导向套零件的加工工艺规程编制.doc

毕毕 业业 设设 计计 题目 导向套零件的加工工艺规程编制 系别 机电系 专业 机电一体化 班级 高机电 0401 班 姓名 学号 指导教师 日期 2006 年 12 月 设计任务书 设计题目设计题目 导向套零件的加工工艺规程编制 设计要求设计要求 1 根据导向套在工作场合的功能出发 制定设计方案 正确计算零件的工 作能力确定它的尺寸 形状 结构及材料 并考虑制造工艺 使用 维护 经 济和安全等问题 培机械设计能力 2 通过导向套的设计提高了对 AutoCAD 数控编程及操作与计算机基本操作 的能力 设计进度设计进度 第一阶段 熟悉题目 收集材料 初步理解题目 借一些工具书 第二阶段 完成导向套的设计及整理设计的数据 为下步绘图做好基础 完成导向套的设计及整理设计的顺序 第三阶段 按照上一阶段工作所得的数据完成所有零件的图形绘制 完成 所有零件图形绘制 第四阶段 根据导向套的形状 尺寸 编号程序及向数控铣床中输入程序 效验等 完成导向套的程序并输入程序 第五阶段 根据设计和图形绘制及程序编写过程中心体会论文的撰写 第六阶段 修改 打印论文 完成 指导教师 签名 指导教师 签名 目录 摘 要 1 前 言 2 1 机械加工工艺概念 3 2 导向套的加工工艺分析 4 2 1 飞机结构件特征分析 4 2 2 特征基工艺决策模型 5 2 3 导向套的主要技术要求 6 2 4 导向套的加工工艺分析 9 2 5 导向套加工工序安排分析 13 2 6 夹具设计 15 3 导向套的数控加工 20 3 1 数控机床参数 20 3 2 数控编程过程的内容 21 总 结 27 致 谢 28 参考文献 29 摘 要 对导向套零件的加工工艺规程编制详细分析零件图并根据零件的用途及形 状 找出其定位基准 拟定工艺方案 制定出合适的加工工艺 保证技术要求 如调质处理 表面处理及粗糙度 等 选择适合加工的数控机床编出程序 生产过程是指将原材料转变为成品的全过程 在生产过程中 凡是改变生 产对象的形状 尺寸 相对位置和性质等 使其成为成品或半成品的过程称为 工艺过程 工艺就是制造产品的方法 采用机械加工的方法 直接改变毛坯的形状 尺寸和表面质量等 使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程 综上所述 完成整个导向套零件设计过程需要进行一系列艰巨的工作 设 计者首先应树立正确的设计思想 努力掌握先进的科学技术知识和科学的辩证 的思想方法 同时 还要坚持理论联系实际 并在实践中不断总结和积累设计 经验 向有关领域的科技工作者和从事生产实践的工作者学习 不断发展和创 新 才能较好地完成导向套零件设计任务 关键词关键词 导向套导向套 工艺规程工艺规程 数控加工数控加工 前 言 从我国基本国情的角度出发 以国家的战略需求和国民经济的市场需求为 导向 以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标 用系统的方 法 选择能够主导 21 世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产 业化发展的支撑技术 配套技术作为研究开发的内容 实现制造装备业的跨跃 式发展 中国在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移 即要掌握先进 制造核心技术 否则在新一轮国际产业结构调整中 我国制造业将进一步 空 芯 我们以资源 环境 市场为代价 交换得到的可能仅仅是世界新经济格局 中的国际 加工中心 和 组装中心 而非掌握核心技术的制造中心的地位 这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程 我们应站在国家安全战略的高 度来重视数控技术和产业问题 首先从社会安全看 因为制造业是我国就业人 口最多的行业 制造业发展不仅可提高人民的生活水平 而且还可缓解我国就 业的压力 保障社会的稳定 其次从国防安全看 西方发达国家把高精尖数控 产品都列为国家的战略物质 飞机是每个国家重要的交通工具和军用装备 对于 它的改进就做到周密和细致 对此中国走到了世界前列 本文就此产品的加工重 点讲解 1 机械加工工艺概念 机械加工工艺的概念 将原材料半成品加工成合格产品的方法和过程 是 机械工艺的基础技术之一 采用先进的加工工艺及设备是保证产品质量节能节 材降低成本提高劳动生产率 减轻环境污染 提高企业经济和社会效益的主要 途径 机械制造工艺分类 我国现行的行业标准 JB 75992 1992 机械制造工艺 方法分类与代码 将工艺方法按大类 中类 小类和细分类四个层次划分 它 主要包括 铸造 压力加工 焊接 切削加工 特种加工 热处理 覆盖层 装配与包装等 2 导向套的加工工艺分析 2 12 1 飞机结构件特征分析飞机结构件特征分析 特征信息包括了零件几何 拓扑及工程信息 是描述零件的最好方法之一 成为整 个系统信息集成基础 为了把特征概念应用于航空 CIMS 工程 CAD CAPP CAM 集成化实用 系统的对象 飞机结构件中的框 梁 肋 壁板等 3 5 坐标零件 有必要对其工艺特 点进行分析 飞机机加零件是构成飞机机体骨架和气动外形的重要组成部分 它们品种繁多 形状 复杂 材料各异 为了减轻重量 进行等强度设计 往往在结构件上形成各种复杂型腔 与一般机械零件相比 加工难度大 制造水平要求高 例如壁板 梁 框 座舱盖骨架 等结构件由构成飞机气动外形的流线型曲面 各种异形切面 结合槽口 交点孔组合成 复杂的实体 结构件加工不但形位精度要求高 而且有严格的重量控制和使用寿命要求 由于现代飞机性能的不断提高 整体结构件成为广泛采用的主要承力构件 整体结构件 外形准确 结构刚性好 强度高 重量轻 气密性好 采用整体结构件减少了零件和连 接件的数量 装配变形小 可大大降低制造成本 整体结构件尺寸大 壁薄 易变形 零件槽间距离仅 2 5mm 腹板厚度也仅有 2 4mm 筋顶形状复杂 通过对零件工艺及数控加工进行调查和分析 依据以下特征归纳原则共归纳 18 类特征 1 采用几何和参数相结合的方式来描述特征 CAPP 主要关心特征的属性部分 参 数 它们关系到加工方法 刀具参数等决策 CAM 主要关心特征的几何部分 它们是刀 位计算的根据 2 从加工制造的观点而不是从描述零件实际构造的观点来归纳特征 特征与特定的 工艺方法相对应 如 带斜壁或曲壁的槽腔 为了提高效率在粗加工时往往先沿槽内边 界按三坐标加工直壁槽 在半精加工和精加工时才用五坐标加工整个槽壁 因此 在归 纳特征时 槽特征都作为是直壁的 把斜壁或曲壁定义为内壁特征 斜壁或曲壁的槽腔 可看作槽特征及其子特征内壁的组合 3 特征的层次结构 特征之间形成树状的层次结构 特征之间是否形成父子关系 不决定于它们的位置 而取决于加工时是否相互影响 如 槽与槽底的孔可以不形成父 子关系 槽与槽中的凸台则形成父子关系 4 特征分类码的应用 特征名由特征分类码 属性分类码和序号组成 在信息模型 中是唯一的 属性分类码是 GT 技术在特征层加以运用 方便了描述特征的语义信息 具 有较大的信息容量 5 特征参数的设置依照 CAPP 和 CAM 的信息需求而定 如 轮廓特征的正 负摆角 参数可供 CAPP 选择机床 凸台与槽壁间的最小距离决定了刀具的选择 6 附加特征的设置 如 工艺凸台是零件加工过程中因装夹定位而设置的特征 7 特征组的概念 相同特征类 具有相同或相似的工艺特性 总结归纳形成特征组 如槽特征组 孔特征组等 特征信息模型是 CAD CAPP CAM 系统集成的基础 由于采取了统一的数据模式 使数 据既具有完备性 又避免了冗余性 满足 CAD CAPP CAM 各自的信息需求 图 2 1 飞机结构件数数控加工工艺决策模型 2 22 2 特征基工艺决策模型特征基工艺决策模型 针对特征基数控加工工艺决策的实现 提出了基于加工元的工艺决策过程模型 加 工元指说明特征一次加工的信息实体 它包括特征 特征加工方法 进刀方向 加工刀 具 使用机床 切削余量等加工信息 飞机结构件数控加工工艺决策的加工元决策模型如图 1 所示 作者根据具体需求 把整个决策过程划分成若干子任务分阶段进行决策 在 CAD 系统提供的飞机结构件特征 信息的基础上 按顺序进行总体工艺信息获取 分工路线设计 毛坯设计 刚度分析 定位方案设计 装夹方案设计 特征加工顺序确定 加工元生成 工序生成 机床选择 夹具选择 工序排序 特殊工序安排 辅助工序插入 工作说明生成 工步生成 辅助 工步生成 工步排序 工步刀具参数确定 刀具库关联 刀具查询选择 刀具库断开 量具选择 切削参数库关联 切削参数查询选择 切削参数库断开 工步内容生成等子 任务 薄壁导向套是某型航空发动机火焰筒上的一个零件 加工难度较高 材料为 GH140 属铁 镍基高温合金 为了加工出符合图样要求的零件 必须编制合理的工艺线路 并 设计必要的夹具 2 32 3 导向套的主要技术要求导向套的主要技术要求 2 3 1 技术要求分析 如图 1 所示 导向套的几何尺寸及公差 表面粗糙度都有较高的要求 在加工完后还 须进行热处理渗铝 图 2 2 导向套 2 3 2 调质处理 现代机械制造过程中 对各种工程材料的性能要求越来越高 常需要对各种材料进 行改性处理来改善工艺性能和提高使用性能 钢的改性处理包括钢的热处理和表面处理 两大类 金属热处理是将金属工件放在一定的介质中加热到适宜的温度 并在此温度中 保持一定时间后 又以不同速度冷却的一种工艺 金属热处理是机械制造中的重要工艺 之一 与其他加工工艺相比 热处理一般不改变工件的形状和整体的化学成分 而是通 过改变工件内部的显微组织 或改变工件表面的化学成分 赋予或改善工件的使用性能 其特点是改善工件的内在质量 处理后可提高零件的强度硬度及耐磨性并改善钢的塑性 和切削加工性 而经过合理的表面处理则可提高零件的耐腐蚀性和耐磨性 并可装饰和 美化其外观 延长其使用寿命 导向套的生产中采用的是调质处理和表面镀锌 1 调质处理即将淬火加高温回火相结合的热处理 调质处理广泛应用于各种 重要的结构零件 特别是那些在交变负荷下工作的连杆 螺栓 齿轮及轴类等 本设计中的导向套是郑州煤炭集团生产的液压支架的一个重要零件 承受复杂载荷 所以选用调质处理 调质处理后得到回火索氏体组织 它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为 优 它的硬度取决于高温回火温度并与钢的回火稳定性和工件截面尺寸有关 一般在 HB200 350 之间 本设计中调质处理 HB240 280 即导向套用调质处理的方法使其硬度在布氏 240 到 280 之间 生产中常用布氏硬度法测定经调质处理的刚件 根据钢的力学性能和调质处理 时加热温度的关系 将导向套的硬度保证在 HB240 280 较为合适 a 淬火即将钢奥氏体化后以适当的冷却速度冷却 使工件在横截面内全部或一定的 范围内发生马氏体等不稳定组织结构转变的热处理工艺 淬火的目的 使钢件获得所需 的马氏体组织 提高工件的硬度 强度和耐磨性 为后道热处理作好组织准备等 b 回火即钢件淬火后 为了消除内应力并获得所要求的组织和性能 将其加热到 Ac1以下 某一温度 保温一定时间 然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火它包括低温回火 中 温回火和高温回火高温回火温度为 500 650 得到粒状渗碳体和铁素体基体的混和 组织 称回火索氏体回火索氏体 回火 S 综合机械性能最好 即强度 塑性和韧性都比较 好 硬度一般为 25HRC 35HRC 回火索氏体 钢在回火时会产生回火脆性现象 即在 250 400 和 450 650 两个温度 区间回火后 钢的冲击韧性明显下降 钢的硬度随回火温度的变化 40 钢机械性能与回火温度的关系 2 42 4 导向套的加工工艺分析导向套的加工工艺分析 由于导向套的材料是铁 镍基高温合金 此种合金具有良好的抗氧化性 有高的塑 性和韧性 足够的热强性和良好的热疲劳性 是一种难加工材料 由图 1 可知 当完成 两外圆和内部形状加工后 导向套的壁较薄 受力差 内部空间位置也较小 要加工出 2 4 0 16 0 孔 两处宽 1 0 2mm 的槽和两处内弧形面 并保证对称 比较困难 如直接夹持导向套加工 不仅容易变形 而且不好直接加工 因此必须设计专用的夹具 才能加工出合格的导向套零件 2 4 1 选择加工内容及加工方法的选择 1 选择数控加工内容 在分析零件精度 开关及其技术条件基础上 考虑零件是否适合于在数控机床上进行 加工以及选择什么类型的数控机床加工 通常 考虑是否选择在数控机床上加工的因素是 零件的技术要求能否保证 对提高 生产率是否有利 经济上是否合适 一般说来 零件的复杂程度高 精度要求高 多品 种 小批量的生产 采用数控机床加工能获得较高的经济效益 当选择并决定某个零件进行数控加工后 并不是要把所有的加工内容都包下来 而只 能只是其中的一部分进行数控加工 因此必须对所要加工的零件进行仔细的工艺分析 选择那些适合于进行数控加工的内容和工序 选择数控加工内容时 应考虑如下问题 优先选择普通机床上无法加工的内容 作为数控加工的内容 重点选择普通机床难加工 质量也难以保证的内容 作为数控加工的内容 普通机床加工效率低 工人操作劳动强度大的内容 可考虑在数控机床上加工 与上述内容比较 下列一些内容则不宜选择采用数控机床加工 需要通过较长时间占机调整的内容 如以毛坯的粗基闪定位来加工第一个精基准的 工序等 必须按专用工装协调的孔及其它加工内容 主要原因是采集编程用的数据有困难 协调效果也不一定理想 不能在一次装夹中加工完成的其它零部位 采用数控加工很麻烦 效果不明显 可 安排在普通机床进行补加工 此外 在选择数控加工内容时 也要考虑生产批量 生产周期 工序间周转情况等因 素 还要注意充分发挥数控机床的效益 防止把数控机床当作普通机床使用 2 4 2 选择数控加工 旋转体零件的加工 这类零件一般在数控车床上加工 其毛坯多采用棒料或锻坯 零件的开头 往往是阶 梯形或其它等圆柱形零件 其特点是加工余量在且不均匀 在编写加工程序时主要考虑 的问题是粗车时的加工路线 2 3 直线斜线走刀加工路线 上图为手柄零件的加工 其轮廓由三个圆弧组成 由于加工余量大且不均匀 因此 比较合理的加工方案是选用直线 斜线程序车削掉图中虚线所示的加工余量 再用圆弧 程序精加工成形 孔系零件的加工 在零件上进行孔系加工时 由于孔与孔之间的位置精度要求较高 宜用点位直线控制的 数控钻镗床或数控加工中心加工 这样不仅可以减轻工人的劳动强度 提高生产率 而 且还易于保证精度 加工这类零件时 孔系的定位多用快速运动 有两坐标联动的数控 机床 可以指令两轴同时运动 对没没有联动的数控机床 则检能指令两个坐标轴集资 运动 此外 在编制加工程序时 还可以采用子程序调用或循环指令的方法来减少程序 段的数量 以减少加工程序的长度和提高加工的可靠性 平面和曲面轮廓零件的加工 加工曲面轮廓的零件 多采用三个或三个以上人材联动的数控铣床或加工中心加工 为了保证加工质量和刀具受力善良好 加工中尽量使刀具回转中心线与加工表面处处垂 直或相切 为此 加工这类零件常采用具有旋转坐标的四坐标 五坐标联动的数控铣床 加工 模具型腔的加工 这类零件通常型腔表面复杂 不规则 尺寸精度及表面质量要求高 且加工材料硬度 高 韧性大 此时可考虑选用数控电火花机床成形加工 用该法加工时的切削力 故特 别适宜加工低风度工件和进行细微加工 平板零件的加工 该类零件可考虑选择数控线切割机床加工 这种加工方法除了内侧角部的最小半径由 金属丝直径限制外 任何复杂的内外侧开关都可以加工 而且加工余量少 加工精度高 而无需考虑工件的硬度如何 只要是导体或半导体材料都江堰市能加工 机械加工工艺过程卡片如下图 济源职业技术学院零件 号 材 料 45 钢 编 制 日 期 机械加工工艺过程综合卡片零件 名 导向 套 毛 坯 重 审 核 指 导 生产 类型 大批加 工 工 序 加 工 工 步 导向套的加工工序 说明 机床刀具 名称 刀 补 量 主 轴 转 速 切 削 速 度 被 吃 刀 量 时 间 1 除料为 105 2 预钻扩内孔直径 0 C 3 卡毛坯 除 外圆不加工外 其余各部粗车 内外圆单 边均留 mm 余量 沟槽 不车 两端刀抬平即可 余量尽量留在大端 C 4 调质 HB 5 卡右端 平右端面 总长 加工成 半精车外圆 及沟槽 直径方向及端面 单边均留 mm 余量 半 精车内孔及沟槽 除 车成 右端槽不加工外 其余直 径方向和端面单边均留 mm 余量 Ca 6 卡左端外圆靠平端面 按 内孔找正 车平大端面 总长为 车好 外圆 倒 度 角 车好 为 切槽 Ca 7 卡大端外圆 靠平大端面 至总长 精车好如下尺寸 车好 m g 外圆 为 切刀槽 车好 f 为 切槽 h 为 g 螺纹 螺 纹中径往上差加工 通规 松过 平好外圆所在 倒角及 r 之角内孔 车好 为 切 槽 h h12 为 切槽 Ca 8 三爪撑内孔 靠平大端面 铣 槽 铣首尾 牙厚不足 残扣 9 去毛刺 10 检验 2 52 5 导向套加工工序安排分析导向套加工工序安排分析 2 5 1 工序划分的原则有两种 工序集中原则和工序分散原则 工序集中就是将加工集中在少数几道工序内完成 每道工序的加工内容较 多 其特点是 有利于采用高生产率的专用设备和数控机床 可大大提高劳动生产率 设备数量少 减少了操作工人和操作面积 工序数目少 工艺路线短 简化了生产计划和生产组织工作 工件安装次数少 缩短了辅助时间 容易保证加工表面的相互位置精度 数控机床 专用设备和工艺装备投资大 尤其是专用设备和工艺装备调 整和维修比较麻烦 生产准备工作量大 新产品转换周期长 工序分散就是将工件的加工分散在罗多的工序内进行 每道工序的加工内 容很少 工序分散的特点是 设备与工艺装备比较简单调整方便 工人容易掌握 生产准备工作量少 容易适应产品的更换 便于采用最合理的切削用量 减少基本时间 设备数量少 操作人员多 生产面积大 加工工序划分时 除应考虑工序集中和工序分散外 清寒需考虑如下一些 原则 按粗 精加工划分工序 按先面后孔划分工序 按所用刀具划分 在完成两外圆和内部形状加工后 2 4 0 160 孔 两处宽 1 0 2mm 的 槽和两处弧形面 各道工序的安排顺序 决定着导向套的工艺性和经济性 如 把加工宽 1 0 2mm 槽或加工弧形面安排在前 则在加工 2 4 0 160 孔时 无准确的定位基准 就不能保证 2 4 0 160 孔与两槽 两弧形面要求的位 置 加工槽和加工弧形面这两个工序 无论哪个工序安排在前 后一个工序都 无准确的定位基准 因此 最好是把加工 2 4 0 160 孔安排在前 其次是 加工宽 1 0 2mm 的槽 最后加工弧形面 因槽加工后 加工弧形面的深度就到 槽为止 容易控制 在完成 4 0 160 孔 槽 弧形面加工后 在导向套内面 产生了毛刺 需安排内 外面去毛刺工序 2 5 2 表面粗糙度 表面粗糙度是指加工表面所具有的较小间距和微小峰谷不平度 在机械制 造中 机械零件表面粗糙度的测定是很重要的一环 表面粗糙度与机械零件的 配合性质 耐磨性 工作精度 抗腐蚀性均有密切关系 它影响到机器或仪器 的可靠性和使用寿命 近年来 表面粗糙度已成为衡量一个国家机械加工水平 的重要标志之一 国家规定表面粗糙度的参数由高度参数 间距参数和综合参 数组成 表面粗糙度高度参数是最基本的评定参数 在图样上一般只需注出一 个或两个高度参数 2 5 3 表面粗糙度的选择 在车间生产中 常根据表面粗糙度样板和加工出来的零件表面进行比较 用肉眼或手指的感觉 来判断零件表面粗糙度的等级 此外 还有很多测量光 洁度的仪器 在设计零件时 表面粗糙度数值的选择 是根据零件在机器中的作用决定 的 总的原则是 在保证满足技术要求的前提下 选用较大的表面粗糙度数值 具体选择时 可以参考下述原则 1 工作表面比非工作表面的粗糙度数值小 2 摩擦表面比不摩擦表面的粗糙度数值小 摩擦表面的摩擦速度愈高 所受的单位压力愈大 则应愈高 滚动磨擦表面比滑动摩檫高 3 对间隙配合 配合间隙愈小 粗糙度数值应愈小 对过盈配合 为 保证连接强度的牢固可靠 载荷愈大 要求粗糙度数值愈小 一般情况间隙配 合比过盈酝合粗糙度数值要小 4 配合表面的粗糙度应与其尺寸精度要求相当 配合性质相同时 零件 尺寸愈小 则应粗糙度数值愈小 同一精度等级 小尺寸比大尺寸要粗糙度数 值小 轴比孔要粗糙度数值小 特别是 IT8 IT5 的精度 5 受周期性载荷的表面及可能会发生应力集中的内圆角 凹稽处粗糙 度数值应较小 2 5 4 表面粗糙度的测量 对于表面粗糙度的测量一般有这样几种方法 1 比较法 将被测表面对照粗糙度样板 用肉眼判断或借助于放大镜 显微镜比较来判断被加工表面的粗糙度 2 光切法 利用 光切原理 来测量表面粗糙度 可用双管显微镜来实 现 可得到被测表面的 RZ值 3 干涉法 利用光波干涉原理来测量表面粗糙度 仪器是干涉显微镜 同样可得到被测表面的 RZ值 4 针描法 利用触针直接在被测表面上轻轻划过 从而测出表面粗糙 度的 Ra值 根据表面粗糙度的表面特征 经济加工方法 查粗糙度参数推荐值选定本设计 中的粗糙度参数值参数特性表如下 部分 表面微观特性 Ra umRZum 加工方法 微见刀痕 20 80 粗车 粗刨粗 铣 钻 粗糙表面 微见加工痕迹 10 40 车 刨 铣 镗 半光表面看不清加工痕 迹 2 5 10 车 刨 铣镗 磨 压 2 62 6 夹具设计夹具设计 2 6 1 工件的装夹方式 在数控机床上工件进行定位安装与普通机床一样 也要合理选择定位基准 和夹紧方案 所选择的定位方式应具有较高的定位精度 没有过定位干涉现象 且便于工件的安装 约不允许出现欠定位 同时 选择定位方式时应尽量减少 定位误 差 考虑夹紧方案时 要注意夹紧力的作用点和作用力方向 夹紧力作用点应 靠近主要支撑点或在支撑点所组成的三角形区域内 数控机床上就尽量采用组合夹具 必要时可以设计专用夹具 选择夹具时要 考虑数控加工的特点 一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定 二是要协调零件和机床坐标系之间的尺寸关系 选择定位和夹紧方式时应注意以下方面 尽可能选用标准夹具 组合夹具 在成批生产时才考虑专用夹具 并 力求夹具结构简单 装卸工件要方便可靠 以缩短辅助时间和保证安全 工件定位夹紧的部位应不妨碍各部位的加工 刀具更换及重要部位的 测量 尤其要避免刀具与工件 刀具与夹具产生碰撞的现象 夹具的安装要准确可靠 同时应具备足够的强度和刚度 以减少其变 形对加工精度的影响 应尽可能采用气 液压夹具 有时为了提高加工效率 还可以采用多 位多件夹具 它可以同时装夹多个中小工件同时加工 2 6 2 基准的概念 零件都是由若干表面组成 各表面之间有一定的尺寸和相互位置要求 模 具零件表面间的相对位置要求包括两方面 表面间的距离尺寸精度和相对位置 精度 如同轴度 平行度 垂直度和圆跳动等 要求 研究零件表面间的相对 位置关系离不开基准 不明确基准就无法确定零件表面的位置 基准就其一般 意义来讲 就是零件上用以确定其他点 线 面位置时所依据的那些点 线 面 1 基准的分类 按其功用可分为 a 设计基准 零件工作图上用来确定其它点 线 面位置的基准 b 工艺基准 是加工 测量和装配过程中使用的基准 又称制造基准 c 工序基准 是指在工序图上 用来确定加工表面位置的基准 它与 加工表面有尺寸 位置要求 d 定位基准 是加工过程中 使工件相对机床或刀具占据正确位 置所 使用的基准 e 度量基准 测量基准 是用来测量加工表面位置和尺寸而使用的基 准 f 装配基准 是装配过程中用以确定零部件在产品中位置的基准基准 其中定位基准包括粗基准和精基准 粗基准即用未加工过的表面做基准 精基准即用已加工过的表面做基准 1 粗基准的选择原则 粗基准影响 位置精度 各加工表面的余量大小重点 考虑 如何保证各加工表面有足够余量 使不加工表面和加工表面间的尺寸 位置符合零件图要求 图 2 4 各种基准示例 2 6 3 钻模 加工 4 0 160 孔的简易钻模如图 2 所示 1 钻模座 2 钻套 3 定位销 图 2 5 钻模 导向套以 410 0 34 外圆和台阶环形面 C 定位 以台阶环形面 C 定位 保证 2 4 0 160 孔中心与台阶环形面距离尺寸 3 8 0 2mm 使用时用虎钳 钳口夹住钻模座 1 端面 G 和导向套大端面 钻模上 34 0 15 0 05 孔是为了 导向套在钻孔后可能有毛刺不好取时 可从孔的左端往右端推出 在钻模上钻 出第一个 4 0 160 孔后 松开钳口 将导向套转 80 再插入定位销 3 夹 紧后钻第二个孔 从而保证了两孔轴心线之间夹角为 80 2 6 4 铣槽夹具 为了加工宽 1 0 20mm 的对称两槽 设计了如图 3 所示的简易铣削夹具 加工时导向套仍以其台阶 C 面和内孔 31 0 100 定位 而沿其 410 0 34 圆周方向上则以 4 0 160 孔 D 定位 调整垫 3 的厚度可根据尺寸 3 8 0 20mm 在公差内分组 每隔 0 10mm 一件 共做 4 件 供钻孔时导向套分 组调节尺寸用 条件允许也可用量块调整尺寸 夹具体 31 0 03 0 08 的两 个 4 0 08 0 03 定位销孔 是为了提高夹具工作效率 这样在第一件导向 套铣完第二个槽时 夹具体无需再旋转 180 将此夹具夹紧在分度头上即可 铣槽 1 夹具体 2 螺杆 3 调整垫 4 定位销 5 开口垫 6 螺母 7 垫圈 图 2 6 铣槽夹具 2 6 5 铣弧形面夹具 由于弧形面是对称的两处 为此设计了如图 4 所示的简易夹具 1 夹具体 2 调整垫 3 导向压紧盖 4 紧固螺杆 5 螺帽 图 2 7 铣弧形面夹具 在夹具上导向套的定位方式完全同铣槽夹具 导向压紧盖 3 由导向套上 410 0 34 外圆和 4 0 160 孔实现定位 导向压紧盖材料为 T8A 热处理 HRC52 58 加工导向套时 立铣刀只要沿导向压紧盖上的弧线切削便可 此夹 具夹在圆工作台上 用立铣刀即可加工弧形面 3 导向套的数控加工 3 13 1 数控机床参数数控机床参数 3 1 1 机床的主要技术规格 CA6140 床身上最大工件回转直系 360mm 横滑板上回转直径 160mm 最大工件长度 800mm 刀架行程 纵向 810mm 横向 205mm 主轴孔通过最大棒料直径 120mm 主电动机 直流 功率 27Km 主轴箱变速级数 2 级别 4 5 主轴转速 无级 1 级 7 800r min 级 800 3150r min 最大进给速度 10m min 刀架快速移动速度 10m min 最大进给力 纵向 800N 横向 5000N 转塔刀架刀具安装数 8 相邻刀位转位时间 1S 尾座套筒直径 x 行程 85mmx100mm 尾座套筒压紧力 90000N 3 1 2 机床数控系统的主要技术规格 控制轴数 2 轴 联动 2 轴 插补方式 直线 圆弧 直径最小增量 0 001mm 纵向最小增量 0 001mm 固定循环 纵车 端面 锥度 螺纹 曲线轮廓等 11 种 刀具补偿 36 组 工件程序存储 8K 24K 或 32 种零件程序 最大间隙补偿值 正负 510Um 图形显示 CRT 12 英寸每帧 80 格 X20 行 程序格式 可变符地址程序格式 主轴控制 可实现恒切削速度控制 3 23 2 数控编程过程的内容数控编程过程的内容 正确的加工程序不仅应保证加工出符合图纸要求的合格工件 同时应能使数控机床 的功能得到合理的应用与充分的发挥 以使数控机床能安全 可靠 高效地工作 数控 加工程序的编制过程是一个比较复杂的工艺决策过程 一般来说 数控编程过程主要包 括 分析零件图样 工艺处理 数学处理 编写程序单 输入数控程序及程序检验 典 型的数控编程过程如图所示 3 2 1 加工工艺决策 在数控编程之前 编程员应了解所用数控机床的规格 性能 数控系统所具备的功能 及编程指令格式等 根据零件形状尺寸及其技术要求 分析零件的加工工艺 选定合适 的机床 刀具与夹具 确定合理的零件加工工艺路线 工步顺序以及切削用量等工艺参 数 这些工作与普通机床加工零件时的编制工艺规程基本是相同的 1 确定加工方 案 此时应考虑数控机床使用的合理性及经济性 并充分发挥数控机床的功能 2 工夹具的设计和选择 应特别注意要迅速完成工件的定位和夹紧过程 以减 少辅助时间 使用组合夹具 生产准备周期短 夹具零件可以反复使用 经济效果好 此外 所用夹具应便于安装 便于协调工件和机床坐标系之间的尺寸关系 3 选择合理的走刀路线 合理地选择走刀路线对于数控加工是很重要的 应考虑以 下几个方面 1 尽量缩短走刀路线 减少空走刀行程 提高生产效率 2 合理选取起 刀点 切入点和切入方式 保证切入过程平稳 没有冲击 3 保证加工零件的精度和 表面粗糙度的要求 4 保证加工过程的安全性 避免刀具与非加工面的干涉 5 有 利于简化数值计算 减少程序段数目和编制程序工作量 4 选择合理的刀具根据工件材料的性能 机床的加工能力 加工工序的类型 切削 用量以及其它与加工有关的因素来选择刀具 包括刀具的结构类型 材料牌号 几何参 数 5 确定合理的切削用量在工艺处理中必须正确确定切削用量 3 2 2 刀位轨迹计算 在编写 NC 程序时 根据零件形状尺寸 加工工艺路线的要求和定义的走刀路径 在 适当的工件坐标系上计算零件与刀具相对运动的轨迹的坐标值 以获得刀位数据 诸如 几何元素的起点 终点 圆弧的圆心 几何元素的交点或切点等坐标值 有时还需要根 据这些数据计算刀具中心轨迹的坐标值 并按数控系统最小设定单位 如 0 001mm 将 上述坐标值转换成相应的数字量 作为编程的参数 在计算刀具加工轨迹前 正确选择 编程原点和工件坐标系是极其重要的 工件坐标系是指在数控编程时 在工件上确定的 基准坐标系 其原点也是数控加工的对刀点 工件坐标系的选择原则为 1 所选的工件坐标系应使程序编制简单 2 工件坐标系原点应选在容易找正 并在加工过程中便于检查的位置 3 引起的加工误差小 3 2 3 编制或生成加工程序清单 根据制定的加工路线 刀具运动轨迹 切削用量 刀具号码 刀具补偿要求及辅助动 作 按照机床数控系统使用的指令代码及程序格式要求 编写或生成零件加工程序清单 并需要进行初步的人工检查 并进行反复修改 3 2 4 程序输入 在早期的数控机床上都配备光电读带机 作为加工程序输入设备 因此 对于大型的 加工程序 可以制作加工程序纸带 作为控制信息介质 近年来 许多数控机床都采用 磁盘 计算机通讯技术等各种与计算机通用的程序输入方式 实现加工程序的输入 因 此 只需要在普通计算机上输入编辑好加工程序 就可以直接传送到数控机床的数控系 统中 当程序较简单时 也可以通过键盘人工直接输入到数控系统中 3 2 5 数控加工程序正确性校验 通常所编制的加工程序必须经过进一步的校验和试切削才能用于正式加工 当发现错 误时 应分析错误的性质及其产生的原因 或修改程序单 或调整刀具补偿尺寸 直到 符合图纸规定的精度要求为止 3 2 6 导向套加工程序如下 N0010 G59 X0 Z195 N0020 G90 N0030 G92 X70 Z30 N0040 M03 S450 N0050 M06 T01 N0060 G00 X57 Z1 N0070 G01 X57 Z 170 F80 N0080 G00 X58 Z1 N0090 G00 X51 Z1 N0100 G01 X51 Z 113 F80 N0110 G00 X52 Z1 N0120 G91 N0130 G81 P3 N0140 G00 X 5 Z0 N0150 G01 X0 Z 63 F80 N0160 G00 X0 Z63 N0170 G80 N0180 G81 P2 N0190 G00 X 3 Z0 N0200 G01 X0 Z 25 F80 N0210 G00 X0 Z25 N0220 G80 N0230 G90 N0240 G00 X31 Z 25 N0250 G01 X37 Z 35 F80 N0260 G00 X37 Z1 N0270 G00 X23 Z 72 5 N0280 G00 X26 Z1 N0290 G01 X30 Z 2 F60 N0300 G01 X30 Z 25 F60 N0310 G01 X36 Z 35 F60 N0320 G01 X36 Z 63 F60 N0330 G00 X56 Z 63 N0340 G01 X56 Z 170 F60 N0350 G28 N0360 G29 N0370 M06 T03 N0380 M03 S400 N0390 G00 X31 Z 25 N0400 G01 X26 Z 25 F40 N0410 G00 X31 Z 23 N0420 G01 X26 Z 23 F40 N0430 G00 X30 Z 21 N0440 G01 X26 Z 23 F40 N0450 G00 X36 Z 35 N0460 G01 X26 Z 25 F40 N0470 G00 X57 Z 113 N0480 G01 X34 5 Z 113 F40 N0490 G00 X57 Z 111 N0500 G01 X34 5 Z 111 F40 N0510 G28 N0520 G29 N0530 M06 T05 N0540 G00 X30 Z2 N0550 G91 N0560 G33 D30 I27 8 X0 1 P3 Q0 N0570 G01 X0 Z1 5 N0580 G33 D30 I27 8 X0 1 P3 Q0 N0590 G90 N0600 G00 X38 Z 45 N0610 G03 X32 Z 54 I60 K 54 F40 N0620 G02 X42 Z 69 I80 K 54 F40 N0630 G03 X42 Z 99 I0 K 84 F40 N0640 G03 X36 Z 108 I64 K 108 F40 N0650 G00 X48 Z 113 N0660 G01 X56 Z 135 4 F60 N0670 G00 X56 Z 113 N0680 G00 X40 Z 113 N0690 G01 X56 Z 135 4 F60 N0700 G00 X50 Z 113 N0710 G00 X36 Z 113 N0720 G01 X56 Z 108 F60 N0730 G00 X36 Z 45 N0740 G00 X36 Z 45 N0750 M03 S800 N0760 G03 X30 Z 54 I60 K 54 F40 N0770 G03 X40 Z 69 I80 K 54 F40 N0780 G02 X40 Z 99 I0 K 84 F40 N0790 G03 X34 Z 108 I64 K 108 F40 N080