推杆零件毕业设计说明书

1 推杆零件的数控工艺及编程加工推杆零件的数控工艺及编程加工 专 业 机械设计与制造 学 号 学 生 指导教师 摘要摘要 随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大 数控加工技术对国计民生一些重 要行业 IT 汽车 轻工 医疗等 的发展起着越来越重要的作用 因为效率 质量是先 进制造技术的主题 高速 高精加工技术可极大的提高效率 提高产品的质量和档次 缩 短生产周期和提高市场竞争力 而对于数控加工 无论是手工编程还是自动编程 在编程 钱都要对所加工的零件进行工艺分析 拟定加工方案 选择合适的刀具 确定切削用量 对一些工艺问题 如对刀点 加工路线等 也需做一些处理 并在加工过程掌握控制精度 的方法 才能加工出合格的产品 本文根据数控机床的特点 针对具体的零件 进行工艺方案的分析 工装方案的确定 刀具和切削用量的选择 确定加工顺序和加工路线 数控加工程序编制 通过整个工艺的 过程的制定 充分体现了数控设备在保证加工精度 加工效率 简化工序等方面的优势 关键词 关键词 数控加工 工艺分析 工艺设计 人工编程 自动编程 2 Abstract Abstract With the continuous development of NC technology and application in the field of CNC machining technology to expand beneficial to the people s livelihood important industries IT automobiles light industry medical and so on development plays a more and more important role for the efficiency quality advanced manufacturing technology is the theme High speed high precision processing technology can greatly improve efficiency improve product quality and grades to shorten the production cycle and improve market competitiveness As for NC processing either manual or automatic programming the programming of money to the processing of the parts process analysis work out the scheme of process choose a suitable tool determine the amount of cutting some process problems such as a knife point processing route also need to do some processing And in the process control the accuracy of the method to produce qualified products According to the characteristics of CNC machine tools specific parts process analysis fixture scheme cutting tools and cutting parameters selection determine the processing order and processing line NC programming Through the whole process of development fully embodies the CNC equipment to ensure the processing precision processing efficiency simplifying the process and other aspects of the advantages of Key words NC programming machining accuracy process scheme 3 目录 第一章 概 述 7 1 1 数控技术简介 7 1 1 1 数控技术是制造业的重要基础飞 7 1 1 2 数控技术的发展趋势 7 1 1 3 中国数控的出路 8 1 2 Ug 介绍 9 1 2 1 UG Gateway 9 1 2 2 CAD 模块 9 1 2 3 MoldWizard 模块 11 1 2 4 CAM 模块 11 1 2 5 产品分析模块 11 1 3 UG NX5 的工作环境 11 1 4 产品设计的一般过程 14 1 5 三维造型设计步骤 15 第二章零件的分析 16 2 1 零件的作用 16 2 2 零件的工艺分析和零件图审查 16 2 2 1 尺寸精度 17 2 2 2 表面粗糙度的要求 17 2 2 3 位置精度的要求 17 第三章 零件的工艺规程设计 19 3 1 零件的工艺分析 19 3 2 确定生产类型 20 3 3 确定毛坯 20 3 3 1 确定毛坯种类 20 3 3 2 确定毛坯尺寸及形状 20 3 4 选择定位基准 21 4 3 4 1 粗基准的选择 21 3 4 2 精基准的选择 21 3 5 制定工艺路线 21 3 6 各工序的加工余量及达到的尺寸 精度 粗糙度 22 3 7 量具的选择 23 3 8 夹具的选择 24 3 9 冷却液的选择 24 3 10 刀具的选择 25 第四章 确定切削用量及基本工时 27 4 1 各工序的切削用量及基本工时的计算 27 工序三 粗车右端面及外圆各部 并钻中心孔 27 工序四 半精车外圆各部 28 工序五 精车外圆各部 29 工序七 车左端面 29 工序八 铣通槽 29 工序九 插槽 30 工序十 钻 铰通孔 1 直径18 深 50mm 31 工序十一 钻 铰通孔 2 直径20 深 11 5mm 32 工序十二 钻通孔 3 直径12 深 100mm 32 工序十三 铰孔 3 至 M24 内径 直径20 752 深 40mm 33 工序十四 对孔 M24 攻丝 大径24 小径20 752 深 40mm 33 4 2 填写加工工序卡片 附录 2 34 第五章 编制零件的加工程序 34 5 1 粗车端面及粗 半精 精车外圆数控程序 34 5 2 钻孔 1 数控程序 35 毕业设计总结 36 致谢 37 参考文献 38 5 6 第一章 概 述 1 1 数控技术简介 1 1 1 数控技术是制造业的重要基础飞 装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国家经济的水平和现代化程 度 数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和间断工业的使能技术和最基本 的装备 马克思曾经说过 各种经济时代的区别 不在于市场什么 而在于这 样生产 用什么劳动资料生产 制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的 生产资料 而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术 因此 专 家们预言 机械制造的竞争 其实质是数控技术的竞争 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 是制造业 实现自动化 柔性话 集成化生产的基础 是提高产品质量 提高劳动生产率 必不可少的物资手段 是国防现代化的重要战略物资 是关系到国家战略地位 和体现国家综合国力水平的重要基础性产业 当今世界各国制造业广泛采用数 控技术 以提高制造能力和水平 提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力 大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发 展 提高综合国力和国家地位的重要途径 此外世界上各工业发达国家还将数 控技术及数控装备列为国家的战略物资 不仅采取重大措施来发展自己的数控 技术及其产业 而且在 高精尖 数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和 限制政策 根据国家经济发展和国家重点建设工程的具体需求 设计制造 高 精 尖 重大数控装备 打破国外封锁 掌握数控装备关键技术 创出中国数控机 床品牌 提高市场占有率是全面提升我国基础制造装备的核心竞争力的关键所 在 1 1 2 数控技术的发展趋势 早期的数控系统采用穿孔纸带传送加工程序 由专用数控装置读入加工代 码 进行识别 储存和计算 输出相应的指令脉冲以驱动伺服系统 70 年代中 7 期小型计算机出现由于其较低的价格 高超的数据处理和输入输出功能 使它 迅速应用到数控机床的控制系统中 出现所谓计算机数控 CNC 和直接数控 DNC 系统 九十年代以来 计算机技术的发展日新月异 通用计算机从 8 位机 已发展到奔腾时代 其速度和功能已比当年的 8 位机快了几百倍 使得 在通用微机上以软件方式可以实现各种数控功能 数控技术发生了深刻变化 PC 机上的丰富软件资源 友好的人机界面 是其他数控系统所无法比拟的 基 于微机的开放式数控系统已成为世界数控技术的发展潮流 以 PC 机为平台的 数控技术的应用范围迅速扩大 随着科学技术的不断发展 数控技术的发展越来越快 数控机床朝着高新 能 高精度 高速度 高柔性化和模块化方向发展 但最重要的发展趋势就是 采用 PC 运动控制器 的开放式数控系统 它不仅具有信息处理能力强 开 放程度高 运动轨迹控制精确 通用性好等特点 而且还从很大程度上提高了 现有加工制造的精度 柔性和应付市场需求的能力 美国将其称为新一代的工 业控制器 日本称其将带来第三次工业革命 1 1 3 中国数控的出路 纵观目前我国的数控市场 我国数控产品在性能 外观 可靠性方面与国 外产品有一定差距 特别是国外企业有雄厚的资金 加上外国企业为占领中国 市场 对我国能够生产的数控系统压价销售 而对我国未能生产的数控系统 不仅高价而且附加许多限制 在国外数控企业采用技术封锁和低价倾销的双重 策略下 中国数控产业经历里坎坷的历程 我国曾花巨资引进西门子和 FANUC 的技术 并希望在此基础上吸收消化 开发我国自己的数控技术 如 北京密云所引进了 FANUC 的数控系统 可是 FANUC 卖给我们的都是即将过 时的落后技术 我国引进后 尚未来得及吸收消化和批量生产 FANUC 即宣 布停止生产该系统的生产 并将性能价格比更好 质量更高 体积更小的数控 系统推向中国市场 这种总是跟在别人后面走的做法 必然受人约制 永远落 在后面 中国数控出路何在 随着计算机技术日新月异的发展 基于微机的开放式数控是数控技术发展 的必然趋势 在传统数控技术方面 我国处于相对落后的状态 开放式数控为我 8 国数控产业的发展提供良好的契机 加强和重点扶持开放性数控技术的研究和 应用 我国的数控产业才有发展壮大可能 才有可能在未来的市场竞争中立于 不败之地 福州大学机械工程及自动化学院坚持以加速用信息化带动工业化 促进制 造业结构调整和优化升级 建设四川高水平的先进准备为宗旨 围绕制造业企 业信息化 制造数字化 控制智能化和装备现代化的发展趋势及需求 大力加 强开放式数控技术的研发和开发力争为我省适应经济全球化与信息化的挑战提 供先进制造技术和装备 1 2 Ug 介绍介绍 UG NX5 软件是由多个模块组成的 主要包括 CAD CAM CAE 注塑模 钣金件 Web 管路应用 质量工程应用 逆向工程等应用模块 其中每个功 能模块都以 Gateway 环境为基础 它们之间既有联系又相互独立 1 2 1 UG Gateway UG Gateway 为所有 UG NX 产品提供了一个一致的 基于 Motif 的进入捷 径 是用户打开 NX 进入的第一个应用模块 Gateway 是执行其他交互应用模 块的先决条件 该模块为 UG NX5 的其他模块运行提供了底层统一的数据库支 持和一个图形交互环境 它支持打开已保存的部件文件 建立新的部件文件 绘制工程图以及输入输出不同格式的文件等操作 也提供图层控制 视图定义 和屏幕布局 表达式和特征查询 对象信息和分析 显示控制和隐藏 再现对象 等操作 1 2 2 CAD 模块 1 实体建模 实体建模 实体建模是集成了基于约束的特征建模和显性几何建模两种方法 提供符 合建模的方案 使用户能够方便地建立二维和三维线框模型 扫描和旋转实体 9 布尔运算及其表达式 实体建模是特征建模和自由形状建模的必要基础 2 特征建模 特征建模 UG 特征建模模块提供了对建立和编辑标准设计特征的支持 常用的特征 建模方法包括圆柱 圆锥 球 圆台 凸垫及孔 键槽 腔体 倒圆角 倒角 等 为了基于尺寸和位置的尺寸驱动编辑 参数化定义特征 特征可以相对于 任何其他特征或对象定位 也可以被引用复制 以建立特征的相关集 3 自由形状建模 自由形状建模 UG 自由形状建模拥有设计高级的自由形状外形 支持复杂曲面和实体模 型的创建 它是实体建模和曲面建模技术功能的合并 包括沿曲线的扫描 用 一般二次曲线创建二次曲面体 在两个或更多的实体间用桥接的方法建立光滑 曲面 还可以采用逆向工程 通过曲线 点网格定义曲面 通过点拟合建立模型 还可以通过修改曲线参数 或通过引入数学方程控制 编辑模型 4 工程制图 工程制图 UG 工程制图模块是以实体模型自动生成平面工程图 也可以利用曲线功 能绘制平面工程图 在模型改变时 工程图将被自动更新 制图模块提供自动 的视图布局 包括基本视图 剖视图 向视图和细节视图等 可以自动 手动 尺寸标注 自动绘制剖面线 形位公差和表面粗糙度标注等 利用装配模块创 建的装配信息可以方便地建立装配图 包括快速地建立装配图剖视 爆炸图等 5 装配建模 装配建模 UG 装配建模是用于产品的模拟装配 支持 由底向上 和 由顶向下 的装配方法 装配建模的主模型可以在总装配的上下文中设计和编辑 组件以 逻辑对齐 贴合和偏移等方式被灵活地配对或定位 改进了性能和减少存储的 10 需求 参数化的装配建模提供为描述组件间配对关系和为规定共同创建的紧固 件组和共享 使产品开发并行工作 1 2 3 MoldWizard 模块 MoldWizard 是 UGS 公司提供的运行在 Unigraphics NX 软件基础上的一个 智能化 参数化的注塑模具设计模块 MoldWizard 为产品的分型 型腔 型芯 滑块 嵌件 推杆 镶块 复杂型芯或型腔轮廓创建电火花加工的电极及模具 的模架 浇注系统和冷却系统等提供了方便的设计途径 最终可以生成与产品 参数相关的 可用于数控加工的三维模具模型 1 2 4 CAM 模块 UG CAM 模块是 UG NX 的计算机辅助制造模块 该模块提供了对 NC 加 工的 CLSFS 建立与编辑 提供了包括铣 多轴铣 车 线切割 钣金等加工方 法的交互操作 还具有图形后置处理和机床数据文件生成器的支持 同时又提 供了制造资源管理系统 切削仿真 图形刀轨编辑器 机床仿真等加工或辅助 加工 1 2 5 产品分析模块 UG 产品分析模块集成了有限元分析的功能 可用于对产品模型进行受力 受热后的变形分析 可以建立有限元模型 对模型进行分析和对分析后的结果 进行处理 提供线性静力 线性屈服分析 模拟分析和稳态分析 运动分析模 块用于对简化的产品模型进行运动分析 可以进行机构连接设计和机构综合 建立产品的仿真 利用交互式运动模式同时控制 5 个运动副 设计出包含任意 关于注塑模中对熔化的塑料进行流动分析 以多种格式表达分析结果 注塑模 流动分析模块用于注塑模中对熔化的塑料进行流动分析 具有前处理 解算和 后处理的能力 提供强大的在线求解器和完整的材料数据库 1 3 UG NX5 的工作环境的工作环境 在初始界面中 单击 标准 工具栏中的 新建 按钮 或者选择 文件 11 新建 选项 系统将弹出如图 1 1 所示的 文件新建 对话框 图 1 1 文件新建 对话框 该对话框提供了 3 个选项卡 模型 图纸和仿真 用户可以根据需要选择 对应的模板 首先选择 模型 选项卡中的 模型 模板 然后在 新文件名 组框中的 名称 文本框中输入新文件名 UG NX5 要求存盘目录和文件名必 须是英文字符 在 文件夹 文本框中选择文件保存目录 最后单击 确定 按钮 系统将弹出如图 1 2 所示的 NX5 基本界面 图 1 2 NX5 基本界面 NX5 基本界面主要由标题栏 菜单栏 工具栏 绘图区 坐标系图标 提 示栏 状态栏和资源导航器等部分组成 12 1 标题栏标题栏 标题栏位于 UG NX5 用户界面的最上方 用来显示软件名称及版本号 以 及当前的模块和文件名等信息 如果对部件已经做了修改 但还没进行保存 其后面还会显示 修改的 提示信息 2 菜单栏 菜单栏 菜单栏位于标题栏的下方 包括了该软件的主要功能 每一项对应一个UG NX5 的功能类别 它们分别是文件 编辑 视图 插入 格式 工具 装配 信息 分析 首选项 窗口和帮助 每个菜单标题提供一个下拉式选项菜单 菜单中会显示所有与该功能有关的命令选项 3 工具栏 工具栏 UG NX5 有很多工具栏的选择 当启动默认设置时 系统只显示其中的几 个 工具栏是一行图符 每个图符代表一个功能 工具栏与下拉菜单中的菜单 项相对应 执行相同的功能 可以使用户避免在菜单栏中查找命令的繁琐 方 便操作 UG 各功能模块提供了许多使用方便的工具栏 用户还可以根据自己 的需要及显示屏的大小对工具栏图标进行设置 4 提示栏 提示栏 提示栏主要用于提示用户如何操作 是用户与计算机信息交互的主要窗口 之一 在执行每个命令时 系统都会在提示栏中显示用户必须执行的动作 或 者提示用户的下一个动作 5 状态栏 状态栏 状态栏位于提示栏的右方 显示有关当前选项的消息或最近完成的功能信 息 这些信息不需要回应 13 6 对话框轨道及其轨道夹 对话框轨道及其轨道夹 在 UG NX5 中 几乎所有对话框都打开在对话框轨道的预定义位置上 用 户可拖动对话框轨道将轨道夹放置在所需的目标位置上 也可单击轨道夹临时 隐藏一个打开的对话框 另外 可以单击轨道夹中的松开按钮松开对话框 让 它们浮在屏幕上 反之单击夹住 使其锁紧在轨道夹位置处 7 绘图区 绘图区 绘图区是 UG 创建 显示和编辑图形的区域 也是进行结果分析和模拟仿 真的窗口 相当于工程人员平时使用的绘图板 当光标进入绘图区后 指针就 会显示为选择球 8 坐标系图标 坐标系图标 在 UG NX5 的窗口左下角新增了绝对坐标系图标 在绘图区中央有一个坐 标系图标 该坐标系称为工作坐标系 WCS 它反映了当前所使用的坐标系形式 和坐标方向 9 资源导航器 资源导航器 资源导航器用于浏览编辑创建的草图 基准平面 特征和历史记录等 在 默认情况下 资源导航器位于窗口的左侧 通过选择资源导航器上的图标可以 调用装配导航器 部件导航器 操作导航器 Internet 帮助和历史记录等 1 4 产品设计的一般过程产品设计的一般过程 在进行产品设计时 应该养成一种良好的产品设计习惯 这样可以节省设 计时间 降低设计成本 提高产品的市场响应能力 在使用 UG NX5 软件进行 产品设计时 需要了解产品的设计过程 14 1 准备工作 准备工作 1 阅读相关设计的文档资料 了解设计目标和设计资源 2 搜集可以被重复使用的设计数据 3 定义关键参数和结构草图 4 了解产品装配结构的定义 5 编写设计细节说明书 6 建立文件目录 确定层次结构 7 将相关设计数据和设计说明书存入相应的项目目录中 2 设计步骤 设计步骤 1 建立主要的产品装配结构 用自上而下的设计方法建立产品装配结构 树 如果有些以前的设计可以沿用 可以使用结构编辑器将其纳入产品装配树 中 其他的一些标准零件 可以在设计阶段后期加入到装配树中 因为大部分 这类零件需要在主结构完成后才能定形 定位 2 在装配设计的顶层定义产品设计的主要控制参数和主要设计结构描述 如草图 曲线和实体模型等 这些模型数据将被下属零件所引用 以进行零 件细节设计 同时这些数据也将用于最终产品的控制和修改 3 根据参数和结构描述数据 建立零件内部尺寸关联和部件间的特征关 联 4 用户对不同的子部件和零件进行细节设计 5 在零件细节设计过程中 应该随时进行装配层上的检查 如装配干涉 重量和关键尺寸等 此外 也可以在设计过程中 在装配顶层随时增加一些主体参数 然后再 将其分配到各个子部件或零件设计中 15 1 5 三维造型设计步骤三维造型设计步骤 1 理解设计模型 理解设计模型 了解主要的设计参数 关键的设计结构和设计约束等设计情况 2 主体结构造型 主体结构造型 建立模型的关键结构 如主要轮廓 关键定位孔确定关键的结构对于建模 过程起到关键作用 对于复杂的模型 模型分解也是建模的关键 如果一个结构不能直接用三 维特征完成 则需要找到结构的某个二维轮廓特征 然后用拉伸旋转扫描的方 法 或者自由形状特征去建立模型 UG 允许用户在一个实体设计上使用多个根特征 这样 就可以分别建立 多个主结构 然后在设计后期对它们进行布尔运算 对于能够确定的设计部分 先造型 不确定的部分放在造型的后期完成 设计基准 Datum 通常决定用户的设计思路 好的设计基准将会帮助简 化造型过程并方便后期设计的修改 通常 大部分的造型过程都是从设计基准 开始的 3 零件相关设计造型过程中直接引用相关参数 困难的造型特征尽可能早实现 如果遇到一些造型特征实现较困难 尽可 能将其放在前期实现 这样可以尽早发现问题 并寻找替代方案 一般来说 这些特征会出现在 hollow thicken complex 等 16 第二章零件的分析 2 1 零件的作用 轴是组成机器重要零件之一 它的主要功能作用是支撑旋转零件 传递转 矩和运动 据受載情况不同可分为转动轴 心轴和转轴三类 2 2 零件的工艺分析和零件图审查 零件视图正确 足够表达直观 清楚 绘制符合国家标准 尺寸公差及技 术要求的标注 齐全 合理 轴套是各种机器中最常见的零件之一 数控车床加工的轴类零件一般由圆 柱面 圆锥面 圆弧面 台阶 端面 内孔 螺纹和沟槽构成 材料为 45CR 如图 1 1 所示的轴套适合采用数控车床和立式钻床加工 加工如图 1 1 所示轴 套配合件为该零件未进行热处理前的零件工序图 该零件属于轴套配合件 以整个轴中心为基准 12H7 0 018 0 孔的与 轴的同轴度为 0 02mm 轴上 18H7 0 018 0 与轴心的对称度为 0 02mm 零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下制造 维修的可行性和经 济性 即所设计的零件结构应便于成形 并且成本低 效率高 它的涉及面广 因此有必要对零件进行结构工艺性分析 找出技术关键 以便在拟定工艺规程 时采用适当的加工措施加以保证 该零件的视图符合国家标准的要求 位置准确 表达清楚 几何元素之间 的关系准确 尺寸标注完整 清晰 关系准确 尺寸标注完整 清晰 17 2 2 1 尺寸精度 轴是轴类零件的主要表面 它影响轴的回转精度及工作状态 该零件总长 度为 190mm 20 的孔上下偏差为 0 50 外圆的上偏差为 0 025 下偏差为 0 05 最右端是底孔长为 50mm 底径 24mm 导程为 3 的标准螺纹孔 12H7 孔的上偏差为 0 018 下偏差为 0 18H7 孔的上偏差为 0 018 下偏差是 0 其余部分的粗糙度要求为 12 5 精度相对较低 2 2 2 表面粗糙度的要求 根据零件的表面工作部位的不同 可有不同的表面粗糙度 例如 普通机 床主轴支承轴颈的表面粗糙度为 Ra1 6 6 3 m 随着机器运转速度的增大和 精密度 的提高 轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小 该零件 12 孔的 粗糙度和 18 孔的粗糙度为 1 6 m 另外均为 12 5 m 2 2 3 位置精度的要求 位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于该轴的同轴度和对称度 通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向同轴度来表示 根据要求 规定高精度为 0 02mm 而一般精度的轴为 0 01 0 03mm 如图 1 1 所示 12mm 孔的同轴度公差为 0 02mm 18mm 孔与轴的对称 度为 0 02mm 18 第三章 零件的工艺规程设计 3 1 零件的工艺分析 零件的材料为 40Cr 40Cr 钢是机械制造业使用最广泛的钢之一 调质处理 后具有良好的综合力学性能 良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性 锻造性 能和切削加工性能优良 以下是推杆需要加工的表面以及加工表面之间的位置 要求 推杆的工艺分析 推杆共有以下几处加工表面 其间有一定位置要求 分述如下 1 下料为直径 57 长度 198 的回转体锻件毛坯 2 数控车端面 外圆面 该组加工表面包括 粗车端面及外圆 半精车外圆各部 精车外圆各部 车圆角 倒角 1 45 19 掉头 车另一端面 3 数控钻铰孔 数控铣通槽 数控攻螺纹 该组加工表面包括 粗 精铣17 9mm 77 5mm 通槽 插半圆槽 使之成为 78 5mm 20mm 矩形通槽 钻18mm 的通孔 铰孔至20mm 钻18mm 的孔 深 16 5mm 铰孔至20mm 钻12mm 的孔 深 54mm 铰孔至20 752mm 攻丝 M24 深 40mm z 3 2 确定生产类型 已知推杆的生产类型为中小批量生产 所以初步确定工艺安排为 加工过 程划分阶段 工序应当集中 加工设备以通用设备为主 大量采用专用夹具 3 3 确定毛坯 3 3 1 确定毛坯种类 零件材料为 40Cr 40Cr 钢是机械制造业使用最广泛的钢之一 调质处理后 具有良好的综合力学性能 良好的低温冲击韧性和低的缺口敏感性 锻造性能 和切削加工性能优良 考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大 零件结构不 是太复杂 生产类型为大中批量生产 故选择金属型锻造毛坯 3 3 2 确定毛坯尺寸及形状 考虑其零件外圆表面为主加工表面 所以设定毛坯为回转体 根据零件尺寸 要求 设定毛坯为直径 57 长度 198 的回转体锻件 20 3 4 选择定位基准 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一 基面选择得正确与合理可以使 加工质量得到保证 生产率得以提高 否则 加工工艺过程中会问题百出 更 有甚者 还会造成零件的大批报废 使生产无法正常进行 3 4 1 粗基准的选择 对于零件而言 尽可能选择不加工表面为粗基准 而对有若干个不加工表 面的工件 则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基 准 根据这个基准选择原则 现选取孔 118 的外轮廓表面作为粗基准 利用 三爪卡盘作主要定位面 限制 5 个自由度 在用一个可移动挡块顶住右端面 达到完全定位 然后进行铣削 其余以零件的下端孔为主要的定位粗基准 3 4 2 精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便 依据 基准重合 原则和 基准统一 原则 以加工后孔 118 为主要的定位精基准 以孔 118 端面 为辅助的定位精基准 3 5 制定工艺路线 工序一 下料 工序二 热处理 工序三 粗车端面右端面及外圆各部 并钻中心孔 留 1 5mm 加工余量 工序四 半精车外圆各部 留 0 2mm 加工余量 工序五 精车50 4 100 到要求尺寸 工序六 倒角 工序七 夹右端 车左端面 保证零件总长 190mm 工序八 粗 精铣通槽 R10 77 5 21 工序九 插 槽 R10 78 5 使之成为 20 78 5 矩形通槽 工序十 钻 铰通孔 118 深 50mm 工序十一 钻 铰20 深 11 5mm 孔 工序十二 钻12 深 100mm 孔 工序十三 钻 M24 内径孔 深 40mm 孔 工序十四 攻丝 M24 深 40 工序十五 检查 工序十六 涂油入库 3 6 各工序的加工余量及达到的尺寸 精度 粗糙度 根据零件的加工工艺 制定各加工工序的加工余量及达到的尺寸 精度 粗糙度如下表所示 工 序号 工序内容 加工余 量 精度 工序尺 寸 表面粗 糙度 1 下料 2 热处理 3 粗车 4IT9 53 204 6 3 4 半精车 2 6IT8 50 4 204 3 2 5 精车 0 4IT7 50 204 1 6 6 倒角 1IT8 50 194 6 3 7 车 14IT9 50 190 6 3 8 铣通槽 50IT12 77 5 20 深 50mm 3 2 22 9 插槽 50IT9 78 5 20 深 50mm 3 2 10 钻 铰孔 1 50 IT9 18 深 50mm 1 6 11 钻 铰孔 2 11 5 IT9 20 深 11 5mm 1 6 12 钻孔 3100 IT9 12 深 100mm 3 2 13 铰孔 3 40IT9 铰孔12 至 M24 内径深 40mm 1 6 14 攻丝 M24 深 40 40IT9 攻丝 M24 深 40mm 1 6 15 检查并入库 3 7 量具的选择 外圆柱和长度用规格为 0 150mm 游标卡尺进行测量外圆面 端面的圆跳动 用百分表测量 其中圆弧用 R 规测量 如图 2 7 游标卡尺 测量范围 0 150mm 分度值 0 02mm 23 3 8 夹具的选择 夹具用来装夹被加工工件以完成加工过程 同时要保证被加工工件的定位 精度 并使装卸尽可能方便 快捷 数控加工时夹具主要有两大要求 一是夹 具应具有足够的精度和刚度 二是夹具应有可靠的定位基准 选用夹具时 通 常考虑以下几点 1 尽量选用可调整夹具 组合夹具及其它适用夹具 避免采用专用夹具 以缩短生产准备时间 2 在成批生产时 才考虑采用专用夹具 并力求结构简单 3 装卸工件要迅速方便 以减少机床的停机时间 4 夹具在机床上安装要准确可靠 以保证工件在正确的位置上加工 5 夹具是否使用方便 安全 夹具的类型 数控车床上的夹具主要有两类 一类用于盘类或短轴类零件 工件毛坯装 夹在可调卡爪的卡盘 三爪 四爪 中 由卡盘传动旋转 另一类用于轴类零 件 毛坯装在主轴顶尖和尾座顶尖间 工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转 综上所述 三爪卡盘具有自动定心的特点 加工该零件选用三爪卡盘加工 3 9 冷却液的选择 金属切削过程中 合理选择切削液 可改善工件与刀具之间的摩擦状况 降低切削力和切削温度 减小刀具磨损和工件的热变形 从而可以提高刀具的 耐用度 加工效率和加工质量 切削液的选择应考虑下列几点因素 1 润滑 具有良好润滑能力的切屑液可减少刀具与工件或切屑间的直接接 触 减轻摩擦和粘结 因此 可减少刀具磨损 提高工件表面质量 24 2 冷却 具有良好冷却作用的切屑液能从切削区域带走大量切削热 使切 削温度降低 3 清洗 具有良好清洗能力的切屑液可以冲走切削区域与机床上的细碎切 屑和脱落的磨粒 防止划伤已加工表面和导轨 4 防锈 切削液中加入防锈剂 如亚硝酸钠 磷酸三钠和石油磺酸钡等 可在金属表面形成一层保护膜 起防锈作用 常用切削液的种类如表所示 常用冷却液 冷却液名称主要成份主要作用 水溶液水 防锈剂冷却 乳化液水 乳化油 乳化剂冷却 润滑 清洗 切削油 矿物油 动植物油 复合油 润滑 在加工此轴类零件时根据该工件材料 刀具材料 加工方法 加工要求及 冷却液的作用和价格来考虑 加工时选择乳化液比较合理 冷却液作用 冷却 润滑 清洗而且还有一定的防锈作用 3 10 刀具的选择 数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编 程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则在编程时充分考虑数控加 工的特点 能够正确选择刀具及切削用量 数控车床对刀具提出了更高的要求 不仅要求刀具精度高 刚性好 耐用度高 而且要求安装 调整 刃磨方便 断屑及 排屑性能好 在全功能数控车床上 可预先安装 8 12 把刀具 当被加工工件改变后 一般 不需要更换刀具就能完成工件的全部车削加工 为了满足要求 刀具配备时应注意 以下几个问题 在可能的范围内 使被加工工件的形状 尺寸标准化 从而刀具的种类 实 现不换刀或少换刀 以缩短准备和调整时间 25 使刀具规格化和通用化 以减少刀具的种类 便于刀具管理 尽可能草用可转位刀片 磨损后只需更换刀片 增加了刀具的互换性 在设计或选择刀具时 应尽量采用高效率 断屑及排屑性能好的刀具 车床主要用于回转表面的加工 如内 外圆柱面 圆锥面 圆弧面 螺纹 内 孔加工等的切削加工 数控车削常用的车刀一般分为三类 即尖形车刀 圆弧车刀和成形车刀 如 下图 2 5 所示为常用车刀的种类 形状和用途 综上分析该零件主要以外圆加工为主 选择硬质合金车刀 需要 45 车刀 80 外圆刀 切断刀 螺纹刀 钻头 内孔车刀 加工零件为配合件 需要加工内孔 利用如图的钻头加工 钻头直径 20 26 第四章 确定切削用量及基本工时 4 1 各工序的切削用量及基本工时的计算 工序三 粗车右端面及外圆各部 并钻中心孔 一 粗车右端面 一 粗车右端面 1 根据主轴转速允许的切削速度和工件直径来选择 其计算公式为 n 1000v d v 切削速度 有刀具的耐用度决定 n 一主轴转速 d 工件的直径或刀具直径 因为图上尺寸明确在计算主轴转速可以通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 3 表 2 4 17 表 2 4 20 知道切削速度 V 80m min f 0 5mm r 然后根据 27 加工部位的直径 d 57mm 就能准确的计算出主轴转速 根据粗车的切削速度及进给量的计算 1 主轴转速 s 1000v d 1000 80 3 14 57 447r min 进给量 f 指刀具在进给量给方向相对于工件的移动量 单位 mm r 2 每分钟切削量 F s f 447 0 5 223mm min f 为主轴转一周时刀具的进给 量 3 工步工时 T L 3 14 D 1000 V f ap 4 28 5 3 14 57 1000 80 0 5 30 1 02s 4 工步辅助时间为 1 53min 5 进给次数 1 二 粗车外圆各部 二 粗车外圆各部 根据粗车的切削速度及进给量的计算 1 主轴转速 S 1000 80 3 14 57 447r min 2 每分钟切削量 F S f 447 0 5 223mm min 3 工步工时 T L 3 14 D 1000 V f ap 51s 4 工步辅助时间为 2 61min 5 进给次数 1 工序四 半精车外圆各部 通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 3 表 2 4 17 知道 V 100m min f 0 3mm 根据半精车的切削速度及进给量 计算 1 主轴转速 S 1000 100 3 14 53 600r min 2 每分钟切削量 F S f 600 0 3 180mm min 3 工步工时 T L 3 14 D 1000 V f ap 63s 4 工步辅助时间为 1 58min 5 进给次数 1 28 工序五 精车外圆各部 通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 3 表 2 4 17 知道 V 120m min f 0 2mm 根据精车切削速度及进给量计算 1 主轴转速 S 1000 120 3 14 50 4 758r min 2 每分钟切削量 F S f 758 0 2 151mm min 3 工步工时 T L 3 14 D 1000 V f ap 75s 4 工步辅助时间为 1 76min 5 进给次数 1 工序七 车左端面 通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 3 表 2 4 17 知道 V 80m min f 0 5mm 根据粗车的切削速度及进给量计 算 1 主轴转速 S 1000 80 3 14 57 447r min 2 每分钟切削量 F S f 447 0 5 223mm min 3 工步工时 T L 3 14 D 1000 V f ap 1 02s 4 工步辅助时间为 1 33min 5 进给次数 1 工序八 铣通槽 1 粗铣 粗铣 通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 77 表 2 4 83 知道 f 0 6 铣削速 度 v 60 m min 根据粗铣的铣削速度 及进给量计算 29 1 主轴转速 S 1000 v 3 14 da 1000 60 3 14 17 9 1067r min 2 每分钟铣削量 F S f 1067 0 6 640mm min 3 工步工时 T h L1 f L D f 50 1 5 0 6 78 5 17 9 0 6 187s 4 工步辅助时间为 1 89min 5 进给次数 1 其中 h 为铣削深度 L1为 1 5 L 为槽长度 D 为铣刀直径 f 为每转进给 量 2 精铣 精铣 通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 77 表 2 4 83 知道 f 0 5 铣削速度 v 90 m min 根据精铣的转速及进给量计算 1 主轴转速 S 1000 v 3 14 da 1000 90 3 14 18 1592r min 2 每分钟铣削量 F S f 1592 0 5 796mm min 3 工步工时 T h L1 f L D f 50 1 5 0 5 78 5 18 0 5 224s 4 工步辅助时间为 1 65min 5 进给次数 1 其中 h 为铣削深度 L1为 1 5 L 为槽长度 D 为铣刀直径 f 为每转进给 量 工序九 插槽 1 插削通槽左端圆弧部分 插削通槽左端圆弧部分 通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 40 表 2 4 43 知道 V 50m min 根据插刀的进给速度及进给量计算 3 工步工时 T 3S F 3 50 50 0 2s 4 工步辅助时间为 1 33min 5 进给次数 3 2 插削通槽右端圆弧部分 插削通槽右端圆弧部分 通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 40 表 2 4 43 知道 V 50m min 30 根据插刀的进给速度及进给量计算 3 工步工时 T 3S F 3 50 50 0 2s 4 工步辅助时间为 1 33min 5 进给次数 3 工序十 钻 铰通孔 1 直径18 深 50mm 1 钻孔至 钻孔至16mm 通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 40 表 2 4 43 知道 V 108m min f 0 23mm 根据钻孔的转速及进给量计算 1 主轴转速 S 1000 108 3 14 18 1910r min 2 每分钟切削量 F S f 1910 0 23 439mm min 3 工步工时 T 60D F 50 60 439 6 8s 4 工步辅助时间为 1 33min 5 进给次数 1 2 铰孔至 铰孔至18mm 通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 40 表 2 4 43 知道 V 90m min f 0 28mm 根据铰孔的转速及进给量计算 1 主轴转速 S 1000 90 3 14 20 1433r min 2 每分钟切削量 F S f 1433 0 28 401mm min 3 工步工时 T 60D F 50 60 401 7 48s 4 工步辅助时间为 1 12min 5 进给次数 1 工序十一 钻 铰通孔 2 直径20 深 11 5mm 1 1 钻孔至 钻孔至18mm18mm 通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 40 表 2 4 43 知道 V 108m min 31 f 0 23mm 根据钻孔的转速及进给量计算 1 主轴转速 S 1000 108 3 14 18 1910r min 2 每分钟切削量 F S f 1910 0 23 439mm min 3 工步工时 T 60D F 11 5 60 439 1 58s 4 工步辅助时间为 0 67min 5 进给次数 1 2 2 铰孔至 铰孔至20mm20mm 通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 40 表 2 4 43 知道 V 90m min f 0 28mm 根据铰孔的转速及进给量计算 1 主轴转速 S 1000 90 3 14 20 1433r min 2 每分钟切削量 F S f 1433 0 28 401mm min 3 工步工时 T 60D F 11 5 60 401 1 72s 4 工步辅助时间为 1 34min 5 进给次数 1 工序十二 钻通孔 3 直径12 深 100mm 钻孔至钻孔至12mm12mm 通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 40 表 2 4 43 知道 V 78m min f 0 25mm 根据钻孔的转速及进给量计算 1 主轴转速 S 1000 78 3 14 12 2070r min 2 每分钟切削量 F S f 2070 0 25 517mm min 3 工步工时 T 60D F 100 60 517 11 6s 4 工步辅助时间为 1 56min 5 进给次数 1 32 工序十三 铰孔 3 至 M24 内径 直径20 752 深 40mm 通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 40 表 2 4 43 知道 V 89m min f 0 3mm 根据铰孔的钻头转速及进给量计 算 1 主轴转速 S 1000 89 3 14 20 752 1365r min 2 每分钟切削量 F S f 1365 0 3 409mm min 3 工步工时 T 60D F 40 60 409 5 8s 4 工步辅助时间为 0 89min 5 进给次数 1 工序十四 对孔 M24 攻丝 大径24 小径20 752 深 40mm 通过查 机械加工工艺手册 表 2 4 109 表 2 4 116 知道 V 40 8m min f 0 1mm 根据丝锥的转速及进给量计算 1 主轴转速 S 1000 40 8 3 14 24 541r min 2 每分钟切削量 F S f 541 0 1 54 1mm