数控专业毕业设计4795106
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毕业论文(设计)
题目
学生姓名 学号 班 级 专 业 数控技术专业 分 院 指导教师
2012 年 12 月 4 日
目录
前言„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(3) 第一节 零件分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(4)
一、零件图 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(4) 二、零件结构分析 „„„„„„„„„„„„„„„„„„(4) 三.数值运算 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(5) 第二节 工件的定位与夹装 „„„„„„„„„„„„„„„„(5)
一、加工精度要求 „„„„„„„„„„„„„„„„„„(5) 二、零件装夹与定位基准选择 „„„„„„„„„„„„„(6) 三、加工刀具分析与确定 „„„„„„„„„„„„„„„(7) 四、预加工处理 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„(8) 第三节 数控车削加工工艺 „„„„„„„„„„„„„„„(8)
一、数控车削加工编程任务书„„„„„„„„„„„„„(9) 二、数控加工零件的装夹方式 „„„„„„„„„„„„(9) 三、数控车削工艺路线„„„„„„„„„„„„„„„„(11) 四、切削用量的选择与确定 „„„„„„„„„„„„„(12) 第四节 机床刀具运行轨迹图„„„„„„„„„„„„„„ (15) 第五节 数控加工程序单„„„„„„„„„„„„„„„„(18) 第六节 数控车削加工的操作 „„„„„„„„„„„„„„(23)
一、数控编程和辅助参数的确定 „„„„„„„„„„„(23) 二、数控加工的刀具安装 „„„„„„„„„„„„„„(23)
三、工件的校正 „„„„„„„„„„„„„„„„„„(23) 四、数控加工的对刀 „„„„„„„„„„„„„„„„(24) 五、数控加工首件试切 „„„„„„„„„„„„„„„(25) 六、零件的生产加工„„„„„„„„„„„„„„„„„(26) 结论 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(27) 参考文献 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(28) 致谢语 „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„(29)
前言
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、结合毕业实习进行。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。
这次毕业设计中,我的设计题目是《内螺纹深槽椭圆球头心轴加工》。为了更好的完成设计,我仔细研究了零件图,查阅了《金属切削原理与刀具》、《数控加工编程及操作》、《数控加工工艺学》《数控加工曲型案例》等资料。但在设计过程中,因自己经验不足,遇到了很多实际问题,使我体会到了在现场实习调研仅证明可不可以实干。所以我积极与设计指导老师、操作指导老师沟通,在各位老师的全力帮助、指导下问题得到了全面解决,培养出了我缓中求稳、虚心求教、实事求是、一丝不苟的工作作风,为今后从事工作打下了良好的基础。
通过毕业设计,我真正认识到理论和实践相结合的重要性,并培
养了我综合运用所学理论知识和实际操作知识去理性的分析问题和解决实际工作中的一般技术工程问题的能力,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。
第一节 零件分析
一、零件图:
图1.1.1 技术要求
1 去除毛刺 尖角倒钝 2 未注倒角均为450 3 毛坯采用锻造件
二、零件结构分析
该轴零件加工中,刀具与工件之间的切削力较大。工件材料的可切削性能。强度、硬度、塑性、提供冷切削加工、机械性能都跟工件的材料有关。45钢经济合理对加工刀具的要求也合理,并且用途广泛,主要是用来制造汽轮机、压缩机,泵的运动零件制造齿轮、轴活塞销等零件。根据以上数据适合该轴的加工。所以选择45钢为该轴类零件的材料。锻造适用与零件强度较高, 形状较简单的零件,且锻件力学性能高于钢制棒料和铸钢件,故使用锻件。该零件结构如图1.1.2,包括有有圆柱、圆锥、椭圆球头、内孔及内螺纹。在数据车削加工中,零件车削加工成形的结构形状并不复杂,但零件的尺寸精度尤其是零件的几何精度要求很高,其多个直径尺寸有较严的尺寸公差和表面粗糙度值等要求。
图1.1.2 内螺纹深槽椭圆球头心
轴
三、数值计算
生活中,我们对几何信息的认知有多种方法,我们所接触的AUTO CAD ,作为一套专业的绘图软件,它强大的信息处理功能方便了图形中繁杂点的计算 。我们在操作界面中绘制图形后就可以打开状态栏中的捕捉、对象捕捉按钮,在绘图区捕捉相关的点。同时,在状态栏中就可以看到这些点的坐标。
第二节 工件的定位与装夹
一、加工精度要求
参见图1.1.1:在数控车削加工中,零件重要的径向加工部位有:Φ44—00.016mm 的圆柱段,零件中间有Φ28—00.016mm 的圆柱段的精度要求和表面粗糙度要求,零件的左端有Φ38—00.016mm 的圆柱段以及深度为29.5mm 的内孔和M22×1.5mm 的内螺纹,零件右端有椭圆球头,应该后加工。
二、零件装夹与定位基准选择
在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率,为了充分发挥数控机床的工作特点,在装夹工件时,应考虑以下几种因素:
1. 尽可能采用通用夹具,必须时才设计制造专用夹具; 2. 结构设计要满足精度要求; 3. 易于定位和装夹;
使用三爪自定心卡盘夹持零件的毛坯外圆,确定零件伸出合适的长度(应将机床的限位距离考虑进去)。为保证零件的尺寸精度,还须采用垫片包裹夹紧。零件需要加工两端,因此需要考虑两次装夹的位置。采用顶尖孔作为定位基准。这样,可以实现基准统一,能在一次安装中加工出各段外圆表面及其端面,加工效率高并且所用夹具结构简单。该零件左端为Φ44的圆柱,右端为椭圆球头。加工该零件时,先以右端毛坏外圆柱为定位基准加工出零件的左端的,再以Φ44
—0.016
mm 的圆柱为定位基准加工零件的右端。零件轴向的定位基准选
择在Φ44—00.016mm 圆柱段的左端面。 三、加工刀具分析与确定
在数控机床的加工过程中,由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行,占用辅助时间较长,因此,必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则:①尽量减少刀具数量;②一把刀具装夹后,应完成其所能进行的所有加工步骤;③粗精加工的刀具应分开使用,即使是相同尺寸规格的刀具;④先进行曲面精加工,后进行二维轮廓精加工;⑥在可能的情况下,应尽可能利用数控机床的自动换刀功能,以提高生产效率等。
在该零件的数控车削加工中采用硬质合金K r =900外圆车刀,副偏角取为600,断屑性较好。零件中间锥台处使用硬质合金外圆精车车刀,刀尖圆弧半径取为0.2mm 。零件中间圆柱槽部分使用宽度为8mm 的切槽刀。零件内孔部位使用刀柄宽度为15mm 的内螺纹车刀,刀柄宽度为15mm 主切削刃宽度为5mm 的内切槽车刀,镗孔车刀,为减少刀具数量和换刀次数,精车和车螺纹选用硬质合金60内螺纹车刀,刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径,取r e =0.15~0.2mm 。就可以满足加工所需。
数控刀具结构及数控刀具明细表参见表1.1.1
表1.1.1 数控刀具结构及明细表
四、预加工处理
在生产实际中,大部分零件的加工往往是以混合工艺的形式来进行编制的;有的加工工艺在数控车床上不能进行操作或操作比较繁琐。所以在数控加工前要对零件的某些部位进行预加工,目的是为数控车削加工工序提供可靠的装夹工艺基准。对于该零件在数控加工前的预加工就是在零件一端钻打直径为20mm 深度为28mm 的内孔。
第三节 数控车削加工工艺
该零件有尺寸精度要求和粗糙度要求。当零件的加工工艺和走刀路线确定后,就要正确地计算刀位点的编程坐标系,如果对刀点的坐标系计算错误或误差较大那么将直接导致零件尺寸误差较大甚至不合格。零件上有配合尺寸和自由尺寸,它们都是有公差要求的,编程时一定要把公差考虑进去,否则,加工的零件有可能不符合公差要求。
要根据加工零件的材料、切削性和表面形状,合理地选择刀具的类型、牌号和刀具的几何参数,刀具的前角、后角和修光刃对提高零件的表面加工质量都 有很大的作用。在对零件加工进,切削用量的选择对零件表面的加工精度和表面粗糙度有直接的影响,为了达到加工要求,要合理地选择切削用量。
其工艺内容见下述数控工艺文件。
一、 数控车削加工的数控编程任务书:见表1.1.2
表1.1.2 数控编程任务书 年 月 日
二、数控车削加工时零件的装夹安装方式
该零件一端为圆柱另一端为椭圆球头,采用两顶尖装夹也不好装夹,所以分两次掉头装夹加工该零件。零件左端外圆柱尺寸有精度要求,为了保证加工精度,装夹左端时用垫片垫起装夹。加工时采用三
爪自动定心卡盘装夹零件,工件加工安装和工件坐标原点设定卡见表1.1.3。
表1.1.3 数控加工工件安装和零点设定卡
三、数控车削工艺路线
数控加工分粗加工和精加工进行,其工序如下:
(一)使用主偏角主偏角K r =900的外圆车刀,粗车外圆及端面,将毛坯车为Φ46 mm,l 为105mm 的棒料
(二)左端面打中心孔 选用Φ5mm 的中心钻(手动钻孔) (三)左端钻孔(钻Φ20mm 深-39.5mm 的孔)手动钻孔钻头磨钝标准及刀具寿命,根据表查得钻头的磨钝标准为0.8~1.2mm ,寿命为T =75min 。
钻孔速度v ,cv =14,zv =0.25,xv =0,yu =0.4,m =0.125
(四)便用镗孔车刀、内螺纹车刀、刀刃宽度B=5mm的内切槽车刀加工零件左端内孔进行粗加工和精加工。 确定进给量f ,由于孔径较大,故采用数控车床CK6132A , 查得f=0.26~0.40mmr ,选择f=0.35mmr。
(五)使用刀刃宽度为B=8mm的切槽刀加工零件中间的圆柱槽和倒斜角, 槽深为7mm 。数控加工工艺卡及选择切削用量见图表1.1.4。
(六)使用外圆精车车刀对零件中间圆锥部分进行精加工和粗加工。数控加工工艺卡及选择切削用量见图表1.1.4。 五、切削用量的选择与确定
数控编程时,编程人员必须确定每道工序的切削用量,并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法,需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度,充分发挥刀具切削性能,保证合理的刀具耐用度;并充分发挥机床的性能,最大限度提高生产率,降低成本。
1)主轴转速的确定
主轴转速应根据允许的切削速度和工件(或刀具)直径来选择。根据本例中零件的加工要求,考虑工件材料为45钢,刀具材料为硬质合金钢,粗加工选择转速500rmin , 精加工选择1000rmi n 车削外圆,考虑细牙螺纹切削力不大,采用400rmin 来车螺纹,而内孔由于刚性较差,采用粗车600 rmin,比较容易达到加工要求,切槽的切削刀较大,采用350 rmin更稳妥。
2)进给速度(进给量)F(mmr,mmmin) 的选择
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数,主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。一般粗车选用较高的进给速度,以便较快去除毛坯余量,精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则,
粗加工时,由于对工件的表面质量没有太高的要求,这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、 精加工时,则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度Vf 可以按公式Vf =f×n 计算,式中f 表示每转进给量,
粗车时一般取0.3~0.8mmr ;精车时常取0.1~0.3mmr ;切断时常取0.05~0.2mmr 。
应选择较低的进给速度,得出下表
3)背吃刀量确定
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定,在刚度允许的条件下,应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精车量) ,这样可以减少走刀次数,提高生产效率。为了保证加工表面质量,可留少量精加工余量。本例中,背吃刀量的选择大致为
总之,切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时,使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应,以形成最佳切削用量。
表1.1.4 数控加工工艺卡
第四节 机床刀具运行轨迹图
数控加工左端的外形轨迹运行图见表1.1.5,数控加工右端的外形轨迹运行图见表1.1.6。
表1.1.5 机床刀具运行轨迹图
表1.1.6 机床刀具运行轨迹图
第五节 数控加工程序单
零件右端加工程序清单见表1.1.7,零件左端加工程序清单见表1.1.8。
表1.1.7 数控加工程序单 P0130
表1.1.8 数控加工程序单P0140