工艺教学中,机械制造专业学生及数控技术专业学生都要学习数控车床操作技术。让学生了解相关工种的先进技术,同时培养工作岗位的前瞻性;在讲授数控知识的同时,必须要求学生掌握基本的机械加工工艺,增强系统意识,理解手动操作与自动操作之间的联系,真正把学生培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。数控车工基础工艺理论及技能有机融合,包括夹具的使用、量具的识读和使用、刃具的刃磨及使用、基准定位等,分类叙述了车床操作、数控
5、车床自动编程仿真操作、数控车床编程与操作的初、中级内容。以机械加工中车工工艺学与数控车床技能训练密切结合为主线,常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工,较清晰地展示了数控车工必须掌握的知识和技能的训练途径。对涉及与数控专业相关的基础知识、专业计算,都进行了有针对性的论述,目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业技能型人才。本文以与切削用量的选择,工件的定位装夹,加工顺序和典型零件为例,结合数控加工的特点,分别进行工艺方案分析,机床的选择,刀具加工路线的确定,数控程序的编制,最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中,要通过分析,确定最佳的工艺方案,
6、使得零件的加工成本最低,合理的选用定位夹紧方式,使得零件加工方便、定位精准、刚性好,合理选用刀具和切削参数,使得零件的加工在保证零件精度的情况下,加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件要完整,并能指导实际生产。第一章 绪论传统的机械加工都是用手工操作普通机床作业的,加工时用手摇动机械刀具切削金属,靠眼睛用卡尺等工具测量产品的精度的。现代工业早已使用电脑数字化控制的机床进行作业了,数控机床可以按照技术人员事先编好的程序自动对任何产品和零部件直接进行加工了。这就是我们说的“数控加工”。数控加工广泛应用在所有机械加工的任何领域,更是模具加工的发展趋势和重要和必要的技术手段。第一节 数控技术的
7、概念及理论一、数控技术的概念数控(英文名字:Numerical Control 简称:NC)技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。也可以说成是数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术。数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制,因此数控也称为计算机数控(Computer Numerical Control ),简称CNC,国外一般都称为CNC。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。二、数控技术的基本理论 数控机床是按照事先编制好的加工程序,自动地对被加工零件进行加工。我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、
8、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等)以及辅助功能(换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等),按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单,再把这程序单中的内容记录在控制介质上(如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器),然后输入到数控机床的数控装置中,从而指挥机床加工零件。第二节 数控技术的发展方向随着科学技术的发展,数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,他对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。
9、世界先进制造技术的兴起和不断成熟,对数控加工技术提出了更高的要求,超高速切削、超精密加工等技术的应用,对数控机床的各个组成部分提出了更高的性能指标当今的数控机床正在不断采用最新技术成就,朝着高速化、高精度化、多功能化、智能化、系统化与高可靠性等方向发展。第二章 工艺方案分析第一节 零件图 图1-1 典型轴类零件图第二节 零件图分析 该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、圆锥、槽、螺纹等表面组成。尺寸标注完整,选用毛坯为45#钢,55mm150mm,无热处理和硬度要求。第三节 确定加工方法加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多
10、,因而在实际选择时,要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。 图上几个精度要求较高的尺寸,因其公差值较小,所以编程时没有取平均值,而取其基本尺寸。 在轮廓线上,有个锥度10度坐标P1、 和一处圆弧切点P2,在编程时要求出其坐标,P1(45.29 ,75) P2(35,56.46)。 通过以上数据分析,考虑加工的效率和加工的经济性,最理想的加工方式为车削,考虑该零件为大批量加工,故加工设备采用数控车床。根据加工零件的外形和材料等条件,选用CJK6032数控机床。第四节 确定加工方案 零件上比较精密表面的加工,常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择
11、相应的最终加工方法是不够的,还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。 毛坯先夹持左端,车右端轮廓113mm处,右端加工39mm、S42mm、 R9mm、35mm、锥度为10度的外圆,52mm.调头装夹已加工52mm外圆,左端加工25mm33mm、切退刀槽、加工螺纹M25mm1.5mm. 该典型轴加工顺序为: 预备加工-车端面-粗车右端轮廓-精车右端轮廓-切槽-工件调头 -车端面-粗车左端轮廓-精车左端轮廓-切退刀槽-粗车螺纹-精车螺纹。第三章 工件的装夹第一节 定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时,正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏,不仅影响零件加工的位置精度
12、,而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提,还能简化加工工序,提高加工效率。第二节定位基准选择的原则1、基准重合原则。为了避免基准不重合误差,方便编程,应选用工序基准作为定位基准,尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。2、便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠,定位、夹紧机构简单、易操作,敞开性好,能够加工尽可能多的表面。3、便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下,保证对刀的可能性和方便性。第三节确定零件的定位基准以左右端大端面为定位基准。第四节装夹方式的选择为了工件不致于在切削力的作用下发生位移,使其在加工过程始
13、终保持正确的位置,需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要,工件的装夹不仅影响加工质量,而且对生产率,加工成本及操作安全都有直接影响。第五节数控车床常用的装夹方式1、在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的,能自动定心,一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时,但夹紧力小,适用于装夹外形规则的中、小型工件。2、在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件,为了保证每次装夹时的装夹精度,可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。3、用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住,另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全,能承受较大的切削力,安装刚性
14、好,轴向定位准确,应用较广泛。4、用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹,叫心轴装夹。这种方式比较安全,能承受较大的切削力,安装刚性好,轴向定位准确。第六节 确定合理的装夹方式 装夹方法:先用三爪自定心卡盘毛坯左端,加工右端达到工件精度要求;再工件调头,用三爪自定心卡盘毛坯右端52,再加工左端达到工件精度要求。第四章 刀具及切削用量第一节 选择数控刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时,应首先选择合理的刀具寿命,而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种,前者根据单件工时最少的目标确定,后者根据工序成本最低的目标确
15、定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具,由于换刀时间短,为了充分发挥其切削性能,提高生产效率,刀具寿命可选得低些,一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具,刀具寿命应选得高些,尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时,该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时,刀具寿命也应选得低些。大件精加工时,为保证至少完成一次走刀,避免切削时中途换刀,刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加
16、工方法相比,数控加工对刀具提出了更高的要求,不仅需要冈牲好、精度高,而且要求尺寸稳定,耐用度高,断和排性能坛同时要求安装调整方便,这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。第二节 选择数控车削用刀具数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀,其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中,常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中,应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主
17、副切削刃构成,如90内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同,但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑,并应兼顾刀尖本身的强度。二是圆弧形车刀。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖,应此,刀位点不在圆弧上,而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面,特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径,以免发生加工干浅
18、该半径不宜选择太小,否则不但制造困难,还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。第三节 设置刀点和换刀点刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始,必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置,这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点,所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定,所以,该点又称对刀点。在编制程序时,要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是:便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查,引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上,也可以设置在夹具上或机床上,为了提高零件的加工精度,对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁
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