异形轴零件的数控车加工工艺与手动编程斯沃仿真含SW三维及CAD图
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机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称异形轴零件名称共页第页1毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数圆钢60*115设备名称设备型号设备编号同时加工件数、夹具编号夹具名称切削液三爪卡盘皂化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主异形轴转速切削速度进给量背吃刀量进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1下料锯床2序调质处理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 期机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称异形轴零件名称共页第页3毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数圆钢60*115设备名称设备型号设备编号同时加工件数数车夹具编号夹具名称切削液三爪卡盘皂化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主异形轴转速切削速度进给量背吃刀量进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1平端面见光端面车刀6000.10.522粗精车外圆外圆车刀10000.1/0.051/0.323粗精镗内孔内孔镗刀12000.1/0.051/0.34车内螺纹螺纹刀5000.6-5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 期机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称异形轴套零件名称共页第页车间工序号工序名称材 料 牌 号4毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数圆钢60*115设备名称设备型号设备编号同时加工件数数车夹具编号夹具名称切削液三爪卡盘皂化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主异形轴转速切削速度进给量背吃刀量进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1平端面见光端面车刀6000.10.522左偏车刀粗精车外圆左偏外圆车刀10000.1/0.051/0.322右偏车刀粗精车外圆右偏外圆车刀10000.1/0.051/0.323切槽切槽刀6000.055序终检 设 计(日 期)审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(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XXXX设计 题目:异形轴零件的数控编程与仿真加工 系 部 专 业 名 称 班 级 姓 名 学 号 指 导 教 师 2014年11月5日 1 摘 要 数控技术和装备发展趋势及对策装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国 民经济的水平和现代化程度,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业 (如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业)的使能技 术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别,不在于生产什么,而在 于怎样生产,用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的 生产资料,而数控技术又是当今先进制造技术和装备最为核心的技术。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。 关键词:数控技术、制造技术 2 目 录 摘 要 .I 第一章: 绪 论 .1 第二章: 零件图纸分析 .1 2.1 零件图分析 .1 2.2 零件结构工艺分析 .1 第三章: 工艺规程设计 .2 3.1 毛坯选择 .2 3.2 定位基准的选择 .2 3.21 粗基准的选择原则 .2 3.22 精基准的选择原则 .3 4.3 夹具的选择 .3 4.4 加工顺序的安排 .4 4.5 切削用量的选择 .5 4.51 确定背吃刀量 .5 4.52 确定主轴转速 .5 4.53 确定进给速度 .7 4.6 切削液的选择 .9 4.7 估算时间定额 .9 4.71 粗车左端外圆 .10 4.72 精车左端外圆 .11 4.73 粗车右端外圆 .12 4.74 精车右端 .13 第四章: 工艺文件的制作 .14 4.1 工艺过程卡 .14 4.2 工序卡 .14 3 第五章:零件程序编制 .18 总 结 .21 致 谢 .22 参考文献 .23 4 第一章: 绪 论 制造业是所有与制造有关的行业的总称,它是一个国家经济的支柱产业。它一方 面为全社会日用消费品生产创造价值,另一方面为国民经济各部门提供生产资料和装 备。据估计制造业占据了工业化国家 70%至 80%的物质财富,约有 1/4 的人口从事各种 形式的制造。所以,制造业是国家的经济地位和政治地位的重中之重,于 21 世纪的工 业生产中有决定性地位和作用。 由于现代科学技术逐步的发展,机电产品越来越精密和复杂,且更新速度加快改 型频繁,群众的需求也趋向多样化和个性化。这对制造业的高精度、高效率和高柔性 要求更高,希望市场能提供不同加工需求、迅速高效、低成本地全面性的用户的生产 制造系统,并大幅度地降低成本。同时还要求新一代制造的系统具有更方便的网络功 能,以适应将来车间面向任务和定单生产组织和管理模式。 现在社会经济发展对制造业的要求越来越高,科学技术特别是计算机技术的高速 发展传统制造业已经发生了巨大的变化,现代制造业技术占据了数控技术为主的重要 地位。数控技术包括了微电子、计算机、信息处理、自动检测和自动控制等的高新技 术于一体,它是制造业体现柔性化、自动化、集成化以及智能化的重要基础。这个基 础是不是牢固,将直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,这也关系到一个国家 的战略地位。所以,世界各工业发达国家都采取了重大措施来发展自己的数控技术以 及业。我国的数控技术与装备的发展都到了高度重视,这些年来取得了很大进步特别 是在通用微机数控领域,在国产数控系统的 PC 平台上,已经名列世界前茅。 5 第二章: 零件图纸分析 2.1 零件图分析 6 读图是保证技术图纸正确性、完整性和规范性的重要环节之一;是对产品或零件进 行机械加工工艺过程设计和生产技术准备工作的必要条件和重要组成部分。图纸的工 艺性分析与审查是企业对新产品设计、老产品改造、测绘设计、三来(来图、来料、 来样)加工进行工艺设计的重要环节,对产品技术图纸进行工艺审查主要解决产品设 计过程中的工艺合理性的问题。审查产品设计结构能不能加工,怎样加工,用什么方 法加工,加工成本有多大;能不能装配,采用什么方法装配,装配的难易程度,维修 保养方便程度等一系列问题;总之,产品及图纸工艺性审查的目的是保证产品结构设 计的合理性、工艺的可行性和经济性。. 2.2 零件结构工艺分析 零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下制造、维修的可行性和经济性。即 所设计的零件结构应便于成形,并且成本低,效率高,它涉及面广,采此有必要对零 件进行结构工艺性分析,找出技术关键,以便在拟定工艺规程时采用适当的加工措施 加以保证。为了多快好省地把所设计的零件加工出来,就必须对零件的结构工艺性进 行详细的分析。 该零件的视图符合国家标准的要求,位置准确,表达清楚;几何元素之间的关系准 确;尺寸标注完整、清晰。 (1)尺寸精度 异形轴是轴类零件的主要表面,他影响轴的回转精度及工作状态。轴颈的直径 精度根据其使用要求通常为 IT6-IT9,精密轴颈可达 IT5 (2)表面粗糙度的要求 根据零件的表面工作部位的不同,可有不同的表面粗糙度。一般情况来说相同 要求的轴孔配合时,轴的表面粗糙度要比孔高一级,这主要是由于加工时孔的难度远 远大于轴,设计人人员一般会提高孔的要求降低轴的要求从而方便加工。 7 第三章: 工艺规程设计 3.1 毛坯选择 毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一,也是一个比较重 要大的阶段,毛坯的形状和特征(硬度,精度,金相组织等)对机械加工的难易,工 序数量的多少有直接影响,因此,合理选择毛坯在生产占相当重要的位置,同样毛坯 的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。 45 号常用中碳调质结构钢。该钢冷塑性一般,退火、正火比调质时要稍好,具 有较高的强度和较好的切削加工性,经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和 耐磨性,材料来源方便。适合于氢焊和氩弧焊,不太适合于气焊。焊前需预热,焊后 应进行去应力退火。 正火可改善硬度小于 160HBS 毛坯的切削性能。该钢经调质处理后,其综合力学 性能要优化于其他中碳结构钢,但该钢淬透性较低,水中临界淬透直径为 1217mm, 水淬时有开裂倾向。当直径大于 80mm 时,经调质或正火后,其力学性能相近,对中、 小型模具零件进行调质处理后可获得较高的强度和韧性,而大型零件,则以正火处理 为宜,所以,此钢通常在调质或正火状态下使用。调质处理后零件具有良好的综合机 械性能,广泛应用于各种重要的结构零件,特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺 栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低,不耐磨。可用调质+表面淬火提高零件表面硬度。 3.2 定位基准的选择 3.21 粗基准的选择原则 选择粗基准时,主要要求保证各加工面有足够的余量,使加工面与不加工面间的 位置符合图样要求,并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则: (1) 选择重要表面为粗基准 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀,则应选择该表面为粗基准。所谓重 要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面,如床身的导轨面,车床 主轴箱的主轴孔,都是各自的重要表面。因此,加工床身和主轴箱时,应以导轨面或 主轴孔为粗基准。 (2) 选择不加工表面为粗基准 8 为了保证加工面与不加工面间的位置要求,一般应选择不加工面为粗基准。 如果工件上有多个不加工面,则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准, 以便保证要求,使外形对称等。如图 2 所示的工件,毛坯孔与外圆之间偏心较大,应 当选择不加工的外圆为粗基准,将工件装夹在三爪自定心卡盘中,把毛坯的同轴度误 差在镗孔时切除,从而保证其壁厚均匀。 (3) 选择加工余量最小的表面为粗基准 在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下,如果零件上每个表面都要 加工,则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准,以避免该表面在加工时因余量不 足而留下部分毛坯面,造成工件废品。 (4) 选择较为平整光洁、加工面积较大的表面为粗基准,以便工件定位可靠、夹 紧方便。 (5) 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次 因为粗基准本身都是未经机械加工 的毛坯面,其表面粗糙且精度低,若重复使用将产生较大的误差。 3.22 精基准的选择原则 (1) 基准重合原则 即选用设计基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基 准不重合误差。 (2) 基准统一原则 应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面,这就是基准统一原则。 这样做可以简化工艺规程的制订工作,减少夹具设计、制造工作量和成本,缩短生产 准备周期;由于减少了基准转换,便于保证各加工表面的相互位置精度。例如加工轴 类零件时,采用两中心孔定位加工各外圆表面,就符合基准统一原则。箱体零件采用 一面两孔定位,齿轮的齿坯和齿形加工多采用齿轮的内孔及一端面为定位基准,均属 于基准统一原则。 4.3 夹具的选择 数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求,一是要保证夹具的坐标方向与机床 的坐标方向相对固定;二是要能保证零件与机床坐标系之间的正确尺寸关系。依据零 件毛料的状态和数控机床的安装要求,应选取能保证加工质量、满足加工需要的夹具。 9 除此之外,还要考虑以下几点: (1)当零件加工批量不大时,应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具,以缩 短生产预备时间,节省生产用度。在成批生产时可以考虑采用专用夹具,同时要求夹 具的结构简单。 (2)装夹零件要方便可靠,避免采用占机人工调整的装夹方式,以缩短辅助时间,尽 量采用液压、气动或多工位夹具,以进步生产效率。 (3)在数控机床上使用的夹具,要能够安装正确,能保证工件和机床坐标系的相对位 置和尺寸,力求设计基准、工艺基准与编程原点同一,以减少基准不重合误差和数控 编程中的计算工作量。 (4)尽量减少装夹次数,做到一次装夹后完玉成部零件表面的加工或大多数表面的加 工,以减少装夹误差,进步加工表面之间的相互位置精度,达到充分进步数控机床效 率的目的。 异形轴属于轴类零件,该零件为单件下批量生产应选用通用夹具,夹紧棒料,有 利于零件的加工,该零件属于棒料类零件,形状较简单、尺寸较小、所以只需选择三 爪自定心卡盘即可。 4.4 加工顺序的安排 切削加工工序的安排原则: 1基面先行原则 用作精基准的表面,应优先加工。因为定位基准的表面越精确,装夹误差就越小, 所以任何零件的加工过程,总是先对定位基准面进行粗加工和半精加工,必要时还要 进行精加工。 2先粗后精原则 各个表面的加工顺序一般是按照粗加工半精加工精加工光整加工的顺 序进行,这样才能逐步提高加工表面的精度和减少表面粗糙度。 3先主后次原则 零件上的工作面及装配精度要求较高的表面,属于主要表面,应先加工。自由表面、 键槽、紧固用的螺孔和光孔等表面,精度要求较低,属于次要表面,可穿插进行,一 般安排在主要表面达到一定精度后,最终精加工之前加工。 10 4先面后孔原则 对于箱体类、支架类、机体类的零件,一般先加工平面,后加工孔。这样安排加工顺 序,一方面是用加工过的平面定位,稳定可靠;另一方面是在加工过的平面上加工孔, 比较容易,并能提高孔的加工精度。 4.5 切削用量的选择 数控车削加工中的切削用量包括背吃刀量 ap、主轴转速 n 或切削速度 vc(用于恒 线速度切削)、进给速度 vf 或进给量 f。这些参数均应在机床给定的允许范围内选取。 (1)切削用量的选择原则 粗车时,应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。 选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量 ap,其次根据机床动力和刚性的 限制条件,选取尽可能大的进给量 f,最后根据刀具耐用度要求,确定合适的切削速度 vc。增大背吃刀量 ap 可使走刀次数减少,增大进给量 f 有利于断屑。 (2)精车时,对加工精度和表面粗糙度要求较高,加工余量不大且较均匀。选择精 车的切削用量时,应着重考虑如何保证加工质量,并在此基础土尽量提高生产率。因 此,精车时应选用较小(但不能太小)的背吃刀量和进给量,并选用性能高的刀具材 料和合理的几何参数,以尽可能提高切削速度。 4.51 确定背吃刀量 粗加工时,除留下精加工余量外,一次走刀尽可能切除全部余量。也可分多次走 刀。精加工的加工余量一般较小,可一次切除。在中等功率机床上,粗加工的背吃刀 量可达 810mm;半精加工的背吃刀量取 0.55mm;精加工的背吃刀量取 0.21.5mm。 4.52 确定主轴转速 切削速度 vc 可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加 工过程中,也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。 粗加工或工件材料的加工性能较差时,宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、 11 工件材料的切削性能较好时,宜选用较高的切削速度。 切削速度 vc 确定后,可根据刀具或工件直径(D)按公式 n=l000vc/D 来确定主轴转速 n(r/min)。 表 2-2 硬质合金刀具切削用量推荐表 粗加工 精加工 刀具 材料 工件材 料 切削速 度 mm/min 进给量 (mm /r) 被吃刀 量 mm 切削速度 mm/m in) 进给量 (mm /r) 被吃刀 量 mm 碳钢 220 0.2 3 260 0.1 0.4 低合金 钢 180 0.2 0.2 3 3 220 220 0.1 0.1 0.4 高合金 钢 120 0.2 3 160 0.1 0.4 铸铁 80 0.20.2 33 140140 0.10.1 0.4 不锈钢 80 0.2 2 120 0.1 0.2 钛合金 40 0.30.2 1.51.5 6060 0.10.1 0.4 灰铸铁 120 0.30.3 22 150150 0.150.15 0.5 球墨铸 铁 100 0.2 0.3 2 120 120 0.15 0.15 0.5 硬质 合金 或涂 层硬 质合 金 铝合金 1600 0.2 1.5 1600 0.1 0.5 表 2-3 常用切削用量推荐表 工件材料 加工内容 背吃刀量 apmm 切削速度 vcm min-1 进给量 f/mmr-l 刀具材料 12 粗加工 5-7 6080 0.20.4 粗加工 2-3 80120 0.20.4 碳素钢 b6 00MPa 精加工 2-6 120150 0.10.2 YT 类 钻中心孔 500800rmin-1 钻孔 2530 0.10.2 W18C r4V 碳素钢 b6 00MPa 切断(宽度5mm) 70110 0.10.2 YT 类 粗加工 5070 0.20.4 精加工 70100 0.10.2铸铁HBS200 切断(宽度5mm) 5070 0.10.2 YG 类 通过图与表的结合我们最终确定: 车削端面: 背吃刀量 ap:粗加工为 5mm,精加工为 0.2mm 进给量 f:粗加工为 0.3mmr;精车 0.1mmr 主轴转速 n=600r/min 车削外圆: 背吃刀量 ap:粗加工为 5mm,精加工为 0.2mm 进给量 f:粗加工为 0.3mmr;精车 0.1mmr 主轴转速 n=800r/min 车削螺纹: 背吃刀量 ap:第一刀 0.5mm 接着逐级递减 0.2mm 进给量 f=0.6mm 主轴转速 n=450r/min 4.53 确定进给速度 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: 13 a. 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 100200mm/min 范围内选取。 b. 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 2050mm/min,范围内选取。 c. 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 2050mm/min 范围内选取。 d. 刀具空行程时,特别是远距离“回零”时,可以设定该机床数控系统设定 的最高进给速度。 轴: 切削速度的高低主要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: DVcn10 式中: 切削速度,单位为 mm/min;CV 刀具的直径或工件的直径,单位为 mm。D 参数 、 、 都由实验确定,也可参考有关切削用量手册选用。CN 车直线和圆弧轮廓时。通过查表和计算以及零件分析确定其粗车切削速度 CV =100mm/min,精车的切削速度 =123mm/min。CV 综上可以得出(机床有的或较接近的转速取百位近似值)详见表 5-3。 表 5-3 切削参数表 刀具 车削 背吃刀量 mm 进给速度 mm/min 主轴转速 r/min 外圆车刀 粗车 1.5 100 800 外圆车刀 精车 0.5 120 1500 内孔镗刀 粗车 1 120 1000 内孔镗刀 精车 0.3 120 1500 内螺纹车刀 车螺纹 0.6 递减 螺距确定 450 切槽刀 切槽 50 500 14 切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整, 以获得最佳切削状态。 4.6 切削液的选择 切削液(cutting fluid, coolant)是一种用在金属切削、磨加工过程中,用来 冷却和润滑刀具和加工件的工业用液体,切削液由多种超强功能助剂经科学复合配伍 而成,同时具备良好的冷却性能、润滑性能、防锈性能、除油清洗功能、防腐功能、 易稀释特点。克服了传统皂基乳化液夏天易臭、冬天难稀释、防锈效果差的的毛病, 对车床漆也无不良影响,适用于黑色金属的切削及磨加工,属当前最领先的磨削产品。 切削液各项指标均优于皂化油,它具有良好的冷却、清洗、防锈等特点,并且具备无 毒、无味、对人体无侵蚀、对设备不腐蚀、对环境不污染等特点通过查表,将常用三 种切削液列表,如下表 6-1: 表 6-1 常用冷却液 冷却液名称 主要成份 主要作用 水溶液 水、防锈添加剂 冷却 乳化液 水、油、乳化剂 冷却、润滑、清洗 切削油 矿物油、动植物油、复合油 润滑 从工件材料上看,45 钢不适于用水溶液,而从经济成本角度来参考,乳化液较切 削油而言,成本较低,但同样能满足刀具和加工的需求。故,综合上述条件考虑,我 最终选择的切削液为:乳化液。它在加工过程中的主要作用是:冷却、润滑和清洗。 切削有色金属和铜、铝合金时,为了得到较高的表面质量和精度,可采用 10%-20% 的乳化液、煤油或煤油与矿物油的混合物。出于毛坯材料和刀具材料的考虑该零件的 加工选用乳化液。 4.7 估算时间定额 目前工时定额主要是按经过生产实践验证积累起来的统计资料来确定(参阅有关 15 手册),随着工艺过程的不断改进,也需要相应地修订工时定额。 对于流水线自动线,由于有规定的切削用量,工时定额可以部分通过计算,部分 应与统计资料得出。 在计算出每一道工序的单件时间后,还必须对各个工序的单件计算时间进行平衡, 以最大限度地发挥各台机床的生产效率,达到较高的生产率,保证完成生产任务。 具体方法时首先计算出零件的年生产纲领所要求的单件时间 :dT =60 /NmindT 式中,T年基本工时,单位为 h; N零件的年生产纲领,单位为件/年; -设备负荷率,一般取 0.75-0.85。 将每个工序的单件计算时间 Tc 与 Td 进行比较。对于 Tc 大于 Td 的工序,可通过 下列方法缩短 Tc,以达到平衡工序单件时间的目的。 若 Tc 大于 Td 在一倍以内,可采用该刀具,适当提高切削用量,采用高效加工方 法缩短工作进程等措施来缩短 Tc。 若 Tc 大于 Td 两倍以上,则可采用增加顺序加工工序或增加平行加工工序的方法 来成倍地提高生产率,缩短 Tc。 对于 Tc 小于 Td 的工序,因其生产率较高,则可采用一般的通用机床及工艺装备, 来降低成本。 下面以工序 1、工序 2 中加工为例来说明时间定额的计算方法。 基本时间 的计算。jt 4.71 粗车左端外圆 1) 加工条件 工件材料:45#钢 加工要求:粗车零件左端,车 19 长 40 机床:数车 CK6140 刀具:90 度外圆车刀 量具:卡尺 2) 计算切削用量 已知毛坯被加工长度为 22 mm,最大加工余量为 Zmax=26mm,可一次切削,切削深 16 度 ap=2mm 确定进给量 f: 根据工艺手册),表 2.475,确定 fz=0.2mm/r 切削速度: 参考有关手册,确定 V=100m/min 80(r/min)41.3dw0vns 3) 计算工时 当 nw=1000r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznz=0.2800=160(mm/min) 行程为 l+l1+l2=286+50+20=356mm 故机动工时为: tm =356160=2.22min=133.6s 辅助时间为: tf=0.15tm=0.15133.6=20s 其他时间计算: tb+tx=6%(133.6+20)=9.2s 故工序 5 的单件时间: tdj=tm+tf+tb+tx =133.6+20+9.2=162.8s 4.72 精车左端外圆 1)加工条件 工件材料:45#钢 加工要求:粗车零件左端,车 19 长 40 机床:数车 CK6140 刀具:90 度外圆车刀 量具:卡尺 2)计算切削用量 已知毛坯被加工长度为 22 mm,最大加工余量为 Zmax=0.3mm,可一次切削,切削深 度 ap=0.3mm 确定进给量 f: 根据工艺手册),表 2.475,确定 fz=0.08mm/r 切削速度: 参考有关手册,确定 V=150m/min (r/min)2014.350dw1vns 3)计算工时 当 nw=1000r/min,工作台的每分钟进给量应为: 17 fm=fznz=0.081200=96(mm/min) 行程为 l+l1+l2=22+5+2=29mm 故机动工时为: tm =2996=0.3min=18s 辅助时间为: tf=0.15tm=0.1518=2.7s 其他时间计算: tb+tx=6%(18+2.7)=1.24s 故工序 5 的单件时间: tdj=tm+tf+tb+tx =18+2.7+1.24=22s 4.73 粗车右端外圆 1)加工条件: 工件材料:45#钢 加工要求:粗车零件左端,车 20 长 22 机床:数车 CK6140 刀具:外圆车刀 量具:卡尺 2)计算切削用量 已知毛坯被加工长度为 80 mm,最大加工余量为 Zmax=30mm,可一次切削,切削深 度 ap=2mm 确定进给量 f: 根据工艺手册),表 2.475,确定 fz=0.2mm/r 切削速度: 参考有关手册,确定 V=100/min (r/min)1034.dw10vns 3)计算工时 当 nw=1000r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznz=0.21000=200(mm/min) 行程为 l+l1+l2=1200+75+30=1305mm 故机动工时为: tm =1305200=6.5min=393s 辅助时间为: tf=0.15tm=0.15393=59s 18 其他时间计算: tb+tx=6%(393+59)=27s 故工序 5 的单件时间: tdj=tm+tf+tb+tx =393+59+27=480s 4.74 精车右端 1)加工条件: 工件材料:45#钢 加工要求:粗车零件左端,车 20 长 22 机床:数车 CK6140 刀具:外圆车刀 量具:卡尺 2)计算切削用量 已知毛坯被加工长度为 80 mm,最大加工余量为 Zmax=0.3mm,可一次切削,切削深 度 ap=0.3mm 确定进给量 f: 根据工艺手册),表 2.475,确定 fz=0.08mm/r 切削速度: 参考有关手册,确定 V=150/min (r/min)15034.0dw1vns 3)计算工时 当 nw=1000r/min,工作台的每分钟进给量应为: fm=fznz=0.081500=120(mm/min) 行程为 l+l1+l2=80+5+3=88mm 故机动工时为: tm =88120=0.73min=44s 辅助时间为: tf=0.15tm=0.1544=6.6s 其他时间计算: tb+tx=6%(44+6.6)=3s 故工序 5 的单件时间: tdj=tm+tf+tb+tx =44+6.6+3=53.6s 19 第四章: 工艺文件的制作 5.1 工艺过程卡 对零件的加工制定重要工艺过程,如表 5-1 是车削异形轴的加工工艺过程卡和表 7-2 是车削件异形轴的加工工艺过程卡。 表 5-1 车削件加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 图 2-1机械加工工 艺过程卡片 产品名称 异形轴零件 零件名称 异形轴零件 材料牌号 45 毛坯种类 圆钢 毛坯外形尺寸 55*180 工序号 工序名称 工步内容 设备 工艺装备 10 备料 60*115 圆钢 锯床 20 调质处理 26-31HRC 30 数控车 1 加工左端外圆及内孔 数控车 三爪卡盘 40 数控车 2 加工右端外圆 数控车 三爪卡盘 50 去毛刺 去除毛刺 三爪卡盘 110 检验 测量各部分尺寸、形状精度检测 游标卡尺 编制 审核 2014.11 共一页 第一页 5.2 工序卡 工序卡片是工艺规程的一种形式。它是按零件加工的每一道工序编制的一种工艺 文件。它的内容包括:每一工序的详细操作、操作方法和要求等。它适用于大量生产 的全部零件和成批生产的重要零件。在单件小批生产中,一些特别重要的工序也需要 编制工序卡片。机械加工工序卡片是根据机械加工工艺卡片为一道工序制订的。它更 详细地说明整个零件各个工序的要求,是用来具体指导工人操作的工艺文件。在这种 卡片上要画工序简图,说明该工序每一工步的内容、工艺参数、操作要求以及所用的 设备及工艺装备。一般用于大批大量生产的零件。 20 21 22 23 第五章: 零件程序编制 每一个被加工零件的零件程序的生成都与该零件的加工息息相关。所加工零件的 加工质量的高低也与零件程序的生成密切相关。下面是该零件的加工程序 3。 异形轴: 轴 2 序 O0002 T0101 车外圆 S1000M03 主轴正转 M8 冷却液开 G99 冷却液开 G00X62Z2 冷却液开 G71U1R1 G71 粗车循环 G71P1Q2U0.3W0.2F0.1 N1G1X32 循环起点 X34W-1 倒角 Z-14 直线插补 X40W-8 车锥度 X53.13 直线插补 X48W-5 车倒角 Z-30 直线插补 X55.97W-2.26 车倒角 G3X57W-3.48R2 车圆弧 G1X48W-2.26 直线插补 N2W-5 循环结束 G70P1Q2 G70 精车循环 G0Z300 快速退回 M5 主轴停转 M9 冷却液停止 M1 选择性停止 T0202 切槽 S500M03 主轴正转 M8 冷却液开 G99 每转进给方式 G00X57Z3 快速定位至安全平面 24 Z-48 定位至切削点 G1X42F0.05 切槽 G0X57 退刀 G0Z300 退回安全平面 M5 主轴停转 M9 冷却液停止 M1 选择性停止 T0303 车内孔 M03S100 主轴正转 M8 冷却液开 G99 每转进给 G0X28Z2 快速定位 G1Z0F0.2 切削至平面 X26W-1F0.1 倒角 Z-35 直线插补 G0X25Z300 快速退刀 M5 主轴停止 M9 冷却液关 M1 选择性停 T0303 车螺纹 S300M03 主轴正转 M8 冷却液开 G99 每转进给方式 G00X25Z5 快速定位至安全平面 G92X26.7Z-30F2 车螺纹循环 X27.2 X27.7 X28 X28.2 X28.2 G0Z300 退回安全平面 M5 主轴停转 M9 冷却液停止 M30 程序结束返回开头 轴 2 序 车外圆 T0101 25 S1000M03 主轴正转 M8 冷却液开 G99 每转进给方式 G00X55Z5 快速定位 G71U1R1 G71 粗车循环 G71P1Q2U0.3W0.2F0.1 N1G0X0 循环起点 G3X6.93Z-6R4 车圆弧 G1X30W-9 车锥度 X35.11W-1.28 倒角 G3X35.43W-1.69R1 车圆弧 G1X30W-2 倒角 G2X30W-20R30 车圆弧 G1X38.4 直线插补 X40.4W-1 倒角 W-5 直线插补 X52.53W-2.33 车锥度 N2G3X52.53W-1.75R1 循环终点 G70P1Q2 G70 精车循环 G0X200Z300 快速退回 M5 主轴停转 M9 冷却液停止 M30 程序结束 第六章:程序的仿真加工 6.1 仿真软件的简介 数控加工仿真软件目前的国内市场有很多,做的出色的主要由宇龙仿真系统 和斯沃数控仿真系统,这些优秀的数控仿真系统都拥有发那科(FANUC)、西门子 (SINUMERIK)、三菱(MITSUBISHI)、广州数控(GSK)、华中世纪星(HNC)、北京凯恩帝 (KND)、大连大森(DASEN)、南京华兴(WA) 数控车铣及加工中心等 28 个系统,64 个控 制面板。具有网络版和单机版模式,可以在微机上仿真各种数控设备的编程,操作, 是广大高校机械类学生和国内外大中型企业数控操作人员的良师益友。 26 其中斯沃数控仿真软件是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所 开发的国内第一款自动免费下载更新的数控仿真软件。通过该软件可以使学生和操作 工人达到实物操作训练的目的,又可大大减少昂贵的设备投入. 6.2 仿真加工过程 1) 打开斯沃仿真软件,选择 Fanuc OIT 系统,进入系统界面 2) 松开紧急停止按钮,回零 X-Z 坐标轴(加工中心回零 X-Y-Z 轴) 3) 按照加工工艺表格选择合适的毛坯,刀具和夹具 4) 依次对刀,调整机床偏置数据,确认数据无误 5) 输入加工程序并检查程序是否正确、完整 6) 将机床状态转换为 AUTO,运行加工程序,并且观察刀具位置和切削过程 7) 加工完成后选择测量系统,测量主要加工尺寸,如果和设计不同,检查加工程序 和对刀是否正确 零件仿真加工图: 27 总 结 经过长时间的整理和修改到现在毕业设计基本完成。毕业设计的完成是一个长期 的过程,需要不断的进行精心设计零件,精心修改,不断地去研究各方面的文献,并 且利用自己所学的知识,认真总结完成毕业设计。历经了这么久的努力,终于完成了 毕业设计。通过这次的毕业设计,我拥有了无数难忘的感动和收获,让我系统地巩固 了大学三年所学习的课程,对自己也是一次很好的测验。通过毕业设计的制作也让我 更加了解了我院的 FANUC 0i 系统,切削、加工中心和车床等数控机床。 开始设计零件,分析零件的加工工艺,选择机床,选择刀具,选择毛坯,最终到 编制出程序。在这个过程中我都学会了很多的知识。这次从零件的设计完成结果来看, 虽然还是存在着一些问题,但是自己的很多方面还是得到了提高。 通过这次对零件进行设计及编制其说明书,增加了不少专业方面的知识,切实做 到了将理论联系到实际中,也只有理论与实际巧妙的结合在一起,才能达到规定的各 项性能指标。对于程序的编制是一个重要内容,只有合理的编制程序,制定出走刀路 线,才能在最短的时间内加工出满足要求的零件。 通过这次的毕业设计,使我对以前的所学知识进行了一次比较全面的复习,从中 学到了不少课本以外的知识,也积累了一些加工的经验和技巧。但在整个零件的加工 和毕业设计的完成都还存在着一定的不足,还恳请老师批评和指正。 28 总之用一句话来形容就是:即起到了温习旧知识的作用,又起到了开拓新思维的 作用。这为自己以后走向社会、走向工作岗位奠定了一定基础。 致 谢 这次毕业设计说明书及其零件工艺分析的完成,获得了很多人的帮助。首先要感 谢我的指导老师,在毕业设计书编制及零件工艺分析过程中,给予了我精心的指导, 并讲解了各项专业要领,提出了宝贵的专业意见。也要感谢曾经的科任老师,是他们 教给了我毕业设计这个大题中许多有用的知识,感谢学院实验室和图书室提供的设备 条件和实验场所,并且给予我们这么好的机会和大力支持。同时也感谢同学们的无私 帮助。最后,当然也要感谢百忙之中抽空参加毕业答辩的评审老师们。 29 参考文献 1钱可强.机械制图.北京:高等教育出版社,2011.5 2 艾兴,肖诗纲.切削用量简明手册.北京:机械工业出版社,2008.8 3 顾京.数控加工编程与操作.北京:高等教育出版社,2008.6 4 赵宏立.机械加工工艺与装备.北京:人民邮电出版社,2009.2 5 徐茂功.公差配合与技术测量.北京:机械工业出版社,2012.12 6 王甫茂,李正峰.机械制造基础.北京:科学出版社,2011 7教务处.毕业论文(设计)指导手册.M.宜宾:宜宾职业技术学院印刷厂,2010.4 8陈立德.机械设计基础课程设计.北京:高等教育出版社,2012.12
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