轴零件的数控车削加工工艺及编程及夹具设计【毕业论文答辩资料】

座体的工艺分析及数控加工 1 目录 第一章 绪论 1 1 1 1 1 1 1 2 2 第二章 机制工艺设计部分 3 3 3 4 7 7 7 7 7 9 9 常州工学院 2 程序指令的介绍 零件程序 三章 总结 .谢 考文献 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 摘要 本次设计主要是座体的选材，座体的加工，工序的拟定，加工中心的选择 ，座体的加工程序编制等等的流程最终完成设计。经过这次的毕业设计一方面进一步加深对所学理论知识的运用，另一方面知道了 自己在那些方面的不足，学会运用自己所学和书本结合解决一些设计中的问题。通过此毕业设计环节的锻炼把以前所学的理论知识的运用与实践，从而达到温故知新的目的，提高了自己解决问题的能力。 第一章为 绪论是对整个说明书的一个概述；第二章是整个说明书的重中之重它是这次设计的“灵魂” ，所以的一切都可以再这章中找到；第三章是对这次设计的一个总结。 由于作者的水平好限，不妥之处恳请老师原谅。 关键词 ：座体的工艺分析，座体的程序编制，座体的夹具。 常州工学院 4 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 常州工学院 6 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 第一章 绪论 座体的工艺分析及数控加工 随着各行各业的迅速发展，数控机床在生产中的地位越来越重要，其设备要求不断提高和改进。通过合理的科学设计和改造解决机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，以便能稳定产品的加工质量，大幅度地提高生产效率。它被广泛应用到各个领域。 课题的研究范围包括：技术要求，工艺分析。给课题设计专门的夹具，提高课题的生产效率，竟可能的减少零件的成本，提高经济效率。 40为中心的加工 这一组加工面包括： 40 孔粗糙度为 的两端面 面上的螺纹孔 ，主要加工面为 40 00底面为加工面 这一组加工面包括： 100底面 这一组加工面包括： 11 2 数控机床是综合应用微电子，计算机自动控制，自动检测等先进技术的新型机床。它适宜加 工小批量，高精度，形状复杂，生产周期要求短的零件，具有高柔性，高精度，高效率等特点。随着现代工业的飞速发展，社会生产力取得了巨大的发展，要求制造技术向自动化及精密化前进，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高生产率的要求。数控机床成为机械工业重要的基础装备，其水平和拥有量已经成为衡量国家制造能力和综合国力强盛的重要标志之一，数控机床的发展态势相当不错。目前我国数控机床的数量和品种，尚不能完全满足国内市场需求。我国目前机床总量 380余万台，而其中数控机床总数只有 州工学院 8 即我国机床数控化率不到 3%。 近 10 年来，我国数控机床年产量约为 台，年产值约为 18亿元。机床的年产量数控化率为 6%。我过机床年龄 10年以上的占 60%以上， 10年以下的机床中，自动 /半自动机床不到 20%， 自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占 60%以上）。自 2000年以来，我国数控机床年产量以平均 37%的速度增长，2003 年国产数控金属切屑机床年产量达到 36000多台。但是，由于进口机床的大量涌入，国产金属切屑数控机床在国内市场的占有率却明显下降。 2003年，我国国内机床总消费为 其中进口机床 美元，已经连续 3年成为世界最大的机床进口国。要是我们能改进自己的机床的技术含量，发展数控机床改造，可见节省不小的一笔消费，所以我国的数控机床的市场前景很乐观。面临着前所未有的发展机遇。 首先，世界制造业开始向中国转移，中国已经成为吸引外资最多的国家。据有关报道，截至 2004年 10月底，全国累计引进外资合同金额 101 亿美元，实际使用外资 5553亿美元，机床行业三资企业已有 300 多家，约占全行业企业总数的 14%。 2004 年，中国外贸总额可达11000 亿美元，在全球贸易座次排定中直超日本， 成为仅次于美国、德国的全球第三贸易国，其中机电产品进出口可望达 6000亿美元。前年 111 月， 金属加工机床出口 美元，同比增长 其次，国内金属加工机床市场需求持续高速增长。由于受固定资产投资连续几年快速上升的拉动，国内机电装备市场需求持续以 30%左右的速度增长，振兴装备制造业带动了机床市场需求 30%以上的增长。我国汽车工业、高新技术产业、国防军工、民营企业成为机床的需求大户。中西部开发、东北等老工业基地振兴、东南沿海的快速发展，为机床工业打开新的市场。自 2002年以来，我国已经成为世界 第一机床消费大国。 第三，经济全球化为我国机床工业发展提供了国际合作、引进技术、资源重组的机遇。当前，我国有实力的机床集团已走出国门，进入世界机床产业舞台。大连、沈阳、秦川、上海等机床集团已经兼并收购了 7 家美国、德国世界一流的机床企业，壮大了中国机床工业的实力。 第四，中国机床工业经过多年发展，特别是近几年快速发展，已经积累了一定的产业和技术基础。目前，机床行业重点企业大都生产任务超负荷，一线工人继续上班，甚至节假日加班，有的企业用户订货合同已远远超过生产能力，我国机床行业的供销形势反映了加快发展的紧迫性。 目前数控机床改造具有广阔的市场。此项技术在国外已经发展成一个新兴的工业部门，早在 60年代已经开始迅速发展，并有专门企业经营等工业化国家的经验看，机床的数控改造是必要的，迫切的，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新行业。此类改造机床所占比例还不小，如日本的大企业中有 26%的机床经过数控改造，中小企业则是 74%。在美国有许多数控专业化公司为世界各地提供数控改造业务。 同一零件有不同的结构形状，不同的结构性质可采用不同的加工方法，形成不同的生产率， 不同的生产成本。零件的结构与工艺有着密切的关系，零件结构工艺性是在保证使用要求的前提下，是否能以较高的生产率，最低的成本，方便地制造出来的特性。以减少加工劳需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 动量，简化工艺装备，降低成本为先。 座体是箱体类零件主要用来支承、包容、保护运动零件或其他零件，也起定位和密封作用，其内包容的轴是高速旋转部件，它的加工和装配要求较高。在座体上就反应在两轴承孔和底板要有平行度要求，以减少座体轴向力不平衡，带来的振动，影响铣刀头的加工精度。 应解决的主要问题有：分析座体的加工工艺，用数控机床加 工座体的程序编制，专用夹具的设计，加工座体的刀具选择等与座体有关的加工。 第二章 机制工艺设计部分 座体全长 宽 95高 筒外径 径 48承孔直径 40 筒端面的均布螺孔是 6*承孔倒角 1承板厚18为 95 承板底部的槽宽 55 深 3 承板底面与轴筒中心线相距57.5 承板长 127.5 脚螺钉是沉孔结构 4* 11 向间 距 77.5 向间距 75 承表面粗糙度值 筒端面粗糙度值 孔粗糙度 面粗糙度 计方案论证 座体的结构工艺分析，主要包括座体的加工尺寸、座体的组成要素和座体的整体机构三方面。座体的配套夹具需要达到的要求。 生产纲领计算公式： N=1+ %+ %） N 零件的生产纲领； Q 产品的生产纲领； n 每台产品中该零件的数量； 备品的百分率（一般是 13%） 废品的百分率（ 1%）。 机床制造是属于成批生产，生产类 型为中型生产，大批生产，每年生产数量 5005000件。 N=5000*1*（ 1+3%+1%） =5200 件 选材的合理性的标志是在满足座体的性能要求的条件下最大限度的发挥材料潜力，做到常州工学院 10 既要考虑提高材料强度的使用水平，同时也要减少材料的消耗和降低加工成本。因此要做到合理选材，必须全面分析和综合考虑。 选择机械零件材料的基本原则是在保证零件使用性能的前提下，要求材料有较好的加工工艺性能和经济性。 1）零件的使用性能是机械零件，构件等在正常情况下材料应具备的性能。它包括力学性能和物理化学 性能等，对一般机械零件，构件工具来说，则主要考虑力学性能。而力学性能一般是在分析零件工作条件和失效形式的基础上提出来的。 2）材料的工艺性能是指在一定条件下将材料加工成优质零件或毛坯的难易程度，它将直接影响零件的质量、生产率和成本。绝大多数零件的毛坯要经过切削加工过程。因此，材料的切削加工性直接影响零件的质量和加工成本。硬度在 170230围内的材料具有良好的切削加工性。为此，可通过热处理调整硬度，以改善切削加工性。 3）材料的经济性，在保证零件使用性能的前提下，应尽量选用价格低廉、加工费用低、资源 丰富、质量稳定、购买容易、运输方便、品种规格少、便于采购和管理的材料。 座体的选材：此零件是铸件，根据以上的分析，一般用牌号为 灰铸铁，此牌号的灰铸铁价格低廉（ ），热处理选用正火（主要从经济性考虑， ），铸造性好，易切削，且有吸振的作用，适合做箱体类零件的材料，能满足此零件的要求。 座体需要加工的面包括： 40 K7 孔，有平行度要求 00； 40 的两端面及两端面上的螺孔 6*有内径为 48体的底面及其地脚螺孔 4* 螺孔是不能铸造出来的，所以要计算的有： 1） 40 K7 孔，有平行度要求 00，表面粗糙度是 （ 1） 确定加工路线 由成品尺寸 40 糙度 要求查表，确定工艺路线。 孔直径 40 ，其 T=差等级为 糙度 由表 5号 11 得：粗镗半精镗热处理精镗 （ 2） 确定加工工序的经济 精度 由表 5得：粗镗 精镗 镗 3） 查表确定各工序的加工余量 由表 5精镗取 1.5 当修正），精镗取 1.0 于粗镗前的孔是铸造而成，并非用钻头钻出，故先确定毛坯的总余量： 10 2 粗镗余量为： .5 4） 计算各工序的基本尺寸 精镗后工序基本尺寸为 40 半精镗后工序基本尺寸为 39 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 粗镗后工序基本尺寸为 37.5 毛坯工序基本尺寸为 30 5） 各道工序的工序尺寸公差 查公差表：精镗 40 精镗 39镗 精镗削工序尺寸为 40+ 按“入体”，半精镗工序尺寸为 39+镗工序尺寸为 坯公差对称分布，故毛坯尺寸为 30 2 6） 最大、最小加工余量计算 精镗加工时： 0-（ 39+=精镗加工时： 39+9-（ =镗加工时： -（ 30=30+2） =5.5 ） 座体的底面的加工 （ 1） 确定加工路线 由成品尺寸 18 0.1 糙度 定工艺路线。 底板的宽度是 18 T=差等级为 糙度 由表 5号 4 得：粗铣精铣 （ 2） 确定各加工工序的经济精度 粗铣 铣 3） 查表确定各工序的加工余量 由表 12：粗铣 余量为 1.0 精铣余量为 0.5 当修正） 由于粗铣的面是铸造而成，故先确定毛坯的总余量， 7 2 可知：粗铣的余量为 .5 4） 计算各工序的基本尺寸 精铣后工序基本尺寸为 18 铣后工序基本尺寸为 18.5 坯基本尺寸为 25 5） 各道工序的工序尺寸公差 查公差表：精铣 100铣 100州工学院 12 按“入体”分布，故精铣工序尺寸为 18+粗铣工序尺寸为 坯公差对称分布，故毛坯尺寸为 25 2 6） 最大、最小加工余量计算 精铣加工时： 8-（ =粗铣加工时 （ -（ 25+2） =25=4.5 ） 轴承孔的两端面的加工 （ 1） 确定加工路线 由成品尺寸，表面粗糙度 定工艺路线。 全长尺寸 127.5 T=差等级为 面粗糙度 由表 5号 4 得：粗铣精铣 （ 2） 确定各加工工序的经济精度 粗铣 铣 3） 查表确定各工序的加工余量 由表 12：粗铣余量为 1.0 精铣余量为 0.5 当修正） 由于粗铣的面是铸造而成，故先确定毛坯的总余量， 5 2 知： 粗铣的余量为 .5 4）计算各工序的基本尺寸 精铣后工序基本尺寸长为 127.5 铣后工序基本尺寸长为 128 坯基本尺寸长为 5）各道工序的工序尺寸公差 查公差表：精铣 铣 128“入体”分布，故精铣工序尺寸为 粗铣工序尺寸为 128+坯公差对称分布，故毛坯尺寸为 2 6）最大、最小加工余量计算 精铣加工时： 128+=粗铣加工时 （ 128+-（ ） =28-（ =2.5 ） 内径为 48 孔 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 （ 1）确定加工路线 由于 48 孔粗糙度要求不高为 只是用来放油液润滑轴的。而且它是在40 孔加工完成之后加工的，只要注意加工时不要碰到 40 孔的表面。公差、最大、最小加工余量不必计算。 查表 5序号 9：粗镗 （ 2）确定加工工序的经济精度 由表 5得：粗镗 3）加工余量 由于是从 40 孔 开始加工的，所以余量为 3 5）底座的地脚螺孔的加工 4* 11面粗糙度要求为 济精度为 表 5，钻就可以了，但是地脚螺孔是有沉孔要求的，尺寸为 22面粗糙度 为是沉孔，所以可以直接用精铣加工出来。 6） 6*螺孔的加工 螺孔的是要与螺钉配合的，螺钉是标准件，精度要一定的要求，粗糙度 8 的尺寸用螺纹刀加工麻烦，考虑经济性，所以查表 5序号 1：钻，螺纹用板牙人工攻丝。 设计部分 （ 1）粗加工：主要切除各表面上大部分的余量，使毛坯形状和尺寸接近于成品，为后序加工创造条件。在本零件的加工中，座体底面，轴承孔和两个轴承孔端面，内径为 48 （ 2）半精加工：完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做准备。在本零件中，轴承孔需要半精加工。 （ 3）精加工：保证主要表面达到图纸的要求。在本零件中，座体底面，轴承孔和两个轴承孔端面需要精加工。 序集中和分散 工序集中是零件的加工工步内容集中在少数工序内完成，整个工艺路线中工序数较少。工序分散是零件的加工工步内容分散在各个工序内完成，整个工艺路线中工序数较多。本零件的工艺简单，所以选择工序分散的原则。 位基准的选择 常州工学院 14 定位基准的选择是工艺规程制定中的一项十分重要的任务，它直接影响到各表面加工顺序的先后，影响到工序数目的多少，夹具的结构及零件的精度是否易于保证等问题。 1） 粗基准的选择 采用怎样的毛坯表面来用作定位基准，会影响到各加工表面的加工余量的分配，影响到加工表面与不加工表面间位置关系。 因此粗基准的选择是： 所有孔的加工和两端面的加工：现选取有两个 40 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一个浮动 V 形块支承这两个 40 外轮廓作主要定位面，以消除 zx 用螺母与基座固定，有一个挡销顶住底面的一个通孔，定住底面，用以消除 y 到完全定位。 底面加工和它的四个螺孔： 现选取有两个 40 用一个 0 消除 y 用一个螺栓固定，顶住支承肋的一面，用以消除 到完全定位。 四个沉孔：现取底面加工轮廓为粗基准，利用一个固定堆销，以消除 z 个自由度，再用两个挡销，靠住底面的一边，用以消除 个自由度，达到完全定位，用螺钉加紧。 2） 精基准的选择 主要应该考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不 重合时，应该进行尺寸换算，此零件不使用。 订工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。 1 工艺路线方案一 工序 ：粗铣底面 工序 ：精铣底面 工序 ：钻 4* 11 螺孔 工序 ：铣 4* 11 沉孔 工序 ：粗铣 57.5 圆的两端面， 工序 ：精铣 57.5 圆的两端面 工序 ：钻，攻丝 6*两面的螺孔。 工 序 ：粗镗 40 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 工序 ：半精镗 40 工序 ：精镗 40 工序 ：粗镗 48 孔 工序 ：倒角 1*45 工序 ：检查 2工艺路线方案二 工序 ：粗铣 57.5 圆的两端面， 工序 ：钻，攻丝 6*两面的螺孔。 工序 ：精铣 57.5 圆的两端面 工序 ：粗镗 40 工序 ：粗镗 48 孔 工序 ：半精镗 40 工序 ：精镗 40 工序 ：倒角 1*45 工序 ：粗铣底面 工序 ：精铣底面 工序 ：钻 4* 11 螺孔 工序 ：铣 4* 11 沉孔 工序 ：检查 2 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工底面，然后加工孔；而方案二则与此相反，先加工孔，然后加工底面。两相比较可以看出，先加工孔或底面是有区别的，加工孔时需要用螺孔固定住有可能会使粗糙度发 生变化，所以先加工孔比较好。只是再加工 40 和两侧面及螺孔的先后有不同，方案二中将工序放在工序是不合理的，加工 40 时，加工 48 孔，再精加工 40 孔是不合适的。还有加工两侧面时，加工螺孔，再精加工两侧面也是不合适的。所以改进后的工艺方案是： 工序 ：粗铣底面 工序 ：精铣底面 工序 ：钻 4* 11 的螺孔 工序 ：铣 4* 11 沉孔 工序 ：粗铣 57.5 圆的两端面， 工序 ：钻，攻丝 6*两面的螺孔。 工序 ：精铣 57.5 圆的两端面 工序 ：粗镗 40 常州工学院 16 工序 ：粗镗 48 孔 工序 ：半精镗 0 的孔 工序 ：精镗 0 的孔 工序 ：倒角 1*45 序 ：检查 具设计 1）对专用夹具的基本要求 1保证工件的加工精度 2提高生产率 3工艺性好 4使用性好 5经济性好 2）定位方式的确定与定位元件的选择 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用 夹具。 工件在家具上的定位是夹具设计最重要的环节，只有保证工件的正确定位才能保证其加工精度合乎要求，夹具的定位要保证一批工件在首件加工直到全部加工完的过程中，使工件的工序基准相对于机床和刀具始终保持加工位置正确。 工件夹具上的定位要符合六点定位原则和粗基准，所以夹具设计为： 40 钉的夹具：现选取有两个 40 孔的不加工外轮廓表面作为粗基准，利用一个浮动 0 消除四个自由度，再用螺母固定，顶住底面，挡销定住底面，用以消除两个自由度。利用车床的旋转，来加工孔和面。 底面加工和它的四个螺孔： 现选取有两个 40 用一个 V 形块支承这两个 40 外轮廓作主要定位面，以消除 个自由度，再用四个紧固螺钉，顶住支承肋的四面，用以消除 四个沉孔：现取底面加工轮廓为粗基准，利用固定堆销，以消除 个自由度，再用2 个挡销，定住底面，拧紧螺钉用以消除 工件的装夹详见夹具图。 本零件所需的加工刀具是常用的，可以选到标准型号，而且是用加工中心加工，所以可选机架刀。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 1） 40 48 孔 镗孔刀具因受孔径尺寸限制（特别是小直径直孔），一般刚性较差，镗孔时容易产生震动，限制了切削用量的提高，故生产率地。但镗刀结构简单，刃磨方便。又可以在多种机床上进行镗孔，故镗孔是较经济 的孔架空方法。选镗刀前角为 12，精加工后角 x。 812，粗加工后角 612，后角与副后角相等。主偏角 1030，副偏角 105，刃倾角 05 （ 1）粗加工最大加工余量 4次加工， （ 2）半精加工最大加工余量 2次加工， 3）精加工最大加工余量 次加工。 只要粗加工 48 工余量是 3 两次加工， ）两侧面和 孔 要加工的宽度实际只有 以选略比它宽就可以了，选 58加工齿数 36个，精加工齿数 510 个。高速钢刀。 （ 1）粗加工最大加工余量 一面可加工 两刀， （ 2）精加工最大加工余量 .5 一面可加工 两刀， 的钻头，取 攻丝。 3）底面和螺孔 用 30 2 加工齿数 510个。高速钢刀。 （ 1）粗加工最大加工余量 4刀， （ 2）精加工最大加工余量 一刀， 螺孔用 11 孔用 22 立铣刀加工。 切削力计算分： 主切削力： 向力： 给力： 1-1 92 54 46 f (m/70 70 70 pa(2 2 2 1 常州工学院 18 .4 n 0 0 0 K 1 1 1 这些数据是通过查表 222222222计算得到 ,还有有些 符号应该是如 40 48 侧面和 孔、底面和螺孔通过已知查的大多参数都是一样的。 2* 12 908N 4* 498N 6* =526N 在计算切削力时，需要把安全系数考虑在内。安全系数 K=4321 1K 为基本安全系数 K 为加工性质系数 K 为断续切削系数 =813N 加紧力的计算：摩擦系数 f=孔的加紧元件是螺钉；定位元件是堆销，档销。底面的定位元件是 V 型块，支撑肋；加紧元件是螺母。孔加工的定位元件 销，加紧元件是螺母，摩擦面都是 3个， 所以 N=1754N 首先铸造出座体的毛坯，将毛坯固 定在加工 40 的专用夹具上，拧好紧固螺钉，盖上起引导作用的镗套；在数控加工中心上加工 40 孔，用镗刀 粗镗半精镗热处理精镗； 再加工 48 粗镗 ；然后拿去镗套，加工 40 铣刀 粗铣精铣；再用钻头钻 螺孔，再人工攻丝，然后有同样的方法加工另一面；再将工件放到加工底面的专用夹具上，固定好零件，用铣刀加工底面，粗铣精铣；最需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 后将工件放到加工底面 螺孔的专用夹具上，用螺钉固定，先用钻头加工 11 螺孔，再用铣刀加工 22 就是整个零件的加工过程。 选用法拉克的数控系统编程，友嘉精机的 加工中心，该系统是法拉克公司近年来推出的数字化数控系统，它的标准配置中带了一块 8模块，可以实现 72点输入和48 点输出的 时驱动模块为一个双轴功率模块，可以带两个线性轴和一个主轴，在伺服电机中内置了速度反馈和位移反馈传感器可以和主机一起形成一个半闭环控制系统从而能达到很高的机床精度。而且 价格适中，具有很高的性价比，可以很好的满足设备数控改造的要求。 程序停止 程序结束 主轴正转 主轴停 冷却液开 冷却液停 程序结束 子程序调用 子程序结束 快速定位 直线插补 延时 参考点返回 1） 40 8 用数控车床来加工。 粗加工的镗刀， 精加工的镗刀 5 500 10 7120 0030 0040 50 0160 0065 00 常州工学院 20 55 0085 0095 00 54 00115 00125 30 2） 端面及螺孔的加工 以孔的圆心为 钻头 5 15 0425 0435 45 0455 65 75 0085 95 04105 115 04125 135 04145 155 04165 175 30 3） 底面加工 以底面的左后面为 件表面为 Z=0。 铣刀 5 15 25 35 45 55 65 75 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 95 105 115 125 135 145 155 165 171 07173 100 05 30 4） 底座的螺孔的加工 以中心线左面为 左面为 上底面为 1 2 5 15 0425 35 0445 55 0465 15 0485 0895 04 00 04 00 04 00155 30 常州工学院 22 第三章 总结 毕业设计是整个大专学习的一次的重要实践。它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课