盘形零件三维模型创建及数字化制造

毕业设计 论文 盘形零件三维模型创建及数字化制造 Plate types parts to create three dimensional modeling and digital manufacturing 班 级 计算机辅助设计与制造 132 班 学生姓名 徐杨 学 号 1332204228 指导教师 杜文忠 职 称 副教授 导师单位 徐州工业职业技术学院 论文提交日期 徐州工业职业技术学院 毕业设计 论文 任务书 课题名称 盘形零件的 3D 模型创建及数字化制造 课题性质 工程设计类 班 级 计算机辅助设计与制造 132 班 学生姓名 徐杨 学 号 1332204228 指导教师 杜文忠 导师职称 副教授 一 选题的意义及背景 通过盘形零件的 3D 模型创建与数字化制造 培养学生根据图纸制定正确的工艺 方案的能力 包括零件图工艺分析 装夹方案 工艺路线的确定和刀具 切削工艺 参数的合理选择 培养学生编写数控加工程序的能力 包括零件基点节点的计算 设定工件坐标系 编写加工程序 是学生对从毛坯到最终零件的工艺全过程有一全 面了解 综合运用机械制图 机械制造工艺 数控加工与编程 CAD CAM 等专业知识 初步具备独立实施数控加工工艺的能力 二 毕业设计主要内容 1 用 PRO E 软件完成典型零件的三维数字化模型的创建 2 确定生产类型 对零件进行工艺分析 3 切丁毛坯种类及制造方法 绘制毛坯图 4 拟定零件的机械加工工艺过程 选择各工序加工设备及工艺装备 刀具 夹 具 量具和辅具 5 确定工序尺寸及公差 各工序切削用量 画出工序简图 6 按图样要求完成零件节点 基点计算 设定工件坐标系 编写加工程序 三 计划进度 第 1 周 查阅资料 按图样要求用 PRO E 软件完成零件的三维造型 制定正 确的工艺方案 第 2 3 周 查阅资料 选择合理的刀具和切削工艺参数 按图样要求完成零件 节点 几点计算 第 4 周 按图样要求设定工件坐标系 编写加工程序 完成零件的加工 第 5 周 撰写毕业设计说明书 第 6 周 答辩 四 毕业设计结束应提交的材料 1 零件的三维 PRT 模型和二维 drw 模型 2 毕业设计说明书 1 份 指导教师 教研室主任 年 月 日 年 月 日 论文真实性承诺及指导教师声明论文真实性承诺及指导教师声明 学生论文真实性承诺学生论文真实性承诺 本人郑重声明 所提交的作品是在本人指导教师的指导下 独立进行研究工作 所取得的成果 内容真实可靠 不存在抄袭 造假等学术不端行为 除文中已经注 明声明引用内容外 本论文不含其它个人或集体已经发表或撰写过的研究成果 对 本文的研究作出重要贡献的个人集体 均已在文中以明确方式表明 如被发现论文 中存在抄袭 造假等学术不端行为 本人愿意承担本声明的法律责任和一切后果 毕业生签名 日期 指导教师关于学生论文真实性审核的声明指导教师关于学生论文真实性审核的声明 本人郑重声明 已经对学生论文所涉及的内容进行严格审核 确定其内容均由 学生在本人指导下取得 对他人论文及结果的引用已经明确注明 不存在抄袭等学 术不端行为 指导教师签名 日期 摘 要 盘形零件种类繁多 其尺寸精度 几何精度和互相位置精度以及各表面的加工 质量有严格要求 目前典型零件主要应用在汽车 车床 拖拉机等 因此盘形零件 的加工具有很重要的现实意义 本次毕业设计是主要对典型零件的加工工艺 夹具设计和自动编写程序进行分 析 从毛坯到成品的加工过程 通过对零件的图形分析 材料分析 选好了加工毛 坯尺寸和设备和设备 另外还对加工的工序 工艺进行分析 切削用量的选择等进 行了具体的分析 切削用量的选择等进行了具体的分析 制定了零件的加工工艺内 容从而根据加工典型零件的全部工艺过程 工艺参数等使用适合铣床进行编程 基于本院现有的数控设备 完成这次设计我做了以下工做 1 零件图分析和数字化建模 本零件是对称图形 具有体积小 零件复杂的特 点 根据零件图 合理的构思出加工顺序 并数字话建模 用 PRO E 软件画出零件 的立体图 工程图 并选择毛坯材料和尺寸 2 零件加工工艺分析 加工的零件是对称且含有孔的图形 应先加工平面后加 工孔 平面的轮廓平整 安放和定位比较稳定可靠 若加工好平面 就能以平面定 位加工孔 保证平面和孔的位置精度 在制定工艺规程时 就先加工面 再以面为 基准来加工孔 还有典型零件的毛坯图 零件图和夹具装配图的绘制 如何保证技 术条件是加工过程最为重要的问题而夹具也起着至关重要的作用 根据刀具和零件 的要求算出切削用量及加工时间定额 制定工艺卡片 3 零件的编程 使用手工编写程序 实现工艺卡片的要求先后分别进行粗精加 工 手工编程仅要求我们熟悉数控指令及编程规则 而且还要具备数控加工工艺知识和 数值计算能力 关键词 典型零件 加工工艺 编程 Pro E I AbstractAbstract The machine parts the size of precision geometry precision and location accuracy and the surface of the process quality demands the typical parts of the main applications in the car lathes or tractors so typical of the parts of the processing of important actual significance this graduation design is the main parts of a processing and fixture design and analysis to write programs automatically From roughcast to finish product of processes parts of the analysis and graphical material analysis has roughcast size and equipment and procedures for processing analysis cutting production volume of choice and make a concrete analysis of the usage of choice and cutting out specific analysis and formulation of the parts of the content and processing process is based on machining parts of a completely process and technological parameters used for programmatic milling machines Finish the design made the following 1 typical parts of the analysis and digital modeling this part is symmetric and has a small volume part of the complex features according to the parts and conceived the process modeling and figures in order words with pro e software components of the block diagram engineering and choose roughcast material and size 2 a processing and analysis component parts the process of course owing to a graphic than the machining of the accuracy of the processing of high precision so the benchmark process for the first punch and in the face to the benchmark process there is typical of parts components and roughcast the means to draw to ensure that the assembly drawing for processing process is the most important question the jigs are also plays an important role under the tools andparts of the quantity amount to process the card 3 typical parts of the programming use the pro e to write programs and processes for each card in a coarse finish machining keywords typical parts the production process programming and pro e II 目 录 摘摘 要要 I ABSTRACT II 第一章 绪论 1 1 1 盘形零件设计的意义 1 1 2 盘形零件加工的工艺路线的拟定 1 1 3 盘形零件设计完成的任务 1 1 3 11 3 1 盘形零件图形分析与数字化建模盘形零件图形分析与数字化建模 1 1 3 21 3 2 盘形零件的加工工艺分析盘形零件的加工工艺分析 1 1 3 31 3 3 夹具的确定夹具的确定 2 1 3 41 3 4 手工编写程序手工编写程序 2 第二章 盘形零件数字化建模 3 2 1 零件的建模的基本特征 3 2 1 12 1 1 概念概念 3 2 1 22 1 2 零件的设计步骤零件的设计步骤 3 2 2 盘形零件图的创建 3 2 2 12 2 1 盘形零件图盘形零件图 3 2 2 22 2 2 盘形零件图创建的操作步骤盘形零件图创建的操作步骤 5 第三章 机械加工工艺规程 14 3 1 盘形零件的工艺分析 14 3 1 13 1 1 根据零件图和产品装配图 对零件进行工艺分析根据零件图和产品装配图 对零件进行工艺分析 14 3 1 23 1 2 盘形零件的工艺分析盘形零件的工艺分析 14 3 2 确定盘形零件毛坯种类和制造方法 17 3 2 13 2 1 选择毛坯种类和制造方法选择毛坯种类和制造方法 17 3 2 23 2 2 确定盘型零件毛坯 绘制毛坯简图确定盘型零件毛坯 绘制毛坯简图 19 3 3 拟定工艺路线 20 3 3 13 3 1 拟定工艺路线需要做的工作拟定工艺路线需要做的工作 20 3 3 23 3 2 拟定盘型零件工艺路线拟定盘型零件工艺路线 22 3 4 盘形零件加工工序内容设计 25 3 4 13 4 1 加工余量的确定加工余量的确定 25 3 4 23 4 2 切削用量选择切削用量选择 26 3 4 33 4 3 估算时间定额估算时间定额 30 3 5 填写机械加工工艺规程文件 33 第四章 盘形零件加工程序的编制 38 III 4 1 零件编程的方法的介绍 38 4 2 盘形零件的编程加工 38 结 论 50 参考文献 51 致 谢 52 徐州工业职业技术学院 0 第一章 绪论 近年来 数控加工和数控设备的应用发展迅速 以组合为主的大量生产正在向数 控设备为主的生产方式转变 产品更新速度越来越快 复杂形状的零件越来越多 精度 要求越来越高 多品种 小批量生产的比重明显增加 社会上对掌握数控技术的人才需 求量越来越大 特别是对掌握数控加工技术的人才需求量最大 本次设计选择了多边 形凸台零件的铣削加工 该零件属于平面类零件 是适合数控铣削的主要加工对象 从成本角度考虑 成本适中 适合数控铣削加工 1 1 盘形零件设计的意义 现代机械制造工艺设计是宽口径机械类专业 我们在学完了 机械制造技术 等 技术基础和专业课理论知识之后的一个实践学习环节 其目的是巩固和加深理论内容 培养我们学生综合运用所学理论 解决现代实际工艺设计问题能力 1 2 盘形零件加工的工艺路线的拟定 工艺路线方案 加工完成该工件需要完成 5 个步骤 如下 1 加工中间部分边长为 120mm 的正方形轮廓时 使用 50mm 的铣刀 4 次装夹工 件 装夹时加工面朝上 依次将四面铣削完成 2 铣削下表面拔槽形状的曲线轮廓和上边面的圆形轮廓时 使用 50mm 的铣刀 进行粗加工 留单边余量 0 1mm 在进行精加工到尺寸 3 加工下表面拔槽曲线轮廓的 R3mm 倒圆角 采用球头铣刀铣削 逐层拟合成弧形 轮廓 4 工件上表面有一个封闭的环形槽 同时还有 5 个封闭的曲线槽 其轮廓尺寸与封闭槽是重 合的 加工时考虑到尺寸的一致性 应使用同一把刀进行精加工 采用螺旋插补的入刀方式 5 加工孔系 先用 11 的钻头钻出通孔 再用相应的刀具加工出 M36X1 5 7H 的 螺纹孔 36 的沉孔及 16 的预孔 1 3 盘形零件设计完成的任务 1 3 11 3 1 盘形零件图形分析与数字化建模盘形零件图形分析与数字化建模 分析零件图选择毛坯尺寸 对零件加工尺寸 表面粗糙度等技术要求综合分析 得出零件的加工过程 最后选择合适的机床 根据零件图 用 PRO E 生成三维模型和 其工程图 PRO E 作为数控行业适用最广的数字化制图软件 它不仅三维建模功能强 大 而且整个软件功能齐全 仿真走刀路线加工很形象 再加上对 PRO E 数字化建模 的熟悉 所以选择 PRO E 这个软件生成零件的立体图 最后使用手工编程方法来编制 零件加工程序 1 3 21 3 2 盘形零件的加工工艺分析盘形零件的加工工艺分析 毛坯选择 45 号钢调质处理 180 200HBW 毛坯的形状与零件图形基本相同 根据 需要加工的内轮廓给出加工条件 查阅相关资料 计算出加工零件是所需要的切削速 度 主轴转速及背吃刀量 选择所需的刀具 精加工和粗加工选择不同的刀具加工 并制定加工的工艺卡片 徐州工业职业技术学院 1 1 3 31 3 3 夹具的确定夹具的确定 我们所设计加工的零件是规则的四边形铣床加工零件 所以要完成该零件的加工 只需平口虎钳装夹工件 只要找正方法正确 用平口虎钳装夹就可以达到垂直度和平 行度的要求 1 3 41 3 4 手工编写程序手工编写程序 手工编程从工艺分析 数值计算 到数控程序的校验 试切 修改均由人工完成 它要求编程人员不仅要熟悉数控指令及编程规则 而且还要具备数控加工工艺知识和 数值计算能力 毕业设计 论文 2 第二章 盘形零件数字化建模 2 1 零件的建模的基本特征 2 1 12 1 1 概念概念 基础特征是指由二维截面草图经过拉伸 旋转 扫描和混合等方式形成的一类实 体特征 因为截面是以草图的方式回执 故也成为草绘特征 基础特征是 Pro E 在零 件建模过程中最主要的特征 按基础特征形成的方法分类 课大致可分为拉伸特征 旋转特征 扫描特征和混合特征四大类 在零件的建模过程中 可以使用 加材料 或者 切除材料 的方法建立基础特征 2 1 22 1 2 零件的设计步骤零件的设计步骤 1 启动 PEO E 进入零件设计的 PART 模式 如下图 2 1 所示 图图 2 12 1 建立新的零件造型建立新的零件造型 2 生成第一个基础特征 即基础特征 3 添加修改特征 完善设计 4 满意后存盘退出 否则返回上一步继续操作 在下面设计的典型零件比较为简单 由截面轮廓草图主要经过拉伸而成 所以选 择拉伸特征进行三维模型的创建 2 2 盘形零件图的创建 2 2 12 2 1 盘形零件图盘形零件图 盘形零件图为下图 2 2 所示 毕业设计 论文 0 图图 2 22 2 零件图零件图 毕业设计 论文 0 2 2 22 2 2 盘形零件图创建的操作步骤盘形零件图创建的操作步骤 1 创建工件中间部分的正方形轮廓 1 单击 基础特征 工具栏中的 拉伸工具 按钮或 插入 菜单下的 拉伸 菜单项 PRO E 将弹出下图所示的 拉伸工具 操作板 图图 2 3 2 3 拉伸工具拉伸工具 操作板操作板 2 打开 放置 上的滑面板选择已有的截面作为拉伸特征的截面或者单击其中 的 定义 选择 TOP 面草绘平面 RIGHT 朝右 绘制如 2 4 所示 图图 2 42 4 正方形轮廓二维截面草图正方形轮廓二维截面草图 3 点击 按钮创建造型特征 选择 选项 按钮输入拉伸值 23 如下图 2 5 所示 图图 2 52 5 正方形轮廓所得立体正方形轮廓所得立体 4 点击按钮完成创建 2 创建上表面轮盘形状表面特征 1 单击 基础特征 工具栏中的 拉伸工具 按钮或 插入 菜单下的 拉伸 菜单项 PRO E 将弹出下图所示的 拉伸工具 操作板 徐州工业职业技术学院 1 图图 2 6 2 6 拉伸工具拉伸工具 操作板操作板 2 打开 放置 上的滑面板选择已有的截面作为拉伸特征的截面或者单击其中 的 定义 选择正方形轮廓上表面草绘平面 RIGHT 朝右 绘制如图 2 7 所示 图图 2 72 7 正方形轮廓二维截面草绘正方形轮廓二维截面草绘 3 点击 按钮创建造型特征 选择 选项 按钮输入拉伸值 10 如下图 2 8 所示 图图 2 82 8 拉伸轮盘所得立体拉伸轮盘所得立体 4 点击 按钮完成创建 3 创建封闭环形槽特征 1 单击 基础特征 工具栏中的 拉伸工具 按钮或 插入 菜单下的 拉伸 菜单项 PRO E 将弹出下图所示的 拉伸工具 操作板 图图 2 9 2 9 拉伸工具拉伸工具 操作板操作板 2 打开 放置 上的滑面板选择已有的截面作为拉伸特征的截面或者单击其中 的 定义 选择圆形轮盘上表面草绘平面 RIGHT 朝右 如图所示 毕业设计 论文 2 图图 2 102 10 环形槽二维草绘图环形槽二维草绘图 3 点击 按钮创建造型特征 选择 选项 按钮输入拉伸值 2 并点击 去除材料按钮 如下图 2 11 所示 图图 2 112 11 拉伸环形槽所得立体拉伸环形槽所得立体 4 点击按钮完成创建 其中加亮部分材料就会被去除 即得到深度为 2mm 封 闭的环形槽 4 创建 5 个封闭曲线槽特征 1 单击 基础特征 工具栏中的 拉伸工具 按钮或 插入 菜单下的 拉伸 菜单项 PRO E 将弹出下图所示的 拉伸工具 操作板 图图 2 12 2 12 拉伸工具拉伸工具 操作板操作板 2 打开 放置 上的滑面板选择已有的截面作为拉伸特征的截面或者单击其中 的 定义 选择封闭槽底面为草绘平面 RIGHT 朝右 如图 2 13 所示 徐州工业职业技术学院 3 图图 2 132 13 曲线槽二维草绘图曲线槽二维草绘图 3 在完成二维草绘之后 点击 按钮创建造型特征 选择 选项 按钮输 入拉伸值 2 并点击去除材料按钮 得到如下图 2 14 所示的模型 图图 2 142 14 曲线槽拉伸后所得立体曲线槽拉伸后所得立体 4 当完成一个特征创建之后 要对该特征进行阵列 单击 基础特征 工具栏 中的 阵列 按钮菜单项 即 PRO E 将弹出下图所示的 阵列 操作板 图图 2 15 2 15 阵列工具阵列工具 操作板操作板 并得到如图 2 16 所示模型 图图 2 162 16 曲线槽阵列后的位置曲线槽阵列后的位置 5 点击按钮完成创建 即阵列完成 得到 5 个封闭的曲线槽 5 创建下表面拔槽形状的曲线轮廓特征 毕业设计 论文 4 1 单击 基础特征 工具栏中的 拉伸工具 按钮或 插入 菜单下的 拉伸 菜单项 PRO E 将弹出下图所示的 拉伸工具 操作板 图图 2 17 2 17 拉伸工具拉伸工具 操作板操作板 2 打开 放置 上的滑面板选择已有的截面作为拉伸特征的截面或者单击其中 的 定义 选择正方形底面为草绘平面 RIGHT 朝右 草绘如图所示 图图 2 182 18 拔槽轮廓二维截面草绘拔槽轮廓二维截面草绘 3 点击 按钮创建造型特征 选择 选项 按钮输入拉伸值 10 如下图 2 19 所示 图图 2 192 19 拉伸拔槽所得立体拉伸拔槽所得立体 4 点击按钮完成创建 即完成拔槽轮廓的拉伸 6 创建直径 36 深度为 5 的沉孔的特征 1 单击 基础特征 工具栏中的 拉伸工具 按钮或 插入 菜单下的 拉伸 菜单项 PRO E 将弹出下图 2 20 所示的 拉伸工具 操作板 徐州工业职业技术学院 5 图图 2 20 2 20 拉伸工具拉伸工具 操作板操作板 2 打开 放置 上的滑面板选择已有的截面作为拉伸特征的截面或者单击其中 的 定义 选择拔槽性状轮廓上表面为草绘平面 RIGHT 朝右 草绘如图 2 21 所示 标注直径 36 的圆为二维截面草图 图图 2 212 21 沉孔二维截面草绘沉孔二维截面草绘 3 点击 按钮创建造型特征 选择 选项 按钮输入拉伸值 5 并按去除材 料按钮 如下图 2 22 加亮部分所示 图图 2 222 22 拉伸沉孔所得立体拉伸沉孔所得立体 4 点击按钮完成创建 7 创建直径 16 预孔的特征 1 单击 基础特征 工具栏中的 拉伸工具 按钮或 插入 菜单下的 拉伸 菜单项 PRO E 将弹出下图 2 23 所示的 拉伸工具 操作板 图图 2 23 2 23 拉伸工具拉伸工具 操作板操作板 毕业设计 论文 6 2 打开 放置 上的滑面板选择已有的截面作为拉伸特征的截面或者单击其中 的 定义 选择沉孔底面为草绘平面 RIGHT 朝右 如图 2 24 所示 其中标注直径 16 加亮部分为二维截面草图 图图 2 242 24 预孔二维草绘截面预孔二维草绘截面 3 点击 按钮创建造型特征 按去除材料按钮 如下图 2 26 所示 并 打开 选项 上的滑面板设置为两侧穿透 如图 2 25 所示 图图 2 252 25 去除材料选项去除材料选项 图图 2 262 26 拉伸预孔所得立体拉伸预孔所得立体 4 点击按钮完成创建 即得到直径 16 的预孔的特征 8 创建螺纹底孔及螺纹特征 1 单击 基础特征 工具栏中的 拉伸工具 按钮或 插入 菜单下的 拉伸 菜单项 PRO E 将弹出下图 2 27 所示的 拉伸工具 操作板 图图 2 27 2 27 拉伸工具拉伸工具 操作板操作板 2 打开 放置 上的滑面板选择已有的截面作为拉伸特征的截面或者单击其中 徐州工业职业技术学院 7 的 定义 选择轮盘上表面为草绘平面 RIGHT 朝右 草绘如图 2 28 所示 标注直径 34 5 的圆为二维截面草图 图图 2 282 28 螺纹底孔二维草绘截面螺纹底孔二维草绘截面 3 在完成二维草绘之后 点击 按钮创建造型特征 选择 选项 按钮输 入拉伸值 20 并点击去除材料按钮 得到如下图 2 29 所示的模型 图图 2 292 29 螺纹底孔拉伸所得立体螺纹底孔拉伸所得立体 4 点击按钮完成创建 即得到直径 34 5 的螺纹孔的特征 5 创建螺纹特征 选着 插入 按钮的 修饰 菜单下的 螺纹 菜单项就可 得到如下图 2 30 所示的窗口 图图 2 30 2 30 螺纹修饰螺纹修饰 操作板操作板 并根据该窗口所给的提示完成螺纹修饰条件 如下图 2 31 所示 加亮部分为 毕业设计 论文 8 修饰螺纹 图图 2 312 31 螺纹修饰图螺纹修饰图 通过以上基准特征 将该零件图建模创建完整 徐州工业职业技术学院 9 第三章 机械加工工艺规程 3 1 盘形零件的工艺分析 零件图 装配图 每日班次和生产条件是本次设计的主要原始资料 根据这些原 始资料确定了生产类型和组织形式之后 即可开始拟定工艺规程 3 1 13 1 1 根据零件图和产品装配图 对零件进行工艺分析根据零件图和产品装配图 对零件进行工艺分析 设计工艺规程时 首先应分析零件圈和该零件所在部件或总成的装配图 了解该 零件在部件或总成的装配图中的位置和功能以及部件会总成对该零件提出的技术要求 明确零件的主要加工表面 分析去主要技术关键和应相应采取的工艺措施 形成工艺 规程设计的总体构思 1 对零件的技术要求分析 应包括以下内容 掌握零件的结构形状 材料 硬度及热处理等情况 了解该零件的主要工艺特 点 构想有针对性工艺方案 分析零件上有哪些表面需要加工 以及各加上表面的尺寸精度 形状精度 位 置精度 表面粗糙度及热处理等方面的技术要求 明确哪些表面是主要加工表面 哪 些表面是难加工表面 以便在选择加工方法以及拟定工艺路线时重点考虑 2 对零件图和装配图今次那个工艺审核 审查图样上的视图 尺寸公差和技术要求是否正确 应统一 完整 对零件设计的结构工艺性进行评价 看是否有利于机械加工 装配 热处理及 毛坯制造等 入发现有不合理之处应及时提出 并同有关设计人员商讨图样修改方案 报主管领导审批 3 由产品的年生产纲领研究确定零件生产类型 有不同德生产类型有着完全不同的工艺特征 根据计算求得的零件的年生产纲领 查表确定零件生产类型 在制定工艺规程时应充分考虑其工艺特征 3 1 23 1 2 盘形零件的工艺分析盘形零件的工艺分析 每一个工件的加工方案 都是根据工件的类型 具体的加工内容以及给定的加工 约束条件进行综合分析后确立的 在清楚加工内容后 结合机床类型和夹具类型 制 定工艺路线 确定每一序所使用的刀具 1 图样分析 该工件的类型为盘形零件 主要由平面 曲线轮廓 槽型 孔系组成 按照工件 外形特点 该工件主要加工内容可分为上 中 下三个部分 1 工件上表面的加工内容 上表面为轮盘形状轮廓 其中包括四项加工内容 1 圆形外轮廓 高度 轮廓尺寸 mm 0 05 0 10 0 04 0 120 mm 2 封闭的环形槽 外轮廓 内轮廓 深 04 0 0 90 mmmm 0 04 0 46 mm 05 0 0 2 3 5 个封闭的曲线槽 槽底距上表面 要控制的尺寸有 mm 5 00 0 6 mm 04 0 0 90 及 mm 0 04 0 46 18 72 mm 0 03 0 105 mmR810 4 螺纹孔 底孔深 螺孔深 HM75 136 mm20mm15 2 工件中间部分的加工内容 正方形 高度 四mmmm 0 25 0 0 25 0 120120 mm23 边的相互垂直度和平行度公差为 平面度公差为 表面粗糙度为mm1 0mm05 0 mRa 2 3 毕业设计 论文 10 3 工件下表面的加工内容 下表面为拔槽形状的曲线轮廓 高度 mm 0 05 0 10 其中包括五项加工内容 1 铣削拔槽形状的曲线轮廓 控制尺寸 mm 0 04 0 42 1202 mm 0 04 0 42 752 表面粗糙度 mmR334 mmR58 mRa 2 3 2 4 个键槽 控制尺寸 mm 0 04 0 602 mm 03 0 0 2 124 3 拔槽形状的曲线轮廓的圆角 表面粗糙度 3RmRa 5 12 4 沉孔 深 5mm mm 05 0 0 36 5 的预孔 表面粗糙度为 要求对基准 D 的垂直度公差为mm 018 0 0 16 mRa 6 1 对 的同轴度公差为 mm03 0mm 05 0 0 36 mm03 0 2 加工方案分析 1 工件中间部分为边长的正方形轮廓 可以有两种加工方法 一种mm 0 25 0 120 是使用 铣刀 4 次装夹工件 装夹时加工面朝上 该方法的特点为装夹次数mm50 多 但可以利用 的铣刀提高铣削效率 另一种方法是使用 铣刀加工 mm50mm16 1 次装夹工件 使用铣刀的侧刃进行轮廓加工 特点是装夹次数少 但铣削效率低 若找正技术熟练 第一种方法较好 在上下表面的加工前使用 铣刀 铣削工mm50 件正方形轮廓至尺寸 mm 0 25 0 120 2 铣削下表面的拔槽形状的曲线轮廓和上表面的圆形轮廓时 应使用 铣刀先进行粗加工 以便短时间内去除余量 留单边余量 0 1 再进行精加mm50mm 工到尺寸 如图 3 1 所示是使用 铣刀铣削拔槽外轮廓曲线的刀具轨迹 如果mm50 使用 铣刀轨迹 刀具轨迹见图 3 2 所示 由于刀具半径小 不能覆盖加工面 mm16 必须经过多次循环铣削才能完成此内容 因此该工序不使用 铣刀 mm16 图图 3 13 1 刀具轨迹刀具轨迹mm50 徐州工业职业技术学院 11 图图 3 23 2 刀具轨迹刀具轨迹mm16 3 下面的拔槽曲线轮廓的 R3mm 倒圆一般有两种方法加工 其一是使用成形铣 刀铣削 简单方便 如图 3 3 所示 但是同一把成形刀只能用于相同尺寸的工件圆角 使用范围窄 并且成形刀成本高 因此 在工件加工中较少使用 其二是使用球头铣 刀铣削 逐层拟合成弧形轮廓 如图 3 4 所示 由此可见 第二种方法适用范围广 同一把刀能用于不同形状的曲线曲面加工 4 工件的上表面有一个封闭的环形槽 外轮廓 内轮廓 04 0 0 90 mm 深度 同时还有 5 个封闭的曲线槽 其中轮廓尺寸 mm 0 04 0 46 mm 05 0 0 2 04 0 0 90 mm 和封闭槽是重合的 因此在加工时应考虑到该尺寸的一致性 使用同一把mm 0 04 0 46 刀进行精加工 由于立铣刀不能垂直向下入刀 要采用螺旋插补的入刀方式 5 工件的中心处有一个的螺纹孔 一般选用丝锥加工 同时使HM75 136 用系统的攻螺纹循环加工螺孔 根据机床的功能不同 攻螺纹循环又分为柔性攻螺纹 方式和刚性攻螺纹方式 但是 应用螺纹铣刀加工螺纹愈加广泛 这要求数控系统具 有螺旋插补功能 螺纹铣刀的特点是同一把刀具可以加工具有相同螺距而直径不同 左旋和右旋方向不同的螺纹 尤其对于大直径的螺纹孔 螺纹铣刀比丝锥有更大的优 越性 图图 3 33 3 成形铣刀铣削圆角成形铣刀铣削圆角 毕业设计 论文 12 图图 3 43 4 球头铣刀铣削圆角球头铣刀铣削圆角 3 各加工部分的技术要求及尺寸标注的分析 如下表所示 表表 3 13 1 盘形零件各表面加工方案盘形零件各表面加工方案 加工表面加工表面尺寸精度等级尺寸精度等级表面粗糙度表面粗糙度 RaRa umum 尺寸及偏差 尺寸及偏差 mmmm 圆形外轮廓圆形外轮廓 IT7IT73 23 2 0 04 0 120 封闭环形槽外圆封闭环形槽外圆 IT7IT73 23 2 04 0 0 90 封闭环形槽内圆封闭环形槽内圆 IT8IT83 23 2 0 04 0 46 拔槽外轮廓宽度拔槽外轮廓宽度 IT7IT73 23 2 0 04 0 42 120 工件中间方形轮廓工件中间方形轮廓 IT6IT63 23 2 0 25 0 120 拔槽曲线轮廓拔槽曲线轮廓 IT8IT83 23 2 0 04 0 42 75 四个键槽四个键槽 IT8IT83 23 2 03 0 0 2 12 键槽距离键槽距离 IT8IT812 512 5 0 04 0 60 36 36 沉孔沉孔 IT8IT83 23 2 05 0 0 36 16 16 预孔预孔 IT7IT71 61 6 018 0 0 16 沉孔深度沉孔深度 IT10IT103 23 2 05 0 0 5 该零件结构简单 但形状复杂 尤其是上表面得的轮盘形状轮廓以及下表面的拔 槽的曲线轮廓 其中还有沉孔 预孔 螺纹孔的加工 根据零件图分析得知 工件中间部分正方形轮廓的四个侧面相互垂直度误差允许 值不超过 0 1mm 只有在保证这四个面的精度前提下 才能保证后续各加工表面的精 度 16 的预孔也是加工难度之一 该孔的轴线必须位于直径为公差值 0 03mm 且 垂直于以上表面为基准的基准面的圆柱面内 即孔的轴线相对于基准面 D 所允许的垂 直度误差不超过 0 03mm 16 孔的圆柱面的轴线必须位于直径为公差值 0 03 且 徐州工业职业技术学院 13 与 36 预孔的轴线同轴的圆柱面内 综上所述 该零件的技术要求制定的较合理 符合加工中的各项加工标准 3 2 确定盘形零件毛坯种类和制造方法 3 2 13 2 1 选择毛坯种类和制造方法选择毛坯种类和制造方法 提高毛坯制造质量 可以减少机械加工劳动量 降低机械加工成本 但同时可能 会增加毛坯的制造陈本 要根据零件生产类型和毛坯制造的生产条件综合考虑 1 确定毛坯种类 机械加工中毛坯的种类很多 如铸件 锻件 型材 挤压件 冲压件及焊接组合 件等 同一种毛坯又可能有不同的制造方法 做常用的毛坯是铸件和锻件 形状复杂 的毛坯 如箱体 机架 底座等宜采用铸件 用于铸造的材料有灰铸铁 可锻铸铁 球墨铸铁 铸钢 有色金属合金等 多数铸件采用砂型铸造 锻件毛坯由于能获得纤 维组织结构的连续性和均匀分布 从而可提高零件的强度 所以适用于强度要求高 形状比较简单的零件毛坯 锻造材料主要是各种碳钢与合金钢 锻造方法主要有自由 锻造和模锻 自由锻毛坯精度低 加工余量大 生产效率低 适合单件 小批量生产 模锻毛坯精度高 加工余量小 生产效率高 适合大批量生产 2 选择毛坯制造方法 选择毛坯制造方法时应考虑材料的工艺性能 毛坯的尺寸 形状和精度要求 零 件的生产纲领 现有生产条件等 3 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 设计时应根据不同的毛坯种类及制造方法 按国家标准规定的毛坯的尺寸公差和 机械加工余量确定 公差及机械加工余量等级 国家标准中规定钢质模锻件的公差分为两级 普通级 和精密级 其中 精密级公差适用于有较高技术要求 需要采用附加制造工艺才能达 到的锻件 一般采用普通级 加工余量等级只采用一级 1 确定锻件公差及机械加工余量考虑的主要因素 锻件重量 锻件重量的估算按下列程序进行 1 m 零件图基本尺寸估计机械加工余量 绘制锻件图 估算锻件重量 按此重量查 表确定锻件公差及机械加工余量 锻件形状复杂系数 S 锻件形状复杂系数是锻件重量与相应地锻件外轮廓包 1 m 容体重量之比 即 n m S n m m1 3 1 式中 S 锻件的形状复杂系数 锻件重量 1 m 锻件外轮廓包容体重量 n m 对于非圆形锻件外轮廓包容体重量 计算公式如下 3 2 lbhmN 式中 锻件材料密度 根据 S 的大小 锻件形状复杂系数分为如下 4 级 毕业设计 论文 14 级 简单 0 63 1 1 SS 级 一般 0 32 0 63 2 SS 级 较复杂 0 16 0 32 3 SS 级 复杂 0 s0 16 4 S 锻件材质系数抵锻件材质系数分为两级 1 M 2 M 级 碳的质量分数小于 0 65 的碳素钢或合金元素总质量分数小于 3 0 的合金 1 M 钢 级 碳的质量分数大于 0 65 的碳素钢和合金元素总质量分数大于或等于 3 0 2 M 的合金钢 锻件分模线形状 锻件分模线性状分为如下俩类 平直分模线式对称弯曲分模线 不对称弯曲分模线 零件表面粗糙度是确定锻件加工余量的重要参数 按 R 数值大小分为如下俩 类 1 6umRa 1 69um 0 R 锻件公差 锻件公差包括以下几项内容 长度 宽度和高度尺寸公差 厚度尺寸公差 中心距公差 确定以上 3 项公差需查阅国家标准 根据具体情况选用 3 2 23 2 2 确定盘型零件毛坯 绘制毛坯简图确定盘型零件毛坯 绘制毛坯简图 1 选择毛坯类型 由题目要求得知工件材料为 45 号钢 调质处理 淬火后高温回火的热处理方法称 为调质处理 高温回火是指在 500 650 之间进行回火 调质可以使钢的性能 材质 得到很大程度的调整 其强度 塑性和韧性都较好 具有良好的综合机械性 毛坯选 用锻件 综合零件加工过程分析 该零件加工余量小 生产效率高 适合大批量生产 采用模锻方法制造毛坯 公差等级为普通级 2 确定毛坯尺寸公差和机械加工余量 要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量 应先确定如下各项因素 1 公差等级 由工件的功用及技术要求 确定该零件的公差等级为普通级 2 锻件重量已知机械加工后零件的重量为 1 5kg 由此可初步估计机械加工 t m 前锻件毛坯的重量为 1 65kg 3 锻件形状复杂系数 对零件图进行分析计算 可确定锻件包容体的长度 S 宽度和高度 即 L 122mm B 122mm H 45mm 由式 3 1 可计算出该锻件的形状复 杂系数为S 32 0 8510 745122122 65 1 65 1 36 mmkgmmmmmm kg lbhm m S n t 其形状复杂系数属 一般 级 2 S 4 锻件材料系数 M 由于该零件材料为 45 号钢 是碳的质量分数小于 0 65 徐州工业职业技术学院 15 的碳素钢 故改锻件的材质属级 1 M 5 零件表面粗糙度 由零件图可知 该零件各加工表面的表面粗糙度均大Ra 于等于 1 6um 根据上诸因素 可确定毛坯的机械加工余量 所得结果如表 3 2 所示 表表 3 23 2 毛坯机械加工余量及毛坯尺寸公差毛坯机械加工余量及毛坯尺寸公差 锻件质量锻件质量形状复杂系数形状复杂系数材质等级材质等级公差等级公差等级 1 65kg1 65kg 2 S 1 M 普通级普通级 项目项目 mm机械加工余量机械加工余量 mm尺寸公差尺寸公差 mm 厚度厚度 45451 0 1 5 1 0 1 5 取取 1 0 1 0 5 0 5 0 122 宽度宽度 1221221 0 1 5 1 0 1 5 取取 1 0 1 0 5 0 5 0 45 3 绘制毛坯零件简图 如下 图图 3 53 5 毛坯简图毛坯简图 该毛坯为 45 号钢 经调质处理得到硬度为 180 200HBW 3 3 拟定工艺路线 3 3 13 3 1 拟定工艺路线需要做的工作拟定工艺路线需要做的工作 拟定工艺路线时设计工艺规程最为关键的一步 需顺序完成以下几个方面的工作 选择定位基准 确定个表面加工方法 划分加工阶段 确定工序集中和分散程度 确 定工序顺序等 在拟定工艺路线时 需同时提出几种可能的加工方案 然后通过技术 经济的对 比分析 在最后一种最为合理的工艺方案 1 选择定位基准 毕业设计 论文 16 粗基准 用毛坯上位经过加工的表表面作为定位基准称为粗基准 精基准 用加工过的表面作为定位基准成为精基准 在选择定位基准是一般都是先根据零件的加工要求选择精基准 然后再考虑用哪 一组表面作为粗基准才能把精基准加工出来 1 基准重合原则一般应遵循以下几项原则 1 基准重合原则 应尽可能选择所加工表面的工序基准为精基准 可以避免由于 基准不重合引起的定位误差 2 统一基准原则 应尽肯能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的表面 以 保证所加工的各个表面之间具有正确的相对位置关系 3 互为基准 原则 当工件上两个加工表面之间的尾椎精度要求比较高时 可以采 用两个互为基准的方法进行加工 4 自为基准原则 一些表面的精加工工序 要求加工余量小二均匀 常以加工表 面自身为精基准进行加工 上述 4 项选择精基准的原则 有时不可能同时满足 用根据实际条件决定取舍 2 选择粗基准一般应遵循以下几项原则 1 保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则 被加工零件上 如有不加工表面 应选不加工表面作为粗基准 这样可以保证不加工表面相对于加工 表面具有一定的相对位置关系 2 合理分配加工余量的原则 从保证重要报名加工余量均匀考虑 应选择重要表 面最为粗基准 3 便于装夹的原则 为使工件定位稳定 夹紧可靠 要求所选用的粗基准尽可能 平滑光洁 不允许有锻造飞边 铸造浇冒口切割或其他缺陷 并有足够的支撑面积 4 粗基准在同一尺寸方向上一般不得重复使用的原则 粗基准通常在同一尺寸方 向上只允许使用一次 这是因为粗基准一般都很粗糙 重复使用同一粗基准所加工的 两组表面之间的位置误差会相当大 所以组基准一般不得重复使用 上述 4 项选择粗基准的原则 有不能同时兼顾 只能根据主次抉择 2 表面加工方法的选择 机械零件的结构形状虽然多种多样 但他们都是有一些最基本的几何表面 外圆 孔 平面等 组成 机械零件的加工过程实际上就是获得这些几何表面的过程 同一种 表面可以选用不同的加工方法加工 但每种加工方法的加工质量 加工时间和所花费 的费用是各不相同的 要根据具体加工条件 生产类型 设备状况等 选用追适当的 加工方法 具有一定技术要求的加工表面 一般都不是只通过一次加工就能达到图样 要求的 对于精密零件的主要表面 往往要通过多次加工才能逐步达到加工质量要求 在选择加工方法时 一般总是首先根据零件主要表面的技术要求和具体加工条件 先选定该表面最终加工工序加工方法 然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工 方法 主要表面加工方案和加工方法选定后 在选定次要表面的加工方案和加工方法 3 加工阶段的划分 当零件的加工质量要求较高时 一般都要经过粗加工 半精加工和精加工 3 个阶 段 如果零件的加工和精度要求特别高 表面粗糙度要求特别小时 还要经过精整和 光整加工阶段 各个加工阶段的主要任务如下 1 粗加工阶段 高效地切除加工表面上的大部分余量 是毛坯在形状和尺寸上 接近成品的零件 徐州工业职业技术学院 17 2 半精加工阶段 切除粗加工狗留下的误差 使被加工工件道道一定精度 为 精加工作准备 并完成一些次要表面的加工 例如 钻孔 攻螺纹 铣键槽等 3 精加工阶段 保证各主要表面达到零件图规定的加工质量要求 4 精整和光整加工阶段对于精度要求很高 IT5 以上 表面粗糙度值偶去很 小 Ra 0 2 的表面 尚需要安排精整和光整加工阶段 其主要任务是减小表面粗糙 度和进一步提高尺寸精度和形状精度 但一般没有提高表面间位置精度的作用 4 工序的集中与分散 确定加工方法之后 就要按零件加工的生产类型和具体加工条件确定公允过程的 工序数 确定零件加工过程工序数有两种原则 一种是工序集中原则 另一种是工序 分散原则 按工序集中原则组织工艺过程 就是使每个工序所包括的加工内容尽量多 些 组成一个集中工序 最大限度的工序集中 就是在一个工序内完成工件所有表面 的加工 按工序分散原则组织工艺过程 就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些 最大限度的工序分散就是使每个工序只包括一个简单工步 按工序集中原则组织工艺 过程的特点是 有利于采取自动化程度较高的高效率机床和工艺装备 生产效率高 工序数少 设备数少工件的装夹次数少 不但可缩短辅助时间 而且由于在一次装夹 中加工了许多表面 有利于保证各加工表面之间的相互位置精度要求 按工序分散原 则组织工艺过程的特点是 所用机床和工艺装备简单 设备数多 5 序先后顺序的安排 机械加工工序先后顺序的安排 一般应遵循以下几个原则 1 先加工定位基面 在加工其他表面 2 先加工主要表面 后加工次要表面 3 先安排粗加工工序 后安排精加工工序 4 先加工平面 后加工孔 热处理工序及表面处理工序的安排如下 为改善工件材料切削性能安排的热处理工序 例如退火 正火 调质等 应在切 削加工之前进行 为消除工件内应力安排的热处理工序 例如人工实效 退火等 最好安排在粗加 工阶段之后进行 为了减少机械加工车间与热处理车间之间的运输工作量 对于精度 要求不高的工件也可安排在粗加工之前进行 对于机床