数控铣床零件加工工艺分析与程序设计毕业论文.docx
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1、目录一、摘要 二、配合件设计的内容及步骤 1、零件加工工艺的分析1.1 零件的技术要求分析 1.2 零件的结构工艺分析 2、编程尺寸的确定2.1 计算各节点的坐标尺寸 3、毛坯的选择 4、工艺过程设计 4.1 板料凸件加工工步顺序的安排 4.2 板料凹件加工工步顺序的安排 5、选择机床、工艺装备等 5.1 刀具的选择方案 5.2 铣削用量的确定 6、确定切削用量7、工艺文件7.1 工序卡片 7.2 刀具卡8、编制加工程序单三、小结四、参考文献 数控机床的出现以及带来的巨大利益,引起世界各国科技界和工业界的普 遍重视。发展数控机床是当前我国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。数
2、控机床的大量使用,需要大批熟练掌握现代数控技术的人员。 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,它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。随着科技的发展,数控技术也在不断的发展更新,现在数控技术也称计算机 数控技术,加工软件的更新快,CAD/CA的应用是一项实践性很强的技术。如像 UG , PRO/E , Cimitron , MasterCAM ,CAXA 制造工程师等。数控技术是技术性极强的工作,尤其在模具领域应用最为广泛,所以这要求 从业人员具有很高的机械加工工艺知识, 数控编程知识和数控操作技
3、能。本文主 要通过铣削加工薄壁配合件的数控工艺分析与加工,综合所学的专业基础知识, 全面考虑可能影响在铣削、钻削、绞削加工中的因素,设计其加工工艺和编辑程序,完成配合要求。关键词:铣削、钻削、绞削、CAD/CAM薄壁板类配合件零件加工1、零件加工工艺的分析1 )、零件的技术要求分析零件的尺寸公差在0.05 0.1mm之间,且凸件薄壁厚度为8mm区域面 积较大,表面粗糙度也比较高,达到了 Ra3.2um,相对难加工,加工时容易产 生变形,处理不好可能会导致其壁厚公差及表面粗糙度难以达到要求。定位基准是工件在装夹定位时所依据的基准。 该零件首先以一个毛坯件 的一个平面为粗基准定位,将毛料的精加工定
4、位面铣削出来,并达到规定的 要求和质量,作为夹持面,再以夹持面为精基准装夹来加工零件,最后再将 粗基准面加工到尺寸要求。材料名称 : 铝 型材 热处理:正火。强度较高,塑性和韧性尚好,最常用中碳调质钢,综合 力学性能良好, 用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正 火零件,以及对心部强度要求不高的表面淬火零件。2 )、零件的结构工艺分析零件形状如 1-1 、1-2 图所示,有轮 廓加工、板件凸、凹件加工及打孔等。由 于典型零件需要配合的薄壁零件,形状比较简单,但是工序复杂,表面质量和精度要求 高,所以从精度要求上考虑,定位和工序安排比较关键。为了保证加工精度和表面质量, 根据毛胚形
5、状和尺寸,分析采用两次定位(一次粗定位,一次精定位)装夹加工完成, 按照基准面先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加工、先面后孔的原则依次 划分工序加工. 。零件基本尺寸:110 x 110 x 30凸件1-1凹件1-2技术要求:1、未注公差土 0.1mm;2、未注倒角去毛刺;3、 未注表面粗糙度为Ra3.2凸件凹件2、编程尺寸的确定2-1如图2-1所示将零件图用AUTOCA画出,利用CAD中的相关功能计算出上图 中各节点的坐标。3、毛坯选择1) 毛坯分析根据零件的设计和运用领域等方面,零件形状尺寸、力学性能、批量 大小以及学校现有的设备要求,选择零件的材料。 :材料的力学性能:退火钢抗
6、拉强度:600(MPa);屈服强度: 355(MPa);延长率: 16%面收缩率: 40%布氏硬度: 197( HB; :批量大小:小批量生产 :零件形状尺寸:由零件凸模1-1、凹模1-4图样尺寸为116mm 116mrK 34mn, :学校现有的设备:立式加工中心2)毛坯的选择选择毛坯尺寸为116mrK 116mM 34mm的铝材,类型为型材。4、工艺过程的设计1)选择定位基准 :通常毛料未经任何处理时,外表有一层硬皮,硬度很高,很容易磨损刀 具,在选择走刀方式时加以考虑选择逆铣,还有毛刺,装夹前应进行钳工去 毛刺处理,再以面作为粗基准加工精基准定位面。凸件:任选116mmX 34mm的面用
7、面铣刀加工,即为定位基准。 凹件:任选116mmX 34mm的面用面铣刀加工,即为定位基准2)选择毛坯各表面加工方法 :表面的加工顺序是先里后外, 先粗后精,先面后孔的方法划分加工步骤, 由于轮廓薄壁太薄,对其划分工序考虑要全面,先对受力大的部位先加工, 对剩余部粗铣后就开始精加工。 由于粗精加工同一个部位都用的不是同一把 刀,所以选择加工方案要综合考虑。3)确定加工顺序:铣削底面和侧面凸件:粗铣夹持面一粗铣上平面一精铣上平面一粗铣内轮廓(挖槽)-编程去 除槽内多余残料f铣槽内圆孔f粗铣槽内凹球槽f粗铣外轮廓f粗铣凸台 f编程去除多余残料f精铣椭圆槽f精铣槽内球槽f精铣凸台f精铣夹持 面。 选
8、择与之前加工完成的 116mmX 34mm 面相邻的 116mmX 34mm 面加 工,用夹具将工件夹持稍微可以松动,目测之前加工的面与夹具底面垂直,然 后用千分尺测是否垂直,读表后,用扳手轻微修改工件垂直度,直到工件垂直 为止,夹紧,然后用面铣刀加工 此面。 切削量不要太多( 11.5mm)。 将工件旋转 90 度至未加工的一面, 然后用千分表测垂直度, 用 G92 指 令和面铣刀加工,再以此面为零点,将零件切削到116m材113m材34mm。 将工件旋转 90 度至未加工的一面,然后用千分表测垂直度,用 G92 指令和面铣刀加工,再以此面为零点,将零件切削到113m材113m材34mm。
9、然后加工113mrhc 113mnt勺面,用G92指令和面铣刀将此面稍微洗掉一 点 (11.5mm) 。 将工件翻过来切削另一面,用 G92 指令和面铣刀稍微切掉一点,以此 面为零点,将工件切削到 113mrK 113mrK 32mm。 精铣上平面,工件尺寸铣过之后为 113mrK 113mrK 30mm。 粗铣长半轴为 X 为 39 短半轴 Y 为 29 勺椭圆槽,以及去除残料。 铣直径为 8 勺内圆孔,粗铣球半径为 15 勺球槽。 粗铣凸台,去除多余残料。 精铣椭圆槽(X40,Y30),粗铣SR15的球槽,精铣凸台。+1将工件旋转精铣夹持面 110mM 110mM 30mm。凹件:粗铣夹持
10、面一粗铣上平面一精铣上平面一粗铣凹槽一编程去除凹槽中多余残料f粗铣定位槽f精铣槽底面f精铣定位槽f翻面铣掉夹持面。 选择与之前加工完成的 116mmX 34mm面相邻的116mmX 34mm面加 工,用夹具将工件夹持稍微可以松动, 目测之前加工的面与夹具底面垂直, 然后 用千分尺测是否垂直, 读表后,用扳手轻微修改工件垂直度, 直到工件垂直为止, 夹紧,然后用面铣刀加工 此面。切削量不要太多( 11.5mm)。 将工件旋转90度至未加工的一面,然后用千分表测垂直度,用G92指令和面铣刀加工,再以此面为零点,将零件切削到116mmX113mmX 34mm。 将工件旋转90度至未加工的一面,然后用
11、千分表测垂直度,用G92指令和面铣刀加工,再以此面为零点,将零件切削到113mmX 113mmX34mm。 然后加工113mrX 113mm的面,用G92指令和面铣刀将此面稍微洗掉一点 ( 1 1.5mm)。 将工件翻过来切削另一面,用 G92 指令和面铣刀稍微切掉一点,以此面为零点,将工件切削到 113mmX 113mmX32mm。 精铣上平面,工件尺寸铣过之后为 113mm 113mm 30mm。 粗铣长半轴为X为31短半轴丫为21的椭圆槽,以及去除残料。以及 两个定位槽。 精铣椭圆槽(X32,丫22),精铣定位槽。 将工件旋转精铣夹持面 110mm 110mm 30mm4)确定走刀路线定
12、义:数控加工过程中刀具相对于被加工工件的运动轨迹。根据零件图样,确定走刀路线(即加工工时最短,又能保证质量),下面确定该走刀路线:配合件走刀路线:先粗、精加工椭圆的外轮廓 粗、精加工内腔及球槽 粗精加工定位台5、选择机床、工艺装备1)数控机床及系统选用加工中心(FAUNC VMC850)加工中心加工柔性比普通数控铣床优越, 有一个自动换刀的伺服系统,对于工序复杂的零件需要多把 刀加工,在换刀的时候可以减少 很多辅助时间,很方便,而且能 够加工更加复杂的曲面等工件。因此,提高加工中心的效率便成 为关键,而合理运用编程技巧, 编制高效率的加工程序,对提高 机床效率往往具有意想不到的 效果。5-1工
13、作台面尺寸(长m宽)405X1307 (mm主轴锥孑刀柄形式24ISO40 / BT40(MAS403工作台最大纵向行程650mm主配控制系统FANUC 0iMate-MC工作台最大横向行程450mm换刀时间(s)6.5s主轴相垂向行程500mm主轴转速范围60-6000( r/min)工作台T型槽 (槽数-宽度X|可距)5-16X 60mm,快速移动速度10000(mm/min主电动机功率55/75 (kw)进给速度5800 (mm/min脉冲当量(mm脉冲)0.001工作台最大承载(kg)700kg机床外形尺寸(长X宽x高)(mm)2540mX2520mm2710mm机床重量(kg)400
14、0kg2)选择工艺装备(1)夹具的选择机械制造过程中用来固定加工对象,使之占有正确的位置,以接受 施工或检测的装置称为夹具,又称卡具。从广义上说,在工艺过程中的 任何工序,用来迅速、方便、安全地安装工件的装置,都可称为夹具。 例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。在机床上加工工件 时,为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面 的相互位置精度等技术要求,加工前必须将工件装好 (定位)、夹牢(夹紧)0夹具通常由定位元件(确定工件在夹具中的正确位置)、夹紧装置、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置(使工件在一次安装中能完成数个工位的加工,有回转分
15、度装置和直线移动分度装置两类)、连接元件以及夹具体(夹具底座)等组成。按进给方式铣床夹具可分为直线进给式、靠模进给式和圆周进给式三 种。1、直线进给式铣床夹具:这类铣床夹具用得最多,夹具安装在铣床工作台上,加工中随工作台按直线进给方式运动。2、靠模铣床夹具:靠模的作用是使工件获得辅助运动,形成仿形运动,它用在专用或通用 铣床上加工各种非圆曲面。3、圆周进给式铣床夹具:可在不停车的情况下装卸工件,一般是多工位,在有回转工作台的铣床上使用。这种夹 具结构紧凑,操作方便,是高效铣床夹具,使用于大批量生产。现代的数控铣床夹具除用到常用的虎钳、分度头和三爪夹盘等通用夹具 外还有万能组合夹具、多工位夹具、
16、气动或液压夹具、专用铣切夹具和真(2) 装夹方案的选择在确定装夹方案时,只需根据已选定的力卩工表面和定位基准定工件的定位夹紧方 式,并选择合适的夹具。在选用夹具时,在能用普通夹具装夹力n工的尽可能的选用普通夹 具,在经济效应上可以减少成本的开支。数控机床上用的夹具应满足安装调整方便、刚性 好、精度高、耐用度好等要求,所以我根据零件的形状考虑选择平口虎钳。此时,主要考 虑以下几点 夹紧机构或其它元件不得影响进给,力卩工部位要敞开; 必须保证最小的夹紧变形; 装卸方便,辅助时间应尽量短; 对小型零件或工序时间不长的零件,可以考虑在工作台上同时装夹几件进行加 工,以提高加工效率; 夹具结构应力求简单
17、; 夹具应便于与机床工作台及工件定位表面间的定位元件连接。该零件形状规则,四个侧面较光整,力卩工面与加工面之间的位置精度要求不高。所 以以底面和两个侧面作为定位,用虎钳从工件侧面夹紧。使用注意事项: 夹紧工件时要松紧适当,用手板紧 手柄,不得借助其他工具加力。 强力作业时,应尽量使力朝向固定 钳身。 不许在活动钳身和光滑平面上敲击作业。 对丝杠、螺母等活动表面应经常清5-2平口虎钳洗、润滑,以防生锈产品名称型号钳口宽度(mm钳口咼度(mm钳口最大张 开度(mm定位键宽度(mm夕卜形尺寸长X宽x高(mm平口虎钳夹具参数平口虎 钳Q1216C1605016018500X 300X 200(3)刀具
18、的选择方案结合零件图分析,该零件有平面和型腔内的圆弧及槽特点, 加工工序复 杂。为减少换刀和对刀时间,减少换刀带来的误差,提高加工效率,粗、精 加工尽可能选用同一把刀具,保证良好精度要求。结合我院机床的实际情况, 采用加工中心进行加工。加工中心 VMC850刀具材料应具备的性能:希望具备的性能作为刀具使用时的性 能希望具备的性能作为刀具使用时的性能高硬度(常温及高温状态)耐磨损性化学稳定性良好耐氧化性耐扩散性高韧性(抗弯强度)耐崩刃性耐破损性低亲和性耐溶着、凝着(粘刀) 性咼耐热性耐塑性变形性磨削成形性良好刀具制造的高生产率热传导能力良好耐热冲击性耐热裂纹性锋刃性良好刃口锋利表面质量好微小切削
19、可能对刀具的基本要求:(1)刀刚性要好。铣刀刚性要好的目的有二:一是为提高生产效率而采用 大切削用量的需要;二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特 占;八、)(2)铣刀的耐用度要高。尤其是当一把铣刀加工的内容很多时,如刀具不 耐用而磨损较快,不仅会影响零件的表面质量与加工精度,而且会增加换刀 引起的调刀与对刀次数,也会使工 作表面留下因对刀误差而形成的接 刀台阶,从而降低了零件的表面质 量。除上述两点之外,铣刀切削刃的 几何角度参数的选择及排屑性能等也非常重要。切削粘刀形成积屑瘤在数控铣削中是十分忌讳的,总之,根据 被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量,选择刚性好,耐用度
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