毕业设计V20.docx
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毕业设计V20.docx
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毕业设计V20
重庆大学网络教育学院
毕业设计(论文)
学生所在校外学习中心:
批次层次专业:
学号:
______
学生姓名:
__________
指导教师:
起止日期:
前言
制造业是所有与制造有关的行业的总称,是一个国家国民经济的支柱产业。
它一方面为全社会日用消费品生产创造价值,另一方面也为国民经济各部门提供生产资料和装备。
据估计,工业化国家70%~80%的物质财富来自制造业,约有1/4的人口从事各种形式的制造活动。
可见,制造业对一个国家的经济地位和政治地位具有至关重要的影响,在21世纪的工业生产中具有决定性的地位与作用。
由于现代科学技术日新月异的发展,机电产品日趋精密和复杂,且更新换代速度加快,改型频繁,用户的需求也日趋多样化和个性化,中小批量的零件生产越来越多。
这对制造业的高精度、高效率和高柔性提出了更高的要求,希望市场能提供满足不同加工需求、迅速高效、低成本地构筑面向用户的生产制造系统,并大幅度地降低维护和使用的成本。
同时还要求新一代制造系统具有方便的网络功能,以适应未来车间面向任务和定单的生产组织和管理模式。
随着社会经济发展对制造业的要求不断提高,以及科学技术特别是计算机技术的高速发展,传统的制造业已发生了根本性的变革,以数控技术为主的现代制造技术占据了重要地位。
数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测及自动控制等高新技术于一体,是制造业实现柔性化、自动化、集成化及智能化的重要基础。
这个基础是否牢固,直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,也关系到一个国家的战略地位。
因此,世界各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。
在我国,数控技术与装备的发展亦得到了高度重视,近年来取得了相当大的进步,特别是在通用微机数控领域,基于PC平台的国产数控系统,已经走在了世界前列。
毕业设计是在修完所有课程之后,我们走向社会之前的一次综合性设计。
主要用到所学的数控加工工艺设计、机械设计等方面的知识。
着重说明一轴的数控加工方法,即零件图样的分析、数控加工的工艺分析、工艺路线的制定、数控程序的编制。
通过本次毕业设计,使我更加了解数控加工的含义,以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题,这为我以后从事这项职业打下了良好的基础。
摘要
凸轮零件的加工体现在对材料的选择、刀具的选择、工装夹具、定位元件、基准的选择、定位方式、对刀、工艺路线拟定、程序的编制、数控车、数控铣等。
着重说明了数控加工工艺设计的主要内容、数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点、数控刀具的要求与特点、数控刀具的材料、选择数控刀具时应考虑的因素、工件的安装、定位误差的概念和产生的原因、数控车床的主要加工对象、数控车床的坐标系、零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定、工步顺序的安排、切削参数选择、数控铣床的主要加工对象等。
全面审核投入生产制造中。
其中轴的数控加工工艺分析、装夹、基准的选择、工艺路线的拟定、程序的编制既是重点又是难点。
关键词
刀具,加工工艺,铣床类型,程序编程,夹具,等等。
1、论文产生的目的及背景
1.1课题的目的及意义
数控铣床铣削凸轮零件,是理论知识和实践的课题。
它主要的意义是让我们了解数控技术,了解数控技术给我们生活带来的方便,给我国的传统工艺带来的巨大的改变。
同过去的传统加工相比,数控不仅加工自动化程度高,在数控机床加工零件时,除了手工装卸工件外,全部加工过程都是由机床自动完成。
而且,数控加工精度高,加工质量稳定。
数控加工尺寸精度通常在0.005-0.1MM之间。
数控加工对象比较广泛,生产的效率也比较高:
一方面自动化程度高,在一次装夹中能完成较多表面,省去了划线,多次装夹,检测等工序;例如凸轮零件在加工过程中,先把刀对好,再利用数控编程技术使加工深度逐渐的加深,这样既能不损坏刀具,又能达到加工要求。
这样就提高了效率。
数控技术生产的效率.质量是先进技术的主题。
21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统中的各个方面:
为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适用控制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用链接方便的智能化,如智能化的自动编程,自动化的人机界面等;还有智能诊断.智能监控方面的内容,方便系统的诊断和维修等。
为了充分发挥数控加工优势,数控加工正在向工序集中.更高速高效率.更高精度.更高可靠性及更完善的功能方向发展。
1.2课题目的
(1)培养和提高自己综合运用专业知识分析和解决实际问题的能力,进一步将自己学到的理论知识运用到实际问题当中去,使所学的理论知识得到巩固、扩大、加深和系统化。
(2)学会利用现代数控技术解决普通铣床难以解决的零件,使用现代数控铣床编程数控程序铣削凸轮零件,学会和同学们一起互相合作,互相探讨,培养团队合作精神。
1.3课题任务、设计内容、实现途径
课题任务:
(1)分析凸轮零件的数控铣削加工工艺。
(2)合理的选择数控机床,
(3)利用数控铣床铣削凸轮零件。
(4)利用CAD/CAM技术画图根据其图样自动生成加工程序,然后转换到数控铣床,让其加工出合格的凸轮零件
设计内容:
数控加工工艺设计、程序编制;机床、刀具、材料的选择;工件的装夹;数控车、数控铣;工艺路线的拟定。
实现途径:
根据我所学的知识,加上指导老师的指导,参考有关数控加工工艺与设备的书本和文献,在网上找相关的资料加以分析和利用,还有数控现场的调查和分析。
2、零件图样分析
如图所示
图1凸轮零件
2.1结构分析
32
该零件是常见的凸轮类复杂零件,是由凸轮槽内、外轮廓、孔等表面组成的内外轮廓加工零件。
由于该零件加工表面较多、技术要求主要是凸轮定位孔的径向尺寸和形位精度要求较高,形状较复杂、尺寸难以控制,属于较复杂槽形零件。
为保证零件加工质量,提高生产效率,选择以数控铣床为主加工该零件。
另外,此零件外型是一个厚度为15MM,直径为127MM的圆盘。
该凸轮是由几个圆弧连接组成的,其中上方向圆弧连接尤为突出。
中间还有一个圆孔直径为30MM。
中心孔周围有4个小圆孔直径都是13MM,因为结构比较简单所以只需要用数控铣床铣出来就可以在保证它的质量之前。
选用140mmX1400mmX20mm方料毛坯
2.2精度等级、表面粗糙度
(1)表面间的平行度和垂直度,为了保证配合能够紧密贴和。
所以工件应该装的平稳。
(2)表面粗糙度和经济等级,一般表面精度为IT6以上。
表面粗糙度<0.63精度等级不是很高的表面。
(3)孔的精度,垂直度,粗糙度。
最终精度可达H7。
(4)其它部分达到尺寸要求即可。
加工的关键问题是如何保证凸轮零件的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度。
2.3选材分析
机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件。
通常,毛坯需要经过若干工序才能转化为符合产品要求的零件。
一个相同结构相同要求的机器零件,可以采用几种不同的工艺过程完成,但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下是最经济、最合理的。
所以此平面凸轮零件应选择最经济,最符合实际条件的材料。
因为凸轮运转速度
比较高所以强度要求高。
塑性和韧性要求都比较高。
所以我们选择45号钢材料,毛坯尺寸为
的方料。
我们可以分析以下45号钢材料的性能。
45号钢又名优质碳素钢。
抗拉强度:
≥600(MPa)
屈服强度:
≥355(MPa)
延长率:
≥16%
断面收缩率:
≥40%
布氏硬度:
≤197
材料化学成分组成
元素比例(%)
碳C:
0.42~0.50
铬Cr;≤0.25
锰Mn;0.50~0.80
镍Ni;≤0.25
磷P;≤0.035
硫S;≤0.035
硅Si;0.17~0.37
试样毛坯尺寸/mm300
推荐热处理/℃|正火:
850
推荐热处理/℃|淬火:
840
推荐热处理/℃|回火:
600
力学性能|σb/MPa≥:
600
力学性能|σs/MPa≥:
355
力学性能|δ5(%)≥:
16
力学性能|ψ(%)≥:
40
力学性能|AKU/J≥:
39
钢材交货状态硬度HBS10/3000,≤|未热处理钢:
229
钢材交货状态硬度HBS10/3000,≤|退火钢:
197
特性及应用
未热处理时:
HB≤229
热处理:
正火
冲击功:
Aku≥39J
强度较高,塑性和韧性尚好,用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件,以及对心部强度要求不高的表面淬火零件,如曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。
水淬时有形成裂纹的倾向,形状复杂的零件应在热水或油中淬火。
焊
牌号:
45
应用举例:
主要用于制造强度高的运动件,如透平机叶轮、压缩机活塞。
轴、齿轮、齿条、蜗杆等。
焊接件注意焊前预热,焊后消除应力退火。
3、确定加工工艺方案
平面凸轮如图1所示。
图1平面凸轮
3.1工艺分析
从图上要求看出,凸轮曲线分别由几段圆弧组成,φ30孔为设计基准,其余表面包括4-φ13H7孔均已加工。
故取φ30孔和一个端面作为主要定位面,在联接孔φ13的一个孔内增加削边销,在端面上用螺母垫圈压紧。
因为孔是设计和定位的基准,所以对刀点选在孔中心线与端面的交点上,这样很容易确定刀具中心与零件的相对位置。
3.2加工调整
加工坐标系在X和Y方向上的位置设在工作台中间,在G53坐标系中取X=-400,Y=-100。
Z坐标可以按刀具长度和夹具、零件高度决定,如选用φ20的立铣刀,零件上端面为Z向坐标零点,该点在G53坐标系中的位置为Z=-80处,将上述三个数值设置到G54加工坐标系中。
加工工序卡如表1所示。
表1数控加工工序卡
机械加工工序卡片
产品名称
凸轮
零件名称
凸轮
共1页
第1页
(该栏要求画工序简图)
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加
10
粗、精铣
45#
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
方料
140mmX140mmX20mm
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
数控铣床
XD-A40
华中世纪星
1
夹具编号
夹具名称
切削液
台虎钳
工位器具编号
工位器具名称
工序工时/分
游标卡尺0-150
平板
高度尺0-150
准终
单件
工步号
工步内容
工艺设备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
找正台虎钳
百分表、磁力表座
2
找正零件
划分针
3
编制加工程序,启动设备粗、精铣140mmX140mm任一端面端面
数铣
800
0.5
0.3
2
设计(日期)
校对(日期)
审核(日期)
标准化(日期)
会签(日期)
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
表1数控加工工序卡
机械加工工序卡片
产品名称
凸轮
零件名称
凸轮
共1页
第1页
(该栏要求画工序简图)
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加
20
钻孔
45#
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
方料
140mmX140mmX20mm
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
数控铣床
XD-A40
华中世纪星
1
夹具编号
夹具名称
切削液
台虎钳
工位器具编号
工位器具名称
工序工时/分
游标卡尺0-150
平板
高度尺0-150
准终
单件
工步号
工步内容
工艺设备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
编制加工程序,启动设备在在上道工序铣好的140mmX140mm端面上钻孔
数铣
500
0.1
0.1
20
设计(日期)
校对(日期)
审核(日期)
标准化(日期)
会签(日期)
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
表1数控加工工序卡
机械加工工序卡片
产品名称
凸轮
零件名称
凸轮
共1页
第1页
(该栏要求画工序简图)
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加
30
铣孔
45#
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
方料
140mmX140mmX20mm
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
数控铣床
XD-A40
华中世纪星
1
夹具编号
夹具名称
切削液
台虎钳
工位器具编号
工位器具名称
工序工时/分
台虎钳、铣夹具、游标卡尺0-150、位置度量规、高度尺0-150、φ30H7塞规、
φ13H7塞规
准终
单件
工步号
工步内容
工艺设备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
编制加工程序,启动设备在上道工序,铣平面以及铣钻好的孔φ30H7的中心孔和4-φ13H7的4个小孔
数铣
800
0.3
0.1
20
设计(日期)
校对(日期)
审核(日期)
标准化(日期)
会签(日期)
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
表1数控加工工序卡
机械加工工序卡片
产品名称
凸轮
零件名称
凸轮
共1页
第1页
(该栏要求画工序简图)
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加
40
钻孔
45#
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
方料
140mmX140mmX20
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
数控铣床
XD-A40
华中世纪星
1
夹具编号
夹具名称
切削液
台虎钳
工位器具编号
工位器具名称
工序工时/分
游标卡尺0-150
平板
高度尺0-150
准终
单件
工步号
工步内容
工艺设备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
翻面铣端面,以铣好的端面位基准,铣另一面140mmx140mm
800
0.1
0.1
20
设计(日期)
校对(日期)
审核(日期)
标准化(日期)
会签(日期)
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
表1数控加工工序卡
机械加工工序卡片
产品名称
凸轮
零件名称
凸轮
共1页
第1页
(该栏要求画工序简图)
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加
50
铣削
45#
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
锻件
140mmX140mmX20mm
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
数控铣床
XD-A40
华中世纪星
1
夹具编号
夹具名称
切削液
台虎钳
工位器具编号
工位器具名称
工序工时/分
游标卡尺0-150
平板
高度尺0-150
准终
单件
工步号
工步内容
工艺设备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数
工步工时
r/min
m/min
mm/r
mm
机动
辅助
1
编制加工程序,启动设备铣凸轮外圆
粗铣
500
0.5
0.3
20
精铣
1000
0.1
0.1
0.520
设计(日期)
校对(日期)
审核(日期)
标准化(日期)
会签(日期)
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
标记
处数
更改文件号
签字
日期
3.3刀具集中分序法
就是按所用刀具划分工序,用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。
在用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。
这样可减少换刀次数,压缩空程时间,减少不必要的定位误差。
3.4以加工部位分序法
对于加工内容很多的零件,可按其结构特点将加工部分分成几个部分,如内形、外形、圆弧或平面等。
一般先加工平面、定位面,后加工孔;先加工简单的几何形状,再加工复杂的几何形状;先加工精度较低的部位,再加工精度要求较高的部位。
3.5以粗、精加工分序法
对于易发生加工变形的零件,由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形,故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。
综上所述,该凸轮的加工路线包括深度切入进给和平面切削,切削加工时当刀具至指定深度后,刀具在XY平面内运动,铣削凸轮轮廓。
在划分工序时,一定要视零件的结构与工艺性,机床的功能,零件数控加工内容的多少,安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。
另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则,要根据实际情况来确定,但一定力求合理。
本零件的加工表面有外圆、内孔、端面及小孔,材料为45#钢。
故确定加工方法及工艺路线如下:
工序0:
将锻件毛坯进行正火处理,将毛坯加热到850-900℃,空冷或风冷到常温,随炉抽检零件正火硬度;
工序10:
找正虎台钳,加紧毛坯,编制加工程序,启动设备粗、精铣140mmX140mm任一端面端面
工序20:
编制加工程序,启动设备在在上道工序铣好的140mmX140mm端面上钻孔
工序30:
编制加工程序,启动设备在上道工序,铣平面以及铣钻好的孔φ30H7的中心孔和4-φ13H7的4个小孔
工序40:
翻面铣端面,以铣好的端面位基准,铣另一面140mmx140mm
工序50:
做好工装,编制加工程序,启动设备铣凸轮外圆
4、工件的装夹
4.1数控铣床夹具
(1)数控铣床夹具的定义和分类
在数控铣床上用于装夹工件的装置称为铣床夹具。
铣床夹具可分万能组合夹具,专用铣切夹具,多工位夹具,气动或液压夹具,真空夹具。
还有虎钳和分度头三爪卡盘这几种通用夹具。
(2)夹具的作用:
简单的定位和夹紧
①夹具应能保证在机床上实现定向安装,还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。
②做得尽可能开敞,保持一定的安全距离,夹紧机构元件能低则低,以防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刃具在加工过程中发生碰撞。
③夹具的刚性与稳定性要好。
4.2通用夹具
(1)数控铣削加工常用的夹具大致有下列几种:
①万能组合夹具
②专用铣切夹具
③多工位夹具
④气动或液压夹具
⑤真空夹具
除上述几种夹具外,数控铣削加工中也经常采用虎钳、分度头和三爪夹盘等通用夹具。
(2)数控铣削夹具的选用原则
在选用夹具时可参照下列原则:
①在生产量小或研制时,应广泛采用万能组合夹具。
②小批或成批生产时可考虑采用专用夹具。
③在生产批量较大时可考虑采用多工位夹具和气动;液压夹具。
4.3工件的装夹方法和装夹方式
在数控机床上加工零件时,定位安装的基本原则是合理选择定位基准和夹紧方案。
在选择时应注意以下几点:
(1)力求设计、工艺和编程计算的基准统一。
(2)尽量减少装夹次数,尽可能在一次定位装夹后,加工出全部待加工表面。
(3)避免采用占机人工调整式加工方案,以充分发挥数控机床的效能。
根据工件特点,用一块320㎜×320㎜×40㎜的垫块,在垫块上
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