毕业设计说明书123.docx
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毕业设计说明书123
毕业设计说明书
设计题目:
旋钮型腔模的铣削加工和工艺设计
姓名:
刘贤运
学号:
062404020005
专业:
数控技术及应用
班级:
数控3062
指导老师:
何文学老师
湖南科技职业学院
二零零八年十二月
毕 业 设 计 指导过程登记 表
学生姓名
刘贤运
班级
数控3062
指导教师
何文学
课题名称
旋钮型腔模的铣削加工和工艺设计
课题编号
S3062--005
日期
方式
指导内容摘要
指导老师签字
年月日
年月日
年月日
中期检查情况
评分:
检查项目说明:
辅导员登分签字:
年月日
年月日
年月日
年月日
毕 业 设 计 答辩登记 表
学生姓名
刘贤运
班级
数控3062
指导教师
何文学
课题名称
旋钮型腔模的铣削加工和工艺设计
课题编号
S3062--005
答辩教师
答
辩
记
录
明
细
教师
(一)答辩计分明细
1、报告水平;(30′)
2、回答质疑;(30′)
3、答辩思维表达;(20′)
4、其他(20′)
小计
教师
(二)答辩计分明细
1、报告水平;(30′)
2、回答质疑;(30′)
3、答辩思维表达;(20′)
4、其他(20′)
小计
综
合
评
议
年 月 日
设计得分
答辩得分
综合定等
毕 业 设 计 成绩评价 表
学生姓名
刘贤运
班级
数控3062
指导教师
何文学
课题名称
旋钮型腔模的铣削加工和工艺设计
课题编号
S3062--005
计
分
明
细
1、工作态度、纪律;(10′)
2.文件检索能力、专业基础知识掌握与运用能力;(15′)
3.设计思想与过程、数据计算与处理;(20′)
4.综合运用专业知识,分析与解决问题的能力;(20′)
5.设计说明书的规范性。
(15′)
6.其他(20′)
优点:
缺点:
综
合
评
议
年 月 日
设计得分
教研室签字:
(是否提交答辩)
年 月 日
机电系签字:
年 月 日
毕业设计课题:
旋钮型腔模的铣削加工和工艺设计
指导教师:
何文学
姓名:
刘贤运
(一)毕业设计要求:
1.书写格式要求:
必须用钢笔书写(或打印)。
2.文字要求:
文字通顺,语言流畅,书写工整,无错别字,不允许他人代写。
3.图纸要求:
图面整洁,线条粗细均匀,圆弧连接光滑,尺寸标注规范,文字注释必须使用工程字书写。
对设计的图纸基本要求如下:
(1)本次设计所需绘制的图纸包括:
零件图,(毛坯图),工序图,三维图
(2)所以图纸的幅面、标题栏格式和明细栏格式必须符合国家标准。
(3)绘图时,比例的选择、线型的设置及应用、视图的布置及表达、尺寸与公差配合的标注、技术要求的书写等应符合国家有关标准的规定。
4.曲线图表要求,所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒手画,必须按国家规定的标准或工程要求绘制。
5.对工艺文件填写的要求:
(1)本次设计所需要的工艺文件包括:
工艺过程卡片、机加工序卡片、数控工序卡片、数控刀具卡片。
6.译文内容必须与课题(或专业)内容有联系,并说明出处。
(二)、设计的内容和步骤:
1.确定生产类型,对零件进行工艺分析,画零件图。
2.确定毛坯种类及制造方法,绘制毛坯图(零件-毛坯合图)。
3.拟订零件的机械加工工艺过程,选择各工序的加工设备和工艺装
备(刀具、夹具、量具、辅具),确定各工序加工余量和工序尺寸,
计算和选择各工序的切削用量。
4.填写工艺文件:
工艺过程卡片(或工艺卡片)、工序卡片(也可
视工作量大小只填部分主要工序的工序卡片),数控工序卡、数控刀
具卡片。
5.撰写数控加工工艺文件,数控加工程序等。
6.撰写零件加工设计说明书。
(三)、设计任务进程:
1、确定合理的加工工艺方案
1)对该零件进行工艺性分析,制定普通加工及数控加工的内容
2)对普通加工进行工艺性分析,制定普通加工工序及工艺过程设计
3)对数控加工进行工艺性分析,制定数控加工工序及工艺过程设计
4)制定普通加工工艺过程卡片、工序卡及数控加工工艺文件
2、零件数控加工程序编制
1)数控加工程序编制
3、编写完整的零件加工说明书
1)完整的工艺分析
2)完整的工艺方案
3)完整的零件图、工序图,三维图
4)完整的数控加工程序
毕 业 设 计 开题报告
学生姓名
刘贤运
班级
数控3062
指导教师:
何文学
课题名称
旋钮型腔模的铣削加工和工艺设计
课题编号
S3062--005
设计目的意义
数控编程课题设计是在完成了《机械制造基础》、《数控加工工艺》、《数控编程》等课程的学习并进行实习后,进行的一个重要教学环节。
通过设计,一方面能获得综合运用过去所学的知识进行工艺分析的基本能力,另一方面,也是对数控加工过程进行的一次综合训练。
通过此次设计,我们可以在各方面得到锻炼。
主要设计内容
1.对零件进行工艺分析,确定生产类型。
2.绘制零件图。
3.确定毛坯和加工方案,绘制毛坯图。
4.设计拟订零件的加工工序和过程,选择各工序的加工设备和工艺装备,确定各工序余量和工序尺寸,计算和选择各工序的切削用量。
5.填写各种工艺文件:
工艺过程卡片、工序卡片、数控工序卡、数控刀具卡片。
6.撰写数控加工工艺文件和程序。
7.撰写零件加工设计说明书。
设计进度安排
答辩时间估计:
2009年2月底
完成设计成果要求
完成的设计内容如下:
1.零件CAD图、零件三维图、毛坯CAD图;
2.工艺过程卡片、工序卡片,数控工序卡片;
3.数控加工程序;
4.零件加工设计说明书。
参考文献
[1]黄森彬机械设计基础北京:
机械工业出版社,2001
[2]眭润舟黄健求数控编程与加工技术北京:
机械工业出版社,2001
[3]方沂《数控机床编程与操作》国防工业出版社1999
[4]李雪梅主编数控机床北京:
电子工业出版社,2005
[5]周永俊MasterCAM铣削/车削应用指南清化大学出版社,2002
[6]郑盛新数控机床与编程加工习题集合肥工业大学出版社2005
[7]何宁主编数控原理及应用重庆:
重庆大学出版社,2004
[8]李华主编现代机械制造技术北京:
高等教育出版社,2005
[9]李互助现代机械设计手册北京:
人民教育出版社,1992
指导老师评价
签名:
年月日
一、毕业设计任务书
课题编号
S2008-005
(模具用M,数控用S,机电用J)
指导教师
何文学老师
课题名称
旋钮型腔模的铣削加工和工艺设计
毕业设计任务
内容
要求
说明
一、课题任务
用加工中心完成如图零件图所示零件的加工。
零件材料为45钢,毛坯为110mmX110mmX30mm,按图样要求完成零件图的分析、选择加工机床,制定正确的工艺方案(包括定位、夹紧方案和工艺路线),选择合理的刀具和切削工艺参数,编制数控加工程序。
2、零件图第一章工艺分析。
三、技术要求
1.型腔尺寸按零件尺寸加工,不考虑收缩率
2.型腔尺寸偏差为JS9
3.脱模斜度为1°
四、要求:
1.书写格式要求:
必须用钢笔书写(或打印)。
2.文字要求:
文字通顺,语言流畅,书写工整,无错别字,不允许他人代写。
3.图纸要求:
图面整洁,线条粗细均匀,圆弧连接光滑,尺寸标注规范,文
字注释必须使用工程字书写。
4.曲线图表要求,所有曲线、图表、线路图、程序框图、示意图等不准用徒
手画,必须按国家规定的标准或工程要求绘制。
5、译文内容必须与课题(或专业)内容有联系,并说明出处。
前言
随着科学技术的不断进步和工业生产的迅速发展,数控技术也在不断的革新和发展。
虽然我国在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步,但我们也要清醒地认识到,我国高端数控技术的研究开发,尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。
虽然从纵向看我国的发展速度很快,但横向比(与国外对比)不仅技术水平有差距,在某些方面发展速度也有差距,即一些高尖的数控装备的技术水平有扩大的趋势。
总之,大力发展以数控技术为核心的先进制照技术已成为世界各国加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
本设计说明书是通过参考《数控编程与加工技术》、《机械制造技术》、《数控机床》、《数控原理及应用》、《公差配合与测量技术》等,并利用计算机辅助设计CAD、CAM软件,通过WORD文字处理器完成此设计。
(一)、工艺分析。
………………………………………………………12
1)工件毛坯图样分析。
2)零件图工艺分析。
(二)、选择加工机床。
…………………………………………………14
(三)、确定装夹方案。
…………………………………………………15
1)定位方式分析。
2)夹具类型的选择。
3)装夹图。
(四)、确定加工顺序。
…………………………………………………17(五)、刀具与切削用量的选择。
………………………………………19
1)刀具的选择。
2)切削参数的选择。
(六)、数控铣削加工工序卡片。
………………………………………22
(七)、工件实际加工。
…………………………………………………23
一)工件的装夹与找正。
二)对刀与对刀方法。
三)零件模拟加工的过程以及走刀路线。
(八)、数控加工程序。
…………………………………………………28
1)加工工件上表面的加工程序。
2)精加工型腔凸台的加工程序。
3)钻四个孔径为¢20mm的底孔加工程序。
(九)、设计总结。
………………………………………………………31
(十)、参考文献。
………………………………………………………33
一、工艺分析
1)工件毛坯图样分析
毛坯尺寸为110mmX110mmX30mm,材料为45钢经过调质处理,工件最终加工尺寸为110mmX110mmX22mm,毛坯上表面有8mm左右的余量。
2)零件图工艺分析
1、三视图(零件图)
图1-1剖视图
图1-2俯视图
该零件的加工部位包括型腔槽、正六边形和圆柱凸起、倒角、通孔及曲面,其几何形状以二维形状平面为主,少量三维曲面。
通过对图纸的分析得到如下结果:
此毛坯尺寸为110mm×110mm×30mm,而零件外轮廓尺寸也是110mm×110mm×30且其粗糙度为Ra1.6。
且长度方向侧面对宽度方向侧面和底面的垂直度公差都为0.04。
达到了尺寸精度和表面粗糙度的要求,要加工的要上表面以及封闭槽和里面的正六边形,还有四个孔。
从图中看出四个孔的相对位置精度要求比较高为0.015,要保证尺寸精度有一定的难度。
且四个孔的表面粗糙度为Ra1.6,尺寸大小精度也为0.02,内轮廓中型腔的尺寸精度偏差为JS9,要求较高。
从零件图的完整性与正确性和尺寸精度,形状精度,位置精度,表面粗度等加工的要求来看。
该零件可采用粗铣-精铣方案,除了四个孔以外。
二、选择加工机床
由于上表面上的全部孔,只需单工位加工即可完成,故选择立式加工中心。
加工表面不多,只有粗铣、精铣、钻、半精镗、精镗等工步,所需刀具不超过10把。
选用VMC650加工中心即可满足上述要求。
该机床工作台尺寸为420mm×800mm,x轴行程为650mm,y轴行程为400mm,z轴行程为480mm,主轴端面至工作台台面距离为80~560mm,定位精度和重复定位精度分别为0.01mm和0.005mm,刀库容量为16把,机床最大承载重量为400kg
加工中心是一种带有刀库和自动换刀装置的数控机床。
可使工件在一次装夹后,自动连续完成铣削、钻孔、镗孔、铰孔、攻螺纹、切槽等多工序加工,如果加工中心带有自动分度回转工作台或者主轴箱能自动改变角度,还可使工件在一次装夹后自动完成多个平面的多工序加工。
因此,加工中心除可加工各种复杂曲面外,特别使用于各种箱体类和板类等复杂零件的加工。
与其他机床相比,加工中心大大缩短了工件装夹、测量和机床的调整时间。
缩短工件的周转、搬运和存放时间,使机床的切削时间利用率高于普通机床的3-4倍;具有较好的加工一致性,并且能排除工艺过程中人为干扰因素,从而提高了加工精度和加工效率,缩短生产周期;此外,加工中心机床解决了刀具问题并具有高度自动化的多工序加工管理,它是构成柔性制造系统的重要单元。
本设计选用FANUC-0i-TC系统VMC650数控加工中心。
三、确定装夹方案
1)定位方式分析
在机械加工中,为了保证工件的位置精度和用调整法获得尺寸精度时,工件相对于机床与刀具必须占有一正确位置,即工具必须定位。
工件的定位是通过工件的定位表面与夹具上的定位元件的配合或接触来实现。
1.对定位元件的要求:
(A)足够的精度;(B)足够的强度和刚度;(C)耐磨性好;(D)工艺性好。
2.由于加工零件属于长方体,所以可以运用六点定位原则定位。
由于四周和底面已付合要求,以四周和底面为基准加工上表面,当达到精度要求后在加工其它的轮廓。
因此,根据以上原则和图纸分析,此零件加工时首先以底座和侧面为基准加工上表面。
此零件的定位基准和定位基面重合且都在零件的两侧面上。
此零件采用三面定位,即底面、两侧面。
2)夹具类型的选择
加工中心工作台面上有标准的T型槽、转台中心定位孔、工作台侧面基准定位元件。
加工中心的夹具就利用这些定位元件实现夹具在工作台上的定位。
为了保证定位的准确可靠,夹具底部的粗糙度应不低于Ra3.2μm,平面度在0.01—0.02mm。
加工中心的定位夹具要有高的切削刚性以承受较大的切削力。
加工中心的夹具的开放性要好,以保证加工中心上的各种刀具、刀柄等的运动空间,钻夹头、弹簧卡片、镗刀杆等很容易与夹具发生干涉,要特别注意。
零件四周都需要进行加工时,夹具的设计与选用难度较大,往往要在零件的内部进行夹紧与定位。
加工中心用夹具要保证零件的最小变形,夹紧点尽量靠近支撑点。
如果不能保证零件的变形要求,就要在工艺上采取相应的对策,例如将粗、精加工分开,而且在程序设计时,在精加工前加上机床暂停指令,操作者可以适当减小夹紧力,并使零件有时间发生应力松弛,从而减小精加工时的变形。
对于批量不大又经常变换品种的零件来说,组合夹具与成组夹具是一个适当的选择。
组合夹具的精度满足零件加工精度的要求。
由上述综合分析及本零件的特点可知,此零件装夹时选用平口虎钳夹紧最合适。
3)装夹图
图3-1
四、确定加工顺序
加工顺序的确定是拟订工艺路线的中关键的一步,对零件加工质量、生产效率和成本有决定性的影响,也是制订工艺规程中最关键的一步。
按照基面先行、先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序,即先粗加工基准面,由于基准面不再需要加工直接加工上表面、型腔槽及其它台阶面,之后再进行孔系加工。
为保证加工精度,<<粗、精加工应分开。
其中直径为200+0.021mm的四个通孔加工时应先打中心孔,然后再进行工艺加工。
本零件编程坐标系原点设在零件的表面的对称中心。
对于高精度孔的位尺寸的孔加工时,进刀路线要注意防止机床的反向间隙误差的影响。
一、首先应铣面。
对零件图的分析可知:
零件的毛坯四周和底面已达到加工要求,即在普通机床中已加工好。
又粗糙度要求不是很高,所以可以不铣。
于是以四周和底面为基准将毛坯装夹起来,先铣上平面。
当加工好上平面后,再加工其它的轮廓。
二、加工零件的其他部分。
当毛坯的上平面加工好后,由于零件结构不是很复杂,可通过一次装夹就将工件加工好。
需要注意的方面是:
(1)分布在四个角落的通孔的内表面粗糙度为Ra1.6,在一般的普遍机床中难保证其粗糙度,在加工中心孔时应先钻孔,然后半精镗,最后还要精镗孔,只有这样才能保证其粗糙度,位置度,同轴度和垂直度;
(2)中间有凸台的型腔槽表面粗糙度都为Ra3.2在进行一次粗加工后应留一定的加工余量,以便在以后的精加工。
这样才能充分保证精度。
针对零件图样零件的加工工序为:
1)粗铣上表面,留余量为0.5mm,选用直径为10mm的可转位面铣刀
(T01)
2)精铣上表面,保证尺寸为22mm,选用直径为10mm的可转位面铣刀(T01)
3)粗铣且用挖槽加工型腔和正六边形以及圆柱台阶面,留余量为0.3mm,选用直径为10mm的立铣刀(T01)
4)精铣圆柱外轮廓外形面周边,选用直径为10mm的立铣刀(T01)
5)精铣正六边形的轮廓,选用直径为2mm的立铣刀(T02)
6)精铣且用放射妆加工型腔的二维曲面和三维曲面,选用直径为6mm的球铣刀(T03)
7)钻直径为20mm的四个孔,选用直径为2.5的中心钻(T04)
8)钻直径为20mm的底孔至19mm,选用直径为19mm的麻花钻(T05)
9)半精镗直径为20mm的孔至19.8mm,选用直径为19.8mm的镗刀(T06)
10)精镗直径为20mm通孔,选用直径为20mm的镗刀(T07)
11)倒直径为20mm的孔的角,选用直径为4mm的倒角刀(T08)
12)所有面残料清角,选用直径为2mm的球头铣刀(T09)
五、刀具与切削用量的选择
1)刀具的选择
厂品名称或代号
零件名称
塑料旋钮型腔模
图号
XKG04
序
号
刀具
编号
刀具规格名称
数
量
加工表面
尖
半径
备注
1
T01
¢10硬质合金可转位面铣刀
1
粗精铣削上表面、粗挖槽型腔以及圆柱外轮廓
自动
2
T02
¢2硬质合金立铣刀
1
铣削正六边形的外轮廓
自动
3
T03
¢6球刀
1
精挖槽型腔
3
自动
4
T04
¢2.5中心钻
1
钻中心孔
自动
5
T05
¢19钻头
1
钻¢19的孔
自动
6
T06
¢19.8半精镗刀
1
半精镗¢20的孔
自动
7
T07
¢20精镗刀
1
精镗¢20的孔
自动
8
T08
¢4的倒角刀
1
四个¢20的孔的倒角
自动
9
T09
¢2的球刀
1
所有面的清角
1
自动
数控加工刀具卡片表1
刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一,它不仅影响机床的加工效率,而且直接影响加工质量。
编程时,选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。
在加工中心上,各种刀具分别装在刀库上,按程序规定随时进行选刀和换刀工作。
因此必须有一套连接普通刀具的接杆,以便使钻、镗、扩、铰、加工中心上的刀具刃具部分和连接刀柄部分。
连接刀柄要满足机床主轴自动松开和拉紧定位、准确安装各种切削刃具,要适应机械手的夹持与搬运以及在自动化刀库中储存和搬运识别的各种要求。
选择刀柄时应注意:
标准刀柄与机床主轴连接的接合面是7:
24锥面。
刀柄的尺寸选择要考虑到换刀机械手的夹持尺寸和机床主轴拉紧刀柄的尾拉钉尺寸。
有些刀柄不带刃具,必须配置相应的刃具(例如立铣刀、钻头、镗刀头、丝锥等)和附件(例如钻夹头、弹套、丝锥扭矩保护套等)。
作为编程人员应了解机床上所用刀杆的结构尺寸以及调整方法,调整范围,以便在编程时确定刀具的径向和轴向尺寸。
目前我国的加工中心采用TSG工具系统,其柄部有直柄(三种规格)和锥柄(四种规格)两种,共包括16种不同用途的刀。
2)切削参数的选择
切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量、进给量。
对于不同的加工方法,需要选择不同的切削用量,并应编入程序单内。
切削用量的大小对加工质量、刀具磨损、切削功率和加工成本等均有显著影响。
切削加工时,需要根据加工条件选择适当的切削速度Vc(主轴转速n)、进给量f(或进给速度Vf)和背吃刀量ap的数值。
合理选择切削用量的原则是,粗加工时,一般以提高生产率为主,但也应考虑经济性和加工成本;半精加工和精加工时,应在保证加工质量的前提下,兼顾切削效率、经济性和加工成本。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册,并结合经验而定。
1、确定主轴转速
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=1000vc/πd
根据经验在加工45钢时vc约取24-54m/min(高速钢铣刀)
vc约取54-120m/min(硬质合金铣刀)
式中:
vc—切削速度,单位为m/min,由刀具的耐用度决定;n一主轴转速,单位为r/min,d—工件直径或刀具直径,单位mm,不过
根据经验,数控加工中心的主轴的转速一般为800-1500r/min。
算得主轴转速n,最后要选取机床有的或较接近的转速。
2、确定进给速度
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:
当工件的质量要求能够得到保证时,为提高生产效率,可选择较高的进给速度。
一般在100一200mm/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20一50mm/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20--50mm/min范围内选取。
六、数控铣削加工工序卡片
单位名称
厂品名称或代号
零件名称
零件图号
朔料旋钮型腔模
XKG04
工序号
编号
夹具名称
使用设备
车间
平口虎钳
VMC650数控铣床
数控实训室
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格
mm
主轴转速
r/min
进给速度
mm/min
背吃刀量
mm
备注
1
粗铣上表面
T01
¢10
800
100
0.9
自动
2
精铣上表面
T01
¢10
800
60
0.5
自动
3
粗挖槽型腔内表面
T01
¢10
800
60
0.9
自动
4
精铣圆柱形凸台外轮廓
T01
¢10
600
50
0.3
自动
5
精铣正六边形外轮廓
T02
¢2
600
50
0.3
自动
6
精铣型腔内轮廓
T03
¢6
800
50
0.3
自动
7
点钻¢20的四个孔
T04
¢2.5钻头
1000
30
1
自动
8
钻¢20的四个孔的底孔
T05
¢19钻头
800
30
1
自动
9
半精镗¢20的四个孔至尺寸19.8mm
T06
¢19.8镗刀
1000
50
0.15
自动
10
精镗¢20的四个孔至尺寸
T07
¢20镗刀
600
15
0.1
自动
11
¢20四个孔的倒角
T08
¢4立铣刀
150
30
1
自动
12
所有面的清角
T09
¢2球刀
1500
30
0.1
自动
七、工件实际加工
一)、工件的装夹与找正
从工件的几何形状上
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