龚昌欣提高数控机床车削薄壁零件的加工精度

1、 中国矿业大学成人教育学院毕业设计（论文）任务书函授站（点） 大屯中煤 专业年级 函矿机2015 学生姓名 龚昌欣 任务下达日期：2016 年 4 月 30日设计（论文）日期：2016年6月13日至 2016 年8 月11 日设计（论文）题目： 提高数控机床车削薄壁零件的加工精度 设计（论文）专题题目： 设计（论文）主要内容和要求：主要内容：针对影响加工薄壁零件精度不高等因素，分析了如何提高薄壁零件的加工精度，给出解决问题的具体方法。主要要求：通过对夹具的优化设计，切削用量的改变和工艺参数的分析，很好地解决了加工精度不高等问题，减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率并保证加工后

2、零件的质量，经济效益十分明显。指导教师签字中国矿业大学成人教育学院毕业设计(论文)指导教师评阅任务书指导教师评语（基础理论及基本技能的掌握；独立解决实际问题的能力；研究内容的理论依据和技术方法；取得的主要成果及创新点；工作态度及工作量；总体评价及建议成绩；存在问题；是否同意答辩等）：建议成绩： 指导教师签字： 年 月 日2015级中煤精英矿山机电专业专科班毕业实习与毕业设计中国矿业大学成人教育学院毕业设计(论文)答辩及综合成绩 函授站点(点) 大屯中煤 专业年级 函矿机2015 学生姓名 龚昌欣 说明书页 10 图纸 3 张 其它材料 答 辩 情 况提 出 问 题回 答 问 题正 确基本正确有

3、一般性错误有原则性错误没有回答答辩委员会评语及建议成绩：答辩委员会主任签字： 年 月 日2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的一些重要行（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体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程，在编程前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,才能加工出合格产品。本文根据数控机

4、床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，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。针对影响加工薄壁零件精度不高等因素，分析了如何提高薄壁零件的加工精度，给出解决问题的具体方法。关键词：薄壁零件；加工；精度 8目 录摘要1概述11、影响薄壁零件加工精度的因素11.1易受力变形11.2易受热变形21.3易振动变形22、如何提高薄壁零件的加工精度22.1分析工件特点.32.2优化夹具设计.42.3合理选择刀具42.4分析工艺过程.42.5科学编制程序（数

5、控系统采用发拉科0i）52.6加工时的几点注意事项7结束语7设计小结8参考文献.9概述 中煤北京煤矿机械有限责任公司隶属于中国中煤能源集团有限公司，是国内设计、制造综采液压支架最大的专业厂家之一，公司始建于1958年,现有职工3500余人，资产总额超过30亿元。中国机械500强企业，北京市高新技术企业。公司自1972年研制出中国第一台液压支架以来，开创了我国综采机械化采煤新时代。液压支架的设计能力、工艺保证、制造水平始终位居国内第一，率先通过了ISO9001质量管理体系认证，实现了生产规模化、技术装备现代化、职工队伍专业化、管理手段信息化、售后服务网络化，以雄厚的科技资源为依托，始终占领国内外

6、市场制高点，中国第一台液压支架在这里诞生。公司已设计、制造液压支架支护高度从最低0.55米到最高7.5米，工作阻力从1800KN到18000KN，中心距从1.25到2.05米等不同类型680多种架型8万多架，产品遍布在全国100多个煤炭生产企业，先后出口美国、俄罗斯、印度、孟加拉、越南等国，是国内出口液压支架最多的厂家。 前言 薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。但薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。对于批量大的生产，我们可利用数控车床高加工

7、精度及高生产效率的特点，并充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响，为此对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度,为今后更好的加工薄壁零件提供了好的依据及借鉴。加工薄壁零件时，会遇到各种问题，要解决这些问题就必须根据其不同的特点，找出薄弱环节，选用不同的工艺方法和夹紧方法来保证加工要求。 1.影响薄壁零件加工精度的因素 在机械加工中，零件的加工精度从根本上取决于工件和刀具在加工过程中相互位置的关系。在刀具和工件接触过程中，工艺系统会产生各种误差，影响零件的加工精度。归根结底主要有以下三个方面：1.1易受力变形：因工件壁薄，在夹紧

8、力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度；（如图1.1-1所示）1.2易受热变形：因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制；1.3易振动变形：在切削力（特别是径向切削力）的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。图1.1-12.如何提高薄壁零件的加工精度图2-1所示的薄壁零件，是我厂用数控车床对外加工产品中难度较大的零件，为了提高产品的合格率，我们从工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行综合考虑，实践证明，有效提高了零件的精度，保证了产品的质量。图2-12.1分析工件特点从零件图样要求及材料来看，加工此零件的难度主要有两

9、点：2.11主要因为是薄壁零件，螺纹部分厚度仅有4mm，材料为45号钢，批量较大，既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度，又要考虑装夹方便、可靠，而我们通常都是用三爪卡盘夹持外圆或撑内孔的装夹方法来加工，但此零件较薄，车削受力点与加紧力作用点相对较远，还需车削M24螺纹，受力很大，刚性不足，容易引起晃动，因此要充分考虑如何装夹定位的问题。 2.12螺纹加工部分厚度只有4mm，而且精度要求较高。目前广州数控系统GSK980T螺纹编程指令有G32、G92、G76、G32是简单螺纹切削，显然不适合；G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式，如图3所示，刀具两侧刃同时切削工件，切削力较大，而且排削困难，因

10、此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差。但由于其加工的牙形精度较高；G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式，如图4所示，单侧刀刃切削工件，刀刃容易损伤和磨损，但加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。从以上对比可以看出，只简单利用一个指令进行车削螺纹是不够完善的，采用G92、G76混用进行编程，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92进精加工，在薄壁螺纹加工中，将有两大优点：一方面可以避免因切削量大而产生薄壁变形，另一方面能够保证螺纹加工工的精度。 2.2优化夹具设计由于工件较薄，刚性较差，如果采用常规方法装夹工

11、件及切削加工，将会受到轴向切削力和热变形的影响，工件会出现弯曲变形，很难达到技术要求。因此，需要设计出一套适合上面零件的专用夹具，如图2.2-1所示。图2.2-12.21径为80mm，可用来夹持工件的内孔直径范围为2030mm；2.22件2为拉杆，材料为45号钢，直径为21毫米，刚好与薄片工件上的21孔对应配合，使工件在夹具中定位及传递切削力；2.23件3为已加工完左端面和内孔的工件，装夹的时候注意工件与夹具体1的轴向夹紧配合。2.24小沟槽的作用：在工件调头装夹后，为方便控制总长而设计，尺寸为5*2mm。2.3合理选择刀具2.31内镗孔刀采用机夹刀，缩短换刀时间，无需刃磨刀具，具有较好的刚性

12、，能减少振动变形和防止产生振纹；2.32外圆粗、精车均选用硬质合金90°车刀；2.33螺纹刀选用机夹刀，刀尖角度标准，磨损时易于更换。2.4分析工艺过程2.41加工步骤（1）装夹毛坯15mm长，平端面至加工要求；（2）用18钻头钻通孔，粗、精加工21通孔；（3）粗、精加工48外圆，加工长度大于3mm至尺寸要求；（4）调头，利用夹具如图2所示装夹，控制总长尺寸35mm平端面；（5）加工螺纹外圆尺寸至23.805；（6）利用G76、G92混合编程进行螺纹加工；（7）拆卸工件，完成加工。2.42切削用量（1）内孔粗车时，主轴转速每分钟500600转，进给速度F100F150，留精车余量0.

13、20.3mm。（2）内孔精车时，主轴转速每分钟11001200转，为取得较好的表面粗糙度选用较低的进给速度F30F45，采用一次走刀加工完成。（3）外圆粗车时，主轴转速每分钟11001200转，进给速度F100F150，留精车余量0.30.5mm。（4）外圆精车时，主轴转速每分钟11001200转，进给速度F30F45，采用一次走刀加工完成。2.5科学编制程序（数控系统采用发拉科0i）程序内容程序说明%G00 X200 Z50定位至起刀点M3 S560启动主轴，转速560转/分T0101调用1#镗孔刀G00 X16 Z5定位至（16,5）G71 U0.8 R0.3G71外圆车削循环，对内孔21

14、进行粗加工G71 P10 Q20 U-0.5 W0 F100 N10 G0 X21.4G1 Z0 F40X21 Z-0.2N20 Z-37G0 X200 Z50 M5回至起刀点，主轴停止M0程序停止M3 S560 主轴启动，转速560转/分G0 X200 Z50 定位至起点T0202 M3 S1120调用2#外圆精车刀，启动主轴，转速为1120转/分G00 X52 Z5 定位至（52,5）G90 X50 Z-6 F100 G90 外圆切削循环X48车至48 G0 X100 Z100 M5回至起刀点，主轴停止M0程序停止，零件调头并装夹T0202 调用2#外圆精车刀M3 S1120主轴启动，转速

15、1120转/分G00 X50 Z2定位至（50,2）G71 U2 R0.5 G71外圆车削循环，对螺纹外圆进行粗加工G71 P3 Q4 U0.5 W0 F100N3 G0 X21.805G1 Z0 F50X23.805 Z-1N4 Z-32G0 X100 Z100 M5回到起刀点，主轴停止M0 程序停止M3 S2主轴启动，转速1120转/分G00 X50 Z2 定位至（50,2）G70 P3 Q4精车N3N4内容G0 X100 Z100 回换刀点（100,100）T0404调用4#螺纹刀G0 X25 Z5定位至（25,5）G76 P010160 Q300 R0.1G0 X25 Z5 定位至G7

16、6同一螺纹加工起点G92 X22.15 Z-28 F1.5 G92 精修螺纹X22.05X22.05G0 X100 Z100 M5返回起点、停主轴M30程序结束2.6加工时的几点注意事项2.61工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀；2.62在车削时使用适当的冷却液（如煤油），能减少受热变形，使加工表面更好地达到要求；2.63在加工过程中，必须关上防护门，不准把头，手伸入防护门内，加工过程中不能打开防护门。2.64在加工过程中操作者不得擅自离开机床，应保持思维高度集中，观察机床的运行状态。若发现不正常现象或事故时，应立刻终止程序运行，并及时关闭电源。2.65严禁用手接触刀尖和铁屑，铁屑必须

17、用铁钩子或毛刷来清理。2.66禁止加工过程中丈量工件、手动变速，更不能用棉丝擦拭工件、也不能清扫机床。2.67使用手轮或快速移动方式移动各轴位置时，一定要看清机床X、Y、Z轴各方向“、-”号标牌后再移动。移动时先慢转手轮观察机床移动方向无误后方可加快移动速度。2.68在程序运行中须暂停丈量工件尺寸时，要待机床完全休止、主轴停转后方可进行丈量，以免发生人身事故;2.69机床若数天不使用，则每隔一天应对NC及CRT部门通电2-3小时。结束语通过实际加工生产，以上措施很好地解决了加工精度不高等问题，减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率并保证加工后零件的质量，经济效益十分明显。设计小

18、结经过两个月的努力我的毕业设计终于完成了,但是现在回想起来做毕业设计的整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，艰辛同时又充满乐趣,不过乐趣尽在其中！通过本次毕业设计，没有接受任务以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。毕业设计是我作为一名学生即将完成学业的最后一次作业，他既是对学校所学知识的全面总结和综合应用，又为今后走向社会的实际操作应用铸就了一个良好开端，毕业设计是我对所学知识理论的检验与总结，能够培养和提高设计者独立分析和解决问题的能力，是我在校期间向学校所交的最后一份综和性作业。毕业的

19、时间一天一天的临近，毕业设计也接近了尾声。在不断的努力下我的毕业设计终于完成了。在没有做毕业设计以前觉得毕业设计只是对这几年来所学知识的大概总结，但是真的面对毕业设计时发现自己的想法基本是错误的。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次毕业设计使我明白了自己原来知识太理论化了，面对单独的课题的是感觉很茫然。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次毕业设计，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。 总之，不管学会的还是学不会的的确觉得困难比较多，真是万事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了有种如释重负的感觉