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毕业设计样板
毕业论文
国家职业资格二级
文章类型:
案例报告
文章题目:
弹性夹头
姓名:
郭志平
班级:
数控704班
准考证号:
所在省市:
湖南省衡阳市
指导老师:
夏揆安、罗芳芳
朱秋香、喻跃平、贺可
工作单位:
湖南衡阳技师学院
完成日期:
2010年12月20日
目录
第一章绪论..................................................2
第二章零件工艺分析及加工...............................3
2-1工艺分析………………………………………………………3
(1)装夹方式的选择……………………………………………3
(2)车削右端面…………………………………………………3
(3)确定程序原点………………………………………………3
(4)刀具的选择…………………………………………………3
(5)加工的数值计算……………………………………………3
(6)零件轮廓车削………………………………………………4
2-2确定加工路线…………………………………………………4
2-3零件加工工艺分析图..........................................6
2-4零件加工工艺路线分析图……………………………………7
分析零件图纸并确定生产类型……………………………10
选择毛坯尺寸,设计零件图………………………………14
选择加工方法………………………………………………17
工序设计………………………………………………18
确定切削用量及基本时间(三视图)……………………21
加工工序卡…………………………………………………22
夹具设计……………………………………………………23
第三章绘制简化工步表……………………………………25
第四章程序编制及解释……………………………………27
第五章结论…………………………………………………28
参考文献……………………………………………………29
后记…………………………………………………………30
第一章绪论
关键词:
数控车床工艺分析工艺卡外形轮廓程序
摘要:
数控机床的加工工艺与普通机床的加工艺虽有诸多相同之处,但也有许多不同之处。
为此,分析了数控车削的加工工艺。
数控机床产生20世纪40年代,随着科学技术和社会生产的发展,机械产品的形状和结构不断改进,对零件的加工质量要求越来越高,零件的形状越来越复杂,传统的机械加工方法已无法达到零件加工的要求,迫切需要新的加工方法。
数控车床又称为CNC(computernumericalcontrol)车床,即用计算机数字控制的车床,是国内使用量最大、覆盖面最广的一种数控机床。
CNC车床能加工各种形状不同的轴类、盘类即其它回转体零件。
一、数控车削加工工艺的内容
数控车削加工工艺是采用数控车床加工零件时所运用的方法和技术手段的总和。
其主要内容包括以下几个方面:
(一)选择并确定零件的数控车削加工内容;
(二)对零件图纸进行数控车削加工工艺分析;
(三)工具、夹具的选择和调整设计;
(四)工序、工步的设计;
(五)加工轨迹的计算和优化;
(六)数控车削加工程序的编写、校验与修改;
(七)首件试加工与现场问题的处理;
(八)编制数控加工工艺技术文件;
总之,数控加工工艺内容较多,有些与普通机床加工相似。
1、培养学生综合运用所学基础课,专业基础和专业课及知识,分析和解决加工过程技术问题的工作能力。
2、巩固,深化和扩大学生所学基本理论,基本知识和基本技能。
3、培养学生查阅文献和收集资料的能力,理论分析和能力,制定设计或实验方案的能力,设计计算和绘图能力,计算机应用能力,撰写论文和设计说明书的能力等。
4、培养学生的创新能力和团队精神,树立良好的学术思想和工作作风。
但由于能力所限,经验不足,设计中还有许多不足之处,希望各位老师多多指教。
第二章零件工艺分析及加工路线
一、分析零件图纸并确定其生产类型
1、零件的作用
题目所给的是弹性夹头(见实体图1.1)在机械设备中是不可缺少的,其主要作用是:
1、安置其它零件的重要零件。
2、利用它们的工艺结构起到其他重要零件的定位作用。
3、用以连接机器设备与地面的基础零件。
图1.1弹性夹头
2-1.工艺分析
加工弹性夹头,工艺分析具体如下:
装夹方式的选择:
采用数控车床本身的标准卡盘,毛抷伸出80mm,并找正,在如图8-1(a)所示的虚线处夹紧。
(1)撤销右端面(使断面平整,方便加工时的定位和程序原点的确定)。
(2)确定程序原点(工件原点):
如图8-8(b)所示,确定工件右端面的中心点为工件坐标系的原点(即程序原点),确定原点后才能进行加工程序代码的编制,根据第3章可知Z轴是零件的轴向,在平面内垂直Z轴的方向为X轴。
(3)车削刀具的选择:
选择01号车刀、02号槽刀、03号内孔镗刀共2把刀。
(4)数控加工的数值计算(计算出零件轮廓上或刀具轨迹上一些点的坐标数据):
X坐标由23直线插补到27,Z坐标由0直线插补到-2,由-2直线插补到-24;Z坐标由30直线插补到-24;X坐标由30直线插补到25,Z坐标由30直线插补到-43;X坐标由30直线插补到25,Z坐标由30直线插补到-46;X坐标由30直线
(5)插补到25;Z坐标由30直线插补到-49;X坐标由30直线插补到25;Z坐标由30直线插补到-52;X坐标由30直线插补到25;Z坐标由30直线插补到-55;X坐标由30直线插补到25;Z坐标由30直线插补到-58;X坐标由30直线插补到25;Z坐标由30直线插补到-60;X坐标由30直线插补到25;调头:
X坐标由28直线插补到30,Z坐标由0插补到-2;X坐标由30直线插补到37;Z坐标由30直线插补到-2;X坐标由30直线插补到26;Z坐标由-4直线插补到-14;X坐标由26直线插补到28;
(6)车削Ø27外圆、Ø28外圆、Ø25的外槽,形状如图8-1(C)所示。
(7)调头车削Ø30外圆、Ø37外圆、Ø26锥面、Ø25外槽,形状如图8-1(d)所示。
(8)镗Ø20的内孔:
镗削Ø20的内孔,使其内孔直径为Ø18,形状如图8-1(e)所示。
(9)调头镗Ø18的内孔:
镗削Ø18的内孔,使其内孔直径为Ø16,形状如图8-1(f)所示。
(10)零件加工完成如图8-1(f)所示。
2-2.确定加工路线
弹性夹头零件具有结构简单、工作可靠、形状多样、装拆方便、成本低廉的优点。
根据加工路线的确定原则,制定此复杂弹性夹头零件的加工路线如下。
(1)首先确定刀具的起始位置,即换刀区,以保证换刀时不会碰到待加工的毛抷,如图8-2(a)所示。
(2)刀具快速移动到右端面附近,进行车削端面,如图8-2(b)所示。
(3)车削端面后,回到右端面附近,准备进行直线插补。
(4)车削Ø27、Ø28外圆、Ø25的外槽,如图8-9(c)所示,按图示
进给路线轴向进给,按图示退刀路线退刀,为下一步加工做准备。
(5)调头车削外面,如图8-9(d)所示,按图示进给路线轴向进给,按图示退刀路线退刀,为下一步加工做准备。
(6)镗内孔Ø18圆,如图8-2(e)所示,按图示进给路线轴向进给,按图示退刀路线退刀。
(7)调头镗削内孔Ø20圆,如图8-9(f)所示,按图示进给路线轴向进给,按图示退刀路线退刀,为下一步加工做准备。
(8)内孔镗削完成后,回到换刀处,刀具轨迹如图8-2(i)所示。
2-3弹性夹头工艺分析及加工路线图:
2-4零件加工路线图:
2.零件的生产类型
依据设计题目知:
Q=5000台/年,n=1件/台;结合生产实际,备品率α和废品率β分别取为10%和1%。
代入公式N=Qn(1+α)(1+β)(1-1)
N=5000×1×(1+10%)×(1+1%)=5555件/年
零件是机床上的底板座架,质量为4.11kg,查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-1可知其属于轻型零件,生产类型为生产。
二、选择毛坯尺寸,设计毛坯图
1、选择毛坯
该零件材料选用40CrMnMo。
该材料在调质处理后具有良好的综合力学性能,淬透性较好,回火稳定性较高。
大多在调质状态下使用。
考虑到该零件为规则形状,结构比较简单,零件承受交变载荷和冲击载荷,因此选用40GrMnMo。
零件年产量为5555件,属于批量生产,轮廓尺寸不大。
从而提高生产率、保证加工精度。
2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
3、毛坯图:
(一)基本概念
(1)40CrMnMo基本尺寸R机械加工前的毛坯尺寸,包括必要的机械加工余量。
(2)尺寸公差IT允许尺寸的变动量
(3)要求的机械加工余量AP在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸造对金属表面的影响,并使之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而留出的金属余量。
(三)公差等级
40CrMnMo公差等级有20级,常用的为IT4-IT13,40CrMnMo属于中碳钢,具有较高强度和硬度,切削性能良好。
3、要求的机械加工余量
40CrMnMo的机械加工余量为2-4mm.
4.确定毛坯尺寸
由零件图可知,所有的表面粗糙度都大于或等于1.6um,所有表面加工余量都无须增大。
5、设计零件图
根据以上数据,绘出该零件图如下图2.1
图2.1
图2.2加工工序示意图
(1)外圆的加工方法
1、外圆尺寸精度和表面粗糙度要求较高,先经过粗车,
再精车即可。
2、外槽精度要求不高,经过粗车即可。
3、外锥尺寸精度和表面粗糙度要求较高,表面粗糙度为Ra1.6um,先粗车,后精车即可。
(2)内孔的加工方法
1、Ø20mm内孔注有公差尺寸,根据GB1800-79规定其公差等级按IT14,表面粗糙度Ra1.6um,需先钻孔,然后镗孔。
2、Ø18mm内孔注有公差尺寸,根据GB1800-79规定其公差等级按IT14,表面粗糙度Ra1.6um,需先钻孔,然后镗孔。
(3)、螺纹加工方法
1、M27X2-6g粗糙度1.6mm加工到小径尺寸,60度车刀车削。
3、制定工序路线
按照先加工基准面和先粗后精的加工原则,该零件加工可以按下述工序进行。
工序1:
以毛坯尺寸Ø40MM外圆定位,平左端面,粗车、半精车、精车Ø27,,28MM外圆,切槽,倒角。
工序2:
夹持轴Ø28MM的外圆,平右端面,钻孔Ø16MM,镗孔到Ø18MM,粗车Ø30MM外圆,粗车Ø37MM的外圆
工序3:
车削Ø26MM锥面,钻孔16MM,镗孔到Ø20MM。
工序4:
采用一夹一顶车削M27X2-6g螺纹。
工序5:
钳工去毛刺。
工序6:
检验入库。
四、工序设计
1、选择机床根据不同的工序选择机床。
(1)、工序1是粗车、半精车、精车。
大批量生产要求有很高的生产率,所以选用普通数控车床能满足要求。
本零件的外轮廓尺寸不大,但精度要求比较高,故选用CK6140型数控卧式车床。
(2)工序2:
粗车、精车、钻孔、镗孔。
本工序的工部较多,加工精度比较高,选用较精密的数控车床比较合适,所以选用CK6140卧式数控车床。
2、选择夹具本零件加工使用三爪自定心卡盘,一夹一顶装夹
3、选择刀具在车床加工的工序,一般都选用硬质合金车刀和镗刀。
加工采用YG类硬质合金切槽选用相应宽的硬质合金刀。
为提高生产率及经济性,应选用可转位车刀(GB5343.1-1985)
4、选择量具本零件属于大批量生产,一般情况下尽量使用通用量具。
根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点,参考(指南)书中表5-108,选择的量具如下表4-1。
表4-1加工所用的量具
工序
加工尺寸
尺寸公差
量具
1
长65
自由
公差
读数值0.05,测量范围0-300MM的游标卡尺
槽3X1
外圆Ø28
0.033
读数值0.01,测量范围25-50MM千分尺
2
长32
自由公差
读数值0.05,测量范围0-300MM的游标卡尺
调头外圆Ø30
0.064
读数值0.01,测量范围25-50MM千分尺
外圆Ø37
0.1
锥面Ø26
0.032
3
内孔Ø20
0.12
读数值0.01,测量范围5-30MM内径千分尺
内孔Ø18
0.027
读数值0.01,测量范围5-30MM内径千分尺
4
M27X2-6g
0.06
螺纹通止规
五、确定切削用量及基本时间
以工序1为例:
1、车外圆Ø40mm到27mm
(1)、确定背吃刀量AP
粗车圆时,AP=1.5mm
半精车时,AP=1.0mm
精车时,AP=0.5mm
(2)、确定进给量f
粗车时,取F=0.15mm/r
半精车时,取F=0.2mm/r
精车时,取F=0.2mm/r
(3)、确定切削速度Vc
粗车时,取VC=71m/min
半精车时,取VC=101m/min
精车时,取VC=114m/min
(4)、确定机床主轴转速n
N=
N`=
n``=
(5)计算基本时间
。
被加工轴的长度l=155mm
=
`=
``=
(6)确定辅助时间
查《指导》一书相关资料有,变换刀架的时间为3s,变速或变换进给量的时间为1.2s,启动和调节切削液的时间为3s,共计
=7.2s。
1、车端面
查《指导》一书相关资料,约为10s左右。
2、倒角C2
取n=760r/min,基本时间
=1.8s,辅助时间
=4.8s。
3、确定加工时间
Tj=
总+
总=163.6s
启动机床的时间为1.2s,取量具并测量的时间为30s,共计T=194.8s。
六、加工工序卡
数控加工工序卡
零件名称
弹性夹头
图号
夹具名称
通用夹具
设备名称及型号
CK6140型卧式数控车床
材料名称及牌号
40CrMnMo
抗拉强度
980σb/MPa
工序名称
粗车、半精车、精车
工序号
1
工
部
号
切削用量
刀具
量具
v
m/min
n
r/min
f
mm/r
ap
mm
编号
名称
编号
名称
1
平端面
71
427
0.3
2
1
45度偏刀
1
游标卡尺
2
粗车Ø28外圆
71
427
0.15
1.5
1
45度偏刀
1
游标卡尺
3
半粗车Ø28外圆
101
656
0.1
1.0
2
93度偏刀
1
游标卡尺
4
精车Ø28外圆
114
790
0.1
0.5
2
93度偏刀
2
千分尺
5
切槽
100
800
0.24
1.5
10
切槽刀
6
Ø20,,18内孔
114
790
0.1
1.0
3
镗刀
图6.1刀具示意图
七、夹具设计
本夹具是2用硬质合金和镗刀进行外圆Ø18加工的通用夹具,在加工中心上先钻孔到Ø16,再进行镗孔,留一定余量,最后进行精镗到要求尺寸。
由于本道工序所加工的孔只在精度上要求比较高,而在位置度上要求并不高,因此对夹具定位尺寸也不需太高,所以我选择三爪自定心卡盘做为本零件的夹具。
图7.1三爪自定心卡盘
图7.2零件装夹示意图
图8-2弹性夹头零件加工路线的确定
表8-7弹性夹头零件加工简化工步表
工步号
加工内容
刀具
S(主轴转数r/min)
F(进给量mm/r)
1
车削端面
T01
800
0.3
2
车削Ø27,Ø28外圆
T01
800
0.15
3
车槽Ø25(4X2)
T02
500
0.2
4
调头车削Ø30
T01
800
0.15
5
调头车削Ø37
T01
800
0.15
6
镗削内孔尺寸Ø18
T03
350
0.07
7
调头镗削内孔Ø20
T03
350
0.07
4.零件加工程序编制
由于该零件轮廓主要由直线和圆弧构成,不需要复杂的计算。
因此采用手动编程,分为左端加工程序和右端加工程序,具体如下:
O0615:
程序名
N10G55G97G99M03S800:
设定刀具的起始位置,工件坐标系
N20T0101M08:
换1号刀并调用1号刀补,打开冷却液
N30G00X42.0Z2.0
N40G01X-1.0F0.3
N42G71W1.5R0.5
N44G71P50Q101W0.5U0.0:
外圆粗车循环加工
N50G00Z2.0
N60X23.0
N70G01Z0.0
N80X27.Z-2.0:
端面倒角C2×45,如图8-2(c)
N90Z-24.0
N100X28.0
N101Z-65.0
N110G70P50Q122:
精车轮廓
N120G00X150.0
N130Z150.0
N140M03S120T0202:
换2号槽刀
N150G00X30.Z-24.0
N160G01X25.0
N170X30.0
N180Z-43.0
N190X25.0
N200X30.0
N210Z-46.0
N220X25.0
N230X30.0
N240Z-49.0
N250X25.0
N260X30.0
N270Z-52.0
N280X25.0
N290X30.0
N300Z-55.0
N310X25.0
N320X30.0
N330X100.Z100.0
N340M03S350T0303:
换3号镗刀
N350G00X16.Z2.0
N360G01Z0.0
N370G71U0.5R0.5
N380G71P390Q410U-0.5W0.0F0.07
N390G00X20.0
N400Z-65.0
N410X16.Z2.0
N420G70P390Q410
N430G00X16.Z2.0
N440M05
N445M00:
主轴停止,程序暂停,工件调头车削
N450M03S800T0101
N460G00X42.Z2.0
N470G71U1.5R0.5
N480G71P490Q550U0.5W0.5
N490G00X30.0
N500Z-2.0
N510X37.0
N520Z-2.0
N530X26.W-14.0
N540X28.0
N550Z-14.0
N560G70P490Q550F0.1
N570G00X100.0
N575Z100.0
N580M03S500T02
N590G00X42.Z21.0
N600X25.0
N610X42.0
N620X100.Z100.0
N630M03S350T0303
N640G00X16.Z20
N650Z0.0
N660G01X18.0
N670Z-32.0
N680G00X16.Z2.0
N690G00X100.Z100.0
N700M05
N710M30
5.编程启示
弹性夹头零件车削外形时可以较随意,但,镗削内孔车削时转速、进给不能随意设定,它在车削之前必须先确定一个合适的主轴转速(S)和合适的进给速度(F)进行配合,以保证加工合格弹性夹头。
第八章结论
数控机床作为一种使用广泛、典型的机电一体化产品,综合应用了微电子技术、计算机技术、自动控制、精密测量和机床结构等方面的最新成就,是一种高效的自动化机床。
随着科学技术的不断发展,迄今,国际上又出现了以一台或多台加工中心、车削中心为主体,再配以工件自动装卸和监控检查装置的柔韧性制造系统FMS、计算机集成制造系统CIMS和无人化工厂FA。
由于数控机床极高效率、高精度和高柔韧性于一身,很好的代表了机床的主要发展方向。
时代和社会生产力的不断发展,要求数控系统与数控机床向更高的水平与层次迈进(高精度化、运动高速化、高柔韧性化、智能化)。
近年来,在国外的数控系统与伺服系统制造技术突飞猛进的大背景下,通过大量的技术引进,我过现代制造工业在飞速发展(数控技术得到广泛的应用)。
同时,我们还要看清现阶段中国数控业与世界先进水平的差距。
我国只有拥有完全自主知识产权上的数控核心技术,才能实现真正意义上的“世界工厂”和“制造大国”乃至“工业强国”。
这使国人不得不开始重新思索中国数控在未来的发展之路………
参考文献
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机械工业出版社;2006
后记
作为一名技师班的学生,我觉得能做类似的机械制造毕业设计是十分有意义的,而且是十分必要的。
在已度过的四年时间里我们大多数接触的是专业基础课。
我们在课堂上掌握的仅仅是专业基础课的理论方面,如何去锻炼我们的实践方面?
如何把我们所学到的专业知识用到实践中去呢?
我想通过此次的设计就为我们提供了良好的设计平台。
在做本次的毕业设计过程中,我感触最深的当数查阅大量的设计手册了,为了让自己的设计更加完善,更加符合工程标准,一次次翻阅机械设计手册是十分必要的,同时也是必不可少的。
我做的是弹性夹头的毕业设计,主要是端面、孔的加工,需要考虑的是加工方法,定位基准,刀具和加工余量的确定等。
我觉得我们的指导老师对我们毕业设计的完成有着很大的帮助,特别是指导老师给
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