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如零件图所示要完整的加工出零件需要选择的刀具有45°
车刀,35°
外圆车刀,切槽刀,外螺纹车刀,内孔刀,直径17的麻花钻,中心钻。
刀具选用表
序号
刀具名称
刀具号
刀具用途
刀具数量
备注
1
35°
外圆尖车刀
T01
加工各个外圆
自动
2
50x15mm内孔车刀
T02
加工直径为20mm的内孔
3
3mm的外槽刀
T03
加工5x2mm外槽
4
60°
螺纹车刀
T04
加工M30x2的螺纹
5
45°
断面车刀
T05
加工两端面保证总长
手动
6
Φ5mm中心钻
T06
钻Φ5x5mm的中心孔
7
Φ17mm麻花钻
T07
钻Φ17x22mm的内孔
三.机床的选择
根据该零件的外形是轴类,比较适合在车床上加工,由于零件的整体加工精度要求较高,而且还有圆弧,锥度,这些在普通车床上加工难以保证其精度要求,所以选族在数控车床上加工较好,本校的车床基本为广州数控机床,所以本次设计我选择在广州数控车床上加工。
四.对刀点与换刀点的确定
1.对刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点,在编程时不论是刀具相对工件移动还是工件相对刀具移动都是把工件看作静止刀具在运动,对刀点与刀位点重合。
2.为防止换刀时碰伤零件或撞坏刀具,换刀点应设置在离被加工.工零件外面,并要有一定的安全距离。
本次加工设计的换刀选定为(x100.z100.)
五.加工方法的选择
1.确定毛坯的基准和装夹
定位基准选择的原则:
①应保证定位基准的稳定性和可靠性以确定保工件表面之间相互位置的精度。
②力求与设计基准重合,也就是尽可能地从相互间有直接位置精度要求的表面中选择定位基准,以避免因基准不重合而引起的误差
③选择的定位基准应使设计的夹具结构简单,工件装卸和夹紧方便
根据定位基准的确定原则
1.定位基准确定毛坯料轴线和左端面为定位基准
2.装夹方式采用三爪卡盘装夹
2.加工方法的选择
加工方法选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求是1.6μm。
对于IT7级精度的孔一般采用镗削、铰削、磨削等加工方法,根据本次零件设计的零件内孔是直径为20mm的内孔,由于内孔较小所以采用铰削的方法来达到精度,而外圆的精度则采用磨削的方法。
3.加工余量的确定
工序间加工余量的选择有两条原则:
①采用量小加工余量原则,以求缩短加工时间,降低零件的加工费用。
②应有充分的加工余量,特别是最后的工序加工余量应能保证达到工件图样上所规定的需求。
加工余量有单边余量和双边余量之分,一般加工圆柱体的加工余量是指双边余量,即以直径方向计算,实际切削的金属层厚度为加工余量的一半。
如图所示:
2Z=D-d(对于外圆表面)
2Z=d-D(对于内圆表面)
2Z―直径上的加工余量
D―上工序的基本尺寸
d―本工序的基本尺寸
由于零件的尺寸精度要求较高,有一个外圆弧和锥度车削时会产生加大的挤压力会有一定的变形,所以在粗车完之后留有0.5mm的精车余量,以保证加工精度。
4.基点的计算
在轮廓曲线上有两处圆弧与外圆相接,因为外圆弧过了象限又不是半圆弧,为了保证其轮廓曲线的准确性要计算此两点的坐标值。
其计算如下;
OA=20mm
OB=10mm
∠OAB=30°
AB=OA×
cos30°
=20×
=17.32mm
AF=24-AB=6.68mm
∠FDE=10°
Tan∠FDE=EF/DE
EF=DE×
Tan∠FDE=20×
Tan∠10°
=3.53mm
CD=48-2EF=40.94mm
车床以直径方向为X轴,以主轴方向为Z轴且本次设计以毛坯的左端面及中心轴线作为定位基准,同时也作为编程原点,所以根据上面的计算,得出D点的坐标值为(40.94,-25),A点的坐标值为(40.94,-34.72)。
5.加工路线的确定
加工路线的顺序及路线的确定应遵循由粗到精由近到远由内到外的原则加工
为了便于装夹,为了保证工件的定位准确,稳定夹紧方面可靠,零件的左端是螺纹中间是圆弧都不能装夹,而且螺纹显然要留到最后加工。
所以本次设计应先装夹零件左端加工出内孔、直径34mm外圆、锥面及槽。
然后再掉头装夹加工圆弧,螺纹所以本次的加工路线为;
毛坯——车两端面——打中心孔——钻孔——车内孔——车右端外圆——切槽——调头——车左端外圆——车螺纹
6.加工工序的划分及机械加工工艺过程卡
1.加工工序的划分;
工序划分的原则工序的划分可以采用两种不同原则,即工序集中原则和工序分散原则。
①工序集中原则工序集中原则是指每道工序尽可能包含多的加工内容,从而使工序的总数减少,采用工序集中原则的优点是:
有利于采用高效率专用设备和数控机床,提高生产效率,减少工序数目,缩短工艺路线。
②工艺分散原则工序分散原则就是将工件的加工分散在较多的工序内进行。
每道工序的加工内容很少。
其优点是:
加工设备和工艺装备结构简单,调整和维修方便,操作简单,转产容易,但工艺路线太长。
随着现代数控技术的发展,特别是加工中心的应用,工艺路线的安排更多的趋向于工序集中,单件小批量生产时通常采用工序集中原则,成批生产时,可按工序集中原则划分也可按工序分散原则划分,应视情况而定。
本次设计的零件为轴类复合型零件,且为小批量生产,产房设备有限,所以采用工序集中原则划分工序。
2机械加工工艺过程卡:
轴类零件机械加工工艺过程卡
零件名称
材料
毛坯
轴类零件
45号钢
种类
调制钢
规格
Φ50×
125mm
工序号
工种
工步
工步内容
选用刀具
设备
下料
毛坯Φ50×
锯条
台虎钳
热处理
正火
车
车两端面保证总长
端面车刀
车床
打中心孔2.5×
5mm
中×
心钻
卧式车床
钻孔
钻Φ17×
22mm的孔
Φ17mm的麻花钻
立式钻床
调制220~24HBS
粗车内孔留0.5mm的余量
内孔车刀
精车内孔至尺寸Φ20×
20mm
粗车Φ34×
25mm外圆,锥度,Φ40mm外圆车25mm长留0.4~0.5mm余量,外圆倒角1
8
精车Φ34外圆,锥度Φ48外圆至尺寸
车5×
2mm的外槽
3mm宽的外槽刀
9
调头左端Φ30×
27mmΦ48×
mm外圆车25mm长,留0.4~0.5mm的余量,外圆倒角3
精车Φ30,Φ48外圆至尺寸,Φ30外圆倒角2,Φ48外圆倒角3
车M30×
2mm的螺纹
外螺纹车刀
10
铰削
铰削Φ20mm的内孔,达到其精度要求
Φ20mm的铰刀
11
磨削
磨Φ34外圆至尺寸要求精度
磨床
磨Φ48mm的外圆刀要求的尺寸精度和表面粗糙度
12
检验
检验个尺寸精度和表面精度位置形状精度是否符合要求
检验台
六.切削用量的确定
切削用量与生产率的关系;
衡量生产率高低的指标之一是基本时间T.
T=LA/Nfap=πAdL/1000Vfap
式中T——基本时间min
d——工件直径mm
L——刀具行程长度mm
A——单边加工余量mm
N——工件转数r/min
粗加工时切削用量,以提高生产率为主,并应考虑加工成本,从式中可知,提高切削速度加大进给量和切削深度都能提高生产率,但对刀具耐用度的影响最小的是ap,其次是f,影响最大的是V。
因此粗加工时选择切削用量的基本原则是:
首先选择尽可能的大的切削深度ap,其次选择较大的进给量f,最后根据已选定的ap和f,并在工艺系统钢性,刀具耐用度和机床功率许可的条件下选择一个合理的切削速度v。
精加工时选择切削用量的基本原则是:
精加工时首先要保证工件的加工质量,同时兼顾必要的刀具耐用度和生产率。
切削用量的选择方法是:
首先选择切削速度、其次选择进给量、而切削深度则是上一工序多留部分。
1.背吃刀量(切削深度)
主要根据机床、夹具、刀具、和工件的刚度来决定,在刚度的允许的情况下,应该最少的进给次数切除加工余量以便提高效率。
该零件为45号钢,塑性韧性较好,有较好的强度和硬度,所以具有较好的切削性能,毛坯直径为Φ50待加工余量较多一次切除刀具承受不了,而且为了减小零件受挤压变形的影响,每次粗车加工的背吃刀量选择为1~2mm,精加工余量在0.1~0.3mm之间取值。
2.进给量f
由于零件材料是45号钢经过热处理后具有很好的综合切削性能,但本次零件选用的是35°
尖车刀,过大的进给量容易打刀,所以为了保护刀具可选用进给量一般f=0.2~0.5min/r.
精加工时为了保证表面粗糙度,减小弹性变形一般选用较小的进给量f=0.08~0.15min/r。
3.切削速度
V=ΠDN/1000
V——切削速度m/min
D——工件直径mm
N——主轴转数r/min
切削速度V与毛坯直径D及主轴转数有关,同时在为了保证刀具耐用度的前提下粗车时的切削余量较大,主轴转数一般选择在600~800r/min。
零件的直径为Φ50.则;
V=3.14×
50×
800/1000=125.6m/min
精车时要提高表面质量,主轴转数应取较大些,N=1200~1600r/min。
则
1600/1000=251.2m/min
综上所示本次粗加工的基本时间为;
T=LA/Nfap=πAdL/1000Vfap=120×
2×
3.14/1000×
125.6×
0.5×
0.3=2min
精加工的基本切削时间为;
0.25×
48×
251.2×
0.1×
0.25=0.72min
七.编写程序
O1000;
程序头
G97G99M03F0.15S800;
T0202;
(内孔车刀)
G00X17Z3;
G90X18Z-20;
外圆车削循环
X19;
X19.5
X20;
G00X100Z100;
T0101(90°
外圆车刀);
G00X51Z3;
G71U1R0.5;
外圆粗车循环
G71P10Q20U0.5W0S850F0.3;
N10GOOX32;
外圆精车程序第一步
G01Z0;
X34Z-2;
Z-25;
X40.94;
X48Z-45;
N20W-10;
外圆精车程序最后一步
G70P10Q20F0.1S1600;
外圆精加工循环
T0303;
(3mm外圆槽刀)
G00X35Z-23;
G75R0.5;
切槽循环
G75X30Z-25P1000Q1000F0.15S360;
M00;
G97G99M03F0.2S850;
T0202;
G73U11R11;
仿形粗车加工循环
G73P30Q40U0.5W0;
N30G00X26;
仿形加工精车第一步
X30Z-2;
Z-27;
X42;
X48W-3;
W-3.32;
N40G02X48Z-68.32R20;
仿形加工精车最后一步
G70P30Q40F0/1S1600;
精车加工循环
回到换刀点
T0404(60°
螺纹车刀);
G00X31Z4;
G92X29.1Z-22F0.1S380;
外螺纹加工循环
X28.5;
X27.9;
X27.5;
X27.4;
M30;
程序结束返回程序头
八.设计总结
课程设计是机械设计当中的非常重要的一环,本次课程设计时间略显得仓促一些。
但是通过本次设计,从中得到的收获还是非常多的。
四年时间里,我们在课堂上掌握的多是专业基础课的理论面,如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢?
我想做类似的设计就为我们提供了良好的实践平台。
在做本次设计的过程中,我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。
一次次翻阅《机械设计手册》等书,是为了让自己的设计更加完善,更加符合工程标准。
我们有扎实的理论基础,当然还要懂得如何将一个零件从看图纸到生产加工出来,选择最佳的制造方法及加工工艺路线,本次设计正是综合的体现。
本次课程设计由于时间的仓促,还有许多地方有不足之处。
又由于水平有限,难免会有错误,还望老师批评指正。
九.附录
附录一:
硬质合金车刀粗车外圆时的进给量参考值
工件材料
刀具截面b×
h
工件直径d
切削深度ap
≤3
>3~5
>5~8
>8~12
12~以上
进给量f
碳素结构钢和合金结构钢
16×
25
20
0.3~0.4
-
40
0.4~0.5
60
0.5~0.7
0.4~0.6
0.3~0.5
100
0.6~0.9
0.5~0.6
400
0.8~1.2
0.7~1.0
0.6~0.8
20×
30
25×
0.6~0.7
0.8~1.0
0.7~0.9
0.4~0.7
600
1.2~1.4
1.0~1.2
附录二:
普通硬质合金外圆撤到精车、半精车时的进给量
工件材料表面粗糙度μm
切削速度范围(m/min)
刀尖圆弧半径(mm)
表面粗糙度μm
0.5
1.0
2.0
进给率(mm/r)
铸铁、青铜、铝合金
6.3
不限
0.25~0.40
0.40~0.50
0.50~0.60
3.2
0.15~0.25
0.40~0.60
1.6
0.10~0.15
0.15~0.20
0.20~0.35
碳钢、合金钢
<50
0.30~0.50
0.45~0.60
0.55~0.70
>50
0.40~0.55
0.55~0.65
0.65~0.70
3.2
0.20~0.25
0.25~0.30
0.30~0.40
0.30~0.35
0.35~0.40
0.11~0.15
0.15~0.22
50~100
0.11~0.16
0.16~0.25
0.25~0.35
>100
0.16~0.20
附录三:
常用螺纹切削的进给次数与背吃刀量
公制螺纹
螺距
0.1
1.5
2.5
3.0
3.5
4.0
牙深
0.649
0.974
1.299
1.624
1.949
2.273
2.598
背吃刀量及切削次数
1次
0.7
0.8
0.9
1.2
2次
0.4
0.6
3次
0.2
4次
0.16
5次
6次
0.15
7次
8次
0.3
9次
十.参考文献
1.全国中等职业技术学校数控加工专业教材数控加工工艺学劳动和社会保障部教材办公室组织编写(2005)
2.全国高等职业技术院校数控专业教材数控编程中国劳动社会保障出版社(2008)
3.全国中等职业技术学院机械类通用教材车工工艺学(第四版)劳动和社会保障部教材办公室组织编写(2005)
4.全国中等职业技术学院机械类通用教材机械制造工艺基础(第五版)中国劳动社会保障出版社(2007)
5.机械类高级技工学院、技师教材、高级工培训教材金属切削原理与刀具(第三版)中国劳动社会保障出版社(2007)
6.全国中等职业技术学院机械类专业通用教材金属材料与热处理(第四版)
7.广州数控机床使用说明书
8.机械制图基础中国劳动社会保障出版设
2010年11月11日
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