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文檔簡介
1、 上海震旦職業(yè)學院 題目:數(shù)控軸類復合零件加工及工藝設計 系 別:機械電子工程系 專 業(yè):數(shù)控技術專業(yè) 班 級: 學生姓名: 學 號: 指導教師: 程曉 日 期: 目 錄一、 數(shù)控的概況1(一)國內外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展概況1(二)性能發(fā)展方向1(三)功能發(fā)展方向2(四)體系結構的發(fā)展2二、零件圖及工藝分析3(一)零件圖3(二)工藝分析3 1.機床的選擇及介紹42.刀具的選擇和切削參數(shù)43.夾具的選擇54.夾具的類型65.零件的安裝6三、零件的加工工藝規(guī)程7(一)數(shù)控加工工序7(二)零件工藝單7四、加工程序及其備注8五、結論15參考文獻 16致 謝 16誠信說明 16數(shù)控車床零件加工及工藝設計一、數(shù)控
2、的概況(一) 國內外數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展概況隨著計算機技術的高速發(fā)展,傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革,各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資,對現(xiàn)代制造技術進行研究開發(fā),提出了全新的制造模式。在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中,數(shù)控技術是關鍵技術,它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體,具有高精度、高效率、柔性自動化等特點,對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。目前,數(shù)控技術正在發(fā)生根本性變革,由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎上,數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化;在智能化基礎上,綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡等多學科技術,數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了
3、高速、高精、高效控制,加工過程中可以自動修正、調節(jié)與補償各項參數(shù),實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理;在網(wǎng)絡化基礎上,CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體,機床聯(lián)網(wǎng),實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。(二)性能發(fā)展方向1.高速高精高效化速度、精度和效率是機械制造技術的關鍵性能指標。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系統(tǒng)以及帶高分辨率絕對式檢測元件的交流數(shù)字伺服系統(tǒng),同時采取了改善機床動態(tài)、靜態(tài)特性等有效措施,機床的高速高精高效化已大大提高。2.柔性化包含兩方面:數(shù)控系統(tǒng)本身的柔性,數(shù)控系統(tǒng)采用模塊化設計,功能覆蓋面大,可裁剪性強,便于滿足不同用戶的需求;群控系統(tǒng)的柔性,同一群控系統(tǒng)能依
4、據(jù)不同生產流程的要求,使物料流和信息流自動進行動態(tài)調整,從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)的效能。3.工藝復合性和多軸化以減少工序、輔助時間為主要目的的復合加工,正朝著多軸、多系列控制功能方向發(fā)展。數(shù)控機床的工藝復合化是指工件在一臺機床上一次裝夾后,通過自動換刀、旋轉主軸頭或轉臺等各種措施,完成多工序、多表面的復合加工。數(shù)控技術軸,西門子880系統(tǒng)控制軸數(shù)可達24軸。(三)功能發(fā)展方向1.用戶界面圖形化用戶界面是數(shù)控系統(tǒng)與使用者之間的對話接口。由于不同用戶對界面的要求不同,因而開發(fā)用戶界面的工作量極大,用戶界面成為計算機軟件研制中最困難的部分之一。當前INTERNET、虛擬現(xiàn)實、科學計算可視化及多媒體
5、等技術也對用戶界面提出了更高要求。圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶的使用,人們可以通過窗口和菜單進行操作,便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和仿真、不同方向的視圖和局部顯示比例縮放功能的實現(xiàn)。2.科學計算可視化科學計算可視化可用于高效處理數(shù)據(jù)和解釋數(shù)據(jù),使信息交流不再局限于用文字和語言表達,而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息??梢暬夹g與虛擬環(huán)境技術相結合,進一步拓寬了應用領域,如無圖紙設計、虛擬樣機技術等,這對縮短產品設計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義。在數(shù)控技術領域,可視化技術可用于CAD/CAM,如自動編程設計、參數(shù)自動設定、刀
6、具補償和刀具管理數(shù)據(jù)的動態(tài)處理和顯示以及加工過程的可視化仿真演示等。3.插補和補償方式多樣化多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲面插補、螺紋插補、極坐標插補、2D+2螺旋插補、NANO插補、NURBS插補(非均勻有理B樣條插補)、樣條插補(A、B、C樣條)、多項式插補等。多種補償功能如間隙補償、垂直度補償、象限誤差補償、螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、與速度相關的前饋補償、溫度補償、帶平滑接近和退出以及相反點計算的刀具半徑補償?shù)?。(四)體系結構的發(fā)展1.集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大規(guī)??删幊碳呻娐稦PGA、EPLD、CPLD以及專用集成電路ASIC芯片,可提高數(shù)控系
7、統(tǒng)的集成度和軟硬件運行速度。應用FPD平板顯示技術,可提高顯示器性能。平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功耗低、便于攜帶等優(yōu)點,可實現(xiàn)超大尺寸顯示,成為和CRT抗衡的新興顯示技術,是21世紀顯示技術的主流。應用先進封裝和互連技術,將半導體和表面安裝技術融為一體。2.模塊化硬件模塊化易于實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的集成化和標準化。根據(jù)不同的功能需求,將基本模塊,如CPU、存儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊,作成標準的系列化產品,通過積木方式進行功能裁剪和模塊數(shù)量的增減,構成不同檔次的數(shù)控系統(tǒng)。3.網(wǎng)絡化機床聯(lián)網(wǎng)可進行遠程控制和無人化操作。通過機床聯(lián)網(wǎng),可在任何一臺機床上對其它機床進行編
8、程、設定、操作、運行,不同機床的畫面可同時顯示在每一臺機床的屏幕上。二、零件圖及工藝分析(一)零件圖圖1零件簡圖(二)工藝分析如圖1所示,此零件外型規(guī)則,被加工部分的各尺寸、形位、表面粗糙度值及凹凸配合等要求較高。零件結構較為復雜,包含了圓弧,外輪廓,切槽以及三維曲面的加工,且大部分的尺寸均達到IT8-IT7級精度。工件選用三爪自定心卡盤裝夾,由于該零件形狀復雜所以把零件分為兩步驟完成:先車基準(零件左端面)車零件最大外圓 80 車70及臺階面 然后調頭裝夾車65臺階軸車圓錐面 車24圓柱 車20圓柱以及R10半圓球,以零件右端半圓球的端點做工件坐標系的原點(也是編程原點)。在程序編制中,編程
9、人員必須充分掌握構成零件輪廓的幾何要素參數(shù)及各幾何要素間的關系。因為在自動編程時要對零件輪廓的所有幾何元素進行定義,手工編程時要計算出每個節(jié)點的坐標,無論哪一點不明確或不確定,編程都無法進行。但由于零件設計人員在設計過程中考慮不周或被忽略,常常出現(xiàn)參數(shù)不全或不清楚,如圓弧與直線、圓弧與圓弧是相切還是相交或相離。所以在審查與分析圖紙時,一定要仔細核算,發(fā)現(xiàn)問題及時與設計人員聯(lián)系。1. 機床選擇及介紹該零件選用FANUC-OI 系統(tǒng)的車床,配備自動刀架及自動定心三爪卡盤,該機床行程600mm適合于加工總長500內的任意軸類零件。2. 刀具的選擇和切削參數(shù)車削用量的選擇原則是:(1)粗車時,首先考慮
10、選擇一個盡可能大的背吃刀量ap,其次選擇一個較大的進給量f,最后確定一個合適的切削進度v 。增大背吃刀量ap 可使走刀次數(shù)減少,增大進給量f有利于斷屑,因此根據(jù)以上原則選擇粗車切削用量對于提高生產效率,減少刀具消耗,降低加工成本是有利的。(2)精車時,加工精度和表面粗糙度要求較高,加工余量不大且均勻,因此選擇較?。ǖ惶。┑谋吵缘读縜p和進給量f ,并選用切削性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù),以盡可能提高切削速度v。(3)零件的加工高度H(1/4-1/6)RD,以保證刀具有足夠的剛度。切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)機床性能,相關的手冊并結合實際經(jīng)驗用模擬方法確定。同時,使主軸轉速、背吃刀量及進給速
11、度三者能相互適應,以形成最佳切削用量。 刀具選擇的結果如下:加工步驟刀具切削參數(shù)主軸轉速序號加工內容刀具規(guī)格n/r.min進給速度v/mm.min類型材料1粗加工外輪廓93外圓偏刀硬質合金7002002精加工外輪廓93外圓偏刀6301603切螺紋退刀槽切槽刀500804車M24螺紋60普通螺紋車500800表1刀具的切削參數(shù)93度外圓車刀 切槽刀 60度螺紋車刀 3. 夾具的選擇數(shù)控加工對夾具主要有兩大要求:一是夾具應具有足夠的精度和剛度;二是夾具應有可靠的定位基準。選用夾具時,通常考慮以下幾點:(1)盡量選用可調整夾具、組合夾具及其它通用夾具,避免采用專用夾具,以縮短生產準備時間。(2)在成
12、批生產時才考慮采用專用夾具,并力求結構簡單。(3)裝卸工件要迅速方便,以減少機床的停機時間。(4)夾具在機床上安裝要準確可靠,以保證工件在正確的位置上加工。本次設計采用普通的三爪自動定心卡盤,其工作效率高,使用方便、準確度高。4.夾具的類型數(shù)控車床上的夾具主要有兩類:一類用于盤類或短軸類零件,工件毛坯裝夾在帶可調卡爪的卡盤(三爪、四爪)中,由卡盤傳動旋轉;另一類用于軸類零件,毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖間,工件由主軸上的撥動卡盤傳動旋轉三爪卡盤 四爪卡盤5. 零件的安裝(1)力求設計、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
13、后,加工出全部待加工表面。由于本次設計的零件屬于短軸類零件,故采用三爪自定心卡盤裝夾。其安裝方便、安裝精度較高,圖2所視。圖2三、 零件的加工工藝規(guī)程(一)數(shù)控加工工序數(shù)控加工車削分十三次切削進行加工:161.然后車削端面作為基準。2.首先進行車削最大外圓80。3.車70軸臺階軸4.車削臺階平面。5.調頭裝夾。6.車削65軸。7.車削椎面。8.車削24圓柱。9.車削20圓柱。10.車削球面。11.切螺紋退刀槽。12.車削工藝槽。13.加工螺紋M24。(二)零件加工工藝單機械廠產品名稱或代號零件名稱零件圖號軸類零件軸類零件001工藝序號程序編號夾具名稱使用設備001WK11111無數(shù)控車床工步號
14、工步內容刀具號備注1車削端面T01自動2車削最大外圓T02自動3車削70圓柱T01自動4車削臺階平面T02自動5調頭裝夾手動6車削65圓柱T01自動7車削椎面T01自動8車削24圓柱T01自動9車削20圓柱T01自動10車削球面T01自動11切螺紋退刀槽T03自動12車削工藝槽T03自動13加工螺紋M24T04自動表2數(shù)控加工工序表四、加工程序及其備注加工程序:N10 G50 S10000 ;程序開始N12 G00 G97 S700 T01N14 M03N16 M08N18 G00 X46.777 Z27.753 N20 G00 X49.807 Z0.807 N22 G00 X44.807 Z
15、0.807 N24 G00 X44.100 Z0.100 N26 G01 X44.100 Z-24.100 F200 N28 G00 X44.807 Z-23.393 N30 G00 X49.807 Z-23.393 N32 G00 X49.807 Z0.807 N34 G00 X42.807 Z0.807 N36 G00 X42.100 Z0.100 N38 G01 X42.100 Z-24.100 F200 N40 G00 X42.807 Z-23.393 N42 G00 X47.807 Z-23.393 N44 G00 X47.807 Z0.807 N46 G00 X40.807 Z0.
16、807 N48 G00 X40.100 Z0.100 N50 G01 X40.100 Z-24.100 F200 N52 G00 X40.807 Z-23.393 N54 G00 X45.807 Z-23.393 N56 G00 X45.807 Z-0.293 N58 G00 X40.807 Z-0.293 N60 G00 X40.100 Z-1.000 N62 G01 X40.100 Z-11.000 F200 N64 G01 X40.100 Z-23.000 N66 G00 X41.100 Z-23.000 N68 G00 X49.807 Z-23.000 N70 G00 X46.777
17、Z27.753 N72 M09N74 M30N75 G50 S0N76 G00 G97 700 T02N77 M03N78 M08N79 G00 X42.450 Z24.023 N80 G00 X46.966 Z24.023 N81 G00 X46.966 Z3.600 N82 G00 X46.966 Z-1.400 N83 G00 X46.100 Z-1.900 N84 G41 N85 G01 X-0.100 Z-1.900 F200 N86 G00 X0.766 Z-1.400 N87 G00 X0.766 Z3.600 N88 G00 X0.766 Z24.023 N89 G00 X42
18、.450 Z24.023 N90 G40 N91 M09N92 M30掉頭裝夾N10 G50 S10000N12 G00 G97 S700 T01N14 M03N16 M08N18 G00 X27.033 Z41.455 N20 G00 X44.744 Z0.807 N22 G00 X39.744 Z0.807 N24 G00 X39.037 Z0.100 N26 G41 N28 G01 X39.037 Z-99.900 F200 N30 G01 X40.937 Z-99.900 N32 G00 X40.230 Z-99.193 N34 G00 X45.230 Z-99.193 N36 G00
19、 X45.230 Z0.807 N38 G00 X37.744 Z0.807 N40 G00 X37.037 Z0.100 N42 G01 X37.037 Z-99.900 F200 N44 G01 X39.037 Z-99.900 N46 G00 X38.330 Z-99.193 N48 G00 X43.330 Z-99.193 N50 G00 X43.330 Z0.807 N52 G00 X35.744 Z0.807 N54 G00 X35.037 Z0.100 N56 G01 X35.037 Z-99.900 F200 N58 G01 X37.037 Z-99.900 N60 G00 X
20、36.330 Z-99.193 N62 G00 X41.330 Z-99.193 N64 G00 X41.330 Z0.807 N66 G00 X33.744 Z0.807 N68 G00 X33.037 Z0.100 N70 G01 X33.037 Z-99.900 F200 N72 G01 X35.037 Z-99.900 N74 G00 X34.330 Z-99.193 N76 G00 X39.330 Z-99.193 N78 G00 X39.330 Z0.807 N80 G00 X31.744 Z0.807 N82 G00 X31.037 Z0.100 N84 G01 X31.037
21、Z-84.603 F200 N86 G03 X32.600 Z-90.000I-8.537 K-5.397 N88 G01 X32.600 Z-99.900 N90 G01 X33.037 Z-99.900 N92 G00 X32.330 Z-99.193 N94 G00 X37.330 Z-99.193 N96 G00 X37.330 Z0.807 N98 G00 X29.744 Z0.807 N100 G00 X29.037 Z0.100 N102 G01 X29.037 Z-82.301 F200N104 G03 X31.037 Z-84.603 I-6.537 K-7.699 N106
22、 G00 X31.257 Z-83.627 N108 G00 X36.257 Z-83.627 N110 G00 X36.257 Z0.807 N112 G00 X27.744 Z0.807 N114 G00 X27.037 Z0.100 N116 G01 X27.037 Z-80.976 F200N118 G03 X29.037 Z-82.301I-4.537 K-9.024 N120 G00 X28.956 Z-81.304 N122 G00 X33.956 Z-81.304 N124 G00 X33.956 Z0.807 N126 G00 X25.744 Z0.807 N128 G00
23、X25.037 Z0.100 N130 G01 X25.037 Z-80.224 F200 N132 G03 X27.037 Z-80.976 I-2.537 K-9.776 N134 G00 X26.723 Z-80.027 N136 G00 X31.723 Z-80.027 N138 G00 X31.723 Z0.807 N140 G00 X23.744 Z0.807 N142 G00 X23.037 Z0.100 N144 G01 X23.037 Z-79.914 F200 N146 G03 X25.037 Z-80.224I-0.537 K-10.086 N148 G00 X24.53
24、0 Z-79.362 N150 G00 X29.530 Z-79.362 N152 G00 X29.530 Z0.807 N154 G00 X21.744 Z0.807 N156 G00 X21.037 Z0.100 N158 G01 X21.037 Z-72.399 F200 N160 G01 X22.600 Z-76.983 N162 G01 X22.600 Z-79.900 N164 G03 X23.037 Z-79.914 I-0.100 K-10.100 N166 G00 X22.369 Z-79.171 N168 G00 X27.369 Z-79.171 N170 G00 X27.
25、369 Z0.807 N172 G00 X19.744 Z0.807 N174 G00 X19.037 Z0.100 N176 G01 X19.037 Z-66.532 F200 N178 G01 X21.037 Z-72.399 N180 G00 X21.478 Z-71.501 N182 G00 X26.478 Z-71.501 N184 G00 X26.478 Z0.807 N186 G00 X17.744 Z0.807 N188 G00 X17.037 Z0.100 N190 G01 X17.037 Z-60.665 F200 N192 G01 X19.037 Z-66.532 N19
26、4 G00 X19.478 Z-65.635 N196 G00 X24.478 Z-65.635 N198 G00 X24.478 Z0.807 N200 G00 X15.744 Z0.807 N202 G00 X15.037 Z0.100 N204 G01 X15.037 Z-54.900 F200 N206 G01 X15.072 Z-54.900 N208 G01 X17.037 Z-60.665 N210 G00 X17.478 Z-59.768 N212 G00 X22.478 Z-59.768 N214 G00 X22.478 Z0.807 N216 G00 X13.744 Z0.
27、807 N218 G00 X13.037 Z0.100 N220 G01 X13.037 Z-54.900 F200 N222 G01 X15.037 Z-54.900 N224 G00 X14.330 Z-54.193 N226 G00 X19.330 Z-54.193 N228 G00 X19.330 Z0.807 N230 G00 X11.744 Z0.807 N232 G00 X11.037 Z0.100 N234 G01 X11.037 Z-19.900 F200 N236 G01 X12.100 Z-19.900 N238 G01 X12.100 Z-50.000 N240 G01
28、 X12.100 Z-54.900 N242 G01 X13.037 Z-54.900 N244 G00 X12.330 Z-54.193 N246 G00 X17.330 Z-54.193 N248 G00 X17.330 Z0.807 N250 G00 X9.744 Z0.807 N252 G00 X9.037 Z0.100 N254 G01 X9.037 Z-7.490 F200 N256 G03 X10.100 Z-12.000 I-9.037 K-4.510 N258 G01 X10.100 Z-19.900 N260 G01 X11.037 Z-19.900 N262 G00 X1
29、0.330 Z-19.193 N264 G00 X15.330 Z-19.193 N266 G00 X15.330 Z0.807 N268 G00 X7.744 Z0.807 N270 G00 X7.037 Z0.100 N272 G01 X7.037 Z-4.755 F200 N274 G03 X9.037 Z-7.490 I-7.037 K-7.245 N276 G00 X9.354 Z-6.541 N278 G00 X14.354 Z-6.541 N280 G00 X14.354 Z0.807 N282 G00 X5.744 Z0.807 N284 G00 X5.037 Z0.100 N
30、286 G01 X5.037 Z-3.246 F200 N288 G03 X7.037 Z-4.755 I-5.037 K-8.754 N290 G00 X7.023 Z-3.755 N292 G00 X12.023 Z-3.755 N294 G00 X12.023 Z0.807 N296 G00 X3.744 Z0.807 N298 G00 X3.037 Z0.100 N300 G01 X3.037 Z-2.367 F200 N302 G03 X5.037 Z-3.246 I-3.037 K-9.633 N304 G00 X4.777 Z-2.280 N306 G00 X9.777 Z-2.
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