法兰克系统跟西门子系统的加工和设计书

娄底职业技术学院 2014 届毕业生毕业 设计姓名：肖世友系部；机电工程系专业：数控技术1 目录1.绪论2.数控加工工艺分析3 设备的选择 4 量具与冷却液的的选择5 主动车轮轴的工艺方案6 西门子 802d 车床二的工艺方法7.机床的图片8 轴的用途9.结 论10.参考文献绪 论进入 20 世纪 90 年代以来，随着计算机技术突飞猛进的发展，数控技术正不断朝着高速化、高精度复合化、智能化及信息网络化发展，从而提高所加工零件精度，提高生产效率、节约加工成本。数控加工技术是先进制造技术的基础与核心，数控加工技术的普及将使现代制造技术产生巨大变革，数控化更是一个国家制造现代化的一个重要标志。这次毕业设计我选的课题是？的数控车削加工。它突出了数控加工的特点及零件加工过程中的工艺性特点。自己利用设备执行零件的实体加工，加工出合格的零件。综合用了所学的专业知识：机械制图 、 AUTO CAD 、 数控编程 、数控加工工艺 、 机械制造基础等，还运用了我们所学的基础知识如：计算机、英语等，等多门学科理论进行知识的巩固 ，又能锻炼自己的实际动手操作能力，了解刀具的材料、特点、以及如何选用刀具刀补等一系列问题。这不仅学到了理论知识,还将理论运用在了实际加工当中，将理论与实践有机的结合在一起。2数控加工工艺分析2.1 毛坯的选择轴类零件可根据使用要求、生产类型设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛胚形式。对于外圆直径相差不大的轴一般以棒料为主。本次设计使用两种不同的轴，分别用法兰克 0i 系统跟西门子 802d 系统加工。锻件是轴类零件的常用材料，它经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能。锻件毛胚尺寸为外形件 1450mm280mm 和2.2 加工余量的分析加工余量是指加工过程中从加工表面切除金属层的厚度。加工余量的大小对零件的加工质量和制造的经济性有较大的影响。余量过大会浪费原材料及机械加工的工时，增加机床、刀具及能源的消耗；余量过小则不能消除上工序留下的各种误差、表面缺陷和本工序的装夹误差，容易造成废品。因此，应根据影响余量大小的因素合理地确定加工余量。粗车后留余量 5mm，调质，精车留0.3 的磨量，最后磨到图纸尺寸完成。2.3 加工精度分析 通过上述分析，采取以下几点工艺措施，该零件最高精度等级为 IT（7）级，该零件需要磨加工，而全部取其基本尺寸打 0.3mm 即可。2.4 定位基准的选择定位基准是工件在定位时所依据的基准。它的选择原则是：尽量选择零件上的设计基准作为定位基准；考虑到本课题的加工零件均是棒料类，所以定位基准就是轴心线与零件右端面的相交点。3设备的选择3.1 机床的选择根据公司现有的数控机床及加工的对象来分析，公司的数控机床都能完成对此零件的加工。根据零件的结构形状和精度以及加工的难易程度等条件来选择数控设备的型号，由于该零件由圆柱、圆弧等组成。形状也比较简单，公司的数控机床以均可以进行加工，但是考虑到该零件的表面粗糙度和加工精度有一定的要求，综上几点考虑结合公司数控加工机床的条件，特选用星火机床的西门子 802d系统和 FANUC0i 系统沈阳第一机床厂产的数控机床进行零件程序编制与加工，机床牌号为 CAK61125.CAK6185D3.2 设备的介绍公司数控机床型号为 CAK6185D 是由沈阳第一机床厂生产的，机床为6301500CNC LATHE。主轴的转速范围在 0800r/min，电压为 3380V 电源频率为 50HZ，系统为 FANUC 和星火大型机床 CAK61125，具有较高可操作性，功能齐全和加工精度好的优点。3.3 夹具的选择确定装夹方案时，要根据已选定的加工表面和定位基准来确定工件的定位与夹持，并选择合理的夹具。夹紧机构和其它元件不得影响进给，加工部位要敞开，要求夹持工件后夹具等一些组件不能与刀具运动发生干涉。必须保证最小的夹紧变形，工件加工时切削力大，需要的夹紧力也大。因此，必须慎重考虑夹持时的支撑点、定位点和夹紧点。夹具结构应力求简单，对形状简单的单件小批量生产的零件可以选用通用夹具。夹具应便于与机床工作台及工件定位表面间的定位元件连接。由于该零件材料是 45 钢一般不会产生夹紧变形，零件尺寸小、结构和形状比较简单，不需要用专用夹具，所以只需要用三爪定位卡盘和一辅助装夹的垫片。由于三爪卡盘具有自动定心功能，最终选择夹具 3-1如图所示：图 3-1 三爪卡盘图 3-2四爪卡盘4量具与冷却液的的选择4.1 量具的选择在数控车削加工工件中，为了确保工件的尺寸精度，必须选择正确的测量工具，量具种类很多，但不同的工件采用不同的量具作为测量工具。但在数控车削外圆中多采用千分尺和游标卡尺作为测量工件的量具。由于游标卡尺是一种通用量具使用方便的特点。对一般精度高的零件选用千分尺。4.2 冷却液的选择由于在切削加工过程在，被切削层金属的变形、切屑与刀具前面的摩擦和工件与刀具后面的摩擦要产生大量的热切削热。由于热胀冷缩的原理，工件和刀具吸收了一部分的热量后，工件和刀具会产生变形，最终影响加工精度。如果大量的切削热传入刀具，容易使刀具损坏造成“烧刀”的现象。为了提高加零件的精度和刀具的耐用度及使用寿命，在切削加工过程中必须使用冷却液对工件和刀具进行冷却，以避免造成“烧刀”的现象和零件精度的影响。表 4-1 冷却液主要成分及作用冷却液名称 主要成分 主要作用水溶液 水、防锈添加剂 冷却乳化液 水、油、乳化剂 冷却、润滑、清洗切削油 矿物油、动植物油、极压油添加剂或油性润滑该工件材料为 45 钢，为了避免刀具与工件摩擦产生大量热影响工件精度，在加工时主要是以冷却为主，多采用乳化液作为冷却液。乳化液是通过乳化添加剂形成的切削油和水溶液的混合物。通常是由一定比例的油和乳化剂制成的乳化膏。其性能介于水溶液和切削油之间，使用时根据需要将乳化膏按重量稀释成一定浓度的水溶液。低浓度的乳化液主要起冷却作用，用于粗加工和磨削加工；高浓度的乳化液主要起润滑作用，用于精加工。5主动车轮轴的工艺方案5.1 零件图分析图 5-1 件一零件图此零件，由于结构、尺寸的实际加工需要需多次装夹，由端面、圆柱、斜面、圆弧面等表面组成，该零件图为数控回转体车削零件。如图 5-1 示。数控车床加工工艺设计是在制定了工艺路线的基础上兼顾考虑程序编制的要求，安排数控车床工序的具体内容和工步顺序。工序内容：加工中使用的刀具较多时，为了减少换刀次数，缩短辅助时间，可以将一把刀具所加工的内容安排在一个工序（或工步）中。按照工件加工表面的性质和要求，先进行零件表面的粗加工，然后进行零件表面的精加工。按照从简单到复杂的原则，先加工简单一端，再加工复杂的一端。5.2 工艺分析零件材料为材料为 42CrMo,该零件由锥面、圆弧、等工艺过程组成。结构形状较为复杂，加工过程中一定要保证尺寸和形位精度。5.3 确定装夹方案 由于该零件需要两头装夹(为了使工序基准与定位基准重合),单段加工对零件的要求性不高，只需采用三爪卡盘夹持。采用三爪卡盘夹紧工件大头处然后进行车削加工。在装夹过成中，调整好工件在卡盘内的基准，装夹定位应夹紧可靠。5.4 确定加工方案采用三爪自定心卡盘夹持右端车左端面粗、精车左端各段。5.5 确定工步顺序、进刀路线和所用刀具为减少工件加工过程中的变形对最终精度的影响，内外表面要分开进行。由于对加工刀具形状的要求不是很高，所以选用一把刀 93度的粗加工和精加工刀就可以解决零件的加工。根据工步顺序和切削加工进给路线的确定原则，本工序的工步顺序、进给路线及所用刀具确定如下所示：5.5.1粗车外表面外圆车刀，并用外圆粗切削循（G71。G72）进行外表面粗车加工。X 轴方向精加工余量 5mm，轴方向精加工余量留 0.2mm 走刀路线及加工部位如图5-1 所示。由于是粗加工，可选一把刀具将整个外表面车削成型，其中倒角，等工序暂时不用考虑，但必须为以后的加工留有足够的余量。图 5-2 为走刀路线图加工步骤：切端面-切外圆-退刀-回到起点5.5.2调头装夹，加工另一端选用 45 度的涂层外圆车刀，并用外圆粗切削循（G71.G72）进行外表面粗车加工。X 轴方向精加工余量 5mm，轴方向精加工余量留 0.2mm 。5.5.3精车外表面选用 30 度菱形刀片,精车外圆柱面及圆锥面。由于是精车，各个部位的精度要求较高，所以加工需要把主轴转速调高，进给速度相应也调低。5.6 切削用量的选择当进行数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量。并以指令的形式输入程序中。切削用量包括：主轴转速，背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：1、保证零件加工质量和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能。2、保证合理的刀具切削性能和耐用度。并充分发挥机床的性能最大限度地提高生产率、降低生产成本。5.6.1主轴转速的确定主轴转速 n（r/min）要根据允许的切削速度 Vc（m/min ）来确定：n=1000Vc/ （D ）式中：D 工件直径 单位:mmVc切削速度 单位:m/min根据毛坯件伸出的直径，并结合机床的性能的要求选取。根据计算取粗车主轴转速速度为 n=150mm/min；精车转速 n=220mm/min。5.6.2切削速度 Vc切削速度的高低主要取决于刀具、工件的材料，表面粗糙度，背吃刀量和进给量等因素：选择参数时根据主轴转速公式推导。车直线和圆弧轮廓时。通过查表和计算以及零件分析确定其切削速度 F=0.3，精车的切削速度 F=0.2。5.6.3进给速度的确定进给速度(f) 是数控机床切削用量中的重要参数。主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具工件的材料性能选取。进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。在轮廓加工中,在接近拐角处应适当降低进给量，以克服由于惯性造成工艺系统的变形和在轮廓拐角处造成超程的现象。根据该零件加工计算的：粗车进给速度为 F=0.3 精车进给速度为 F=0.2。5.6.4背吃刀量的确定在机床工件和刀具的刚度允许条件下，应尽可能增大背吃刀量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。根据公司的机床的性能分析，车削循环时，确定其粗车时背吃刀量 5mm，精车时为 0.5mm。5.7 填写工艺文件（1）将选定的各工步所用刀具的刀具型号、刀片型号、刀片牌号及刀尖圆弧半径等填入表 55 数控加工刀具卡片中。（2）按加工顺序将各工步的加工内容、所用刀具及切削用量等填入表 56数控加工工序卡片中。表 5-6 数控加工刀具卡片产品名称代号 零件名称主动车轮轴零件图号 01 程序编号 O0001工步号刀具号刀具名称 刀具型号 刀片型号 刀片牌号刀具半径/mm备注01 T0145 度硬质合金外圆粗车刀PCGCL2525-09QCCMT097308GC435 0.402 T0230 度硬质合金外圆精车刀PCGCL2525-09QCCMT097308GC435 0.2编制 指导老师 审核 批准 共一页肖世友 龙育才 第一页6西门子 802d车床二的工艺方法6.1 零件图工艺分析该零件如图 6-1 所示，件由台阶孔和圆柱，圆弧面组成。零件结构较简单，需要加工的部位不多，但加工还是有一定的难度， ，虽然工步不多，但是质量重。在加工过程中，应密切注意走刀速度及走刀路线，主轴转速一定要合适，背吃刀量要控制，刀具等很重要，要正确选择。 图 6-1 件二零件6.2 确定装夹方案将其毛坯的任意端用四爪卡盘装夹固定，从新对刀进行加工，然后车削另一端表（可利用中心架架一端，用尾座上的钻头打一个中心孔，然后用顶针顶住，目的限制 x.x.y.y.z 五个自由度。粗精加工后，用中心架架轴的一端，将刀架移开并用直径为 30mm 的钻头钻内圆柱面。6.3 确定工步顺序，进刀路线和所用刀具6.3.1钻中心孔利用中心架，用尾座上的钻头打一个中心孔， 图 6-2 钻孔走刀路线图6.3.2粗车外轮廓选用 5 的刀具加工外圆6.3.3钻孔用中心架架一端用 30mm 的平头钻钻一个深 5mm 的台阶孔。两头一样。6.3.4精车外轮廓精车外轮廓选用的刀具为 30 度硬质合金焊接精加工车刀，走刀路线及加工部位于粗车相同。6.4 确定切削用量根据加工要求确定切削用量，具体情况如下：（1）粗车外表面主轴转速 S=80r/min，进给量 F=0.4mm/r（2）精车外表面主轴转速 S=150r/min，进给量 F=0.2mm/r6.5 填写工艺文件（1）将选定的各工步所用刀具的刀具型号、刀片型号、刀片牌号、及刀尖圆弧半径等填入表 65 数控加工刀具卡片中。（2）按加工顺序将各工步的加工内容、所用刀具及切削用量等填入表66 数控加工工序卡片中。表 6-5 数控加工刀具卡产品名称代号 零件名称 轴 零件图号 01 程序编号002.MP工步号刀具号刀具名称 刀具型号 刀片型号 刀片牌号刀具半径/mm备注01 T0145 度硬质合金外圆粗车刀PCGCL2525-09QCCMT097308GC435 0.402 T0230 度硬质合金外圆精车刀PCGCL2525-09QCCMT097308GC435 0.2编制 指导老师 审核 批准 共一页肖世友 龙育才 第一页表 6-6 加工工序卡片7.机床的图片8 轴的用途三一港机是由三一集团的全资子公司，主要从事港口集装箱起重机以及海洋装备。本轴是装在港口机械，集装箱吊装起重机岸桥上的主动车轮轴，转载整个岸桥的最下端，用于岸桥在轨道上行走动力的传动8.结 论在同事们的热心的帮助下，经过我不泄的努力我完成了我的毕业设计。通过这次毕业设计，让我受益非浅。经过本次毕业设计让我了解零件的加工质量对其工作性能和使用寿命有着较大的影响,现对其加工后零件质量分析：零件的尺寸精度基本得到保证，零件的上下表面粗糙度值偏大。原因是其加工精度与机床、夹具、刀具本身误差和使用中的调整误差及工件的装夹定位误差以及自己