典型配合类零件的数控加工.doc
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1、)【摘要】本文是对典型轴套类加工技术的应用及数控加工工艺习性的分析主要是对零件图的分析、毛坯的选择、工件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、数控加工工艺文件的填写、数控加工程序的编写。选择正确的加工方法,设计合理的加工工艺过程,充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点,还重点对轴套零件的加工工艺进行了分析。【关键词】轴套;工艺分析;程序AbstractThis paper is a typical shaft sleeve processing technology and the application of NC machining process analysis is
2、 mainly on the habits of parts of the plan, the choice of blank, plus the clamping the craft route making, tool selection, cutting, CNC machining process documents, NC machining program. Choose the correct processing methods, design the reasonable process, give full play to NC machining quality, hig
3、h efficiency, low cost features, also focused on the sleeve parts processing line analysis.翻译结果重试抱歉,系统响应超时,请稍后再试 支持中英、中日在线互译 支持网页翻译,在输入框输入网页地址即可 提供一键清空、复制功能、支持双语对照查看,使您体验更加流畅Key wordsShaft sleeve; process analysis; process 目 录摘要I关键词IABSTRATIIKEY WORDSII目 录III绪 论41. 轴类零件加工工艺基础31.1轴类零件的分析32.轴类三件套的工艺分析
4、42.1零件图工艺分析42.2工件的定位基准与夹具方案的确定42.3工序尺寸及其偏差的确定52.4加工参数的选定52.5数控加工工艺文件填写82.5.1数控加工工序卡片82.4.2数控加工量具卡片113.轴类三件套的加工实施133.1 结构工艺性分析133.1.1零件结构工艺性133.1.2零件结构工艺性分析的主要内容133.2 精度及技术要求分析133.3编程原点的选择133.4编程尺寸设定值的确定143.5尺寸计算及工件的加工程序143.6加工过程中遇到的问题及解决方法20设计总结22参考文献23致 谢24附录125附录226附录327附录428绪 论数控机床是机电一体化最典型的产品,利用
5、数字化控制机械加工过程,不仅可提高产品的质量和生产率,同时也可降低劳动强度。数控技术发展迅猛,数控机床应用越来越普及,学习和掌握数控加工技术已成为一种新的趋势。轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件,传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件,其长度大于直径,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同,轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。本设计圆柱轴套配合件为典型的轴类零件,零件形状轨迹虽然并不复杂但是为了保证相互配合,必须有严格的尺寸要求,所以加工难度大。本着手工编程的角度,对零件进行具体的工艺分析,并进行工艺处理,并力求
6、做到加工精度高,工艺过程简单的效果在数控加工时,配合零件的数控加工中涉及到零件图样工艺分析、加工方法和加工顺序的确定、装夹方案和夹具的选择、选择刀具及确定切削用量等关键技术。31. 轴类零件加工工艺基础1.1轴类零件的分析(1)轴类零件的功用轴类零件时机械零件中的关键零件之一,在机器中,它的主要功能是支撑传动零件、传递扭矩、承受载荷,以及保证装在轴上的零件等有一定的回转精度(2)不适于数控加工的内容 (2)轴类零件的技术要求尺寸精度、几何形状精度、相互位置精度、表面粗糙度。(3)轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯常采用棒料、锻件和铸件等毛坯形式。一般光轴和外圆直径相差不大的阶梯轴采用棒料,对外圆直径
7、相差较大或较重要的轴常采用锻件,对某些大型的或结构复杂的轴(如曲轴)可采用铸件。1.2轴类零件加工的主要工艺问题(1)定位基准的选择1)用两中心孔定位2)空心轴定位基准的选择3)中心孔的修整(2)外圆表面加工1)外圆表面的车削加工2)外圆表面的磨削加工(3)其他表面的加工1)内锥面的加工2)螺纹的加工(4)加工工序应遵循加工顺序的一般原则,如先粗后精、先主后次等,另外还应注意外圆表面的加工顺序,先加工大直径外圆,后加工小直径外圆,以避免一开始就降低了工件的刚度。2.轴类三件套的工艺分析2.1零件图工艺分析图2-1 配合零件图该配合件是三件配合,由外圆柱面、槽、圆弧、倒角、孔、螺纹及锥面组成,结
8、构形状复杂,加工部位多,非常适合数控车削加工。精度上,该零件的多处外圆尺寸精度要求较高。此外,由于圆弧半径较大,可采用圆弧插补程序切削(如G02),这样方可保证切削精度。1处倒角为245,其余的为145。零件图尺寸标注完整,符合数控加工尺寸标注要求,轮廓描述清楚完整,零件材料为45#钢,切削加工性能较好,无热处理和硬度要求。在数控加工中车削加工余量粗车时直径余量1.0mm,精车时直径余量0.2mm。本文的零件设计采用棒料,且因为工件数量较多,尺寸较大,故毛坯的选择为50*100mm、50*45mm、50*65mm。根据要求上述工艺要求,综合加工效率等因素,该零件加工可选用FANUC机床厂的CK
9、A6140数控车床,车床布局为水平床身水平导轨,回转刀架。2.2工件的定位基准与夹具方案的确定为了便于装夹和使工序基准与定位基准统一,并敞开所有的加工部分,选择毛坯轴线为径向定位基准,利用卡盘装夹。这种方法比较安全并且精度高,但需要调头装夹。具体如下,先将第一轴件右端车削,用来作为左端加工时的基准,调头再在用一顶一夹情况下,车出左端的尺寸;然后,再加工第二轴件,车出右端的尺寸作为左端加工的基准,调头再在用一顶一夹情况下,加工出左端;最后加工配件,需调头加工又因为第二次调头装夹时工件定位不准确,故应当在卡盘卡口装上一填塞物,使得每次调头时,伸出的长度为20mm,这样才能保证工件的顺利装夹与切削。
10、2.3工序尺寸及其偏差的确定由图2-1可知,先确定加工余量,查数控加工工艺及设备表4.1得粗车余量为1.0 mm,精车余量为0.2 mm,总余量为1.2 mm。图2-1中尺寸精度要求不太高,可不必进行尺寸链的计算。2.4加工参数的选定数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下来,为编制加工程序作好准备。(1)机床的选择当工件表面的加工方法确定之后,机床的种类就基本确定了。为了正确的为每一道工序选择机床,除了充分了解机床的技术性能外,还要考虑:机床的精度与工序要求的加工精度相适应。机床精度过低,不能保证加工精度,机床精度过高,又会增
11、加零件的制造成本,应根据加工精度要求合理选择,保证有三分之一的储备量。本设计采用数控机床加工的方法,根据零件的外形和材料等加工要求,选定数控车床为GK6140经济型数控车床,其数控系统为FANUC。(2)确定走刀路线和安排工步顺序1) 走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹,它不但包括了工步的内容,也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。2)工艺路线的的设计用外圆车刀进行轮廓的粗车和精车,采用轮廓粗车循环指令G71和精车循环指令G70进行编程和G90外圆、内孔切削循环指令。 用镗刀进行内轮廓的粗加工,采用G90指令进行编程。用内螺纹刀、外螺纹刀进行内轮廓和外轮廓的螺纹加工时,采用G
12、92螺纹自动循环切削指令进行编程。3) 工步顺序安排的一般原则:先粗后精;先近后远;内外交叉;保证工件加工刚度原则;同一把刀能加工内容连续加工原则。(3)确定定位和夹紧方案1)在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题:尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一;尽量将工序集中,减少装夹次数,尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工面;避免采用占机人工调整时间长的装夹方案;夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。2)夹具的选择:数控加工对夹具主要有两大要求:一是夹具应具有足够的精度和刚度;二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时,通常考虑以下几点:尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具,避免
13、采用专用夹具,以缩短生产准备时间。 在成批生产时才考虑采用专用夹具,并力求结构简单。 装卸工件要迅速方便,以减少机床的停机时间。夹具在机床上安装要准确可靠,以保证工件在正确的位置上加工。本设计使用三爪卡,是数控车床的通用卡具.三爪卡盘最大的优点是可以自动定心,夹持范围大,所加工的零件为典型轴类零件中的圆柱套筒配合件,由于工件一、工件二和工件三之间的配合要求较高,故要求零件的同轴度也有较高要。(4)选择刀具并确定刀具与工件的相对位置 1)刀具选择应根据机床的加工能力、工件材料的性质、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选择刀具及刀柄。刀具选择的总原则是:安装调整方便,刚性好,耐用度和精度高。选
14、择刀具还要考虑几点:切削性能好; 精度高;可靠性高;耐用度高;断屑及排屑性能好。2)对刀点对于数控机床来说,在加工开始时,确定刀具与工件的相对位置是很重要的,这一相对位置是通过确认对刀点来实现的。“对刀点”就是在数控机床上加工零件时,刀具相对于工件运动的起点。由于程序段从该点开始执行,所以对刀点心也叫做“程序起点”或“起刀点”。对刀点的选择原则如下:所选的对刀点应使程序编制简单;对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置;对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置;对刀点的选择应有利于提高加工精度。使用对刀点确定加工原点时,就需要进行“对刀”。所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作
15、。“刀位点”是指刀具的定位基准点。3)换刀点换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机床而设置的,因为这些机床在加工过程中要自动换刀。为防止换刀时碰伤零件、刀具或夹具,换刀点常常设置在被加工零件的轮廓之外,并留有一定的安全量。 由于在装夹中需要加工的工件毛坯尺寸分别为100X50mm、40X50mm、60X50mm,为了避免换刀时发生刀架与毛坯相撞以及考虑到刀具的空行程问题所以工序一换刀点选定为(100.0,200.0)。(5)确定切削用量切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法,需要选用不同的切削用量。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
16、刀具切削性能,保证合理的刀具耐用度;并充分发挥机床的性能,最大限度提高生产率,降低成本。 1)主轴转速的确定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/D式中: v-切削速度,单位为m/min,由刀具的耐用度决定; n- -主轴转速,单位为 r/min; D-工件直径或刀具直径,单位为mm。计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。2) 进给速度的确定进给速度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。确定原则:当工件的质量要求能够得到保证时,为提高生产效率,可选择
17、较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取;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2050mm/min范围内选取;当加工精度,表面粗糙度要求高时,进给速度应选小些,一般在2050mm/min范围内选取; 刀具空行程时,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。3)背吃刀量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,可留少量精加工余量,一般0.20.5mm。(6)切削速度的确定切削速度与机床主轴之间的转换关系为:V
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- 典型 配合 零件 数控 加工
