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第摘要本設(shè)計(jì)在進(jìn)一步學(xué)習(xí)數(shù)控加工技術(shù)與NX10.0軟件的基礎(chǔ)上,查閱了本次設(shè)計(jì)相關(guān)資料,以圓形凹凸組合件零件為載體,完成了其零件的三維建模、數(shù)控加工工藝分析、數(shù)控加工編程與仿真等工作,所完成任務(wù)達(dá)到畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)規(guī)定要。通過(guò)本次畢業(yè)設(shè)計(jì),不僅對(duì)專業(yè)與相關(guān)知識(shí)有了進(jìn)一步學(xué)習(xí)與提高,更增強(qiáng)了自身的學(xué)習(xí)能力與綜合運(yùn)用能力。本設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)共包括四章:第一章建模分析,第二章加工工藝分析,第三章制定工藝路線。關(guān)鍵詞:NX建模;數(shù)控加工工藝編制
第一章建模分析1.1零件圖的審查圖1-1零件平面圖通過(guò)對(duì)零件平圖1-1的可知該零件圖正確、零件尺寸完整,反應(yīng)出了正確的幾何精度。1.2零件建模分析通過(guò)對(duì)零件平面圖1-1分析可知本零件無(wú)三維曲面建模,在NX10.0中都可以通過(guò)拉伸或配合打孔操作完成建模:本零件的建模難點(diǎn)在于14mm的正方體上部的6mm內(nèi)的凸臺(tái)的建模,由于其內(nèi)部機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜,因此在建模過(guò)程中應(yīng)該注意分析圓弧之間的尺寸與幾何關(guān)系,里面凹槽和中間的幾個(gè)凸臺(tái),以及球形凹面的位置精度。具體建模過(guò)程如下所示。1.3基于UGNX10.0的零件三維實(shí)體建模1.3.1通過(guò)拉伸命令建立294mm×φ132mm的基體打開(kāi)UGNX10.0并進(jìn)入建模模塊,選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的拉伸命令圖標(biāo),在彈出的拉伸對(duì)話框中選擇“截面”中的草繪圖標(biāo),并選擇YZ平面為草繪平面,繪制如圖1-2所示圖形并做尺寸約束。完成草圖,設(shè)置1-3所示拉伸參數(shù),完成拉伸后效果圖如圖1-4所示。圖1-2拉伸草圖圖1-3拉伸參數(shù)圖1-4拉伸模型1.3.2通過(guò)草圖命令繪制φ93mm、φ95mm和φ60mm的特征選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的草圖命令圖標(biāo),并選擇圖1-4中圖形的左面為草繪平面,繪制如圖1-5所示圖形并作幾何和尺寸約束。圖1-5特征草圖1.3.3通過(guò)拉伸命令建立凸臺(tái)特征并通過(guò)打孔命令打通孔選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的拉伸命令圖標(biāo),在彈出的拉伸對(duì)話框中設(shè)置如圖1-6所示的拉伸參數(shù),完成拉伸后效果如圖1-7所示。再選擇選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的打孔命令圖標(biāo),在彈出的打孔對(duì)話框中設(shè)置如圖1-8的打孔參數(shù),完成打孔后效果如圖1-9所示。圖1-6拉伸參數(shù)圖1-7拉伸模型圖1-8打孔參數(shù)圖1-9打孔模型1.3.4通過(guò)拉伸拉伸命令建立深為8mm的沉孔特征并倒角選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的拉伸命令圖標(biāo),在彈出的拉伸對(duì)話框中設(shè)置如圖1-10所示的拉伸參數(shù),選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的倒斜角命令圖標(biāo),在彈出的倒斜角對(duì)話框設(shè)置如1-11所示倒斜角參數(shù),完成后如圖1-12。圖1-10拉伸參數(shù)圖1-11倒角參數(shù)圖1-12拉伸倒角模型1.3.5通過(guò)打孔命令打孔攻螺紋并通過(guò)陣列完成螺紋孔特征選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的孔命令圖標(biāo),在彈出的打孔對(duì)話框中設(shè)置如圖1-13的孔參數(shù),在草圖界面畫(huà)出孔并進(jìn)行約束如圖1-14,完成打孔后效果如圖1-15所示。圖1-13打孔參數(shù)圖1-14打孔約束圖1-15打孔模型選擇“關(guān)聯(lián)復(fù)制”工具條中的陣列特征命令圖標(biāo),在彈出的陣列對(duì)話框中選擇“圓形陣列”,然后在彈出的陣列過(guò)濾器中選擇要陣列的簡(jiǎn)單孔和螺紋,確定后,接著在彈出的實(shí)例對(duì)話框中填寫(xiě)要陣列的個(gè)數(shù)和陣列的角度如圖1-16,按下確定后得到陣列效果如圖1-17所示。圖1-16陣列參數(shù)圖1-17陣列模型1.3.6通過(guò)打孔命令打孔攻螺紋并通過(guò)陣列完成螺紋孔特征(反面)選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的孔命令圖標(biāo),在彈出的打孔對(duì)話框中設(shè)置如圖1-18的孔參數(shù),在草圖界面畫(huà)出孔并進(jìn)行約束如圖1-19,完成打孔后效果如圖1-20所示。圖1-18打孔參數(shù)圖1-19打孔約束圖1-20打孔模型選擇“關(guān)聯(lián)復(fù)制”工具條中的陣列特征命令圖標(biāo),在彈出的陣列對(duì)話框中選擇“圓形陣列”,然后在彈出的陣列過(guò)濾器中選擇要陣列的簡(jiǎn)單孔和螺紋,確定后,接著在彈出的實(shí)例對(duì)話框中填寫(xiě)要陣列的個(gè)數(shù)和陣列的角度如圖1-21,按下確定后得到陣列效果如圖1-22所示。圖1-21陣列參數(shù)圖1-22陣列模型1.3.7通過(guò)草圖命令繪制φ85的兩個(gè)特征選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的草圖命令圖標(biāo),并選擇圖1-4中圖形的右端面為草繪平面,繪制如圖1-23所示圖形并作幾何和尺寸約束。圖1-23約束尺寸1.3.8通過(guò)拉伸命令繪制φ85的兩個(gè)特征選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的拉伸命令圖標(biāo),在彈出的拉伸對(duì)話框中設(shè)置如圖1-24所示的拉伸參數(shù),完成拉伸后效果如圖1-25所示。圖1-24拉伸參數(shù)圖1-25拉伸模型1.3.9建立新基準(zhǔn)面選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的基準(zhǔn)平面命令圖標(biāo),在彈出的基準(zhǔn)平面對(duì)話框中設(shè)置如圖1-26示的參數(shù),完成創(chuàng)建后如圖1-27。圖1-26基準(zhǔn)參數(shù)圖1-27基準(zhǔn)模型1.3.10通過(guò)鉆孔和陣列命令完成四周φ40孔的特征選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的孔命令圖標(biāo),在彈出的鉆孔對(duì)話框中設(shè)置如圖1-28的孔參數(shù),在草圖界面畫(huà)出孔并進(jìn)行約束如圖1-29,完成打孔后效果如圖1-30所示。圖1-28打孔參數(shù)圖1-29打孔約束圖1-30打孔模型選擇“關(guān)聯(lián)復(fù)制”工具條中的陣列特征命令圖標(biāo),在彈出的陣列對(duì)話框中選擇“圓形陣列”,然后在彈出的陣列過(guò)濾器中選擇要陣列的簡(jiǎn)單孔,確定后,接著在彈出的實(shí)例對(duì)話框中填寫(xiě)要陣列的個(gè)數(shù)和陣列的角度如圖1-31,按下確定后得到陣列效果如圖1-32所示。圖1-31陣列參數(shù)圖1-32陣列模型1.3.11通過(guò)拉伸和陣列命令完成四周方形孔的特征選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的草圖命令圖標(biāo),繪制如圖1-33所示圖形并作幾何和尺寸約束。圖1-33約束草圖選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的拉伸命令圖標(biāo),在彈出的拉伸對(duì)話框中設(shè)置如圖1-34所示的拉伸參數(shù),完成拉伸后效果如圖1-35所示。圖1-34拉伸參數(shù)圖1-35拉伸模型選擇“關(guān)聯(lián)復(fù)制”工具條中的陣列特征命令圖標(biāo),在彈出的陣列對(duì)話框中選擇“圓形陣列”,然后在彈出的陣列過(guò)濾器中選擇要陣列的特征,確定后,接著在彈出的實(shí)例對(duì)話框中填寫(xiě)要陣列的個(gè)數(shù)和陣列的角度如圖1-36,按下確定后得到陣列效果如圖1-37所示。圖1-36陣列參數(shù)圖1-37陣列模型1.3.12通過(guò)鉆孔和陣列命令完成兩個(gè)φ10孔的特征選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的孔命令圖標(biāo),在彈出的鉆孔對(duì)話框中設(shè)置如圖1-38的孔參數(shù),在草圖界面畫(huà)出孔并進(jìn)行約束如圖1-39,完成打孔后效果如圖1-40所示。圖1-38打孔參數(shù)圖1-39打孔約束圖1-40打孔模型選擇“關(guān)聯(lián)復(fù)制”工具條中的陣列特征命令圖標(biāo),在彈出的陣列對(duì)話框中選擇“圓形陣列”,然后在彈出的陣列過(guò)濾器中選擇要陣列的簡(jiǎn)單孔,確定后,接著在彈出的實(shí)例對(duì)話框中填寫(xiě)要陣列的個(gè)數(shù)和陣列的角度如圖1-41,按下確定后得到陣列效果如圖1-42所示。圖1-41陣列參數(shù)圖1-42陣列模型1.3.13通過(guò)拉伸和陣列命令完成兩個(gè)槽的特征選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的草圖命令圖標(biāo),繪制如圖1-43所示圖形并作幾何和尺寸約束。圖1-43草圖約束選擇“設(shè)計(jì)特征”工具條中的拉伸命令圖標(biāo),在彈出的拉伸對(duì)話框中設(shè)置如圖1-44所示的拉伸參數(shù),完成拉伸后效果如圖1-45所示。圖1-44拉伸參數(shù)圖1-45拉伸模型選擇“關(guān)聯(lián)復(fù)制”工具條中的陣列特征命令圖標(biāo),在彈出的陣列對(duì)話框中選擇“圓形陣列”,然后在彈出的陣列過(guò)濾器中選擇要陣列的簡(jiǎn)單孔,確定后,接著在彈出的實(shí)例對(duì)話框中填寫(xiě)要陣列的個(gè)數(shù)和陣列的角度如圖1-46,按下確定后得到陣列效果如圖1-47所示圖1-46陣列參數(shù)圖1-47陣列模型完成3D建模如下圖1-48圖1-48整體模型
第二章加工工藝分析2.1毛坯的選擇2.1.1常見(jiàn)的毛坯種類(一)鑄件:對(duì)形狀較復(fù)雜的毛坯,一般可用鑄造方法制造。大多數(shù)鑄件采用砂型鑄造,對(duì)尺寸精度要求較高的小型鑄件,可采用特種鑄造,如永久型鑄造、精密鑄造、壓力鑄造、熔模鑄造和離心鑄造等。(二)鍛件:鍛件毛坯由于經(jīng)鍛造后可得到連續(xù)和均勻的金屬纖維組織。因此鍛件的力學(xué)性能較好,常用于受力復(fù)雜的重要鋼質(zhì)零件。其中自由鍛件的精度和生產(chǎn)率較低,主要用于小批生產(chǎn)和大型鍛件的制造。模型鍛造件的尺寸精度和生產(chǎn)率較高,主要用于產(chǎn)量較大的中小型鍛件。(三)型材:型材主要有板材、棒材、線材等。常用截面形狀有圓形、方形、六角形和特殊截面形狀。就其制造方法,又可分為熱軋和冷拉兩大類。熱軋型材尺寸較大,精度較低,用于一般的機(jī)械零件。冷拉型材尺寸較小,精度較高,主要用于毛坯精度要求較高的中小型零件。(四)焊接件:焊接件主要用于單件小批生產(chǎn)和大型零件及樣機(jī)試制。其優(yōu)點(diǎn)是制造簡(jiǎn)單、生產(chǎn)周期短、節(jié)省材料、減輕重量。但其抗振性較差,變形大,需經(jīng)時(shí)效處理后才能進(jìn)行機(jī)械加工。(五)其它毛坯:其它毛坯包括沖壓件,粉末冶金件,冷擠件,塑料壓制件等。2.1.2毛坯的選擇原則選擇毛坯時(shí)應(yīng)該考慮如下幾個(gè)方面的因素:(一)零件的生產(chǎn)綱領(lǐng):大量生產(chǎn)的零件應(yīng)選擇精度和生產(chǎn)率高的毛坯制造方法,用于毛坯制造的昂貴費(fèi)用可由材料消耗的減少和機(jī)械加工費(fèi)用的降低來(lái)補(bǔ)償。如鑄件采用金屬模機(jī)器造型或精密鑄造;鍛件采用模鍛、精鍛;選用冷拉和冷軋型材。單件小批生產(chǎn)時(shí)應(yīng)選擇精度和生產(chǎn)率較低的毛坯制造方法。(二)零件材料的工藝性:例如材料為鑄鐵或青銅等的零件應(yīng)選擇鑄造毛坯;鋼質(zhì)零件當(dāng)形狀不復(fù)雜,力學(xué)性能要求又不太高時(shí),可選用型材;重要的鋼質(zhì)零件,為保證其力學(xué)性能,應(yīng)選擇鍛造件毛坯。(三)零件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸:形狀復(fù)雜的毛坯,一般采用鑄造方法制造,薄壁零件不宜用砂型鑄造。一般用途的階梯軸,如各段直徑相差不大,可選用圓棒料;如各段直徑相差較大,為減少材料消耗和機(jī)械加工的勞動(dòng)量,則宜采用鍛造毛坯,尺寸大的零件一般選擇自由鍛造,中小型零件可考慮選擇模鍛件。(四)現(xiàn)有的生產(chǎn)條件:選擇毛坯時(shí),還要考慮本廠的毛坯制造水平、設(shè)備條件以及外協(xié)的可能性和經(jīng)濟(jì)性等。2.1.3確定毛坯的類型毛坯的金屬成形工藝類型多樣,且每一種毛坯有多種不同的制造方法。選擇毛坯時(shí)應(yīng)全面考慮下列因素:(1)零件結(jié)構(gòu)形狀及尺寸;(2)零件材料及力學(xué)性能要求;(3)現(xiàn)有生產(chǎn)條件及能力;(4)生產(chǎn)綱領(lǐng)大??;(5)充分考慮利用新工藝、材料、技術(shù)的性能。根據(jù)該零件的圖紙要求,由于零件并不是很長(zhǎng),形狀為方形,因此可以直接采用型材毛坯(板材),能符合零件圖紙的要求。2.1.3確定毛坯的余量毛坯的形狀和尺寸主要由零件組成表面的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸及加工余量等因素確定的,并盡量與零件相接近,以達(dá)到減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量,力求達(dá)到少或無(wú)切削加工。但是,由于現(xiàn)有毛坯制造技術(shù)及成本的限制,以及產(chǎn)品零件的加工精度和表面質(zhì)量要求愈來(lái)愈來(lái)高,所以,毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量,以便通過(guò)機(jī)械加工達(dá)到零件的技術(shù)要求。零件的長(zhǎng)度為294mm,最大直徑為φ132,最小孔徑為φ60,因?yàn)槊鬟^(guò)長(zhǎng)所以毛坯余量盡可能大。以達(dá)到減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量的目的,減少加工成本。最終選擇毛坯尺寸如圖2-1.圖2-1毛坯圖2.2加工工藝路線的確定2.2.1工序的劃分原則機(jī)加工工序的劃分方法在數(shù)控機(jī)床上加工零件,工序應(yīng)比較集中,在一次裝夾中應(yīng)盡可能完成大部分工序,首先應(yīng)根據(jù)零件圖樣,考慮被加工零件是否可以在一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上完成整個(gè)零件的加工工作。若不能,則應(yīng)選擇哪一部分零件表面需用數(shù)控機(jī)床加工,即對(duì)零件進(jìn)行工序劃分。一般工序劃分有以下幾種方式:l、按所用刀具劃分工序。即以同一把刀具完成的哪一部分工藝過(guò)程為一道工具。目的:減少安裝次數(shù),提高加工精度;減少換刀次數(shù),縮短輔助時(shí)間,提高加工效率。適用于工件的待加工表面較多,機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(如在一個(gè)工作班內(nèi)不能完成),加工程序的編制和檢查難度較大等情況。2、按安裝次數(shù)劃分工序即以一次安裝完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序.適合于加工內(nèi)容不多的工件,加工完成后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。3、以粗、精加工劃分工序即粗加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序,精加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。適用于加工變形大,需要粗、精加工分開(kāi)的零件,如薄壁件或毛坯為鑄件和鍛件,也適用于需要穿插熱處理的零件。4、以加工部位劃分工序。即完成相同型面的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。適用于加工表面多而復(fù)雜的零件,此時(shí),可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)(如內(nèi)形、外形、曲面和平面)將加工劃為分幾個(gè)部分。2.2.2加工順序的安排工件的機(jī)械加工工藝路線中要經(jīng)過(guò)切削加工、熱處理和輔助工序。因此,當(dāng)擬定工藝路線時(shí)要合理、全面安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序。切削加工工序的安排原則1)基準(zhǔn)先行選為精基準(zhǔn)的表面,應(yīng)先進(jìn)行價(jià)格,以便為后續(xù)工序提供可靠的精基準(zhǔn)。如軸類零件的中心孔、箱體的地面或剖分面、齒輪的內(nèi)孔和一端面等,都應(yīng)安排在初始工序加工完成。2)先粗后精各表面均應(yīng)按照粗加工→半精加工→精加工的順序依次進(jìn)行,以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。3)先主后次先加工主要表面(如定位基面、裝配面、工作面),后加工次要表面(如自由表面、鍵槽、螺紋孔等),次要表面常穿插進(jìn)行加工,一般安排在主要表面達(dá)到一定精度之后、最終精加工之前。該零件的加工順序應(yīng)嚴(yán)格按照以上原則進(jìn)行加工。
第3章制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)該使零件的幾何形狀尺寸精度及位置精度等技術(shù)性能得到妥善的保證。配以專用夾具。并盡量使工序集中,來(lái)提高生產(chǎn)率。3.1加工內(nèi)容詳情見(jiàn)附錄13.2各結(jié)構(gòu)的加工方法對(duì)于294×φ60的內(nèi)孔,其加工要求較高且長(zhǎng)度較長(zhǎng),擬選擇使用拉孔完成達(dá)到Ra1.6的表面粗糙度。工件四周的孔槽可以使用分度臺(tái)的旋轉(zhuǎn)來(lái)進(jìn)行加工。兩端的螺紋孔可以使用三爪卡盤(pán)裝夾,使用數(shù)控銑床進(jìn)行鉆孔加工。由于工件過(guò)長(zhǎng)加工過(guò)程中可能會(huì)使用中心架和頂尖輔助加工。3.3機(jī)床的選擇從零件平面圖看來(lái),加工此零件用數(shù)控銑床和數(shù)控車床完成。在選擇機(jī)床時(shí)主要考慮以下因素:1.機(jī)床規(guī)格應(yīng)與工件的外形尺寸相適應(yīng),即大件用大機(jī)床,小件用小機(jī)床。2.機(jī)床精度應(yīng)與工件加工精度要求相適應(yīng)。機(jī)床精度過(guò)低,不能保證加工精度;機(jī)床精度過(guò)高,又會(huì)增加工件的制造成本,應(yīng)根據(jù)工件的精度要求合理選擇。3.機(jī)床的生產(chǎn)效率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。單件小批生產(chǎn)用通用設(shè)備或數(shù)控機(jī)床,大批大量生產(chǎn)應(yīng)選高效專用設(shè)備。4.與現(xiàn)有的條件相適應(yīng)。要根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備及設(shè)備負(fù)荷狀況、外協(xié)條件等確定機(jī)床,避免“閉門(mén)造車”。銑床主要分為普通數(shù)控銑床和加工中心。普通數(shù)控銑床中最典型的是立式數(shù)控銑床。主軸帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn),主軸箱可上下移動(dòng),工作臺(tái)可沿橫向和縱向移動(dòng)。具有三軸聯(lián)動(dòng)的功能,用于各類復(fù)雜的平面、曲面和殼體類零件的加工,如各種模具、樣板、凸輪和連桿等。該零件在銑床上加工的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,可以直接選用KV650(FANUCOi系列)型立式數(shù)控銑床進(jìn)行加工,其主要參數(shù)如下表為見(jiàn)表3-1。表3-1KV650銑床參數(shù)表工作臺(tái)面積:405X1370m工作臺(tái)縱向行程:650mm工作臺(tái)橫向行程:450m主軸箱垂直向行程:500mm轉(zhuǎn)速范圍:
60~6000r/min進(jìn)給速度:
5~8000mm/min快速移動(dòng)速度:
1000mm/min數(shù)控車床的選擇考慮的因素主要有毛坯的材料和類型、零件輪廓形狀復(fù)雜程度、尺寸大小、加工精度、零件數(shù)量、熱處理要求等。根據(jù)上述分析得知,零件精度要求較高。且毛坯為棒料,再根據(jù)數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)故選用數(shù)控車床進(jìn)行該零件的加工。根據(jù)實(shí)訓(xùn)中心的現(xiàn)有資源選擇CAK6140數(shù)控車床加工該零件。其主要參數(shù)如下表3-2所示。表3-2CAK6140數(shù)控車床主要技術(shù)參數(shù)項(xiàng)目單位規(guī)格床身最大回轉(zhuǎn)直徑Mmφ400最大工件長(zhǎng)度Mm890最大車削直徑Mmφ400最大車削長(zhǎng)度Mm850滑板最大回轉(zhuǎn)直徑Mmφ200卡盤(pán)直徑(手動(dòng))Mmφ250主軸通孔直徑Mmφ53主軸孔通過(guò)棒料Mmφ48主軸轉(zhuǎn)數(shù)范圍r/min200~2000變頻主電機(jī)功率Kw7.5刀方尺寸Mm20X20刀架重復(fù)定位精度Mm0.005Z軸滾珠絲杠直徑與螺距Mmφ40X6Z軸行程Mm1000X軸行程Mm220快速移動(dòng)m/min7.63.4加工順序的確定切削加工工序通常按以下原則安排順序:基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔。工序的劃分可以采用兩種不同原則,即工序集中原則和工序分散原則。工序集中原則是指每道工序包括盡可能多的加工內(nèi)容,從而使工序的總數(shù)減少。在數(shù)控機(jī)床上加工的零件,一般按工序集中原則劃分工序,劃分方法如下:(1)按所用刀具劃分以同一把刀具完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序,這種方法適用于工件的待加工表面較多、機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、加工程序的編制和檢查難度較大等情況。加工中心常用這種方法劃分。(2)按安裝次數(shù)劃分以一次安裝完成的那一部分工藝為一道工序。這種方法適用于工件的加工內(nèi)容不多的工件,加工完成后就能達(dá)到待檢狀態(tài)。(3)按粗、精加工劃分即粗加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序,精加工中完成的那一部分工藝過(guò)程為一道工序。這種劃分方法適用于加工后變形較大,需粗、精加工分開(kāi)的零件,如毛坯為鑄件、焊接件或鍛件。(4)按加工部位劃分即以完成相同型面的那一部分工藝過(guò)程為一道工序,對(duì)于加工表面多而復(fù)雜的零件,可按其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)劃分成多道工序。工序分散原則就是將工件的加工分散在較多的工序內(nèi)進(jìn)行,每道工序的加工內(nèi)容很少。3.5工具及切削用量的選擇3.5.1刀具的選擇刀具的選擇是數(shù)控加工中重要的工藝內(nèi)容之一,它不僅影響機(jī)床的加工效率,而且直接影響加工質(zhì)量。編程時(shí),選刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。與傳統(tǒng)的加工方法相經(jīng),數(shù)控加工對(duì)刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度高、紅硬性好、耐用度高,而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便,能適應(yīng)高速和大切削用量切削。選刀具時(shí),要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應(yīng)。(1)數(shù)控機(jī)床用刀具材料常用的數(shù)控刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金鋼、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等。其中,高速鋼、硬質(zhì)合金在數(shù)控車削刀具中運(yùn)用最廣。(2)數(shù)控車削刀具常用類型隨著數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)、功能的發(fā)展,現(xiàn)在數(shù)控車床所使用的刀具,是多種不同類型的刀具同時(shí)在數(shù)控車床的刀架上輪換使用,可以自動(dòng)換刀、提高加工效率。數(shù)控刀具按不同的分類方式可分成以下幾類:1)從設(shè)備安裝方式上分左偏刀具和右偏刀具,如圖3-3所示。圖3-3左右偏刀具2)從結(jié)構(gòu)上分整體式、鑲嵌式和減振式,如圖3-4所示。各種刀具的特點(diǎn)見(jiàn)表3-5所示。圖3-4數(shù)控車削刀具分類表3-5各種刀具的特點(diǎn)名稱說(shuō)明整體式由整塊材料磨制而成,使用時(shí)可根據(jù)不同用途將切削部分修磨成所需要的形狀鑲嵌式分為焊接式和機(jī)夾式,機(jī)夾式又根據(jù)刀體結(jié)構(gòu)的不同減振式當(dāng)?shù)毒叩墓ぷ鞅坶L(zhǎng)度與直徑比大于4時(shí),為了減少刀具的振動(dòng),提高加工精度,所采用的一種特殊結(jié)構(gòu)的刀具,主要用于鏜孔(3)刀片形狀的選擇數(shù)控車削加工用刀片形狀如圖3-6所示,主要參數(shù)選擇方法如下。1)刀尖角刀尖角的大小決定了刀片的強(qiáng)度。在工件結(jié)構(gòu)形狀和系統(tǒng)剛性允許的前提下,應(yīng)選擇盡可能大的刀尖角。通常這個(gè)角度在35°~90°之間。圖3-5-3圖3-6選擇刀片形狀2)刀片形狀的選擇刀片形狀主要依據(jù)被加工工件的表面形狀、切削方法、刀具壽命和刀片的轉(zhuǎn)位次數(shù)等因素選擇。正三角形刀片可用于主偏角為60°或90°的外圓車刀、端面車刀和內(nèi)孔車刀。由于刀片刀尖角小、強(qiáng)度差、耐用度低、故只適用于較小切削量的工件。正方形刀片的刀尖角為90°,比正三角形刀片的60°要大,因此其強(qiáng)度和散性能均有所提高。這種刀片通用性較好,主要用于主偏角為45°、60°、75°等的外圓車刀、端面車刀和鏜孔刀。菱形刀片和圓形刀片主要用于成形表面和圓弧表面的加工,也可用于其它形狀輪廓的加工,刀片通用性較好,其形狀及尺寸可結(jié)合加工對(duì)象參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)確定。由零件圖與上述內(nèi)容,加工選擇的刀具如下:粗車外圓端面尺寸為Φ110上偏差-0.036下偏差-0.090選用90°的硬質(zhì)合金外圓車刀粗鏜內(nèi)孔尺寸為Φ95上偏差0.087下偏差0選用90°的硬質(zhì)合金內(nèi)孔鏜刀精車外圓端面尺寸為Φ110上偏差-0.036下偏差-0.090選用35°的硬質(zhì)合金外圓車刀精鏜內(nèi)孔尺寸為Φ95上偏差0.087下偏差0,偏心孔尺寸Φ65上偏差+0.074下偏差0及偏心孔尺寸Φ45上偏差+0.039下偏差0選用35°的硬質(zhì)合金內(nèi)孔鏜刀(4)數(shù)控銑削刀具常用類型1)常用輪廓銑削刀具主要有面銑刀、立銑刀、鍵槽銑刀、模具銑刀和成型銑刀。本次零件只用立銑刀如圖所示3-7圖3-7立銑刀2)夾緊立銑刀的彈簧夾頭和刀柄如圖3-8所示a)刀柄b)彈簧夾頭圖3-8由零件圖與上述內(nèi)容,加工選擇的刀具如下:由于工件銑削內(nèi)容較少,且最窄槽寬16mm最小圓角R8,所以選用φ12的硬質(zhì)合金4刃立銑刀。(5)中心架中心架是一種在加工中徑向支承旋轉(zhuǎn)工件的輔助裝置。加工時(shí),與工件無(wú)相對(duì)軸向移動(dòng)。如圖3-9所示。圖3-9中心架3.5.2切削參數(shù)的選擇根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)允許的切削用量范圍,查表選取切削速度和進(jìn)給量,然后算出主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速(切削速度)、切削深度或?qū)挾?、進(jìn)給速度(進(jìn)給量)等。切削用量的大小對(duì)切削力、切削速度、刀具磨損、加工質(zhì)量和加工成本均有顯著影響。對(duì)于不同的加工方法,需選擇不同的切削用量,并應(yīng)編入程序單內(nèi)。合理選擇切削用量的原則是:粗加工時(shí),一般以提高生產(chǎn)率為主,但也考慮經(jīng)濟(jì)性與加工成本;半精加工或精加工時(shí),應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下,兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和價(jià)格成本。具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)、切削用量手冊(cè),并結(jié)合經(jīng)驗(yàn)而定。該零件需要用到車削與銑削兩種不同的加工方式所以加工中可以參考《零件數(shù)控銑削編程與加工技術(shù)》P61和《零件數(shù)控車削編程與加工技術(shù)》P60中繪制表3-10,表3-11和表3-12車削與銑削切削用量的推薦值來(lái)確定切削參數(shù),表3-14孔加工的切削用量參考表。刀具名稱刀具材料切削速度(m/min)進(jìn)給量(速度)(mm/r)背吃刀量(mm)中心鉆硬質(zhì)合金20~400.05~0.100.5D標(biāo)準(zhǔn)麻花鉆高速鋼20~400.15~0.250.5D硬質(zhì)合金40~600.05~0.200.5D擴(kuò)孔鉆硬質(zhì)合金45~900.05~0.40≤2.5機(jī)用鉸刀硬質(zhì)合金6~120.3~10.1~0.3機(jī)用絲錐硬質(zhì)合金6~12P0.5P粗鏜刀硬質(zhì)合金80~2500.10~0.500.5~2.0精鏜刀硬質(zhì)合金80~2500.05~0.300.3~1立銑刀或鍵槽刀硬質(zhì)合金80~2500.10~0.401.5~3.0高速鋼20~400.10~0.40≤0.8D面銑刀硬質(zhì)合金80~2500.5~1.01.5~3.0球頭銑刀硬質(zhì)合金80~2500.2~0.60.5~1.0高速鋼20~4000.10~0.400.5~1.0表3-10銑削切削用量參數(shù)表表3-11銑刀每齒進(jìn)給量工件材料f/(mm/r)粗銑精銑高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀鋼0.1~0.150.1~0.250.02~0.050.1~0.15鑄鐵0.12~0.20.15~0.0.3表3-12車削切削用量參數(shù)表工件材料熱處理狀態(tài)背吃刀量a/mm(0.3,2)(2,6)(6,10)f/(mm/r)(0.08,0.3)(0.3,0.6)(0.6,1)V/(m/min)低碳鋼、易切鋼熱軋140~180100~12070~90中碳鋼熱軋130~16090~11060~80調(diào)質(zhì)100~13070~9050~70合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋100~13070~9050~70調(diào)質(zhì)80~11050~7040~60工具鋼退火90~12060~8050~70灰鑄鐵HBS<19090~12060~8050~70HBS=190~22580~11050~7040~60銅及銅合金200~250120~18090~120鋁及鋁合金300~600200~400150~200結(jié)合本節(jié)刀具的選擇和表3-10,表3-11,表3-12可以繪制本次加工零件的刀具卡片,見(jiàn)表3-13和表3-14。表3-13車削加工刀具卡片序號(hào)刀具編號(hào)刀具名稱刀片材料牌號(hào)刀具參數(shù)刀具規(guī)格刀桿規(guī)格1T01端面車刀硬質(zhì)合金45°25x252T02外圓車刀硬質(zhì)合金90°25x253T03外圓車刀硬質(zhì)合金35°25x254T04切槽刀硬質(zhì)合金3mm25×255T05內(nèi)孔切刀硬質(zhì)合金3mmΦ30表3-14銑削加工刀具卡片工步號(hào)刀具號(hào)刀具名稱刀具刀具材料直徑/mm長(zhǎng)度/mm1T01立銑刀φ1275硬質(zhì)合金2T02立銑刀φ1275硬質(zhì)合金3T03立銑刀φ1275硬質(zhì)合金4T04中心鉆A3硬質(zhì)合金5T05麻花鉆φ4.850高速鋼6T06絲錐M6高速鋼1)背吃刀量ap工件已加工表面與待加工表面間的垂直距離稱為背吃刀量。背吃刀量是通過(guò)切削刃基點(diǎn)并垂直于工作平面的方向上測(cè)量的吃刀量,是每次進(jìn)給時(shí)車刀切入工件的深度,故又稱為切削深度。根據(jù)此定義,如在縱向車外圓時(shí),其背吃刀量可按下式計(jì)算:ap=(dw-dm)/2式中ap背吃刀量(mm);dw工件待加工表面直徑(mm);dm工件已加工表面直徑(mm)。2)進(jìn)給量
f工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時(shí),刀具與工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移量。根據(jù)進(jìn)給方向的不同,分為縱進(jìn)給量和橫進(jìn)給量,縱進(jìn)給量是指沿車床床身導(dǎo)軌方向的進(jìn)給量,橫進(jìn)給量是指垂直于車床床身導(dǎo)軌方向的進(jìn)給量。進(jìn)給速度vf是指切削刃上選定點(diǎn)相對(duì)工件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的瞬時(shí)速度。vf=f*n式中vf進(jìn)給速度(mm/s);n主軸轉(zhuǎn)速(r/s);f進(jìn)給量(mm/s)。3)主軸轉(zhuǎn)速的選擇本設(shè)計(jì)中,參照切削用量參數(shù)表,并根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選取,根據(jù)零件上被加工部位的直徑與切削速度來(lái)確定,計(jì)算公式為:式中:n——主軸轉(zhuǎn)速,單位為r/min;Vc——切削線速度(又稱線速度),單位為m/min;D——工件或刀具直徑,單位為mm;粗車φ132端面時(shí)Vc=100m/min,n=1000Vc/πD=(1000×100)/(3.14×132)≈241r/min;在實(shí)際中取n=250r/min。粗車φ132外圓時(shí)Vc=140m/min,n=1000Vc/πD=(1000×130)/(3.14×132)≈241r/min;在實(shí)際中取n=350r/min。掉頭粗車φ95端面時(shí)Vc=100m/min,n=1000Vc/πD=(1000×100)/(3.14×95)≈335r/min;在實(shí)際中取n=350r/min。粗車φ95外圓時(shí)Vc=130m/min,n=1000Vc/πD=(1000×130)/(3.14×95)≈436r/min;在實(shí)際中取n=450r/min。粗銑φ40孔時(shí)Vc=100m/min,n=1000Vc/πD=(1000×100)/(3.14×40)≈796r/min;在實(shí)際中取n=800r/min。精銑φ40孔時(shí)Vc=150m/min,n=1000Vc/πD=(1000×150)/(3.14×40)≈1194r/min;在實(shí)際中取n=1200r/min。粗銑67×16的鍵槽Vc=100m/min,n=1000Vc/πD=(1000×100)/(3.14×12)≈2654r/min,在實(shí)際中取n=2500r/min精銑67×16的鍵槽Vc=
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