漸開線渦輪數(shù)控工藝及加工

控工藝及加工畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書課題名稱漸開線渦輪數(shù)控工藝及加工系別現(xiàn)代制造工程系專業(yè)數(shù)控技術(shù)和應(yīng)用班級數(shù)控0571姓名學(xué)號指導(dǎo)教師起訖時間：2007年4月9日～07年6月1日（共8周）設(shè)計(jì)題目：漸開線渦輪數(shù)控工藝及加工設(shè)計(jì)要求：1、計(jì)算機(jī)繪制零件圖和三維造型圖2、完成渦輪的工藝規(guī)程：工藝過程卡、工序卡等3、完成渦輪數(shù)控加工的工裝設(shè)計(jì)4、用自動編程和宏功能編寫渦輪的漸開線曲面加工程序5、用G代碼編制渦輪橢圓槽數(shù)控加工程序6、用仿真軟件的DNC方式進(jìn)行仿真加工7、編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書8、畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯圖紙：手工繪制夾具總裝圖（A1）壹張CAD繪制零件圖（A4）3張指導(dǎo)老師：徐曉風(fēng)、林天極老師目錄摘要------------------------------------------------------------4-5壹、設(shè)計(jì)課題分析--------------------------------------------5二、工藝規(guī)程分析設(shè)計(jì)----------------------------------------6-9三、夾具設(shè)計(jì)---------------------------------------------------10-11四、零件設(shè)計(jì)及加工步驟------------------------------------11（壹）零件的造型設(shè)計(jì)------------------------------------11-13（二）零件的Mastercam后外理加工-----------------------13-15（三）零件宏程序編制--------------------------------------15-17五、仿具系統(tǒng)加工驗(yàn)證----------------------------------------17-18六、其它方面說明---------------------------------------------18-19參考文獻(xiàn)----------------------------------------------------20設(shè)計(jì)小結(jié)-------------------------------------------------21-22摘要：本課題設(shè)計(jì)的是漸開線渦輪數(shù)控工藝及加工,是葉片油泵的重要零件之壹，我們要通過數(shù)控加工來實(shí)現(xiàn)加工要求。對于數(shù)控專業(yè)來說,本課題的畢業(yè)設(shè)計(jì)是具有很大意義的.根據(jù)漸開線渦輪零件圖制定加工工藝方案及數(shù)控加工工序卡，利用Pro/E繪制三維造型。本設(shè)計(jì)側(cè)重于數(shù)控加工工藝,數(shù)控編程及工裝設(shè)計(jì)。數(shù)控加工具有柔性程度高、自動化程度高、加工精度高且加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)管理現(xiàn)代化等優(yōu)點(diǎn)。數(shù)控加工作為現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的重要標(biāo)志，隨著個性化產(chǎn)品日益為消費(fèi)者鐘愛，數(shù)控加工技術(shù)顯得日益重要。隨著CAD/CAM軟件技術(shù)的進(jìn)壹步發(fā)展，幾乎所有的個性化產(chǎn)品設(shè)計(jì)都在CAD軟件中設(shè)計(jì)完成.且和CAM軟件結(jié)合使三維造型出來的產(chǎn)品能夠直接生成ＮＣ代碼。這樣使產(chǎn)品開發(fā)到產(chǎn)品出貨的周期大大縮短，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。關(guān)鍵詞：三維造型工藝夾具設(shè)計(jì)模擬前言：隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控加工的需求也在增加，它總的發(fā)展趨勢是：高而漸開線渦輪加工充分的適應(yīng)了現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要.數(shù)控加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工制造業(yè)中，如數(shù)控銑削、鏜削、車削、線切割、電火花加工等，其中數(shù)控銑削是復(fù)雜多變零件的主要加工方法。數(shù)控設(shè)備為精密復(fù)雜零件的加工提供了基本條件，但要達(dá)到預(yù)期的加工效果，編制高質(zhì)量的數(shù)控程序是必不可少的，這是因?yàn)閿?shù)控加工程序不僅包括零件的工藝過程，而且仍包括刀具的形狀和尺寸、切削用量、走刀路徑等工藝信息。對于簡單的模具零件，通常采用手工編程的方法，對于復(fù)雜的模具零件，往往需要借助于CAM軟件編制加工程度，如Pro/E、UG、MasterCAM等。無論是手工編程或計(jì)算機(jī)輔助編程，在編制加工程序時，選擇合理的工藝參數(shù)，是編制高質(zhì)量加工程序的前提。在本課題所采用的加工軟件是Mastercam，該技術(shù)是近年來工程技術(shù)領(lǐng)域中Mastercam加工，充分的學(xué)習(xí)他們的優(yōu)點(diǎn)，用于漸開線渦輪的加工。壹、設(shè)計(jì)課題分析：本課題是工業(yè)高壓變量葉片油泵的關(guān)鍵零件之壹，葉片由X—Y平面的漸開線參數(shù)方程投影曲線和錐形回轉(zhuǎn)面合成，反面有橢圓槽、四個螺紋孔。零件圖結(jié)構(gòu)很清晰，難點(diǎn)重點(diǎn)就是渦輪正面的加工。以往這種零件的加工多半是通過靠模來完成，這種加工方法的缺點(diǎn)是工作量大，精度差。很難適應(yīng)當(dāng)下的社會發(fā)展，但當(dāng)下有數(shù)控加工技術(shù)，減少了手工的步驟，既能保證精度，又能節(jié)省時間，更重要的是很大程度上緩解了勞動者工作量。數(shù)控加工是根據(jù)零件的材料、幾何形狀編寫相應(yīng)的工序工藝；設(shè)計(jì)相應(yīng)的夾具；用軟件造型再獲得相應(yīng)的加工程序；導(dǎo)入仿真軟件進(jìn)行模擬加工；最后到數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。數(shù)控加工有許多方法，這里指的是我們在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時加工漸開線渦輪所需的步驟。而此次設(shè)計(jì)的漸開線渦輪正是油泵的壹個重要零件。對其進(jìn)行工藝工裝設(shè)計(jì)有著實(shí)際性的作用和意義。另外對于數(shù)控專業(yè)來說,本課題的設(shè)計(jì)能夠讓我們能全面的運(yùn)用所學(xué)知識，培養(yǎng)我們獨(dú)立思考的能力，培養(yǎng)我們搞工藝工裝設(shè)計(jì)的思維能力，培養(yǎng)我們今后發(fā)展的能力。在這里需要指出的是，加工所需要的程序能夠通過手工編程，自動編程等等壹系列方法來實(shí)現(xiàn)，在對漸開線渦輪的加工中，我選擇自動編程來完成。泛，泵是壹種面廣量大的通用機(jī)械，應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域，如農(nóng)田水利、石油化工、電力、建筑、環(huán)保、輕工食品等各行業(yè)，需要量很大。隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的提高和節(jié)約能源的要求，泵的應(yīng)用范圍正在迅速擴(kuò)大。二、工藝規(guī)程分析設(shè)計(jì)：1、零件分析：生產(chǎn)綱領(lǐng)為月產(chǎn)1000件。渦輪材料為不銹鋼。(1Gr18Ni9Ti)，具有良好的耐蝕性和冷塑性變形性能;鋼因塑性和韌性很高,切削性較差;為此在切削過程中需使用水性切削冷卻液，以減少切削熱變形。該零件的尺寸精度要求不是很高，可是在普通機(jī)床上是無法加工的，因此選用帶有數(shù)控回轉(zhuǎn)臺的立式數(shù)控銑床進(jìn)行加工。漸開線渦輪正面上的每壹個截面在高度上都是不相等的，壹般選用立銑刀進(jìn)行加工。漸開線渦輪加工前通常是壹個實(shí)心的圓柱體，要經(jīng)過車削、開槽、粗加工、精加工等工序。2、工藝分析及安排：（1）工序順序安排原則（a）原則：先粗后精，先主后次，先面后孔，基面先行。（b）機(jī)械加工工藝路線按工序的性質(zhì)不同壹般可分為粗加工，半精加工和精加工三個階段。表面質(zhì)量要求特別高時，仍應(yīng)增加光整加工階段。（c）零件的機(jī)械加工路線中，第壹道工序往往都是加工精基準(zhǔn)，然后使用精基準(zhǔn)定位，進(jìn)行后續(xù)加工，如軸類零件先鉆中心孔，箱體類零件先加工平面、定位銷孔等。（2）工藝安排原則和方法制定工藝規(guī)程定的原則是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，最大限度的提高生產(chǎn)率和降低制造成本。工件是工藝系的核心。各種加方法都是根據(jù)工件的被加表面類型、材料和技術(shù)要求等來確定的。夾具是壹種工藝裝備。它的作用壹是保證工件相對于機(jī)床和刀具具有正確的位置，這壹過程稱為“定位；二是要保證工件在外力的作用下仍能保持正確位置，這壹過程稱為“夾緊。要保證工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)之間正確的幾何位置，應(yīng)保證工件在夾具中有正確的定位、夾具對機(jī)床具有正確的相互位置關(guān)系和夾具的正確調(diào)整。由于所加工漸開線渦輪的材料為不銹鋼，外形尺寸且精度要求不高，我對該零件工件進(jìn)行了以下的工藝安排：下料（車出零件的外形尺寸82.2*31.8）——粗、精銑反面橢圓形槽——M8深8螺紋孔——粗、精銑渦輪正面——去毛刺——檢驗(yàn)——入庫。3、刀具材料的選擇：刀具材料通常是指切削部分的材料。在切削過程中，刀具切削部分直接承擔(dān)切削工作。刀具切削性能的好壞對于切削加工效率、刀具壽命、刀具消耗、加工成本、加工精度和表面質(zhì)量都有著密切的關(guān)系。目前廣泛用的刀具材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。仍有改善化學(xué)成分和組織的各種高效率、高性能刀具材料。如超硬高速鋼、碳化鈦基硬質(zhì)合金、表面涂層硬質(zhì)合金、立方氮化硼、陶瓷和人造金剛石等。正確選用刀具材料是保證高效率加工不銹鋼的決定因素。根據(jù)不銹鋼的切削特點(diǎn)刀具材料應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度、韌性、高硬度和耐磨性且和不銹鋼的粘附性要小。常用的刀具材料有硬質(zhì)合金和高速鋼倆大類，形狀復(fù)雜的刀具主要采用高速對于較簡單的車刀類刀具，刀具材料應(yīng)選項(xiàng)用強(qiáng)度高、導(dǎo)熱性好的硬質(zhì)合金，因其硬度、耐磨性等性能優(yōu)于高速鋼。常用的硬質(zhì)合金材料有：鎢鈷類（YG3、YG6YG8YT15YT14YT5YW1YW2鎢鈷類硬質(zhì)合金的韌性和導(dǎo)熱性較好，不易和切屑粘結(jié)，因此適用于不銹鋼粗車YW類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性和抗氧化性能以及韌性都較好，適合于不銹鋼的精車加工。2Gr13在車削是選用復(fù)合涂層車刀（FNUM150404-A3φ4立銑刀、φ6立銑刀、φ6.8麻花鉆、M8的機(jī)用絲錐、中心鉆。4、刀具幾何角度的選擇：刀具切削部分的幾何角度，對于不銹鋼切削加工的生產(chǎn)率、刀具耐久度、被加工表面摩擦度、切削力以及加工硬化等方面都有很大的影響，合理選擇和改進(jìn)刀具幾何參數(shù)是保證加工質(zhì)量、提高效率、降低成本的有效途徑。刀具前角γo的選擇：車削不銹鋼時，在不降低刀具強(qiáng)度的條件下，應(yīng)把前角適當(dāng)取大壹些，在刀具前角大時其塑性變形小，切削力和切削熱降低，減輕加工感化趨勢，提高12°~20o的選擇車削不銹鋼時的車刀后角要比車削普通碳鋼時稍大壹些，但后角過大又會降低刀刃強(qiáng)度，直接6°~10Kr因此，主偏角壹般宜取45°~90°左右。5、切削用量的選擇：正確地確定切削用量,對保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益，和表面粗糙度、材料、刀具的材料及耐用度等方面因素。粗加工時，由于要求的加工精度較低、表面粗糙度較大，切削用量的確定應(yīng)該盡可能保證較高的金屬切除北和必要的刀具耐用度，以達(dá)到較高的生產(chǎn)率。提切削速度對刀具耐用度影響最大，其次是進(jìn)給量，影響最小的是切削深度。所以在確定粗加工切削用量時，應(yīng)優(yōu)先考慮采用大的切削深度，其次考慮采用較大的進(jìn)給量，最后根據(jù)刀具的耐用度要求，確定合理的切削速度。具體數(shù)據(jù)的確定可參閱有關(guān)手冊。半精加工、精加工時，確定切削用量首先要考慮的問題是保證加工精度和表面質(zhì)量同時也要兼顧必要的刀具耐用度和生產(chǎn)率。半精加工、精加工時的切削深度壹般根據(jù)粗加工后留下的加工余量來確定，而進(jìn)給量主要根據(jù)表面粗糙度來確定。為了減少工藝系統(tǒng)的彈性變形和已加工表面的殘留面積高度，半精加工和精加工時壹般多采用較小的切削深度和進(jìn)給量。在切削深度和進(jìn)給量確定之后，再確定合理的切削速度。6、機(jī)床的選擇：所以選擇數(shù)控銑床XK5032。XK5032數(shù)控銑床主要技術(shù)參數(shù)：1、機(jī)床外形尺寸（長X寬X高）1830mmX1880mmX2050mm2、工作臺面積320mmX1200mm3、工作臺最大行程X軸750mmY軸350mmZ軸400mm4、工作臺T形槽寬17.46mm間距80mm數(shù)量2條5、主軸轉(zhuǎn)速范圍45~4500r/min6、進(jìn)給速度范圍5~2500mm/min7、快速移動速度5000mm/min8、定位精度X軸0.05mmY軸0.04mmZ軸0.04mm9、重復(fù)定位精度0.025mm三、夾具設(shè)計(jì)：1.夾具設(shè)計(jì)方案分析:對夾具主要有倆大要求：壹是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。選用夾具時，通?？紤]以下幾點(diǎn)：（1）盡量選用可調(diào)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(chǎn)準(zhǔn)備時間。（2（3）裝卸零件要迅速方便，以減少機(jī)床的停機(jī)時間。（4）夾具在機(jī)床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。由于該零件的漸開線螺旋槽和底面的橢圓槽有壹定的位置要求，基本的三抓卡盤夾具不怎么理想。所以要重新設(shè)計(jì)壹個專用夾具。根據(jù)基準(zhǔn)統(tǒng)壹的原則,我采用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)來作為我們的定位基準(zhǔn),即采取壹面二銷的形式進(jìn)行定位.夾緊方式的確定,我考慮了各種各樣的方案,都覺得不理想.最后我選用了在V形塊板上打螺紋孔采用螺紋桿旋轉(zhuǎn)夾緊的方法。.2.夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算:夾具機(jī)構(gòu)既要可靠，又要和生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，這樣才能符合多，快、好、省的原則。大批生產(chǎn)中使用的夾具和中小批生產(chǎn)中使用的夾具，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)有所區(qū)別。在大批量生產(chǎn)中，既要解決工件的質(zhì)量問題，又要解決工件的產(chǎn)量問題。因此，在設(shè)計(jì)夾具時，應(yīng)采用高效、省力的夾具結(jié)構(gòu)。例如：采用各中動力源（如氣動、液動、電動等）實(shí)現(xiàn)夾具夾緊，減輕勞動強(qiáng)度；采用聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)和多件夾緊機(jī)構(gòu)，減少輔助時間；采用多工位分度裝置，使加工時間和輔助時間重合大批生產(chǎn)中使用的夾具比較復(fù)雜，造價較高。為了便于設(shè)計(jì)的夾緊部件等，應(yīng)廣泛采用各種形式的通用動力部件，如標(biāo)準(zhǔn)汽缸。標(biāo)準(zhǔn)油缸、各種增壓器、通用的夾緊部件等，組成專用夾具。這是目前夾具設(shè)計(jì)中的壹種新趨向。在中小批生產(chǎn)中，采用夾具的主要目的是保證加工質(zhì)量和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能，以及便于多品種生產(chǎn)等。因此，對夾具機(jī)構(gòu)的主要，主要是精度和通用性，效率問題比較次要。所以應(yīng)盡量采用各種形式的通用夾具、可調(diào)夾具和組合夾具等配以適當(dāng)?shù)膶Ｓ酶郊詽M足生產(chǎn)要求。在設(shè)計(jì)專用夾具時，要充分采用部件及標(biāo)準(zhǔn)元件，以提高夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度。夾具的結(jié)構(gòu)簡圖如下:3.夾具使用說明:先用螺栓把壓板固定夾具體上,這壓板下面有方槽能夠讓V形塊通過，再把螺桿放到壓板的槽里，最后把活動V形塊用螺桿旋進(jìn)去通過方槽,這V形塊是由無軸向移動的螺桿且鎖緊（利用臺虎鉗原理）.再把整個夾具放到機(jī)床工作臺上,用夾具體上的U形槽對準(zhǔn)機(jī)床的T形槽.用螺栓和壓板把夾具體固定在機(jī)床上當(dāng)加工零件時,把零件放到夾具體上,用壹面二銷的方法把零件固定在夾具上,.再通過旋轉(zhuǎn)螺紋桿調(diào)節(jié)V形滑塊移動。夾緊零件.夾緊力的大小通過手工來調(diào)節(jié)。當(dāng)零件在機(jī)床上加工完成后,再通過旋轉(zhuǎn)螺紋桿使其和V形滑塊分開,再用手去輕輕松動滑塊,使零件能從夾具體上拿下來,在用同樣的方法加工下壹個零件.四.零件的設(shè)計(jì)及加工步驟:(壹)零件的造型設(shè)計(jì):該零件的造型采用Pro/E軟件.該軟件包括三維實(shí)體造型.零件裝配.加工仿真.NC自動編程.有限元分析.模具設(shè)計(jì).鈑金設(shè)計(jì).電路布線.管路裝配設(shè)計(jì)等模塊.主要特點(diǎn)是參數(shù)化特征造型,使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫,即設(shè)計(jì)參數(shù)有壹處修改,別的模塊中相應(yīng)的圖形和數(shù)據(jù)都會自動更新.因此很適合本課題設(shè)計(jì)的零件造型。此處省略NNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNNN字。(六)其它方面說明1、夾具設(shè)計(jì)方面：根據(jù)所學(xué)的知識，查設(shè)計(jì)手冊等來設(shè)計(jì)夾具。但由于個人能力差異，考慮的不夠全面，存在著不經(jīng)濟(jì)，不合理等。就從定位方面來說：雖然定位有很多種，但這且不意味著他沒有缺點(diǎn)。我們知道為了達(dá)到加工零件的尺寸要求，必然要提高定位元件的尺寸精度，這對夾具的加工和設(shè)計(jì)都帶來了麻煩。甚至要有些時候要清楚的計(jì)算出定位誤差，以保證零件加工的合格尺寸。2、仿真加工方面數(shù)控模擬仿真是比較常見的壹種對加零件工程序進(jìn)行檢驗(yàn)的軟件，可是它也存在缺陷，對工藝參數(shù)，如主軸轉(zhuǎn)速，表面粗糙度，刀具的吃刀深度等都無法驗(yàn)證。我們知道如果在真實(shí)的數(shù)控加工中上面所提到的加工參數(shù)，對加工出來的零件質(zhì)量的好壞是有直接影響的。參考文獻(xiàn)1、程叔重?cái)?shù)控加工工藝2003年8月浙江大學(xué)出版社2張耀宸機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)手冊1987年12月航空工業(yè)出版社3楊黎明機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊1996年國防工業(yè)出版社4胡家秀主編簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)實(shí)用手冊機(jī)械工業(yè)出版社1999年10月5胡家秀《簡明機(jī)械零件設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》北京：機(jī)械工業(yè)出版社1999年10月6、孫祖和《Mastercam設(shè)計(jì)和制造范例解析》北京：機(jī)械工業(yè)出版社2003年1月7、梁國元《Pro/E軟件教程》人民郵電出版社2005年畢業(yè)設(shè)計(jì)小結(jié)8此次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)“漸開線渦輪數(shù)控工藝及加工，設(shè)計(jì)的內(nèi)容比較綜合。它主要是利用我們所學(xué)的知識進(jìn)行綜合利用，把這個零件加工起來，也是對我們在學(xué)校里學(xué)的知識的壹種考驗(yàn)，雖然這個零件見似簡單，但具體想下也有它的難點(diǎn)，所以要盡心盡力把它做到最好?；叵?周的畢業(yè)設(shè)計(jì)，感覺又學(xué)了不少知識，時間雖然不是很緊張，可是凡事都是相對的，太寬裕的時間會帶來思想上的懶惰，會無意之間形成壹種惰性，總覺得反正時間仍早呢，就放慢了設(shè)計(jì)的進(jìn)度，到最終導(dǎo)致的結(jié)果可能就是設(shè)計(jì)思路不完善，設(shè)計(jì)任務(wù)完成的不徹底。我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)按照設(shè)計(jì)任務(wù)書上的進(jìn)度來完成，由于前倆個星期只做開題直到最后最后幾天才趕上開題報(bào)告。從中我懂了壹些道理，只要按照任務(wù)書上來，下周完什么，接著完成什么，反而覺得時間不怎么緊。我們不要想著馬上搞出來，而所需面對的是今天是什么任務(wù)，且且按時完成，這樣也比較有明確的思路。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)是在要求掌握三維造型、數(shù)控加工及工藝的基本知識的基礎(chǔ)Pro/E軟件進(jìn)行三維造型采用MasterCAM軟件進(jìn)行加工，再導(dǎo)入仿真模掌握對數(shù)控加工工藝及數(shù)控模擬加工，為將來從事數(shù)控工作打下基礎(chǔ)。學(xué)校里也有多次課程設(shè)計(jì)，但當(dāng)下自己獨(dú)立用起來卻發(fā)現(xiàn)是那么的空虛。針對這次設(shè)計(jì)仍想不出比較好的方案去加工見似來很簡單的零件圖，估計(jì)是人人都能見懂，但加工卻不是怎么方便，主要的是漸開線螺旋槽和橢圓槽。仍是照著任務(wù)書上來吧，先把零件三維造型造出來，按照進(jìn)度完成。對于三維實(shí)體造型，，仍是用比較熟悉的Pro/E其實(shí)軟