毕业设计.docx
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毕业设计
题目:
传感器环的机械加工工艺规程及数控加工工序编制
系别:
机电工程系
专业:
数控加工专业
学生姓名:
学号:
班级:
数控加工103
指导教师:
张克昌
完成日期:
2012年月日
序言..........................................................3
第一章概论
1.1数控技术的概念.............................................4
1.2数控加工关键技术...........................................4
1.3数控机床的种类.............................................5
第二章毕业设计正文
2.1毛坯的确定
2.1.1毛坯零件图...........................................6
2.1.2毛坯的选择...........................................6
2.2加工方法的选择............................................8
2.3工艺方案的确定.............................................8
2.4基准的选择.
2.4.1精基准的选择.........................................10
2.4.2粗基准的选择.........................................10
2.4.3定位基准选择.........................................10
2.5加工余量的确定.............................................12
2.6切削用量的选择
2.6.1切削深度a
的选择...................................14
2.6.2进给f量的选择.......................................14
2.6.3切削速度V的选择.....................................14
2.6.4时间定额的确定.......................................15
2.8机床的选择
2.8.1车床的选择...........................................17
2.8.2铣床的选择...........................................19
2.8.3刀具、夹具、量具的选择...............................19
第三章技术文档
3.1加工工艺过程卡............................................21
3.2数控加工刀具卡.............................................22
3.3机械加工工序卡.............................................29
3.4坐标调整卡片...............................................35
3.5程序清单
3.5.1钻镗孔程序..........................................38
3.5.2工件正面程序.........................................39
3.5.3工件正面子程序.......................................50
3.5.4U形槽程序............................................56
3.6走刀路线图
3.6.1......................................................61
3.6.2......................................................61
毕业设计总结...................................................62
参考参献......................................................63
附图1毛胚图
附图2零件图
附图3工装图
序言
毕业设计是高等职业教育教学计划的重要组成部分,是加强理论与实际相结合的实践性教学环节,是各专业的必修课程,在学生完成所有专业课程学习、结合各种技能实训进行。
大学生活即将结束,我们也将迎接的最后一次考验和竞争就是毕业设计。
毕业设计是我们大学生在毕业前进行的一次综合性的总复习,也是一次理论联系实际的练习,是对我们所学专业知识的一次全面的检验,毕业设计是一项综合的系统的工作,它要求我们每个大学毕业生全面系统地运用专业知识,综合现场需要,科学,合理设计,因而它要求具有科学性,合理性和可操作性,一份成功的设计,首先要在满足其使用的前提下,尽量做到高产,优质高效,从这一点来说,就要求我们在进行工艺设计时做到其经济效率要符合市场规则,做到经济效率和产品质量的双赢,以增强产品在市场的综合竞争力。
毕业设计是在学习了三年数控加工专业知识以后,对所学知识的一种综合体现,把所学知识能够运用到实际零件的加工中,是在我们学完了大学基础课,技术基础课,以及大部分专业课之后进行的。
毕业设计作为大学生离校前的最后一项重要工作,势必有它独特的,无法比拟的作用。
通过对该零件的工艺分析,制定其工艺规程,使我认识到该零件必须具备怎样的结构要求和技术要求,要满足其结构和技术要求,我们在生产中又应该怎样生产和加以保证该要求,通过工艺规程,使我们认识到怎样才能生产出合格的零件。
说明书中着重介绍了零件的生产工艺过程,结构,工艺的分析,工艺路线的确定,加工设备和刀具的选择,定位基准的选择,加工方法的选择。
填写工艺文件及编写加工程序等。
就个人而言,我们应当通过这次毕业设计,得到以下能力方面的锻炼与提升。
1.能熟练运用加工工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识,能很好的解决零件在加工中的定位的选择,以及加工路线的全面安排,工艺尺寸的合理分析,各种切削加工工艺参数的合理选择,加工设备的选择问题,保证零件符合设计要求。
2.提高自身的设计能力,加强对零件结构的分析和处理能力。
3.使我掌握了工艺设计的一般程序、规范和方法,并进一步巩固、深化地吸收和运用了所学的基本理论知识和基本操作技能。
还有,它提高了我设计计算、绘图、编写技术文件、编写数控程序、数控机床操作、实际加工零件和正确使用技术资料、标准、手册等工具书的独立工作能力,更培养了我勇于创新的精神及严谨的学风及工作作风。
4.由于本人能力有限,缺少设计经验,设计尚有许多不足之处,敬请老师指正批评,以使我对自己的不足得到及时的发现并修改,也使我在今后的工作中避免再次出现。
第一章概论
1.1数控技术的概念
数控技术,简称数控(NumericalControl)。
它是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。
用数控技术实施加工控制的机床,或者说装备了数控系统的机床称为数控(NC)机床。
数控系统包括:
数控装置、可编程控制器、主轴驱动器及进给装置等部分.数控机床是机、电、液、气、光高度一体化的产品。
要实现对机床的控制,需要用几何信息描述刀具和工件间的相对运动以及用工艺信息来描述即床加工必须具备的一些工艺参数。
例如:
进给速度、主轴转速、主轴正反转、换刀、冷却液的开关等。
这些信息按一定的格式形成加工文件(即正常说的数控加工程序)存放在信息载体上(如磁盘、穿孔纸带、磁带等),然后由机床上的数控系统读入(或直接通过数控系统的键盘输入,或通过通信方式输入),通过对其译码,从而使机床动作和加工零件.现代数控机床是机电一体化的典型产品,是新一代生产技术、计算机集成制造系统等的技术基础。
1.2数控加工关键技术
数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容,它不仅影响数控机床的加工效率,而且直接影响加工质量。
CAD/CAM技术的发展,使得在数控加工中直接利用CAD的设计数据成为可能,特别是DNC系统微机与数控机床的联接,使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部在计算机上完成,一般不需要输出专门的工艺文件。
数控加工常用刀具的种类及特点
数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点,一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。
刀柄要联接刀具并装在机床动力头上,因此已逐渐标准化和系列化。
数控刀具的分类有多种方法。
根据刀具结构可分为:
①整体式;②镶嵌式,采用焊接或机夹式联接,机夹式又可分为不转位和可转位两种;③特殊型式,如复合式刀具、减震式刀具等。
根据制造刀具所用的材料可分为;:
①高速钢刀具;②硬质合金刀具;③金刚石刀具;④其他材料刀具,如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。
从切削工艺上可分为:
①车削刀具,分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种;②钻削刀具,包括钻头、铰刀、丝锥等;③镗削刀具;④铣削刀具等。
为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求,近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用,在数量上达到整个数控刀具的30%~40%,金属切除量占总数的80%~90%。
数控加工刀具的选择
刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。
应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。
刀具选择总的原则是:
安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。
在满足加工要求的前提下,尽量选择较短的刀柄,以提高刀具加工的刚性。
选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。
生产中,平面零件周边轮廓的加工,常采用立铣刀;铣削平面时,应选硬质合金刀片铣刀;加工凸台、凹槽时,选高速钢立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工,常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
1.3数控机床的种类
数控机床品种已基本齐全,规格繁多。
主要分类如下:
按工艺用途可分为:
数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗铣床、数控电火花加工机床、数控线切割机床、数控齿轮加工机床、数控冲床、数控液压机等各种用途的数控机床。
按伺服控制方式分:
开环控制数控机床:
这类机床不带位置检测反馈装置,通常用步进电机作为执行机构。
输入数据经过数控系统的运算,发出脉冲指令,使步进电机转过一个步距角,再通过机械传动机构转换为工作台的直线移动,移动部件的移动速度和位移量由输入脉冲的频率和脉冲个数所决定。
半闭环控制数控机床:
在电机的端头或丝杠的端头安装检测元件(如感应同步器或光电编码器等),通过检测其转角来间接检测移动部件的位移,然后反馈到数控系统中。
由于大部分机械传动环节未包括在系统闭环环路内,因此可获得较稳定的控制特性。
其控制精度虽不如闭环控制数控机床,但调试比较方便,因而被广泛采用。
闭环控制数控机床:
这类数控机床带有位置检测反馈装置,其位置检测反馈装置采用直线位移检测元件,直接安装在机床的移动部件上,将测量结果直接反馈到数控装置中,通过反馈可消除从电动机到机床移动部件整个机械传动链中的传动误差,最终实现精确定位。
按运动方式分:
点位控制数控机床:
数控系统只控制刀具从一点到另一点的准确位置,而不控制运动轨迹,各坐标轴之间的运动是不相关的,在移动过程中不对工件进行加工。
这类数控机床主要有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床等。
直线控制数控机床:
数控系统除了控制点与点之间的准确位置外,还要保证两点间的移动轨迹为一直线,并且对移动速度也要进行控制,也称点位直线控制。
这类数控机床主要有比较简单的数控车床、数控铣床、数控磨床等。
单纯用于直线控制的数控机床已不多见。
轮廓控制数控机床:
轮廓控制的特点是能够对两个或两个以上的运动坐标的位移和速度同时进行连续相关的控制,它不仅要控制机床移动部件的起点与终点坐标,而且要控制整个加工过程的每一点的速度、方向和位移量,也称为连续控制数控机床。
这类数控机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机床、加工中心等。
第二章毕业设计正文
2.1毛坯的确定
2.2.1毛坯零件图见附图
2.2.2毛坯的选择
常见的毛坯种类有以下几种:
(一)铸件
对形状较复杂的毛坯,一般可用铸造方法制造。
目前大多数铸件采用砂型铸造,对尺寸精度要求较高的小型铸件,可采用特种铸造,如永久型铸造、精密铸造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。
(二)锻件
锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。
因此锻件的力学性能较好,常用于受力复杂的重要钢质零件。
其中自由锻件的精度和生产率较低,主要用于小批生产和大型锻件的制造。
模型锻造件的尺寸精度和生产率较高,主要用于产量较大的中小型锻件。
(三)型材
型材主要有板材、棒材、线材等。
常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。
就其制造方法,又可分为热轧和冷拉两大类。
热轧型材尺寸较大,精度较低,用于一般的机械零件。
冷拉型材尺寸较小,精度较高,主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。
(四)焊接件
焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。
其优点是制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。
但其抗振性较差,变形大,需经时效处理后才能进行机械加工。
(五)其它毛坯
其它毛坯包括冲压件,粉末冶金件,冷挤件,塑料压制件等。
选择毛坯时考虑的因素:
(1)零件材料及其力学性能
零件的材料大致确定了毛坯的种类。
例如材料为铸铁和青铜的零件应选择铸件毛坯;钢质零件形状不复杂,力学性能要求不太高时可选型材;重要的钢质零件,为保证其力学性能,应选择锻件毛坯。
(2)零件的结构形状与外形尺寸
形状复杂的毛坯,一般用铸造方法制造。
薄壁零件不宜用砂型铸造;中小型零件可考虑用先进的铸造方法;大型零件可用砂型铸造。
一般用途的阶梯轴,如各阶梯直径相差不大,可用圆棒料;如各阶梯直径相差较大,为减少材料消耗和机械加工的劳动量,则宜选择锻件毛坯。
尺寸大的零件一般选择自由锻造;中小型零件可选择模锻件;一些小型零件可做成整体毛坯。
(3)生产类型
大量生产的零件应选择精度和生产率都比较高的毛坯制造方法,如铸件采用金属模机器造型或精密铸造;锻件采用模锻、精锻;型材采用冷轧或冷拉型材;零件产量较小时应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法。
(4)现有生产条件
确定毛坯的种类及制造方法,必须考虑具体的生产条件,如毛坯制造的工艺水平,设备状况以及对外协作的可能性等。
(5)充分考虑利用新工艺、新技术和新材料
随着机械制造技术的发展,毛坯制造方面的新工艺、新技术和新材料的应用也发展很快。
如精铸、精锻、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用日益增加。
采用这些方法大大减少了机械加工量,有时甚至可以不再进行机械加工就能达到加工要求,其经济效益非常显著。
我们在选择毛坯时应给予充分考虑,在可能的条件下,尽量采用。
经过分析该零件属于中小批量生产,要求强度较高,塑性和韧性要好,需要具有良好的综合机械性能,而对零件心部强度的要求不高,不需要焊接,。
45号钢(优质碳素结构刚)是中碳结构钢,冷热加工性能都不错,机械性能较好,硬度不高易切削加工,符合零件的要求,且价格低、来源广,最终确定毛胚材料为45号钢的棒料。
对零件材料分析:
化学成分
含碳(C)量是0.42~0.50%,硅Si含量为0.17~0.37%,锰Mn含量0.50~0.80%,铬Cr含量≤0.25%,镍Ni含量≤0.30%,铜Cu含量≤0.25%。
注意:
由于该材料表面硬度较低,不耐磨,硬度要求达到HB300,所以需做调质处理。
调质处理的作用:
能够使工件具有很好的综合机械性能,即在保持较高的强度的同时又具有很好的塑性和韧性。
调质处理的方法:
1、淬火
淬火温度为840℃,因为45号钢淬透性低,所以应采用冷却速度大的10%盐水溶液。
工件入水后,应该淬透,但不是冷透,如果工件在盐水中冷透,就有可能使工件开裂,这是因为当工件冷却到180℃左右时,奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。
因此,当淬火工件快冷到该温度区域,就应采取缓冷的方法。
由于出水温度难以掌握,须凭经验操作,当水中的工件抖动停止,即可出水空冷。
淬火后的硬度可达到HB590以上。
2、高温回火
由于该零件的截面小,淬火后的硬度达到了HB590以上,远高于图纸要求HB300,所以该零件需要高温回火,回火的温度在430℃左右,硬度就可达到图纸要求的HB300。
2.3加工方法的选择
加工尺寸
加工部位
表面粗糙度
加工方法
公差等级
Φ89.4
外圆
Ra=6.3
粗车精车
GB1804-m
Φ89.4x16
端面
Ra=3.2
粗车
GB1804-m
Φ89.4
外圆
Ra=6.3
精车
GB1804-m
Φ34的孔
镗φ34的孔
Ra=1.6
粗镗精镗
IT12~IT13
4xΦ11
通孔
Ra=6.3
钻
GB1804-m
外形
Ra=6.3
粗铣
GB1804-m
2.5xΦ2
圆周槽
Ra=6.3
粗铣
GB1804-m
翻面
Φ11x9
U形槽
Ra=6.3
粗铣
GB1804-m
Φ5.2X5.5
孔
Ra=6.3
钻
GB1804-m
2.4工艺方案的确定
方案一:
1、使用锯床,按Φ90mm×16mm下料
2、使用普通车床加工,通用三爪卡盘夹左端车3mm,平端面,粗精车削外圆至Φ89.4mm,长11mm,通用三爪卡盘夹右端,粗精车左端,保证总长为11mm
3、划线,使用钻床,钻Φ30mm的通孔,将通孔扩钻至Φ34mm,钻4个均布V形沉孔,4个Φ11mm的均布通孔,四个扇形通孔的下刀孔,钻4个均布V形沉孔与4个Φ11mm的均布通孔的中心定位孔
4、使用数控铣床铣宽2mm深2.5mm的圆周槽,铣四个扇形通孔至要求尺寸
5、翻面,使用铣床铣削4个U形槽
6、使用铣床铣4个Φ5.2mmX5.5mm均布孔
7、倒尖角,去毛刺
8、检验
9、入库
以上方案虽能加工出这一零件,但是不仅违背了工序集中的原则,而且利用普车加工该零件,浪费了工时,增加了人力投入和加大了人的劳累程度,不适合在实际生产过程中应用。
故修改方案如下:
方案二:
1、使用锯床,按Φ90mm×16mm下料
2、使用普通车床加工,通用三爪卡盘夹持左端3mm,平端面,粗精车削外圆至Φ89.4mm,长11mm,通用三爪卡盘夹右端,粗精车左端,保证总长为11mm钻Φ30mm的通孔,将通孔镗至Φ34mm
3、使用数控铣床钻4个均布V形沉孔与4个Φ11mm的均布通孔的中心定位孔,钻4个均布V形沉孔,4个Φ11mm的均布通孔,四个扇形通孔的下刀孔,铣四个扇形通孔至要求尺寸,铣宽2mm深2.5mm的圆周槽
4、翻面,使用数控铣床铣削4个U形槽
5、使用数控铣床铣4个Φ5.2mmX5.5mm均布孔
6、倒尖角,去毛刺
7、检验
8、入库
以上方案虽能加工出这一零件,也满足了工序集中的原则,但是还是利用普车加工该零件,浪费了工时,增加了人力投入和加大了人的劳累程度,不适合在实际生产过程中应用。
故修改方案如下:
方案三:
1、使用锯床,按Φ90mm×16mm下料
2、使用数控车床a、通用三爪卡盘夹持左端3mm,平端面,粗精车削外圆至Φ89.4mm,长11mmb、钻Φ30mm的通孔c、将通孔镗至Φ34mmd、夹右端,粗精车左端,保证总长为11mm
3、使用数控铣床a、钻4个均布V形沉孔与4个Φ11mm的均布通孔的中心定位孔b、钻4个均布V形沉孔,4个Φ11mm的均布通孔,四个扇形通孔的下刀孔。
c、铣四个扇形通孔至要求尺寸d、铣宽2mm深2.5mm的圆周槽
4、a、翻面,b、数控铣床铣削4个U形槽。
5、使用数控铣床铣4个Φ5.2mm*5.5mm均布孔
6、倒尖角,去毛刺
7、检验
8、入库
以上方案不仅能加工出这一零件,而且满足了工序集中的原则,还利用数控车床与铣床加工该零件,使得工时,人力,人的劳累程度大大降低,故最终确定为该方案。
2.5基准的选择
定位基准有粗基准与精基准之分。
某零件在刚开始加工时,只能使用毛坯上未经加工的表面作定位基准,则这种未经加工的表面称为粗基准。
在后续的加工过程中,一般选用已经加工过的表面作定位基准,这种已经加工过的表面称为精基准。
2.5.1精基准的选择
首先应确保零件加工精度,然后再考虑装夹方便,使用可靠,操作简单。
选择精基准一般应遵循的原则如下:
a、基准重合原则
c、自为基准原则
b、基准统一原则
d、互为基准原则
e、便于装夹原则
2.5.2粗基准的选择
选择粗基准时,首先要考虑两个问题:
一是合理的分配各加工面的加工余量;二是保证加工面与不加工面之间的相互位置关系。
在具体选择时应考虑下列原则。
a、相互位置原则
b、余量最小原则
c、重要表面原则
d、不重复使用原则
f、便于装夹原则
2.5.3定位基准选择
定位基准:
是加工中用来使工件在机床或夹具上定位的所依据的工件的点、线、面。
按工件上用作定位的表面状况把定位基准分为粗基准、精基准及辅助基准。
(1)粗基准和精基准:
在机械加工的第一道工序中,只能用毛坯上未经加工的表面作定位基准,则该表面称为粗基准。
在随后的工序中,用加工过的表面作定位基准,称为精基准。
选择各丁序定位基准时,应先根据工件定位要求确定所需定位基准的个数,再接基准选择原则选定每个定位基准。
为使所选的定位基准能保证整个机械加工下艺过程的顺利进行,通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面,然后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。
(2)辅助基准:
工件定位时,为了保证加工表面的位置精度,大多优先选择设计基准或装配基准作为主要位基准,这些基准一般为零件上的主要表面。
但有些零件在加工中,为装夹方便或易于实现基准统一,人为地制造一种定位基准。
如毛坯上的工艺凸台和轴类零件加工时的中心孔。
这些表面不是零件上的工作表面,只是为满足工艺需要而在工件上专门设计的定位基准称为辅助基准。
此外某些零件上的次要表面(非配合表面),因工艺上宜作定位基准而提高其加工精度和表面质量以便定位时使用。
这种表面也称为辅助基准。
(3)精基准的选择
选择精基准首先考虑的是要保证加工精度,特别是加丁表面的相互位置精度。
在此基础之上,还要考虑使工件装夹方便、可靠、准确。
精基准的选择一般应遵循以下原则:
①基准重合原则。
直接选用设计基准作为定位基准,称为基准重合原则。
采用基准重台原则可以避免由于定位基准与设计基准不重台引起的定位误差(称为基准不重台误差),使被加工工件的尺寸精度和位置精度得到可靠的保证。
因此,在选择定位基准时,应尽可自日遵循“基准重台”原则。
这一原则对于保证表面间的相互位置精度(如平行度、垂直度、同轴度等)完全适用。
在数控机床上装夹的工件应力求使其设计基准、工艺基准与编程原点重合,以减少基准不重合误差及数控编程时的计算工作量。
②基准统一原则。
工件加工过程中尽可能地采用统一的定
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