经编机装置中TM中墙板数控加工工艺设计毕业设计.docx

常州机电职业技术学院毕业设计常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作 者： 学 号： 系 部： 专 业： 数控设备维护与应用 题 目： 经编机装置中TM中墙板机械加工 工艺设计 校内指导教师： 企业指导教师： 评阅者： 2014 年 5 月 毕业设计（论文）中文摘要 高速特里科经编机是整个纺织领域内生产效率最高的机型之一，它代表了具有巨大创新潜力的工程生产技术发展方向。特里科经编机之所以能够高速运转且无噪音，是与其设备中的送经机构的作用离不开的。TM中墙板在送经机构中是起传动的作用，因此，中墙板的质量精度的好坏直接影响到经编机的能否高速运转。本次毕业设计主要是对TM4特里科经编机中的送经机构传动装置中的部件中墙板零件的机械加工工艺设计。 对于中墙板零件，首先进行零件图的分析，然后确定加工顺序和加工路线，以及工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，数控加工程序编制。最后在加工完后，通过标准量具进行检测，检验零件是否合格，确定整个工艺设计的过程的制定是否正确。关键词： 机械加工 工艺分析 加工方案 尺寸测量 Graduation Project (Thesis) English Summary High-speed tricot warp knitting machine is in the textile field one of the most efficient models, it represents a business with great potential for innovation engineering production technology development direction. Tricot warp knitting machine are able to high-speed operation and no noise, is the role of one of its equipment cannot leave. TM in wallboard is driving role in the let-off mechanism, therefore, in the wall of the stand or fall of quality precision directly affect the warp knitting machine can run at a high speed. The graduation design is mainly on the TM4 tricot let-off mechanism of warp knitting machine transmission device in the panel parts in parts machining process design.For the wall panel parts, first of all, to analyze the part drawing, and then determine the processing order and processing route, and the scheme of tooling cutter and the selection of cutting parameter, the nc machining programming. Finally after finish machining, through standard measuring tool for testing, test whether parts qualified, determine the process design of process formulation is correct.Keywords: machining process analysis， processing program， size measurement目录 第1章 绪论11.1 数控加工的定义11.2 什么是数控加工工艺11.3 课题来源及研究的内容21.4课题研究的目的与意义2第2章 中墙板机械加工工艺32.1 零件图样分析32.2 零件材料珠光体HT20042.3中墙板加工工艺过程42.4 加工设备选择5第3章 数控加工工艺分析63.1中墙板零件的数控加工方法选择63.1.1 中墙板平面、平面轮廓及圆弧曲面加工方法63.1.2中墙板孔加工方法63.2 工件的装夹及专用夹具设计73.2.1 定位方案分析73.2.2工件安装注意事项83.3 确定加工工艺路线83.4 刀具的选择93.5 切削用量选择113.5.1切削用量三要素113.5.2进给量(进给速度)的选择113.5.3切削速度的选择123.5.4主轴转速的选择12第4章. 检测量具的选用124.1 中墙板尺寸分析124.2 尺寸检测所需的量具134.2.155M6孔的孔径检测134.2.2 M81的螺纹孔及10.2，16的通孔类/测量134.2.3孔到面的中心距及底面平面度的检测14结论15致谢 16参考文献17附录1 数控技工工艺卡片18附录2 数控加工刀具卡片20附录3 零件加工程序22附录4 okuma系统G代码和M代码指令集34第1章 绪论1.1 数控加工的定义 随着社会生产和科学技术的不断发展，机械产品日趋精密、复杂，人们对机械产品的质量和生产率也提出了越来越高的要求。尤其是航天航空、军事，造船。纺织等领域所需要的零件，精度越来越高，形状越来越复杂，这些零件是普通机床难以加工出来的。 数控机床（Numerial Control Machine Tool）是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行控制的机床，或者说是装备了数控系统的机床。它是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是数控技术与机床相结合的产物。 数控加工则是根据被加工的零件的图样和工艺要求的，编制出以数码表示的程序，输入到机床的数控装置或控制计算机中，以控制工件和刀具的相对运动，使之加工出来合格零件的方法。另外，数控加工工艺是伴随着数控机床产生，发展全面而逐步完善的一种应用技术。实现数控加工，编程是关键。编程前必须做好必要的准备工作，编程后还要进行必要的善后处理工作。严格来说，数控编程也属于数控加工工艺的范畴。1.2 什么是数控加工工艺 数控加工工艺是采用数控机床零件时所运用的各种方法和技术手段的总和应用于整个数控加工工艺过程。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术，它是人们大量数控加工实践的总结 数控加工工艺是数控编程的前提和依据，没有符合实际的、科学合理的数控加工工艺，就不可能有真正可行的数控加工程序。数控编程就是将制定的数控加工工艺内容程序化。1.3 课题来源及研究的内容（1） 课题来源 此中墙板是特里克经编机的送经机构传动装置中的部件。 （2）课题研究内容 本题研究的内容是传动中的中墙板的加工工艺设计，中墙板需要加工的有内孔、端面、螺纹、圆弧面。1.4课题研究的目的与意义 课题调研是我们深入生产实践、科学实践而取得感性认识，从中了解工业生产的整个过程，了解从设计到施工、管理以及新技术、新设备的应用，结合所学过的理论知识，使认识向深化发展。这种理论与实践的紧密结合才能完成调查研究任务。因此，调查研究的目的就在于使学生围绕毕业设计(论文)课题进一步了解与之有关的实际知识和进行资料的收集，为解决课题任务提供必要的条件。1. 了解课题研究的对象及生产、科研的实际丰富生产实践知识，巩固和加深所学的理论知识，深入了解机械产品生产的全过程及最新科学技术在机械制造业中的应用，接触所研究的生产技术问题，了解生产的组织管理、土产的运输及产品销售情况，了解企业与研究院所深化改革的情况，尤其要丁解产品服务对象对产品的各项要求。2. 加强理论联系实际把生产中的机械加上设备、工艺与所学的理论知识相互联系进行分析，并加以深化，有利于了解课题。理论的原则化与生产实际的具体化、复杂化，只有在深入实际的过程中才能深刻地理解和认识，才能真正体会到理论联系实际的必要性，才能认识到在学校学过的许多知识与解决实际生产问题还有很大的差距，而缩短差距的方法只有到实践中去。3. 培养深入实际调查研究的作风学生长期生活在学校，所处的环境有很大的局限性，这就需要从多方面来观察问题，从各个角度来认识问题。因而，学生要到工人和技术人员中去，多听第线人员的意见，把意见和建议集中起来，这样才有利于进行综合、比较，找出主要矛盾。深入实际，与工人、技术人员相结合，建立共同的思想基础，以增强劳动观点和群众观点，这不但是工作方法问题也是青年学生成长的必由之路。第2章 中墙板机械加工工艺2.1 零件图样分析 中墙板的主要的作用是在送经机构中用来支撑精轴进行转动。在高速特里克经编机中这类机构以预定的线速度送出经纱，能在高速的情况下稳定的工作。因此，这对中墙板的精度要求特别高。所以在加工中墙板的孔和与下端面一定注意尺寸精度，零件图形上的各个加工部位的尺寸标注完整无误，其中58的孔公差带是N7的，孔到面的中心距公差是0.02mm。铣削端面的表面粗糙度为25um,孔的表面粗糙度为6.3um.加工过程中一定要注意尺寸的变化。如果尺寸超差，从而导致配合间隙误差，这样会使经编机在高速运转中产生强烈振动。2.2 零件材料珠光体HT200（1）材料特点分析HT200具有较高强度铸铁，其基体为珠光体，强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性强，铸造性能较好。因此加工难度较大，加工时会遇到的主要磨损类型有磨蚀、粘结和扩散磨损。 磨蚀主要由碳化物、沙粒参杂物和硬的铸造表皮产生。所以要选择合适的切削用量，在切削过程中也要注意刀具磨损。（2）材料铸造要求灰铁热处理一般是时效处理，装炉温度不高于200，每小时升温速度不高于100，550保温，保温时间按厚度一厘米一小时计算，随炉冷却，冷却速度不高于30每小时，低于200出炉空气中冷却即可。2.3中墙板加工工艺过程由上分析，中墙板零件加工工艺过程，如下2-1表所示表2-1中墙板加工工艺过程序号工序名称工序内容1铸造铸造毛坯2热处理毛坯时效处理3中检检查零件毛坯是否合格4表面处理零件表面喷丸5铣铣削毛坯上下端面、5mm厚的圆弧弧面6钻钻4.1、M8、2-16、2-10.2孔（装配时在进行钻、扩、铰）7粗镗粗镗4-55孔，留0.6mm余量8精镗精镗4-55孔至尺寸要求9攻螺纹铣削M81的螺纹10钳去毛刺11抛光 抛平12检验入库流入到特里科装配车间进行装备2.4 加工设备选择 由于加工表面不是集中在一个面上，考虑到精度问题，故选择卧式加工中心。卧式组合式专用加工中心中的轴，在加工时用到了数控车床和立式铣床还有磨床，精密数控加工中心主要运用于端面、高精度孔、和螺纹孔等高效精密加工。所选的加工中心如图2-1所示。图2-1 OKUMA卧式加工中心第3章 数控加工工艺分析 零件进行加工的工艺分析和工艺处理，制定如何加工零件的加工计划，其内容：确定工件的加工方法；工件在机床上装夹工件的方法；确定加工工艺路线；选择切削刀具和切削条件，加工的零件程序编写。3.1中墙板零件的数控加工方法选择 加工中心加工零件的表面主要有平面、平面轮廓、曲面、孔和螺纹等。这些表面的加工方法要与其表面特征、精度及表面粗糙度要求相适应。3.1.1 中墙板平面、平面轮廓及圆弧曲面加工方法这类零件镗铣类加工中心上唯一的加工方法是铣削。粗铣即可使两平面间的尺寸精度达到IT11IT13，表面粗糙度Ra值可达12.550um.粗铣后再精铣，两平面间的尺寸精度可达IT8IT10级，表面粗糙度可达Ra1.66.3um.3.2.2中墙板孔加工方法加工中心上的孔加工的方法比较多，有钻削、扩削、铰削和镗削等。大直径的孔还可以采用圆弧插补的方式铣削。中墙板零件孔具体加工方案如下：（1）毛坯上铸造出的孔（55），一般先在普通机床上进行荒加工，直径上留35mm的余量，然后再由加工中心按粗镗半精镗-孔口倒角-精镗的加工方案完成；有空刀槽时可用锯片铣刀在半精镗之后、精镗之前用圆弧插补的方式铣削完成，也可用单刀镗刀镗削加工，但效率低；另外孔径较大是可用键槽铣刀或立铣刀用圆弧插补方式通过粗铣、精铣加工完成。（2）对于直径小于30mm的孔，毛坯上是没有的，这个就需要加工中心上完成其全部加工。为提高孔的位置精度，在钻孔前必须铣平孔口端面，并用中心钻钻出中心孔作引导孔 即采用锪孔（或铣）平端面钻中心孔钻扩半精镗空口倒角精镗（或铰）的加工方案。（3）对于同轴孔系，若相距较近，用穿镗法加工；若跨距较大，应尽量采用调头镗的方法加工以缩短刀具的伸长，减小其长径比，提高质量。（4）对于螺纹孔，根据其孔径的大小选择不同的加工方式。直径在M6M20mm之间的螺纹孔，直径在M6 mm以下的螺纹，则只在加工中心上加工出底孔，然后通过其他方法攻螺纹。一般直接用攻螺纹的方式在加工中心上加工；直径在M20 mm以上的螺纹，一般采用镗刀镗削而成的。3.2 工件的装夹及专用夹具设计机床夹具是在机械制造过程中，为了保证工件的加工精度，用来固定加工对象，使之占有正确位置，以接受加工或检测并保证加工要求的机床附加装置，在本设计的研究中,设计组装了以下的专用夹具。3.2.1 定位方案分析首先分析零件的加工要求，在零件图中，有四处孔需要加工，而且孔与面之间有一定的位置与尺寸精度要求。同时毛坯上已经有三个小通孔且不用加工。因此，以这三个孔为支撑点。以底面为基准面，另外在毛坯下方设定三个定位点。设计专用夹具如图3-1所示。图3-1 中墙板专用夹具三个定位点三个支撑点点3.2.2工件安装注意事项（1）：墙板的三个安装孔面要紧贴工装的三个支撑点。（2）：三个定位点要靠紧，不能有间隙。（3）：紧固三个螺杆螺钉要注意用力均匀，不能把其中一个螺钉一下子压紧，应逐个轮流着慢慢地用力压紧。3.3 确定加工工艺路线制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。1. 选择加工方法应以零件加工表面的技术条件为依据，主要是加工面的尺寸精度、形状精度、表面粗糙度，并综合考虑各个方面工艺因素的影响。一般是根据主要表面的技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然后再确定其他次要表面的加工方法。2. 在各表面和孔加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。3. 排加工路线图表。当生产批量不同时零件的工艺路线也会有较大的差别，先在列出零件大量生产时的工艺路线。 采用互为基准的原则，先加工左两端面，然后以左端面为精基准再加工毛坯上的各表面和孔，这样便保证了，左、右两端面的平行度要求同时为加工端面上的通孔保证了垂直度要求。符合先加工面再钻孔的原则。若先加工孔再加工面会出现不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是否平行这个问题。从提高效率和保证精度这两个前提下，采取如上方案。具体的工艺过程见附录1的数控加工工艺卡片3.4 刀具的选择加工中心的刀具有成品刀具和标准刀柄组成。其中成品刀具部分与通用刀具相同，如铣刀、钻头、扩孔钻、铰刀、镗刀、丝锥等。标准刀柄是加工中心必备的辅具，刀柄和机床的主轴孔相对应。加工中心的刀柄已经系列化和标准化，其锥柄和机械手抓卸部分都已经有相应的标准（1）在加工中墙板的58的孔时，需要进行粗加工和精加工，镗孔的尺寸一般可达IT7IT10级，所以用到了粗镗刀和精镗刀，如图3-1和3-2所示。图3-3微调镗刀图3-2双刃镗刀（2） 钻孔的工具比较多，主要有麻花钻、浅孔钻及扁钻等，在加工中墙板的16,、10.2、M6和4.1的孔中分别用到了钻头，如图3-3所示。图3-4 数控加工钻头（3） 在加工中墙板M6的螺纹孔时，先会用5的钻头钻出底孔，然后选择M6的丝锥来攻螺纹，如图3-4所示。图35 合金丝锥（4） 在加工中墙板端面，可根据墙板的表面形状和尺寸选择合适铣刀，加工底面时可以选择面铣刀，如图3-5所示；加工底面的台阶面时需要选择三面刃铣刀，如图3-6所示；在加工圆弧轮廓时选择立铣刀，如图3-7所示。 图3-6 普通面铣刀 3-7 三面刃铣刀刀 图3-8 立铣刀3.5 切削用量选择3.5.1切削用量的三要素（1）切削用量的三要素是切削速度Vc、进给量f和背吃刀量ap。（2）切削用量三要素对切削力的影响规律：ap影响最大，f次之，切削速度Vc影响最小。F、Vc不变，ap增大1倍，切削力F也增大1倍；Vc、ap不变，f增大1倍，增大75%；ap、f不变，Vc增大1倍，F没有明显增加。小型、轻型机床粗加工时，ap要小，Vc可以大一些。（3）切削用量三要素对切削温度的影响规律：切削温度，刀具前刀面与切削接触区域的平均温度。高速钢刀具在600丧失加工能力，加冷却液；硬质合金刀具在900丧失加工能力，不能使用冷却液。Vc影响最大、f次之、ap影响最小。粗加工时，Vc要小，ap要大。（4）切削用量的选择对加工效率、加工质量、加工成本有重大的影响。粗加工切削用量的选择原则：选大的ap（8-10mm），选较大的进给量f（0.5-1mm/r），选较小的切削速度Vc（50m/min）。此工序中的背吃刀量ap=3mm, 切削速度Vc=30 m/min, 进给量f=0.5mm/r3.5.2进给量(进给速度)的选择 进给速度 F(mm/min或mm/r)是数控机床切削用量中的重要参数，根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，参考切削用量手册选取。对于多齿刀具其进给量F、刀具转速n、刀具齿数z及每齿进给量fz的关系为F= nzfz。 （3-1） 每齿的进给量fz主要取决于工件材料的力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度等因素。另每齿进给量的确定可参考下表3-1选取。工件刚性差或刀具强度低时，应取最小值。 表3-1铣刀每齿进给量fz 单位；mm/齿工件材料fz粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀钢0.100.150.100.250.020.050.100.15铸铁0.120.200.150.30 3.5.3切削速度的选择 根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。可用经验公式计算，也可根据生产实践经验在机床说明书允许的切削速度范围内查表选取或者参考有关切削用量手册选用。在选择切削速度时，还应考虑：应尽量避开积屑瘤产生的区域；断续切削时，为减小冲击和热应力，要适当降低切削速度；在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度；加工大件、细长件和薄壁工件时, 应选用较低的切削速度；加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度；工艺系统刚性差的，应减小切削速度。 3.5.4主轴转速的选择主轴转速一般根据切削速度V来选定。计算公式为: n=1000V/D， （32）式中V表示切削速度；D表示刀具直径。式中D为工件或刀具直径（mm）。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。第4章. 检测量具的选用4.1 中墙板尺寸分析 中墙板零件需要检测的数据主要有四个55M6孔的孔径及孔到底面的中心距，底面的表面粗糙度是否达到要求，还有四个M81的螺纹孔及4.1的盲孔、10.2的通孔、16的通孔是否合格。4.2 尺寸检测所需的量具量具是实物量具的简称，它是一种在使用时具有固定形态、用以复现或提供给定量的一个或多个已知量值的器具4.2.155M6孔的孔径检测在检测55M6孔的孔径时需要用到内径百分百，内径百分表是将测头的直线位移变为指针的角位移的计量器具。用比较测量法完成测量,用于不同孔径的尺寸及其形状误差的测量。如下图4-1 图4-1 图4-14.2.2 M81的螺纹孔及10.2，16的通孔类检测图4-2 螺纹规 （1）检测加工好M81的螺纹是否合格，就需要螺纹塞规来检测，如果被测螺纹能够与螺纹通规旋合通过，且与螺纹止规不完全旋合通过（螺纹止规只允许与被测螺纹两段旋合，旋合量不得超过两个螺距），就表明被测螺纹的作用中径没有超过其最大实体牙型的中径，且单一中径没有超出其最小实体牙型的中径，那么就可以保证旋合性和连接强度，则被测螺纹中径合格，否则不合格。如下图4-2所示螺纹规，（2）检验孔径的极限量规叫做塞规，如下图4-3所示。 一个塞规按照被测孔的最大实体尺寸（即孔的最小极限尺寸）制造，另一个塞规按照被测孔的最小实体尺寸（即孔的最大极限尺寸）制造。前者叫做塞规的“通规”（或“通端”）， 后者叫做塞规的“止规”（或“止端”）。塞规的止规，塞不进被检验孔，表示被测孔径小于最大极限尺寸，即说明孔的实际尺寸在规定的极限尺寸范围内，被检测孔是合格的。如果通规通不过被测工件或止规通过了被测工件，即可确定被测工件时不合格的。图4-3 塞规4.2.3 孔到面的中心距及底面平面度的检测 （1） 孔的中心到面的距离需要使用到高度仪，需要将加工好的中墙板零件放在平整光滑的台面上进行测量。如下图4-4所示， 图4-4 高度仪（2） 检验中墙板的底面平面度是否达到要求，就需要选用0.02mm的塞尺进行检测，首先将中墙板底面擦拭干净，放在花岗岩平板上，将塞尺插入被测间隙中，来回拉动塞尺，感到稍有阻力，说明该间隙值接近塞尺上所标出的数值；如果拉动时阻力过小，则说明中墙板底面间隙值比较大，平面度不好。5.结论 此次毕业设计到此基本结束，本次毕业设计主要做的是墙板零件的机加工工艺，这一项设计内容，所涉及到的知识不仅涵盖了大学两年机械专业的绝大部分知识，而且还运用实习所积累的知识，是对大学所学专业课程的一次较为综合的运用，使自己对专业知识有了更深一步的认识与积累。科学技术日新月异，工业生产不断进步，市场对产品的质量和生产效率提出了越来越高的要求。产品加工工艺过程的自动化是实现高质量、高效率最重要的措施之一。 机械加工工艺规程是规定产品或零部件