推杆零件毕业设计说明书.docx
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推杆零件毕业设计说明书
推杆零件的数控工艺及编程加工
专业:
机械设计与制造学号:
学生:
指导教师:
摘要:
随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,数控加工技术对国计民生一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为效率、质量是先进制造技术的主题。
高速、高精加工技术可极大的提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争力。
而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程,在编程钱都要对所加工的零件进行工艺分析,拟定加工方案,选择合适的刀具,确定切削用量,对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。
并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品。
本文根据数控机床的特点,针对具体的零件,进行工艺方案的分析,工装方案的确定,刀具和切削用量的选择,确定加工顺序和加工路线,数控加工程序编制。
通过整个工艺的过程的制定,充分体现了数控设备在保证加工精度,加工效率,简化工序等方面的优势
关键词:
数控加工工艺分析工艺设计人工编程自动编程
Abstract
Abstract:
WiththecontinuousdevelopmentofNCtechnologyandapplicationinthefieldofCNCmachiningtechnologytoexpand,beneficialtothepeople'slivelihoodimportantindustries(IT,automobiles,lightindustry,medicalandsoon)developmentplaysamoreandmoreimportantrolefortheefficiency,quality,advancedmanufacturingtechnologyisthetheme.Highspeed,highprecisionprocessingtechnologycangreatlyimproveefficiency,improveproductqualityandgrades,toshortentheproductioncycleandimprovemarketcompetitiveness.AsforNCprocessing,eithermanualorautomaticprogramming,theprogrammingofmoneytotheprocessingofthepartsprocessanalysis,workouttheschemeofprocess,chooseasuitabletool,determinetheamountofcutting,someprocessproblems(suchasaknifepoint,processingroute)alsoneedtodosomeprocessing.Andintheprocesscontroltheaccuracyofthemethod,toproducequalifiedproducts.
AccordingtothecharacteristicsofCNCmachinetools,specificparts,processanalysis,fixturescheme,cuttingtoolsandcuttingparametersselection,determinetheprocessingorderandprocessingline,NCprogramming.Throughthewholeprocessofdevelopment,fullyembodiestheCNCequipmenttoensuretheprocessingprecision,processingefficiency,simplifyingtheprocessandotheraspectsoftheadvantagesof.
Keywords:
NCprogramming,machiningaccuracy,processscheme
第一章概述
1.1数控技术简介
1.1.1数控技术是制造业的重要基础飞
装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国家经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和间断工业的使能技术和最基本的装备。
马克思曾经说过“各种经济时代的区别,不在于市场什么。
而在于这样生产,用什么劳动资料生产”。
制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料,而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
因此,专家们预言:
机械制造的竞争,其实质是数控技术的竞争。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术;是制造业实现自动化、柔性话、集成化生产的基础;是提高产品质量、提高劳动生产率必不可少的物资手段;是国防现代化的重要战略物资;是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业。
当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。
大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
此外世界上各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,不仅采取重大措施来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。
根据国家经济发展和国家重点建设工程的具体需求,设计制造“高、精、尖”重大数控装备,打破国外封锁,掌握数控装备关键技术,创出中国数控机床品牌,提高市场占有率是全面提升我国基础制造装备的核心竞争力的关键所在。
1.1.2数控技术的发展趋势
早期的数控系统采用穿孔纸带传送加工程序,由专用数控装置读入加工代码、进行识别、储存和计算,输出相应的指令脉冲以驱动伺服系统。
70年代中期小型计算机出现由于其较低的价格,高超的数据处理和输入输出功能,使它迅速应用到数控机床的控制系统中,出现所谓计算机数控(CNC)和直接数控(DNC)系统。
九十年代以来,计算机技术的发展日新月异,通用计算机从8位机,已发展到奔腾时代。
其速度和功能已比当年的8位机快了几百倍。
使得在通用微机上以软件方式可以实现各种数控功能,数控技术发生了深刻变化。
PC机上的丰富软件资源、友好的人机界面,是其他数控系统所无法比拟的。
基于微机的开放式数控系统已成为世界数控技术的发展潮流,以PC机为平台的数控技术的应用范围迅速扩大。
随着科学技术的不断发展,数控技术的发展越来越快,数控机床朝着高新能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。
但最重要的发展趋势就是采用“PC+运动控制器”的开放式数控系统,它不仅具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控制精确、通用性好等特点,而且还从很大程度上提高了现有加工制造的精度、柔性和应付市场需求的能力。
美国将其称为新一代的工业控制器,日本称其将带来第三次工业革命。
1.1.3中国数控的出路
纵观目前我国的数控市场,我国数控产品在性能、外观、可靠性方面与国外产品有一定差距,特别是国外企业有雄厚的资金,加上外国企业为占领中国市场,对我国能够生产的数控系统压价销售,而对我国未能生产的数控系统,不仅高价而且附加许多限制。
在国外数控企业采用技术封锁和低价倾销的双重策略下,中国数控产业经历里坎坷的历程,我国曾花巨资引进西门子和FANUC的技术,并希望在此基础上吸收消化,开发我国自己的数控技术。
如北京密云所引进了FANUC的数控系统,可是,FANUC卖给我们的都是即将过时的落后技术。
我国引进后,尚未来得及吸收消化和批量生产,FANUC即宣布停止生产该系统的生产,并将性能价格比更好、质量更高、体积更小的数控系统推向中国市场。
这种总是跟在别人后面走的做法,必然受人约制,永远落在后面。
中国数控出路何在?
随着计算机技术日新月异的发展,基于微机的开放式数控是数控技术发展的必然趋势。
在传统数控技术方面,我国处于相对落后的状态,开放式数控为我国数控产业的发展提供良好的契机,加强和重点扶持开放性数控技术的研究和应用,我国的数控产业才有发展壮大可能,才有可能在未来的市场竞争中立于不败之地。
福州大学机械工程及自动化学院坚持以加速用信息化带动工业化,促进制造业结构调整和优化升级,建设四川高水平的先进准备为宗旨,围绕制造业企业信息化、制造数字化、控制智能化和装备现代化的发展趋势及需求,大力加强开放式数控技术的研发和开发力争为我省适应经济全球化与信息化的挑战提供先进制造技术和装备。
1.2Ug介绍
UGNX5软件是由多个模块组成的,主要包括CAD、CAM、CAE、注塑模、钣金件、Web、管路应用、质量工程应用、逆向工程等应用模块,其中每个功能模块都以Gateway环境为基础,它们之间既有联系又相互独立。
1.2.1UG/Gateway
UG/Gateway为所有UGNX产品提供了一个一致的、基于Motif的进入捷径,是用户打开NX进入的第一个应用模块。
Gateway是执行其他交互应用模块的先决条件,该模块为UGNX5的其他模块运行提供了底层统一的数据库支持和一个图形交互环境。
它支持打开已保存的部件文件、建立新的部件文件、绘制工程图以及输入输出不同格式的文件等操作,也提供图层控制、视图定义和屏幕布局、表达式和特征查询、对象信息和分析、显示控制和隐藏/再现对象等操作。
1.2.2CAD模块
1.实体建模
实体建模是集成了基于约束的特征建模和显性几何建模两种方法,提供符合建模的方案,使用户能够方便地建立二维和三维线框模型、扫描和旋转实体、布尔运算及其表达式。
实体建模是特征建模和自由形状建模的必要基础。
2.特征建模
UG特征建模模块提供了对建立和编辑标准设计特征的支持,常用的特征建模方法包括圆柱、圆锥、球、圆台、凸垫及孔、键槽、腔体、倒圆角、倒角等。
为了基于尺寸和位置的尺寸驱动编辑、参数化定义特征,特征可以相对于任何其他特征或对象定位,也可以被引用复制,以建立特征的相关集。
3.自由形状建模
UG自由形状建模拥有设计高级的自由形状外形、支持复杂曲面和实体模型的创建。
它是实体建模和曲面建模技术功能的合并,包括沿曲线的扫描,用一般二次曲线创建二次曲面体,在两个或更多的实体间用桥接的方法建立光滑曲面。
还可以采用逆向工程,通过曲线/点网格定义曲面,通过点拟合建立模型。
还可以通过修改曲线参数,或通过引入数学方程控制、编辑模型。
4.工程制图
UG工程制图模块是以实体模型自动生成平面工程图,也可以利用曲线功能绘制平面工程图。
在模型改变时,工程图将被自动更新。
制图模块提供自动的视图布局(包括基本视图、剖视图、向视图和细节视图等),可以自动、手动尺寸标注,自动绘制剖面线、形位公差和表面粗糙度标注等。
利用装配模块创建的装配信息可以方便地建立装配图,包括快速地建立装配图剖视、爆炸图等。
5.装配建模
UG装配建模是用于产品的模拟装配,支持“由底向上”和“由顶向下”的装配方法。
装配建模的主模型可以在总装配的上下文中设计和编辑,组件以逻辑对齐、贴合和偏移等方式被灵活地配对或定位,改进了性能和减少存储的需求。
参数化的装配建模提供为描述组件间配对关系和为规定共同创建的紧固件组和共享,使产品开发并行工作。
1.2.3MoldWizard模块
MoldWizard是UGS公司提供的运行在UnigraphicsNX软件基础上的一个智能化、参数化的注塑模具设计模块。
MoldWizard为产品的分型、型腔、型芯、滑块、嵌件、推杆、镶块、复杂型芯或型腔轮廓创建电火花加工的电极及模具的模架、浇注系统和冷却系统等提供了方便的设计途径,最终可以生成与产品参数相关的、可用于数控加工的三维模具模型。
1.2.4CAM模块
UG/CAM模块是UGNX的计算机辅助制造模块,该模块提供了对NC加工的CLSFS建立与编辑,提供了包括铣、多轴铣、车、线切割、钣金等加工方法的交互操作,还具有图形后置处理和机床数据文件生成器的支持。
同时又提供了制造资源管理系统、切削仿真、图形刀轨编辑器、机床仿真等加工或辅助加工。
1.2.5产品分析模块
UG产品分析模块集成了有限元分析的功能,可用于对产品模型进行受力、受热后的变形分析,可以建立有限元模型、对模型进行分析和对分析后的结果进行处理。
提供线性静力、线性屈服分析、模拟分析和稳态分析。
运动分析模块用于对简化的产品模型进行运动分析。
可以进行机构连接设计和机构综合,建立产品的仿真,利用交互式运动模式同时控制5个运动副,设计出包含任意关于注塑模中对熔化的塑料进行流动分析,以多种格式表达分析结果。
注塑模流动分析模块用于注塑模中对熔化的塑料进行流动分析。
具有前处理、解算和后处理的能力,提供强大的在线求解器和完整的材料数据库。
1.3UGNX5的工作环境
在初始界面中,单击【标准】工具栏中的【新建】按钮
,或者选择【文件】/【新建】选项,系统将弹出如图1-1所示的【文件新建】对话框。
图1-1【文件新建】对话框
该对话框提供了3个选项卡:
模型、图纸和仿真。
用户可以根据需要选择对应的模板。
首先选择“模型”选项卡中的“模型”模板,然后在“新文件名”组框中的“名称”文本框中输入新文件名(UGNX5要求存盘目录和文件名必须是英文字符),在“文件夹”文本框中选择文件保存目录,最后单击【确定】按钮,系统将弹出如图1-2所示的NX5基本界面。
图1-2NX5基本界面
NX5基本界面主要由标题栏、菜单栏、工具栏、绘图区、坐标系图标、提示栏、状态栏和资源导航器等部分组成。
1标题栏
标题栏位于UGNX5用户界面的最上方,用来显示软件名称及版本号,以及当前的模块和文件名等信息,如果对部件已经做了修改,但还没进行保存,其后面还会显示“修改的”提示信息。
2.菜单栏
菜单栏位于标题栏的下方,包括了该软件的主要功能,每一项对应一个UGNX5的功能类别。
它们分别是文件、编辑、视图、插入、格式、工具、装配、信息、分析、首选项、窗口和帮助。
每个菜单标题提供一个下拉式选项菜单,菜单中会显示所有与该功能有关的命令选项。
3.工具栏
UGNX5有很多工具栏的选择,当启动默认设置时,系统只显示其中的几个,工具栏是一行图符,每个图符代表一个功能。
工具栏与下拉菜单中的菜单项相对应,执行相同的功能,可以使用户避免在菜单栏中查找命令的繁琐,方便操作。
UG各功能模块提供了许多使用方便的工具栏,用户还可以根据自己的需要及显示屏的大小对工具栏图标进行设置。
4.提示栏
提示栏主要用于提示用户如何操作,是用户与计算机信息交互的主要窗口之一。
在执行每个命令时,系统都会在提示栏中显示用户必须执行的动作,或者提示用户的下一个动作。
5.状态栏
状态栏位于提示栏的右方,显示有关当前选项的消息或最近完成的功能信息,这些信息不需要回应。
6.对话框轨道及其轨道夹
在UGNX5中,几乎所有对话框都打开在对话框轨道的预定义位置上,用户可拖动对话框轨道将轨道夹放置在所需的目标位置上,也可单击轨道夹临时隐藏一个打开的对话框。
另外,可以单击轨道夹中的松开按钮松开对话框,让它们浮在屏幕上,反之单击夹住,使其锁紧在轨道夹位置处。
7.绘图区
绘图区是UG创建、显示和编辑图形的区域,也是进行结果分析和模拟仿真的窗口,相当于工程人员平时使用的绘图板。
当光标进入绘图区后,指针就会显示为选择球。
8.坐标系图标
在UGNX5的窗口左下角新增了绝对坐标系图标。
在绘图区中央有一个坐标系图标,该坐标系称为工作坐标系WCS,它反映了当前所使用的坐标系形式和坐标方向。
9.资源导航器
资源导航器用于浏览编辑创建的草图、基准平面、特征和历史记录等。
在默认情况下,资源导航器位于窗口的左侧。
通过选择资源导航器上的图标可以调用装配导航器、部件导航器、操作导航器、Internet、帮助和历史记录等。
1.4产品设计的一般过程
在进行产品设计时,应该养成一种良好的产品设计习惯,这样可以节省设计时间,降低设计成本,提高产品的市场响应能力。
在使用UGNX5软件进行产品设计时,需要了解产品的设计过程。
1.准备工作
(1)阅读相关设计的文档资料,了解设计目标和设计资源。
(2)搜集可以被重复使用的设计数据。
(3)定义关键参数和结构草图。
(4)了解产品装配结构的定义。
(5)编写设计细节说明书。
(6)建立文件目录,确定层次结构。
(7)将相关设计数据和设计说明书存入相应的项目目录中。
2.设计步骤
(1)建立主要的产品装配结构。
用自上而下的设计方法建立产品装配结构树。
如果有些以前的设计可以沿用,可以使用结构编辑器将其纳入产品装配树中。
其他的一些标准零件,可以在设计阶段后期加入到装配树中。
因为大部分这类零件需要在主结构完成后才能定形、定位。
(2)在装配设计的顶层定义产品设计的主要控制参数和主要设计结构描述(如草图、曲线和实体模型等),这些模型数据将被下属零件所引用,以进行零件细节设计。
同时这些数据也将用于最终产品的控制和修改。
(3)根据参数和结构描述数据,建立零件内部尺寸关联和部件间的特征关联。
(4)用户对不同的子部件和零件进行细节设计。
(5)在零件细节设计过程中,应该随时进行装配层上的检查,如装配干涉、重量和关键尺寸等。
此外,也可以在设计过程中,在装配顶层随时增加一些主体参数,然后再将其分配到各个子部件或零件设计中。
1.5三维造型设计步骤
1.理解设计模型
了解主要的设计参数、关键的设计结构和设计约束等设计情况。
2.主体结构造型
建立模型的关键结构,如主要轮廓,关键定位孔确定关键的结构对于建模过程起到关键作用。
对于复杂的模型,模型分解也是建模的关键。
如果一个结构不能直接用三维特征完成,则需要找到结构的某个二维轮廓特征。
然后用拉伸旋转扫描的方法,或者自由形状特征去建立模型。
UG允许用户在一个实体设计上使用多个根特征,这样,就可以分别建立多个主结构,然后在设计后期对它们进行布尔运算。
对于能够确定的设计部分,先造型,不确定的部分放在造型的后期完成。
设计基准(Datum)通常决定用户的设计思路,好的设计基准将会帮助简化造型过程并方便后期设计的修改。
通常,大部分的造型过程都是从设计基准开始的。
3.零件相关设计造型过程中直接引用相关参数。
困难的造型特征尽可能早实现。
如果遇到一些造型特征实现较困难,尽可能将其放在前期实现,这样可以尽早发现问题,并寻找替代方案。
一般来说,这些特征会出现在hollow、thicken、complex等
第二章零件的分析
2.1零件的作用
轴是组成机器重要零件之一,它的主要功能作用是支撑旋转零件,传递转矩和运动。
据受載情况不同可分为转动轴、心轴和转轴三类。
2.2零件的工艺分析和零件图审查
零件视图正确,足够表达直观、清楚、绘制符合国家标准,尺寸公差及技术要求的标注、齐全、合理。
轴套是各种机器中最常见的零件之一。
数控车床加工的轴类零件一般由圆柱面、圆锥面、圆弧面、台阶、端面、内孔、螺纹和沟槽构成,材料为45CR。
如图1-1所示的轴套适合采用数控车床和立式钻床加工。
加工如图1-1所示轴套配合件为该零件未进行热处理前的零件工序图。
该零件属于轴套配合件,以整个轴中心为基准。
Φ12H7(0.018^0)孔的与轴的同轴度为0.02mm。
轴上Φ18H7(0.018^0)与轴心的对称度为0.02mm.
零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下制造、维修的可行性和经济性。
即所设计的零件结构应便于成形,并且成本低,效率高。
它的涉及面广,因此有必要对零件进行结构工艺性分析,找出技术关键,以便在拟定工艺规程时采用适当的加工措施加以保证
该零件的视图符合国家标准的要求,位置准确,表达清楚;几何元素之间的关系准确;尺寸标注完整、清晰。
2.2.1尺寸精度
轴是轴类零件的主要表面,它影响轴的回转精度及工作状态。
该零件总长度为190mm,Φ20的孔上下偏差为0。
Φ50外圆的上偏差为-0.025,下偏差为-0.05。
最右端是底孔长为50mm,底径24mm,导程为3的标准螺纹孔。
Φ12H7孔的上偏差为0.018,下偏差为0。
Φ18H7孔的上偏差为0.018,下偏差是0。
其余部分的粗糙度要求为12.5,精度相对较低。
2.2.2表面粗糙度的要求
根据零件的表面工作部位的不同,可有不同的表面粗糙度。
例如,普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra1.6~6.3μm。
随着机器运转速度的增大和精密度的提高,轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。
该零件Φ12孔的粗糙度和Φ18孔的粗糙度为1.6μm,另外均为12.5.μm。
2.2.3位置精度的要求
位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于该轴的同轴度和对称度。
通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向同轴度来表示。
根据要求,规定高精度为0.02mm,而一般精度的轴为0.01~0.03mm。
如图1-1所示,Φ12mm孔的同轴度公差为0.02mm,Φ18mm孔与轴的对称度为0.02mm。
第三章零件的工艺规程设计
3.1零件的工艺分析
零件的材料为40Cr,40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一。
调质处理后具有良好的综合力学性能,良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。
锻造性能和切削加工性能优良。
以下是推杆需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求:
推杆的工艺分析
推杆共有以下几处加工表面,其间有一定位置要求。
分述如下:
1. 下料为直径57,长度198的回转体锻件毛坯。
。
2. 数控车端面,外圆面。
该组加工表面包括:
粗车端面及外圆,
半精车外圆各部
精车外圆各部,
车圆角(倒角1×45°)。
掉头,车另一端面。
3. 数控钻铰孔,数控铣通槽,数控攻螺纹。
该组加工表面包括:
粗,精铣
17.9mm*77.5mm通槽。
插半圆槽,使之成为78.5mm*20mm矩形通槽。
钻
18mm的通孔,铰孔至
20mm。
钻
18mm的孔,深16.5mm,铰孔至
20mm
钻
12mm的孔,深54mm。
铰孔至
20.752mm,攻丝M24深40mm.z
3.2确定生产类型
已知推杆的生产类型为中小批量生产,所以初步确定工艺安排为:
加工过程划分阶段;工序应当集中;加工设备以通用设备为主,大量采用专用夹具。
3.3.确定毛坯
3.3.1确定毛坯种类
零件材料为40Cr。
40Cr钢是机械制造业使用最广泛的钢之一。
调质处理后具有良好的综合力学性能,良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性。
锻造性能和切削加工性能优良。
考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构不是太复杂,生产类型为大中批量生产,故选择金属型锻造毛坯。
3.3.2确定毛坯尺寸及形状
考虑其零件外圆表面为主加工表面,所以设定毛坯为回转体,根据零件尺寸要求,设定毛坯为直径57,长度198的回转体锻件。
3.4选择定位基准
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。
否则,加工工艺过程中会问题百出
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