634522582毕业设计(论文)复杂零部件的造型与编程.doc
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1、 复杂零部件的造型与编程专 业 CAD09-10班 作者姓名 指导教师 定稿日期:2023年03月05日新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计(论文)任务书学 生 姓 名刘洋专业班级CAD09-10设计(论文)题目复杂零部件的造型与编程接受 任务 日期 完成任务日期指 导 教 师陆亦工指导教师单位机械工程系设计(论文)内容目标通过本次毕业论文,使学生提高综合运用所学的基础知识、专业理论,联系实际生产,全面检验学生的理论与实际结合的能力,使学生掌握基本设计方法,为以后的工作打下一定的基础。设计(论文)要求1.论文格式要正确。2.题目要求:论文题目尽可能选择与生产、现实生活等任务相结合的实际题目,
2、完成一个真实的小型课题或大课题的一个完整的部分。3.论文要求学生整个课题由学生独立完成。论文指导记录2012年2月23日3月15日 确定论文题目2012年3月16日3月17日 根据题目查找资料2012年3月18日3月29日 完成初稿2012年4月6日4月9日 定稿打印2012年4月10日4月13日 论文答辩参考资料 韩洪涛.机械加工设备与工装.北京:高等教育出版社.2009 2 刘党生.金属切削原理与刀具.北京:北京理工大学出版社.2009 3 高波.机械制造基础.大连:大连理工大学出版社.2006 4 华茂发.数控机床加工工艺.北京:机械工业出版社.2003 5 高德文.数控加工中心.北京:
3、化学出版社.2003 6 田坤.数控机床与编程.武汉:华中科技大学出版社.2001新疆工业高等专科学校机械工程系毕业设计(论文)成绩表学 生 姓 名刘洋专业班级CAD09-10设计(论文)题目复杂零部件的造型与编程指导教师(签名)指导教师单位指导教师评语评阅成绩: 评阅教师签字: 年月日答辩记录成绩: 提问教师签字: 年月日答辩小组意见答辩成绩: 答辩小组组长签字: 年月日摘 要数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流,是衡量机械制造工艺水平的重要指标,在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用,在相同条件下,编程的水平高低同样也影响着零件的精度,随着计算机技术的发展,数
4、控技术与实体造型技术的结合,极大地促进了数控技术的发展。关键词:数控机床;造型;编程 AbstractCNC machine tool reflects the current world machine tool of mainstream technology, is a measure of the level of manufacturing technology are important indicators, in the flexible production and computer integrated manufacturing, advanced manufacturi
5、ng technology plays an important role as the core of the foundation, under the same conditions, the programming level also affects the accuracy of the parts, with the development of computer technology, numerical control technology and solid modeling technology, greatly promoted the development of n
6、umerical control technology.Key Word: CNC machine tool; modeling; programming目 录摘 要IAbstractII第 1 章 工艺方案分析51.1 零件图51.2 零件图纸的描述51.3 零件的造型图61.4 机床的选择型号及特点71.5 加工中心的简介7第 2 章 定位基准的选择92.1 定位基准的选择92.1.1 定位基准的选择原则92.1.2 定位基准的确定92.2 装夹方式的选择102.2.1 夹具的简介102.2.2 数控铣床采用的装夹方式102.2.3 确定合理的装夹方式102.2.4 装夹方式示意图11第
7、3 章 确定切削液123.1 切削液选择原则123.1.1 切削液的作用123.1.2 切削液的种类123.1.3 切削液的合理选择13第 4 章 确定刀具144.1 刀具的选择144.1.1 刀具选择应考虑的主要因素144.1.2 刀具材料的选择144.1.3 确定加工刀具144.2 切削用量选择154.2.1 切削用量的选择原则154.2.2 确定切削用量16第 5 章 对刀方式的选择185.1 数控铣床常采用的对刀方式185.1.1 对刀仪的原理185.1.2 试切法对刀的原理195.1.3 确定对刀方式19第 6 章 确定加工顺序206.1 加工顺序的确定206.1.1 确定加工顺序的
8、原则206.1.2 加工顺序的确定20第 7 章 加工程序与编程示意图217.1 零件底面加工步骤217.2 零件顶面加工步骤30总结与谢辞38参考文献39第 1 章 工艺方案分析1.1 零件图图 11 心型零件视图1.2 零件图纸的描述零件分成最上面的心型高度9mm,由4 段圆弧和2条切线构成,心型的中间有直径16mm 孔,孔的深度为11mm的盲孔,孔的开口处的圆角半径为4mm。中间部分可以看成是长108mm,宽68mm,厚10mm的长方体,被半径10mm的圆弧圆角。上面有2个大小一样的槽,槽的宽度为24mm,厚度为5mm,槽的圆角半径是5mm, 但是槽的直线部分被半径为43mm圆弧代替,底
9、部同样是圆了角的长方体,长118mm,宽78mm ,厚10mm,圆角半径8mm,从底面向上看,底面有1个长轴半径44mm,短轴半径20mm的椭圆。在宽度方向有半径为5mm的槽,还有4个大小一样的沉头孔,沉头直径14mm,沉头厚度4mm,孔直径10mm,深度16mm。1.3 零件的造型图图 12 心型零件外部视图 图 13 心型零件外部视图1.4 机床的选择型号及参数加工中心型号:VMC-750立式加工中心主要参数:1 行程(X、Y、Z):750mm、450mm、550mm2 主轴转速:206000rmp3 刀库容量:24把4 机床外观尺寸(长 宽 高):256025502670(mm)5 主轴
10、电机功率:7.5 Kw6 电源容量:20 KVA1.5 加工中心的简介一般认为带有自动刀具交换装置的数控镗铣床称为加工中心,简称MC。实际上,可以概括为加工中心是“具有自动刀具交换装置,并能连续进行多种工序的数控机床”。加工中心具有自动交换加工刀具的能力,通过在刀库上安装不同用途的刀具,可以在一次装夹中通过自动换刀装置改变主轴上的加工刀具,实现多种加工功能。加工中心是高效率、高精度的数控机床,工件在一次装夹中便可完成多道工序的加工,加工中心所具有的这些丰富的功能,决定了加工中心程序编制的复杂性。 加工中心可进行铣、镗、扩、攻丝的多种工序的加工。常见的加工中心有立式加工中心和卧式加工中心,立式加
11、工中心的主轴是垂直方向的,卧式加工中心的主轴是水平的。 第 2 章 定位基准的选择2.1 定位基准的选择2.1.1 定位基准的选择原则1尽量使工件的定位基准与工序基准重合,以避免产生基准不重合误差。2尽量用已加工面作为定位基准,以保证有足够的定位精度。当不得不采用毛面作定位基准(第一道工序)时,应应尽量只使用一次。而且应选用误差小、表面粗糙度小、余量小的表面或加工面有直接关系的表面作为定位基准,以利于保证加工精度。 3应使工件安装稳定,使在加工过程中因切削或夹紧力引起的变形最小。 4尽可能使工件加工的各工序采用同样的定位基准,即遵守基准统一的原则,以减少设计和制造夹具的时间和费用。但如因此而造
12、成家具结构复杂时,则不必强求定位基准统一。5应使工件定位方便,夹紧可靠,操作方便,夹具结构简单。2.1.2 定位基准的确定根据以上原则定位基准选择和加工顺序的确定首先用粗基准定位,加工以粗基准为定位的部分,这部分包括外轮廓、椭圆、半圆凹槽、四个沉头孔;之后用已加工过的外轮廓为精基准,加工零件的剩余的部分。2.2 装夹方式的选择2.2.1 夹具的简介从广义上说,为使工艺过程的任何工序保证质量、提高生产率、减轻工人劳动强度及工作安全的一切附加装置都称为夹具。机床的夹具是将工件进行定位、夹紧,将刀具进行导行或对刀,以保证工件相对于机床和刀具有正确位置的附加装置,简称夹具。2.2.2 数控铣床采用的装
13、夹方式1机用虎钳 在数控铣削加工中,当粗加工、半精加工和加工精度要求不高时,对于较小的零件通常利用机用虎钳进行装夹。精密虎钳可以满足精度较高的要求。2三爪卡盘 在数控铣削加工中,对于结构尺寸不大,且外表面不需要进行加工的圆形零件,可以利用三爪卡盘进行装夹。3直接在数控铣床工作台上安装 在单件或少量生产和不便于使用夹具的情况下,常常直接在铣床工作台上安装工件。4利用角铁和V形铁装夹工件 利用角铁和V形铁装夹工件的装夹方式适合于单件或小批量生产。5组合夹具装夹工件 组合夹具是由一套预制好的标准元件组装而成的。2.2.3 确定合理的装夹方式从零件的外形看它是一个规则的形体,不需要专用夹具,通用夹具就
14、可满足加工的需要。最常用的夹具是平口虎钳,但从零件加工的数据要求来看,它对精度的要求比较高,所以就选精密虎钳,以保证精度的需要。该零件形状比较简单,毛坯尺寸为120mm*80mm*30mm;顶、底面都要加工,并且加工要素较多,加工面与面之间的位置精度要求很高,故可选用通用的精密台虎钳,采用顶、底面两次装夹加工。首先,以毛坯较为平整、光洁的外表面和两个尺寸较大的侧面作粗基准,加工零件的底面和4个侧面;然后,以加工好的底面和两个尺寸较大的侧面作精基准,加工零件顶面的所有未加工要素。2.2.4 装夹方式示意图图 21 正反面加工装夹定位示意图说明:1 装夹方式采用精密台虎钳。2 X、Y加工原点采用X
15、轴、Y轴分中处理。3 Z加工原点Z轴对工件上表面,Z为0。第 3 章 确定切削液3.1 切削液选择原则3.1.1 切削液的作用1润滑作用在切屑、工件与刀具的接触面之间形成润滑性能较好的油膜时,能较好的润滑效果。切削液的润滑性能与切削液的渗透性、形成润滑膜的能力的强度有着密切的联系。2冷却作用切削液可以讲切削区产生的热量带走,从而增加散热,使切削温度降低。冷却能力的好坏,取决于切削液的导热率、流量和流速等数值的大小。3清洗与防锈的作用切削液能清除黏附在机床、刀具、夹具上的细小切屑和磨料细粉,避免划伤已加工表面和机床的导轨并减小刀具磨损。清洗性能的好坏,取决于切削液的种类、流动性和使用的压力和流量
16、。在切削液中加入防绣添加剂后,能在金属表面形成保护膜,使机床、刀具和工件不受周围介质的腐蚀,起到防锈作用。3.1.2 切削液的种类1水溶液 水溶液是以水为主要成分并加入放绣添加剂的切削液。2切削油 切削油是以矿物油为主要成分并加入一定的添加剂而构成的。3乳化液 乳化液是乳化油加95%98%水稀释成的一种切削液。乳化油由矿物油、乳化剂配置而成。3.1.3 切削液的合理选择切削液应工件刀具材料、工件材料、加工方法和技术要求等具体情况进行选用。硬质合金刀具耐热性高,一般不用切削液。若要使用切削液,则必须连续、充分的供应,否则因骤冷骤热,产生的内应力将导致刀片产生裂纹。高速钢刀具耐热性差,需采用切削液
17、。1粗加工时,可采用3%5%乳化液,主要以冷却为主。2精加工时,可采用15%20%的乳化液主要目的是改善加工表面质量,降低刀具磨损,减少积屑瘤,提高表面质量。第 4 章 确定刀具4.1 刀具的选择4.1.1 刀具选择应考虑的主要因素1被加工工件的材料、性能:金属、非金属,其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。2加工工艺类别;车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。3工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标。4刀具能承受的切削用量。5辅助因数:操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。4.1.2 刀具材料的选择刀具工作时,要受到很大压力、应力、很高的温度,将迅速磨损或破裂
18、,因此应该满足下列条件:1高的硬度和耐磨性:刀具硬度大于工件硬度,一般硬度大于HRC60。同时具有较高的耐磨性,延长刀具的寿命。2足够的强度和韧性 :承受切削力、冲击、振动。3较高的耐热性:在较高的温度下保持原有的硬度、强度、韧性。4良好的工艺性:以便于加工各种刀具。如段造型、热处理、磨削加工等。4.1.3 确定加工刀具 表1-2 加工顺序和刀具选择 单位:mm程序名刀具规格类型材料加工内容零件底面及侧面的加工顺序和刀具的选择O000120双刃立铣刀硬质合金平面加工,深度1O000220双刃立铣刀硬质合金粗、精加工外轮廓,深度2O000320双刃立铣刀硬质合金粗、精加工椭圆(长轴70,短轴40
19、),深度5O0004R5球刀硬质合金粗、精加工R5凹半圆O00052.5中心钻高速钢钻中心孔4次(10-4 处)O00069.8钻头高速钢钻孔4次(10-4处)O000710铰刀高速钢铰孔4次(10-4处)O00088双刃立铣刀硬质合金粗、精加工沉头孔4次(100.02),深度4零件顶面加工顺序和刀具的选择O001420双刃立铣刀硬质合金平面加工,保证高度39O001520双刃立铣刀硬质合金粗、精加工凸台外轮廓(18068),深度19O001620双刃立铣刀硬质合金粗、精加工心形外轮廓(R15,R20),深度9O00178双刃立铣刀硬质合金粗、精加工两侧凹形轮廓(24、R5、R43),深度5O
20、001816双刃立铣刀硬质合金粗、精加工盲孔24,深度11O0019R5球刀硬质合金倒圆角R44.1.4 刀具图片图 41 球刀图片图 42双刃立铣刀图 43铰刀4.2 切削用量选择4.2.1 切削用量的选择原则数控编程时,编程人员必须确定每道工序的切削用量,包括主轴转速、背吃刀量、进给速度等,并以数控系统规定的格式输入到程序中。切削用量对于不同的加工方法,需选用不同的切削用量。合理的选择切削用量,对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。这在实际中也很难把握,要有丰富的实践经验才能够确定合适的切削用量。在数控编程时只能凭借编程者的经验和刀具的切削用量推荐值初步确定,而最终的切削用量将根据零件
21、数控程序的调试结果和实际加工情况来确定。切削用量的选择原则是:粗加工时以提高生产率为主,同时兼顾经济性和加工成本的考虑;半精加工和精加工时,应同时兼顾切削效率和加工成本的前提下,保证零件的加工质量。值得注重的是,切削用量(主轴转速、切削深度及进给量)是一个有机的整体,只有三者相互适应,达到最合理的匹配值,才能获得最佳的切削用量。确定切削用量时应根据加工性质、加工要求,工件材料及刀具的尺寸和材料性能等方面的具体要求,通过查阅切削手册并结合经验加以确定,确定切削用量时除了遵循一般的原则和方法外,还应考虑以下因素的影响:1刀具差异的影响不同的刀具厂家生产的刀具质量差异很大,所以切削用量需根据实际用刀
22、具和现场经验加以修正。2机床特性的影响切削性能受数控机床的功率和机床的刚性限制,必须在机床说明书规定的范围内选择。避免因机床功率不够发生闷车现象,或刚性不足产生大的机床振动现象,影响零件的加工质量、精度和表面粗糙度。3数控机床生产率的影响数控机床的工时费用较高,相对而言,刀具的损耗成本所占的比重较低,应尽量采用高的切削用量,通过适当降低刀具寿命来提高数控机床的生产率。4.2.2 确定切削用量确定背吃刀量asp(mm)背吃刀量的大小主要依据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚度来决定,在系统刚度答应的情况下,为保证以最少的进给次数去除毛坯的加工余量,根据被加工零件的余量确定分层切削深度,选择
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