螺纹配合件的设计与加工.doc

1 摘要摘要 随着改革开放的进一步深入 中国的制造行业得到了迅速发展 特别是数 控加工的应用呈突飞猛进之势 自从我国进入 WTO 后 社会上对数控加工技术 的要求也更高了 我所设计和加工的螺纹配合零件时一种集合各种工艺设计在 内的综合型零件 它能够有效地把我们二年所学的各类知识综合在一起运用 我从数控加工工艺分析 设备的选择 螺纹配合精度 刀具 夹具的选择 切削用量的选择 工艺卡片的制作 都经过了慎重考虑 为使零件经过数控加 工得到最佳的精度和工艺设计要求 我还查阅了辅导设计与辅助制造 CAD CAM 数控加工工艺 数控刀具等书籍 确定了该零件的合理的数控 加工工艺方案 最终才完成的零件的加工 关键词 工艺分析工艺分析 螺纹配合精度螺纹配合精度 刀具选择刀具选择 数控加工数控加工 2 目录目录 摘要摘要 5 5 引言引言 7 7 第一章第一章 数控机床概述数控机床概述 8 8 1 1 数控机床的组成 8 1 2 数控机床的分类 8 1 2 1 按工艺用途分类 8 1 2 2 按数控机床的运动轨迹分类 8 1 2 3 按伺服系统的控制方式分类 8 1 2 4 按数控装置分类 9 第二章第二章 数控加工工艺分析数控加工工艺分析 1010 2 1 加工方法和加工方案的选择 10 2 2 加工顺序的安排 10 第三章第三章 螺纹配合螺纹配合 1111 3 1 零件工艺分析 11 3 2 确定加工方案 11 3 3 确定工序顺序 进给路线和所用刀具 11 3 3 1 粗车外表面 12 3 3 2 精车外表面 12 3 3 3 切槽 12 3 3 4 切螺纹 13 3 3 5 切断 13 3 4 确定切削用量 14 3 5 填写工艺文件 15 第四章第四章 程序编制程序编制 1717 4 1 螺纹配合零件程序编程 17 第五章第五章 结果分析结果分析 1919 5 1 零件的精度与尺寸检验 19 5 2 产生误差的主要因素 19 结论结论 2020 参考文献参考文献 2020 致谢致谢 2121 3 引言引言 今年来 数控加工技术的应用呈突飞猛进之势 包括以组合机床为主的大 量生产方式都向以数控设备为主的生产方式转变 社会上对掌握数控技术的人 才需求量越来越大 特别是对数控加工技术的人才需求量更大 而数控设备的 高精度 高效率决定数控设备是当前我国机械制造业的基础 也是未来工厂自 动化的基础 本课题主要是螺纹配合的设计与加工 是根据仔细查阅相关资料文献及网 上查阅资料进行设计 利用手工编织零件程序 在 CJK6132A 数控机床进行零 件车削加工 对零件尺寸和形状进行设计时 考虑到是一组配合件 要求精巧 配合精度高 形状美观 尺寸设计较大 选择钢件作为加工材料 要求对零件 图形进行工艺分析 选择机床 刀具 确定加工方案 涉及到内螺纹与外螺纹 轴的配合 尺寸设计较大 加工起来在进给量 转速 背吃刀量等有一定的难 度 所以要合理选择 虽然两个零件选择的是数控机床炯性加工 但是切削用 量的选择原则与通用机床加工相似 螺纹配合轴零件加工的切削用量的选择是 按零件材料和刀具材料以及加工经验等确定的 还得分析进给速度的选择 应 与主轴转速和背吃刀量相适应 4 第一章第一章 数控机床概述数控机床概述 1 1 数控机床的组成数控机床的组成 数控机床一般由控制介质 数控装置 伺服系统和机床本体组成 图 1 1 所示为开环控制的数控机床框图 图 1 1 数控机床的组成 1 2 数控机床的分类数控机床的分类 1 2 1 按工艺用途分类按工艺用途分类 1 一般数控机床 2 数控加工中心数控机床 3 特种数控机床 1 2 2 按数控机床的运动轨迹分类按数控机床的运动轨迹分类 1 点位控制数控机床 2 点位直线控制数控机床 3 轮廓控制数控机床 1 2 3 按伺服系统的控制方式分类按伺服系统的控制方式分类 1 开环控制数控机床 2 闭环控制数控系统 3 半闭环控制数控机床 5 1 2 4 按数控装置分类按数控装置分类 数控机床若按其实现数控逻辑功能控制的数控装置来分 有硬线数控和软线数 控两种 6 第二章第二章 数控加工工艺分析数控加工工艺分析 2 1 加工方法和加工方案的选择加工方法和加工方案的选择 在选择加工表面的加工方法和加工方案时 应考虑一下因素 1 加工表面的技术要求 2 工件材料的性质 3 工件的形状和尺寸 4 生产类型 5 具体生产条件 2 2 加工顺序的安排加工顺序的安排 零件表面的加工方法和加工方案确定后 就要安排加工工序 当零件的加工质量要求比较高时 往往不可能在一道工序中完成全部加工的内 容 而必须分几个阶段来进行加工 1 加工阶段 2 划分加工阶段的原因 7 第三章第三章 螺纹配合螺纹配合 3 1 零件工艺分析零件工艺分析 图 3 1 的形状图 该零件图 3 1 所示 零件时 86mm 60mm 所以 经过考虑 最终选择的 零件毛坯为 160mm 62mm 的 45 钢 它是由圆弧 圆柱面 螺纹 退刀槽 锥面 端面连接而成 结构形状复杂 加工部位多 对槽的右端外螺纹尺寸精 度 位置精度和形状精度要求高 表面粗糙度 Ra1 6 这类零件有一定的加工难 度 非常适合数控车床加工 3 2 确定加工方案确定加工方案 这个零件从图纸上可以看出 对于加工装夹上还是比较好装夹的 为了使 工序基准与定位基准重合 便于加工所有的需加工部位 将毛坯的任意端用三 爪卡盘装夹固定就可以 利用这样一种简单的装夹方法 可以限制供件的四个 自由度 可以有效保证零件在加工中的定位 达到加工效果 3 3 确定工序顺序 进给路线和所用刀具确定工序顺序 进给路线和所用刀具 在这个零件加工过程中 所需要的工序很少 对加工刀具形状的要求不是 很高 只是在加工中注意到几个处圆弧 锥面相互夹角的处理就可以 所以选 用一把刀尖角为 30 度的硬质合金尖刀和一把硬质合金的 5mm 切断刀 就可以解 决零件的加工 但因加工的材料是钢件 同时也得注意刃磨刀具 根据工步顺 序和切削加工进给路线的确定原则 本工序具体的工步顺序 进给路线及所用 刀具具体确定如下 8 3 3 1 粗车外表面粗车外表面 选用刀尖角为 30 度的硬质合金尖刀对外表面进行粗车 走刀路线及加工部 位如图 3 2 所示 由于粗车的外表面是通过递增且具有圆弧 加工零件的材料又是钢件 可 以采用这把刀尖角为 30 度的硬质合金尖刀直接将工件车削成型 在编制加工程 序的时候采用的是 FANUC 系统的 G71 外圆循环加工指令 所以在进行这段加 工的时候 走刀路线和一般的加工不同 加工步骤 切断面 切圆弧 切外圆 切圆弧 切外圆 退刀 回到起点 3 3 2 精车外表面精车外表面 选用刀尖角为 30 度的硬质合金尖刀对零件进行精加工 其加工步骤及走刀 路线如图 3 3 所示 图 3 3 走刀路线图 3 3 3 切槽切槽 选用刀尖宽度为 5mm 的切槽刀 加工部位及走到路线如图 3 4 所示 9 图 3 4 切槽部位走刀路线图 3 3 4 切螺纹切螺纹 选用刀尖角度为 60 度的硬质合金材料的螺纹刀 在编制螺纹加工程序时 为了能使与内螺纹完全配合的得当 加工时应使外螺纹小于图纸尺寸的 0 1mm 0 2mm 其加工部位及走刀路线如图 3 5 所示 图 3 5 切螺纹走刀路线 3 3 5 切断切断 在精车削完毕后 将进行零件的切断 选用 5mm 切断刀 其走刀路线如图 3 6 所示 10 图 3 6 切断走刀路线 3 4 确定切削用量确定切削用量 数控加工的切削用量包括 背吃刀量 主轴转速 进给速度 切削用量的 选择原则与普通机床加工相似 具体数值应根据数控机床使用说明书和金属切 削原理中规定的方法及原则 结合实际加工经验来确定 在工艺系统刚性和机 床功率允许的条件下 尽可能选取较大的背吃刀量 以减少进给次数 光车时 主轴转速应根据零件上被加工部位的直径 并按零件和刀具的材料以及加工性 质等条件所允许的切削速度来确定 在程序设计时 必须确定每道工序的切削 用量 选择切削用量时一定要充分考虑影响切削的各种因素 正确的选择切削 条件 合理的确定切削用量 可以有效地提高机械加工的质量和效率 根据加工要求确定切削用量 具体确定如下 1 粗车外表面 车削端面时主轴转 1000r min 圆弧 直外圆面 锥面 S 800r min 圆弧 f 0 18 0 2mm r 直外圆面 锥面 f 0 2 0 25mm r 2 精车外表面 车削端面时主轴转速 1500r min 圆弧 直外圆面 端部倒角 S 1500r min 位 圆弧 直外圆面 锥面 f 0 1mm r 3 切断 主轴转速 S 300r min 进给量 f 0 12mm r 4 数学计算 M30 2 螺纹计算 牙深 直径 t 1 3p 2 2 6 螺纹大径 D大 D公称 0 1P 30 0 1 2 29 8 螺纹小径 D小 D公称 1 3P 30 1 3 2 27 4 根据牙深 螺纹分为五刀加工 第一刀 0 9mm 第二刀 0 6mm 第三刀 11 0 6mm 第四刀 0 4mm 第五刀 0 1mm 3 5 填写工艺文件填写工艺文件 1 将选定的各工部所用刀具的刀具型号 刀片型号及刀剑圆弧半径等填入 3 1 数控加工刀具卡片中 零件名称螺纹配合 件一 零件图号01程序编号00001 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 01T01机夹可转位车刀PCGC12525 09QCCMT097308GC4350 4 02T02机夹可转位车刀PCGC12525 09QCCMT097308GC4350 2 03T03切槽刀 宽为5mm PCGC12525 09QCCMT097308GC4350 2 04T04车螺纹PCGC12525 09QCCMT097308GC4350 2 指导老师审核共一页 第一页 产品名称代号 表3 1 数控加工刀具卡片 批准编制 12 2 按加工顺序将各工步的加工内容 所用刀具及 用量等填入表 3 2 数控加工 工序卡片中 表3 2数控加工工序卡片 产品名称零件名称材料 螺纹配合 螺纹配合 件一 45钢 程序编号 夹具编号使用设备 00001 001 三爪卡 盘 CJK6032A 01粗车外表面T010800 0 2 0 25 0 2 0 25 1 5 02精车外表面T02015000 10 1 03切槽T030200 3000 1 0 15 04螺纹刀T043200 4000 05 0 1 05切断T030200 3000 1 编制审核 备注 共一页 第一页 1 批注指导老师 工步内容刀具号 刀具规格 mm 工序号 主轴转速 r min 进给速度 mm min 背吃刀量 mm 车间 学院数控车削加工中心 工步号 数控加工 工艺卡片 零件名称 零件图号 01 13 第四章第四章 程序编制程序编制 4 1 螺纹配合零件程序编程螺纹配合零件程序编程 14 续上表 15 第五章第五章 结果分析结果分析 5 1 零件的精度与尺寸检验零件的精度与尺寸检验 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速误差及工件的装夹定位 误差以及自己的操作技能水平等多方面因素有关 这些原始误差反映到工件质 量上 形成零件的加工误差 5 2 产生误差的主要因素产生误差的主要因素 从零件加工质量分析得出 1 零件出现误差或粗糙度值偏大与刀具 夹具的误差及工件的定位误差有 关 机床主轴或因为刀具的装夹不当引起的径向或端面的圆跳动等因素 都会使工件产生误差 2 夹紧力对加工精度也有影响 工件在加紧时 由于工件的刚度较低加紧 的作用力或方向不当 均可造成定位端面不垂直 3 切削用量对加工精度的影响 从零件的表面质量分析 这与合理选择切 削用量很有关系 选择较大的切削速度 V 适量减小进给量 f 通过对零件的系统分析得知 零件表面粗糙度值 尺寸精度基本得到保证 之所以出现这些问题与安排加工的工艺过程 刀具的质量 机床的定位 零件 的装夹 定位基准的选择以及自己的操作技术水平也有关系 可以通过合理的 选择刀具的几何参数 合理的选择切削用量 从而提高零件的加工精度 16 结论结论 通过这次毕业设计 我学会很多东西 也真正体会到了设计和加工的乐趣 同时也培养了我的自主学习 独立思考问题的能力 也重新巩固了以前的各科 专业知识 我相信 我在这次毕业设计中所学到的知识和技能对我以后的帮助 肯定很大 在这之中我也体会到团队合作 团队精神的重要性 在我今后的工 作中也会起到很大的作用 参考文献参考文献 1 王纪安 工程材料与材料形成工艺 北京 高等教育出版社 2003 2 林其骏 数控加工与应用 北京 机械工业出版社 1992 3