王瑞玲 (1).doc

河南科技大学河南科技大学 毕业设计 论文 说明书毕业设计 论文 说明书 题题 目 目 复杂成型曲线回转轴零件加工复杂成型曲线回转轴零件加工 类类 别 别 专专 科科 年年 级级 专专 业业 0909级机电一体化级机电一体化 函授教学站点 函授教学站点 平高函授教学站平高函授教学站 姓姓 名名 王王 瑞瑞 玲玲 河南科技大学河南科技大学 毕毕 业业 设设 计计 论 论 文 任文 任 务务 书书 一 题一 题 目 目 复杂成型曲线回转轴零件加工复杂成型曲线回转轴零件加工 二 时二 时 间间 自2011年2月22日 至 2011 年4月21日止 三 要三 要 求 求 1 2月22日 2月27日 确定论文题目 2 2月27日 4月17日 阅读文献 收集相关资料 撰写论文完成第一稿 3 4月17日 4月18日 论文初审 修改 4 4月20日 4月21日 定稿 提交论文 指导教师指导教师 冯冯 柏柏 群群 下达时间下达时间 20112011年年2 2月月2222日日 摘 要 数控机床是一种高效率的设备 它的效率一般高于普通机床 2 4 倍 在数控机床上加工的零件通常要比普通机床所加工的零件工艺规程复杂得 多 在数控机床加工前 正确的确定加工方案 将机床的运动过程 零件 的工艺过程 刀具的形状 切削用量和走刀路线等合理地编入程序 此零 件是数控车床对偏心件 梯形螺纹及端面槽等复杂零件的编程与加工 重 要的是车工工艺上的处理与数控加工手法的结合 需要综合运用机加工 数控 及其他相关学科的知识 通过毕业设计使我们具备了对该类复杂综 合零件进行适当的工艺调整与数控加工调整的能力 关键词 数控机床 加工 螺纹 程序 工艺 ABSTRACT KEY WORDS 目录目录 第第 1 1 章章 课题简介课题简介 1 1 1 1 图纸介绍 1 1 2 技术要求 1 1 3 材料要求 1 第第 2 2 章章 设计思路设计思路 2 2 2 1 课题分析 2 2 2 课题分析理解 2 2 3 工艺与材料机加工数控的相关知识 3 2 4 梯形螺纹的工艺分析与编程加工处理 3 2 5 梯形螺纹车刀及刃磨 6 3 6 梯形外螺纹的测量 8 3 7 加工精度要求 10 3 8 切削用量 11 第第 3 3 章章 工件加工的数控编程工件加工的数控编程 1212 第第 4 4 章章 结论结论 1616 参考文献参考文献 1717 鸣谢鸣谢 1818 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 1 页 共 24 页 第 1 章 课题简介 1 11 1 图纸介绍图纸介绍 1 21 2 技术要求技术要求 1 不准用锉刀 砂布等修饰表面 2 用什锦锉去毛刺 3 未注倒角 1 45 4 未注公差尺寸按 GB1804 m 1 31 3 材料要求材料要求 材料使用 45 钢 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 2 页 共 24 页 第 2 章 设计思路 2 12 1 课题分析课题分析 此零件是数控车床对梯形螺纹及圆弧等复杂零件的编程与加工 重要 的是车工工艺上的处理与数控加工手法的结合 需要综合运用机加工 数 控 及其他相关学科的知识 通过毕业设计使我们具备了对该类复杂综合 零件进行适当的工艺调整与数控加工调整的能力 从练习开始 包括工艺 材料 刀量具分析 机床调整 程序处理是一系列连续而融合相关综合知 识运用的过程 具体步骤如下 1 课题分析 理解 2 工艺与材料 机加工 数控的相关知识 3 圆弧的工艺分析与编程加工处理 4 圆弧的加工练习 5 毕业设计论文圆弧件部分的理论与实际练习结合说明 6 梯形螺纹的工艺分析与编程加工处理 7 梯形螺纹的加工练习 8 螺纹的工艺分析与编程加工处理 9 螺纹的加工练习 10 综合零件的数控加工 2 22 2 课题分析理解课题分析理解 此零件是数控车床对圆弧梯形螺纹及端面槽等复杂零件的编程与加工 重 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 3 页 共 24 页 要的是车工工艺上的处理与数控加工手法的结合 需要综合运用机加工 数控 及其他相关学科的知识 通过毕业设计使我们具备了对该类复杂综 合零件进行适当的工艺调整与数控加工调整的能力 2 32 3 工艺与材料机加工数控的相关知识工艺与材料机加工数控的相关知识 数控机床上加工的零件通常要比普通机床所加工的零件工艺规程复杂的多 应 对数控机床的 性能 特点 切削范围和标准刀具系统等有全面了解 数控 加工工艺设计的原则和内容在许多方面与普通加工工艺相同 根据实际应 用中的经验 数控加工工艺主要包括下列内容 1 选择并决定零件的数 控加工内容 2 零件图样的数控工艺性分析 3 数控加工的工艺路线设计 4 数控加工工序设计 5 数控加工专用技术文件的编写 2 42 4 梯形螺纹的工艺分析与编程加工处理梯形螺纹的工艺分析与编程加工处理 梯形螺纹是应用很广泛的 传动螺纹 例如车床上的长丝杠和中 小 滑板的丝杠等都是梯形螺纹 它们的工作长度较长 使用精度要求较高 因此车削比较困难 1 梯形螺纹标记 梯形螺纹标记由螺纹代号 公差带代号及旋合长度代号组成 彼此用 分开 根据国标 GB796 86 规定 梯形螺纹代号由螺纹种类代号 Tr 和螺纹 公称直径 导程 来表示 由于标准对内螺纹小径 D 和外螺 纹大径只规定了一种公差带 4H 4h 规定外螺纹小径 d3 的公差位置永 远为 h 的基本偏差为零 公差等级与中径公差等级数相同 而对内螺纹大 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 4 页 共 24 页 径 D4 标准只规定下偏差 即基本偏差 为零 而对上偏差不作规定 因此 梯形螺纹仅标记中径公差带 并代表梯形螺纹公差带 由表示公差带等级 的数字及表示公差带位置的字母组成 螺纹代号 单线螺纹 Tr40 7 7H L L 旋合长度代号 7H 内螺纹公差带 7 螺距 40 大径 Tr 螺纹种类代号 梯形螺纹 2 梯形螺纹的计算 30 梯形螺纹各部分名称 代号及计算公式 Tr42 6 8e 的丝杠和螺母 试求内 外螺纹的大径 牙型高度 小径 牙顶宽 牙槽底宽和中径尺寸 大径 d 42mm 中径 d2 d 0 5P 42 0 5 10 37mm 牙高 h3 0 5P ac 0 5 6 0 5 3 5mm 小径 d3 d 2h3 42 2 3 5 27mm 牙顶宽 f f 0 366P 0 536ac 牙槽底宽 w w 0 366P 0 536ac 3 66 0 268 3 392mm 3 梯形螺纹公差 GB5796 4 86 公差带位置与基本偏差 公差带大小及公差等级 旋合 长螺纹精度与公差带的选用和多线螺纹作了如下规定 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 5 页 共 24 页 1 梯形螺纹公差带位置与基本偏差 公差带的位置由基本偏差确定 标准规定梯形外的上偏差及梯形内螺纹的下偏差 EI 为基本偏差 对外螺纹的中径 d2 规定了三种公差带位置 h e 和 c 大径 d 和小径 d 只规定了一种公差带位置 h h 的基本偏差为零 e 和 c 的基本偏差值 6 梯形螺纹公差表格应用举例 查出 Tr42 6 8e 各直径上 下偏差 然后再查表并计算出外螺纹 Tr42 6 8e 各直径上下偏差 计算外螺纹各直径 D 42mm d2 36 5mm d3 d 2h3 d 2 0 5P ac 40 2 0 5 6 0 5 33mm 根据标准规定 外螺纹大径 d 和小径 d 的基本偏差为 0 即 es 0 查表 6 21 Td 0 425mm 查表 6 23 Td2 0 355mm 查表 6 24 Td3 0 569mm 查表 6 18 梯形外螺纹中径基本偏差为 0 125mm 即 es 0 125mm 所以对于大径 es 0 ei es Td 0 0 425 0 425mm 对于中径 es 0 125 ei es Td2 0 125 0 355 0 480mm 对于小径 es 0 ei es Td3 0 0 569 0 569mm 故外螺纹大径应为 400 0 425mm 中径应为 36 5 0 125 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 6 页 共 24 页 0 480mm 小径应为 320 0 569mm 2 52 5 梯形螺纹车刀及刃磨梯形螺纹车刀及刃磨 1 梯形外螺纹车刀 车梯形外螺纹时 径向切削力较大 为了减少切削力 螺纹车刀也应分 为粗车刀和精车刀两种 1 高速钢梯形螺纹粗车刀 高速钢梯形螺纹粗车刀如图 6 51 所示 为了左右切削并留精车余量 刀尖角应小于牙型角 刀尖宽度应小于牙型 槽底宽 W 2 高速钢梯形螺纹精车刀 高速钢梯形螺纹精车刀如图 6 52 所示 车刀的径向前角为 0 两侧切削刃之间的夹角等于牙型角 为了保证两 侧切削刃切削顺利 在两侧都磨有较大前角 ro 10 16 的卷屑槽 但 车削时 车刀的前端不能参加切削 只能精车牙侧 2 梯形螺纹升角对车刀工作角度的影响 车螺纹时 因受螺旋线的影响 则车刀工作时的前角和后角与刃磨前 角 静止前角 和刃磨后角 静止后角 的数值不同 由于三角形螺纹升角较小 受其影响不大 但在车削梯形螺纹 矩形螺纹时 由于其螺纹升角较大 其影响则不可忽略 因此 在刃磨梯形螺纹车刀时 必须考虑这个影响 1 从图 6 14 中可知 在刃磨与走刀方向同侧的后角时应为 3 5 10 而在刃磨与背离走刀方向同侧后角时应为 3 5 3 车刀两侧前角的变化 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 7 页 共 24 页 将车刀两侧切削刃组成的平面垂直于螺旋线装夹 使左侧刃的工作前 角和右侧刃的工作前角均为 0 适用于粗车 或在前刀面上沿两侧切削 刃磨出较大前角的卷屑槽 使切削顺利并利于排屑 4 梯形螺纹车刀刃磨要求 梯形螺纹车刀刃磨的主要参数是螺纹的牙型角和牙底槽宽度 1 刃磨两刃两夹角时 应随时目测和样板校对 2 磨有径向前角的两刃夹角时 应用特制厚样板进行修正 3 切削刃要光滑 平直 无裂口 两侧切削刃必须对称 刀体不歪斜 4 用油石研去各刀刃的毛刺 5 梯形螺纹车刀刃磨步骤 1 粗磨刀刃两侧后面 刀尖角初步形成 2 粗 精磨前刀面或径向前角 3 精磨刀刃两侧后面时 走刀方向后角应大于背离走刀方向后角 刀 尖角用样板修正 4 修正刀尖后角时 应注意刀尖横刃宽度应小于槽底宽度 6 注意事项 1 刃磨两侧后角时要注意螺纹的左右旋向 然后根据螺纹升角的大小 来决定两侧后角的数值 2 内螺纹车刀的刀尖角平分线应和刀柄垂直 3 刃磨高速钢车刀时 应随时放人水中冷却 以防退火 7 梯形螺纹车刀的选择和装夹 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 8 页 共 24 页 1 车刀材料的选择 低速车削一般选用高速钢车刀 高速车削应选用 硬质合金车刀 2 车刀的安装 车刀安装方式 根据梯形螺纹的车削特点 车刀一般为轴向装刀和 法向装刀两种 轴向装刀是使车刀前刀面与工件轴线重合 其优点是车出 的螺纹直线度好 法向装刀是使车刀前刀面在纵向进给方向对基面倾斜一 个螺纹升角 即使前刀面在纵向进给方向垂直于螺旋线的切线 其优点是 左右切削刃工作前角相等 改善了切削条件 使排屑顺畅 但螺纹牙型不 成直线而是双曲线 所以 粗车梯形螺纹 尤其是当螺旋升角大时 采用 法向装刀 精车梯形螺纹 则采用轴向装刀 这样既能顺利地进行粗车 又能保证精车后螺纹牙型的准确性 车刀安装高度 安装梯形螺纹车刀时 应使刀尖对准工件回转中心 以防止牙型角的变化 采用弹簧刀排时 其刀尖应略高于工件回转中心 0 2mm 左右 以补偿刀排弹性变形量 为了保证梯形螺纹车刀两刃夹角中 线垂直于工件轴线 当梯形螺纹车刀在基面内安装时 可用螺纹样板进行 校正对刀 3 63 6 梯形外螺纹的测量梯形外螺纹的测量 1 大径测量 测量螺纹大径时 一般可用游标卡尺 千分尺等量具 2 底径尺寸的控制 一般由中滑板刻度盘控制牙型高度 而间接保证 底径尺寸 3 中径尺寸控制 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 9 页 共 24 页 三针测量法 它是一种比较精密的测量方法 适用于测量精度要求 较高 螺旋升角小于 4 的三角形螺纹 梯形螺纹和蜗杆的中径尺寸 测量 时 把三根直径相等并在一定尺寸范围内的量针放在螺纹相对两面的螺旋 槽中 再用千分尺量出两面量针顶点之间的距离 M 见图 6 61 然后根 据 M 值换算出螺纹中径的实际尺寸 千分尺的读数值 M 及量针直径 dD 的简化公式见 量针的选择 三针测量的量针直径 dD 不能太大 d1 为蜗杆分度圆 直径 mm mX 为轴向模数 否则测量针的横截面与螺纹牙侧不相切 无 法量得中径的实际尺寸 也不能太小 不然测量针陷入牙槽中 其顶点低 于螺纹牙顶而无法测量 最佳量针直径是指量针横截面与螺纹中径处于牙 侧相切时的量针直径 量针直径的最大值 最佳值和最小值可在表 6 28 中查出 选用量针时 应尽量接近最佳值 以便获得较高的测量精度 用三针测量 Tr36 6 7e 梯形螺纹中径 量针直径 dD 0 51818 6 3 1mm 螺纹中径 d2 d 0 56 0 5 3mm 查表 6 18 得中径尺寸允许偏差为 测量读数值 M d2 4 864Dd 1 866P 33 4 846 3 1 1 866 6 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 10 页 共 24 页 33 15 08 11 2 36 882mm 根据中径允许的极限偏差 千分尺测量的读数值 M 应为 36 409 36 764mm 3 73 7 加工精度要求加工精度要求 该零件加工精度要求 78x16 5 的外圆 Z x 100 的抛物面 R8 R10 的倒圆 70X26 的退刀槽 80X5 的轴肩 72X5 的凹槽 长 轴 120 短轴 90 的椭圆面等等 1 定位基准选择原则 1 基准重合原则 2 基准统一原则 3 便 于装夹原 4 便于对刀原则 根据定位基准选择原则 避免不重合误差 便于编程 以工序的设计基准作为定位基准 零件加工时 先以抛物面的 轴线作为轴向定位基准 车削椭圆面以右的外表面各部分 然后以抛物面 的中心作为该轴件的轴向定位基准 以轴台的端面的中心作为该轴件剩余 工序的轴向定位基准 并 且把编程原点选在设计基准上 2 考虑到零件的形状不意装夹故先加工零件的左边的部分 然后以 面的 键槽为定位基准加工右面的部分 并且考虑到加工原则中的先近后远先粗 后精制定加工工艺如下 椭圆面以及左面的键槽部分 粗车 精车 键槽 72X5 车削 椭圆面右面的部分与抛物面 粗车 精车 退刀槽 70X26 车削 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 11 页 共 24 页 刀具选择 粗车时 要选用强度高 耐用度高的刀具以满足粗车时大 吃刀量 大进给量的要求 精车时要选用精度高 耐用度好的刀具以保证加 工精度的要求 由此可知加工时用的刀具 T01 为 45 度的菱形可转位刀片右 端面外圆车刀 T02 为 35 度的可转位右端面外圆车刀和 T03 为 5mm 车断 刀 3 83 8 切削用量切削用量 切削用量包括切削速度 背吃刀量和进给量 对于不同的加工方法需要 选择不同的切削用量 粗加工时一般以加工效率为主通常选择较大的背吃 刀量和进给量 采用较小的切削速度 精加工时通常选择较小的背吃刀量和 进给量采用较高的切削速度 对于原材料 45 粗加工时 ap 3mm vf 120m min f 0 4mm r 精加工时 ap 0 25 vf 取 150m min f 0 2mm r 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 12 页 共 24 页 第 3 章 工件加工的数控编程 如图 工件的左边程序 O0001 M3 S600 G0 X65 Z5 G73 U20R20 G73P10Q20U0 8W0F0 15 N10G01X20 Z0 X29Z 6 Z 12 X36 Z 67 1 0 N15 2 12 SQRT 1 1 1 25 25 3 53 2 2 G1X 3 Z 1 73 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 13 页 共 24 页 1 1 0 5 IF 1GE 25 GOTO15 G1X58 N20G1X65 G0X100Z100 M3S1000 G0X65Z5 G70P10Q20F0 08 G0X100Z100 T0303 M3S500 G0X40Z6 G76P01030Q10R0 01 G76X29Z 71P3500Q20R0F6 G0X100Z100 M30 工件的右边程序 O0002 T0101 M3S600 G0X65Z5 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 14 页 共 24 页 G71U1R1 G71P10Q20U0 8F0 15 N10G01X17 Z0 X20Z 1 5 Z 28 X30 G02X50Z 38R8 G1Z 43 X58 Z 50 N20G1X65 G0X100Z100 M3S1000 G0X65Z5 G70P10Q20F0 08 G0X100Z100 T0202 M3S500 G0X35Z 28 X16F0 05 G0X35 河南科技大学毕业设计 论文 说明书用纸 第 15 页 共 24 页 G0X100Z100 T0404 M3S600 G0X24Z3 G76P010060Q50R0