典型零件的數(shù)控加工畢業(yè)設(shè)計.doc

畢業(yè)設(shè)計 論文 畢業(yè)設(shè)計 論文 論文 設(shè)計 題目論文 設(shè)計 題目典型零件典型零件 2 2 數(shù)控加工工藝設(shè)計數(shù)控加工工藝設(shè)計 學學 院院機械與汽車工程學院機械與汽車工程學院 專專 業(yè)業(yè)機械設(shè)計制造及其自動化機械設(shè)計制造及其自動化 20142014 年年 5 5 月月 1313 日日 2 典型工件典型工件 2 2 數(shù)控加工工藝設(shè)計數(shù)控加工工藝設(shè)計 摘要摘要 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控銑床在當今機械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益 顯示了 其在國家基礎(chǔ)工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用 并已成為傳統(tǒng)機械制造工業(yè)提升改造 和實現(xiàn)自動化 柔性化 集成化生產(chǎn)的重要手段和標志 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控銑床的 廣泛應用 給機械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來了革命 性的變化 數(shù)控銑床是現(xiàn)代加工車間最重要的裝備 它的發(fā)展是信息技術(shù) 1T 與 制造技術(shù) MT 結(jié)合發(fā)展的結(jié)果 現(xiàn)代的制造技術(shù) 都是建立在數(shù)控技術(shù)之上的 掌握現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)知識是現(xiàn)代制造專業(yè)學生必不可少的 數(shù)控裝置也逐漸由NC向 CNC發(fā)展 其高速 高效 高精度 高可靠性的特性以及其模塊化 智能化 柔 性化和集成化的快捷方便使其在生產(chǎn)制造中成為越來越重要的角色 本文內(nèi)容介 紹了數(shù)控加工的特點 加工工藝分析以及數(shù)控編程的一般步驟 并通過對于典型 零件2的詳細數(shù)控編程來說明 本論文通過對數(shù)控加工工藝的過程的分析 建立了基于數(shù)控加工仿真軟件 UG NX8 0 的基礎(chǔ)上進行的數(shù)控加工路線的規(guī)劃 在數(shù)控加工中 正確的合理的選擇 切削參數(shù)可以保證產(chǎn)品的質(zhì)量 提高生產(chǎn)率 降低生產(chǎn)成本 從而使得更加方便 保證典型零件的質(zhì)量 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 數(shù)控銑床數(shù)控銑床 加工工藝加工工藝 數(shù)控編程數(shù)控編程 典型零件典型零件 3 Typical Parts Two CNC Machining Process Design Abstract The important status of CNC technology and CNC milling machine in the mechanical manufacturing industry and great benefits and shows its strategic role in national infrastructure in the industrial modernization and has become a traditional mechanical manufacturing industry to enhance the transformation and implementation of the important means and sign of automation flexible integrated production NC technology and the widespread application of CNC milling machine has brought revolutionary changes to the manufacturing industry structure product variety and quality and production methods CNC milling machine processing workshop is the most important modern equipment It is the development of information technology IT and manufacturing technology MT with the result of the development Modern manufacturing technology are built on the technology in the nc Master modern CNC technology knowledge is essential to professional students of modern manufacturing The numerical control device is gradually from NC to CNC The characteristics of high speed high efficiency high precision high reliability and its modular intelligent flexible integration and convenience make it become more and more important role in production and manufacturing This paper introduced the characteristics of NC machining the machining process analysis and NC programming of the general steps Through the typical parts in detail to illustrate the NC programming 2 In this paper through the analysis of the process of nc machining process based on the nc machining simulation software UG NX8 0 conducted on the basis of the numerical control processing route planning In NC machining the correct reasonable choice of cutting parameters can ensure product quality increase productivity reduce production costs Making it easier to ensure the quality of the typical parts 4 Keys CNC milling machine Processing technology NC programming Typical parts 目目 錄錄 第一章第一章 緒論緒論 1 1 1 數(shù)控銑床的簡介 1 1 2 本論文研究的目的及意義 1 第二章第二章 數(shù)控機床的簡介數(shù)控機床的簡介 3 1 1 數(shù)控銑床的組成及工作原理 3 2 2 數(shù)控銑床的分類 4 2 3 數(shù)控銑床的主要功能和加工特點 5 2 4 加工在機械制造中的地位和作用 6 第三章第三章 零件的工藝性分析零件的工藝性分析 8 3 1 零件圖紙的分析 8 3 2 零件的工藝分析 8 3 3 工件的坐標系 9 第四章第四章 數(shù)控加工工藝分析數(shù)控加工工藝分析 10 4 1 基準面的選擇 10 4 2 制定加工方案 10 4 3 加工方案的比較分析 12 4 4 確定裝夾方案和選擇夾具 12 4 5 刀具的選擇 13 4 6 切削用量的選擇 14 4 7 切削軌跡的確定 16 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)畢業(yè)設(shè)計總結(jié) 22 參考文獻參考文獻 23 附附 錄錄 24 附錄一 典型零件 2 機械加工工藝過程卡 24 附錄二 典型零件機械加工工序過程卡 24 致致 謝謝 25 5 1 第一章第一章 緒論緒論 1 11 1 數(shù)控銑床的簡介數(shù)控銑床的簡介 數(shù)字控制 Numerical Control 技術(shù) 簡稱為數(shù)控技術(shù) 是一種自動控制 技術(shù) 它用數(shù)字指令來控制機床的運動 數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的 兩者的加工工藝基本相同 結(jié)構(gòu) 也有些相似 但數(shù)控銑床是靠程序控制的自動加工機床 所以其結(jié)構(gòu)也與普通銑床 有很大區(qū)別 數(shù)控銑床是數(shù)控加工中一類重要的機床 它能夠進行銑削 鉆削 鉸孔 忽孔 攻螺紋孔 切削螺紋等工藝過程 數(shù)控銑削加工中心則進一步具有 刀庫和自動換刀機構(gòu) 在工件的一次裝夾中 可以集銑 鉆 鏜等加工為一體 對兩個或兩個以上的表面自動完成加工 生產(chǎn)效率高 加工質(zhì)量好 適合箱體 立體曲面 型腔等非回轉(zhuǎn)體的加工 數(shù)控銑削中心又有立式或臥式兩種 數(shù)控銑 床及其加工中心的編程有刀具半徑自動補償 刀具長度自動補償和孔加工固定循 環(huán)指令 數(shù)控銑床集計算機技術(shù) 電子技術(shù) 自動控制 傳感測量 機械制造 網(wǎng)絡 通信技術(shù)于一體 是典型的機電一體化產(chǎn)品 它的發(fā)展和運用 開創(chuàng)了制造業(yè)的 新時代 改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu) 管理方式 使世界制造業(yè)的格局 發(fā)生了巨大變化 現(xiàn)代的 CAD CAM FMS CIMS 等 都是建立在數(shù)控技術(shù)之上 數(shù)控技術(shù)水平的高低已成為衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標志 實現(xiàn)加 工機床及生產(chǎn)過程數(shù)控化 已經(jīng)成為當今制造業(yè)的發(fā)展方向 數(shù)控銑床具有廣泛的適應性 加工對象改變時只需要改變輸入的程序指令 加工性能比一般自動機床高 可以精確加工復雜型面 因而適合于加工中小批量 改型頻繁 精度要求高 形狀又較復雜的工件 并能獲得良好的經(jīng)濟效果 隨著 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 采用數(shù)控系統(tǒng)的機床品種日益增多 有銑床 鏜床 鉆床 磨 床 齒輪加工機床和電火花加工機床等 此外還有能自動換刀 一次裝卡進行多 工序加工的加工中心 車削中心等 1 1 21 2 本論文研究的目的本論文研究的目的及意義及意義 使我們了解數(shù)控銑床的加工工藝范圍 特點 方式 及加工對象 掌握常用 刀具的選用 夾具的使用等 通過對數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 極大地改變了人們的制造 2 手段和方法 本文通過對數(shù)控銑床及數(shù)控系統(tǒng)的介紹和典型銑床零件的加工規(guī)程 的分析從而進一步提高對數(shù)控銑床的認識程度 并掌握銑床零件加工的規(guī)程 從 而對于典型零件的加工而更加熟練的掌握對數(shù)控銑床加工零件的一般過程 從 20 世紀中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來 數(shù)控銑床給機械制造業(yè)帶來了革命性的 變化 數(shù)控銑床加工具有如下特點 加工柔性好 加工精度高 生產(chǎn)率高 減輕 操作者勞動強度 改善勞動條件 有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟效益的提高 數(shù)控銑床是一種高度機電一體化的產(chǎn)品 適用于加工多品種小批量零件 結(jié)構(gòu)較 復雜 精度要求較高的零件 需要頻繁改型的零件 價格昂貴不允許報廢的關(guān)鍵 零件 要求精密復制的零件 需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求 100 檢驗的 零件 3 第二章第二章 數(shù)控機床的簡介數(shù)控機床的簡介 1 11 1 數(shù)控銑床的組成及工作原理數(shù)控銑床的組成及工作原理 數(shù)控銑床一般由數(shù)控系統(tǒng) 主傳動系統(tǒng) 進給伺服系統(tǒng) 冷卻潤滑系統(tǒng)等幾 大部分組成 輔助裝置 如液壓 氣動 潤滑 冷卻系統(tǒng)和排屑 防護等裝置 主軸箱 包括主軸箱體和主軸傳動系統(tǒng) 用于裝夾刀具并帶動刀具旋 轉(zhuǎn) 主軸轉(zhuǎn)速范圍和輸出扭矩對加工有直接的影響 控制系統(tǒng) 數(shù)控銑床運動 控制的中心 執(zhí)行數(shù)控加工程序控制機床進行加工 機床基礎(chǔ)件 通常是指底 座 立柱 橫梁等 它是整個機床的基礎(chǔ)和框架 進給伺服系統(tǒng) 由進給電機 和進給執(zhí)行機構(gòu)組成 按照程序設(shè)定的進給速度實現(xiàn)刀具和工件之間的相對運動 包括直線進給運動和旋轉(zhuǎn)運動 2 3 數(shù)控原理涉及到的內(nèi)容特別多如數(shù)控系統(tǒng)的總成 結(jié)構(gòu) 機床插補運行的過 程 位置反饋檢測的過程 原理電機的種類 工作特性 PLC 的工作方式等 其 工作原理是數(shù)控裝置內(nèi)的計算機對以數(shù)字和字符編碼方式所記錄的信息進行一系 列處理后 向機床進給等執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出命令 執(zhí)行機構(gòu)則按其命令對加工所需各 種動作 如刀具相對于工件的運動軌跡 位移量和速度等實現(xiàn)自動控制 從而完 成工件的加工 銑床的工作原理如下 分析零件圖紙 工藝處理 數(shù)學處理 編寫程序單 制備控制介質(zhì) 程序 調(diào)試與檢驗 仿真試切 銑床加工零件 首先根據(jù)零件加工圖樣進行工藝分析 確定加工方案 工藝參數(shù)和位移數(shù) 據(jù) 用規(guī)定的程序代碼和格式規(guī)則編寫零件加工程序單 或用自動編程軟件進 行 CAD CAM 工作 直接生成零件的加工程序文件 將加工程序的內(nèi)容以代碼形 式完整記錄在信息介質(zhì) 如穿孔帶或磁帶 上 通過閱讀機把信息介質(zhì)上的代 碼轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?并輸送給數(shù)控裝置 由手工編寫的程序 可以通過數(shù)控機床的 操作面板輸入程序 由編程軟件生成的程序 通過計算機的串行通信接口直接傳 輸?shù)綌?shù)控機床的數(shù)控單元 MCU 數(shù)控裝置將所接受的信號進行一系列處理后 4 再將處理結(jié)果以脈沖信號形式向伺服系統(tǒng)統(tǒng)發(fā)出執(zhí)行的命令 伺服系統(tǒng)接到執(zhí) 行的信息指令后 立即驅(qū)動銑床進給機構(gòu)嚴格按照指令的要求進行位移 使銑床 自動完成相應零件的加工 2 22 2 數(shù)控銑床的分類數(shù)控銑床的分類 數(shù)控銑床 1 是一種加工功能很強的數(shù)控機床 目前迅速發(fā)展起來的加工中心 柔性加工單元等都是在數(shù)控銑床 數(shù)控鏜床的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的 兩者都離不開銑削 方式 由于數(shù)控銑削工藝最復雜 需要解決的技術(shù)問題也最多 因此 人們在研 究和開發(fā)數(shù)控系統(tǒng)及自動編程語言的軟件系統(tǒng)時 也一直把銑削加工作為重點 2 2 12 2 1 按主軸的位置分類按主軸的位置分類 1 數(shù)控立式銑床 數(shù)控立式銑床在數(shù)量上一直占據(jù)數(shù)控銑床的大多數(shù) 應用范圍也最廣 從機 床數(shù)控系繞控制的坐標數(shù)量來看 目前 3 坐標數(shù)控立銑仍占大多數(shù) 一般可進行 3 坐標聯(lián)動加工 但也有部分機床只能進行 3 個坐標中的任意兩個坐標聯(lián)動加工 常稱為 2 5 坐標加工 此外還有機床主軸可以繞 X Y Z 坐標軸中的其中一個 或兩個軸作數(shù)控擺角運動的 4 坐標和 5 坐標數(shù)控立銑 2 臥式數(shù)控銑床 與通用臥式銑床相同 其主軸軸線平行于水平面 為了擴大加工范圍和擴充 功能 臥式數(shù)控銑床通常采用增加數(shù)控轉(zhuǎn)盤或萬能數(shù)控轉(zhuǎn)盤來實現(xiàn) 4 5 坐標加 工 這樣不但工件側(cè)面上的連續(xù)回轉(zhuǎn)輪廓可以加工出來 而且可以實現(xiàn)在一次安 裝中 通過轉(zhuǎn)盤改變工位 進行 四面加工 3 立臥兩用數(shù)控銑床 目前 這類數(shù)控銑床已不多見 由于這類銑床的主軸方向可以更換 能達到 在一臺機床上既可以進行立式加工 又可以進行臥式加工 而同時具備上述兩類 機床的功能 其使用范圍更廣 功能更全 選擇加工對象的余地更大 且給用戶 帶來不少方便 特別是生產(chǎn)批量小 品種較多 又需要立 臥兩種方式加工時 用戶只需買一臺這樣的機床就行了 2 2 22 2 2 數(shù)控銑床按構(gòu)造上分類數(shù)控銑床按構(gòu)造上分類 1 工作臺升降式數(shù)控銑床 5 這類數(shù)控銑床采用工作臺移動 升降 而主軸不動的方式 小型數(shù)控銑床一 般采用此種方式 2 主軸頭升降式數(shù)控銑床 這類數(shù)控銑床采用工作臺縱向和橫向移動 且主軸沿垂向溜板上下運動 主 軸頭升降式數(shù)控銑床在精度保持 承載重量 系統(tǒng)構(gòu)成等方面具有很多優(yōu)點 已 成為數(shù)控銑床的主流 3 龍門式數(shù)控銑床 這類數(shù)控銑床主軸可以在龍門架的橫向與垂向溜板上運動 而龍門架則沿床 身作縱向運動 大型數(shù)控銑床 因要考慮到擴大行程 縮小占地面積及剛性等技 術(shù)上的問題 往往采用龍門架移動式 2 32 3 數(shù)控銑床的主要功能和加工特點數(shù)控銑床的主要功能和加工特點 2 3 1 2 3 1 數(shù)控銑床的主要功能數(shù)控銑床的主要功能 各類型數(shù)控銑床所配置的數(shù)控系統(tǒng)雖各有不同 其主要功能基本相同 1 點位控制功能 此功能可以實現(xiàn)對相互位置精度要求很高的孔系加工 2 連續(xù)輪廓控制功能 此功能可以實現(xiàn)直線 圓弧的插補功能及非圓曲線 的加工 3 刀具半徑補償功能 此功能可以根據(jù)零件圖樣的標注尺寸來編程 而不 必考慮所用刀具的實際半徑尺寸 從而減少編程時的復雜數(shù)值計算 4 刀具長度補償功能 此功能可以自動補償?shù)毒叩拈L短 以適應加工中對 刀具長度尺寸調(diào)整的要求 5 比例及鏡像加工功能 此功能可將編好的加工程序按指定比例改變坐標 值來執(zhí)行 鏡像加工又稱軸對稱加工 如果一個零件的形狀關(guān)于坐標軸對稱 那 么只要編出一個或兩個象限的程序 而其余象限的輪廓就可以通過鏡像加工來實 現(xiàn) 6 旋轉(zhuǎn)功能 該功能可將編好的加工程序在加工平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)任意角度來執(zhí) 行 7 子程序調(diào)用功能 有些零件需要在不同的位置上重復加工同樣的輪廓形 狀 將這一輪廓形狀的加工程序作為子程序 在需要的位置上重復調(diào)用 就可以 6 完成對該零件的加工 8 宏程序功能 該功能可用一個總指令代表實現(xiàn)某一功能的一系列指令 并能對變量進行運算 使程序更具靈活性和方便性 2 3 2 2 3 2 數(shù)控銑床的加工特點 數(shù)控銑床的加工特點 1 零件加工的適應性強 靈活性好 能加工輪廓形狀特別復雜或難以控制 尺寸的零件 如模具類零件 殼體類零件等 2 能加工普通機床無法加工或很難加工的零件 如用數(shù)學模型模型描述的 復雜曲線零件以及三維空間曲面類零件 3 能加工一次裝夾定位后 需進行多道工序加工的零件 4 加工精度高 加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠 5 生產(chǎn)自動化程序高 可以減輕操作者的勞動強度 有利于生產(chǎn)管理自動 化 6 生產(chǎn)效率高 7 從切割原理上講 無論是端銑或是周銑都屬于斷續(xù)切銷方式 而不像車 銷那樣連續(xù)切割 因此對刀具的要求較高 具有良好的抗沖擊性 韌性和耐磨性 在干式切割狀況下 還要求有良好的紅硬性 2 42 4 加工在機械制造中的地位和作用加工在機械制造中的地位和作用 隨著科學技術(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展 機械制造技術(shù)發(fā)生了深刻的變化 機 械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)越來越合理 其性能 精度和效率日趨提高 因此對加工機械產(chǎn)品 的生產(chǎn)設(shè)備提出了高性能 高精度和高自動化的要求 在機械產(chǎn)品中 單件和小批量產(chǎn)品占到 70 80 由于這類產(chǎn)品的生產(chǎn)批 量小 品種多 一般都采用通用機床加工 其自動化程度不高 難于提高生產(chǎn)效 率和保證產(chǎn)品質(zhì)量 要實現(xiàn)這類產(chǎn)品生產(chǎn)的自動化成為了機械制造業(yè)中長期未能 解決的難題 為解決大批大量生產(chǎn)的產(chǎn)品的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)問題 一般采用專用機床 組合機床 專用自動化機床以及專用自動生產(chǎn)線和自動化車間進行生產(chǎn) 但其生 產(chǎn)周期長 產(chǎn)品改型不易 因而使新產(chǎn)品的開發(fā)周期增長 生產(chǎn)設(shè)備使用的柔性 很差 現(xiàn)代機械產(chǎn)品的一些關(guān)鍵零部件 往往都精密復雜 加工批量小 改型頻繁 7 顯然不能在專用機床或組合機床上加工 而借助靠模和仿形機床 或者借助劃線 和樣板用手工操作的方法來加工 加工精度和生產(chǎn)效率受到很大的限制 特別對 空間的復雜曲線曲面 在普通機床上根本無法實現(xiàn) 為了解決單件 小批量生產(chǎn) 特別是復雜型面零件的自動化加工 數(shù)控加工 應運而生 自 1952 年美國 PARSONS 公司與麻省理工學院 MIT 合作研制了第一 臺三坐標立式數(shù)控銑床以來 機械制造行業(yè)發(fā)生了技術(shù)革命 使機械制造業(yè)的發(fā) 展進入了一個新的階段 以后成功研制了數(shù)控轉(zhuǎn)塔式?jīng)_床 數(shù)控轉(zhuǎn)塔鉆床 加工 中心 MC 等 隨著 CNC 技術(shù) 信息技術(shù) 網(wǎng)絡技術(shù)以及系統(tǒng)工程學的發(fā)展 在 20 世紀 60 年代以后先后出現(xiàn)了直接數(shù)字控制系統(tǒng) DNC 柔性制造系統(tǒng) FMS 柔性制 造單元 FMC 計算機集成制造系統(tǒng) CIMS 等 數(shù)控加工是機械制造中的先進加工技 術(shù) 它的廣泛使用給機械制造業(yè)的生產(chǎn)方式 產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)帶來了深刻的 變化 是制造業(yè)實現(xiàn)自動化 柔性化 集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ) 為機械制造行業(yè)和國 民經(jīng)濟產(chǎn)生了巨大的效益 8 第三章第三章 零件的工藝性分析零件的工藝性分析 3 13 1 零件圖紙的分析零件圖紙的分析 零件 圖 3 1 的主要表面的技術(shù)要求為粗糙度為 Ra1 6 m 倒角均為 45 的 倒角 其毛坯的尺寸為 100 80 20 而典型零件 2 的尺寸要求也是 100 80 20 由此毛坯的制造需要利用模鍛的制造方法來制造毛坯 該零件表 面由沉頭孔 深孔 圓弧 凸臺面和凹槽面組成 尺寸標注完整 輪廓描述清楚 零件材料為 45 鋼 無熱處理和硬度要求 切削工藝性能良好 16 17 由于各種機械的用途和性能不同 其零件的材料 結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求也各不相 同 零件應根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理 規(guī)范 如調(diào)質(zhì) 正火 淬火等 以獲得一定的強度 韌性和耐磨性 45 鋼是常用 材料 它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì) 或正火 后 可得到較好的切削性能 而且能獲得 較高的強度和韌性等綜合機械性能 淬火后表面硬度可達 45 52HRC 3 23 2 零件的工藝分析零件的工藝分析 本論文主要描述數(shù)控銑床加工的零件 零件的材料為 45 號鋼 對于零件的 工藝分析機械加工的零件為一個模鍛件 故經(jīng)過模鍛的毛坯的拔模斜度為 5 以 便于起模 零件的毛坯選用模鍛件 其基本尺寸為 100 80 20 的長方體 對于 零件的凸臺圓周采用圓柱立銑刀加工即完成 而對于沉頭孔則需要采用先鉆在锪 孔在鉸孔方可 零件圖紙中間的 24 的孔則需要先鉆后擴孔在鉸孔 由于零件 圖紙上的技術(shù)要求為 Ra1 6 m 則零件需要進行先粗加工 半精加工 精加工以 達到技術(shù)要求 如圖 3 1 圖 3 2 所示 9 圖圖 3 13 1 零件圖零件圖 圖圖 3 23 2 三維造型三維造型 3 33 3 工件的坐標系工件的坐標系 工件坐標系是編程使用的坐標系 工件坐標系的原點也是工件零點 其原則 為簡化編程計算 一般來說應該盡量將工件的原點設(shè)在零件圖的尺寸基準或工藝 基準處 故依照典型零件 2 要求來說 工件的坐標原點應該設(shè)在零件圖紙的正中 心的上表面 以方便來進行對刀以及程序的編程 其設(shè)定位置如圖 3 3 所示 圖圖 3 33 3 工件的坐標系工件的坐標系 10 第四章第四章 數(shù)控加工工藝分析數(shù)控加工工藝分析 4 14 1 基準面的選擇基準面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一 基面選擇得正確與合理可以使 加工質(zhì)量得到保證 生產(chǎn)率得以提高 否則 加工工藝過程中將出現(xiàn)很多問題 更有可能 還會造成零件的大批報廢 是生產(chǎn)無法正常進行 導致車間的效益降 低 成本提高 4 1 14 1 1 粗基準的選擇粗基準的選擇 對于基準的選擇主要影響不加工表面與加工表面間的相互位置精度應該遵循 合理分配加工余量的原則 若工件必須首先保證重要表面的加工余量均勻 則應 該選該表面為粗基準 若在沒有要求保證重要表面的加工余量均勻的情況下 同 時零件上的每個表面都要加工 則應該以加工余量最小的表面作為粗基準 保證 零件加工表面相對于不加工表面具有一定的位置精度的原則 即零件上有的表面 不需加工 則應以不加工表面中與加工表面的位置精度要求較高的表面為粗精準 以達到壁厚均勻 外形對稱的等要求 保證便于裝夾的原則 選做粗基準的表面 應盡量平整光潔 不應有飛邊 澆口及其他的缺陷 以便減少定位誤差并能保證 零件夾緊的可靠性 保證粗基準不得重復使用原則 粗基準一般只在第一道工序 中使用 以后不應重復使用 以避免由于用精度及表面粗糙度都很差的表面多次 定位而引起較大的定位誤差 綜上得出粗基準應選用零件的外輪廓為粗基準來加 11 工凸臺輪廓 4 1 24 1 2 精基準的選擇精基準的選擇 精基準的選擇應該是保證設(shè)計基準和工藝基準相重合 以遵循 基準重合 基準統(tǒng)一 互為基準 自為基準 的四個基本原則 當設(shè)計基準與工序基 準不重合時 應該進行尺寸換算 以便進行程序編寫 4 24 2 制定加工方案制定加工方案 制定加工工藝路線的出發(fā)點 應當是使零件的幾何形狀 尺寸精度及位置精 度等技術(shù)要求能得到合理的保證 在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下 可以考慮采用萬能 性機床配以專用工卡具 并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率 還應該考慮到經(jīng)濟效 益 加工成本降低合理 大批量生產(chǎn)時按照粗 精加工分開的原則劃分階段 切削加工的工序應遵循以下原則 基準先行 即先加工基準表面 后加工功能表面 先主后次 即先加工主要表面 后加工次要表面 先粗后精 即先安排粗加工工序 后安排精加工工序 先面后孔 即先加工平面 后加工孔 熱處理工序的應遵循以下的基本原則 預備熱處理 調(diào)質(zhì)處理使得鍛件的組織細致均勻 便于加工 最終熱處理 表面氮化處理以及拋光處理 4 2 14 2 1 方案一方案一 工序 粗銑零件的外輪廓的凸臺圓周面 工序 精銑零件的外輪廓的凸臺圓周面以達到精度要求 工序 鉆兩個 10 的深孔 工序 锪孔鉆兩個 12 且深度為 2 的沉頭孔 工序 精鏜加工對稱的兩個孔以達到精度要求 工序 鉆孔零件圖紙 24 的深孔 工序 鉸刀加工零件圖紙 24 的深孔以達到精度要求 工序 檢驗 工序 入庫 12 4 2 24 2 2 方案二方案二 工序 粗銑零件的外輪廓的凸臺圓周面 工序 中心鉆鉆直徑為 10 24 的中心位置 工序 鉆頭兩個 10 的深孔 工序 锪孔鉆兩個 12 且深度為 2 的沉頭孔 工序 鉆 24 的孔 留一定的加工余量進行半精 精加工 工序 鉸刀加工 24 的孔 精 半精加工以達到加工要求 工序 鉸刀加工 10 的孔 精 半精加工以達到加工要求 工序 鉸刀加工 12 的孔 精 半精加工以達到加工要求 工序 半精 精銑零件的外輪廓的凸臺圓周面以達到加工要求 工序 檢驗 工序 入庫 4 34 3 加工方案的比較分析加工方案的比較分析 對于零件的數(shù)控加工工序的選擇直接影響到零件的加工質(zhì)量 生產(chǎn)效率和加 工成本 故對于加工方案的選擇應該遵循著基面先行 先面后孔 先主后次 先 粗后精的原則以及減少換刀的次數(shù)來提高生產(chǎn)效率和劃分加工階段來確定加工順 序 綜上所述 我認為選擇加工方案二為比較優(yōu)化的加工順序 但是由于表面的 質(zhì)量要求以及查 機械加工計算手冊 6 得表面質(zhì)量 Ra1 6 0 8 m 的需要分為 粗銑 半精銑及精銑三步銑削加工且半精銑 ap 1 5 2 0mm 精銑 ap 0 5mm 故綜上所述 將方案二進一步改善 使得零件加工的工序更加符合實際要求 方案三 工序 粗銑零件的外輪廓的凸臺圓周面 工序 中心鉆鉆直徑為 10 24 的中心位置 工序 鉆頭兩個 10 的深孔至 9 5 及 24 的孔至 9 5 工序 锪孔兩個 12 至 11 5 且深度為 2 的沉頭孔 工序 擴孔 24 的孔至 23 5 留一定的加工余量進行半精加工 工序 鉸刀加工 24 的孔 精 半精加工以達到加工要求 13 工序 鉸刀加工 12 的孔 精 半精加工以達到加工要求 工序 鉸刀加工 10 的孔 精 半精加工以達到加工要求 工序 半精 精銑零件的外輪廓的凸臺圓周面以達到加工要求 工序 檢驗 工序 入庫 對于零件的機械加工工藝過程卡如附錄一 4 44 4 確定裝夾方案和選擇夾具確定裝夾方案和選擇夾具 4 4 14 4 1 裝夾方式裝夾方式 數(shù)控機床上零件的安裝方法與普通機床一樣 要合理選擇定位基準和夾緊方 案 要求有以下兩點 1 力求設(shè)計 工藝與編程計算的基準統(tǒng)一 這樣有利于編程時數(shù)值計算的 簡便性和精確性 2 盡量減少裝夾次數(shù) 盡可能在一次定位裝夾后 加工出全部待加工表面 綜合以上分析可選用 平口鉗 4 4 24 4 2 夾具的選擇夾具的選擇 對夾具選擇的基本要求 1 為保持零件安裝方位與機床坐標系及程編坐標系方向的一致性 夾具應 能保證在機床上實現(xiàn)定向安裝 還要求能協(xié)調(diào)零件定位面與機床之間保持一定的 坐標尺寸聯(lián)系 2 為保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外 夾具要 做得盡可能開敞 因此夾緊機構(gòu)元件與加工面之間應保持一定的安全距離 同時 要求夾緊機構(gòu)元件能低則低 以防止夾具與銑床主軸套筒或刀套 刃具在加工過 程中發(fā)生碰撞 3 夾具的剛性與穩(wěn)定性要好 盡量不采用在加工過程中更換夾緊點的設(shè)計 當非要在加工過程中更換夾緊點不可時 要特別注意不能因更換夾緊點而破壞夾 具或工件定位精度 以下為常見的夾具 如圖 4 1 所示 圖 4 2 所示 14 圖圖 4 14 1 機械式平口虎鉗機械式平口虎鉗 圖圖 4 24 2 液壓式平口虎鉗液壓式平口虎鉗 綜上所述 可以選擇機械式平口虎鉗滿足加工要求 4 54 5 刀具的選擇刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工中重要的工藝內(nèi)容之一 它不僅影響機床的加工效率 而且直接影響加工質(zhì)量 編程時 選擇刀具通常要考慮機床的加工能力 工序內(nèi) 容 工件材料等因素 與傳統(tǒng)的加工方法相比 數(shù)控加工對刀具的要求更高 不 僅要求精度高 剛度高 耐用度高 而且要求尺寸穩(wěn)定 安裝調(diào)整方便 這就要 求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具 并優(yōu)選刀具參數(shù) 選取刀具時 要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應 生產(chǎn) 中 平面零件周邊輪廓的加工 常采用立銑刀 銑削平面時應選硬質(zhì)合金刀片銑 刀 加工凸臺 凹槽時 選高速鋼立銑刀 對一些主體型面和斜角輪廓形的加工 常采用球頭銑刀 環(huán)形銑刀 鼓形刀 錐形刀和盤形刀 曲面加工常采用球頭銑 刀 但加工曲面較低平坦部位時 刀具以球頭頂端刃切削 切削條件較差 因而 采用環(huán)形銑刀 故綜上所述 依照典型零件的圖紙 則選擇刀具可以為圓柱立銑 刀 對于孔的加工則需要進行中心孔來確定孔的加工位置尺寸 則需要中心鉆 麻花鉆 鉸刀的刀具來加工零件圖紙上的孔 加工零件的刀具如表 4 1 7 9 表表 4 14 1 本設(shè)計中的刀具選擇本設(shè)計中的刀具選擇 15 序 號 刀具編 號 刀具名稱 數(shù) 量 加工位置 刀具直徑 mm 1T01 圓柱立銑刀 1 零件外輪廓 10 2T02 中心鉆 1 2 10 與 24 孔位置 10 3T03 硬質(zhì)合金麻花 鉆 1 2 10 與 24 的粗加 工 9 5 4T04 锪孔鉆 1 2 12 的粗加工 11 5 5T05 擴孔鉆 1 24 的粗加工 23 5 6T06 鉸刀 1 2 10 的半精 精加 工 10 7T07 鉸刀 1 2 12 的半精 精加 工 12 8T08 鉸刀 1 24 的半精 精加工 24 4 64 6 切削用量的選擇切削用量的選擇 切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 切削深度或?qū)挾?進給速度 進給量 等 切削用量的大小對切削力 切削速率 刀具磨損 加工質(zhì)量和加工成本均有 顯著影響 對于不同的加工方法 需選擇不同的切削用量 并應編入程序單內(nèi) 合理選擇切削用量的原則是 粗加工時 一般以提高生產(chǎn)率為主 但也考慮 經(jīng)濟性和加工成本 半精加工或精加工時 應在保證加工質(zhì)量的前提下 兼顧切 削效率 經(jīng)濟性和加工成本 具體數(shù)值應根據(jù)機床說明書 切削用量手冊 并結(jié) 合經(jīng)驗而定 該零件材料切削性能較好 銑削外輪廓面時 留 0 5mm 精加工余量 其次進 行多次切削完成粗銑 半精銑 對于切削的三要素 切削深度 ap 每齒進給量 fz 切削速度 c 根據(jù)零件的材料以及數(shù)控機床的型號等參數(shù)來選擇切削深度 ap和每齒進給量 fz 最終確定切削速度 c 從而編制機械加工工序過程卡 4 6 8 如附錄一 16 對于 T01 號刀具 10mm 精加工的加工余量為 0 5mm 切削用量 ap為 0 25mm 切削兩次 每齒的進給速度 fz為 0 2mm z 由進給速度 f fz n z 得 而切削 速度可查表的 c為 100m min 對于半精加工的加工余量為 2 5mm 切削用量 ap 為 1 0mm 每齒的進給速度 fz為 0 5mm z 而切削速度可查表的 c為 85m min 粗加工的加工余量由于切除材料尺寸不均勻故只能查表得 c為 70m min 進行粗 加工 對于 TO2 號刀具 10mm 只是進行孔的中心位置定位 故轉(zhuǎn)速選為 800r min 對于 TO3 號刀具 9 5mm 麻花鉆鉆頭需要進行對 10 與 24 的粗加工至 9 5mm 以便后續(xù)加工 主軸的轉(zhuǎn)速為 670r min 進給量 f 為 0 2mm r 對于 T04 號刀具 11 5mm 平锪孔鉆對 12mm 的沉頭孔進行粗加工以便后 續(xù)的半精加工和精加工留有加工余量 對于 T05 號刀具 23 5mm 擴孔鉆對 24mm 進行加工擴孔 使得由原來的 9 5mm 加工成 23 5mm 以便后續(xù)的孔的半精加工和精加工留有加工余量 對于 TO6 號刀具 10mm 鉸刀對 10mm 的孔進行半精加工以完成零件的加 工要求 其進給量為 0 3mm r 主軸轉(zhuǎn)速為 260r min 對于 TO7 號刀具 12mm 鉸刀對 12mm 的孔進行半精加工以完成零件的加 工要求 其進給量為 0 3mm r 主軸轉(zhuǎn)速為 280r min 對于 TO8 號刀具 24mm 鉸刀對 24mm 的孔進行半精加工以完成零件的加 工要求 其進給量為 0 4mm r 主軸轉(zhuǎn)速為 265r min 對于零件的機械加工工序過程卡 14 17 如附錄二 4 74 7 切削軌跡的確定切削軌跡的確定 銑削平面的外輪廓時 采用立銑刀側(cè)刃切削 刀具切入工件時應沿切削起始 點的延伸線逐漸切入工件 以保證零件曲線的平滑過渡 在切離工件時 也要沿 著切削終點延伸線逐漸切離工件 當用圓弧插補方式銑削外整圓時 要安排刀具從切向進入圓周銑削加工 當 整圓加工完畢后 不要在切點處直接退刀 而應該讓刀具沿切線方向多運動一段 距離 以免取消刀補時 刀具與工件表面相碰 造成工件的報廢 故經(jīng)過反復驗 17 證并實踐操作 對于開放區(qū)域中的進刀時切入工件的類型主要 線性 與封閉區(qū) 域相同 線性 相對于切削 圓弧 點 線性 沿矢量 角度 角度 平面 矢 量平面 10 選擇不同的進刀類型時 則 UG 內(nèi)的 進刀 選項卡中參數(shù)的設(shè)置會 不同 應根據(jù)加工工件的具體形狀選擇合適的進刀類型 從而進行各參數(shù)的設(shè)置 由于工件的表面加工的外輪廓是開放區(qū)域 則進刀和退刀路線選擇線性 相 對于切削的走刀軌跡如圖 4 3 且由于為了避免切入切出的零件表面有部分會因 為為延長切削路徑而使得其過切 故對于其在 UG 加工中的 非切削移動 的對 話框中的 起點 鉆點 選項卡中設(shè)置重疊距離如圖 4 4 圖圖 4 34 3 進刀軌跡路線進刀軌跡路線 18 圖圖 4 44 4 起點起點 鉆點重疊距離設(shè)置鉆點重疊距離設(shè)置 4 7 14 7 1 粗加工的走刀路線粗加工的走刀路線 對于典型零件 2 的開放區(qū)域的數(shù)控加工采用銑削加工的粗加工的走刀路徑如 圖 4 5 圖 4 6 圖 4 7 圖圖 4 54 5 粗加工走刀路線粗加工走刀路線 圖圖 4 64 6 粗加工進刀路線粗加工進刀路線 19 圖圖 4 74 7 粗加工三維造型粗加工三維造型 4 7 24 7 2 半精加工的走刀路線半精加工的走刀路線 對于典型零件 2 的開放區(qū)域的數(shù)控加工采用銑削加工的半精加工的走刀路徑 如圖 4 8 圖 4 9 圖圖 4 84 8 半精加工的走刀的三維造型半精加工的走刀的三維造型 圖圖 4 94 9 半精加工的走刀路線半精加工的走刀路線 20 4 7 34 7 3 精加工的切削路線精加工的切削路線 對于典型零件 2 的精加工 是由于零件的表面的粗糙度為 Ra 為 1 6 m 為 了保證其加工要求 故在加工零件由毛坯到零件的表面時采用精銑才能達到精加 工要求 其進刀 退刀路線任然是線性 相對于切削 重疊距離設(shè)置為 2mm 精加 工路線如圖 4 10 圖 4 11 圖 4 12 圖 4 13 圖圖 4 104 10 精加工切削中的三維造型精加工切削中的三維造型 圖圖 4 114 11 精加工的進刀路線精加工的進刀路線 圖圖 4 124 12 精加工走刀后的三維造型精加工走刀后的三維造型 圖圖 4 134 13 精加工走刀后的三維造型精加工走刀后的三維造型 21 4 7 44 7 4 輪廓精加工的切削路線輪廓精加工的切削路線 由于輪廓壁有可能殘留為切削的部分故采用輪廓銑如圖 4 14 圖 4 15 圖圖 4 144 14 輪廓精加工走刀三維造型輪廓精加工走刀三維造型 圖圖 4 154 15 輪廓精加工走刀軌跡輪廓精加工走刀軌跡 4 7 54 7 5 孔加工孔加工 對于零件的孔加工 一般孔都是先由定位中心鉆進行孔表面中心定位 以方 便麻花鉆對孔的加工 最后再由鉸刀對孔進行精加工以達到圖紙上的技術(shù)要求 其孔加工如圖 4 16 圖 4 17 圖 4 18 圖 4 19 圖 4 20 圖 4 21 所示 圖圖 4 164 16 鉆中心孔鉆中心孔 圖圖 4 174 17 9 5mm 9 5mm 孔加工的三維造型孔加工的三維造型 22 圖圖 4 184 18 孔加工的走刀路線孔加工的走刀路線 圖圖 4 194 19 锪孔加工的三維造型锪孔加工的三維造型 圖圖 4 204 20 擴孔加工的三維造型擴孔加工的三維造型 圖圖 4 214 21 孔的精加工三維造型孔的精加工三維造型 23 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)畢業(yè)設(shè)計總結(jié) 對于大四的我即將畢業(yè) 我選擇典型零件 2 的加工做為我畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容 一方面由于大學四年的兩年時間都是學過數(shù)控技術(shù) 但是都不是非常重視 另一 方面是由于對于零件的數(shù)控