轴套类零件加工工艺设计及数控编程加工.doc

毕业设计 论文 毕业设计 论文 题目 题目 轴套类零件加工工艺设计及数控编程加轴套类零件加工工艺设计及数控编程加 工工 院院 系系 机电工程系机电工程系 专专 业 业 数控技术数控技术 姓姓 名 名 何敏何敏 学学 号 号 7135801030113 指导教师 指导教师 金江金江 二 一三年一月二十日 毕业设计 论文 任务书 学生姓名何敏学 号7135801030113 专 业数控技术 院 系 机电工程系 毕业设计 论文 题目子弹头数控车削加工与工艺设计 任务与要求 一 设计的任务 1 综合运用平时所学理论基础 基本知识和基本技能 提高和分析解决实际问题的能力 2 查阅相关文献和资料 制定设计或实验方案 3 参考文献不得少于6篇 4 设计 计算 绘图 5 总结和撰写论文 6 在规定时间内完成老师布置的论文内容 二 设计的要求 1 内容丰富 立意新颖 2 资料详实 运用得当 3 语体正确 合符规范 4 层次清晰 中心突出 5 论证充分 结论合理 6 正文不少于 4000 字 完成时间段2012年11月26日 至2013年3月18日 共16 周 指导教师单位机电工程系职 称工程师 院 系 审核意见 毕业设计 论文 进度计划表 日 期工 作 内 容执 行 情 况 指导教师 签 字 2012 11 26 2012 12 7 查找资料 选题 2012 12 8 2012 12 30 完成论文的初稿 2012 12 31 2013 1 20 完成论文二稿的写作 2013 1 21 2013 2 15 完成论文的终稿及格 式修改 2013 2 16 2013 3 4 定稿 打印论文 做 好答辩的准备 2013 3 5 2013 3 18 论文答辩 教师对进度计划 实施情况总评 签 名 年 月 日 本表作评定学生平时成绩的依据之一 毕业设计 论文 中期检查记录表 毕业设计 论文 题目 子弹头数控车削加工与工艺设计 学生姓名 何敏 学号 7135801030113 专业 数控技术 学 生 填 写 指导教师姓名金江职称 工程师 毕业设计 论文 题目工作量饱满 一般 不够 毕业设计 论文 题目难度大 适中 不够 毕业设计 论文 题目涉及知识点丰富 比较丰 富 较少 毕业设计 论文 题目价值 很有价 值 一般 价值不 大 学生是否按计划进度独立完成工作 任务 学生毕业设计 论文 工作进度填写情况 指导次数 学生工作态度 认真 一般 较差 其他检查内容 存在问题及采取措施 检 查 教 师 填 写 检查教师签字 年 月 日 院 系 意见 加盖公章 年 月 日 摘摘 要要 车削加工是在车床上利用工件相对于刀具旋转对工件进行切削加工的方法 车 削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供 车削是最基本 最常见的切削加工方 法 在生产中占有十分重要的地位 车削适于加工回转表面 大部分具有回转表面 的工件都可以用车削方法加工 如内外圆柱面 内外圆锥面 端面 沟槽 螺纹和 回转成形面等 所用刀具主要是车刀 本文主要论述了轴套类零件加工工艺及设计编程 通过UG画出零件图及编写程 序 利用数控车床软件仿真避免次品的产生和材料浪费 对零件进行工艺分析 通 过CKA6150机床进行加工实体 很好的利用仿真软件与机床的有机结合 加工出合 格产品 此外本文还介绍了刀具的选择和运用以及在加工过程中的注意事项等 分析了 如何根据零件的几何形状特点设计加工工艺和操作步骤 以及操作过程中的相关参 数选择 实践证明 在数控加工中 根据零件的不同部位的技术要求 合理安排不 同的加工工艺 设置合理的加工参数 选择合理的加工道具 不仅可以提高加工效 率 保证质量 而且还减少工具损耗 关键词 关键词 车削加工 零件的工艺分析 编写程序 Abstract Turning the workpiece in a lathe using method of tool rotation relative to the workpiece cutting Cutting machining is mainly composed of workpiece instead of cutting tools available Turning is the most basic machining method the most common occupies a very important position in the production Turning for processing rotary workpiece surface most has the rotation surface can be processed with the method of turning such as the external cylindrical surface conical surface and face groove thread and rotary forming surface the tool is mainly used tools This paper mainly discusses the sleeve parts machining process and program design through the UG to draw the parts diagram and program using the numerical control lathe simulation software to avoid the defective products and material waste the process analysis to parts processing entity through the wide number 980 machine tool the organic combination of simulation software and the machine to good use processing qualified product In addition this paper also introduces the selection and use of tools and in the process of attention analyzes how to according to the part geometry characteristics of the design process and steps select the relevant parameters and operating process Practice has proved in NC machining parts according to the requirements of the different parts of the technology reasonable arrangement of different machining process setting processing parameters reasonably choose the reasonable processing tools not only can improve the processing efficiency ensure the quality but also reduce the tool wear Key Words Turning Parts of the process analysis Write a program 目录目录 第一章 绪 论 1 第二章 子弹头模型材料选择及工艺分析 2 第一节 零件分析 2 第二节 零件毛坯的选择 3 第三节 零件的安装 3 第四节 刀具的选择 4 第五节 切削用量的选择 4 第三章 编写程序数控加工程序 6 第一节 编写程序 6 第四章 套类零件的编程与加工 9 第一节 材料选择与分析 9 第二节 套类零件的装夹方案 10 第三节 刀具的选择 10 第四节 切削用量的选择 11 第五节 切削液的选择 11 第六节 填写加工刀具和工序卡 12 第五章 套类零件编写加工程序 13 第一节 编写程序 13 第二节 加工过程 15 第三节 零件加工结果 16 第四节 原因分析 16 第五节 解决方法 16 结 论 17 致 谢 18 参考文献 19 0 第一章第一章 绪绪 论论 科学技术和社会生产的不断发展 对机械产品的性能 质量 生产率和成本提出 了越来越高的要求 机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一 他不仅能够提高品质质量和生产率 降低生产成本 还能改善工人的劳动条件 但是 采用这种自动和高效率的设备需要很大的初期投资 以及较长的生产周期 只有在大 批量的生产条件下 才会有显著的经济效益 为了解决上述问题 满足多品种 小批量 特别是结构复杂精度要求高的零件的 自动化生产 迫切需要一种灵活的 通用的 能够适应产品频繁变化的 柔性 自动化 机床 数控机床才得已产生和发展 数控技术是数字控制 Numerical Control 技术的简称 它采用数字化信号对被控制设备进行控制 使其产生各种规定 的运动和动作 利用数控技术可以把生产过程用某中语言编写的程序来描述 将程序 以数字形式送入计算机或专用的数字计算装置进行处理输出 并控制生产过程中相应 的执行程序 从而使生产过程能在无人干预的情况下自动进行 实现生产过程的自动 化 采用数控技术的控制系统称为数控系统 Numerical Control System 根据被控对象的不同 存在多种数控系统 其中产生最早应用最广泛的是 机械加工行业中的各种机床数控系统 1 第第二章二章 轴零件材料选择及工艺分析轴零件材料选择及工艺分析 第一节第一节 零件分析零件分析 图2 1子弹头车削加工图 一 尺寸精度 子弹头是轴类零件的一种 所以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 轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6 IT9 精密轴颈可达IT5 套 的外径精度相对于内径精度来说要相对高一些 该零件总长度为58 41mm 13的槽上偏差为0 下偏差为0 08精度要求非常高 18外圆的上偏差为0 下偏差为 0 02 最左端外圆直径为30 上偏差为 0 07 下偏差为 0 02 套的总长度为44mm 套的小径为30 上偏差为0 09下偏差为0 套与轴的配合处 的公差为正负0 06 二 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 该零件表面粗糙度除了配合处的公差为1 6 m 另外均为3 2 m 三 位置精度的要求 2 位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度 通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向同轴度来表示 根据使用要求 规定高精度为0 00 1 0 005mm 而一般精度的轴为0 01 0 03mm 如图2 1所示 30mm的同轴度公差为0 05mm 30mm的内径与套的断面的垂直 度为0 02mm 第二节第二节 零件毛坯的选择零件毛坯的选择 毛坯材料为45 强度 硬度 塑性等力学性能好 切学性能 没有经过热处理 等加工工艺性能好 便于加工 能够满足使用性能 轴毛坯下料长为 50mm 128mm 套毛坯下料长为 70mm 30mm 合理的标注尺寸 零件图上的重要尺寸直接标注 在加工时使用工艺基准与设计基准重合 并符合 尺寸链最短的原则 并列运行供30000KW电机试车 2 主变 UK2 8 76 3 主变 UK3 8 67 根据上式可得 UK 8 76 8 67 8 70 100 0 6 5 因此 2 和3 主变满足并列运行的短路电压差值的要求 第三节第三节 零件的安装零件的安装 数控车床上零件的安装方法与普通车床一样 要合理选择定位基准和夹紧方案 一 零件意安装应注 1 力求设计 工艺与偏程计算的基准统一 这样有利于提高编程时数值计算的简 便性和精确性 2 尽量减少装夹次数 尽可能在一次装夹后 加工出全部待加工面 根据零件的尺寸 精度要求和生产条件选择最常用的车床通用的三爪自定心卡盘 三爪自定心卡盘可以自定心 夹持范围大 适用于截面为圆形 三角形 六边形的 3 轴类和盘类上小型零件 第四节第四节 刀具的选择刀具的选择 选用 中心钻钻削中心孔 粗车及平端面选用 硬质合金右偏刀 为防止 副后刀面与工件轮廓干涉 可用作图法检验 副偏角不宜太小 选k r 35 精车选用90 硬质合金右偏刀 车螺纹选用硬质合金60 外螺纹车刀 刀尖圆弧 半径应小于轮廓最小圆角半径 取r 0 15 0 2 将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中见表2 1 以便编程和操作管理 表2 1 控加工刀具卡片 产品名称或代号 轴类零件零件名称 典型轴零件图号 图2 1 序号刀具号 刀具规格名称数量 加工表面刀尖半径 备注 1 T01 5中心钻 1 钻 5 中心孔 2 T02 硬质合金90 外圆车刀 1车端面及粗车轮廓右偏刀 3 T03硬质合金60 外螺纹车刀 1精车轮廓及螺纹 0 15 编制 审核 批准 共 页 第 页 第五节第五节 切削用量的选择切削用量的选择 一 切削用量的选择原则 1 背吃刀量的选择 轮廓粗车循环时选ap 3 精车ap 0 25 螺纹粗车循环时 选ap 0 4 精车ap 0 1 2 主轴转速的选择 车直径和圆弧时 查表选粗车切削速度vc 90m min 精车切削速度vc 120m min 然后利用公式vc dn 1000技术主轴转速n 粗车直径D 60 精车工件直径取平 均值 粗车500r min 精车1200r min 车螺纹时 参照式计算主轴转速n 320r min 4 3 进给速度的选择 查表选择粗车 精车每转进给量 再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为0 4 r 精车每转进给量为0 15 r 最后根据公式Vf nf计算粗车 进给速度分别为200 m min和180 m min 综合前面分析的各项内容 并将其填入表1 2所示的数控加工工艺卡片 此表是编 制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件 主要内 容包括 工步顺序 工步内容 各工步所用的刀具及切削用量等 表2 2 数控加工工艺卡片 产品名称或代号 零件名称 零件图号单位 名 称 典型轴 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 001三爪卡盘和活动顶尖 数控中心 工步号 工步内容刀具号 刀具规 格 主轴转 速r m m 进给速度 mm min 背吃刀量 mm 备注 1 平端面T0225 25 500 手动 2 钻中心孔T01 5 950 手动 3 粗车轮廓T0225 25 500 200 3自动 4 精车轮廓T0325 25 1200 180 0 25自动 5 粗车螺纹T0325 25 320 960 0 4自动 6 精车螺纹T0325 25 320 960 0 1自动 编制审核 批准年 月 日共 页第 页 5 第三章第三章 编写程序数控加工程序编写程序数控加工程序 第一节第一节 编写程序编写程序 0001 M03S01 G00 X100 Z100 T0101 90 外圆刀 G00 X20 Z2 G71 U1 R1 F50 G71 P1 Q1 U0 5 W0 1 G0 X0 Z0 G03 X3 63 Z 1 16 R2 G03 X12 Z 20 11 R45 G01 X13 X14 Z 22 11 Z 28 11 X18 Z 31 11 Z 69 57 G00 X100 Z100 T0202 螺纹刀 G00 X20 Z 64 07 G01 X13 F20 Z 65 57 G00 X100 Z100 T0303 切槽刀 G00 X20 Z 73 M30 6 第四章第四章 套类零件的编程与加工套类零件的编程与加工 第一节第一节 材料选择与分析材料选择与分析 选择正确的加工方法 加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面 粗糙度的要求 由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多 因而在 实际选择时 要结合零件的形状 尺寸大小和形位公差要求等全面考虑 零件上比较精密表面的加工 常常是通过粗加工 半精加工和精加工逐步达到 的 对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法还是不够的 还应正确 的确定从毛坯到最终成形的加工方案 用数控车床加工如图所示的简单套类零件 工件长度为44 外圆两个阶台尺 寸分别为 45 65 并有一个C1倒角 内孔两个阶台尺寸分别为 30 52 内孔中两阶台端面垂直度要求为0 02 有一个C5倒角和一个4 2 的 内槽 加工顺序为 预备加工 车端面 粗车右端轮廓 精车右端轮廓 粗车内孔 精车内孔 切内槽 工件调头 车端面 粗车左端轮廓 精车左端轮廓 图4 1 套类零件图 7 图中所示为简单套类零件 该零件表面由两个阶台组成 其中多个直径尺寸与 轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求 零件尺寸标注完整 符合数控加工 尺寸标注要求 轮廓描述清楚完整 零件材料为45号钢 加工切削性能较好 无热 处理和硬度要求 套类零件是机械加工中常见的一种加工形式 套类零件要求除尺寸 形状精度 外 内孔一般作为配合和装配基准 孔的直径尺寸公差等级一般为IT7 精密轴套可 取IT6 孔的形状精度应控制在孔径公差以内 对于长度较长的轴套零件 除了圆度 要求以外 还应注意内孔面的圆柱度 端面内孔轴线的圆跳动和垂直度 以及两端 面的平行度等项要求 第二节第二节 套类零件的装夹方案套类零件的装夹方案 套类零件的内外圆 端面与基准轴线都有一定的形位精度要求 套类零件精基 准可以选择外圆 但常以中心线及一个端面为精加工基准 对不同结构的套类零件 不可能用一种工艺方案就可以保证其形位精度要求 根据套类零件的结构特点 数控车加工中可采用三爪卡盘 四爪卡盘或花盘装夹 由于三爪卡盘四年定心精度存在误差 不适于同轴度要求高的工件的二次装夹 对 于能一次加工完成内外圆端面 倒角 切断的套类零件 可采用三爪卡盘装夹 较 大零件经常采用四爪啦盘或花盘装夹 对于精加工零件一般可采用软卡爪装夹 也 可以采用心轴上装夹 对于较复杂的套类零件有时也采用专用夹具来装夹 第三节第三节 刀具的选择刀具的选择 加工套类零件外圆柱面的刀具选择与轴类零件相同 加工内孔是套类零件的特 征之一 根据内孔工艺要求 加工方法较多 常用的有钻孔 扩孔 镗孔 磨孔 8 拉孔 研磨孔等 套类零件一般包括内外圆 锥面 圆弧 槽 孔 螺纹等结构 根据加工需要 常用的刀具还有粗车镗孔车刀 精车镗孔车刀 内槽车刀 内螺纹车刀以及特殊 形状的成型车刀等 第四节第四节 切削用量的选择切削用量的选择 根据被加工表面质量要求 刀具材料和工件材料 参考切削用量手册或有关资 料选取切削速度与每转进给量 然后计算主轴转速与进给速度 计算过程略 并 将结果填入工序卡中 背吃刀量的选择因粗 精加工而有所不同 粗加工时 在工艺系统刚性和机床 功率允许的情况下 尽可能取较大的背吃刀量 以减少进给次数 精加工时 为保 证零件表面粗糙度要求 背吃刀量一般取0 1 0 4 较合适 第五节第五节 切削液的选择切削液的选择 套类零件在数控车加工比轴类零件有更大的难度 由于套类零件的特性使的切 削液不易达到切削区域 切削区的温度较高 切削车刀的磨损也比较严重 为了使 工件减少加工变形 提高加工精度 应根据不同的工件材料 选择适合的切削液浇 注位置 切削液分为两大类 第一种是乳化液 这类切削液比热容很大 粘度小 流动 性好可以吸收大量热 但因其含水量大容易使工件生锈 第二种是切削油其是由少 量添加剂和矿物质组成 这类切削液比热容小流动性小 主要是润滑作用 根据加 工性质选择粗加工 加工余量很大时产生大量的热这时应该选择乳化液 精加工时 为了保证其精度延长刀具寿命应该选择切削油或者高浓度的乳化液 本次应选择乳 化液 9 第六节第六节 填写加工刀具和工序卡填写加工刀具和工序卡 表4 1 简单套类零件的加工刀具和工艺卡 零件图号 图4 1 机床型号 CKA6150 零件名称简单套类零件 数控车床 加工工序卡 机床编号 刀具表量具表 刀具号 刀补号 刀具名称 刀具参数 量具名称 规格 mm min T01 0193 外圆车刀D型刀片 游标卡尺 千分尺 0 150 0 02 50 75 0 01 T02 0291 镗孔车刀T型刀片 内径百分表 25 50 0 01 T08 08 钻头 28 游标卡尺 0 150 0 02 切削用量 工序工艺内容 S r min F mm r ap mm 加工性 质 1车端面确定基准 8000 2 0 3 2 自动 2 钻孔 3000 2 0 3 4 手动 3 车 45 外圆 12000 1 0 20 5 2 自动 4调头软爪夹 45外圆 车端面确定基准 10000 05 0 10 5 1 5 自动 5 车 65 外圆 12000 1 0 20 5 2自动 6 镗孔至尺寸 10000 05 0 10 3 3自动 10 第五章第五章 套类零件编写加工程序套类零件编写加工程序 第一节第一节 编写程序编写程序 根据图4 1件 分析了工件内外圆及内槽的加工路线 并且确定了加工时的装夹 方案 以及采用的刀具和切削用量 根据工艺过程按工序内容划分三个部分 并随 影编程三个程序以完成加工 机床钻孔 车 45 外圆的程序 0001 N1 G99 M03 S800 T0101 G00 X200 0 Z150 0 G00 X68 0 Z2 0 M08 G71 U1 5 R0 5 G71 P10 Q20 U0 5 W0 05 F0 15 N10 G00 X0 G01 Z 16 0 N20 G00 X68 0 G99 M03 S1200 T0101 G00 X200 0 Z150 0 M08 G70 P10 Q20 G00 X200 0 Z150 0 M05 M30 机床车 65 外圆的程序 00002 11 N1 G99 M03 S800 T0101 G00 X200 0 Z150 0 G00 X68 0 Z2 0 M08 G71 U1 5 R0 5 G71 P10 Q20 U0 5 W0 05 F0 15 N10 G00 X65 0 G01 Z 28 0 N20 G00 G40 X68 0 G00 X200 0 Z150 0 M09 M00 N2 G99 M03 S1200 T0101 G00 X200 0 Z150 0 M08 G70 P10 Q20 G00 X200 0 Z150 0 M05 M30 机床镗孔的程序 00002 N1 G99 M03 S800 T0202 G00 X200 0 Z150 0 G00 X26 0 Z2 0 M08 12 G71 U1 5 R0 5 G71 P10 Q20 U 0 3 W0 05 F0 15 N10 G00 X52 0 G01 Z 20 0 F0 1 X40 0 X30 0 Z 25 0 N20 G00 X26 0 G00 Z150 M09 M05 M00 N2 G99 M03 S1200 T0202 M08 G00 X26 0 Z2 0 G70 P10 Q20 G00 X200 0 Z150 0 M09 M05 M30 第二节第二节 加工过程加工过程 一 加工过程制定 1 此工件要经两个过程加工完成 所以调头时重新确定工件原点 程序中编程 原点要与工件原点相对应 执行完成第一个程序后 工件调头执行另一个程序时需 重新对两把刀的Z向原点 因为X向的原点在轴线上 无论工件大小都不会改变的 所以X方向不必再次对刀 2 输入程序 13 3 进行程序校验及加工轨迹仿真 4 自动加工 5 零件精度检测 第三节第三节 零件加工结果零件加工结果 零件在加工好后 使用游标卡尺和R规进行测量 测量的结果显示各项尺寸都 在公差范围之内 均合格 但是个别尺寸在公差中偏高或偏低 表面质量也不是非 常好 第四节第四节 原因分析原因分析 零件的轮廓粗糙度明显达不到要求 其原因主要有 刀具的选择 切削用量的 确定 下刀点的选择等 刀具的选择 主要体现在加工零件时选用的刀具比较小 使零件的粗糙度没有达到要求 切削用量 主要体现在加工圆弧时 有过切和超程 现象 下刀点 主要体现在加工槽时 下刀点选择没有考虑到零件的实际轮廓 另外 在加工时要求机床主轴具有一定的回转运动精度 即加工过程中主轴回 转中心相对刀具或者工件的精度 当主轴回转时 实际回转轴线其位置总是在变动 的 也就是说 存在着回转误差主轴的