汽车滑轮的加工工艺与编程[CAD高清图纸和文档]
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浙江广厦建设职业技术学院数控技术专业毕业设计说明书设计题目 汽车滑轮的加工工艺与编程学生姓名 包振平 学 号 0219070301 指导教师 贺健鸣 专 业 数控技术 年 级 2007级 浙江广厦建设职业技术学院毕业设计说明书摘 要本文是针对当下汽车行业中所需的联结器材即汽车滑轮进行一系列的设计探讨,其中对根据所要求的滑轮功能进行规划设计,做出效果图及汽车滑轮的编程以及对它加工工艺、刀具选择、切屑量选择、汽车滑轮材料选择,并严格按照以上几点要求做出整体地修改,提出最佳方案实施,经过一系列的筛选和参考,最终加工完成的工件达到了要求。至此得出以下结论:汽车滑轮主要是用于联结汽车零件,应选用重量轻,耐高温,耐腐蚀的材料,因此可以确定汽车滑轮所选的材料是铝。根据编程原点的选择原则,工件零点应选在工件内部左下脚的圆的圆心上。加工顺序要根据基面先行,先粗后精,先主后次等原则,先下料,在汽车滑轮上钻孔,然后,对其进行粗加工,半精加工,精加工。关键词:联结;切削量;滑轮;材料;编程目 录1 引言11.1数控技术的发展11.2数控铣削加工的主要内容12 汽车滑轮加工工艺的设计22.1汽车滑轮的选材22.2汽车滑轮工艺的分析32.2.1加工步骤的划分32.2.2加工顺序的确定32.2.3辅助工序的安排32.3汽车滑轮切削用量参数的确定32.3.1确定主轴转速32.3.2确定进给速度42.3.3汽车滑轮工艺卡片的拟定42.4刀具的选择52.4.1刀具的选用原则及注意事项52.4.2数控加工刀具卡片的拟定62.4.3对刀点与换刀点的设定62.5机床的选用73 汽车滑轮夹具的选用83.1对汽车滑轮夹具的基本要求和设计步骤83.1.1对汽车滑轮夹具的基本要求83.1.2汽车滑轮夹具的选用83.2夹具的制造及其保证精度的方法83.2.1夹具的制造特点83.2.2汽车滑轮夹具调整的要求84 汽车滑轮数控加工编程9 4.1编程原点及工件坐标系的选择9 4.2汽车滑轮加工路线的确定94.3程序编写105 结 论286 致 谢297 参考文献301引 言1.1数控技术的发展数字控制机床(NC)是近代发展起来的一种自动控制机床,通过数字信息自动控制机床的运转。数控机床的加工程序和运动变量通过数控装置自动控制,同时具有自动换刀、自动测量、自动润滑和自动冷却等功能。数控机床的发展完全依赖于数控系统的发展,自1952年美国研制出第一台数控铣床起,数控系统经理了两个阶段和六代的发展。两个阶段分别是数控阶段(1952-1970年)和计算机数控阶段(1970至今)。六代分别为第一代的电子管元件构成的专用NC装置,第二代的晶体管电路的NC装置,第三代的小、中规模集成电路的NC装置,第四代的采用大规模集成电路的小型通用计算机数控系统,第五代的应用微处理器的计算机数控系统和第六代的PC性能发展到很高阶段的数控系统。1.2数控铣削加工的主要内容零件上的曲线轮廓。指要求有内、外复杂曲线的轮廓,特别是由数学表达式给出的其轮廓为非圆曲线和列表曲线的曲线轮廓;空间曲面。由数学模型设计出的,并具有三维空间曲面的零件;形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位;用通用铣床加工难以观察、测量和控制进给的内外凹槽;高精度零件。尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等要求较高的零件,如发动机缸体上的多组高精度孔或型面图2.1加工零件图;能在一次装夹中顺带铣出来的简单表面;采用数控铣削后能成倍提高生产率,大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。第 30 页 共30页2汽车滑轮数控加工工艺的设计图2.1汽车滑轮平面图 2.1汽车滑轮的选材 选材合理就应该是在满足零件的性能要求的条件下最大限度的发挥材料潜力,既要考虑到材料强度,同时也要减少材料消耗和降低成本。因此要全面分析所选材料。选材的一般原则:满足汽车滑轮的使用性能要求:由于汽车滑轮是联结汽车零件的重要组成部分,因此,对汽车滑轮的要求很高,即物理性能和化学性能要求很高。满足材料的工艺性能需求: 材料的工艺性包括材料的切削加工性能,热处理工艺性能。a.切削加工性:是指材料接受切削加工的能力,它一般用切削抗力大小,加工零件表面粗糙度,加工时切削排除难易程序及刀具磨损大小来衡量。切削加工性与材料的化学成分,力学性能及其纤维组织有密切关系。 切削加工性好的材料,对保证产品质量,提高劳动生产率,降低成本有极大的经济意义。 热处理工艺性能包括淬透性,变形与开裂倾向,过热敏感性,回火脆性,氧化脱碳倾向,不同材料的热处理性能是不同的。b.在选择料的时候,就会遇到一个不回避的问题,那就是材料的经济性。 汽车滑轮主要是用于联结汽车零件,应选用重量轻,耐高温,耐腐蚀的材料。综上所述,可以确定汽车滑轮所选的材料是铝。2.2汽车滑轮工艺的分析2.2.1加工步骤的划分下料,磨床加工。先要把钢件进行锯料,用专用的锯料机床,下料的要求是长度178mm宽度是98,高度是14mm,并且要求下料长度的误差不能超过正负0.1,宽度的误差不能超过正负0.1mm,高度的误差不能超过正负0.1mm,还要求当每次锯料要对下的料进行全检,两个侧面磨平,打直角,所用测量的工具是卡尺和千分尺,为了给工件散热,在下料时,要打开冷却液或油料;孔定位。本设计中先用直径12.1mm的钻头进行孔定位;粗精加工。直径8mm的铣刀对滑轮进行粗精加工并为精加工留下余量;侧面精加工。用直径4mm铣刀对余下材料进行精加工达到图纸要求; 镗孔并刻字。用直径12.6mm铣刀对所需要的孔进行镗孔并用刀尖为0.01mm刻字刀进行刻字。2.2.2加工顺序的确定根据基面先行,先粗后精,先主后次等原则,本设计先加工孔,然后加工外表面,最后进行刻字。2.2.3辅助工序的安排辅助工序一般包括滚筒去毛刺、清洗、检验等。检验工序是主要的辅助工序,是合格证产品质量的重要措施,汽车滑轮的每道工序加工完成之后,和汽车滑轮全部加工完成之后都要进行检验工序。2.3汽车滑轮切削用量参数的确定汽车滑轮切削参数的确定主要是:选定加工部分所需刀具以及切削三要素。粗加工,粗铣主轴转速为2500r/min,进给速度为550mm/min,半精铣时主轴转速为5000r/min,进给速度为500mm/min.精铣所需加工部分时主轴转速5000r/min,进给速度为500mm/min。2.3.1 确定主轴转速 主轴转速按下面步骤来确定: 主轴转速应根据允许的切削速度和刀具的直径来选择,其计算公式为:n=1000VC/3.14*D式中: VC为切削速度单位为m/min,n为主轴转速,单位为r/min,D表示工件直径或刀具直径,单位为mm。计算出的主轴转速n,要选取机床能达到的转速或相近转速。2.3.2确定进给速度确定进给速度的原则: 当工件的质量要求能够得到保证时,为提高生产率。 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。 当加工精度、表面粗糙度要求高或精铣时,进给速度应选小些。进给速度的计算: Vf = fZ Z n 式中:f表示主轴转速 fz表示背吃刀量 Z表示铣刀齿数 n表示每齿进给量背吃刀量的确定: 背吃刀量是由机床、夹具、刀具、工件的刚度确定。在刚度允许的条件下,尽可能选取背吃刀量等于工件的加工余量,以减少走刀次数,提高生产率。 粗加工(Ra1080m)时,一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率的机床上,背吃刀量可达810mm。 半精加工(Ra1.2510m)时,背吃刀量为0.52mm。精加工(Ra0.321.25m)时,背吃刀量为0.20.5mm。2.3.3 工艺卡片的拟定表2.1数控加工工艺卡片单位名称联成机械产品名称或代号零件名称零件图号汽车滑轮汽车滑轮工序号程序编号夹具名称使用设备车间001O0101平面压块FANUC数控机床金工车间工步号工步内容(尺寸单位 )刀具号刀具、规格/ 主轴转速/r.min进给速度/.min备注1孔定位112.125005502粗精铣2850005003侧面精铣3450003004镗孔412.635002505刻字50.0145009002.4刀具的选择2.4.1刀具的选用原则及注意事项刀具的选择的原则:要求加工的时候必须有效率,装夹要方便,根据上面的分析,我采用硬质合金钢刀棒,钨钢刀,数控加工对刀具的要求不仅需要钢性好,精度高,而且要求尺寸稳定,耐用度高,同时要求安装调整方便,这样来满足数控机床高效率的要求。数控铣刀的选择应注意如下:孔加工刀具的选用a.数控机床孔加工一般采用钻头,由于钻头的刚性和切削条件差,选用钻头直径D应满足L/D5(L为钻孔深度)的条件;b.钻孔前先用中心钻定位,保证孔加工的定位精度;c.精铰孔可选用浮动绞刀,铰孔前孔口要倒角;d.尽量选择较粗和较短的刀杆,以减少切削振动。铣削加工刀具选用 a.在数控机床上铣削平面时,应采用钨钢刀铣。平面铣削应选用不重磨硬质合金端铣刀或钨钢立铣刀采用二次走刀,第一次走刀最好用粗铣刀粗铣,沿表面连续走刀;b.在数控铣床上钻孔,可采用固定循环程序,多次自动进退,以利于冷却和排屑。 根据以上的分析,在加工汽车滑轮所采用的刀具是钨钢刀。硬质合金刀具有高硬度(69-81HRC),高热硬性(可达900-1000度),高耐磨性和较高抗压强度.用它制造刀具,切削速度,耐磨性与寿命都比高速钢高, 超硬质合金钢制的刀片,装夹在刀体上使用不仅使用方便,还大大的提高加工的效率。根据以上的分析,采用硬质合金钢刀和钨钢刀。根据加工要求,选用五把刀。1号为粗加工,选用12.1mm的钻头;2号为半精加工,选用8mm硬质合金钢刀;3号为侧面精加工,选用4mm钨钢刀;4号为孔精加工,选用12.6mm钨钢刀;5号为“Z”型字精加工,选用0.01mm钨钢刀。2.4.2数控加工刀具卡片的拟定表2.2控加工刀具卡片产品名称或代号滑轮零件名称汽车滑轮零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T0112.1mm的钻头1 孔2T028硬质合金刀1所需加工部分和 外型3T034mm钨钢刀1精铣侧面余边4T0412.6mm镗刀1镗孔5T050.01mm刻字刀1刻字0.01mm为刀尖宽度编制包振平审核批准2.4.3对刀点与换刀点的设定本设计的对刀点设置在滑轮的上表面,对刀时应使对刀点与刀位点重合。所谓刀位点,是指确定刀具位置的基准点,如平头立铣刀的刀位点一般为端面中心;球头铣刀的刀位点取为球心;钻头为钻尖。“换刀点”应根据工序内容来作安排,为了防止换刀时刀具碰伤工件,换刀点往往设在距离零件较远的地方。2.5机床的选定一般加工平面零件采用加工中心或铣床进行加工,本设计中由于汽车滑轮需要批量加工(本设计只做单个范例),因此选用加工中心进行加工。3汽车滑轮夹具的选用3.1 对汽车滑轮夹具的基本要求和设计步骤3.1.1对汽车滑轮夹具的基本要求保证工件的加工精度,便于寻找加工原点及对刀点;应选用专用夹具力求装卸方便,一次能装夹多个工件;使用性好,能进行多次装夹;经济性好,不宜变型,硬度较高;夹具的定位及夹紧机构元件不能影响刀具的走刀运动。3.1.2 汽车滑轮夹具的选用根据加工要求选用平面压块固定其在加工中心工作台上,所装夹位置不能超过机床行程。3.2夹具的制造及其保证精度的方法3.2.1夹具的制造夹具通常是单件生产,且制造周期短。由于所加工汽车滑轮形状较为简单,毛坯形状为规则的长方体,因此夹具不需太复杂。3.2.2 汽车滑轮夹具调整的要求我所做的汽车滑轮为了保持加工的精度的要求,对汽车滑轮中所需加工制造的孔进行孔定位,从而保证其对于整体零件的加工精度。4 汽车滑轮数控加工编程4.1编程原点及工件坐标系的选择 数控加工中心的工件坐标系的原点通常要选择便于测量或对刀的基准位置上,同时要便于编程计算。从图上得出工件原点应选在工件内部左下角的小圆的圆心上,来确定XYZ三轴。建立工件坐标系,确定工件上表面为对刀点即Z0。图4.1汽车滑轮零件图4.2汽车滑轮加工路线的确定加工路线的确定原则如下:加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度;使编程数值计算简单,程序短,以减少编程工作量;尽量缩短加工路线,减少刀具空行程时间和换刀次数,以提高生产效率。此外,确定加工路线时,还要考虑加工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况,确定是一次走刀,还是多次走刀来加工以及在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣,在精铣时,应尽量采用顺铣,以利于提高工件的表面质量。走刀路线如图4.2所示:先进行孔定位即先以图中左下角的小圆为基准,分别对两个三角型孔及右下角的孔进行孔定位,然后对两个三角型的孔进行铣削,并铣出右下角的孔及左上角的边料,最后进行刻字。图4.2完整刀路图4.3 程序编写 加工中心加工加工较复杂的零件时,一般都采用自动编程,本设计采用CIMCO自动编程软件进行编程,该种方法编程不仅速度较快,而且可以在编程的同时显示走刀路线,因此选定这种自动编程方式。加工程序如下(加工刀路图见4.2):O0101N0010 G40 G17 G80 G90 G49N0020 G91 G28 Z0.0 M05N0030 T01N0040 M06N0050 (N:DRILLING_TOOL D:12.10000000000000000 H:1)N0060 T02N0070 G00 G90 X0.0 Y0.0 S2500 M03N0080 G43 Z50. H01N0090 G81 Z-17. R1. F550.N0100 X-4.838 Y48.79N0110 X42.047 Y26.431N0120 X90.125 Y0.0N0130 G80N0140 G91 G28 Z0.0 M05N0150 T02N0160 M06N0170 (N:8 D:8.00000000000000000 H:2)N0180 T03N0190 G00 G90 X9.295 Y49.215 S5000 M03N0200 G43 Z50. H02N0210 Z-1.N0220 G01 Z-2. F500.N0230 X9.458 Y49.688N0240 G03 X8.528 Y51.594 I-1.418 J.488N0250 G01 X-5.585 Y56.453 F800.N0260 G02 X-5.634 Y56.47 I1.335 J3.877N0270 G03 X-7.123 Y56.012 I-.438 J-1.223N0280 G01 X-20.656 Y37.412N0290 G03 X-19.916 Y36.416 I.526 J-.382N0300 G01 X13.79 Y48.198N0310 G03 X13.716 Y49.825 I-.28 J.802N0320 G02 X13.375 Y49.926 I.994 J3.977N0330 G01 X8.528 Y51.594N0340 G03 X6.621 Y50.665 I-.488 J-1.418N0350 G01 X6.459 Y50.192N0360 Z-1.N0370 G00 Z50.N0380 X9.295 Y49.215N0390 Z-3.N0400 G01 Z-4. F500.N0410 X9.458 Y49.688N0420 G03 X8.528 Y51.594 I-1.418 J.488N0430 G01 X-5.585 Y56.453 F800.N0440 G02 X-5.634 Y56.47 I1.335 J3.877N0450 G03 X-7.123 Y56.012 I-.438 J-1.223N0460 G01 X-20.656 Y37.412N0470 G03 X-19.916 Y36.416 I.526 J-.382N0480 G01 X13.79 Y48.198N0490 G03 X13.716 Y49.825 I-.28 J.802N0500 G02 X13.375 Y49.926 I.994 J3.977N0510 G01 X8.528 Y51.594N0520 G03 X6.621 Y50.665 I-.488 J-1.418N0530 G01 X6.459 Y50.192N0540 Z-3.N0550 G00 Z50.N0560 X9.295 Y49.215N0570 Z-5.N0580 G01 Z-6. F500.N0590 X9.458 Y49.688N0600 G03 X8.528 Y51.594 I-1.418 J.488N0610 G01 X-5.585 Y56.453 F800.N0620 G02 X-5.634 Y56.47 I1.335 J3.877N0630 G03 X-7.123 Y56.012 I-.438 J-1.223N0640 G01 X-20.656 Y37.412N0650 G03 X-19.916 Y36.416 I.526 J-.382N0660 G01 X13.79 Y48.198N0670 G03 X13.716 Y49.825 I-.28 J.802N0680 G02 X13.375 Y49.926 I.994 J3.977N0690 G01 X8.528 Y51.594N0700 G03 X6.621 Y50.665 I-.488 J-1.418N0710 G01 X6.459 Y50.192N0720 Z-5.N0730 G00 Z50.N0740 X9.295 Y49.215N0750 Z-7.N0760 G01 Z-8. F500.N0770 X9.458 Y49.688N0780 G03 X8.528 Y51.594 I-1.418 J.488N0790 G01 X-5.585 Y56.453 F800.N0800 G02 X-5.634 Y56.47 I1.335 J3.877N0810 G03 X-7.123 Y56.012 I-.438 J-1.223N0820 G01 X-20.656 Y37.412N0830 G03 X-19.916 Y36.416 I.526 J-.382N0840 G01 X13.79 Y48.198N0850 G03 X13.716 Y49.825 I-.28 J.802N0860 G02 X13.375 Y49.926 I.994 J3.977N0870 G01 X8.528 Y51.594N0880 G03 X6.621 Y50.665 I-.488 J-1.418N0890 G01 X6.459 Y50.192N0900 Z-7.N0910 G00 Z50.N0920 X9.295 Y49.215N0930 Z-9.N0940 G01 Z-10. F500.N0950 X9.458 Y49.688N0960 G03 X8.528 Y51.594 I-1.418 J.488N0970 G01 X-5.585 Y56.453 F800.N0980 G02 X-5.634 Y56.47 I1.335 J3.877N0990 G03 X-7.123 Y56.012 I-.438 J-1.223N1000 G01 X-20.656 Y37.412N1010 G03 X-19.916 Y36.416 I.526 J-.382N1020 G01 X13.79 Y48.198N1030 G03 X13.716 Y49.825 I-.28 J.802N1040 G02 X13.375 Y49.926 I.994 J3.977N1050 G01 X8.528 Y51.594N1060 G03 X6.621 Y50.665 I-.488 J-1.418N1070 G01 X6.459 Y50.192N1080 Z-9.N1090 G00 Z50.N1100 X9.295 Y49.215N1110 Z-11.N1120 G01 Z-12. 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