泵盖零件数控加工工艺分析及编程.doc

毕毕 业业 论论 文文 题目 泵盖零件数控加工工艺分析及编程 姓姓 名名 学学 号号 专业班级专业班级 机电一体化 指导教师指导教师 湖职院机电一体化专业毕业论文湖职院机电一体化专业毕业论文 泵盖零件数控加工工艺分析及编程 学学 生 生 指导教师 指导教师 I 摘摘 要要 本文主要讲述如何运用机电一体化技术相关专业知识对泵盖零件进行加工工艺分析 进行程序编制并利用数控加工技术使其成型 此过程通过利用泵盖的加工来加深对数控编程加工零件的认识 从而使人们能更好 的更熟练的掌握数控编程 并把加工零件的全部工艺过程 工艺参数 以代码的形式记 录在控制介质上 用控制介质上的信息来控制机床 实现零件的全部加工过程 关键词 机电一体化技术 数控技术 数控编程 加工工艺 泵盖零件加工 II 目目 录录 摘摘 要要 I 目目 录录 II 第一章第一章 概述概述 1 第二章第二章 零件图的工艺分析及加工工艺的制定零件图的工艺分析及加工工艺的制定 2 2 1 加工任务 2 2 2 加工零件的工艺分析 3 第三章第三章 制定加工方案和加工工艺制定加工方案和加工工艺 4 3 1 常用加工方案 4 3 2 加工机床的选择 5 3 2 1 数控铣床的基本结构 5 3 2 2 数控铣床机械结构 6 3 3 选择切削用量 7 3 3 1 选择切削用量的原则 7 3 3 2 泵盖零件的切削用量计算 8 3 4 加工路线 9 第四章第四章 定位基准的选择和夹紧方案的确定定位基准的选择和夹紧方案的确定 9 4 1 定位基准的选择 9 4 2 夹具与装夹方案的选择 10 4 2 1 工具的选择与装夹方案 10 4 2 2 泵盖零件装夹方案的确定 12 第五章第五章 刀具夹具选择与加工工序刀具夹具选择与加工工序 13 5 1 数控加工刀具和夹具的选择介绍 13 5 2 该零件加工所选刀具见泵盖零件数控加工刀具卡片 14 第六章第六章 数控程序编程与加工数控程序编程与加工 17 6 1 数控程序的相关介绍 17 6 2 数控编程 17 6 3 加工成果 25 第七章第七章 设计总结设计总结 26 致致 谢谢 27 参考文献参考文献 28 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 1 第一章第一章 概述概述 数控技术是工业自动化的一门基础技术 在工业生产中越来越得到广泛的应用 数 控机床问世以来 数控技术大幅度推进了制造技术与制造业的发展 数控技术应用课程 在我国已成为各大院校机电类专业的主要专业课程之一 数控技术是一门综合性专业技 术 涉及到设计 工艺 机床 刀具 夹具 材料 数字控制 电机 检测等等 特别 是 CAD CAM 一体化技术 FMS CIMS 它们是集设备 信息 物流 能量流与一体的综合 的自动化设计与制造系统 而是一门综合设计 工艺 制造及自动控制的多学科交叉型 的科学技术 数控机床和加工中心是典型的机电一体化产品 同时又是用于产品制造的 机电一体化生产设备 随着计算机技术的飞速发展和广泛应用 机械制造业正在发生着一场深刻的技术革 命 这场革命从根本上改变了生产技术和管理技术 传统的生产设备和方法已逐渐被计 算机控制的各种系统所取代 数控加工中心正以其强大的加工功能在现代机械制造业中 扮演重要的角色 加工中心是按照预先编好的数控程序自动地对工件进行加工的高效自 动化设备 故编制数控程序在数控加工中起到非常重要的地位 用数控机床加工零件 是按照事先编制好了的数控程序自动地对零件进行加工 它 是把零件的加工工艺路线 刀具运动轨迹 切削参数等 按照数控机床规定的指令代码 及程序格式编写成加工程序单 再把程序单的内容输入到数控机床的数控装置中 从而 控制机床加工零件 为了能充分高效地利用数控机床的各种功能 使数控机床能按照人 们事先设计的模式进行安全 可靠地工作 选择了泵体壳盖在数控机床上进行加工作为 毕业设计的课题 并严格按照毕业设计的要求 进行包括数控加工工艺分析 数控刀具 及其切削参数的选择 工件装夹方式与数控加工夹具的选择 程序编制中的数字计算 数控加工程序的编制等 另外 考虑到自动编程技术具备数学处理能力强 能快速 自动生成数控程序 后 置处理程序灵活多变 程序自检 纠错能力强 便于实现与数控系统的通行等特点 采 用了数控加工自动编程技术进行课题制作 同时为了检验编程效果 还采用了数控仿真 技术及时校验整个程序的加工效果 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 2 第二章第二章 零件图的工艺分析及加工工艺的制定零件图的工艺分析及加工工艺的制定 2 1 加工任务 如图 1 所示就是我们所需加工的泵盖零件 加工该零件所需材料为铸铁 毛坯尺寸为 170mm 110mm 30mm 该类型的泵盖零件广泛应用于汽车动力转向系统 注 铸件技术要求 产品材料 HT200 产品数量 小批量生产 未标注粗糙度均为 12 5 图 1 零件图 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 3 2 2 加工零件的工艺分析 在数控工艺分析时 首先要对零件图样进行工艺分析 分析零件各加工部位的结构 工艺性是否符合数控加工的特点 其主要内容包括 1 零件图样尺寸标注应符合编程的方便在数控加工图上 宜采用以同一基准引注尺寸 或直接给出坐标尺寸 这种标注方法 既便于编程 也便于协调设计基准 工艺基准 检测基准与编程零点的设置和计算 2 零件轮廓结构的几何元素条件应充分在编程时要对构成零件轮廓的所有几何元素进 行定义 在分析零件图时 要分析各种几何元素的条件是否充分 如果不充分 则无法 对被加工的零件进行编程或造型 3 零件所要求的加工精度 尺寸公差应能否得到保证 虽然数控机床加工精度很高 但对一些特殊情况 例如薄壁零件的加工 由于薄壁件的刚性较差 加工时产生的切削 力及薄壁的弹性退让极易产生切削面的振动 使得薄壁厚度尺寸公差难以保证 其表面 粗糙度也随之增大 根据实践经验 对于面积较大的薄壁 当其厚度小于 3mm 时 应在 工艺上充分重视这一问题 4 零件内轮廓和外形轮廓的几何类型和尺寸是否统一在数控编程 如果零件的内轮廓 与外轮廓几何类型相同或相似 考虑是否可以编在同一个程序 尽可能减少刀具规格和 换刀次数 以减少辅助时间 提高加工效率 需要注意的是 刀具的直径常常受内轮廓 圆弧半径 R 限制 5 零件的工艺结构设计能否采用较大直径的刀具进行加工采用较大直径铣刀来加工 可以减少刀具的走刀次数 提高刀具的刚性系统 不但加工效率得到提高 而且工件表 面和底面的加工质量也相应的得到提高 6 零件铣削面的槽底圆角半径或底板与缘板相交处的圆角半径 r 不宜太大由于铣刀与 铣削平面接触的最大直径 d D 2r 其中 D 为铣刀直径 当 D 一定时 圆角半径 r 越大 铣刀端刃铣削平面的能力越差 效率也就越低 工艺性也越差 当 r 大到一定程度时甚 至必须用球头铣刀加工 这是应当避免的 当 D 越大而 r 越小 铣刀端刃铣削平面的面 积就越大 加工平面的能力越强 铣削工艺性当然也越好 有时 铣削的底面面积较大 底部圆弧 r 也较大时 可以用两把 r 不同的铣刀分两次进行切削 7 保证基准统一原则若零件在铣削完一面后再重新安装铣削面的另一面 由于基准不 统一 往往会因为零件重新安装而接不好刀 加工结束后正反两面上的轮廓位置及尺寸 的不协调 因此 尽量利用零件本身具有的合适的孔或以零件轮廓的基准边或专门设置 工艺孔 如在毛坯上增加工艺凸台或在后续工序要去除余量上设置基准孔 等作为定位 基准 保证两次装夹加工后相对位置的准确性 8 考虑零件的变形情况当零件在数控铣削过程中有变形情况时 不但影响零件的加工 质量 有时 还会出现蹦刀的现象 这时就应该考虑铣削的加工工艺问题 尽可能把粗 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 4 精加工分开或采用对称去余量的方法 当然也可以采用热处理的方法来解决 所需生产泵盖零件的工艺分析 该零件毛坯尺寸为 170mm 110mm 30mm 由平面 外轮廓以及孔系组成 其中 32H7mm 12H7mm 和 2 6H8mm 四个内孔的表面粗糙度要求很高 为 1 6 m 32H7mm 内孔表面对 A 面有垂直度要求 上表面对 A 有平行度要求 该零件 材料为铸铁 切削加工性能较好 根据上述分析 32H7mm 孔 2 6H8mm 孔与 12H7mm 孔的粗 精加工应分别 开进行 并保证表面粗糙度要求 同时应以底面 A 定位 提高装夹刚度以满足 32H7mm 内孔表面的垂直度要求 第第 3 3 章章 制定加工方案和加工工艺制定加工方案和加工工艺 3 1 常用加工方案 先粗后精 这是数控机床与普通机床都采用的方案 目的是为了提高生产效率并为保证零件的 精加工质量做准备 主要过程是先安排较大切削深度及进给量的粗加工工序 以便在较 短的时间内将精加工前的大量余量去掉 先内后外 对于车 铣及线切割机床加工特别适宜先内后外的加工方法 对既要加工内后加工 外形表面 这是因为控制内表面的尺寸和形位精度等均较困难 刀具刚性相应较差 刀 尖或刀刃的使用寿命受到切削热的影响而降低 以及在依据加工内容 所选机床确定定 位夹紧方案 1 选择加工方法 上 下表面及台阶面的粗糙度要求为 3 2 m 可选择 粗铣 精铣 方案 孔加工方法的选择 孔加工前 为便于钻头找正 先用中心钻加工中心孔 然后在钻孔 内孔表面的加 工方案在很大程度上取决于内孔表面本身的尺寸精度和粗糙度 对于精度要求特别高 粗糙度值较小的表面 一般不能一次加工到规定尺寸 而要划分阶段逐步进行 该零件 孔系加工方案的选择如下 A 32H7mm 孔 表面粗糙度为 1 6 m 选择 钻 粗镗 半精镗 精镗 方案 B 12H7mm 孔 表面粗糙度为 1 6 m 选择 钻 粗铰 精铰 方案 C 6 7mm 孔 表面粗糙度为 3 2 m 无尺寸公差要求 选择 钻 铰 方案 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 5 D 2 6H8 孔 表面粗糙度为 1 6 m 选择 钻 铰 方案 E 18mm 孔和 6 10mm 孔 表面粗糙度为 12 5 m 无尺寸公差要求 选择 钻孔 锪孔 方案 F 螺纹孔 2 M16 H7 采用先钻底孔后攻螺纹的加工方法 2 加工工艺 数控机床的加工方案包括制定工序 工步及先后顺序和进给路线等内容 在数控机床的加工过程中 由于加工对象复杂多样 特别是轮廓曲线的形状及位置 千变万化 加上材料 批量等多方面因素的影响 在对具体零件制定加工方案时 应对 具体零件制定加工方案时 应具体分析并区别对待 灵活处理 只有这样 才能使加工 方案合理 从而达到质量优 效率高和成本低的目的 3 2 加工机床的选择 数控铣床是在一般铣床的基础上发展起来的 两者的加工工艺基本相同 结构也有 些相似 但数控铣床是靠程序控制的自动加工机床 所以其结构也与普通铣床有很大区 别 图 2 3 2 1 数控铣床的基本结构 数控铣床形式多样 不同类型的数控铣床在组成上虽有所差别 但却有许多相 似之处 下面以 XK5040A 型数控立式升降台铣床为例介绍其组成情况 锯 040A 型数控立式升降台铣床配有 四 3MA 数控系统 采用全数字交流伺 服驱动 该机床由 6 个主要部分组成 即床身部分 铣头部分 工作台部分 横进给部 分 升降台部分 冷却 润滑部分 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 6 1 床身 床身内部布局合理 具有良好的刚性 底座上设有 4 个调节螺栓 便于机床进 行水平调整 切削液储液褴设在机床座内部 2 铣头部分 铣头部分由有级 或无级 变速箱和铣头两个部件组成 铣头主轴支承在高精度轴 承上 保证主轴具有高回转精度和良好的刚性 主轴装有快速换刀螺母 前端锥采用 1 0505 锥度 主轴采用机械无级变速 其调节范围宽 传动平稳 操作方便 刹车机构 能使主轴迅速制动 可节省辅助时间 刹车时通过制动手柄撑开止动环使主轴立即制动 启动主电动机时 应注意松开主轴制动手柄 铣头部件还装有伺服电机 内齿带轮 滚 珠丝杠副及主轴套简 它们形成垂直方向 z 方向 进给传动链 使主轴作垂向直线运动 3 工作台 工作台与床鞍支承在升降台较宽的水平导轨上 工作台的纵向进给是由安装在 工作台右端的伺服电机驱动的 通过内齿带轮带动精密滚珠丝杠剐 从而使工作台获得 纵向进给 工作台左端装有手轮和刻度盘 以便进行手动操作 床鞍的纵横向导轨面均 采用了 TuRcllE B 贴塑面 从而提高了导轨的耐磨性 运动的平稳性和精度的保持性 消 除了低速爬行现象 4 升降台 横向进路部分 升降台前方装有交流伺服电机 驱动床鞍作横向进给运动 其传动原理与工作 台的纵向进给相同 此外 在横向滚珠丝杠前端还装有进给手轮 可实现手动进给 升 降台左侧装有锁紧手柄 轴的前端装有长手柄 可带动锥齿轮及升降台丝杆旋转 从而 获得升降台的升降运动 5 冷却与润滑装置 冷却系统 机床的冷却系统是由冷却泵 出水管 回水管 开关及喷嘴等组 成 冷却泵安装在机床底座的内腔里 冷却泵将切削液从底座内储液池打至出水管 然 后经喷嘴喷出 对切削区进行冷却 润滑系统及方式 润滑系统是由手动润捐油泵 分油器 节流阀 油管等组成 机床采用周期润滑方式 用手动润滑油泵 通过分油器对主轴套筒 纵横向导轨及三向 滚珠丝杆进行润滑 以提高机床的使用寿命 3 2 2 数控铣床机械结构 从数字控制技术特点看 由于效控机床采用了伺服电机 应用数字技术实现了对机 床执行部件工作顺序和运动位移的直接控制 传统机床的变速箱结构被取消或部分取消 了 因而机械结构也大大简化了 数字控制还要求机械系统有较高的传动刚度和无传动 间隙 以确保控制指令的执行和控制品质的实现 同时 由于计算机水平和控制能力的 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 7 不断提高 同一台机床上允许更多功能部件同时执行所需要的各种辅助功能已成为可能 因而数控机床的机械结掏比传统机床具有更高的集成化功能要求 从制造技术发展的要求看 随着新材料和新工艺的出现 以及市场竞争对低成本的 要求 金属切削加工正朝着切削速度和精度越来越高 生产效率越来越高和系统越来越 可靠的方向发展 这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高 驱动功率 更太 机械机构动 静 热态刚度更好 工作更可靠 能实现长时同连续运行和尽可能 少的停机时间 典型数控铣床的机械结构主要由基础件 主传动系统 进给传动系统 回转工作台 及其他机械功能附件等几部分组成 注 在用数控铣床加工零件之前可先用程序斯沃数控仿真软件 SSCNC 进行模拟加工 检查编写程序是否正确 确认无误后 再用数控铣床调入编辑好的程序进行加工 并得到实 物 这样会使得生产出的零件更为准确 将误差避免到最小 3 3 选择切削用量 3 3 1 选择切削用量的原则 1 制订切削用量 制订切削用量 就是要在已经选择好刀具材料和几何角度的基础上 合理地确 定切削深度 ap 进给量 f 和切削速度 c 所谓合理的切削用量是指充分利用刀具的切削 性能和机床性能 在保证加工质量的前提下 获得高的生产率和低的加工成本的切削用 量 不同的加工性质 对切削加制订切削用量 就是要在已经选择好刀具材料和几何角 度的基础上 合理地确定切削深度 ap 进给量 f 和切削速度 c 不同的加工性质 对切 削加工的要求是不一样的 因此 在选择切削用量时 考虑的侧重点也应有所区别 粗 加工时 应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度 故一般优先选择尽可能大 的切削深度 ap 其次选择较大的进给量 f 最后根据刀具耐用度要求 确定合适的切削速 度 精加工时 首先应保证工件的加工精度和表面质量要求 故一般选用较小的进给量 f 和切削深度 ap 而尽可能选用较高的切削速度 c 2 切削深度 ap 的选择 切削深度应根据工件的加工余量来确定 粗加工时 除留下精加工余量外 一次走 刀应尽可能切除全部余量 当加工余量过大 工艺系统刚度较低 机床功率不足 刀具 强度不够 或断续切削的冲击振动较大时 可分多次走刀 切削表面层有硬皮的铸锻件时 应尽量使 ap 大于硬皮层的厚度 以保护刀尖 半精加工和精加工的加工余量一般较小时 可一次切除 但有时为了保证工件的加工精度和表面质量 也可采用二次走刀 多次走 刀时 应尽量将第一次走刀的切削深度取大些 一般为总加工余量的 2 3 3 4 在中等功 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 8 率的机床上 粗加工时的切削深度可达 8 10mm 半径加工 表面粗糙度为 Ra6 3 3 2 m 时 切削深度取为 0 5 2mm 精加工 表面粗糙度为 Ra1 6 0 8 m 时 切削深度取为 0 1 0 4mm 3 进给量 f 的选择 切削深度选定后 接着就应尽可能选用较大的进给量 f 粗加工时 由于作用在工艺 系统上的切削力较大 进给量的选取受到下列因素限制 机床 刀具 工件系统的刚度 机床进给机构的强度 机床有效功率与转矩 以及断续切削时刀片的强度 半精加工和 精加工时 最大进给量主要受工件加工表面粗糙度的限制 工厂中 进给量一般多根据 经验按一定表格选取 在有条件的情况下 可通过对切削数据库进行检索和优化 3 3 2 泵盖零件的切削用量计算 该零件材料切削性能较好 铣削平面 台阶面及轮廓时 留 0 5mm 精加工余量 孔加工精度留 0 2mm 精铰余量留 0 1mm 选择主轴转速与进给速度时 查询切削用量 手册 确定切削速度和进给量 然后计算进给速度和主轴转速 以下是计算过程 1 钻削用量 1 背吃刀量 ap 取 ap 4 25mm 2 主轴转速 取 S 750 3 进给速度 取 vf 110 mm min 2 12mm 铣削用量 1 主轴转速 取 vC 20m min r min 取 S 400 2 进给速度 12mm 高速钢立铣刀为 3 刃 fZ 0 005 Dc 0 005 12 0 06 vf fzzS 0 06 3 400 72mm 取 vf 72 mm min 3 12mm 铣削用量 1 背吃刀量 ap 由于刀具材料为高速钢 工件加工深度为 25mm 取 ap 25 2 主轴转速 取 S 530 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 9 3 进给速度 取 vf 80 mm min 4 镗削用量 1 主轴转速的确定 取硬质合金单刃镗刀的切削速度为 150m min r min 取 S 1200 2 镗削进给速度的确定 取镗削时的进给量为 0 05mm r vf fS 0 05 1200 60 mm min 取 vf 60 3 4 加工路线 名词解释 在数控加工中 刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线 编程时 加工路 线的确定原则有以下几点 1 应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求 2 应尽量缩短加工路线 减少刀具空程移动时间 3 应使数值计算简单 程序段数量少 以减少编程工作量 理想的加工路线不仅可以加工出合格的产品同时也能使数控机床得到合理的利用和 充分的发挥 而要实现这一原则必须实现这两个原则 一保证精度原则 二提高生产效 率原则 按照基面先行 先面后孔 先粗后精的原则确定加工顺序 详见泵盖零件数控 加工工序卡 外轮廓加工采用顺铣方式 刀具沿切线方向切入和切出 该零件应先用平口钳夹粗 精铣底面以底面 A 作为基准粗 精铣上表面 台阶面和孔系 在铣削外轮廓时 采用 一面两孔 定位方式 即以底面 A 12H7 和 32H7 孔定位 详见数控加工工序卡 第四章第四章 定位基准的选择和夹紧方案的确定定位基准的选择和夹紧方案的确定 4 1 定位基准的选择 在设计机床夹具前首先要确定合理的定位基准 就本工序来说要注意到以下几点 定位基准必须与工艺基准重合 并尽量与设计基准重合 以减小定位误差 获得最大的 加工允差 降低夹具制造精度 当定位基准和工件基准或是设计基准不重合时必须进行 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 10 必要的加工尺寸及允差换算 应选择工件上最大的平面 最长的圆柱面或是圆柱轴线为 定位基准 以提高定位精度 并使定位稳定 可靠 在选择定位元件时 要防止出现超 定位现象 在工件的各加工工序中 力求采用同一基准 以避免因基准更换而降低工件 各表面相互位置的准确度 当铸件以毛坯面做为第一道工序时的基准 应选用比较光整 的表面做基准面 考虑到该零件图的结构特点采用以下方式定位 选用平口虎钳夹紧 采用 一面两孔 定位方式 即以底面 A 12H7 和 32H7 孔定位所以满足减小定位误 差获得最大的加工允差的要求 满足了设计的需要 铣底面时则以上工序粗铣出来的顶 面为粗基准来铣底面 同样也是定位基准与工艺基准重合 也满足了本工序的设计需求 4 2 夹具与装夹方案的选择 名词解释 在数控机床上加工零件时 为保证工件的加工精度和加工质量 必须使工件位于机床 上的正确位置 也就是通常所说的 定位 然后将它固定也就是通常所说的 夹紧 工件在机床上定位与夹紧的过程称为工件的装夹过程 4 2 1 工具的选择与装夹方案 1 工件的定位原理 1 六点定位原理 工件在空间有六个自由度 即沿 X Y Z 三个坐标方向的移动自由度和绕 X Y Z 三个移动轴的旋转自由度 A B C 如下图所示 要确定工件在空间的位置 需要按一定的要求安排六个支撑点也就是通常所说的定位元件 以限制加工工件的自由 度 这就是工件定位的 六点定位原理 需要指出的是 工件形状不同 定位表面不同 定位点的布置情况也各不相同 2 限制自由度与工件加工要求的关系 根据工件加工表面的不同加工要求 有些自由度对加工要求有影响 有些自由度对加工 要求无影响 对加工要求有影响的自由度必须限制 而不影响加工要求的自由度不必限 制 3 完全定位与不完全定位 工件的六个自由度都被限制的定位成为完全定位 工件被限制的自由度少于六个 但不 影响加工要求的定位 成为不完全定位 完全定位和不完全定位是实际加工中工件最常 用的定位方式 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 11 4 工件安装的基本原则 在数控机床上工件安装的原则与普通机床相同 也要合理地选择定位基准和夹紧方案 为了提高数控机床的效率 在确定定位基准与夹紧方案时应注意以下几点 力求设 计基准 工艺基准与编程计算基准的统一 尽量减少装夹次数 尽可能在一次定位 和装夹后就能加工出全部待加工表面 避免采用占机调整式方案 以充分发挥数控 机床的效能 2 工件的夹紧 金属切削加工过程中 为保证工件定位时确定的正确位置 防止工件在切削力 离 心力 惯性力或重力等作用下产生位移和振动 必须将工件夹紧 这种保证加工精度和 安全生产的装置称为夹紧装置 1 对夹紧的基本要求 工件在夹紧过程中 不能改变工件定位后所占据的正确位置 夹紧力的大 小适当 既要保证工件在加工过程中的位置不能发生任何变动 又要使工件不产生大的 夹紧变形 同时也要使得加工振动现象尽可能小 操作方便 省力 安全 夹 紧装置的自动化程度及复杂程度 应与工件的批量大小相适应 2 夹紧力方向和夹紧点的确定 夹紧力应尽可能朝向主要定位基准 这样可以保证夹紧工件时不破坏工件的定 位 影响工件的加工精度要求 夹紧力方向应有利于减少夹紧力 要求能够在最小 的夹紧力作用下 完成零件的加工过程 夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的方 向和方位上 这一原则对刚性较差的零件特别重要 可以保证零件的夹紧变形量最小 夹紧力作用点应尽量靠近零件的加工表面 保证主要夹紧力的作用点与加工表面之间 的距离最短 可有效提高零件装夹的刚性 减少加工过程中的振动 夹紧力的作用 方向应在定位支撑的有效范围内 不破坏零件的定位要求 3 夹具的选择 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求 一是要保证夹具的坐标方向与机床的 坐标方向相对固定 二是要能保证零件与机床坐标系之间的准确尺寸关系 依据零件毛 料的状态和数控机床的安装要求 应选取能保证加工质量 满足加工需要的夹具 除此 之外 还要考虑以下几点 1 当零件加工批量不大时 应尽量采用组合夹具 可调夹具和其他通用夹具 以缩短 生产准备时间 节省生产费用 在成批生产时可以考虑采用专用夹具 同时要求夹具的 结构简单 2 装夹零件要方便可靠 避免采用占机人工调整的装夹方式 以缩短辅助时间 尽量 采用液压 气动或多工位夹具 以提高生产效率 3 在数控机床上使用的夹具 要能够安装准确 能保证工件和机床坐标系的相对位置 和尺寸 力求设计基准 工艺基准与编程原点统一 以减少基准不重合误差和数控编程 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 12 中的计算工作量 4 尽量减少装夹次数 做到一次装夹后完成全部零件表面的加工或大多数表面的加工 以减少装夹误差 提高加工表面之间的相互位置精度 达到充分提高数控机床效率的目 的 4 2 2 泵盖零件装夹方案的确定 在设计机床夹具前首先要确定合理的定位基准 就本工序来说要注意到以下几点 定位基准必须与工艺基准重合 并尽量与设计基准重合 以减小定位误差 获得最大的 加工允差 降低夹具制造精度 当定位基准和工件基准或是设计基准不重合时必须进行 必要的加工尺寸及允差换算 应选择工件上最大的平面 最长的圆柱面或是圆柱轴线为 定位基准 以提高定位精度 并使定位稳定 可靠 在选择定位元件时 要防止出现超 定位现象 在工件的各加工工序中 力求采用同一基准 以避免因基准更换而降低工件 各表面相互位置的准确度 当铸件以毛坯面做为第一道工序时的基准 应选用比较光整 的表面做基准面 考虑到该零件图的结构特点采用以下方式定位 选用平口虎钳夹紧 采用 一面两孔 定位方式 即以底面 A 12H7 和 32H7 孔定位所以满足减小定位误 差获得最大的加工允差的要求 满足了设计的需要 铣底面时则以上工序粗铣出来的顶 面为粗基准来铣底面 同样也是定位基准与工艺基准重合 也满足了本工序的设计需求 1 开口垫圈 2 带螺纹圆柱销 3 压紧螺母 4 带螺纹削边销 5 垫圈 6 工件 7 垫块 图 3 泵盖零件的装夹示意图 该零件毛坯的外形比较规则 因此在加工上下表面 台阶面及孔系时 先用平口虎 钳夹紧 在铣削外轮廓时 采用 一面两孔 定位方式 即以底面 A 12H7 和 32H7 孔 定位 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 13 第五章第五章 刀具夹具选择与加工工序刀具夹具选择与加工工序 5 1 数控加工刀具和夹具的选择介绍 合理选择数控加工用的刀具 夹具 是工艺处理工作中的重要内容 在数控加工中 产品的加工质量和劳动生产率在很大程度上将受到刀具 夹具的制约 虽其大多数刀 夹具与普通加工中所用的刀具 夹具基本相同 但对一些工艺难度较大或其轮廓 形状 等方面较特殊的零件加工 所选用的刀具 夹具必须具有较高要求 或需作进一步的特 殊处理 以满足数控加工的需要 一般优先采用标准刀具 必要时也可采用各种高生产率的复合刀具及其它一些专用 刀具 此外 应结合实际情况 尽可能选用各种先进刀具 如可转位刀具 整体硬质合 金刀具 陶瓷涂层刀具等 刀具的类型 规格和精度等级应符合加工要求 刀具材料应 与工件材料相适应 数控加工所用刀具在刀具性能上应高于普通加工所用刀具 所以选 择数控加工刀具时 还应考虑以下几个方面 切削性能好 数控加工能采用大的背吃刀量和高速进给 刀具必须具有能够承受 高速切削和强力切削的性能 同时 同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面一定要稳定 以便实现按刀具使用寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理 精度高 为适应数控加工的高精度和自动换刀等要求 刀具必须具有较高的精度 如有的整体式立铣刀的径向尺寸精度高达 0 005mm 等 可靠性高 要保证数控加工中不会发生刀具意外损坏及潜在缺陷而影响到加工的 顺利进行 要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性及较强的适应性 耐用度高 数控加工的刀具 不论在粗加工或精加工中 都应具有比普通机床加 工所用刀具更高的耐用度 以尽量减少更换或修磨刀具及对刀的次数 从而提高数控机 床的加工效率及保证加工质量 断屑及排屑性能好 数控加工中 断屑和排屑不像普通机床加工那样 能及时由 人工处理 切屑易缠绕在刀具和工件上 会损坏刀具和划伤工件已加工表面 甚至会发 生伤人和设备事故 影响加工质量和机床的顺利 安全运行 所以要求刀具应具有较好 的断屑和排屑性能 零件上 下表面采用端铣刀加工 根据侧吃刀量选择端铣刀直径 使铣刀工作时 有合理的切入 切出角 且铣刀直径应尽量包容工件整个加工宽度 以提高加工精度和效 率 并减小相邻两次进给之间的接刀痕迹 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 14 台阶面及其轮廓采用立铣刀加工 铣刀半径 R 受轮廓最小曲率半径限制 取 R 6mm 孔加工各工步的刀具直径根据加工余量和孔径确定 5 2 该零件加工所选刀具见泵盖零件数控加工刀具卡片 表 1 泵盖零件数控加工刀具卡片 产品名称或代号数控工艺分析实例 零件名 称 泵盖零件图号Mill 02 序 号 刀具编号刀具规格名称数量加工表面备注 1T01 125 端面铣刀1铣工件的上表面 2T02 12 立铣刀1铣削台阶面及其轮廓 3T03 3 中心钻1钻中心孔 4T04 27 钻头1钻 32H7 底孔 5T05内孔镗刀1 粗镗 半精镗和精镗 32H7 孔 6T06 11 8 钻头1铰 12H 孔 7T07 18x11 锪钻1锪 18 孔 8T08 12 铰刀1铰 12 孔 9T09 14 钻头1钻 2xM16 螺纹底孔 10T1090 倒角铣刀12xM16 螺孔倒角 11T11M16 机用丝锥1攻 2xM16 螺纹孔 12T12 6 8 钻头1铰 6x 7 的孔 13T13 10 x5 5 锪钻1锪 6x 10 孔 14T14 7 铰刀1铰 6x 7 的孔 15T15 5 8 钻头钻 2x 6H8 底孔 16T16 6 铰刀铰 2x 6H8 孔 编 制 审核批准 年 月 日 共 页第 页 表 2 数控加工工序卡 工序号 产品名 称及代 号 零件名称 零件图 号 材料 1 数控加工工艺工序卡 齿轮泵盖A4HT200 第 1 次装夹程序编号 夹具名 称 夹具编号 使用设 备 车间 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 15 O0008平口钳 加工中 心 刀具切削用量 工 步 号 工步内容 T 码规格 辅具 主轴转 速 r min 进给速 度 mm min 背吃 刀量 mm 备 注 1 粗铣底面 留 余量 0 5mm T01 面铣刀 125 JT50 M 32 105 180402 自 动 2 精铣底面至尺 寸 T01 面铣刀 125 JT50 M 32 105 180250 5 自 动 工序号 产品名 称及代 号 零件名称 零件图 号 材料 2 数控加工工艺工序卡 齿轮泵盖A4HT200 第 2 次装夹程序编号 夹具名 称 夹具编号 使用设 备 车间 O0008 O0004 O006平口钳 加工中 心 刀具切削用量 工 步 号 工步内容 T 码 规格 mm 辅具 主轴转 速 r min 进给速 度 mm min 背吃 刀量 mm 备 注 3 粗铣上端面 留余量 0 5mm T01 面铣刀 125 JT50 M 32 105 180402 自 动 4 精铣上端面至 尺寸 T01 面铣刀 125 JT50 M 32 105 180250 5 自 动 5 粗铣台阶面及 其轮廓 T02 12 立铣 刀 JT50 M2 50 900404 6 精铣台阶面及 其轮廓 T02 12 立铣 刀 JT50 M2 50 90025 7 钻所有中心孔 3 T03中心钻 3 JT50 M2 50 1000 自 动 8 钻 32H7 底 孔至 27 T04 麻花钻 27 JT50 M2 50 200 自 动 9 粗镗 32H7 底孔至 31 6 T0550080 自 动 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 16 10 半精镗 32H7 底孔 至 31 6 T0570070 自 动 11 精镗 32H7 孔 T0580060 自 动 12 钻 12H7 底 孔至 11 8 T06 11 8 JT50 M2 50 60060 自 动 13锪 18 孔T07 18x11 JT50 M2 50 15030 自 动 14粗铰 12T08 12 JT50 M2 50 100400 1 自 动 15精铰 12T08 12 JT50 M2 50 10040 自 动 16 钻 2xM16 底 孔至 14 T09 14 JT50 M2 50 45060 自 动 17 2xM16 底孔 孔倒角 T10 90 倒角 铣刀 JT50 M2 50 30040 自 动 18 攻 2xM16 螺 纹孔 T11 M16 JT50 M2 50 100200 19 钻 6x 7 底孔 至 6 8 T12 6 8 JT50 M2 50 70070 自 动 20锪 6x 10 孔T13 10 x5 5 JT50 M2 50 15030 自 动 21铰 6x 7T14 7 JT50 M2 50 100250 1 自 动 22 钻 2x 6H8 底 孔至 5 8 T15 5 8 JT50 M2 50 90080 自 动 23铰 2x 6H8 孔T16 6 JT50 M2 50 150300 1 自 动 工序号 产品名 称及代 号 零件名称 零件 图号 材料 3 数控加工工艺工序卡 齿轮泵盖A4HT200 第 3 次装夹程序编号 夹具名 称夹具编号 使用 设备 车间 O0001 O0002 O000 3 一面两 销定位 加工 中心 刀具切削用量 工 步 号 工步内容 T 码规格 辅具 主轴转 速 r min 进给速 度 mm min 背吃 刀量 mm 备 注 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 17 24粗铣外轮廓T01 立铣刀 12 JT50 MW4 85 600402 自 动 25精铣外轮廓T01 平底刀 12 JT50 MW4 85 600250 5 自 动 26倒角 手 动 设 计 日期 审核 日期 会签 日期 标 记 处数 更改文 件号 签字日期 第六章第六章 数控程序数控程序编程与加工编程与加工 6 1 数控程序的相关介绍 程序编制主要分为手工编程和自动编程两类 在此采用手工编程 在手工编程工作中 需要由人工完成的大量工作有 零件图样 分析 制定工艺方案 画计算分析图 列算式并进行数值计算 填写加工程序单 手工 穿制数控纸带及程序校验等 具体过程如下 1 图样分析 参照第二章 2 辅助准备 辅助准备就是我们在做这个工件前 我们要把铸件及时运到 要确定好用什么机床 进行加工 用哪些刀具加工 还有这些任务分给谁加工 具体的加工时间等都要我们提 前做好的工作 3 加工工艺的制定 4 数值的计算 数值的计算实际上就是尺寸分析与作图 选择计算方法 数值计算 对误差的分析 与计算等 数值的计算除了用一些三角函数 等角转换 直线差补等一些数学方法 还有一个 简单而直接的方法就是通过在 CAD 图中直接标注从而获得坐标尺寸 现举例说明如下图 所示 箭头处圆弧的圆心坐标值及过度圆弧的一些节点的计算比较烦琐难以计算其坐标 尺寸 在此我们用 CAD 中标注出尺寸 那么就省得我们烦琐的计算 5 填写加工工艺单 在填写加工工艺单时 我们首先要确定客户 品名 材质 工序 编号等缺少的辅 助资料 但尤其重要的是我们要确定哪些部分需要加工 哪些部分不需要加工 在此我 们要确定哪些尺寸是在这一道序里所必须的 一定要做好每一个尺寸 不能遗漏 也不 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 18 能多做 因为这就是操作工的指导书 因此填写正确的加工工艺单很重要 6 制备控制介质 控制介质必须经过调试和实际切削运行后 才可以使用或保存 通常使用的调试方法 是在数控机床上不安装工件而让数控机床空运行 观察运动轨迹是否正确 6 2 数控编程 我们利用加工中心 GM J1890 如图 4 进行手工编程 对零件进行加工 图 4 XYZ 行程 1800 900 700 工作台尺寸 2000 900 重量 17000KG 主轴电机功率 22KW 8000RPM 机械外围尺寸 XYZ 4800 3600 3800 编制程序清单 1 铣面 125 面铣刀 O0008 G21 G0G17G40G49G80G90 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 19 G00X0 Y0 Z50 T1M6 G90G0X308 4Y0 S190M3 G43H2Z50 Z10 G1Z 2 F400 X308 4F76 G0Z50 M5 G91G28Z0 G28X0 Y0 N134M30 2 孔加工 工件编程 X Y 原点坐标在齿轮泵盖中心 操作步骤与加工程序如下 1 钻中心孔 在手动方式下 用中心钻 3 钻深 的中心孔 孔的坐标分别为 0 25 0 25 30 0 40 0 2 钻孔 32H7 至 27 在 MDI 方式下 用 27 的钻头 主轴转速为 指令为 G98 G83 X 30 Y0 Z 27 Q5 R3 F40 3 粗镗 32H7 孔至 30 在 MDI 方式下 用内孔镗刀 主轴转速为 500 min 背吃到量为 1 5mm 指令为 G98 G85 X 30 Y0 Z 27 Q5 R3 F80 4 半精镗 32H7 孔至 31 6 在 MDI 方式下 用内孔镗刀 主轴转速为 500 min 背吃刀量为 0 8mm 指令为 G98 G85 X 30 Y0 Z 27 Q5 R3 F70 5 精镗孔 32H7 主轴转速为 500 min 背吃刀量为 0 2mm 指令为 G98 G87 X 30 Y0 Z 27 Q5 R3 F60 6 钻孔 12H7 底孔至 11 8 在 MDI 方式下 用 11 8 的钻头 主轴转速为 600r min 指 令为 G98 G83 X40 Y0 Z 27 Q5 R3 F60 7 锪 hu 18 孔 在 MDI 方式下 18x11 的钻头 主轴转速为 150r min 指令为 G99 G82 X40 Y0 Z 27 Q5 R3 F30 P2000 8 粗铰 12H7 在 MDI 方式下 12 的铰刀 背吃刀量为 0 1mm 主轴转速为 100r min 指令为 G99 G89 X40 Y0 Z 27 Q5 R3 F40 9 精铰 12H7 在 MDI 方式下 12 的铰刀主轴转速为 100r min 指令为 G99 G89 X40 Y0 Z 27 Q5 R3 F40 10 钻 2xM16 底孔至 14 在 MDI 方式下 用 14 的钻头 主轴转速为 450r min 指令为 G98 G83 X0 Y25 Z 27 Q5 R3 F60 11 攻 2 M16 螺纹孔 在 MDI 方式下 用 M16 的机用丝锥 主轴转速为 450r min 指令 为 G95G90G00X0Y0 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 20 G99G84X0 Y25 Z 27 Q5 R3 F1 75 12 钻孔 6 7 底孔至 6 8 在 MDI 方式下 用 6 8 的钻头 主轴转速为 700r min 其 中一个孔指令为 G98 G83 X60Y0 Z 27 Q5 R3 F70 其余五个孔的加工方法同上 对应的坐标有相应的 变化 13 钻 2 6H8 底孔至 5 8 在 MDI 方式下 用 5 8 的钻头 主轴转速为 900r min 其 中一个孔指令为 G98G83X 66 252Y 16 905 Z 27 Q5 R3 F70 另外一个孔的加工方法同上 对应的坐标 有相应的变化 3 12 立铣刀精铣轮廓下表面 加工深度到 12 5mm O0003 子程序 G91G01Z 12 5 G90G41G01Y 50 D01 G01X 30 G02X 30 Y50 R50 G01X40 G02X40 Y 50 R50 G01X0 Y 56 X 30 G02X 30Y56 R56 G01X40 G02X40 Y 56 R56 G01X0 Y 62 X 30 G02X 30 Y62 R62 G01X40 G02X40 Y 62 R62 G01X0 Y 68 X 30 G02X 15 Y68 R68 G01X40 G02X40 Y 68 R68 G01X0 Y 74 G40G0Z50 M30 4 用 12 立铣刀粗铣台阶及其轮廓 O0004 G21 G17G49G90G0G80G69 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 21 M03S1000T02 G43G00Z100 H01 G0X0 Y0 Z50 Y 65 Z1 M98P050005 G00Z50 M98P010006 G00Z50 M05 M30 5 12 立铣刀粗铣轮廓下表面 加工深度为 12mm O0001 G21 G17G49G90G80 M03S1000T02 G43G00Z100 H01 G0X0 Y0 Z50 G00Y 65 G01Z0 M98P060002 G0Z50 M98P010003 G0Z50 M05 M30 O0002 子程序 G91Z 2 F400 G90G41G01Y 50 D01 G01X 30 G02X 30 Y50 R50 G01X40 G02X40 Y 50 R50 G01X0 Y 56 X 30 G02X 30Y56 R56 G01X40 G02X40 Y 56 R56 G01X0 Y 62 X 30 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 22 G02X 30 Y62 R62 G01X40 G02X40 Y 62 R62 G01X0 Y 68 X 30 G02X 15 Y68 R68 G01X40 G02X40 Y 68 R68 G01X0 Y 74 G40G0Z50 M99 经过第二次装夹后铣上表面与下表面同理 O0005 子程序 G91Z 2 F400 G90G41G01Y 50 D01 G01Y 45 G02X 18 31 Y 33 05R20 G03X 24 84 Y 29 55R6 G01Y 30 X 30 G02X 24 84 Y29 55R30 G03X 18 31 Y33 05R6 G02X19 99Y26 39R20 G03X25 98 Y19 38R6 G01X40 G02X40Y 20R20 G01X26 G03X20 Y 25 77R6 G02X0 Y 44 84 R20 G01Y 45 G02X 18 31 Y 39 05R20 G03X 24 84 Y 35 55R6 G01Y 36 X 30 G02X 24 84 Y35 55R30 G03X 18 31 Y39 05R6 G02X19 99Y32 39R20 G03X25 98 Y25 38R6 G01X40 G02X40Y 26R20 G01X26 G03X20 Y 31 77R6 G02X0 Y 50 84 R20 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 23 G01Y 45 G02X 18 31 Y 45 05R20 G03X 24 84 Y 41 55R6 G01Y 36 X 30 G02X 24 84 Y41 55R30 G03X 18 31 Y45 05R6 G02X19 99Y39 39R20 G03X25 98 Y31 38R6 G01X40 G02X40Y 32R20 G01X26 G03X20 Y 37 77R6 G02X0