数控铣床毕业设计.doc
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1、-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN数控铣床毕业设计毕 业 设 计设计题目:经典零件的加工工艺系 别: 自动化工程系 专 业: 机电一体化 班 级: 106025 姓 名: 章厚君 学 号: 33 设计小组: 章厚君,刘宏超 指导教师: 马海国 完成时间: 【摘要】3前言4零件简图5零件图的正确性及完整性分析62.工艺方案的分析与拟定6分析零件图6 毛坯的选择6确定毛坯的制造形式6毛坯的热处理73.机床的选择7普通铣床的选择7 加工中心的选择84.工件的装夹与定位10工件的装夹方案10选择定位基准10夹具、刀具、量具的选择 夹具的选择11 刀具的选择12
2、量具的选择13确定加工余量13加工方案选择各表面及孔13 各表面及孔的加工方案14平面的加工方案14 孔的加工方案14切削用量的选择原则14切削用量的确定14进给量f的确定16切削深度p的确定16切削速度c的确定17主轴转速n的确定177.拟订并确定加工工艺方案20拟订加工方案20比较并确定最终加工工艺方案228.工序内容拟定22 工序三的装夹方案22 工步(3)的工艺分析22 工步(5)的工艺分析239.数控加工工艺文件25数控加工工序卡25数控加工刀具卡25结 束 语26参考文献28典型零件的加工工艺【摘要】本文是对典型零件加工技术的应用及数控加工的工艺性分析,主要是对零件图的分析、毛坯的
3、选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、数控加工工艺文件的填写、数控加工程序的编写。选择正确的加工方法,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。还重点对配合零件的加工艺进行了分析,最后对零件自检数据进行分析,和加工的结果分析。关键词:数控技术 铣削 加工工艺 Mastercam机械加工 数控编程CNC milling machine AB matching parts machining process and programming Abstract This is a typical the kind of parts of the app
4、lication processing and manufacturing process of analysis nc, in particular parts of the analysis, blank choice, parts with or process of drafting, the choice of the cutting tool and the determination of usage processing document,nc nc processing procedures in and write. Correct process, design and
5、production process, full nc of quality and efficiency, low cost. also key features of the parts of the process was analysed and finally, data analysis self-inspection parts, and processing of the results of analysis.Key words: : Mastercam; mechanical processing; CNC milling; CNC Programming 前 言数控机床(
6、Numerial Control Machine Tool)是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床。它是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备,是数控技术与机床相结合的产物,它综合了应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术。利用数控机床加工,其产品加工质量好,加工精度和效率均比普通机床高,尤其在轮廓不规则、复杂的曲线或曲面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时,其优点是传统机床所无法比拟的。它的出现以及所带来的巨大效益引起世界各国科技界和工业界的重视。随着数控机床已是衡量一个国家机械制造业技术改造的必由之路,是未来工厂自动化的基础。需要大批量能熟练掌握数
7、控机床编程、操作、维修的人员和工程技术人员。但是我们装备制造业仍存在“六有六缺”的隐忧,即有规模、缺实力,有数量、缺巨人,有速度、缺效益,有体系、缺原创,有单机、缺成套,有出口、缺档次。目前,振兴我国机械装备制造业的条件已具备,时机也很有利。我们要以高度的使命感和责任感,采取有效的措施,克服发展中存在的问题,把我国从一个制造业大国建设成一个制造业强国,成为世界级制造业基地之一。我的题目是配合件加工工艺及铣床夹具设计,包括铣端面、铣凸台、钻通孔等,对我们学过的知识进行一个概括总结。这份毕业设计主要分为4个方面:1.抄画零件图2. 工艺方案的分析与拟订3.工艺设计4.夹具设计。零件图通过在AUTO
8、CAD上用平面的形式表现出来,更加清楚零件结构形状。然后具体分析零件图由哪些形状组成,通过对零件的工艺分析,可以全面地了解零件,及时对零件结构和技术要求等做必要的修改,进而确定该零件是适合在哪台数控机床上加工,此零件我选择在加工中心上进行是因为加工中心具有自动换刀装置,在一次安装中,可以完成零件上平面的铣削,孔系的钻削、镗削、铣削等多工位的加工。加工的部位可以在一个平面上,也可以在不同的平面上,因此既有平面又有孔系的零件是加工中心首选的加工对象,接着分析某台机床上应完成零件哪些工序加工等。需要选择定位基准,零件的定位基准一方面要能保证零件经多次装夹后其加工表面之间相互位置的正确性,另一方面要满
9、足加工中心工序集中的特点即一次安装尽可能完成零件上较多表面的加工。定位基准最好是已加工面或孔。再确定所有加工表面的加工方法、方案,选择刀具和切削用量。然后拟订加工方案确定所有工步的加工顺序,进行工序划分;先面后孔的加工顺序,因为平面尺寸较大,用平面定位比较稳定,而且孔的深度尺寸又是以平面为基准的,故先加工平面后加工孔。最后再将需要的其他工序如普通加工工序插入,并衔接于数控加工工序序列之中,就得到了要求零件的数控加工工艺路线。数控技术的广泛应用给传统的制造业的生产方式,产品结构带来了深刻的变化。也给传统的机械,机电专业的人才带来新的机遇和挑战。通过本次毕业设计让我们毕业生更好的熟悉数控机床,确定
10、加工工艺,学会分析零件,工装设计。为即将走上工作岗位打下良好的基础。1.零件简图材料45钢 任务 设计工艺路线 工序,刀具的选择 切削参数的确定 定位的确定零件图的正确性及完整性分析 经过我对零件图大体分析,可看出材料给出的有俯视图,局部剖和抛视图。其中包括:孔的加工,槽的加工,外形的铣削,曲面的加工等。2.工艺方案的分析与拟定分析零件图该工件材料为LY12,其具有较高的强度、硬度,良好的耐磨性、塑性、韧性,切削性能较好。材料选取锻成型毛坯零件1:120mm*100mm*26mm。从工件整体上看,该工件结构较简单。一个矩形板块高为26mm,板块四周分别有深度为26mm的圆孔,旁边R20圆的四分
11、之一,深为10mm。中间有一矩形深槽为20mm。旁边是多边形边框,里面是一曲面。结构相对比较简单,定位也容易确定。 毛坯的选择 确定毛坯的制造形式 数控铣床加工时,由于是自动化加工,除要求毛坯的余量要充分、均匀,毛坯装夹要方便、可靠外,还应注意到数控铣床中最难保证的是加工面与非加工面之间的尺寸。该零件为配合件,其形状较简单,但制造模具的材料,要求具有高硬度、高强度、高耐磨性、适当的韧性、高淬透性和热处理不变形(或少变形)及淬火时不易开裂等性能。铸造适用于形状较复杂的零件,而锻造适用于强度较高、形状较简单的零件,最终根据该零件结构各特点的考虑,确定毛坯的制造形式为锻造。据机械加工技师综合手册表2
12、-10可查得合金工具钢,牌号为LY12。主要特性为经调质处理后,具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及低的缺口敏感性。淬透性良好,油淬时可得到较高的疲劳强度,水淬时复杂形状的零件易产生裂纹。冷弯塑性中等,正火或调质后切削性能好。一般在调质状态下使用,还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。一经调质处理后用于制造中速、中等载荷的零件,如机床齿轮、轴、蜗杆等,调质并高频表面淬火后用于制造高硬度、耐磨的零件,如连杆、曲轴、套筒等。根据金属机械加工工艺人员手册表3-13查得合金结构钢LY12,淬火温度850,冷却剂为油,回火温度520,冷却剂为水,油。抗拉强度为980Mpa ,钢材退火或高温回火供应状态
13、下布氏硬度不大于207HBS。从各方面考虑,所得毛坯的材料选用LY12。毛坯的热处理由于毛坯锻造出来存在内应力,为了消除内应力的对工件的的影响,毛坯锻造后应先缓冷,然后热处理淬火(850),中温回火(520),最后得到的组织为回火索氏体,应该零件表层要求有很高的耐磨性,所以调质后再进行表面淬火处理。3.机床的选择选择机床要考虑以下因素:1、机床规格应与工件的外形尺寸相适应;2、机床加工精度应与工件加工精度要求相适应;3、机床的生产效率应与工件的生产类型相适应;4、与现有条件相适应;5、机床的加工范围。普通铣床的选择根据工件的尺寸、精度要求、工件的加工类型等所选的普通铣床的型号为X6132B的卧
14、式万能升降台铣床。该机床的技术参数、规格见下表: 单位:mm技术参数规格工作台面积(宽X长)320 X 1320主轴中心线至工作台面距离30350主轴中心线至垂直导轨距离215470工作台行程纵向机/手680/700横向机/手245/255垂向机/手300/320主轴转速级数18范围/(r/min)301500工作精度平面度表面粗糙度/um电动机主电动机功率/kW电动机总功率/kW10重量/kg毛重4000净重2650外形尺寸长X宽X高2324 X 1770 X 1685生产厂江西省江东机床厂 加工中心的选择根据零件的结构及形状, 零件的外形及尺寸, 零件的加工精度及表面质量要求,以及学校设备
15、的提供,选择机床的类型,机床的规格,机床的精度等级加工中心是一种集铣、镗、钻、扩、铰、攻螺纹和切螺纹等多种加工于一体,具有刀库和自动换刀装置的数控机床。根据工件的尺寸、行程范围、精度要求、工件的加工类型、主电动机功率和加工该工件所需的换刀次数等因素所选立式加工中心。因为立式加工中心的主轴轴心线在空间处于垂直状态,最适合加工z轴方向尺寸相对较小的单工位工件,且价格方面比卧式加工中心便宜,所以我选择立式加工中心。我所选的机床型号为:KT1300VA型立式加工中心。该机床的技术参数、规格见下表:技术参数规格备注工作台工作面尺寸420X720mm工作台最大承重500kg工作行程X向510mmY向410
16、mmZ向460mm切削进给速度14000mm/min快速移动速度X,Y,Z40,40,24m/min主轴主轴锥孔BT40ISO主轴转速3512000r/min主轴端面至工作台的距离140600mm主轴至立柱导轨距离460mm自动换刀装置刀库容量24把刀具最大直径(满库)80mm刀具最大长度249mm刀具最大重量7kg换刀时间(刀对刀)s定位精度+ mm重复定位精度+ mm主轴电动机功率22kW外形尺寸长2920mm宽1800mm高2565mm机床重量t制造厂北京机床研究所该加工中心的系统为FANUC OiM型系统,该加工中心采用流动导轨,运动平稳,速度快。机床部件刚性好,主轴电机采用的是FAN
17、UC AC主轴交流伺服电动机,主轴转速的恒功率范围宽,机床的主要构件刚度高,主轴箱内无齿轮传动,主轴运转时噪声低、振动小、热变形小;该加工中心一方面可以节省普通机床上加工所需的大量的工艺装备,缩短生产准备周期,另一方面能够保证工件的加工质量,提高生产效率。4.工件的装夹与定位夹具、刀具、量具的选择 夹具的选择 我所选的夹具型号为Q12160的平口虎钳 夹具的技术规格见下表:型号技术规格/mm外形尺寸 长/mmX宽/mmX高/mm钳口宽度钳口最大张开度钳口高度定位键宽度紧固螺栓直径Q121601601255018M16404 X 230 X 155加工中心采用专用铣床夹具: 刀具的选择产品名称或
18、代号零件名称零件图号序号刀具编号刀具规格名称刀具材料数量加工表面备注1T0180mm镶齿套式面铣刀高速钢2粗精铣工件上、下表面,粗精铣其他4侧面2T022mm R型弧形中心钻高速钢1钻2-12 (M10)mm的孔3T0311mm直柄麻花钻高速钢1钻2-12mm(M10)的通孔至11mm4T04扩孔钻高速钢1扩2-12(M10)mm的通孔至5T05直柄机用铰刀高速钢1粗铰2-12(M10)mm的通孔6T0612mm直柄机用铰刀高速钢1精铰2-12mm的通孔7T0816mm直柄立铣刀硬质合金钢1铣高为,30mm的复合凸台平面;9T098mm直柄立铣刀高速钢1铣深为4mm的椭圆形槽10T11M10丝
19、攻高速钢1攻丝2-M10量具的选择序号量具种类量具规格/mm数量1游标卡尺015012深度千分尺010013内径百分表255014外径百分表10012515百分表0101工件的装夹方案毛坯的初加工,平面加工在普通铣床上完成,铣床用平口虎钳夹紧工件就能完成其操作。钻孔,开槽,加工曲面等在加工中心上完成,所以只考虑后一步的装夹与定位。只需要一次装夹,用一面两孔定位,即以表面和4-10mm的通孔定位,工件这样来完成定位。选择定位基准 1)粗基准选择原则选择粗基准时,考虑的重点是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、位子符合图纸要求。粗精准选择应当遵循以下原则:(1)非加工表
20、面原则。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗精准,以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。(2)加工余量最小原则。以余量最小的表面作为粗基准,这样可以保证各表面有足够的加工余量。(3)重要表面原则。为保证重要表面的加工余量均匀,应选择重要加工面为粗基准。例如:机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面,因而在加工时选择导轨面作为粗基准,加工床身的底面,再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量,使表层保留而细致的组织,以增加耐磨性。(4)不重复使用原则。粗基准未经加工,表面
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