一套轴类连接零件加工工艺方案设计书与编程.docx
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一套轴类连接零件加工工艺方案设计书与编程.docx
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一套轴类连接零件加工工艺方案设计书与编程
宜宾职业技术学院
毕业设计
一套轴类连接零件加工工艺设计与编程
系部现代制造工程系
专业名称数控技术
班级数控1101
姓名王时国
学号201012177
指导教师刘永兴讲师
2012年8月20日
宜宾职业技术学院
毕业论文(设计)选题报告
姓名
王时国
性别
男
学号
201012177
系部
制造系
班级
数控1101
论文(设计)
题目
一套轴类连接零件加工工艺设计与编程
课题来源
社会实践
课题类别
设计
选做本课题的原因及条件分析:
本课题能培养我们综合运用所学理论知识和专业技能的能力,以及车削连接零件创新设计和应用开发的能力、提高我们的综合素质及创新意识。
机械加工工艺的设计是产品质量、降低成本,是企业进行生产准备,计划调度、加工操作、生产安全、技术检测等的重要依据,而数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一,通常包括分析零件图样,确定加工工艺过程;计算走刀轨迹,得出刀位数据;编写数控加工程序;校对程序及首件试切等。
通过两年多的在校学习,我已经初步具备了零件设计、数控编程、CAD/CAM/UG应用、工艺设计、数控技术的开发与应用等方面的知识和能力,我相信在学校完善的数控设备及优秀指导老师的帮助下我能很好的完成此次的课题。
内容和要求
一、内容:
轴类连接零件的加工工艺分析及数控编程。
通过查阅文献资料,分析确定工艺设计内容和编程的基本要求,并完成:
轴类连接零件配合的工艺规程设计、工艺路线、工艺卡片的制作和数控编程、轴类连接零件加工定位基准的选择、装夹方案的选择及设计装配图、撰写毕业设计说明书等。
二、要求:
1、按时独立完成毕业设计的各项工作;
2、机械制图应遵循最新的国家标准;
3、工艺方案合理、符合数控加工特点;
4、毕业设计做到:
设计有创新,分析处理科学;文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,书写工整规范,图表完备、整洁、正确,字数不少于5000字。
指导教师意见
(签章)
年月日
系部毕业论文(设计)领导小组意见:
(签章)
年月日
附表2
宜宾职业技术学院
毕业论文(设计)指导教师成绩评定表
学生
姓名
王时国
学生
学号
201012177
班级
数控1101
题目
一套轴类连接零件加工工艺设计与编程
评价内容
具体要求
分值
评分
调查论证
能独立查阅文献和从事其他调研;有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
10
分析及实践能力
理论分析与计算正确,有较强的实际动手能力、分析能力和计算机应用能力。
20
基础理论与专业知识
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题;能对课题进行理论分析,得出有价值的结论。
20
论文(设计)写作质量
立论正确,论述充分,结论严谨合理;分析处理科学;文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,书写工整规范,图表完备、整洁、正确;论文有应用价值、设计结果达到要求。
30
学习态度与
工作质量
按期圆满完成规定的任务,工作量饱满,难度较大;工作努力,遵守纪律;工作作风严谨务实。
10
创新
有创新意识;对前人工作有改进或突破,或有独特见解。
10
总分
指导
教师
评语
是否可以提交答辩
是
否
指导教师签字
年月日
附表3
宜宾职业技术学院
毕业论文(设计)评阅教师成绩评定表
学生姓名
王时国
学生学号
201012177
班级
数控1101
题目
一套轴类连接零件加工工艺设计与编程
评价内容
具体要求
分值
评分
文献综述
综述简练完整,有见解;有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
10
论文(设计)
写作质量
立论正确,论述充分,结论严谨合理;实验正确,分析处理科学;文字通顺,技术用语准确,符号统一,编号齐全,书写工整规范,图表完备、整洁、正确;论文结果有应用价值、设计结果达到要求。
70
工作量及
难度
工作量饱满,难度较大。
10
创新
有创新意识;对前人工作有改进或突破,或有独特见解。
10
总分
评阅
教师
评语
是否可以提交答辩
是
否
评阅教师签字
年月日
样张4
宜宾职业技术学院
毕业论文(设计)答辩记录表
学生姓名
王时国
学生学号
201012177
班级
数控1101
题目
一套轴类连接零件加工工艺设计与编程
答辩小组成员
姓名
职称
工作单位
备注
答辩中提出的主要问题及学生回答问题的简要情况:
答辩小组代表签字:
年月日
附表5
宜宾职业技术学院
毕业论文(设计)答辩成绩评定表
学生姓名
王时国
学生学号
201012177
班级
数控1101
题目
一套轴类连接零件加工工艺设计与编程
答辩小组
成员
姓名
职称
评价内容
具体要求
分值
评分
报告内容
思路清晰;语言表达准确,概念清楚,论点正确;实验方法科学,分析归纳合理;结论严谨;论文(设计)结果有应用价值。
40
答辩
回答问题有理论根据,基本概念清楚。
主要问题回答准确、有深度。
30
创新
对前人工作有改进或突破,或有独特见解。
10
综合素质
能合理运用挂图、幻灯、投影或计算机多媒体等辅助手段,用普通话答辩。
10
报告时间
报告时间控制在要求的时间范围之内。
10
答辩成绩
答辩小组代表签字:
年月日
附表6
宜宾职业技术学院
毕业论文(设计)综合成绩评定表
学生姓名
王时国
学生学号
201012177
班级
数控1101
题目
一套轴类连接零件加工工艺设计与编程
成绩
权重
得分
指导教师评定成绩
30%
评阅教师评定成绩
30%
答辩成绩
40%
毕业论文(设计)综合成绩
(百分制)
毕业论文(设计)答辩委员会
审定意见
主任签字
年月日
学院意见
年月日
注:
综合成绩=指导教师评定成绩(×30%)+评阅人评定成绩(×30%)+答辩成绩×40%
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业(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,才能加工出合格的产品。
本文根据数控机床的特点,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。
关键词:
工艺设计;加工方案;进给路线;控制尺寸
第一章引言 ……………………………………………………………………………………1
第二章零件工艺分析……………………………………………………………………………..2
2.1零件图的审查……………………………………………………………………………....2
2.1.1零件图的完整性与正确性…………………………………………………………...2
2.1.2零件的技术要求分析………………………………………………………………..3
2.1.3零件的材料分析……………………………………………………………………..3
2.1.4合理的标注尺寸……………………………………………………………………..3
2.2确定加工方法……………………………………………………………………………….3
2.3工艺设备的选择…………………………………………………………………………….3
2.3.1机床的选择…………………………………………………………………………..3
2.3.2量具及辅助用具的选择……………………………………………………………..3
2.4零件的安装…………………………………………………………………………………..3
2.5选择夹具…………………………………………………………………………………….3
2.6刀具的选择………………………………………………………………………………….3
2.7切削用量的选择…………………………………………………………………………….4
2.7.1主轴转速的确定……………………………………………………………………..4
2.7.2进给速度的确定……………………………………………………………………..5
2.7.3背吃刀量得确定……………………………………………………………………..5
2.8对刀点与换刀点的确定…………………………………………………………………….6
2.9工序与工步的划分……………………………………………………………….................6
2.10加工路线的确定…………………………………………………………………………...6
第三章加工工序的设计…………………………………………………………………………7
3.1零件一……………………………………………………………………………………..7
3.1.2工件的装夹方式……………………………………………………………………7
3.1.3加工刀具卡片………………………………………………………………………
3.1.4切削用量计算………………………………………………………………………7
3.1.5加工工艺过程卡片…………………………………………………………………8
3.1.6加工程序……………………………………………………………………………8
3.1.7加工工序卡片……………………………………………………………………….9
3.1.8加工中的难点与解决方案…………………………………………………………9
3.2零件二……………………………………………………………………………………...10
3.2.1尺寸链的计算………………………………………………………………………10
3.2.3工件的装夹方式……………………………………………………………………10
3.2.4加工刀具卡片………………………………………………………………………10
3.2.5切削用量计算………………………………………………………………………10
3.2.6加工工艺过程卡片…………………………………………………………………11
3.2.7加工程序……………………………………………………………………………12
3.2.8加工工序卡片………………………………………………………………………12
3.2.9加工中的难点与解决方案…………………………………………………………13
第四章注意事项…………………………………………………………………………………13
4.1数控车操作注意事项……………………………………………………………………...13
第五章成品自检数据……………………………………………………………………………13
第1章引言
本设计说明书是根据《宜宾职业技术学院数控技术应用专业毕业设计指导书》要求编写的。
随着我国工业化进程的加速,产业结构的调整和升级,数控技术在现代企业中得到了广泛的应用,使制造业朝着数字化的方向发展。
本设计以熟练掌握数控车床加工为主要目的,在认真分析零件工艺的基础上,综合运用《公差与配合》、《机械制造基础》、《数控加工与编程》、《数控加工工艺》等专业知识,结合数控加工实际操作,按照机械加工工艺规程的内容,制定出的轴类连接零件数控加工工艺说明书。
本设计说明书包括零件的工艺设计、零件加工过程、加工注意事项、编程、加工路线等内容。
并详细介绍零件工艺分析的内容,重点阐述了零件的加工过程,认真分析和解释零件加工的程序的意义。
本设计在编写过程中得到许多老师和同学的支持与帮助,刘永兴老师对本设计进行认真的审阅,提出了许多宝贵的修改意见,在此并表示衷心的感谢。
由于编者水平有限,设计中难免存在一些错误,恳请老师和同学批评指正。
编 者
2012年08月20日
第2章零件工艺分析
2.1 零件图的审查
零件一
零件二
2.1.1零件图的完整性与正确性
零件都是属于短轴类,图一零件长度为71mm,从左到右依次为:
有2mm的45°倒角;R4的圆弧;2mm的45°倒角;直径为57.98mm的圆柱面;长20mm的14°锥面;长12.5mm直径为36的圆柱面;公称直径为30mm的普通外螺纹;并在其表面切出长3.mm深1.5mm的退刀槽。
图二零件长度为35mm直径为57的圆柱面;长为13直径为36mm的内孔;公称直径为30mm的普通内螺纹;长为10mm直径为45mm的圆柱面;直径为20mm的半圆弧。
该零件视图正确,表达直观、清楚,绘制符合国家标准,尺寸、公差、表面粗糙度以及技术要求的标注齐全、合理。
2.1.2零件的技术要求分析
分析零件图可知:
14°锥面、φ58mm圆柱面、φ40mm圆柱面和φ57mm圆柱面、φ45的圆柱面的表面粗糙度Ra为1.6μm,其余表面粗糙度Ra为3.2μm,普通外螺纹中径、顶径公差代号为6g,普通内螺纹中径、顶径公差代号为6H,螺距为2;其余尺寸公差等级在IT7~IT10之间。
2.1.3零件的材料分析
毛坯材料为45#,强度、硬度、塑性等力学性能好,切削性能、热处理性能等加工工艺性能好,便于加工,能够满足使用性能。
图一毛坯下料为φ60mm×90mm。
图二毛坯下料为φ60×90mm。
2.1.4合理的标注尺寸
零件图上的重要尺寸直接标注,在加工时使工艺基准与设计基准互为基准,并符合尺寸链最短的原则。
零件图上标注的尺寸便于用卡尺或样板测量。
2.2确定加工方法
经过分析零件的尺寸精度、几何形状精度、位置精度和表面粗糙度要求,确定如下加工方法:
(1)外圆表面:
粗车——半精车——精车
(2)外螺纹:
在精车的外圆表面分数次进给加工
(3)内螺纹:
钻孔——粗镗——半精镗——精镗——在精镗表面分数次进给加工。
2.3工艺设备的选择
2.3.1机床的选择
机床选择的原则:
①要保证加工零件的技术要求,加工出合格的产品。
②有利于提高生产率。
③尽可能降低生产成本(加工费用)。
根据毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、工件数量、生产条件等要求,选用CJK6132数控车床。
2.3.2量具及辅助用具的选择
加工过程中所需量具有:
游标卡尺、千分尺、百分表、表面粗糙度样板。
辅助用具有:
铜片、铜锤等。
2.4零件的安装
在数控机床上加工零件时,安装零件要合理选择定位基准和夹紧方案,为提高数控机床效率,确定定位基准与夹紧方案时应注意:
(1)力求设计、工艺与编程计算的基准统一(互为基准原则);
(2)减少装夹的次数,尽可能在两次定位装夹后,加工出全部待加工表面(互为基准原则);
(3)避免采用占机人工调整式加工方案,节约时间,以充分发挥数控机床的效能。
2.5选择夹具
夹具用来装夹被加工工件以完成加工过程,同时要保证被加工工件的定位精度,并使装卸尽可能方便、快捷。
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;二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。
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动定心,夹持范围大,不需要找正,但夹紧力小,只适用于截面为圆形、三角形、六边形的轴类和盘类中小型零件。
2.6 刀具的选择
数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则,在编程时充分考虑数控加工的特点,能够正确选择刀刃具及切削用量。
数控刀具有以下特点:
①刚性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及热变形小;②互换性好,便于快速换刀;③寿命高,切削性能稳定、可靠;④刀具的尺寸便于调整,以减少换刀调整时间;⑤刀具应能可靠地断屑或卷屑,以利于切屑的排除;⑥系列化、标准化,以利于编程和刀具管理。
数控机床上用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求。
数控车床兼作粗精车削,粗车时吃刀深、进给快,要求车刀有足够的强度,能一次进给车去较多的余量;精车时要达到图样要求的尺寸精度和较小的表面粗糙度,车去的余量较少,要求车刀锋利,切削刃平直光洁,必要时还可磨出修光刃。
为减少换刀时间、方便对刀、提高生产效率,便于实现机械加工的标准化,在数控车削加工时,应尽量采用机夹刀和机夹片刀,机夹片刀常采用可转位车刀。
数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。
成型车刀也称样板车刀,其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。
数控车削加工中,常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。
在数控加工中,应尽量少用或不用成型车刀。
尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。
这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成,如90°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。
尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同,但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑,并应兼顾刀尖本身的强度。
刀片材质的选择主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动,故加工此零件选择硬质合金刀片。
根据零件的外形结构,加工需要如下刀具:
硬质合金端面车刀、硬质合金60°外圆车刀、3mm切槽刀、60外螺纹刀、内孔镗刀、硬质合金55°外圆尖刀、φ5mm中心钻、φ28.5mm标准麻花钻、硬质合金60°内螺纹刀、80°内镗刀、R4的成型刀、55°内镗刀。
表2—6数控加工刀具卡片
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
备注
1
T01
60°端面车刀
1
平端面
手动
2
T02
60°外圆车刀
1
粗车零件左端外轮廓
自动
3
T03
55°外圆尖刀
1
精车零件左端外轮廓
自动
4
T04
3mm外切槽刀
1
切槽
自动
5
T05
60°外螺纹刀
1
加工外螺纹
自动
6
T06
φ5mm中心钻
1
钻中心孔
手动
7
T07
φ28.5mm钻头
1
钻孔深度22.5mm
手动
8
T08
60°外圆车刀
1
粗车零件右端外轮廓
自动
9
T09
55°外圆尖刀
1
精车零件右端外轮廓
自动
10
T10
80°内镗刀
1
粗镗内孔表面
自动
11
T11
55°内镗刀
1
精镗内孔表面
自动
12
T12
60°内螺纹刀
1
加工内螺纹
自动
13
T13
3mm内切槽刀
1
切内槽
自动
14
T14
R4成型刀
1
R4圆弧
自动
2.7 切削用量的选择
数控编程时,必须确定每道工序的切削用量,并以指令的形式写入程序中,切削用量包括主轴转速、进给速度及背吃刀量等。
切削用量的选择原则是:
保证零件加工精度和表面粗糙度,充分发挥刀具的切削性能,保证合理的刀具寿命,充分发挥机床的性能,最大限度的提高生产率,降低成本。
2.7.1主轴转速的确定
(1)车外圆时主轴转速
主轴转速应根据允许的切削速度和工件(或刀具)直径来选择。
其计算公式为
n=1000v/πd
其中 v—切削速度(m/min),由刀具寿命决定;
n—主轴转速(r/min);
d—工件直径或刀具直径(mm)。
(2)车螺纹时主轴的转速
在车削螺纹时,车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P(或导程)大小、驱动电机的升降频特性,以及螺纹插补运算速度等多种因素影响,故对于不同的数控系统,推荐不同的主轴转速选择范围。
大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为:
n≤(1200/P)-k
式中 P——被加工螺纹螺距,㎜;
k——保险系数,一般取为80。
主轴转速n最后要根据上述计算值、机床说明书而定,选取机床有的或较接近计算值的转速。
2.7.2进给速度的确定
进给速度是数控机床切削用量中的重要参数,主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。
最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
确定进给速度的原则是:
(1)当工件的质量要求能得到保证时,为提高生产效率,可选择较高的进给速度。
一般在100~200mm/min范围内选取。
(2)在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时,宜选择较低的进给速度,一般在20~50mm/min范围内选取。
(3)当加工精度、表面粗糙度要求较高时,进给速度应选小一些,一般在20~50mm/min范围内选取。
(4)当刀具空行程,特别是远距离“回零”时,可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。
2.7.3背吃刀量的确定
背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定,在刚度允许的条件下,应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量,这样可以减少走刀次数,提高生产效率。
为了保证加工表面质量,可以留少许加工余量,一般为0.2~0.5mm。
背吃刀量(切削深度)指:
垂直于进给速度方向的切削层最大尺寸。
一般指工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离。
(backengagement)对于圆柱体工件的切削加工,指是的已加工表面和待加工表面的直径差的1/2,即单边切削深度。
在进给运动方向测量。
把“每分钟进给量”换算成“每转进给量”得到的是进刀量。
切削用量的选择是否合理,对于能否充分发挥机床潜力与刀具的切削性能,实现优质、高产、低成本和安全操作具有很重要的作用。
车削用量的具体选择如下:
粗车时,首先选择一个尽可能大的背吃刀量,其次选择一个较大的进给量,最后确定一个合适的切削速度。
精车时,加工精度和表面粗糙度要求较高,加工余量不大且均匀,因此选择较小的背吃刀量和进给量。
如何确定加工时的切削速度,除了可参考《机械加工工艺》外,主要根据实践经验进行确定。
表2—7—3数控车削用量推荐表
工件材料
工件材料
切削深度/mm
切削速度/(m.min-1)
进
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- 一套 连接 零件 加工 工艺 方案设计 编程