配合件的工藝與編程論文(DOC 35頁).doc

1 西安西安 學院學院 畢畢 業(yè)業(yè) 設(shè)設(shè) 計 論計 論 文 文 論文題目 論文題目 配合件的工藝與編程配合件的工藝與編程 所屬系部 所屬系部 航空制造工程系航空制造工程系 指導老師 指導老師 職職 稱 稱 講師講師 學生姓名 學生姓名 班級 學號班級 學號 專專 業(yè) 業(yè) 西安西安 院院 年 月 日 2 畢業(yè)設(shè)計 論文 任務(wù)書畢業(yè)設(shè)計 論文 任務(wù)書 題目 題目 配合件的工藝與編程配合件的工藝與編程 任務(wù)與要求 任務(wù)與要求 1 對工件的工藝分析及加工路線的制定 手工編制加工程序 加工工件并 進行廢品分析 2 繪制手工圖紙 A3 采用放大比例主要是為了方便答辯使用 3 正文編寫內(nèi)容 字數(shù) 1 萬左右 含圖 25 頁以上 時間 時間 2011 年 11 月 25 日 至2011 年 12 月 15 日 共 3 周 所屬系部 所屬系部 學生姓名 學生姓名 學學 號 號 專業(yè) 專業(yè) 機械設(shè)計與制造機械設(shè)計與制造 指導單位或教研室 指導單位或教研室 西安西安 學院學院 指導教師 指導教師 職職 稱 稱 講師講師 西安西安 院院 年 月 日 3 畢業(yè)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計 論文論文 進度計劃表進度計劃表 日日 期期工工 作作 內(nèi)內(nèi) 容容執(zhí)執(zhí) 行行 情情 況況 指導教師指導教師 簽簽 字字 11 25 11 27 熟悉零件圖 11 28 12 2 完成零件的工藝性分析 確定毛坯的類型 制造 方法和機械加工工藝規(guī) 程并編制出零件的加工 工藝卡片 12 3 12 4 完成零件加工方案設(shè)計 12 5 12 6 完成零件圖的繪制 12 7 12 9 查找并整理資料 12 10 12 14 整理并完成設(shè)計說明書 的編寫 12 14 12 15 完成圖紙和說明書的輸 出打印 教師對進度計教師對進度計 劃實施情況總劃實施情況總 評評 簽名 年 月 日 本表作評定學生平時成績的依據(jù)之一 4 摘要摘要 數(shù)控機床加工工藝與普通機床加工工藝在原則上基本相同 但數(shù) 控加工的整個過程是自動進行的 數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機床 的加工的工序內(nèi)容復雜 這是因為數(shù)控機床價格昂貴 若只加工簡 單的工序 在經(jīng)濟上不合算 所以在數(shù)控機床上通常安排較復雜的 工序 甚至是在通用機床上難以完成的那些工序 數(shù)控機床加工程 序的編制比普通機床工藝規(guī)程編制復雜 這是因為在普通機床的加 工工藝中不必考慮的問題 如工序內(nèi)工步的安排 對刀點 換刀點 及走刀路線的確定等問題 在數(shù)控加工時 這一切都無例外地都變 成了固定的程序內(nèi)容 正由于這個特點 促使對加工程序的正確性 和合理性要求極高 不能有絲毫的差錯 否則加工不出合格的零件 關(guān)鍵詞 軸類零件 數(shù)控車削 工藝設(shè)計 5 Abstract Abstract The numerical control machine processing technology and common machine processing technology in the same basic in principle but the whole process of nc machining is automatic Nc machining process of the content of the machine tool than normal processing process content complex This is because the numerical control machine tool is expensive if only simple processing of working procedure in economic not worthwhile so on the nc machine more complex process is arranged normally even in general in machine tool of the difficult to complete the process Numerical control machine tool than regular programming machine process planning of complex This is because in the processing technology of the conventional machine tools in need not consider of problems such as the arrangement of the steps in the process of work the cutting point change the tools point and go to determine the knife route in the numerical control processing it all without exception to all become fixed program content and because of this feature for the processing procedures to the correctness and rationality of the highly demanding there can be no mistake or processing not qualified parts Keywords axial parts The numerical control turning Process design 6 目錄目錄 1 零件工藝分析零件工藝分析 6 1 1 零件 1 工藝分析 6 1 1 1 零件圖分析 6 1 1 2 工藝分析 7 1 2 零件 2 工藝分析 8 1 2 1 零件圖分析 8 1 2 2 工藝分析 9 2 加工方法的選擇加工方法的選擇 9 2 1 確定加工方法 10 2 1 1 確定零件 1 的加工方案 11 2 1 2 確定零件 2 的加工方案 11 2 1 3 毛坯的確定 11 3 機床機床夾具夾具的選擇的選擇 13 3 1 機床常見的裝夾方式 13 3 2 夾具的確定 14 4 刀具的選擇刀具的選擇 15 4 1 選擇數(shù)控刀具的原則 15 4 2 選擇數(shù)控車削刀具 16 5 工藝路線工藝路線 17 5 1 工序的劃分 17 5 2 加工順序的安排 18 5 3 工藝路線的擬定 19 6 切削參數(shù)的選擇切削參數(shù)的選擇 21 6 1 切削用量 21 6 2 切削用量的選擇 22 6 3 三角螺紋的切削 22 7 程序清單程序清單 23 8 廢品問題及問題的解決廢品問題及問題的解決 26 8 1 影響加工精度的因素 26 7 8 2 加工誤差分析 27 8 3 造成廢品的原因 28 致謝致謝 31 參考文獻 參考文獻 32 1 1 零件工藝分析零件工藝分析 1 11 1 零件零件 1 1 工藝分析工藝分析 1 1 1A 件圖樣分析 1 零件圖 1 1 1 零件圖分析 該零件加工表面具有錐度 7 24 零件加工精度較高 選用毛坯尺寸 42mm 50mm 無熱處理和硬度要求 8 1 精度分析 本零件要求較高的尺寸有 外圓 220 0 021 錐面 7 24 長度 9 0 05 1 50 0 03 2 表面粗糙度 本圖中加工外圓 40 表面粗糙度要求為 R1 6um 外圓 220 0 021 表面粗糙度要求為 R1 6um 1 1 2 工藝分析 確定編程原點 加工起點 換刀點 編程原點選在棒料的左端面中心點處 加工起點考慮安全因素加工內(nèi)輪廓時選在 16 4 處 加工外輪廓時選在 60 4 處 換到點考慮安全因素和刀具實際長度因素故選在 100 200 處 1 21 2 零件零件 2 2 工藝分析工藝分析 1 1 2B 件圖樣分析 1 零件圖 9 圖 1 2 1 2 1 零件圖分析 圖 1 2 所示零件從結(jié)構(gòu)圖來看該零件包括內(nèi) 外的加工 內(nèi)表面主要是孔 外表面由圓柱 圓錐 順圓弧 逆圓弧及螺紋等表面組成 其中多個直徑以及 寬度尺寸有較嚴的尺寸精度和表面粗糙度等要求 適合數(shù)控車削加工 尺寸標 注完整 輪廓描述清楚 零件材料為 45 鋼 該材料具有較高的強度以及較好的 韌性 塑性 可在供應狀態(tài)和正火狀態(tài)下使用 制照力學性能要求不高的零件 進行調(diào)質(zhì)處理后 制造要求良好力學性能的零件 無熱處理和硬度要求 零件 生產(chǎn)批量為單件大批量 1 精度分析 本零件要求較高的尺寸有 外圓 480 0 05 31 8 00 06 內(nèi)孔 22H8 00 03 長度 97 0 05 6 0 03 2 表面粗糙度 本圖中加工內(nèi)孔 22H8 00 03 表面粗糙度要求為 R1 6um 18 31 外圓 表面粗糙度要求為 R1 6um 1 2 2 工藝分析 1 確定編程原點 加工起點 換刀點 編程原點選在棒料的左端面中心點處 零件在加工中需要一次掉頭裝夾 從圖紙上進行尺寸坐標分析 應設(shè)置兩個編 程原點 兩個工件坐標系的編程原點均應選在零件裝夾后的右端面 精加工面 如圖 1 2 所示 10 第一次裝夾工件原點 第二次裝夾工件原點 加工起點考慮安全因素加工內(nèi)輪廓時選在 16 4 處 加工外輪廓時選在 60 4 處 換到點考慮安全因素和刀具實際長度因素故選在 100 200 處 2 圖樣上給定的內(nèi)孔直徑 22 圓柱尺寸 48 42 和 36 寬度尺寸 4 取中值作為編程的尺寸依據(jù) 其他尺寸皆取基本尺寸作為編程尺寸依據(jù) 3 48 的圓柱與 22 的孔有較高的同軸度要求 加工時必須以同一個定位 基準進行加工 4 22 的配合公差等級為 H8 表面粗糙度 Ra 為 1 6 宜采用鉆 擴 鉸進 行加工以保證尺寸和表面粗糙度的要求 2 2 加工方法的選擇加工方法的選擇 2 12 1 確定加工方法確定加工方法 加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求 由于獲 得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多 因而在實際選擇時 要結(jié) 合零件的形狀 尺寸大小和形位公差等要求全面考慮 圖上幾個精度較高的尺寸 因其公差值較小 所以編程時有取平均值 而 取其基本尺寸 通過以上數(shù)據(jù)分析 考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟性 最理想的加工方式 為車削 考慮該零件為大量加工 股加工設(shè)備采用數(shù)控車床 根據(jù)加工零件的外形和材料等條件 選用 cjk6032 數(shù)控機床 1 零件 1 確定加工方案 零件上比較精密表面加工 常常是通過粗加工 半精加工和精加工逐步達 到的 對這些表面僅僅根據(jù)質(zhì)量要求選擇相應的最終加工方法是不夠的 還應 正確的確定毛坯到最終成形的加工方案 零件 2 在加工過程中先夾持左端 按照程序直接加工右端輪廓 外圓加工出 來了然后切槽 最后車螺紋 右端加工好后調(diào)頭加工左端 加工左端時 要夾 持以加工好右端的切槽處 既外圓直徑為 36mm 處 加工右端時先用 20 的 11 鉆頭鉆孔 然后槽刀切斷 依程序加工 該典型軸加工順序為 預備加工 車端面 粗車左端面輪廓 精車右端面輪廓 切槽 車螺 紋 調(diào)頭 車端面 鉆孔 粗車輪廓 精車輪廓 車削內(nèi)孔 通過以上數(shù)據(jù)分析 考慮加工的效率和加工的經(jīng)濟性 最理想的加工方式 為車削 考慮該零件為大量加工 股加工設(shè)備采用數(shù)控車床 根據(jù)加工零件的外形和材料等條件 選用 cjk6032 數(shù)控機床 2 確定零件 2 加工方案 毛坯先夾持右端車左端輪廓 58mm 處 先車端面然后車外錐面 再車 36mm 調(diào)頭中心鉆打中心孔 再用 18 的鉆頭鉆 37mm 的孔 再用鏜刀鏜 23 4mm 的孔 倒角 加工 36mm 孔 倒角 再用內(nèi)槽刀切 26 的槽 最 后內(nèi)螺紋刀車 M24 2 的螺紋 然后再車 R25 R20 R10 的圓弧 50mm 圓柱 該典型軸加工順序為 預備加工 車端面 粗車右端面輪廓 精車右端面輪廓 調(diào)頭 車 端面 鉆孔 鏜孔 切內(nèi)螺紋退刀槽 粗車內(nèi)螺紋 精車內(nèi)螺紋 粗車左端面輪廓 精車左端面輪廓 2 22 2 毛坯的確定毛坯的確定 1 常見毛坯的種類 機械制造中常用的毛坯有以下幾種 1 鑄件形狀復雜的毛坯 宜用鑄造方法制造 根據(jù)鑄造方法不同 逐漸 又可分為以下幾種類型 1 砂型鑄造鑄件 這是應用最廣泛的一種鑄件 他又有木模手工造型 和金屬模機械造型之分 木模手工造型鑄件精度低 手工造型生產(chǎn)效率 低 適用單件小生產(chǎn)或大型零件的鑄造 金屬模機械造型生產(chǎn)效率高 鑄件精度也高 但設(shè)備費用高 適應與大批量生產(chǎn)的中小型鑄件 2 金屬性鑄造鑄件 將熔融的金屬澆注到金屬模具中 依靠金屬自重 充滿金屬鑄造型腔而獲得的鑄件 這種鑄件比砂型鑄造鑄件精度高 表 12 面質(zhì)量和力學性能好 生產(chǎn)效率高 但需專用的金屬型型腔模 適用于 大批量生產(chǎn)中的尺寸不大的有色金屬鑄件 3 其它鑄件 如離心鑄造鑄件 壓力鑄造鑄件 精密鑄造鑄件等 2 鍛件 機械強度要求高的鋼制件 一般要用鍛件毛坯 鍛件有自由鍛和模 鍛件兩種 自由鍛造鑄件是在鍛錘或壓力機上用手工操作而成形的鍛件 它的精度 低 加工余量大 生產(chǎn)效率低 適用于單件小批生產(chǎn)及大型鍛件 模鍛件是在鍛錘或壓力機上 通過專用鍛模而鍛制成形的鍛件 它 的精度 生產(chǎn)率和表面質(zhì)量均比自由鍛造好 但需專用的模具 主要適 用于批量加大的中小型零件 3 型材 型材按截面形狀可分為 圓鋼 方鋼 六角鋼 扁鋼 角鋼 槽鋼 及 其它特殊截面的型材 型材有冷拉和熱軋兩種 熱軋的精度低 價格較冷拉 的便宜 用于一般零件的毛坯 冷拉的尺寸較小 精度較高 易于實現(xiàn)自動 送料 但價格貴 多用于批量較大的在自動機床上進行的加工的情況 4 焊接件 將型鋼或鋼板 焊接成所需的結(jié)構(gòu) 適于單件小批生產(chǎn)中制造大型毛坯 其優(yōu)點是制造簡便 周期短 缺點是焊接件抗震性差 由于內(nèi)應力重新分布 引起的變形大 因此在進行機械加工前需時效處理 5 其它毛坯 如沖壓件 冷擠壓件 粉末冶金件 這些毛坯精度高 一般不需機械加工 只需精加工 2 毛坯的選擇 毛坯的種類和制造方法對零件的加工質(zhì)量 生產(chǎn)效率 材料消耗及加工成本 都有影響 提到毛坯精度可減少機械加工的勞動量 提高材料利用率 降低 機械加工成本 但毛坯制造成本增加 兩者是相互矛盾的 選擇毛坯應綜合 考慮以下因素 13 1 零件的材料及零件力學性能的要求 例如 零件的材料是鑄鐵或青銅 只能選擇鑄鐵毛坯 不能用鍛造 若材料是鋼材 當零件的力學性能要 求高時 不管形狀簡單與復雜 都應選擇鍛件 當零件的力學性能無過 高要求時 可選型材或鑄鋼件 2 零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸 鋼質(zhì)的一般用途的階梯軸 若臺階直徑相 差不大 可用棒料 若臺階直徑相差大 則宜用鍛件 以節(jié)約材料和減 少機械加工工作量 大型零件 受設(shè)備條件限制 一般只能用自由鍛和 砂型鑄造 中小型零件根據(jù)需要可選用模鍛和各種先進的鑄造方法 3 生產(chǎn)類型大批大量生產(chǎn)時 應該選毛坯精度和生產(chǎn)率的先進的毛坯制造 方法 使毛坯的形狀 尺寸盡量接近零件的形狀和尺寸 以節(jié)約材料 減少機械加工工作量 單件小批生產(chǎn)時應選毛坯精度和生產(chǎn)率均比較低 的一般毛坯制造方法 如自由鍛和手工木模造型等方法 4 生產(chǎn)條件選擇毛坯時 應考慮現(xiàn)有生產(chǎn)條件 如現(xiàn)有毛坯的制造水平和 設(shè)備情況 外協(xié)的可能性等 5 充分考慮利用新工藝 新技術(shù)科新材料 隨著毛坯制造專業(yè)化生產(chǎn)的發(fā) 展 以提高經(jīng)濟效益 綜上所述 由于該配合件為中小批量生產(chǎn) 故決定采用 鍛件 模鍛件制造 3 3 夾具的選擇夾具的選擇 3 13 1 常見的裝夾方式常見的裝夾方式 數(shù)控車床上零件裝夾方法與普通車床一樣要盡量選用已有的專用夾具裝 夾 且應減少裝夾次數(shù) 盡量做到一次裝夾中能把零件上所要加工的表面都 加工出來 零件定位基準應盡量與設(shè)計基準重合 以減少定位誤差對尺寸精 度的影響 數(shù)控車床多采用三抓子定性卡盤夾持工件 軸類零件還可采用尾坐頂尖 支持和工件 由于數(shù)控車床主軸轉(zhuǎn)速高 為便于工件加夾緊 多采用液壓高 速動力卡盤 因它在生產(chǎn)廠家已通過嚴格平衡 具有高速度 極限轉(zhuǎn)速可達 4000 6000r min 高夾緊力 最大推壓力 2000 8000N 高精度 調(diào)抓方 便 通孔 使用壽命長等優(yōu)點 還可使用軟爪夾持工件 軟爪弧面面有操縱 14 者自行調(diào)節(jié) 可獲得理想的夾持精度 此外 數(shù)控車床加工中還有其他相應 的夾具 下面主要分析幾種常見的車床夾具 1 三抓自定心卡盤方式 三爪自定心卡盤是常用的車床卡盤 其三個爪是同步運動的 能自動定 心 定心誤差在 0 05mm 以內(nèi) 夾持范圍大 一般不需要找正 裝夾頻率比 四爪卡盤高 但夾緊力沒有四爪卡盤大 所以適用于夾持外形規(guī)則 長度不 大的中小型零件 2 四爪單動卡盤 四爪單動卡盤 它的四個分布卡爪是各自獨立運動的 因此工件裝夾時 必須調(diào)節(jié)工件夾持部位在主軸上的位置 使工件加工面的回轉(zhuǎn)中心與車床主 軸的回轉(zhuǎn)中心重合 四爪單動卡盤找正比較費時 只能用于單間小批生產(chǎn) 四爪單動卡盤的優(yōu)點是夾緊力大 但裝夾不如三抓自定心卡盤方便 所以適 用于裝夾大型或不規(guī)則的工件 3 兩頂尖 對于長度較長或必須經(jīng)過多次裝夾才能加工的工件 如細長軸 長絲杠 等的車削 或工序較多 為保證每次裝夾時的裝夾精度 如同軸度要求 可以用兩頂尖裝夾 兩頂尖裝夾不方便 不需找正 裝夾精度高 利用兩頂 尖裝夾還可以加工偏心工件 4 軟爪 軟爪是一種具有切削性能的夾爪 當成批加工某一工件時 為了提高三 爪子定心卡盤的定心精度 可以采用軟爪結(jié)構(gòu) 即用黃銅或軟鋼焊在三個卡 爪上 然后根據(jù)工件形狀和直徑把三個卡爪的夾持部分直接在機床上車出來 定心誤差只有 0 01 0 02mm 即軟爪是在使用前配合被加工工件特別制 造的 如加工成弧面 圓錐面或螺紋等形式 可獲得理想的夾持精度 3 23 2 夾具的確定夾具的確定 合理地選擇夾具 能夠提高定位基準精度從而保證加工精度 提高生產(chǎn) 率 減輕工人的勞動強度 應考慮 1 是否可用機床備有的各種通用夾具和附件 2 生產(chǎn)類型 15 3 夾具應盡量敞開 4 自動換刀具和換工作臺時不能與夾具或工件發(fā)生干涉 綜上所述 1 考慮到加工零件中有孔加工部分 2 同時圓柱部分加工精度要求較高 3 所加工軸套類零件為中小批量生產(chǎn) 故擬采用第四種方案 采用軟爪夾持工件 4 4 刀具的選擇刀具的選擇 4 14 1 選擇數(shù)控刀具的原則選擇數(shù)控刀具的原則 刀具壽命與切削用量有密切的關(guān)系 在制定切削用量時 應首先選擇合理 的刀具壽命 而合理的刀具壽命則應根據(jù)優(yōu)化的目標而定 一般分最高生產(chǎn)率 刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種 前者根據(jù)單件工時最少的目標確定 后者 根據(jù)工序成本最低的目標確定 選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據(jù)道具復雜程度 制造和磨刀成本來選 擇 復雜和精度高的刀具壽命應選的比單刃刀具高些 對于機夾可轉(zhuǎn)位刀具 由于換到時間短 為了充分發(fā)揮其切削性能 提高生產(chǎn)效率 刀具壽命可選的 低些 一般取 15 30min 對于裝刀 換刀和調(diào)刀比較復雜的多刀機床 組合機床 與自動化加工刀具 刀具壽命應選的高些 尤其保證刀具可靠性 車間內(nèi)某一 工序的生產(chǎn)率限制了整個車間的生產(chǎn)率的提高時 該工序的刀具壽命要選的低 些 當某工序單位時間內(nèi)所分擔到的全廠開支 M 較大時 刀具壽命也應選的低 些 大件精加工時 為保證至少完成一次走刀 避免切削時中途換刀 刀具壽 命應按零件精度和表面粗糙度來定 與普通機床加工方法相比 數(shù)控加工對刀 具提出了更高的要求 不僅需要剛性好 精度高 而求要求尺寸穩(wěn)定 耐用度 高斷和排性能同時要求安裝和調(diào)整方便 這樣來滿足數(shù)控機床高效率的要求 數(shù)控機床上所選用的道具常采用適應高速切削的刀具材料 如高速鋼 超細粒 質(zhì)硬質(zhì)合金 并使用可轉(zhuǎn)位刀片 4 24 2 選擇數(shù)控車削用刀具選擇數(shù)控車削用刀具 數(shù)控車削刀常用的一般分成型車刀 尖形車刀 圓弧形車刀三類 成型車刀 16 也稱樣板車刀 其加工零件的輪廓形狀完全由車刀刀刃的形狀和尺寸決定 數(shù) 控車削加工中 常見的成型車刀有小半徑圓弧車刀 非矩形車槽刀和螺紋刀等 在數(shù)控加工中 應盡量少用或不用成型車刀 尖形車刀是以直線形切削刃為特 征的車刀 這類車刀的刀尖由直線型主副切削刃構(gòu)成 如 90 度內(nèi)外圓車刀 左 右端面車刀 切槽 切斷 車刀及刀尖倒棱很小的各種外圓和內(nèi)孔車刀 尖形 車刀幾何參數(shù) 主要是幾何角度 的選擇方法與普通車削時基本相同 但應結(jié) 合數(shù)控加工的特點 如加工路線 加工干涉等 進行全面考慮 并應兼顧刀尖 本身的強度 1 刀具材料選擇的基本要求 在材料的切削過程中 刀具切削部分承受著較大的壓力 較高的溫度和 劇烈的摩擦 有時還要承受劇烈的沖擊 因此刀具材料必須具備下列性能 1 高硬度 刀具要從工件上切除金屬層 因此 其切削部分的硬度必須大于工件材 料的硬度 2 高的耐磨性 刀具材料性具有較高的耐磨性 以抵抗工件對刀具的磨損 3 足夠的強度與韌性 切削時刀具承受著各種應力與沖擊 為了防止刀具崩裂和碎裂 要求切 削部分的材料必須具有足夠的強度和韌性 4 高的耐熱性 耐熱性是在高溫下 刀具切削部分的材料保持常溫時硬度的性能 也可 以用紅硬性或高溫硬度表示 5 良好的工藝性 為了便于制造 刀具切削部分的材料應具備良好的切削性能 如鍛造 焊接 熱處理 摩擦加工等 同時 還應盡可能采用資源豐富和價格低廉的 材料 2 刀具材料分析 刀具切削部分材料主要有碳素工具鋼 合金工具鋼 高速鋼 硬質(zhì)合金 17 陶瓷和超硬刀具材料等 它們簡介如下 1 高速鋼 高速鋼是在合金工具鋼中加入了較多的 W Mo Cr V 等合金元素的高合金工 具鋼 其合金元素與碳化物形成高硬度的碳化物 使高速鋼具有很好的耐磨性 鎢和碳的原子結(jié)合力很強 增加了鋼的高溫硬度 鉬的作用基本與鎢相同 并 能細化碳化物的晶粒 減少鋼種碳化物的不均勻性 提高鋼的韌性 2 硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金使用粉末冶金的方法制成的一種刀具材料 它是由硬度和熔點很高的 金屬碳化物 WC TiC 等 粉末和金屬粘結(jié)劑 Co Ni Mo 等 經(jīng)高壓成形 并在 1500 度左右的高溫下燒結(jié)而成 3 金剛石 金剛石分天然和人造兩種 都是碳的同素異形體 天然金剛石由于價格昂貴而 用的很少 人造金剛石是在高溫 高壓下由石墨轉(zhuǎn)化而來 硬度為 10000HV 金剛石刀具能精確切削有色金屬及合金 陶瓷等高硬度 高耐磨材料 但它不 適合加工鐵族材料 當溫度達到 800 度時 在空氣中金剛石刀具發(fā)生碳化 會 產(chǎn)生急劇磨損 綜上要點可選擇刀具材料如下 車端面 選用硬質(zhì)合金 93 度車刀 粗 精車一把刀完成 粗 精車外圓 因為程序選用 G71 循環(huán) 所以粗 精選用同一把刀 硬質(zhì)合金 93 度放型車刀 Kr 93 度 Kr 60 度 E 30 度 因為有圓弧輪廓 以防于零件輪廓發(fā)生干涉 如果有必要就用圖形來檢驗 鉆孔 選用 20 的碳素結(jié)構(gòu)鋼鉆頭 鏜孔 選用 90 度硬質(zhì)合金鏜刀 內(nèi)槽刀 硬質(zhì)合金內(nèi)槽刀 內(nèi)螺紋刀 選用 60 度硬質(zhì)合金鏜刀 槽刀 選用硬質(zhì)合金車槽刀 刀長 12mm 刀寬 4mm 7 mm 螺紋刀 選用 60 度硬質(zhì)合金外螺紋車刀 5 5 工藝路線工藝路線 5 15 1 工序的劃分工序的劃分 18 1 工序集中 工序集中是指將工件的加工集中在少數(shù)幾道工序內(nèi)完成每道工序加工內(nèi) 容較多 工序集中使總工序數(shù)減少 這樣就減少了安裝次數(shù) 可以使裝夾時 間減少 減少夾具數(shù)目 并有利于采用高生產(chǎn)率的機床 工序集中可采用多 刀 多刃 多軸機床 自動機床 數(shù)控機床和加工中心等技術(shù)措施 也可采 用普通機床進行順序加工 工序集中的特點 1 采用高效專用設(shè)備及工藝裝備 生產(chǎn)率高 2 工件裝夾次數(shù)少 易于保證表面間的位置精度 還恩能減少工序見運輸 量縮短生產(chǎn)周期 3 工藝數(shù)目少 可以減少機床數(shù)量 操作工人數(shù)和是生產(chǎn)面積 還可以簡 化生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作 4 采用結(jié)構(gòu)復雜的專用設(shè)備及工藝裝備 使投資大 調(diào)整和維修復雜 生 產(chǎn)準備工作量大 轉(zhuǎn)換新產(chǎn)品比較費時 2 工序分散 工序分散是指將工件的加工分散在較多的工序中進行 每道工序的內(nèi)容 很少 最少時每道工序只包括一簡單工步 工序分散可使每個工序使用的設(shè) 備 刀具等比較簡單 機床調(diào)整工作簡化 對操作工人的技術(shù)水平也要求低 些 其特點有 1 設(shè)備與工藝裝備比較簡單 調(diào)整和維修方便 工人容易掌握 生產(chǎn)準備 工作量少 又易于平衡工序時間 易適應產(chǎn)品更換 2 可采用最合理的切削用量 減少基本時間 3 設(shè)備數(shù)量多 操作工人多 占用生產(chǎn)面積也大 4 由于閥體零件相對較復雜 且各部分公差等級形位要求較小 所以不宜 采用工序分散 而采用工序集中的方法 3 加工工序劃分時 除了考慮工序集中和工序分散外 還需考慮以下一些 原則 1 按所用刀具劃分 在工件的待加工表面較多 機床連續(xù)工作時間過長等 19 情況下 加工中心常用這種方法劃分 2 按裝夾次數(shù)劃分 這種方法實用于工件的加工內(nèi)容不多的工件 3 按粗 精加工劃分 這種方法實用于加工后變形較大 需粗 精加工分 開的零件 4 按加工部位劃分 這種方法實用于加工內(nèi)容較多的零件 在擬定工藝路線時 通常單件小批量生產(chǎn)多采用工序集中 大批大量生 產(chǎn)可采用工序分散 也可用工序集中 由于工序集中的優(yōu)點較多 以及數(shù)控 加工和柔性制造系統(tǒng)的發(fā)展 現(xiàn)代化生產(chǎn)多采用工序集中 根據(jù)以上方法及零件是中批量生產(chǎn)的原則 在加工中采用工序集中 且 按裝夾次數(shù)來劃分工序 這樣可以簡化生產(chǎn)計劃和組織工作 例如 閥體零 件在加工左端部分時 將端面粗加工 孔的粗加工 半精加工全部列在一道 工序內(nèi) 目的是減少裝夾次數(shù) 減低裝夾誤差 右端部分和上端部分加工也 是一樣 4 除必要的加工安階段劃分外 輔助工序的安排也很重要 其中檢驗工 序的安排是每個零件加工過程中必不可少的一個工序 因此在閥體零件在 加工過程中安排了入庫前的一最終檢驗工序 目的是保證加工出來的零件 合格 另外 在下列也要單獨安排檢驗工序 精加工極端結(jié)束后 重要工序前后 送往外車間的前后 全部加工工序完成后 5 25 2 加工順序安排加工順序安排 根據(jù)零件的功用和技術(shù)要求 先將零件的主要表面分開 然后著重考慮 主要表面的加工順序 安排加工順序是 加工精基準 粗加工主要表面 半 精加工主要表面 精加工主要表面 光整加工 超精密加工主要表面 次要 表面的加工竄插在各階段之間進行 由于次要表面精度要求不高 一般在粗 半精加工階段即可完成 但對 于那些同主要表面有密切關(guān)系的表面 如主要孔周圍的緊固螺紋等 通常置 20 于主要表面精加工之后完成 以便保證它們的位置精度 加工順序安排的一般原則 1 基面先行原則 2 先粗后精原則 3 先主后次原則 4 先面后孔原則 5 35 3 工藝路線的擬定工藝路線的擬定 制定工藝路線的出發(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)已確定為中批量生產(chǎn)的條件下 可 以采用通用機車配以專用工夾具 并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率 除此之 外 還應考慮經(jīng)濟效果 以便降低生產(chǎn)成本 關(guān)于零件的機械加工方案 數(shù)控加工工藝卡片 工序工歩加工內(nèi)容刀具號備注 11 夾持 50 110 毛坯右端 車削左端面 T01 手動 2 粗車 18 外圓 M24 螺紋牙頂圓 長徑為 10 短徑為 6 的橢圓弧 31 外圓 R7 5 圓弧 36 外圓 48 的端面 倒 C1 角 T01 3 精車 18 外圓 M24 螺紋牙頂圓 長徑為 10 短徑為 6 的橢圓弧 31 外圓 R7 5 圓弧 36 外圓 48 的端面 倒 C1 角 T02 4 切 4X 21 退刀槽 切 4X 32 的槽 倒 C1 角 T03 5 車螺紋 M24X1 5 至要求尺寸 T04 21 調(diào)頭夾持 36 處 手動操作車端面 T01 手動 2 手動操作鉆 18 的底孔 18 鉆頭 3 粗車 42 外圓 R2 圓弧 48 外圓 倒 C1 角 T01 4 精車 42 外圓 R2 圓弧 48 外圓 倒 T02 21 C1 角 5 粗車 7 24 錐面及 22 內(nèi)圓 倒 C1 角 T05 6 精車 7 24 錐面及 22 內(nèi)圓 倒 C1 角 T06 31 夾持錐面配合件毛坯 42mm 50mm 左端 車右端 T01 手動 2 粗車 22 外圓 7 24 錐面 31 8 外圓 40 外圓 倒 C1 角 T01 3 精車 22 外圓 7 24 錐面 31 8 外圓 40 外圓 倒 C1 角 T02 6 6 切削參數(shù)的選擇切削參數(shù)的選擇 6 16 1 切削用量切削用量 車削用量三要素 切削速度 進給量和切削深度三者稱為切削用量 對 零件的加工主要是對三者數(shù)值的選取 若選取合理則加工出的零件必定符合 加工要求 若不合理則有可能是零加價工程廢品 所以三者數(shù)值的選取對零 件的加工是非常重要的 同時數(shù)控編程時 編程人員必須確定每道工序的切 削用量 并以指令的形式寫入程序中 切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速 背吃刀量及 進給速度等 對于不同的加工方法 需要選用不同的切削用量 切削用量的 選擇原則是 保證零件加工精度和表面粗糙度 充分發(fā)揮刀具切削性能 保 證合理的刀具耐用度 并充分發(fā)揮機床的性能 最大限度提高生產(chǎn)率 降低 成本 6 26 2 切削用量的選擇切削用量的選擇 1 粗車切削用量的選擇原則 粗車是毛坯余量較大 工件的加工精度和表面粗糙度等技術(shù)要求較低 因此應以發(fā)揮機床與刀具的切削性能 提高生產(chǎn)率和提高到就耐用度 作 為選擇切削用量的主要依據(jù) 車削用量三要素中 切削速度對刀具耐用度的影響程度最大 背吃刀 量次之 進給量對刀具耐用度影響程度最小 所以在粗車時 不宜選擇較 高的切削速度 通常應選擇較大的背吃刀量和進給量 22 2 精車時切削用量的選擇原則 精車時工件的加工余量不大 加工精度要求較高 表面粗糙度值要求 較小 因此 應以提高加工質(zhì)量作為選擇切削用量的主要依據(jù) 在切削用量三要素中 增大背吃刀量和進給量均使切削力上升 加工 質(zhì)量不利 增大切削速度切削力略又變小 有利于加工質(zhì)量 因此 精車時應選用較小的背吃刀量 但不能太小 否則會增大表面 粗糙度值 和進給量 在刀具等條件允許的情況下合理選用刀具幾何參數(shù) 盡可能提高切削速度 切削速度 進給量和切削深度三者稱為切削用量 它們是影響工件加 工質(zhì)量和生產(chǎn)效率的重要因素 車削時 工件加工表面最大直徑處的線 速度稱為切削速度 以 v m min 表示 其計算公式 v dn 1000 m min 式中 d 工件待加工表面的直徑 mm n 車床主軸每分鐘的轉(zhuǎn)速 r min 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點 外輪廓用采用 93 度外圓車刀 輪廓粗加工時 留 0 5mm 的精車余量 使用切削液粗加工時選主軸轉(zhuǎn)速為 s 800r min 精加工選擇 1000 r min 由公式計算得 切削速度 v 粗加工 v 140 672 m min 精加工 v 175 840 m min 進給量參數(shù)由 金屬切削手冊 4 86 查得 硬質(zhì)合金刀具切削碳素結(jié)構(gòu)鋼工件 車刀刀桿直 徑 B H mm 工件直徑 D mm 切削深度 t mm 進給量 S mm r 2030 3 0 4 4030 4 0 516 25 6030 5 0 7 粗加工時選擇進給量為 0 5mm r 背吃刀量取 1 5 mm 換算為分進給為 400 m min 取 F 300 m min 精加工時選擇進給量為 0 3 mm r 背吃刀量取 0 5 mm 換算為分進給為 23 300 m min 取 F 200 m min 6 36 3 三角螺紋的切削三角螺紋的切削 1 硬質(zhì)合金三角形螺紋車削 硬質(zhì)合金三角形螺紋車刀在車削較大螺距 P 2 mm 以及硬度較高的螺紋 時 在車道的兩個切削刃上磨出寬度為 4 mm 的倒棱 由于在高速切削螺紋時 實際牙型角會增大 因此刀尖角應小于 30 車刀前 后刀面的表面粗糙度必 須很小 刃磨硬質(zhì)合金螺紋車刀時 應注意刃磨順序 一般事先將刀頭后面適當粗 磨 隨后在刃磨兩側(cè)面 以免產(chǎn)生刀尖崩裂 在精磨時 應注意防止壓力過大 而震碎刀片 同時要防止刀具在刃磨時驟冷驟熱而損壞刀片 2 內(nèi)螺紋小徑的確定 車削三角內(nèi)螺紋時 因車刀擠壓作用 內(nèi)孔直徑會縮小 所以車削內(nèi)螺紋 前的孔應比內(nèi)螺紋小徑大 而且內(nèi)螺紋加工后的實際頂徑允許大于內(nèi)螺紋小徑 的基本尺寸 因此實際生產(chǎn)中 普通螺紋車內(nèi)螺紋前的孔徑苦役用以下公式近 似計算 車削塑性金屬內(nèi)螺紋 D孔 D P 車削脆性金屬內(nèi)螺紋 D孔 D 1 05P 由于該工件毛坯為 45 鋼 所以其為塑性材料 則 D孔 24 1 05 2 21 9 mm 7 7 程序清單程序清單 零件 1 程序 T0101 M03 S1000 G00 X100 Z200 G41 G00 X43 Z2 D01 G01 G71 U1 5 R0 5 P1 Q2 X0 5 Z0 1 F100 G00 X100 Z200 T0202 精車 S1500 N01 G00 X43 Z2 G01 X18 Z1 F90 X22 Z 1 Z 9 24 X26 9875 X31 8 Z 25 5 Z 27 X40 N02 Z 40 G00 X100 Z200 T0303 切斷刀 S600 G00 X43 Z 37 G01 X 1 F90 G40 G00 X100 Z200 M05 M30 零件 2 程序 T0101 M03 S1000 G00 X100 Z200 G41 G00 X53 Z2 D01 G01 G71 U1 5 R0 5 P1 Q2 X0 5 Z0 1 F100 G00 X100 Z200 T0202 精車 S1500 G00 X43 Z2 N01 G01X0 Z2 F90 Z0 X18 Z 2 Z 9 X21 X24 Z 10 5 Z 25 N02 X27 5 G40 G00 X50 X53 Z2 G41 G00 X27 5 Z 24 G01 X27 5 Z 25 G01 G71 U1 5 R0 5 P3 Q4 X0 5 Z0 1 F100 G00 X100 Z100 T0202 S1500 G00 X27 5 Z 24 N03 G01 X27 5 Z 25 25 1 10 2 6 3 6 4 2 816 N7 5 2 SQRT 1 1 3 3 1 G01 X 2 5 Z 3 30 3 3 0 1 IF 3 GE 4 GOTO 7 G01 Z 45 G02 X36 Z 51 R7 5 G01 Z 78 X46 X48 Z 79 N04 X50 G00 G40 X100 Z200 T0303 槽刀 S800 G00 X36 Z 25 G01 X21 F90 G00 X36 Z 25 G00 X36 Z 59 G01 X32 F90 G00 X36 Z 59 G00 X32 Z 67 G01 X32 F90 G00 X36 Z 67 G00 X36 Z 68 G01 X32 Z 67 F90 G00 X36 Z 67 Z 60 G01 X32 Z 67 F90 G00 X36 Z 67 Z 60 G01 X32 Z 59 F90 G00 X36 Z 67 Z 58 G01 X32 Z 59 F90 G40 G00 X100 Z100 T0404 螺紋刀 G00 X25 Z 8 G83 X23 4 Z 23 F2 X22 8 Z 23 F2 26 X22 2 Z 23 F2 X21 8 Z 23 F2 X21 5 Z 23 F2 X21 4 Z 23 F2 G00 X100 Z100 M03 M30 零件 2 掉頭加工 用直徑為 18 的鉆頭手動鉆孔 T0101 M03 S1000 G00 X100 Z100 G41 G00 X53 Z2 G01 G71 U1 5 R0 5 P1 N2 X0 5 Z0 1 F100 G00 X0 N01 G01 Z0 X41 X42 Z 1 Z 10 G02 X44 Z 12 G01 X48 N02 Z 22 G40 G00 X100 Z100 T0505 M03 S1000 G00 X100 Z200 G41 G00 X18 Z2 G00 X18 Z 28 G01 G71 U1 5 R0 5 P3 Q4 X0 5 Z0 1 F100 G00 X100 Z200 T0606 S1500 G00 X18 Z2 X18 Z 28 N03 G01 X22 F90 Z 19 X26 9875 Z 18 X31 8 Z 1 N04 X32 Z0 G40 G00 Z100 X100 M05 27 M30 8 8 廢品分析及問題的解決廢品分析及問題的解決 8 18 1 影響加工精度的因素影響加工精度的因素 在機械加工過程中 由機床 夾具 刀具和工件構(gòu)成的一個完整系統(tǒng)及 工藝系統(tǒng) 加工精度問題涉及整個工藝系統(tǒng)的精度問題 并以工藝系統(tǒng)的種 種誤差在生產(chǎn)實踐中反映出來 工藝系統(tǒng)的誤差產(chǎn)生零件加工誤差的根源 因此把工藝系統(tǒng)的誤差稱為原始誤差 1 加工原理誤差 加工原理誤差 即在加工中采用了近似的加工運動 近似的刀具輪廓 和近似的加工方法而產(chǎn)生的原始誤差 2 機床 刀具 夾具的制造誤差與磨損 機床誤差包括機床本身各部件的制造誤差 安裝誤差和使用過程中的 磨損 其中機床制造影響大 機床制造誤差包括主軸誤差 導軌誤差和傳 動鏈誤差 刀具的制造誤差和刀具磨損會造成系統(tǒng)誤差 刀具的制造誤差對加工 精度的影響 根據(jù)刀具的種類不同而不同 定尺寸刀具以刀具尺寸誤差為 主 成形刀具以刀具形狀誤差為主 刀具的磨損分三個階段 初始磨損 正常磨損 急劇磨損 夾具的制造誤差與磨損是系統(tǒng)誤差一個重要方面 夾具的制造誤差主 要是定位元件 夾緊與元件 導向元件 分度元件 夾具體等的制造誤差 夾具的磨損主要是定位元件和導向元件的磨損 3 工藝系統(tǒng)的變形影響加工誤差 在加工過程中 受到切削力 傳動力 夾緊力 重力 控制力 慣 性力 干擾力等的作用 工藝系統(tǒng)會發(fā)生變形 刀具和工件會發(fā)生相對 退讓 從而對加工精度產(chǎn)生影響 誤差復映 有毛皮加工余量和材料硬度的變化引起切削力的和工藝 系統(tǒng)受力變形的變化 因而產(chǎn)生工件的尺寸 形狀誤差的影響稱為誤差 復映 在加工過程中 工藝系統(tǒng)殷切削熱 摩擦熱 熱輻射等因素會產(chǎn)生 28 變形 同樣會對工件加工精度產(chǎn)生影響 4 工藝系統(tǒng)的調(diào)整誤差和工件的內(nèi)應力變形也是影響加工精度的重要方面 8 28 2 加工誤差分析加工誤差分析 正確分析和解決加工誤差問題 對保證工件的加工精度和提高加工效率 起著關(guān)鍵的作用 下圖列舉了在非圓曲線零件加工過程中常出現(xiàn)的問題現(xiàn)象 產(chǎn)生原因及預防和解決方法 非圓曲線零件加工誤差分析 問題現(xiàn)象產(chǎn)生原因預防和消除 1 刀具數(shù)據(jù)不正確 1 調(diào)整或重新設(shè)定刀具參 數(shù) 2 刀具磨損或損壞2 更換刀具 3 測量不準確 3 正確測量 合理選擇量 具 尺寸超差 4 切削用量選擇不正當產(chǎn)生讓 刀4 合理選擇切削用量 分院曲線輪廓超 差1 工件尺寸計算錯誤1 正確計算工件尺寸 表面質(zhì)量差 1 加工中產(chǎn)生振動或變形1 增加安裝剛度 29 8 38 3 造成廢品的原因造成廢品的原因 1 表面粗糙度大 1 影響機械加工表面粗糙度的因素 零件經(jīng)過機械加工之后所獲得的表面 其質(zhì)量的好壞 影響因素是很多 的 一般來說 最主要的因素是幾何因素 物理因素和加工中工藝系統(tǒng)的振 動等 1 影響機械加工表面粗糙度的幾何 因素 切削加工過程中 道具箱對工件做進及給運動時 在被加工表面上殘 留的面積愈大 所獲得的表面將愈粗糙 減小進給量 減小主 副偏角 增大刀尖圓角半徑 都能減小殘留面積 從而減小表面粗糙度 前角對表 面粗糙度沒有直接影響 但適當增大前角 刀具易于切入工件 塑性變形 小 有利于減小表面粗糙度 但過小的進給量 將造成薄層切削 反而容易引起振動 使得表面粗 糙度增大 增大刀尖圓角半徑有利于粗糙度的減小 但同時會引起吃刀抗 力增加 從而增大工藝系統(tǒng)的振動 因此在增大刀尖圓角半徑時 要考慮 吃刀抗力的潛在因素 2 影響機械加工表面粗糙度的物理因素 在切削過程中 刀具的刃口圓角及后刀面對工件的擠壓和摩擦金屬材 料產(chǎn)生塑性變形 引起已有的殘留面積扭歪或溝紋加深 增大表面粗糙度 而加工脆性工件時 切削成碎粒狀 加工表面往往出現(xiàn)微粒崩碎痕跡 留 下許多麻點 使表面顯得粗糙 當切削刀具以一定的速度切削塑性材料時 切屑上的一些小顆粒就會 黏附在前刀面的刀尖處形成積屑瘤 積削瘤有其生長 長大和脫落的過程 這個過程將嚴重影響零件表面的加工質(zhì)量 在切削過程中 由于切削在前刀面的摩擦冷焊作用 使切削在前到面 2 刀具磨損或損壞2 更換刀具 加工效率低1 切削用量太小1 適當增大切削用量 30 上產(chǎn)生周期性停留 從而擠壓剛加工過的表面 嚴重時使出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象 在以加工表面上形成鱗刺 是表面粗糙不平 從以上物理因素對表面粗糙度的影響來看 要減小表面粗糙度 其主 要工藝措施有 選擇不易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺的切削速度 改善材料的切削 性能 正確選擇切削液等 2 工件加傷及夾緊變形 1 粗車時 由于切削余量較大 夾緊力大 有可能將工件夾傷 夾緊力 小時會產(chǎn)生變形 但若夾緊力過小則有可能發(fā)生安全事故 故應綜合考慮合 理施加夾緊力 精車時 夾緊力可能小些 一方面夾緊變形小 另一方面精 車時還可以消除粗車時因切削力過大而產(chǎn)生的變形 2 對于工件在調(diào)頭以精基準加工工件時有可能夾緊力過大將工件夾傷 或夾緊力過小 加工工件產(chǎn)生松動 從而造成事故或劃傷工件 結(jié)束語