卵形螺纹配合组件的车削加工工艺数控毕业论文.doc
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1、 编号 毕业论文题 目卵形螺纹配合组件的车削加工工艺学生姓名学 号系 部机电工程系专 业数控技术班 级指导教师顾问教师二一一年十月摘 要 随着科技的不断发展,数控技术在企业中发挥越来越重要的作用.数控加工制造技术正逐渐得到广泛的应用,对零件进行编程加工之前,工艺分析具有非常重要的作用. 本设计通过对典型的数控车床组件类零件工艺特点,数控加工工艺分析,给出对于一般零件数控加工工艺分析的方法,设计合理的加工工艺过程,充分发挥数控加工的优质,高效,低成本的特点.设计说明书以典型的数控车床组件类零件为例,根据被加工工件的材料,轮廓形状,加工精度等选用合适的机床,制定加工方案,确定零件的加工顺序,各工序
2、所用刀具,夹具和切削用量等,编写加工零件程序.按照说明书要求加工出零件,并对零件自检数据进行分析,说明在加工过程中应注意的事项.对于提高制造质量,实际生产具有一定的指导意义. 关键词: 数控零件; 工艺设计; 刀具; 加工程序目 录摘 要I目 录II第一章 绪论11.1课题背景11.2数控机床的组成11.3数控车床的工作原理21.4数控车床加工的内容31.5 数控车床的发展趋势4第二章 数控车削加工工艺52.1数控加工工艺的产生52.2零件图的工艺分析52.4数控加工工艺的内容62.5 数控加工工艺的特点8第三章 卵形螺纹配合零件加工工艺分析93.1 零件的结构特点93.2 零件右图的工艺分析
3、93.2.1 切削量的选择103.2.2 刀具的选择113.2.3进给路线113.2.4 卵形组合件右件的加工工艺卡123.3 零件右图的工艺分析133.3.1对零件图进行分析133.3.2工序的设计143.3.3工艺装备的选择14第四章 程序编制与操作184.1编程技巧184.2数控加工零件的安装与夹具184.3夹紧与安装194.4编程操作194.5操作前注意事项304.6首件试切中现场问题处理314.7问题分析314.8常用的故障解决方案32第五章 总结与展望345.1总结345.2展望35致 谢36参考文献37附录1:卵形螺纹组件左件38附录二:卵形螺纹组件右件39附录三:卵形螺纹组件4
4、0 第一章 绪论1.1课题背景 机械加工是一种用加工机械对工件的外形尺寸或性能进行改变的过程,随着科学技术和社会的不断发展,机械制造技术发生了深刻的变化,机械产品结构越来越合理,其性能精度和效率日趋提高,更新换代频繁,生产类型由大批量生产向多品种小批量生产转化,因此,对机械产品的加工相应的提出了三高(高性能,高精度和高自动化)的要求。在机械产品中,单件和小批量产品占到70%80%.由于这类产品的生产批量小,品种多,一般都采用通用机床加工.当产品改型时,加工所用的机床与工艺设备均需作相应的交换和调整,而且通用机床的自动化不高,基本上由人操作,难于提高生产效率和保证产品质量.要实现这类产品生产的自
5、动化成为机械制造业中长期未能解决的难题.进入20世纪90 年代以来,随着国际上计算机技术突飞猛进的发展,数控技术正不断采用计算机、控制理论等领域的最新技术成就,使其朝着高速化、高精化、复合化、智能化、 高柔性化及信息网络化等方向发展。整体数控加工技术向CIMS( 计算机集成制造系统)方向发展。数控机床以其精度高、效率高、能适应小批量多品种复杂零件的加工等优点,在机械加工中得到日益广泛的应用。概括起来,数控机床的加工有以下几方面的优点:适应性强精度高,质量稳定生产效率高能实现复杂的运动良好的经济效益。数控加工工艺的内容包括了机械加工工艺和数控加工程序编制的基本知识和基本理论、典型零件加工工艺分析
6、的方法。数控加工工艺的研究宗旨是如何科学的最优的设计加工工艺,充分发挥数控机床的特点,实现数控加工中的优质、高产和低耗。学会选择机床、刀具、夹具及零件的表面的加工方法,掌握数控加工工艺的设计方法以及分析解决生产中的工艺问题。 1.2数控机床的组成 主要是由计算机数控系统和车床本体两大构成部分组成,其中计算机数控系统是由输入/输出设备、计算机数控装置(CNC装置)、可编程控制器、数控车床主轴驱动系统和进给伺服驱动系统等组成的一个整体系统。如下图所示:机床I/O电路和装置机床主运动机构进给传动机构辅助控制机构主轴伺服单元主轴驱动装置PLC操作面板计 算 机控 制装 置输入输出设备进给伺服单元进给驱
7、动装置测量装置图1-1 数控车床的组成a、输入装置的功用:将程序载体内有关加工的信息读入数控装置。根据程序载体的不同输入装置还可以是录音机或软盘驱动器等。b、计算机数控装置:他根据输入的数据,完成数值计算、逻辑判断、输入输出控制等。c、伺服系统的功用:它接受数控装置发来的各种动作命令,驱动数控车床传动系统的运动。d、测量装置的功用:对加工精度、生产效率和自动化程度有很大影响。检测装置包括位移检测装置和工件尺寸检测装置两大类,其中工件尺寸检测装置又分为机内尺寸检测装置和机外尺寸检测装置两种。工件尺寸检测装置仅在少量的高档数控车床上配用。 e、机床本体的功用:是为了使数控技术的要求和充分发挥数控车
8、床的效能。1.3数控车床的工作原理数控车床的工作原理图如图1-2所示:零件处理程序设计程序编制指令信息输入装置数控装置伺服系统车床主体制成零件 处理 格式 输入 加工 驱动 命令 送进 图1-2 数控车床的工作原理图1.4数控车床加工的内容数控加工工艺是以数控加工机床加工中的工艺为研究对象的一门加工技术。它以机械制造业中的工艺的基本理论知识为基准,结合数控机床的特点,综合运用了多方面的知识解决面临数控加工中的工艺问题。数控加工工艺的内容包括了机械加工工艺和数控加工程序编制的基本知识和基本理论、典型零件加工工艺分析的方法。数控加工工艺的研究宗旨是如何科学的最优的设计加工工艺,充分发挥数控机床的特
9、点,实现数控加工中的优质、高产和低耗。数控加工工艺是数控技术应用专业和机电类专业的主要专业课之一。应要基本掌握数控加工工艺的基本知识和基本理论,学会选择机床、刀具、夹具及零件的表面的加工方法,掌握数控加工工艺的设计方法以及分析解决生产中的工艺问题。数控车床加工具有传动链短、刚性高、轻拖动的特点。且其自动化程度高、加工的零件精度高、质量稳定、生产效率高。数控车床可以车中心孔、钻孔、车端面、车外圆、车螺纹、攻螺纹、割槽和切断、车成型面等。适合数控车床加工的内容有:a、多品种中小批量零件b、表面精度要求搞的零件c、表面粗糙度值小的零件d、轮廓形状复杂的零件1.5 数控车床的发展趋势数控技术的应用不但
10、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。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看,其主要研究热点有以下几个方面14。a、高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一,国际生产工程学会(CIRP)将其确定为21世纪的中心研究方向之一。在加工精度方
11、面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m,精密级加工中心则从35m,提高到11.5m,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。b、轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用5轴联动对三维曲面零件的加工,可用刀具最佳几何形状进行切削,不仅光洁度高,而且效率也大幅度提高。一般认为,1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床,特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时,5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因,其价格要比3轴联动数控机床高出数倍,加之编程技术难度较大,制约了5轴联动机床的发展。c、智能化、开
12、放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适应控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用连接方便的智能化,如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等;简化编程、简化操作方面的智能化,如智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。d、重视新技术标准、规范的建立开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性,美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划,并进行开放式体系结构数控系统
13、规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定,世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定,预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。 第二章 数控车削加工工艺2.1数控加工工艺的产生数控加工工艺是伴随着数控机床的产生,不断发展和逐步完善起来的一门应用技术。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生,不断发展和逐步完善起来的一门应用技术,研究的对象是数控设备完成数控加工全过程相关的技术,最直接的研究对象是与数控设备息息相关的数控装置、控制系统、数控程序及编制方法。2.2零件图的工艺分析零件图的工艺分析,是指对
14、所设计的零件在满足使用要求的前提下制造可行性和经济性进行分析。他包括零件的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工工艺性能分析等。当制定机械加工规程时,主要进行零件切削加工工艺性能分析。根据零件(如下图2-1)的结构、形状、精度以及加工的难易程度等条件来选择数控设备的型号,由于该零件由平面、凹槽、圆弧等组成。根据减少定位、装夹和多次换刀带来. 结合我院实际情况采用数控车床进行加工,便可达到零件的各项精度。图2-1 卵形螺纹装配零件图2.4数控加工工艺的内容a. 对零件图纸进行数控车削加工工艺分析; 图2-2 零件组装图由于零件是螺纹组装类的零件,加工前应选择合理的加工顺序.零件总长为136mm
15、装配左零件长86mm,从左往右为半径为30mm的椭圆。直径为36mm的柱面,42mm的柱面,48mm的柱面,梯形槽,直径34mm的柱面,椭圆面。带螺纹的内孔。装配右件总长为50mm,左边为螺纹,右边是椭圆型。b.工具、夹具的选择和调整设计;分析零件图可知:直径48mm的圆柱端面和直径34mm的粗糙度为3.2。其余表面粗糙度为6.3。毛坯材料为45号钢,强度,硬度,塑性等力学性能好,切削性能,热处理性能等加工工艺性能好,便于加工,能够满足使用性能。毛坯下料为50mmX100mm.c.工序、工步的设计;确定零件加工顺序应该按照按照基面先行、先主后次、先粗后精、先面后孔的加工原则,并在一次装夹中应尽
16、可能加工出较多的工件表面。根据图所示先将毛坯进行安装,现加工零件右侧,在加工左侧。确定加工路线,要考虑工件的加工余量和机床,刀具的刚度等情况。确定是一次走刀,还是多次走刀完成加工。d.加工轨迹的计算和优化;车螺纹时主轴的转速在车削螺纹时,车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P(或导程)大小、驱动电机的升降频特性,以及螺纹插补运算速度等多种因素影响,故对于不同的数控系统,推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为: n (1200/P)k 式中 P被加工螺纹螺距,单位为; k保险系数,一般取为80。此外,在安排粗、精车削用量时,应注意机床说明书给定的允许切
17、削用量范围,对于主轴采用交流变频调速的数控车床,由于主轴在低转速时扭矩降低,尤其应注意此时的切削用量选择。进给速度F是数控机床切削用量中的重要参数,主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。在轮廓加工中,在接近拐角处应适当降低进给量,以克服由于惯性或工艺系统变形在轮廓拐角处造成“超程”或“欠程”现象。确定进给速度的原则:当工件的质量要求能够得到保证时,为提高生产效率,可选择较高的进给速度。一般在100-200mm/min范围内选取。切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时,宜选择较低的进给速度,一般在20-50mm/min范围内选
18、取。当加工精度,表面粗糙度要求高时,进给速度应选小些,一般在20-50mm/min范围内选取。刀具空行程时,特别是远距离“回零”时,可以选择该机床数控系统给定的最高进给速度。e.数控车削加工程序的编写、校验与修改;1.对刀后,装夹好工件毛坯。2.主轴转动,手轮基准刀平工件右端面。3.Z轴不动,沿X轴释放刀具至C点,输入G50ZO,电脑记忆改点。4.程序录入方式,输入G01W-8 F50,将工件车削出一台阶。5.X轴不动,沿Z轴释放刀具至C点,停车测量车削出的工件台阶直径Y,输入G50XY,电脑记忆改点。程序录入方式下,输入GOOXY,刀具运行至编程指定的程序原点,再输入G50XY,电脑记忆改点
19、。f.首件试加工与现场问题的处理;g.编制数控加工工艺技术文件;2.5 数控加工工艺的特点在零件的制造生产中,数控车床及其他数控机床都具有以下工艺特点: a、高效率 数控车床是一种典型的高效生产机床,在切削加工过程中工步的转换、切削用量的转换、刀具的转换、主轴转速的转换等工艺参数的转换都是自动化的,预先都根据加工工艺的要求编写进了数控加工程序中,只要加工程序开始自动运行,机床就会迅速地自动完成所要求的加工动作。期间,就节省了大量的辅助时间和转换时间,而且加工切削参数也可以优化到最大值。数控自动化加工效率是传统手动加工效率的数倍。数控加工是典型的高效加工手段。b、高精度 数控加工的加工精度较高,
20、是因为数控机床本身的几何精度高,其对移动命令的响应比较灵敏。由于机床的关键运动部件导轨和滑板都采用了摩擦阻力很小的滚动结构,所以其运动精度非常高。c、自动化程度高 数控加工的自动化程度非常高,对零件的切削加工全过程都是由数控系统自动控制、由机床自动来完成的。经济型数控机床的操作工作的最主要内容是对工件进行装和卸,具备自动装卸工件功能的则C(柔性制造单元),连工件的装卸也不需要人工参与,完全都是自动化的。这就节省了大量的人力和物力,减轻了工人的劳动强度,降低了生产成本。d、工序转换机动性和适应性强 在数控机床上的转换,主要是进行刀具的转换和加工程序的转换,在具有刀库的加工中心上,要对加工工件进行
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