数控车床典型零件的加工工艺与编程.doc
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数控车床典型零件的加工工艺与编程.doc
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数控车床典型零件地加工工艺与编程
目录
摘要…………………………………………………………………………………………………………1
Abstract………………………………………………………………………………………………….2
第一章零件分析………………………………………………………………………………3
1.1毛坯地选择…………………………………………………………………………3
1.2机床地选择…………………………………………………………………..…………3
第二章零件图加工艺分析…………………………………………………………….5
2.1零件1与零件2工艺分析…………………………………………………5
2.1.1零件毛坯设计……………………………………………………………………5
2.1.2零件地热处理技术…………………………………………………………….6
2.1.3定位基准地选择原则…………………………………………………………6
2.1.4粗、精基准地选择原则……………………………………………………...7
2.1.5零件地装夹…………………………………………….…………………………7
2.1.6加工刀具地选择………………………………………………………………..8
2.1.7加工顺序及进给路线地确定………………………………………………8
2.1.8刀具地选择及切削用量地选择…………………………………….……9
2.2零件1加工工艺设计…………………………………………………………10
2.3:
零件2加工工艺设计…………………………………………………………13
2.4:
组合加工加工工艺设计………………………………………………………16
第三章零件图加工程序编写………………………………………………………19
3.1件1加工程序………………………………………………………………………..19
3.1.1零件1右端程序…………………………………………………………………19
3.1.2零件1左端程序…………………………………………………………………20
3.2件2加工程序………………………………………………………………..………21
3.2.1零件2右端程序…………………………………………………………………21
3.2.2零件2左端程序…………….…………………………………………………22
3.3:
合体加工程序………………………………………………………………………23
第四章
程序调试………………………………………………………………………………24
结束语…………………………………………………………………………………………………….25
考文献…………………………………………………………………………………………………….26
致谢…………………………………………………………………………………………………………27
23/25
摘要
通过本次毕业设计,对典型轴类零件地设计又了很深地认识,本次设计概括了我所学地知识加深了对本专业地认识水平.本次设计就是进行数控加工工艺设计典型轴类零件,侧重于设计该零件地数控加工工艺和编程,主要设计内容有:
完成该零件地工艺规程(包括工艺过程卡、工序卡和数控刀具卡)和主要工序地工装设计.并绘制零件图、夹具图.用G代码编制该零件地数控加工程序,在则学习CAD/CAM相关知识,并编制其构架.
关键词:
典型零件、数控编程、CAD/CAM
Abstract
Throughthisgraduationproject,foratypicalshaftpartsofthedesignisadeepunderstandingofthedesignoutlinedinthisIhavelearnedtoenhancethelevelofawarenessofthisprofession.ThisdesignistypicalofprocessdesignforNCmachiningshaftparts,focusingonthedesignofthecomponentsoftheCNCmachiningtechnologyandprogramming,keydesignelementsinclude:
thecompletionofthispartofthetechnicalrules(includingtheprocesscards,processcardsandCNCtoolcards)andmajorprocessesoftoolingdesign.Anddrawpartsdiagram,fixturemap.ThepreparationofthepartswiththeGcodeCNCmachiningprocedures,wereenrolledinCAD/CAM-relatedknowledge,andthepreparationofitsarchitecture.
Keywords:
Typicalparts,CNCProgramming,CAD/CAM
第一章:
零件分析
1.1毛坯地选择
本节主要对零件毛坯生产类型和如何选择毛坯地种类,跟零件图地尺寸确定毛坯地尺寸.毛坯地种类和质量对零件加工质量、生产率、材料消耗以及加工成本都有密切关系.毛坯地选择应以生产批量地大小、零件地复杂程度、加工表面及非加工表面地技术要求等几方面综合考虑.正确选择毛坯地制造方式,可以使整个工艺过程更加经济合理,故应慎重对待.在通常情况下,主要应以生产类型来决定.毛坯为Ф70mm*132mm、Ф62mm*50mm和Ф50mm*40mm地45钢.
1.2机床地选择
根据学校本次设计地零件尺寸大小,精度要求和学校所提供地机床,我选择地是CAK6150dj.本次设计选择数控机床时,还要应考虑以下几个方面地问题:
(1)数控机床主要规格地尺寸应与工件地轮廓尺寸相适应.即小地工件应当选择小规格地机床加工,而大地工件则选择大规格地机床加工,做到设备地合理使用.
(2)机床结构取决于机床规格尺寸、加工工件地重量等因素地影响.下表列出了数控设备最常见地重要规格和性能指标.
(3)机床地工作精度与工序要求地加工精度相适应.根据零件地加工精度要求选择机床,如精度要求低地粗加工工序,应选择精度低地机床,精度要求高地精加工工序,应选用精度高地机床.
(4)机床地功率与刚度以及机动范围应与工序地性质和最合适地切削用量相适应.如粗加工工序去除地毛坯余量大,切削余量选得大,就要求机床有大地功率和较好地刚度.
(5)装夹方便、夹具结构简单也是选择数控设备是需要考虑地一个因素.选择采用卧式数控机床,还是选择立式数控机床,将直接影响所选择地夹具地结构和加工坐标系,直接关系到数控编程地难易程度和数控加工地可靠性.
应当注意地是,在选择数控机床时应充分利用数控设备地功能,根据需要进行合理地开发,以扩大数控机床地功能,满足产品地需要.然后,根据所选择地数控机床,进一步优化数控加工方案和工艺路线,根据需要适当调整工序地内容.
选择加工机床,首先要保证加工零件地技术要求,能够加工出合格地零件.其次是要有利于提高生产效率,降低生产成本.选择加工机床一般要考虑到机床地结构、载重、功率、行程和精度.还应依据加工零件地材料状态、技术状态要求和工艺复杂程度,选用适宜、经济地数控机床,综合考虑以下因素地影响.
(1)机床地类别(车、铣、加工中心等)、规格(行程范围)、性能(加工材料).
(2)数控机床地主轴功率、扭矩、转速范围,刀具以及刀具系统地配置情况.
(3)数控机床地定位精度和重复定位精度.
(4)零件地定位基准和装夹方式.
(5)机床坐标系和坐标轴地联动情况.
(6)控制系统地刀具参数设置,包括机床地对刀、刀具补偿等相关地功能.
第二章:
零件图加工艺分析
2.1零件1与零件2工艺分析
2.1.1零件毛坯设计
选材地一般原则首先是在满足使用性能地前提下,再考虑工艺性能和经济性.使用性原则是指所选地材料制成零件后在正常情况下所应具备地性能要求,它是保证零件地设计能实现、安全耐用地必要条件,是选材地最主要地原则.材料地使用性能包括力学性能、物理和化学性能等.根据零件图地规定地材料及机械性能选择毛坯,我选择地材料为45钢,45钢为最常用中碳调质钢,综合力学性能良好且价格低廉,淬透性低,水淬时易生裂纹.小型件宜采用调质处理,大型件宜采用正火处理,根据其力学性能要求较低可选圆柱型材,根据零件地工作条件、材料、结构特点三者综合考虑,对毛坯应增加一些热处理提高强度和硬度.
零件地材料是机械加工行业地重要物质基础,众多地工程材料之所以获得广泛地应用,是因为它们具备许多优异地性能.这些性能可分为两类;一类为使用性能,反映材料在使用中所表现出来地特征如力学性能(强度、硬度、塑性、韧性等)、物理性能(导电性、导热性、热膨胀性和磁性等)和化学性能(抗氧化性、耐腐蚀性)等;另一类为工艺性能,放映材料在加工中所表现出来地特征,如铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性和热处理性等.
通过上面地图可知加工地零件为轴类零件.通过所学知识可知轴类零件地材料一般选碳素钢、、合金钢或铸铁.根据对零件地分析应选择45钢.45钢为最常用中碳调质钢,综合力学性能良好,淬透性低,水淬时易生裂纹.小型件宜采用调质处理,大型件宜采用正火处理,该工件为45钢.
毛坯尺寸和形状地选择要从机械加工和毛坯制造两方面考虑,毛坯地尺寸和形状越接近成品零件,材料消耗就越少,机械加工地劳动量也越少,因此会提高机械加工效率,降低成本,但要充分地考虑毛坯地制造费用.该零件毛坯是45钢对其尺寸要求是件1毛坯为60mm×122mm,件2毛坯尺寸为60mm×62mm.根据图纸和毛坯尺寸分析好余量大小及均匀性.通过所学知识可知轴类零件地材料一般选碳素钢、、合金钢或铸铁.根据对零件地分析应选择45钢.45钢为最常用中碳调质钢,综合力学性能良好,淬透性低,水淬时易生裂纹.小型件宜采用调质处理,大型件宜采用正火处理,该工件为45钢.
2.1.2零件地热处理技术
零件地材料是机械加工行业地重要物质基础,众多地工程材料之所以获得广泛地应用,是因为它们具备许多优异地性能.这些性能可分为两类;一类为使用性能,反映材料在使用中所表现出来地特征如力学性能(强度、硬度、塑性、韧性等)、物理性能(导电性、导热性、热膨胀性和磁性等)和化学性能(抗氧化性、耐腐蚀性)等;另一类为工艺性能,放映材料在加工中所表现出来地特征,如铸造性、锻造性、焊接性、切削加工性和热处理性等.
45钢为最常用中碳调质钢,综合力学性能良好,淬透性低,水淬时易生裂纹.小型件宜采用调质处理,大型件宜采用正火处理,该工件为45钢.
零件地加工都是按一定地工艺路线进行地.合理安排热处理地工序位置、改善切削加工性能具有重要意义.根据热处理地目地和工序位置地不同,热处理可分为预先热处理和最终热处理两大类.其工序位置地一般规律如下:
(一)预先热处理包括退火、正火、调制等.其工序位置一般紧接毛坯生产之后,
1.退火、正火地工序位置.通常退火、正火都安排在毛坯生产之后、切削加工之前,以消除毛坯地内应力,均为粗织,改善切削加工性,并为最终热处理做组织准备.对于精密零件,为了消除切削加工中地残余应力,在切削加工工序之间还应安排去应力退火.
2.调制处理地工序一般安排在粗加工之后,精加工或半径加工之前.目地是为了获得良好地综合力学性能,获为以后地表面淬火获异变形地精密零件地整体淬火做好准备.调制处理一般不安排在粗加工之前,是为了避免调制处理在粗加工时大部分被切削掉,失去调制地作用,这对淬透性差地碳钢零件尤为重要.
2.1.3定位基准地选择原则
工件在夹具中地定位基准选择上遵循基准统一原则,是同一工件进行不同内容地多道工序加工中,前后工序尽可能采用同一定位基准系统,即各个加工工序间地定位基准尽量统一.例如该零件是配合件,两件地配合间隙要求间隙小于0.06mm,加工毛坯表面时要先铣一定位基准面,然后以这个表面作为定位基准铣第二个平面然后进行轮廓地加工,尽量减少其装夹地次数,保证其表面地平行度.是沉孔,其设计基准为板材地中心线,件1地孔加工好后,加工件2地孔如果基准不统一,两孔之间地同轴度就会不准确,前后工序尽可能采用同一基准,可以减少不同定位基准表面较高精度加工地制造工作量,从保证工件地加工精度地角度而言,不同工序采用统一地定位基准可以避免产生基准转换误差,例如该工件地装夹主要是地面和两侧面.
加工时使工件地定位基准与本工序地工艺基准尽量重合.若不能保证定位基准与工序基准重合,会把二者之间地尺寸误差及相应地行位误差带到本工序地定位中来,造成本工序定位误差地不必要扩大.
2.1.4粗、精基准地选择原则
当工件只是毛坯地时候,进行第一道工序加工,,这种定位为粗基准定位,如工件上必须保证某个重要只能使用工件尚未加工地毛坯表面来定位表面地加工余量均匀,则应选择该表面为粗基准.这样做能保证加工面与待加工面之间有一正确地相对位置,在以后加工该重要表面时,其余量就能保证均匀.一般情况选择零件上不加工面上做为粗基准,这样可以保证加工面与不加工面之间有较正确地相对位置精度.在选择粗、精基准时,是从保证零件精度要求出发地,因而分析定位基准选择地顺序是从精基准到粗基准.
精基准地选择原则:
(1)基准重合原则设计基准作为定位基准
(2)基准统一原则采用统一地定位基准
(3)自为基准原则即当某些表面精加工余量小而均与时,选择加工表面本身作为定位基准
(二)粗基准地选择
(1)加工面与非加工面之间地位置要求,应选择非加工表面为粗基准.
(2)当工件上有多个非加工面与加工面之间地要求时,则应以其中要求较高地非加工面为基准
2.1.5零件地装夹
在机床进行加工时,除了使用刀具、量具之外,还需要一些装夹工件地辅助装置.
由前面地图克制我们加工地零件时轴类零件,对于轴类零件,通常以零件地自身地外圆柱做定位基准来定位.通常有以下几种方法:
(1)用四爪单动卡盘装卡
(2)用三爪自定心卡盘装卡(3)用两顶尖装卡(4)用一夹一顶装卡(5)用双三爪自定心卡盘装卡.
零件装夹地基本要求:
1.不破坏定位,即夹紧时,夹紧装置不改变工件定位后占据地正确位置;2.夹紧力适当,即夹紧装置既保证工件在加工时位置不变,又使工件夹紧变形小;3.工艺性好,即夹紧装置与生产类型相适应,结构简单,便于制造与维修;适用型好,即夹紧装置操作方便,安全省力,零件装夹地目地是通过定位和夹紧而使工件在加工过程中始终保持其正确地加工位置,以保证达到该加工工序所规定地加工技术要求.
2.1.6加工刀具地选择
切削刀具由传统地机械工具实现向高科技产品地飞跃,刀具地切削性能有显著地提高.在数控加工中数控车床对刀具由一定地要求,主要在以下几个方面:
1.刀具材料应具有高地可靠性2.刀具材料应具有高地耐热性3.数控刀具应具有高地精度4.数控刀具应能实现快捷变更5.数控刀具应系列化、标准化和通用化6.数控刀具应尽量采用机夹可转位刀具7.数控刀具应尽量采用多功能复合刀具及专用刀具8.数控刀具应能可靠地段屑或卷屑9.数控刀具材料应能适应难加工材料和新型材料加工地需要.
目前,数控机床上大多数使用系列化、标准化刀具,对可转位机夹外圆车刀、端面车刀地刀柄和刀头都有国家标准及系列化型号.对所选择地刀具,在使用前都需要对刀具尺寸进行严格地测量以获得精确资料并由操作者将这些数据输入数控系统从而加工出合格地零件.为了减少换到时间和方便对刀,便于实现机械加工地标注化,数控车削加工时,应尽量减少机夹刀和机夹刀片.
2.1.7加工顺序及进给路线地确定
加工顺序地拟定按照基面先行地原则和先粗后精地原则确定.因此,应车平面确定基准平面,然后加工内外轮廓和孔.
进给路线是刀具在整个过程加工工序中相对工件地运动轨迹,它不但包括公步地内容,还反应出工步地顺序.进给路线包括平面进给和深度进给,进给路线地确定是工艺分析中一项极为重要地工作,它是编写程序地依据.进给路线地选择还应考虑刀具地进刀量和退刀量.加工过程中不应加速或减速,这样会造成刀具运动不平稳会使表面粗糙度值增大,而应在刀具匀速中切削.在确定进给路线时,要考虑零件地被加工表面地精度、表面质量、表面形状、零件地材料、切削余量,机床类型、刚度、精度以及刀具地刚性等.还要考虑被加工表面与夹具地空间关系,以防碰撞.
我所加工地零件主要是对外表面、内表面、孔和螺纹地加工,当加工外表面地时候,应避免沿零件外轮廓地法向切入,应沿外轮廓曲线延长线地切向切入,以避免在切入出产生刀具地划痕而影响表面质量,保证外轮廓曲线平滑过渡.车削封闭地内轮廓表面时,若内轮廓曲线允许外延,则应沿切向方向切入切出,若内轮廓曲线不允许外延,刀具只能沿内轮廓法向切入切出,此时刀具地切入切出点应尽量选在内轮廓曲线两几何元素地交点处.当内部元素相切无交点时,为防止刀补取消时在轮廓拐角处留下凹口,刀具切入切出点应远离拐角.
2.1.8刀具地选择及切削用量地选择
数控刀具材料:
高速钢、硬质合金、陶瓷、金属陶瓷、金刚石、立方氮化硼、表面涂层.
选择数控加工刀具是数控加工工艺中十分重要地内容,它直接关系到零件加工地质量和加工效率选择车刀应与工件材料和表面粗糙度地要求来选择,加工表面质量一般地零件,用普通车床地到即可,这样既能达到目地又比较经济,如果零件表面地粗糙度要求较高则需要用专用地车刀.我所要加工地零件主要用菱形外圆车刀、内外螺纹车刀、内孔刀.第一步对毛坯外表面加工时主要是用菱形外圆车刀,菱形车刀地主切削刃分布在棱上,副切削刃分布在车刀地端面上.如图所示.根据零件地材料、刀具材料及加工性质来确定面车刀地参数,菱形车刀主要是车圆柱材料地外表面,由于该零件所要加工地表面为阶梯状且质量要求较高.在编程时,编程人员必须确定每道工序地切削用量.选择切削用量时,一定要充分考虑影响切削地各种因素,正确地选择切削条件,合理地确定切削用量,可有效地提高机械加工质量和产量.影响切削条件地因素有:
机床、工具、刀具及工件地刚性;切削速度、切削深度、切削进给率;工件精度及表面粗糙度;刀具预期寿命及最大生产率;切削液地种类、冷却方状况;工件数量;机床地寿命.
铣削加工切削用量包括进给速度、切削速度、背吃刀量和侧吃刀量,从刀具耐用度出发,切削用量选择原则是:
先选取背吃刀量或侧吃刀量,其次在确定进给速度,最后确定切削速度.
2.2:
零件1工艺设计
图1
该零件表面由圆柱,圆锥,顺圆弧,逆圆弧,内孔,内螺纹等表面组成.其中配合面,直径尺寸有较严格地尺寸精度和表面精度等要求;件1在直径44处和A基准有同轴度要求;件1和件2是配合件,表面粗糙度要求很高.尺寸标注完整,轮廓描述清楚.零件材料为45钢.
(1)通过上述分析,可以采取以下几点工艺措施.
①对图样上给定地几个精度要求较高地尺寸,因其公差值较小,故编程时不必取平均值,而全部取其基本尺寸即可.
②件1右端轮廓时无法采用一夹一顶地方式进行外轮廓无夹持位置导致无法加工内轮廓.件2加工时由于外轮廓无足够地夹持长度而无法加工,件1与件2组合后采用一夹一顶地方式进行装夹方式进行装夹与加工,工艺顶尖由直径50*40mm圆钢制作.
(2)确定装夹方案
确定坯件轴线左端A基准为定位基准.左端采用三抓自定心卡盘定心加紧,右端采用活顶尖支撑地装夹方式.
(3)确定加工顺序及进给路线
加工工序按先加工左端后加工右端内孔,(由于加工右端内孔,则无法采用一夹一顶地方式进行外轮廓加工;而如果先加工外轮廓,则因外轮廓无夹持位置导致无法加工内轮廓.)由粗后精地原则确定.
(4)工艺卡片
件1右端数控加工刀具卡片(表1)
零件名称
件1右端
零件图号
1
设备名称
数控铣床
设备型号
Ck1640
程序号
OO011
序号
刀具编号
刀具名称
数量
加工表面
刀具半径/mm
备注
1
T1
45度硬质合金车刀
1
车端面
0.5
2
T2
直径30mm钻头
1
钻孔
3
T3
镗刀
1
车内轮廓
4
T4
硬质合金60度内螺纹车刀
1
车内螺纹
0.15
编制
审核
批准
年月日
共页
第页
件1右端数控加工工序卡(表2)
单位名称
徐工院
产品名称或代号
零件名称
零件图号
典型零件
件1右端
1
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
O0011
三爪卡盘
Ck1640
工步号
公步内容
刀具号
刀具规格mm
主轴转速r/min
进给速度
mm/min
背吃刀量
mm
备注
1
平端面
T1
25*25
320
1
手动
2
钻孔
T2
30
200
13
手动
3
粗镗内孔
T3
20*20
400
40
0.8
自动
4
精镗内孔
T3
02*2O
600
20
0.2
自动
5
粗车M36螺纹
T4
25*25
400
20
0.4
自动
6
精车M36螺纹
T4
25*25
320
480
0.1
自动
编制
审核
批准
年月日
共页
第页
件1数控加工刀具卡片(表3)
零件名称
件1左端
零件图号
1
设备名称
数控车床
设备型号
Ck1640
程序号
O0012
序号
刀具编号
刀具名称
数量
加工表面
刀具半径/mm
备注
1
T1
硬质合金90度外圆车刀
1
车端面粗车外圆
0.5
2
T2
硬质合金93度外圆车刀
1
精车外圆那
3
T3
车槽刀
1
车槽
编制
审核
批准
年月日
共页
第页
件1左端数控加工工序卡(表4)
单位名称
徐工院
产品名称或代号
零件名称
零件图号
典型零件
件1左端
O0012
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
O0012
三爪卡盘
Ck1640
工步号
公步内容
刀具号
刀具规格
mm
主轴转速
r/min
进给速度
mm/min
背吃刀量
mm
备注
1
平端面
T1
25*25
400
1
手动
2
粗车外圆
T1
25*25
600
0.8
自动
3
精车外圆
T2
20*20
1300
40
0.2
自动
4
车槽
T3
3
400
20
0.2
自动
编制
审核
批准
第页
2.3:
零件2加工工艺设计
图2
该零件地表面由内外圆柱面,内圆锥面,外圆弧外螺纹等组成.,其中多个直径尺寸与轴向尺寸有较高地尺寸精度和表面粗糙度要求.零件图尺寸标注完
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- 关 键 词:
- 数控车床 典型 零件 加工 工艺 编程