数控技术及应用工艺设计.doc
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1、目录第一部分工艺设计说明书第二部分第40号工序夹具设计说明书第三部分第30和40号工序量具设计说明书第五部分第50号工序数控编程设计说明书第六部分毕业设计体会第七部分 参考资料第一部分工艺设计说明书1.零件图工艺性分析1.1零件结构功用分析零件的结构分析就是从设计要求和工艺要求出发,分析零件不同结构的功用。 1、从设计要求方面看,零件在机器中,可以起到支撑、容纳、传动、配合、连接、安装和定位等功用,这是决定零件主要结构的依据。 2、从工艺要求方面看,为了使零件的毛坯制造、加工、测量以及装配和调整工作能顺利、方便,应设计出圆角、起模斜度、倒角等结构,这是决定零件局部结构的依据。 3、从实用和美观
2、方面看,不仅要求产品能使用,而且还要求经济、美观等,要从美学的角度来考虑结构形状。 1.2零件技术条件分析分析技术要求包括五个方面。A. 加工表面的尺寸精度;B.主要加工表面的形状精度;C.主要加工表面的相互位置精度;D.加工表面的粗糙度和机械物理性能; E.热处理及其它要求。分析零件技术要求的目的归结为一点,是保证零件使用性能前提下的经济合理性。在工程实际中要结合现有生产条件分析实现这些技术要求的可行性。分析零件图还包括图纸的尺寸、公差和表面粗糙度标准是否齐全。通过对零件形状和主要表面的了解之后,就可以基本形成零件工艺流程.1.3零件结构工艺性分析该零件图有圆弧、孔、直线等几何元素组成,各元
3、素之间关系描述清楚、尺寸标注完整,拐臂厚40mm、中心孔为50mm,两边为孔25,且均为通孔,表面粗糙度要求较高、公差要求严格,零件材料为HT200,切削加工性较好。该零件采用工序集中,工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成,每道工序加工内容多,工艺路线短。其主要特点是:加工表面尽可能简单,并尽可能布置在同一表面或同一轴线上,以减少走刀次数,提高生产效率,. 在保证零件使用性能的前提下,而尽量减轻重量、减少加工表面面积、设计空刀;并尽量减少内表面加工, 要保证加工的可行性和方便性,加工表面应有利于刀具的进入与退出。. 零件尺寸要尽量便于使用标准刀具和量具,减少刀具和量具种类,减少加工
4、过程中的换刀次数, 零件尺寸标注要尽量使加工、测量和装配方便,有相互位置要求的表面应尽可能在一次安装中加工完。 所谓有相互位置要求表面的零件,在图纸上以位置公差表示,通常表现为垂直度公差、同轴度公差要求。2.毛坯选择2.1毛坯类型正确选择合适的毛坯,对零件的加工质量.材料消耗和加工工时都有很大的影响。显然毛坯的尺寸和形状越接近成品零件,机械加工劳动量就越少,但是毛坯制造的成本就越高,所以应根据生产纲领,综合和考虑毛坯制造和机械加工费用来确定毛坯,以求的最好的经济效益。因该零件材料为HT200,所以为铸件,且精度要求较高,生产任务为中批生产。2.2毛坯余量确定加工余量是指加工过程中所切去的金属层
5、厚度。余量有总加工余量和工序余量之分。金属层。工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差,毛坯余量是毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差。 由于工序尺寸有公差,故实际切除的余量大小不等。余量的确定有三种(1)经验估算法。(2)查表修正法。(3)分析计算法。该零件要求表面粗糙度为3.2,尺寸要求较严格而且公差范围较小,古余量选择较为谨慎,根据公式确定铸件毛坯时余量为单边2mm,由机械手册查得:铸件单边余量为2mm不能达到尺寸要求,由计算得单边余量应大于等于为4mm,所以选择4mm即可.需粗加工和精加工来完成。所以本图采用查表修正法。2.3毛坯零件合图草图3机加工工艺路线确定3.1加工方法分析确定 该零件图有
6、圆弧、孔、直线等几何元素组成,各元素之间关系描述清楚、尺寸标注完整,拐臂厚40mm、中心孔为50mm,两边为孔25,且均为通孔,表面粗糙度要求较高、公差要求严格,零件采用工序集中,工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成,每道工序加工内容多,工艺路线短。 根据零件图的分析加工顺序的拟定按照基面先行,先粗后精,先面后孔,先主后次的原则确定,根据零件图和余量的选择,故该图一面两孔的定位原则。3.2加工顺序的安排(宋体、加黑、小四)方案一: 1:粗精铣A平面台阶,达到精度技术要求; 2:粗精铣B平面台阶,达到精度技术要求; 3:粗精加工50的孔,达到精度技术要求; 4:粗精加工25的孔,达到
7、精度技术要求; 5:粗精铣外轮廓; 方案二: 1:粗精铣B平面台阶,达到精度技术要求; 粗精加工50的孔,达到精度技术要求; 2:粗精铣A平面台阶,达到精度技术要求; 粗精加工25的孔,达到精度技术要求; 3:粗精铣外轮廓;以上两种加工方案经过对比方案一比较合理,因为此方案遵循了基面先行,先粗后精,先面后孔的原则,同时也保证了孔的同轴度,故选择第一种方案为加工该零件图的方案。3.3定位基准选择(1)粗基准选择原则为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀,则应选择该表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面,如床身的导轨面,车床主轴箱的主轴孔,都是各自的重要表面。因此
8、,加工床身和主轴箱时,应以导轨面或主轴孔为粗基准。 (2) 选择不加工表面为粗基准 为了保证加工面与不加工面间的位置要求,一般应选择不加工面为粗基准。如果工件上有多个不加工面,则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准,以便保证精度要求,使外形对称等。毛坯孔与外圆之间偏心较大,应当选择不加工的外圆为粗基准,将工件装夹在三爪自定心卡盘中,把毛坯的同轴度误差在镗孔时切除,从而保证其壁厚均匀。 (3) 选择加工余量最小的表面为粗基准 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下,如果零件上每个表面都要加工,则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准,以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面,造
9、成工件废品。 (4) 选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准 以便工件定位可靠、夹紧方便。 (5) 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次 因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面,其表面粗糙且精度低,若重复使用将产生较大的误差。 实际上,无论精基准还是粗基准的选择,上述原则都不可能同时满足,有时还是互相矛盾的。(2)精基准的选择原则当用夹具安装工件时,定位 基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。因此,定位基准的选择是一个很重要的工艺问 题。 选择定位基准时,是从保证工件加工精度要求出发的,因此,定位基准的选择应先选择 精基准,再选择粗基准。 选择精基准时,主要应考虑保证加工精度和工件安装方
10、便可靠。其选择原则如下: (1) 基准重合原则 即选用设计基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。(2) 基准统一原则 应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面,这就是基准统一原则。这样做可以简化工艺规程的制订工作,减少夹具设计、制造工作量和成本,缩短生产准备周期;由于减少了基准转换,便于保证各加工表面的相互位置精度。例如加工轴类零件时,采用两中心孔定位加工各外圆表面,就符合基准统一原则。箱体零件采用一面两孔定位,齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮的内孔及一端面为定位基准,均属于基准统一原则。 (3) 自为基准原则某些要求加工余量小而均匀的精加工工序,选择加工表
11、面本身作为定位基准,称为自为基准原则。(4) 互为基准原则 当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时,需要用两个表面互相作为基准,反复进行加工,以保证位置精度要求。例如要保证精密齿轮的齿圈跳动精度,在齿面淬硬后,先以齿面定位磨内孔,再以内孔定位磨齿面,从而保证位置精度。再如车床主轴的前锥孔与主轴支承轴颈间有严格的同轴度要求,加工时就是先以轴颈外圆为定位基准加工锥孔,再以锥孔为定位基准加工外圆,如此反复多次,最终达到加工要求。这都是互为基准的典型实例。 (5) 便于装夹原则 所选精基准应保证工件安装可靠,夹具设计简单、操作方便.因此,拐臂零件选择基准时要考虑粗精基准的选择原则,主要保证
12、加工精度和工件安装方便可靠。根据该图的零件分析其选择原则为基准重合原则。即选用设计基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。该图若采用基准不重合的定位方案,必须控制该工序的加工误差和基准不重合误差的总和不超过尺寸和公差,这样既缩小了本道工序的加工允差,又对前面工序提出了较高的要求,使加工成本提高,当然是应当避免的。所以再选择定位基准时,应当尽量使定位基准与设计基准相重合. 3.4加工阶段的划分说明 粗、精加工划分工序 根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时,可按粗、精加工分开的原则来划分工序,即先粗加工再精加工。此时可用不同的机床或不同的刀具进行加工。通
13、常在一次安装中,不允许将零件某一部分表面加工完毕后,再加工零件的其他表面。按所用刀具划分工序 为了减少换刀次数,压缩空程时间,减少不必要的定位误差,可按刀具集中工序的方法加工零件,即在一次装夹中,尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位,然后再换另一把刀加工其他部位。在专用数控机床和加工中心中常采用这种方法。 (2)工步的划分 工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量,对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序,在工序内又细分为工步。1)同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成,或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。 2)对于既有铣面
14、又有镗孔的零件,可先铣面后镗孔,使其有一段时间恢复,可减少由变形引起的对孔的精度的影响。 3)按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短,可采用按刀具划分工步,以减少换刀次数,提高加工生产率。 总之,工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。3.5主要机加工工序简图1.粗精铣A平面 2.粗精加工B平面 3.粗精加工直径50孔 4.粗精加工直径25孔 5.粗精加工外轮廓4.工序尺寸及其公差确定4.1基准重合时工序尺寸确定工序名称工序加工余量/mm加工经济精度/mm经济粗糙度/um工序基本尺寸/mm工序尺寸及公差/mm铰孔0.2IT41.625+0.001650 0
15、扩孔0.4IT83.224.8+0.003224.8 0镗孔4.4IT106.324.4+0.006324.4 0钻孔IT1212.520+0.012520 04.2基准不重合时工序尺寸确定 尺寸及偏差 环 名 基本尺寸 A/mm上偏差ES/mm下偏差EI/mmLI12.50.18-0.18L2150.12-0.12L3400.3-0.35.设备及其工艺装备确定(1)机床的选择: 所要加工零件有圆弧和直线相交,带有角度孔,有较高的精度要求,普通铣床不容易保证精度和形状。根据零件图分析,该零件图应该在镗铣床上依次完工,根据基面先行,先粗后精,先面后孔,先主后次的原则,先粗精加工A B面,然后加工
16、预制孔,最后粗精加 工直径为25的孔,尺寸要求和表面粗糙度要求,故要选择镗铣床来加工。零件加工的机床选择XK5034型数控立式升降台铣床, (2)夹具的选择: 加工零件外轮廓时,需要采用一面两孔进行定位装夹,需要专用夹具 加工其他部分时,通用夹具能保证加工要求。 (3)量具的选择: 由于6孔加工精度高,又是中批生产,所以选用塞规比较合适。塞规是由自己设计。 (4)刀具的选择: 工序卡片 工步号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01铣刀1铣端面2T02镗刀1镗孔3T03 麻花钻1钻孔 204T04扩刀1扩孔5T05铰刀1铰孔6切削用量及工时定额确定切削用量是指切削速度 、进给量f (或进给速
17、度vf)和背吃刀量ap三者的总称,可称为切削用量三要素。 已知加工材料为HT200,机床为XK8140A,工件用专用夹具定位。以粗铣时的切削用量的确定为例: 1.确定背吃刀量 总的加工余量为(45.3-40)/2=2.65MM,为精加工留0.5MM的余量,则背吃刀量为2.65-05=2.15MM。 2.确定进给量 背吃刀量确定后,进给量主要受刀杆,工件及机床进给机构等的强度,刚性的限制,一般查表得到。F=84MM/MIN。 3. 确定切削速度 确定了进给量和背吃刀量后,一般查表得到切削速度V=125.6M/MIN。 所以可以得到主轴转速n: n=1000v/d=800r/min 4.效验机床功
18、率 查表背吃刀量为2.65-05=2.15MM,F=120MM/MIN,V=125.6M/MIN时机床的功率为2.0KW。 切削功率的所有修正系数之积为1.17X1.0X1.0X1.0X1.13X0.8X0.65=0.687故实际的切削功率为1.374KW7.5KW(机床的额定功率),所以可以在XK8140A上进行加工。其他切削用量的确定加工内容主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数r/minm/minmm/rmm粗铣A800125.6843.452精铣1200150.721400.51粗铣B800125.6843.452精铣1200150.721400.51粗镗1000120804.44精镗
19、150047500.452扩孔60046.580153粗铰50039.169151精铰60047.1105151粗铣800125.684153精铣12004750151单件工时定额:Td=(Tj+Tf)(1+K%)+Tz/N Ti是基本时间 Tf是辅助时间 Tz是准备与终结时间 N是件数以精铰( 50)时的工时定额为例: T=LI/F I一般为1 L=L1+L2+L3 L1是孔的深度40MM,L2是切削刃到工件的距离2.35,L3一般为2-4MM,取3MM。 T=45.35/1.2=37.79s即约等于38s因为要下两次刀中间要有足够的停留时间,故大约要2.5MIN。7工艺设计总结 我们这次所
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- 数控技术 应用 工艺 设计