王路的毕业设计.pdf

无锡工艺职业技术学院 无锡工艺职业技术学院 毕业设计 论文 毕业设计 论文 题 目 题 目 前桥壳盖的数控加工及工艺分析 系 部 系 部 机电工程系 专 业 专 业 机电一体化 学 号 学 号 2008211131 学生姓名 学生姓名 王 路 指导教师 指导教师 张锦明 职 称 职 称 副教授 二 O 一一 年 五 月 二十 日 二 O 一一 年 五 月 二十 日 摘 要 摘 要 壳盖零件是广泛的运用与大型机械上缓冲的专置 具有良好的粗糙度和一般的精度 本文介绍了壳盖零件的数控加工工艺及其编程 如何选用毛坯 刀具如何选择 如何制作壳 盖的制作流程 加工工艺的具体分析和整体思路并且完成工装的制定 壳盖的数控加工 与编程 壳盖零件是广泛的运用与大型机械上缓冲的专置 具有良好的粗糙度和 一般的精度 本文介绍了壳盖零件的数控加工工艺及其编程 如何选用毛坯 刀 具如何选择 如何制作壳盖的制作流程 加工工艺的具体分析和整体思路并且完 成工装的制定 关键字 关键字 壳盖 工艺分析 程序编制 Abstract Abstract Shell cover parts is extensively applied and large mechanical cushioning designed offsets Good roughness and general precision This paper introduces the concave board of nc machining process and parts of the programming How to choose the blank knives how to choose how to make a concave board processing production process the specific analysis and overall design ideas and finish tooling formulation Concave board of the nc processing and programming concave board parts is extensively applied and large mechanical cushioning designed offsets Good roughness and general precision This paper introduces the concave board of nc machining process and parts of the programming How to choose the blank knives how to choose how to make a concave board processing production process the specific analysis and overall design ideas and finish tooling formulation 目目 录录 第一章 概论 1 第二章 工艺分析 2 2 1 零件图分析 2 2 2 毛坯分析 2 2 3 加工设备的选择 2 2 4 夹具的确定 3 2 5 工序安排 3 2 6 加工工步划分 4 2 7 加工刀具的选择 5 2 8 刀具的安装与拆卸 6 2 9 铣削用量的确定 6 2 10 编写工艺卡片 8 第三章 加工路线的模拟与编程 9 3 1 零件正面加工分析与编程 9 3 2 零件凸台加工分析与编程 10 结 论 11 参考文献 11 谢 辞 12 第一章 概论 前桥壳盖 是安装主减速器 差速器 半轴 轮毂和悬架的基础件 主要 作用是支承并保护主减速器 差速器和半轴等 同时 桥壳又是行驶系的主要组 成件之一 桥壳具体有如下功用 1 和从动桥一起承受汽车质量 2 使左 右 驱动车轮的轴向相对位置固定 3 汽车行驶时 承受驱动轮传来的各种反力 作 用力和力矩 并通过悬架传给车架 桥壳可分为整体式和分段式两类 整体式桥 壳是桥壳与主减速器壳分开制造 二者用螺栓连接在一起 它的结构优点是在检 查主减速器和差速器的技术状况或拆装时 不用把整个驱动桥从车上拆下来 因 而维修比较方便 普遍用于各类汽车 分段式桥壳是桥壳与主减速器壳铸成一体 且一般分为两段由螺栓连成一体 这种桥壳易于铸造 但维护主减速器和差速器 时必须把整个桥拆下来 否则无法拆检主减速器和差速器 现已很少使用 为了满足机械制造业日益广阔的各种使用要求 机床品种的发展也与日俱 增 例如 各种高效率自动化机床 重型机床 精密机床以及适应加工特殊形状 和特殊材料需要的特种加工机床相继问世 综观机床的发展史 它总是随着机械 工业的扩大和科学技术的进步而发展 并始终围绕着不断提高生产效率 加工精 度 自动化程度和扩大产品品种而进行的 现代机床总的趋势仍然是继续沿着这 一方向发展 我国机床行业的发展是迅速的 成就是巨大的 但由于起步晚 底子薄 与 世界先进水平相比 还有较大差距 为了适应我国工业 农业 国防和科学技术 现代化的需要 为了提高机床产品在国际市场上的竞争能力 必须深入开展机床 基础理论研究 加强工艺试验研究 大力开发精密 重型和数控机床 使我国的 机床工业尽早跻身于世界先进行列 1 图一 零件立体图 第二章 工艺分析 2 1 零件图分析 图二 从图二可以看出 所给定的零件是一壳盖零件 主要由上下几个平面 安装孔 固定孔 凸台等结构组成 其中上下表面的大部分及外轮廓 标注处 由非 去除材料的方法获得 即可通过铸造的方法直接获得这些表面 加工主要集中在 安装孔 mm 及其上表面 固定孔 mm 2 2 毛坯分析 该零件为冲压凸模 其材料为 42CrMo 合金钢 为提高其切削加工性能 故采用 725 730 的低温淬火 使 42CrMo 钢形成少量的部分马氏体和铁素体的 混合组织 增加二相的硬度差 从而提高其切削性能 2 3 加工设备的选择 铣削加工范围广 生产率高 在铣床上根据不同形式的铣刀 可加工平面 沟槽以及成形面等 故加工该零件应选择铣床 2 铣削加工工艺特点如下 1 铣刀是多齿刀具 切削过程中有多个刀刃同时参加工作 切削刃总长度 较长 并可以使用较高的铣削速度和较大的切削用量 金属切削率大 故铣削的 生产率较高 2 铣刀种类多 加工范围广 能加工平面 斜面 沟槽 成形面 凸轮 齿轮等 铣削精度一般为 IT9 IT7 表面粗糙度 Ra 6 3 1 6 微米 可用于粗加工 半精加工以及精加工 3 铣刀每个刀刃的切削过程是不连续的 刀刃与工件接触时间短 刀体体 积又较大 冷却条件较好 减少了铣刀磨损 有利于延长铣刀的使用寿命 4 铣削过程中 同时参加切削的刀刃数是变化的 每个刀刃的切削厚度也 是变化的 因此切削力变化较大 工件与刀刃间容易产生振动 限制切削速度的 提高 也影响了工件的加工质量 成形面一般在卧式铣床上利用成形刀具来加工 因为该零件为成形面 所以 应选择卧式铣床 该零件为模具 精度要求较高 所以加工该零件 选择卧式数 控铣床 2 4 夹具的确定 1 夹具是机械加工中不可缺少的部件 在机床技术向高速 高效 精密 复 合 智能 环保的方向发展的同时 夹具技术也正朝着高精 高效 模块 组合 通用 经济的方向发展 2 在铣床上 可根据工件的形状和大小不同以及铣削内容和部位 采用不同 的安装方式 3 该零件尺寸较小 且形状规则 适合用机用平口钳装夹 将平口钳安装在 工作台中间位置 利用百分表校正固定钳口与工作台进给方向平行 然后将工件 的基准面与固定钳口相贴合 平口钳的导轨面上垫上平行垫块 若钳口直接与毛 坯接触时 必须在两钳口与工作面间垫上铜皮 然后夹紧工件 2 5 工序安排 1 序是产品制造过程中的基本环节 也是构成生产的基本单位 即一个或一组 工人 在一个工作地点对同一个或同时对几个工件进行加工所连续完成的那部分 工艺过程 称之为工序 2 工序又可分成若干工步 加工表面不变 切削刀具不变 切削用量中的进 给量和切削速度基本保持不变的情况下所连续完成的那部分工序内容 称为工步 3 热处理提高其切削性能 先在铣床上用面铣刀铣平毛坯 再用成形铣刀铣 出零件的外轮廓 为了保证精度 先半精加工 然后精加工 再倒圆角 去除毛 刺 3 2 6 加工工步划分 工序号 工序名称 工 序 内 容 1 面铣刀铣平面 以底面定位 按底面一边找正 装夹工件 兼顾 其他三面的加工尺寸 铣前后端面用 80 的立铣 刀将两面都铣削平整 铣 0 5mm 留 0 5mm 余量 2 粗加工外轮廓 以底面定位 按底面一边找正 装夹工件 兼顾 其他三面的加工尺寸 铣前后端面用 16 的立铣 刀粗加工 要顺铣 铣 0 2mm 留 0 3mm 余量 3 粗加工内槽 以底面定位 按底面一边找正 装夹工件 兼顾 其他三面的加工尺寸 铣前后端面用 12 的立铣 刀粗加工 要逆铣 铣 0 2mm 留 0 3mm 4 半精加工外轮廓 以底面定位 按底面一边找正 装夹工件 兼顾 其他三面的加工尺寸 铣前后端面 用 16 的铣 刀以 800r min 的转速加工 余量留 0 1mm 5 半精加工内槽 以底面定位 按底面一边找正 装夹工件 兼顾 其他三面的加工尺寸 铣左右端面 保证尺寸 用 12 的铣刀以 800r min 的转速加工 余量留 0 1mm 6 精加工外轮廓 以底面定位 按底面一边找正 装夹工 件 兼 顾其他三面的加工尺寸 铣前后两端面 保证端 面 A 的垂直度为 0 048 用 16 的铣刀以 1000r min 的转速 150mm min 的进给速度精加工 7 精加工内槽 以底面定位 按底面一边找正 装夹工件 兼顾 其他三面的加工尺寸 用 12 的铣刀以 1000r min 的转速 150mm min 的进给速度精加工 8 倒圆角 以底面定位 以加工过的端面找正 装夹工件 用 12 的铣刀利用宏程序导出倒角 9 去除毛刺 以底面定位 以加工过的端面找正 装夹工件 用锉子去除毛刺 保持零件的完整性 10 校核尺寸 检查轴承孔尺寸及精度 用游标卡尺量出数据是 否与图纸数据一致 4 2 7 加工刀具的选择 铣刀是刀齿分布在旋转表面或端面上的多刃刀具 其几何形状较复杂 种 类较多 加工范围广 能加工平面 斜面 沟槽 成形面 凸轮 齿轮等 铣削 精度一般为 IT9 IT7 表面粗糙度 Ra 6 3 1 6 微米 可用于粗加工 半精加工以 及精加工 按铣刀切削部分的材料分为高速钢铣刀 硬质合金铣刀 按铣刀结构形式分 为整体式铣刀 镶齿式铣刀 可转位式铣刀 按铣刀的安装方法分为带孔铣刀 带柄铣刀 按铣刀的形状和用途又可分为如下几类 1 圆柱铣刀 圆柱铣刀用在卧式铣床上加工平面 刀齿分布在圆柱表面上 圆柱铣刀的刀 齿有斜齿 螺旋齿 和直齿两种 其可用高速钢整体制造 也可镶焊硬质合金 2 端铣刀 端铣刀用在立式或卧式铣床上加工平面 一般采用机械夹固式可转位硬质合 金刀片式端铣刀 3 立铣刀 立铣刀相当于带柄的圆柱铣刀 利用分布在圆柱表面上的主切削刃进行加 工 端面的副切削刃不通过中心 起修光作用 立铣刀分为直柄和锥柄两种 直 径较大的立铣刀一般制成锥柄 立铣刀切削刃数一般为三个或四个 它主要用于 加工凹槽 台阶面 小平面等 4 键槽铣刀 键槽铣刀主要用于加工轴上的键槽 其与立铣刀的主要区别在于它只有两个 切削刃 端面刀刃延伸至中心 可作为适量的轴向进给 5 锯片铣刀 锯片铣刀主要用于切断工件和加工窄槽 铣刀宽度一般在 6mm 以下 按齿 数不同可分为粗齿与细齿两种 6 三面刃铣刀 三面刃铣刀主要用于铣削沟槽和台阶面 其圆柱表面上的主切削刃起主要切削作用 两 侧面的副切削刃起修光作用 三面刃铣刀可分为直齿三面刃铣刀 错齿三面刃铣刀 镶齿三 面刃铣刀 工序 刀具和直径 mm 铣面 80 面铣刀 粗精加工外轮廓 16 立铣刀 粗精加工内槽 12 立铣刀 点钻 4 中心钻 钻孔 8 麻花钻 钻螺纹 10 螺纹刀 7 角度铣刀 角度铣刀主要用于加工带角度的斜面和凹槽 可分为单角度铣刀 对称双角 5 度铣刀 不对称双角度铣刀 8 成形铣刀 成形铣刀主要用于加工成形面 如 T 形槽 燕尾槽 凹半圆 齿轮等 成 形铣刀是加工成形面的专用刀具 切削刃形状应根据工件的表面轮廓进行设计 具有较高的生产率 因为该零件为平面 按照上面所述 应选择立铣刀 2 8 刀具的安装与拆卸 铣刀安装是铣削工作的重要组成部分 铣刀安装是否正确 不仅影响到加工 质量 而且也影响到铣刀的使用寿命 所以必须按要求进行 铣刀的结构不同 在铣床上的安装方法也不一样 圆柱铣刀 锯片铣刀 三面刃铣刀 角度铣刀及齿轮盘铣刀都为带孔铣刀 多用于卧式铣床上 安装时都要使用铣刀杆 带柄铣刀有直柄和锥柄两种形式 是靠柄部定心来安装或夹持的 2 9 铣削用量的确定 铣削用量是由铣削速度 进给量 背吃刀量和侧吃刀量四要素组成 1 铣削过程中铣刀切削刃最大直径处的线速度为铣削速度 Vc 其计算公式 为 Vc dn 1000 m min 其中 d 铣刀直径 mm n 铣刀转速 r min 2 进给量 铣削过程中工件相对于铣刀在进给方向的位移量 铣削进给量的表示方法有 以下三种 1 每齿进给量 fz 是指铣刀每转一个刀齿 工件沿进给方向移动的距离 单位为 mm z 2 每转进给量 f 是指铣刀每旋转一转 工件沿进给方向移动的距离 单 位为 mm r 铣刀每转进给量与每齿进给量的关系为 f fzz 式中 z 为铣刀齿数 3 每分进给量 vf 亦称进给速度 指在单位时间 每分钟 内 工件沿进 给方向移动的距离 单位为 mm min 三者之间关系为 Vf fn fzzn 在实际加工中 应根据零件的尺寸精度 表面粗糙度及铣刀结构等因素确定 每齿进给量 然后再计算每分进给量 并根据铣床进给量表进行修正 取比较接 近的数值 进给速度的计算 F S f 式中 F 进给速度 mm min S 刀具转速 r min f 主轴转一周时刀具的进给量 mm r 一般取 0 15mm r 3 背吃刀量 铣削深度 ap 指平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸 单位为 mm 6 1 铣平面 80 面铣刀 Vc dn 1000 m min 3 14 120 1000 1000 m min 360 m min 取整 S 1000 Vc d 1000 100 3 14 80 800 取整 F S f S 0 15 1200r min 被吃刀量 ap 0 5mm 2 粗加工外轮廓 16 铣刀 Vc dn 1000 m min 3 14 12 600 1000 30 m min 取整 S 1000 Vc d 1000 30 3 14 12 600 取整 F S f S 0 15 90r min 被吃刀量 ap 0 3mm 3 粗加工内槽 12 铣刀 Vc dn 1000 m min 3 14 10 800 1000 30 m min 取整 S 1000 Vc d 1000 30 3 14 10 800 取整 F S f S 0 15 120r min 被吃刀量 ap 0 3mm 4 精加工外轮廓 16 铣刀 Vc dn 1000 m min 3 14 12 1500 1000 56 m min 取整 S 1000 Vc d 1000 100 3 14 12 1000 取整 F S f S 0 15 120r min 被吃刀量 ap 0 2mm 5 精加工内槽 12 铣刀 Vc dn 1000 m min 3 14 10 1500 1000 30 m min 取整 S 1000 Vc d 1000 100 3 14 10 1000 取整 F S f S 0 15 120r min 被吃刀量 ap 0 2mm 6 点钻 4 点钻刀 Vc dn 1000 m min 3 14 4 1000 1000 12 m min 取整 S 1000 Vc d 1000 12 3 14 4 1000 取整 F S f S 0 15 150r min 被吃刀量 ap 0 3mm 7 钻孔 8 麻花钻 Vc dn 1000 m min 3 14 8 25 1000 62 m min 取整 S 1000 Vc d 1000 62 3 14 8 2500 取整 F S f S 0 15 375r min 被吃刀量 ap 15mm 8 钻螺纹孔 10 螺纹刀 Vc dn 1000 m min 3 14 10 50 1000 15 m min 取整 S 1000 Vc d 1000 15 3 14 10 480 取整 F S f S 0 15 72r min 被吃刀量 ap 15mm 吃刀量的大小主要受机床 工件和刀具刚度的限制 其选择原则是在满足 工艺要 求和工艺系统刚度许可的条件下 选用尽可能大的吃刀量 以提高加工效率 为保证加工精 度和表面粗糙度 应留 0 2 0 5mm 的精加工余量 7 2 10 编写工艺卡片 最后根据设计方案编写相应的加工工艺文件 机械加工工艺过程卡与机械加 工工艺卡 其主要内容见下表 加工工序 铣平面 粗加工 半精加工 精加工 倒圆角 除毛刺 校核尺寸 工 序 卡 工 序 卡 产品图号 零件图号1 数控加工工 序卡片 数控加工工 序卡片 42CrMo 合金 钢 产品名称 桥盖 零件名称 前桥壳盖 材料 牌号 42CrMo 毛坯种类 T200 毛坯外形尺寸 工序 号 工序名称 内容 使用设备 工装工具检具 备注 转速 r min 进给 mm min 切削用 量 mm 1 找正 使工件与 X 轴或 Y 轴平行 数控铣床 百分表 2 对刀 找中心 3 铣平面 定位到 R 平面 80 面铣刀夹具 铣上下表 面 1200 150 0 5 4 铣外轮廓 包括粗加工 半精 加工 精加工 16 铣刀 夹具 游标卡尺 外轮廓加 工 600 1000 100 0 5 5 铣内槽 包括粗加工 半精 加工 精加工 12 铣刀 夹具 游标卡尺 内槽加工 400 800 50 0 5 6 点钻 孔定位 4 点钻 夹具 游标卡尺 孔定位 1200 30 0 2 7 钻孔 加工孔 8 麻花钻 夹具 游标卡尺 加工孔30 25 15 8 铣螺纹 加工螺纹 10 螺纹刀夹具 游标卡尺 加工螺纹 25 25 15 9 倒圆角 将棱角倒圆 12 铣刀 夹具 游标卡尺 0 2 10 去毛刺 去毛刺 锉刀 11 校核 校核尺寸 卡尺 12 清理 清理型腔中的铁屑 毛刷 13 拆卸工件 把工件拆下来 扳手 编制 审核 批准 8 第三章 加工路线的模拟与编程 3 1 零件正面加工分析与编程 图三 零件正面加工图 图纸分析 1 加工方法 从图三该零件的实际结构看 加工的重点安装孔 mm 及其上表面 故安装孔 mm 及其上表面应分粗 精加工两个阶段进 行 以保证加工表面的尺寸精度及粗糙度要求 先以上表面的台阶面 非加工表 面 为定位基面 利用立式加工中心分别数控铣底面及安装孔来提高装夹刚度以 满足加工的可靠性要求 数控铣上表面 钻完固定孔 即可加工出该零件 2 加工顺序 加工顺序的拟定按照基面先行 先粗后精的原则确定 1 由面到孔 2 由定位面到其他面 3 由粗到精 3 加工设备 选择在加工中心机床上加工零件 4 定位装夹 由于加工类型属中批生产 故尽量采用专用装夹 5 检验 6 走刀路线 见附录程序 9 3 2 零件凸台加工分析与编程 图四 零件侧面剖视图 据图四 图五 编程时注意倒角度数 在加工第一步时就应该将两面都用面铣刀 铣削表面 因为在夹具夹件过程中可能就存在误差 所以这样就能确保后续进行 的加工都能在一个基本标准的平行度保证下 同时确保倒角度数的精确 这样就 能保证 4 5 的角度误差减小 同时可以保证 25 的孔的精度能在 0 0 021 之间 图五 零件侧面凸台图 10 当正面加工全部完成后 侧面的两个连轴需要用铣刀分层铣削 由于凸台 的深度比较大 所以一是防止刀具磨损加速 二是保证零件的加工精度 那 就必须采用分层铣削 这样产生的误差也会减小 结 论 通过这一个多月的毕业设计 使我对数控加工的过程有了深一步的了解 开 始我感觉到无从下手 通过老师的悉心指导 查阅相关资料 最终做完了毕业设 计 这次的毕业设计主要有零件的机械加工工艺过程分析 数控加工工序分析和 零件加工的定位与夹紧方案的确定 在此过程中 需要我们进行资料的调研 收 集 加工与整理和正确使用工具书 使我基本掌握有关工程设计的程序 方法与 技术规范 提高工程设计计算 编写技术文件的能力 这次毕业设计可以说是对我们以后的工作很有帮助的 不仅是因为通过设计 我们学到了很多东西 让我们在以后的工作中不会在茫然不知所措 通过毕业设计 一般工程技术问题的独立工作能力 拓宽和深化学生的知识 培养我们树立正确的设计思想 设计构思和创新思维 掌握工程设计的一