毕业设计论文端盖的数控铣削加工工艺设计及编程word文档.doc
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1、摘 要端盖是机械中重要的辅助零部件,属于典型的盘类零件。结构比较简单,其加工质量的好坏将直接影响到装配质量的好坏和机械运行的稳定性。本课题设计主要介绍盘类的铣削加工,进行了零件的工艺分析,对零件的作用和主要技术条件有课入的了解。采用CAD完成图纸的设计。对零件进行了工艺规程的设计,零件毛坯采用锻件,拟定了工艺路线,确定了工艺加工余量及毛坯尺寸,确定了工序的工艺装备、计算了各工序的切削用量;本次毕业设计共分四个部分,首先对数控做了基本的介绍,使我们能简单的了解数控,其次是本设计的主要内容,端盖的零件分析,编程等。本设计在编制过程中参考了大量有关机械方面的材料,并对这些材料有了大胆的整合,力求能使
2、本次毕业设计圆满完成。关键词:端盖,铣削,工艺路线,切削用量目 录1.绪论11.1数控简介11.2数控机床的基本组成及工作原理11.3数控加工的特点22.零件分析42.1零件的特点42.2零件的工艺分析42.3零件的三维造型43.工艺规程设计63.1确定毛坯的制造形成63.2定位基准的选择63.3制造工艺路线73.4铣削用量的确定94.总结16附录17参考文献18致 谢191.绪论1.1数控简介数控(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。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
3、称为计算机数控(Computerized Numerical Control ),简称CNC,国外一般都称为CNC数控实训室,很少再用NC这个概念了。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。现在,数控技术也叫计算机数控技术(CNC,Computerized Numerical Control),目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的运动轨迹和外设的操作时序逻辑控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置,使输入操作指令的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现,均可通过计算机软件来完成,处
4、理生成的微观指令传送给伺服驱动装置驱动电机或液压执行元件带动设备运行。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备。世界各国信息产业、生物产业、航空、航天等国防工业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对市场的适应能力和竞争能力。工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资,不仅大力发展自己的数控技术及其产业,而且在高精尖数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。我国从1958年开始研制数控机床,由清华大学研制出最早的样机。1966年我国诞生了第一台用于直线圆弧插补的晶体管数控系统,即第二代数控系统。1.2数控机床的基本组成及工作原理数控机床是按照
5、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、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。数控机床主要由加工程序、数控系统、伺服系统、辅助控制装置、反馈系统及机床几部分组成。数控机床的工作原理与普通机床相比,不同之处在于数控机床是按数字形式给出的指令进行加工的。首先要将加工零件的图样及工艺信息数字化,
6、用规定的代码和程序格式编写加工程序;然后将所编程序指令输入到机床的数控装置中,然后数控装置将程序(代码)进行译码,运算后,向机床各个坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号,驱动机床各运动部件,控制所需要的辅助机构,最后加工出合格零件1.3数控加工的特点1.加工精度高 数控机床是精密机械和自动化技术的综合,所以机床的传动精度与机床的结构设计都考虑到要有很高的刚度和热稳定性,它的传动机构采用了减小误差的措施,并由数控装置补偿,所以数控机床有较高的加工精度。2.自动化程度高和生产率高 数控加工是按事先编好的程序自动完成零件加工任务的,操作者除了安放控制介质及操作键盘、装卸零件、关键工序的中间测量以及观
7、察机床的运动情况外,不需要进行繁重的重复性手工操作,因此自动化程度很高,管理方便。3适应性强 当改变加工零件时,只需更换加工程序,就可改变加工工件的品种,这就为复杂结构的单件,小批量生产以及试制新产品提供了极大的便利,特别是普通机床很难加工或无法加工的精密复杂型面。4.有利于生产管理现代化 用数控机床加工零件,能准确地计算零件的加工工时,并有效地简化了检验和工夹具、半成品的管理工作,这些都有利于使生产管理现代化。5.减轻劳动强度,改善劳动条件 操作者不需繁重而又重复的手工操作,劳动强度和紧张程度大大改善,另外工作环境整洁,劳动条件也相应改善。数控机床的适应性强,适合加工单件或小批量复杂工件,加
8、工密度高,产量质量稳定,自动化程序高,劳动强度高低,生产效率高,具有良好的经济效益,并且有利于生产管理的现代化。数控机床在使用时要求操作维修人员有较高的技术水平,对刀具夹具也有较高的要求,数控机床主要适用于多品种,小批量生产的零件;形状结构复杂的零件;需要频繁改型的零件,价格昂贵不允许报废的关键零件,精度要求的零件。2.零件分析2.1零件的特点1、结构特点:主体部分由回转体组成,另外还由腰型凹槽、通孔、矩形齿等各组成部分。可实现与其它零件的结合。2、加工特点:把铣六面、铣通孔、铣外圆柱体、铣两腰型槽、铣六个矩形齿放在立式数控铣床上铣削。把外圆柱体、腰型凹槽、矩形齿、通孔的程序编写好输入计算机,
9、但编写程序时应该注意,用同一种刀具加工时应尽量一次完成,减少换刀的次数。3、视图表达:采用两个视图进行表达,全剖视图表达内部结构,另一视图表达外形轮廓和其它结构。4、技术要求:有垂直度、对称度、表面粗糙度、去毛刺、热处理等技术要求。2.2零件的工艺分析法兰盖是由一个外圆柱体、腰型凹槽、通孔等组成,另外在孔边缘上还要加工矩形齿,它的材料为45号钢。该零件需铣六个平面,粗糙度为6.3,铣床粗、精铣两次可达要求。通孔加工,粗糙度为1.6,由于表面粗糙度较高,所以钻工完后留余量再镗工,分两次加工,确保孔的粗糙度。外圆柱体高18mm,粗糙度为6.3,先粗加工后精加工两次铣可达到要求。腰型槽深5mm,粗糙
10、度为6.3,先粗加工后精加工两次铣可达到要求。矩形齿高4mm,粗糙度6.3,先粗加工后精加工铣两次可达要求。由于考虑要降低成本和加工精度以及加工效率等各方面因素,决定把铣六面、铣外圆柱体、铣两腰型槽、铣六个腰槽放在立式数控铣床上进行铣削。在后期,零件还要进行热处理、发蓝。热处理目的要把金属内部的应力消除,防止变形和开裂。发蓝是为了在金属的表面形成一层致密的保护膜,起防锈作用。2.3零件的三维造型我们由三维造型可清晰的在脑海中浮现出实体的组成部分:六个均匀分布在原柱上的矩形齿,一个有垂直度和高表面粗糙度要求的通孔,两个对称分布的腰型槽,椭圆形的外轮廓台阶,正四边形的底座。清晰的实体外型可以帮助我
11、们思考问题更加灵活,对下面设计更加得心应手。因此,在CAXA实体设计中,作出法兰盖的三维图如下图所示:3.工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形成本课题的研究对象法兰盖零件。为在不影响毛坯制造的经济性、机加工的经济性的同时,还要考虑到热加工以及影响毛坯的各方面因素的前提下,合理的科学的选择毛坯,以便从确定毛坯这一环节中,降低零件的制造成本。根据零件图的结构特点、材料、技术要求以及经济性等,该工件属于中批量生产,热处理方面要求不高,决定毛坯采用外协所提供的45钢。由于该模六个平面中,且只有一个为重点加工表面,要求除了通孔粗糙度为1.6外,其余粗糙度为6.3。所以选择毛坯的尺寸为10310328(mm
12、)。3.2定位基准的选择基面的选择有其特殊的重要性,其正确与合理与产品的质量息息相关,如果基准出现问题,会使生产无法正常运行。1.精基准的选择原则如下:(1)基准重合原则。尽可能选用设计基准作为定位基准。特别是精加工,机床为了保证精度,更应该注意这个原则。这样可以避免因基准不重合而引起的定位误差。(2)基准统一原则。应尽可能选用统一的定位基准加工各表面,以保证表面间的位置精度。例如,车床主轴加工采用中心孔作为统一基准加工各外圆表面,不但能在一次装夹中加工大多数表面,而且保证了各外圆表面的同轴度要求以及端面与轴心线的垂直度要求。(3)互为基准、反复加工原则。比如,车床主轴支承轴颈与主轴锥孔的同轴
13、度要求很高。人们常常采用互为基准、反复加工的方法来达到零件图的要求。(4)自为基准原则。有些精加工工序要求加工余量小而均匀,为保证加工质量和提高生产率,往往就以被加工面本身作为精基面。例如,车床床身导轨面的磨削等。选择粗基面时,重点考虑如何保证各加工表面有足够的余量,使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求。2.粗基准的选择原则如下:(1)如果必须首先保证工件某重要表面的余量均匀,加工中心就机床应该选择该表面作为粗基面。当工件上有多个重要加工面都要保证余量均匀时,则应选余量最小的面为粗基面。(2)如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求,则应以不加工表面作为粗基面,如
14、果工件上有好几个不加工表面,则应以其中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基面,以求壁厚均匀、外形对称等。(3)应该选择毛坯制造中尺寸和位置比较可靠、平整光洁的表面作为粗基面,使加工后各加工表面对不加工表面的尺寸精度、位置精度更容易符合图样要求。铸件上不应选择浇冒口的表面、分模面、有飞刺或夹砂的表面作粗基面。在锻件上不应选择有飞边的表面作粗基面。(4)粗基准应避免重复使用,在同一尺寸方向上通常只允许使用一次,否则定位误差太大。总之,定位基准的选择原则是从生产实践中总结出来的,加工中心在保证加工精度的前提下,应使定位简单准确、夹紧可靠、加工方便、夹具结构简单针对本课题所研究的法兰盖零件,其加工
15、平面较多,通孔只有在六面铣削完成后才能加工,通孔与基准A中心线的对称度为0.04mm,其尺寸要求公差为下偏差0.00。我们可以尽可能地少更换刀具的次数而多加工零件表面,因此我们选择的定位基准原则是:基准统一原则。这样我们在加工工件的表面时,可以统一使用平口钳作夹具,这样可免去了夹具的制造时间与费用。3.3制造工艺路线制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为批量生产的条件下,可以考虑采用立式数控铣床配以通用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使用生产成本下降。本文根据法兰盖的生产纲领确定了以下两
16、种工艺路线方案,然后对这两种方案进行了比较分析确定出了最佳方案。3.3.1工艺路线方案一根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度,确定各表面的加工方法如下:先将毛坯的六面:粗铣精铣;通孔的加工:钻孔镗孔,达到要求的型状尺寸及粗糙度1.6;外轮廓:粗铣精铣,达到要求的形状尺寸及粗糙度6.3;外圆柱体:粗铣精铣,达到要求的形状尺寸及粗糙度6.3;腰型凹槽:粗铣精铣,达到要求的形状尺寸及粗糙度6.3;矩形齿:粗铣精铣,达到要求的型状尺寸及粗糙度6.3。因圆弧形凹槽要求与基准A中心线的对称度为0.04mm,故铣六面时要保证各面的平面度与垂直度。根据先面后凹槽、先主要表面后次要表面和先粗加工后精
17、加工的原则,铣六面的粗加工放在前面,精加工放在后面。先粗、精铣完六面,后粗铣腰型凹槽以及通孔。(加工工艺设计的顺序详见序卡片)工序1:锻造件毛坯,使其尺寸达到10310328(mm)工序2:粗铣六面,使其尺寸达到10110124(mm)工序3:精铣六面,使其尺寸达到10010023(mm)工序4:加工30mm的通孔工序5:粗精铣外轮廓工序6:粗精铣外圆柱体工序7:粗精铣两腰形槽工序8:粗精铣矩形齿工序9:去毛刺,打件号工序10:热处理,烤蓝处理工序11:检查,清洗,涂油,入库3.3.2工艺路线方案二换一种思路,确定各表面的加工方法如下:先通孔的加工:钻孔镗孔,达到要求的型状尺寸及粗糙度1.6;
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