成文浩圓錐軸套配合件車削工藝設(shè)計

1、南京交通職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電一體化專業(yè)?？飘厴I(yè)論文論文題目：圓錐軸套配合件車削工藝設(shè)計 學(xué)生姓名: 成文浩 學(xué) 號: 3 指導(dǎo)教師: 董金梁 專 業(yè): 機(jī)電一體化 年 級: 0722 教 學(xué) 點: 江蘇省交通技師學(xué)院 2011年12月15日目錄摘要1ABSTRACT2引言31數(shù)控機(jī)床概述41.1數(shù)控機(jī)床的組成和工作原理4數(shù)控機(jī)床的基本組成41.1.2 數(shù)控機(jī)床的工作原理41.2數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍41.3 數(shù)控機(jī)床分類51.3.1 按控制刀具與工件相對運動軌跡分類51.3.2 按加工方式分類51.4 數(shù)控及自動編程的發(fā)展簡介51.4.1 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程51.4.2 自動編程軟件的發(fā)展、聯(lián)系及優(yōu)越

2、性52軸套配合件的車削工藝要求72.1 車削零件時注意的要點72.2 車削零件時考慮尺寸的精度要求72.3 車削時應(yīng)注意形狀和位置精度要求73圓錐軸套配合件車削工藝設(shè)計實例83.1 圓錐軸套配合件實體零件生成83.2車削工藝分析83.3 選擇切削用量103.3.1 主軸轉(zhuǎn)速的確定103.3.2 進(jìn)給速度的確定103.3.3 背吃刀量確定10結(jié)論12致謝13參考文獻(xiàn)14摘要為了在激烈的巿場競爭中立于不敗之地，各工業(yè)發(fā)達(dá)國家均投入了大量的資金，對現(xiàn)代制造技術(shù)進(jìn)行研究開發(fā)，并提出了各式各樣全新的制造模式。如集成制造、柔性制造、智能制造、數(shù)字制造、網(wǎng)絡(luò)制造等，其目標(biāo)是提高制造的效率、精度和加工的適應(yīng)性

3、并且降低生產(chǎn)成本。 數(shù)控機(jī)床作為現(xiàn)代制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)單元，其功能的強(qiáng)弱和性能的好壞決定著制造模式的成敗。為適應(yīng)復(fù)雜的制造過程，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性的變化。在體系結(jié)構(gòu)方面，數(shù)控系統(tǒng)已基本上實現(xiàn)由專用型封閉式結(jié)構(gòu)模式向通用型開放式結(jié)構(gòu)模式的轉(zhuǎn)變，并向基于PC的數(shù)字化體系結(jié)構(gòu)發(fā)展；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)可與CAD/CAM集成為一體，數(shù)控機(jī)床的聯(lián)網(wǎng)運行，使車間網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)控、維護(hù)與管理融為一體；在數(shù)控的高速、高精、高效方面，采取了許多措施，如高速下的平滑控制算法、提高系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力、提高反饋和控制環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)分辨率等等，得到了不錯的效果；在智能化控制方面，通過采樣加工過程中影響產(chǎn)品加工質(zhì)量的外部變量，

4、實現(xiàn)了加工參數(shù)的自動修正、調(diào)節(jié)與補(bǔ)償，有效提高了CNC的工作效率。本課題需要設(shè)計者在設(shè)計零件的數(shù)控加工工藝時，首先遵循普通加工工藝的基本原則與方法，還需要考慮數(shù)控加工本身的特點、材料的性質(zhì)和零件程序編制以及對刀具的認(rèn)識。全面了解數(shù)控加工工藝的特點及內(nèi)容，在選擇和決定數(shù)控加工零件及其內(nèi)容后，應(yīng)對零件的數(shù)控加工工藝流程進(jìn)行全面的分析。最后根據(jù)生產(chǎn)實踐中所得出總結(jié)的一些工藝原則，結(jié)合生產(chǎn)的實際條件，制定較好的工藝路線。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床，車削，工藝AbstractFor in the intense market competition remain invincible, the developed

5、 countries have invested a lot of money, to the modern manufacturing technology research and development, and put forward the every kind of new manufacturing mode. Such as integrated manufacturing, flexible manufacturing, intelligent manufacturing, digital manufacturing, network manufacturing, its g

6、oal is to improve manufacturing efficiency, accuracy and processing adaptability and reduce the production cost.CNC machine tools as the modern manufacturing system based unit, its functional strength and performance determines the success or failure of manufacturing mode. In order to adapt to the c

7、omplex manufacturing processes, CNC technology is undergoing a fundamental change. In architecture, CNC system has been basically achieved by special type closed structure mode to the general-purpose open architecture model transformation, and to PC based on digital architecture development; in the

8、network on the basis of the NC system, and CAD / CAM integration as one, numerical control machine tool networking operation, make the workshop network monitoring, maintenance and management of com.; in NC high speed, high precision, high efficiency, has taken many measures, such as high speed smoot

9、h control algorithm, improve the system, improve the rapid response ability of the feedback and control aspects of the data resolution and so on, obtained good results; in intelligent control, through sampling and processing effect of processing quality of products in the process of external variabl

10、es, realize the processing parameter correction, automatic regulation and compensation, improve the work efficiency of CNC.This task requires designers to design parts of NC machining process, first of all to follow the ordinary processing technology the basic principles and methods, but also needs

11、to consider the NC processing itself characteristic, material properties and part program as well as the tool knowledge. A comprehensive understanding of NC machining process and content, in the choice and decision of NC machining and its contents, on parts of the NC machining process to conduct a c

12、omprehensive analysis. According to the production practice that summarizes some principle of combining technology, production of the actual conditions, develop better craft route.Key words: NC machinetool，lathe，process引言科學(xué)技術(shù)和社會生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對機(jī)械產(chǎn)品的性能、質(zhì)量、生產(chǎn)率和成本提出了越來越高的要求。機(jī)械加工工藝過程自動化是實現(xiàn)上述要求的重要技術(shù)措施之一。他不僅能夠提高

13、品質(zhì)質(zhì)量和生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本，還能改善工人的勞動條件，但是采用這種自動和高效率的設(shè)備需要很大的初期投資，以及較長的生產(chǎn)周期，只有在大批量的生產(chǎn)條件下，才會有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。隨著消費向個性化發(fā)展，單件小批量多品種產(chǎn)品占到70%-80%，這類產(chǎn)品的零件一般采用通用機(jī)床來加工。而通用機(jī)床的自動化程度不高，基本上由人工操作，難于進(jìn)一步提高生產(chǎn)率和保證質(zhì)量。特別是由曲線、曲面組成的復(fù)雜零件，只能借助靠模和仿行機(jī)床或者借助畫線和樣板用手工操作的方法來完成，其加工精度和生產(chǎn)率受到極大影響。為了解決上述問題，滿足多品種、小批量，特別是結(jié)構(gòu)復(fù)雜精度要求高的零件的自動化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的、通用的，能夠適應(yīng)

14、產(chǎn)品頻繁變化的“柔性”自動化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床才得已產(chǎn)生和發(fā)展。1數(shù)控機(jī)床概述1.1數(shù)控機(jī)床的組成和工作原理數(shù)控機(jī)床的基本組成數(shù)控機(jī)床加工零件的工作過程分以下幾個步驟實現(xiàn)：1）根據(jù)被加工零件的圖樣與工藝方案，用規(guī)定的代碼和程序格式編寫加工程序；2）所編程序指令輸入機(jī)床數(shù)控裝置；3）數(shù)控裝置將程序（代碼）進(jìn)行譯碼、運算之后，向機(jī)床各個坐標(biāo)的伺服機(jī)構(gòu)和輔助控制裝置發(fā)出信號，以驅(qū)動機(jī)床的各運動部件，并控制所需的輔助動作，最后加工出合格的零件。由此可知，數(shù)控機(jī)床的基本組成包括加工程序、輸入輸出裝置、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和輔助控制裝置、反饋系統(tǒng)、電器邏輯裝置以及機(jī)床本體。由下圖1-1可知機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本工作

15、流程。 加工程序計算機(jī)數(shù)字控制裝置(CNC）主軸電機(jī)機(jī)床本體進(jìn)給電機(jī)位置檢測速度控制單元主軸控制單元可編程控制器(PLC)圖1-1機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的基本工作流程 數(shù)控機(jī)床的工作原理由上圖可知，數(shù)控機(jī)床在加工時，是根據(jù)工件圖樣要求及加工工藝過程，將所用刀具及機(jī)床各部件的移動量、速度及動作先后順序、主軸轉(zhuǎn)速、主軸旋轉(zhuǎn)方向及冷卻等要求，以規(guī)定的數(shù)控代碼形式，編制成程序單，并輸入到機(jī)床專用計算機(jī)中。然后，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)輸入的指令，進(jìn)行編譯、運算和邏輯處理后，輸出各種信號和指令，控制機(jī)床各部分進(jìn)行規(guī)定的位移和有順序的動作，加工出各種不同形狀的工件。1.2數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍1）輪廓形狀復(fù)雜，加工精度高的零件；

16、2）用普通機(jī)床加工時，需要制作復(fù)雜工藝裝備的零件；3）用普通機(jī)床加工時，工藝路線過長、工裝過多的零件；4）多品種、小批量生產(chǎn)的零件（100件以內(nèi)）；5）新產(chǎn)品的試制零件；6）價值昂貴，加工中不許報廢的零件；7）生產(chǎn)周期段的急需件；8）集銑、鉆、鏜、擴(kuò)、鉸、攻螺紋等多種工序于一體的零件。1.3 數(shù)控機(jī)床分類 按控制刀具與工件相對運動軌跡分類分為點位控制或位置控制數(shù)控機(jī)床 輪廓控制數(shù)控機(jī)床兩大類。 1.3.2 按加工方式分類1）金屬切削類：如數(shù)控車、鉆、鏜、銑、磨、加工中心等。2）金屬成型類：如數(shù)控折彎機(jī)、彎管機(jī)、四轉(zhuǎn)頭壓力機(jī)等。3）特殊加工類： 如數(shù)控線切割、電火花、激光切割機(jī)等。4）其他類：如

17、數(shù)控火焰切割機(jī)、三坐標(biāo)測量機(jī)等。1.4 數(shù)控及自動編程的發(fā)展簡介 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程 由于計算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，1952年美國泊森斯公司（parsons）和麻省理工學(xué)院（M.I.T.）合作，研制成功了世界上第一臺以數(shù)字計算機(jī)原理為基礎(chǔ)的數(shù)字控制（Numerical Control簡稱NC）三坐標(biāo)銑床，開創(chuàng)了機(jī)械加工自動化的新紀(jì)元。1955年數(shù)字控制（簡稱數(shù)控）機(jī)床進(jìn)入使用化階段，在發(fā)展曲面的加工中發(fā)揮了重要的作用。我國從1958年開始研制數(shù)控機(jī)床，60年代中期進(jìn)入實用階段。目前我國已有許多機(jī)床廠能夠生產(chǎn)不同類型的數(shù)控機(jī)床。我國經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的研究、生產(chǎn)和推廣也取得了較大的發(fā)展，有力的推動了各行

18、業(yè)的技術(shù)改造，取得了明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。未來數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在以下三個方面即數(shù)控技術(shù)水平方面、數(shù)控系統(tǒng)方面及驅(qū)動系統(tǒng)方面。 自動編程軟件的發(fā)展、聯(lián)系及優(yōu)越性 CAD/CAM技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)領(lǐng)域中的重要組成部分。經(jīng)歷半個多世紀(jì)的發(fā)展，至今已形成了比較完整的科學(xué)技術(shù)體系，并在高新技術(shù)領(lǐng)域占有很重要的位置。隨著CAD技術(shù)的發(fā)展，CAD/CAM一體化成為可能。從20世紀(jì)90年代起，CAD/CAM技術(shù)向標(biāo)準(zhǔn)化、智能化的方向發(fā)展。為了實現(xiàn)系統(tǒng)集成，資源共享和產(chǎn)品生產(chǎn)與組織管理的高度自動化，提高產(chǎn)品的競爭CAD/CAM系統(tǒng)之間和各個子系統(tǒng)之間要進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換。從狹義上講，NC編程就是C

19、AM的同意詞。利用NC加工技術(shù)，可以快速應(yīng)對市場的變化，提高產(chǎn)品的競爭力。同傳統(tǒng)機(jī)械加工相比，NC加工具有如下優(yōu)勢：縮短了產(chǎn)品加工是的輔助時間，提高了加工效率。利用數(shù)控機(jī)床，特別是數(shù)控加工中心進(jìn)行NC加工，基本上一次裝夾，減少了夾具設(shè)計與制造以及工件定位與裝夾時間。加工精度高、安全可靠。利用數(shù)控機(jī)床和NC加工技術(shù)，可以在制造前進(jìn)行加工路徑的模擬和仿真，減少加工過程中的誤差，并能進(jìn)行干涉檢查。能夠及早發(fā)現(xiàn)加工過程中的問題并加以修正?？梢约庸?fù)雜的零件。一般機(jī)床不能加工的零件，都可以在數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行加工并且加工精度高，可重復(fù)性好。隨著CAD/CAM一體化技術(shù)的發(fā)展，很多著名的軟件都具有很強(qiáng)的NC功

20、能。在中國使用較為廣泛的集成軟件有Pro/ENGINEER、UGIL、Master CAM和CATIA等。Pro/ENGINEER是CAD/CAM/CAPP/POM于一體的，能夠完成制造業(yè)所需的各個方面功能設(shè)計的軟件包，Pro/ENGINEER集成了零件設(shè)計產(chǎn)品裝配及NC加工，具有銑削、車削、點火花線切割等加工編程能力。2軸套配合件的車削工藝要求數(shù)控加工工藝分析涉及面很廣，在此主要從數(shù)控加工的可能性和方便性方面來分析，在設(shè)計零件的加工工藝規(guī)程時，首先要對加工對象進(jìn)行深入分析。2.1 車削零件時注意的要點在編程車削加工零件時，需計算出每個節(jié)點的坐標(biāo)，要對構(gòu)成零件輪廓所有幾何元素進(jìn)行定義。因此在分

21、析零件圖時應(yīng)注意：根據(jù)零件圖紙上給出的尺寸數(shù)據(jù)，選擇符合程序編制方便的原理。根據(jù)零件各加工部件的結(jié)構(gòu)工藝性，選擇符合數(shù)控加工特點。根據(jù)零件圖紙，確定合適的工作坐標(biāo)系。在裝夾過程中，應(yīng)盡量減少裝夾次數(shù)。2.2 車削零件時考慮尺寸的精度要求分析圖紙的尺寸精度要求，以判斷能否利用車削工藝達(dá)到，并確定控制其尺寸精度的工藝方法。在該項分析過程中，還可以同時進(jìn)行一些尺寸的換算，如增量尺寸與絕對尺寸。在利用數(shù)控車床車削零件時，常常對零件要求的尺寸取最大和最小極限尺寸的平均值作為編程的尺寸依據(jù)。2.3 車削時應(yīng)注意形狀和位置精度要求零件圖樣上給定的形狀和位置公差是保證零件精度的重要依據(jù)。加工時，要按照其要求確

22、定零件的定位基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)，還可以根據(jù)數(shù)控車床的特殊需要進(jìn)行一些技術(shù)性處理，以便有效的控制零件的形狀和位置精度。3圓錐軸套配合件車削工藝設(shè)計實例3.1 圓錐軸套配合件實體零件生成實體是利用Pro/E軟件生成的：首先打開Pro/E軟件新建一個零件窗口，然后草繪出來零件的二維零件圖，在利用軟件中的實體把二維圖轉(zhuǎn)換成實體（如圖31所示）。先保存一下，然后在打開一個制造的窗口，這樣會彈出一個對話框，先點裝配，有回彈出一個子菜單，再點裝配，把剛才保存的零件裝配到制造這個窗口上，調(diào)一下約束，把零件調(diào)到完全約束狀態(tài)。然后點擊完成。點里面的創(chuàng)建按扭，在下面的菜單欄里點定義后會彈出一個窗口，然后在實體零件上選一

23、個與軸長平行的基準(zhǔn)面，在選一個與軸垂直的基準(zhǔn)面，然后會自動彈出草繪界面，在那上面草繪出一個比實體零件大的圓（70），然后點確定按扭，把生成的毛坯覆蓋住零件長度146。這樣就完成了毛坯的生成（如圖32所示）。圖3-1 二維圖轉(zhuǎn)換成實體 圖3-2 毛坯的生成3.2車削工藝分析分析零件圖紙和工藝分析如圖3-3所示該軸類零件由圓柱、圓錐、圓弧、螺紋和槽等表面組成。零件材料為45號鋼，無熱處理要求，該零件進(jìn)行精加工，圖3-3中70不加工。圖3-3 零件圖通過上述分析，可以采用下面的工藝措施： 選用具有直線、圓弧插補(bǔ)功能的數(shù)控車床加工，機(jī)床名稱：CJK6032A數(shù)控機(jī)床,如下圖3-4所示。圖3-4 CJK

24、6032A數(shù)控機(jī)床確定裝夾方案由于夾具確定了零件在數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，因而根據(jù)要求夾具能保證零件在機(jī)床的正確坐標(biāo)方向，同時協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸。因此數(shù)控機(jī)床的夾具應(yīng)定位可靠、穩(wěn)定，一般采用三爪自定心卡盤、四爪單動卡盤或彈簧夾頭。分析本工件為外輪廓加工，外表面可以依次加工，無內(nèi)孔，可采用一次裝夾完成粗、精加工。為了保證在加工螺紋時確保工件不來回晃動,減少誤差,一般以軸線和左端面為定位基準(zhǔn),左端采用三爪自定心卡盤定心夾緊,右端采用活動頂尖支撐裝夾方案。確定加工路線及進(jìn)給路線加工順序的確定按由內(nèi)到外、由粗到精、由近到遠(yuǎn)的原則確定，在一次裝夾中盡可能加工出較多的工件表面。因此在本設(shè)計中加工路

25、線是按先粗車（給精車留余量1mm），然后再精車，按先主后次的加工原則盡量使“刀具集中”，即用一把刀加工完相應(yīng)的部位，在換另一把刀加工其他部位。以減少空行程和換刀時間，因此：1）車外圓：自右向左加工，起加工路線為：先倒角切削螺紋的實際外圓28側(cè)角切削錐度部分撤消圓弧部分車削66。2）切槽：考慮到槽不太寬，可采用一把刀一刀完成，選擇刀具寬度與槽寬相等，分多刀步進(jìn)切削。步進(jìn)深度為1mm。3）車螺紋：分析螺紋深度不深，采用兩刀完成螺紋加工。4）切斷：零件加工結(jié)束后，選擇切斷刀將工件從棒料上分離出來完成一個零件的加工。3.3 選擇切削用量數(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

26、程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)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(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。 3.3.1 主軸轉(zhuǎn)速的確定主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。 根據(jù)本次加工的實際情況選擇主軸轉(zhuǎn)速為：車直線、圓弧和切槽時其粗車主軸轉(zhuǎn)速為400r/min，精車時，主軸轉(zhuǎn)速900r/min，車螺紋時的主軸轉(zhuǎn)速為400r/min。3.3.2 進(jìn)給速度的確定進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工進(jìn)

27、度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。最大進(jìn)給速度受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制。一般粗車選用較高的進(jìn)給速度，以便較快去除毛坯余量，精車以考慮表面粗糙和零件精度為原則，應(yīng)選擇較低的進(jìn)給速度，進(jìn)給速度如表3-1所示。表3-1 進(jìn)給速度表 粗精外圓0.15min/r0.08min/r內(nèi)孔0.05min/r0.04min/r槽0.04 min/r在本例中選擇進(jìn)給速度為：粗車時，選取進(jìn)給量為0.14mm/r，精車時，選取進(jìn)給量為0.08mm/r，車螺紋時，進(jìn)給量等于螺紋導(dǎo)程，選為1.5mm/r。3.3.3 背吃刀量確定背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背