数控技术课程设计.doc
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1、毕业设计(论文)支承柱的数控车削加工工艺及编程 分 院 专业班级 学生姓名 学 号 导师姓名 成 绩 20* 年 * 月 * 日第 1 页 共 20 页目 录中文摘要及关键词21.绪论31.1课题背景31.2本课题的主要任务32.支承柱零件的图样分析42.1零件的结构功用性分析42.2零件的技术要求分析43.支承柱零件的工艺分析43.1毛坯的选择53.2定位基准的确定53.3装夹方式及夹具的选择53.4表面加工方法的确定53.5刀具的选择53.6切削参数的选择64.支承柱零件的工艺路线的拟定84.1加工顺序的安排84.2工序及工步的安排84.3工艺卡片的制定94.3.1工艺过程卡的制定94.3
2、.2数控加工工序卡的制定95.支承柱零件的数控加工程序的编制105.1编程方法的选择105.2编程原点的确定105.3走刀路线的确定105.4加工程序清单116.加工程序的仿真结果13总 结16致 谢17参考文献18附图 零件国标图纸19摘要:数控车床加工工艺与普通车床加工工艺在原则上基本相同,但数控加工的整个过程是自动进行的。数控车床加工的工序内容比普通车床的加工工序内容复杂。这是因为数控车床价格昂贵,若只加工简单的工序,在经济上不合算,所以在数控车床上通常安排较复杂的工序,甚至在普通车床上难以完成的工序。本文研究的是支承柱的数控加工工艺及程序编制,讲述了轴零件在数控车床中常见的工艺问题,如
3、定位基准、装夹方式、工艺路线、切削用量、加工刀具等等,并最终完成零件的加工程序的编制。通过对这些问题的分析并加以解决,使得自己的知识得到进一步的提升,通过本文的撰写能使自己能够独立完成中等难度的轴零件的加工工艺及程序设计。关键词:支承柱;工艺分析;切削用量;刀具;加工程序支承柱的数控车削加工工艺及编程1.绪论1.1课题背景数控加工工艺是实现产品设计,保证产品质量,节约能源,降低消耗的重要手段,是企业进行生产准备,计划调度,加工操作,安全生产,技术检测和健全劳动组织的重要依据,也是企业上品种、上质量、上水平,加速产品更新,提高经济效益的技术保证。其中工艺规程的编制是直接指导产品或零部件制造工艺过
4、程和操作方法的工艺文件,它直接对企业的产品质量、效益、竞争能力起着重要的作用。数控机床是机电工业的重要基础装备,是汽车、石化、电子等支柱产业及重矿产业生产现代化的最主要装备,也是世界第三次产业革命的一个重要内容。因此,数控技术及数控装备是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础产业,其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志。目前,随着国内数控机床用量的剧增,市场急需培养一大批能够熟练掌握现代数控的应用型高级技术人才。同时,为了适应我国高等职业技术教育发展及应用型技术人才培养的需要,经过实践与总结,对数控专业教学的课程体系和教学方式也进行了有益的探索和实践。我国数控机床的研制
5、是从1958年开始的,由清华大学研制出最早的样机。到目前为止,已自行开发了三轴、四轴和五轴联动的数控系统,新开发的数控机床产品已达到国际上20世纪90年代初期的水平,为国家重点建设提供了一批高水平的数控机床。当今世界各国制造业广泛采用数控技术,以提高制造能力和水平,提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使用技术和最基本的装备,装备工业的技术水平和现代化程度,正决定着整个国民经济的水平和现代化程度。数控加工工艺是伴随着数控机床的产生、发展而逐步完善起来的一种应用技术,是大量数控加工实践的经验总结。数控加工工艺过程是利用切削刀具在数控机床上直接改变
6、加工对象的形状、尺寸、表面位置、表面状态等,使其成为成品或半成品的过程。数控加工工艺与数控编程之间有着重要的关系,且数控加工工艺是编程的前提,因此本毕业设计重点介绍了支承柱零件的工艺与程序,有不足之处,请各位老师给予指正。1.2本课题的主要任务该零件的生产规模为中小批量生产,本文需要对其进行加工工艺的设计,通过对零件图的工艺分析,制定出合理可行的加工方案,并制定相关的工艺文件,最后编制出零件的加工程序,并对程序进行仿真验证,最后输入机床,对零件进行批量生产。2.支承柱零件的图样分析2.1零件的结构功用性分析如图2.1所示为支承柱零件图,从图中分析得知,该零件的结构主要由左端圆柱面及内孔、右端小
7、头圆柱面、螺纹面、圆锥面等组成。零件的右端20小头及圆锥面的作用是与底座或者底板等的配合部分,M27螺纹起固定的作用,而左端的圆柱面及内孔主要起支撑作用,其内孔可以装配尺寸相同,长度不同的销钉,实现高度的控制作用。该零件作用于很多地方,它可以用来支撑大平面,可以很好的调节平面的高度;也可以用于某些夹具中起定位的作用。图2.1 支承柱零件图2.2零件的技术要求分析从图2.1分析得知,该零件的尺寸精度要求有:尺寸38的精度等级为IT9级、尺寸28的精度等级为IT9级、尺寸21的精度等级为IT7级、尺寸20的精度等级为IT8级、尺寸110的精度等级为IT11级,其余未注尺寸公差按IT12进行控制;零
8、件的表面粗糙度要求有:21内孔、28外圆、20外圆的表面粗糙度要求为,其余加工面的表面粗糙度要求为。3.支承柱零件的工艺分析3.1毛坯的选择该零件为回转型零件,其毛坯可选择棒料,根据该零件的尺寸精度、技术要求及表面粗糙度要求,确定该零件的毛坯为45mm115mm圆棒,毛坯材料为45钢。3.2定位基准的确定(1)粗基准的选择原则1)加工余量合理分配原则。2)相互位置要求原则。3)重要表面原则。4)不重复使用原则。5)便于工件装夹原则。根据以上原则,确定该零件加工时的粗基准为毛坯外圆。(2)精基准的选择原则 1)基准重合原则。2)自为基准原则。3)基准统一原则。4)互为基准原则。根据以上原则,确定
9、该零件加工时的精基准为38外圆及其左端面。3.3装夹方式及夹具的选择数控车床的装夹与普通车床的装夹有所不同,因数控车床可以一次装夹可以加工多工步内容,而普通机床在批量生产中,通常采用单工步车削。故该零件的装夹方案如下。第一次装夹 此次装夹时,加工零件左端端面、外轮廓及内轮廓,装夹时直接采用三爪卡盘进行装夹。第二次装夹 此次装夹时,加工零件右端外轮廓、槽及螺纹,此次装夹为避免夹伤上道工序中的表面,故需要采用软爪进行装夹。通过装夹方式的确定,即选择合适的夹具,即该零件加工的夹具为三爪卡盘,在第二次装夹时卡爪选用软爪进行装夹。3.4表面加工方法的确定该零件的加工表面精度要求较高,故均需要进行粗、精加
10、工。螺纹车削加工时需要进行多刀加工,且随着走刀次数的增加,其背吃刀量逐步减少。3.5刀具的选择根据零件的尺寸精度、表面粗糙度及加工余量,确定其刀具的选择如表3.1所示。表3.1 车削加工刀具卡片装夹次数刀具号刀具名称刀具规格刀具材料加工表面第一次装夹T01外圆车刀90左偏刀硬质合金粗精车端面及外圆柱表面T02外圆车刀15圆弧车刀硬质合金粗精车R11圆弧面T03麻花钻17mm高速钢钻底孔T04镗车刀60硬质合金粗精镗内孔表面第二次装夹T01外圆车刀90左偏刀硬质合金粗精车端面及外圆柱表面T02外切槽刀4mm刀宽硬质合金切螺纹退刀槽T03外螺纹车刀60硬质合金车M27外螺纹3.6切削参数的选择在数
11、控加工中,应遵循合理选择切削用量的原则: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。(1)主轴转速的确定主轴转速应根据零件上被加工部位的直径,并按零件和刀具材料以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度除了计算和查表选取之外,还可以根据经验确定,需要注意的是交流变频调速数控车床低速输出力矩小,因而切削速度不能太低。光车时,主轴的速度应根据允许切削的速度Vc来选取,计算公式如下:n = (2-1)式中:Vc切削速度,单位m/min;D工件切削部分的直径(通常选用最大直径),单位mm;n车床主轴转
12、速,单位r/min;而车螺纹时的主轴转速如下:n-k (2-2)式中:p工件螺纹的螺距或导程,单位mm;k保险系数,一般取80;n车床主轴转速,单位r/min。根据切削原理可知,切削速度的高低取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料、和刀具的耐用度等因素。从理论上讲,Vc的值越大越好,因为不仅可以提高生产效率,而且可以避免积屑瘤的临界速度,获得较低的表面粗糙度。但实际上由于机床、刀具、工件材料等因素的影响和限制,车削切削用量可参考表3.2选取。表3.2 车削切削用量表刀具材料工件材料粗加工精加工切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃
13、刀量(mm)硬质合金或涂层硬质合金碳钢2200.232600.10.4低合碳钢1800.232200.10.4铸铁1200.231600.10.4不锈钢800.231200.10.4在实际车削加工中时,考虑到加工内孔时排屑难、冷却难、刀杆刚性差和观察困难的特点,在选择切削用量时,可参照对应外部加工切削用量的30%50%进行选取。(2)进给速度的确定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进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。一般粗车选用较高的进给速度,以便快速去除毛坯余量,精车以考虑表面粗糙度和零件的精度为原则,应选择较
14、低的进给速度。进给速度Vf可以按公司Vf =fn计算,式中f表示每转进给量,在加工本设计中的组合零件时进给速度,依据表2-2进行选取,粗加工时取f =0.2mm/r,精加工时取f =0.1mm/r。(3)背吃刀量的确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚性来决定,在刚度允许的条件下,应尽可能使背吃刀量等于工件加工余量(除去精车量),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,一般为0.20.8mm,具体背吃刀量参照表3.3进行选择,如下表所列:表3.3背吃刀量加工部位粗加工精加工外轮廓加工1.52mm0.10.4内轮廓加工0.81.2mm0.10.3螺纹随进刀次数
15、依次减少。槽根据刀宽来选择切削次数总之切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时,使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应,以形成最佳切削用量。综上所述,该零件的切削参数的选取可参照数控加工工序卡。4.支承柱零件的工艺路线的拟定4.1加工顺序的安排在分析了零件图样和确定了工序装夹方式后,接下来即要确定零件的加工顺序。制定零件车削加工顺序遵循下列原则:(1)先粗后精 按照粗车精车的顺序进行,逐渐提高加工精度。粗车将在较短的时间内将工件表面上的大部分余量切掉,一方面提高金属切削率,另一方面满足精车的余量均匀性要求。(2)先近后远按加工部件相对于刀点的距离大小
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