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轴类零件的加工工艺分析与实例【1张CAD图纸+说明书】

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内容简介:
? 理解二维图纸或其它的模型数据 ? 建立加工模型或通过数据接口读入 ? 确定加工工艺(装卡、刀具等) ? 生成刀具轨迹 ? 加工仿真 ? 产生后置代码 ? 输出加工代码 现在分别予以说明。 1加工工艺的确定 加工工艺的确定目前主要依靠人工进行,其主要内容有: ? 核准加工零件的尺寸、公差和精度要求 ? 确定装卡位置 ? 选择刀具 ? 确定加工路线 ? 选定工艺参数 2加工模型建立 利用 制计算机屏幕上。作为计算机自动生成刀具轨迹的依据。 加工模型的建立是通过人机交互方式进行的。被加工零件一般用工程图的形式表达在图纸上,用户可根据图纸建立三维加工模型。针对这种需求, 仅应能生成常用的直线和圆弧,还应提供复杂的样条曲线、组合曲线、各种规则的和不规则的曲面等的造型方法,并提供种过渡、裁剪、几何变换等编辑手段。 被加工零件数据也可能由其他 此 。由于分工越来越细, 企业之间的协作越来越频繁,这种形式目前越来越普遍。 被加工零件的外形不可能是由测量机测量得到,针对此类的需求, 一定的格式给出的数据,系统自动生成零件的外形曲面。 3刀具轨迹生成 建立了加工模型后,即可利用 造工程师系统提供的多种形式的刀具轨迹生成功能进行数控编程。 造工程师中提供了十余种加工轨迹生成的方法。用户可以根据所要加工工件的形状特点、不同的工艺要求和精度要求,灵活的选用系统中提供的各 种加工方式和加工参数等,方便快速地生成所需要的刀具轨迹即刀具的切削路径。 造工程师在研制过程中深入工厂车间并有自己的实验基地,它不仅集成了北航多年科研方面的成果,也集成了工厂中的加工工艺经验,它是二者的完美结合。在 造工程师中做刀具轨迹,已经不是一种单纯的数值计算,而是工厂中数控加工经验的生动体现,也是你个人加工经验的积累,它人加工经验的继承, 为满足特殊的工艺需要, 造工程师能够对已生成的刀具轨迹进行编辑。 造工程师还可通过模拟仿真检验生成的刀具轨迹的正确性和是否有过切产 生。并可通过代码较核,用图形方法检验加工代码的正确性。 4后置代码生成 在屏幕上用图形形式显示的刀具轨迹要变成可以控制机床的代码,需进行所谓后置处理。后置处理的目的是形成数控指令文件,也就是平我们经常说的 可以通过用户自己修改某些设置而适用各自的机床要求。用户按机床规定的格式进行定制,即可方便地生成和特定机床相匹配的加工代码。 5加工代码输出 数控加工 数控加工是将待加工零件进行数字化表达,数控机床按数字量控制刀具 和零件的运动,从而实现零件加工的过程。 被加工零件采用线架、曲面、实体等几何体来表示, 过后置处理生成加工代码,将加工代码通过传输介质传给数控机床,数控机床按数字量控制刀具运动,完成零件加工。其过程如下图所示: 【零件信息】【 【 【数控机床】【零件】 ( 1)零件数据准备:系统自设计和造型功能或通过数据接口传入 实际的数控加工中,零件数据不仅仅来自图纸,特别在广泛采用 件数据往往通过测量或通过标准数据接口传输等方式得到。 ( 2)确定粗加工、半精加工和精加工方案。 ( 3)生成各加工步骤的刀具轨迹。 ( 4)刀具轨迹仿真。 ( 5)后置输出加工代码。 ( 6)输出数控加工工艺技术文件。 ( 7)传给机床实现加工。 控加工工艺的基本特点 数控加工,也称之为 工,是以数值与符号构成的信息,控制机床实现自动运转。数控加工经历了半个世纪的发展已成为应用于当代各个制造领域的先进制造技术。数控加工的最大特征有两点:一是可以极大地提高精度,包括加工质量精度及加工时间误差精度;二是加工质量的重复性,可以稳定加工质量,保持加工零件质量的一致。也就是说加工零件的质量及加工时间是由数控程序决定而不是由机床操作人员决定的。 无论是手工编程还是自动编程,在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析 ,拟定加工方案,选择合适的刀具,确定切削用量。在编程中,对一些工艺问题 (如对刀点、加工路线等 )也需做一些处理。因此程序编制中的工艺分析是一项十分重要的工作。 在普通机床上加工零件时,是用工艺规程或工艺卡片来规定每道工序的操作程序,操作者按工艺卡上规定的“程序”加工零件。而在数控机床上加工零件时,要把被加工的全部工艺过程、工艺参数和位移数据编制成程序,并以数字信息的形式记录在控制介质 (如穿孔纸带,磁盘等 )上,用它控制机床加工。由此可见,数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同,但数控加工的整个过程 是自动进行的,因而又有其特点。 1)工序的内容复杂。这是由于数控机床比普通机床价格贵,若只加工简单工序在经济上不合算,所以在数控机床上通常安排较复杂的工序,甚至在普通机床上难以完成的工序。 2)工步的安排更为详尽。这是因为在普通机床的加工工艺中不必考虑的问题,如工序内工步的安排 (1) 加工对象改型的适应性强 利用数控机床加工改型零件,只需要重新编制程序就能实现对零件的加工。它不同于传统的机床,不需要制造、更换许多工具、夹具和量具,更不需要重新调整机床。因此,数控机床可以快速地从加工一种零件转 变为加工另一种零件,这就为单件、小批量以及试制新产品提供了极大的便利。它不仅缩短了生产准备周期,而且节省了大量工艺装备费用。 (2) 加工精度高 数控机床是以数字形式给出指令进行加工的,由于目前数控装置的脉冲当量 ( 即每输出一个脉冲后数控机床移动部件相应的移动量 ) 一般达到了 就是 1 m 。而进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿,因此,数控机床能达到比较高的加工精度和质量稳定性。这是由数控机床结构设计采用了必要的措施以及具有机电结合的特点决定的。首先是在结 构上引入了滚珠丝杠螺母机构、各种消除间隙结构等,使机械传动的误差尽可能小;其次是采用了软件精度补偿技术,使机械误差进一步减小;第三是用程序控制加工,减少了人为因素对加工精度的影响。这些措施不仅保证了较高的加工精度,同时还保持了较高的质量稳定性。 在采用点位控制系统的钻孔加工中,由于不需要使用钻模板与钻套,钻模板的坐标误差造成的影响也不复存在。又由于加工中排除切屑的条件得以改善,可以进行有效地冷却,被加工孔的精度及表面质量都有所提高。对于复杂零件的轮廓加工,在编制程序时已考虑到对进给速度的控制,可以做到在 曲率变化时,刀具沿轮廓的切向进给速度基本不变,被加工表面就可获得较高的精度和表面质量。 (3) 生产效率高 零件加工所需要的时间包括在线加工时间与辅助时间两部分。数控机床能够有效地减少这两部分时间,因而加工生产率比一般机床高得多。数控机床主轴转速和进给量的范围比普通机床的范围大,每一道工序 都能选用最有利的切削用量,良好的结构刚性允许数控机床进行大切削用量的强力切削,有效地节省了在线加工时间。数控机床移动部件的快速移动和定位均采用了加速与减速措施,由于选用了很高的空行程运动速度,因而消耗在快进、快退和定位的时间要比一般机床少得多。 数控机床在更换被加工零件时几乎不需要重新调整机床,而零件又都安装在简单的定位夹紧装置中,可以节省用于停机进行零件安装调整的时间。 数控机床的加工精度比较稳定,一般只做首件检验或工序间关键尺寸的抽样检验,因而可以减少停机检验的时间。在使用带有刀库和自动换刀装置 的数控加工中心时,在一台机床上实现了多道工序的连续加工,减少了半成品的周转时间,生产效率的提高就更为明显。 (4) 自动化程度高 数控机床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的,操作者除了操作面板、装卸零件、关键工序的中间测量以及观察机床的运行之外,其他的机床动作直至加工完毕,都是自动连续完成、不需要进行繁重的重复性手工操作,劳动强度与紧张程度均可大为减轻,劳动条件也得到相应的改善。 (5) 良好的经济效益 使用数控机床加工零件时,分摊在每个零件上的设备费用是较昂贵的。但在单件、小批生产情况下,可 以节省工艺装备费用、辅助生产工时、生产管理费用及降低废品率等,因此能够获得良好的经济效益。 (6) 有利于生产管理的现代化 用数控机床加工零件,能准确地计算零件的加工工时,并有效地简化了检验和工夹具、半成品的管理工作。这些特点都有利于使生产管理现代化。数控机床在应用中也有不利的一面,如提高了起始阶段的投资,对设备维护的要求较高,对操作人员的技术水平要求较高等 数控机床的主要性能指标 一、精度指标 、 分辨力与脉冲当量 分辨力指:两个相邻的分散细节之间可以分辨的最小间隔 . 脉冲当量是设计数控机床 的原始数据之一,其数值大小决定数控机床的加工精度和表面质量。脉冲当量越小,数控机床加工精度和加工表面质量越高。通数控机床的脉冲当量为 1度或超精度数控机床的脉冲当量为 精密的数控系统的分辨力已达 2、定位精度与重复定位精度 定位精度是指数控机床工作台等移动部件在确定的终点所 的实际位置的精度 ,因此移动部件实际位置与理想位置之间的误差称为定位误差。 重复定位精度是指在同一台数控机床上 ,应用相同程序相同代码加工一批零件 ,所得到连续结果的一 致程度。 3、分度精度 分度精度是指分度工作台在分度时 ,理论要求回转的角度值和实际回转的角度值的差值发。 二、加工性能指标 1、 最高主轴转速和最大加速度 最高主轴转速是指主轴所能达到的最高转速 ,它是影响零件表面加工质量 ,生产效率以及刀具寿命的主要因素之一。最大加速度是反映主轴速度提高能力的性能指标 ,也是加工效率的重要指标。 2、 最快位移速度和最高进给速度 最快位移速度是指进给主轴在非加工状态下的最高移动速度;最高进给速度是指进给轴在加工状态下的最高移动速度。这两个物理量在很大程度上会对零件的加工质量造成 影响,也是影响生产效率以及刀具寿命的主要因素。这两个性能指标受数控装置的运算速度、机床动态特征及工艺系统刚度等因素控制。 三、可靠性能指标 1、 平均无故障工作时间 均无故障工作时间是指一台数控机床在使用 数控机床的产生与发展 随着科学技术和生产的不断发展 ,对各种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、高效率的重要措施之一。 但是 ,在产品加工中 ,大批量生产的零件并不很多 ,据统计 ,单件与小批量生产的零件约占机械加工总量的 80%以上。产品的频繁地更新换代 多品种生产要求。 为了解决上述这些问题,一种灵活,高精度,通用,高效率的“柔性”自动化生产设备 :数控机床应运而生。 数字控制系统有如下特点: 可用不同的字长表示不同精度的信息 ,表达信息准 确。 可进行逻辑、算术运算,也可以进行复杂的信息处理。 可不用改动电路或机械机构,通过改变软件来改变信息处理的方式,具有柔性化。 由于数字控制系统具有上述特点 ,使数控机床得到广泛发展除此之外 ,数控技术还被广泛应用于工业机器人、数控线切割机、数控火花切割机、坐标测量机、绘图仪等设备上 . 我国数控机床的发展概况:我国对数控系统的研究开发始于 20 世纪 50 年代 ,但真正得到发展是从 80 年代开始 如高速主轴制造技术(12000r/8000r/快速进给 (60m/快速换刀 (柔性制造、快速成型制造技术等为下一代国产数控机床的发展奠定了基础 . 特别重要的是,我国数控系统的可靠性已有很大的提高 ,5000同时大部分数控机床配套产品已能国内产生 ,自我配套率超过 60% 数机床的组成及工作原理 数控机床的组成 数字控制 (称数控 ,是一种利用数字化的信息对设备运动及加工过程进行控制的一种自动化技术。 、液、气、光一体化的产品。 数控机床主要由以下几个部分组成 计算机数控装置 ( 伺服单元、驱动装置和测量装置 控制面板 控制介质与程序输入输出设备 目前在数控机床上常用的通信方式有:串行通信自动控制专用接口网络技术 编程序控制器 )、机床 I/O(输入 /输出 )电路和装置 接受 M、 S、 T 指令,对其进行译码并转换成对应的控制信号,控制辅助装置完成机床相应的开关动作 ; 接受操作面板和机床传送来的 I/给 其处理后 ,输出指令控制 机床本体 数控机床的组成相对与普通机床有以下几个特点: 由于大多数数控机床采用了高性能的主轴及伺服传动系统,因此数控机床的机械传动机构得到了简化,传动链较短; 为了适应数控机床连续地自动化加工,数控机床机械机构具有较高的动态刚度、阻尼精度及耐磨性,热变形较小; 更多地采用高效传动部件,如滚珠丝杆副、直线滚动轨迹等; 不少数控机床还才用了刀库和自动换刀装置以提高机床工作效率。 数控机床的分类 1、 按工艺用途分类 、 普通数控机床 、 数控加工 中心 、 多坐标数控机床 、 数控特种加工机床 2、 按控制运动的方式分类 、 点位控制数控机床 、 直线控制数控机床 、 轮廓控制数控机床 3、 按进给伺服系统类型分类 、 开环数控机床 、 半闭环数控机床 、 闭环数控机床 数控编程系统 数控加工机床与编程技术两者的发展是紧密相关的。数控加工机床的性能提升推动了编程技术的发展,而编程手段的提高也促进了数控加工机床的发展,二者相互依赖。现代数控技术正在向高精度、高效率、高柔性和智能化方向发展,而编程方式也越来越丰富。 数控编程可分为机内编程和机外编程。机内编程指利用数控机床本身提供的交互功能进行编程,机外编程则是脱离数控机床本身在其他设备上进行编程。机内编程的方式随机床的不同而异,可以“手工”方式逐行输入控制代码 (手工编程 )、交互方式输入控制代码 (会话编程 )、 图形方式输入控制代码 (图形编程 ),甚至可以语音方式输入控制代码 (语音编程 )或通过高级语言方式输入控制代码 (高级语言编程 )。但机内编程一般来说只适用于简单形体,而且效率较低。机外编程也可以分成手工编程、计算机辅助 外编程由于其可以脱离数控机床进行数控编程,相对机内编程来说效率较高,是普遍采用的方式。随着编程技术的发展,机外编程处理能力不断增强,已可以进行十分复杂形体的数控加工编程。 在 20世纪 50年代中期, 公布了其研究成果,即 统。 60 年代初, 统得到发展,可以解决三维物体的连续加工编程,以后经过不断的发展,具有了雕塑曲面的编程功能。 统所用的基本概念和基本思想,对于自动编程技术的发展具有深远的意义,即使目前,大多数自动编程系统也在沿用其中的一些模式。如编程中的三个控制面:零件面 (导动面 (检查面 (概念;刀具与检查面的 on、 随着微电子技术和 动编程系统也逐渐过渡到以图形交互为基础的、与 以前的语言型自动编程系统相比, 何模型的产生和处理手段灵活、多样、方便,可以实现设计、制造一体化。 件根据用户对象的不同,可分为低端、中端和高端三种档次。这几个 件都是高端的软件,比较典型的有 种。他们的特点是操作繁琐,学习周期长,但生成的刀路可控性比较好,能针对复杂(很复杂 )的零件模型进行编程。 中端软件的代表作我个人认为应该是 。中端 件有这样的特点:操作简单,全视窗操 作,向导式设置,与实际加工流程一致,易学易用。此外也具有良好的刀路控制功能,提供多种加工选项,满足复杂模型的加工需要。 低端软件这里就不多说了,一般没多少人对这类档次的 外需要给你纠正的是: 、 们没有加工编程的功能。如果说 有编程的功能,那是指的 C,这里应该弄清楚。 轴类零件的加工工艺分析与实例 摘 要 : 通过 渗碳主轴加工工艺的 分析 、 阐述了在职校机械加工 实习课中如何对 轴类零件进行工艺分析,从而提高 工件质量。 关键词 : 轴类零件 、 零件图的工艺分析 、 工艺规程制订 在职业学校 机械加工实习课中, 轴类零件的加工是学生练习车削技能 的最基本也最重要的项目,但学生最后完工工件的质量总是 很不理想,经过分析主要是学生对轴类零件的工艺分析工艺规程制订不够合理。 轴类零件中工艺规程 的 制订,直接关系到工件质量 、 劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法,但只有某一种较合理,在制订机械 加工工艺规程中, 须注意以下几点 。 理解零件结构特点、精度、材质、热 处理 等技术要求,且要研究产品装配图,部件装配图及验收标准。 料 锻造 正火 粗加工 半精加工 渗碳 去碳加工(对不需提高硬度部分) 淬火 车螺纹、钻孔或铣槽 粗磨低温时效半精磨低温时效精磨。 非加工表面,应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴,根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面,让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准,同时 , 粗基准不可重复使用 。 符合基准重合原则,尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。 内圆磨具主轴 针对上述要求,现举例说明如下。一渗碳主轴(如上图),每批 40 件,材料 20碳件工艺比较复杂 ,必须对粗加工工艺绘制工艺草图(如 图)。 工艺草图 主轴加工工艺过程 工 序 工种 工步 工序 内容及要求 机 床 设备(略) 夹具 刀具 量具 1 车 按工艺草图车全部至尺寸 工艺要求:( 1)一端钻中心孔 2。( 2) 1: 5 锥度及莫氏 3 内锥涂色检验,接触面 60%。 ( 3)各需磨削的外圆对中心孔径向跳动不得大于 莫氏3 号铰 刀 莫氏 3号塞规 1: 5环规 检查 2 淬 热处理 3 车 去碳。一端夹牢,一端搭中心架 车端面,保证 36 右端面台阶到轴端长度为 40 修钻中心孔 5B 型 调头 车端面,取总长 340 至尺寸,继续钻深至 85, 60 倒角 检查 4 车 一夹一顶 车 6g 左螺纹大径及 30至 车 25 至 251020。、长 43 车 35 至 353040。车砂轮越程槽 5 车 调头,一夹一顶 车 6g 螺纹大径及 30至 305060。车 40 至 405060。车砂轮越程槽 6 铣 铣 192800。二平面至尺寸 7 热 热处理 8 研 研磨二端中心孔 9 外磨 二顶尖,(另一端用锥堵) 粗磨 40 外圆,留 量 粗磨 30圆至 (二处)台阶磨出即可 粗 磨 1:5 锥度,留磨余量 10 内磨 用 V 型夹具( 30 外圆处定位) 磨莫氏 3 内锥(重配莫氏 3 锥堵)精磨余量 1 热 低温时效处理(烘),消除内应力 12 车 一端夹住,一端搭中心架 钻 ,用导向套定位,螺纹不攻 Z 2027 调头,钻孔 5 攻 6H 内螺纹 锪孔口 60中心孔 调头套钻套钻孔 25(螺纹 不改 ) 锪 60 中心孔,表面精糙度 60锪钻 检查 13 钳 锥孔内塞入攻丝套 攻 6H 内螺纹 至尺寸 14 研 研中心孔 15 外 磨 工件装夹于二顶尖间 精磨 40 及 35 25 外圆至尺寸 磨 螺纹大径至 半精 磨 30处至 精磨 1:5 锥度至尺寸 ,用涂色法检查按触面
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