典型数铣零件加工工艺及夹具设计模板.doc
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1、XXXXX毕业设计题目:经典配合零件加工工艺设计系 部 XXXXXX 专 业 名 称 数 控 技 术 班 级 XXXXXX 姓 名 X X X 学 号 XXXXXXXXXX 指 导 教 师 X X XXXX年XX月XX日1 绪论毕业设计是我们毕业前进行一次综合性总复习,也是一次理论联络实际练习,是对我们所学专业知识全方面检验,也是对所学知识一个综合表现,把所学知识能够利用到实际生产中,是我们学完大学基础课,和大部分专业课后进行。毕业设计作为大学生最终一项关键工作,势必有它独特,无法比拟作用。此次设计关键是利用系统数控加工中心对配合零件进行加工,关键经过对零件设计进行分析、数控加工工艺选择和分析
2、、工艺方案确实定、编写数控加工工艺文件、编写数控车床加工程序和产品最终检测。最终利用数控铣床加工出零件。零件从外形设计到零件加工成产品完整表现了零件整个生产过程,检测了三年来知识积累情况,整个加工过程充足表现了数控铣床相对于一般车床优越性,在加工精度、零件复杂程度、加工时间等方面全部含有一般数控车床不可替换优越性。在提升劳动效率、加工精度、操作安全性方面是数控普车不可攀比。该设计经过加工过程表现了数控技术优越性。配合零件加工设计这个课题,因为它包含到知识面较广,充足利用了所学数控加工工艺、机械制图等知识,从图形设计到公差配合选择,零件毛坯分析、机床选择、刀具选择、工艺文件编制全过程,将理论知识
3、和实际操作紧密结合起来。2 数控机床选择数控基地设备:结合零件图分析,该零件有平面和型腔内圆、圆弧、孔及槽等组成,加工工序复杂。并为减换刀和对刀时间,确保良好精度要求。结合我院机床实际,最终确定为加工中心KVC650。KVC650加工中心配置FANUC 0i-MC控制系统,功效全、性能可靠、操作方便。机床各进给坐标轴运动,采取数字式交流伺服驱动,含有转矩脉冲小,低速运转平稳和噪音低等优点。机床关键参数见表21。 表21 机床关键参数表工作台面尺寸(长宽)1370405(mm)主轴锥孔/刀柄形式24ISO40 / BT40(MAS403)工作台最大纵向行程650mm主配控制系统FANUC 0iM
4、ate-MC工作台最大横向行程450mm换刀时间(s)6.5s主轴箱垂向行程500mm主轴转速范围606000( r/min)工作台T型槽(槽数-宽度间距)5-1660mm快速移动速度10000(mm/min)主电动机功率5.5/7.5(kw)进给速度58000(mm/min)脉冲当量(mm/脉冲)0.001工作台最大承载(kg)700kg机床外形尺寸(长宽高)(mm)2540mm2520mm2710mm机床重量(kg)4000kg图21 kvc650机床3 配合零件加工工艺设计3.1 零件图分析 该零件毛坯材料为45钢,毛坯尺寸为110mm110mm30mm,依据零件图形、形状、尺寸分析及毛
5、坯分析。该零件关键由平面、轮廓、型腔、圆弧、等组成。形状比较复杂,其零件加工工序较多。为确保其零件加工精度,首先定位很关键,其次是机床、刀具、夹具等。经过分析可采取二次定位加工完成,根据基准面先行、先主后次、先粗加工后精加工、先面后孔标准依次加工。3.2 零件加工工艺性分析3.2.1 零件结构分析零件形状图所表示,有轮廓加工,凹凸件加工及打孔等,因为经典零件需要配合薄壁零件。形状比较简单,不过工序复杂,表面质量和精度要求高,所以从精度要求上考虑,定位和工序安排比较关键。为了确保加工精度和表面质量,依据毛坯形状和尺寸,分析采取两次定位(一次粗定位和一次精定位)装夹加工完成,根据基准先主后次、先近
6、后远、先里后外、先粗后精、先面后孔标准依次划分工序。3.2.2 加工余量确实定 依据精度要求,该图尺寸精度要求较高,即需要有余量计算正确要求加工余量数值,是制订工艺关键任务之一。通常最小加工余量大小决定于:(1) 表面粗糙度;(2) 表面缺点层深度;(3) 表面几何形状误差;(4) 装夹误差;在具体确定工序加工余量时,应依据下列条件选择大小:(1) 对最终工序,加工余量应确保得到图纸上所要求表面粗糙度和精度要求;(2) 考虑加工方法,加工时变形;加工余量大小,直接影响零件加工质量和生产率。加工余量过大,不仅增加加工劳动,降低生产率,而且增加材料、工具和电力消耗,大大增加了成本。但若余量太小,又
7、不能消除误差和缺点,还可能产生不合格工件。所以必需合理确实定加工余量。其方法有经验估算法、查表修正法,分析计算法。为避免产生废品,尽可能加工余量偏大,留0.5mm余量精加工完成。3.2.3 表面质量和精度分析查机械设计基础课程设计指导书知,方型零件外轮廓、凸台和上、下表面粗糙度为Ra3.2um,其它表面粗糙度均为Ra6.3um。假如定位不好可能会造成表面粗糙度,加工精度难以达成要求。材料不得有裂纹和气孔,并锐边去毛刺。3.3 毛坯选择 除去零件加工尺寸,且两个零件加工后尺寸全部有差异,所以决定采取110mm110mm30mm毛坯尺寸进行加工,该零件较为复杂,所以选择毛坯种类是45钢,依据学校现
8、有设备进行考虑,依据生产需求考虑,另外,毛坯扭曲变形量不一样地方造成余量不充足,不稳定,所以,要采取数控铣削加工,其加工面全部有充足余量,尽可能确保各表面余量均匀。3.4 定位基准选择选择定位基准要遵照基准重合标准,即努力争取设计基准、工艺基准和编程基准统一,这么做能够降低基准不重合产生误差和数控编程中计算量,而且能有效地降低装夹次数。因下表面作为精基准能够满足基准重合标准。所以在加工中,先将零件上表面作为粗基准,铣出夹持面,再将夹持面作为精基准进行加工。图31所表示:图31定位基准图3.5 加工工艺路线设计3.5.1 工序划分按粗、精加工划分工序,在加工之前先切除毛坯余量,再将其表面精加工一
9、次,以确保粗、精加工精度,即先粗加工后精加工,粗加工在一般机床加工,精加工在加工中心进行加工。按刀具划分工序,为了降低换刀次数,压缩空程时间,降低无须要定位误差,按刀具集中工序方法加工零件,即在一次装夹中,尽可能用同一把刀具加工出可能加工全部部位,然后再换刀加工其它部位。按零件装夹定位方法划分工序,因为此零件不是太复杂,加工外形时,以内形定位,加工内型时以外形定位。3.5.2 工步划分工步划分关键从加工精度和效率两方面考虑。同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成,或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。然后先铣面后镗孔,使其有一段时间恢复,可降低由变形引发对孔精度影响。按刀具划分工步。也可采
10、取按刀具划分工步,以降低换刀次数,提升加工生产率,先用一把刀粗加工完表面,再把能够加工轮廓加工完成,换刀将剩下轮廓加工完成,最终一把精车洗刀将零件全部精铣完成。3.5.3 加工次序安排铣外轮廓精铣外轮廓翻面粗铣零件上平面翻面精铣零件上平面粗铣凸台零件外轮廓精铣凸台零件外轮廓粗铣台阶圆弧凸台精铣台阶圆弧凸台钻416mm孔钻410通孔钻416沉头孔洗掉夹持面去毛刺整理。此方案加零件一加工方案:下料铣3mm夹持面粗铣上平面精铣上平面粗工次序是粗精铣上平面后对剩下部分一一进行粗精加工。因为粗精加工同一个部位全部是用同一把刀,这有利于提升生产效率,也就是最好方案了。零件二加工方案:下料铣3mm夹持面粗铣
11、上平面精铣上平面粗铣外轮廓精铣外轮廓粗花边形内腔精铣花边形内腔粗铣台阶形内腔圆弧精铣台阶形内腔圆弧钻410通孔去毛刺整理。此方案加工次序是粗精铣上平面后对剩下部分一一进行粗精加工。因为粗精加工同一个部位全部是用同一把刀。所以选择此方案,这有利于提升生产效率,也是最好方案。3.6 进给路线确实定确定进给路线时,要在确保被加工零件取得良好加工精度和表面质量前提下,努力争取计算轻易,走刀路线短,空刀时间。进给路线确实定和工件表面情况、要求零件表面质量、机床进给机构间隙、刀具耐用度和零件轮廓形状等相关:(1) 选择工件刚性破坏小路线,以降低加工变形对加工精度影响;(2) 寻求最短进给路线,以提升加工效
12、率;(3) 切入和切出路线应考虑外延,以确保加工表面质量;(4) 完工时最终一刀应一次走刀连续加工,以免产生刀痕等缺点;3.7 夹具和量具确实定夹具是一个装夹工件工艺设备,广泛应用于机械制造过程切削加工、热处理、配件、焊接和检测等工艺过程中。在现代生产中,机床夹具是一个不可缺乏工艺设备,它直接影响着工件加工精度、劳动生率和产品制造成本等。专用夹具:通常在产品相对稳定、批量较大生产中采取多种专用夹具,可取得较高生产率和加工精度。除大批量生产之外,中小批量生产中也需要采取部分专用夹具,但在结构设计设计时要进行具体技术经济分析。在夹具选择上关键考虑:(1) 夹紧机构或其它元件不得影响进给加工部位要敞
13、开;(2) 必需确保最小夹紧变形;(3) 装夹方便辅助时间应尽可能短;(4) 对小型零件或工序时间不长零件,能够考虑在工作台上同时装夹几件进行加工,以提升加工效率;(5) 夹具结构应努力争取简单;(6) 夹具应便于和机床工作台及工件定位表面间定位元件连接; 注意事项:(1) 夹紧工件时要松紧合适,只能用手板紧手柄,不得借助其它工具夹力;(2) 强力作业时,应尽可能使力朝向固定钳身;(3) 不许在活动钳身和光滑平面上敲击作业;(4) 对丝杠、螺母等活动表面应常常清洗、润滑,以防生锈;经上综合分析,该方型零件应选择平口虎钳和部分辅助装夹垫块垫片从工件侧面夹紧,便可加工。图32 平口虎钳依据该零件实
14、际形状,需采取游标卡尺、千分尺、直尺等量具来测量。其量具使用表如表31所表示:表31量具表名称规格用途量程(mm)分度值(mm)游标卡尺0-1500.02关键用于测量内、外尺寸和深度等千分尺 0-2575-1000.001用于长度测量工具直尺0-1001用来测量工件长度3.8 刀具材料选择(1)高速钢 在600摄氏度仍能保持较高硬度,较之其它工具钢耐磨性好且比硬质合金韧性高,但压延性较差,热加工困难,耐热冲击性较弱。不适合高速切削和硬材料。 (2)硬质合金 含有较高红硬性,能在800摄氏度到1000摄氏度保持很好加工性能,许可切削速度就高速刚410倍。复合碳化物系硬质合金在铣削金属切削中显示出
15、极好性能。于是,硬质合金得到了很大普及。综合我院机床和加工材料为45钢分析,所用刀具采取硬质合金。3.9 切削用量选择3.9.1 切削深度确实定 铣削深度大了,走刀速度就会低下来,铣削深度小了,走刀速度就会提上去。你一次能够吃二、三十毫米,甚至更深也行。不过走刀速度一定要降下来,不然就轻易打刀。另外,还和铣床功率,工艺系统刚度和强度相关,铣床功率、刚度、强度不足时,铣削深度就不能过大。通常高速钢铣刀在铣削软钢时,铣削宽度5mm,铣削深度5mm,精铣时,铣削深度0.5-1mm。中硬钢4,硬钢3。加一个半精加工。通常精加工深度留0.5余量,毛坯余量为2-3mm,粗加工深度为1.5-2.5mm。 3
16、.9.2 主轴转速确实定 关键依据许可切削速度Vc(m/min)选择 n= (式3-1)式中: Vc为切削速度(m/min) D为铣刀直径(mm) n为主柱转速(r/min)因为每把刀计算方法相同,现选择20立铣刀为例说明其计算过程。D=20mm依据切削原理可知,切削速度高低关键取决于被加工零件精度、材料、刀具材料和刀具耐用度等原因,可参考表32选择。表32铣削时切削速度工件材料硬度/HBS切削速度/(mm/min)高速钢铣刀硬质合金铣刀45钢22518-4266-150225-32512-3654-120325-4256-2136-75从理论上讲,值越大越好,因为这不仅能够提升生产率,而且能
17、够避免生成积屑瘤临界速度,取得较低表面粗糙度值。 粗铣时 =120m/min 精铣时 =180m/min代入式31中:= =1910.8r/min=2866.2r/min计算主轴转速n要依据机床有或靠近转速选择: =1911r/min =2866 r/min同理计算10钻头: =4777r/min = 7160r/min3.9.3 进给速度确实定切削进给速度F时切削时单位时间内工件和铣刀沿进给方向相对位移,单位mm/min。它和铣刀转速n、铣刀齿数z及每齿进给量(mm/z)关系为 F=Z (式3-2)式中: F为进给速度(mm/min) 为进给量(mm/z) Z为铣刀齿数 n为铣刀转数(r/m
18、in)每齿进给量选择关键取决于工件材料力学性能、刀具材料、工件表面粗糙度值等原因。工件材料强度和硬度越高,越小,反之则越大;工件表面粗糙度值越小,就越小;硬质合金铣刀每齿进给量高于同类高速钢铣刀,可参考表33选择:表33铣刀每齿进给量工件材料每齿进给量粗铣精铣高速钢铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀45钢0.10-0.150.10-0.250.02-0.050.10-0.15铝0.06-0.200.10-0.250.05-0.100.02-0.05综合选择:粗铣=0.06 mm/z 精铣=0.03mm/z 铣刀齿数z=3上面计算出: =1911 r/min =2866 r/min 将代入式
19、32中计算: 粗铣时:F=0.0631911=344mm/min 精铣时:F=0.0332866=258mm/min4 冷却液选择因为该零件在KVC650加工中心进行加工,须依据其切削用量、刀具材料和毛坯材料等选择冷却液,因为在切削加工过程,被切削金属层变形,切屑和刀具前刀面摩擦和工件和刀具后刀面摩擦等,轻易产生大量切削热。其中,大量切削热被工件吸收,大量切削热传入刀具,轻易使刀具损坏,为了提升零件加工精度,延长刀具耐用度和使用寿命,在切削加工过程中必需使用冷却液对工件和刀具进行冷却,也能起到良好排屑和润滑等作用。切削液是为了提升加工效率而使用液体,它含有冷却、润滑、清洗和防锈作用,常见有乳化
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