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电话型芯类零件的加工工艺设计与程序编制及加工毕业设计.doc
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1、 毕业设计用纸摘要数控技术是技术性极强的工作,尤其在机械加工领域应用最为广泛,所以这要求从业人员具有很高的机械加工工艺知识,数控编程知识和数控操作技能。此次的设计任务是对零件的加工工艺设计与程序编制及加工,利用绘图软件AutoCAD将零件的二维图画出来,然后用UG软件画出三维图形,再接着设计几个方案。方案的关键在于以生成最佳的刀具路径、利用最短的时间内加工出零件,且加工工序最优,加工出来的零件的工艺符合设计图纸的要求。根据这些要求选择最佳的加工工艺方案,填写工艺卡片,工序卡片。用软件编写加工程序,并且进行仿真验证得到加工效果图。关键词:加工工艺;编程;加工AbstractThe numeric
2、al control technology is highly technical work, especially in the field of mechanical processing is the most widely used, so it requires employees with machining process knowledge is very high, CNC programming knowledge and skills. The design task is to the parts processing process design and progra
3、mming and processing, the use of AutoCAD drawing software drawing out the parts of the two, and then use the UG software to draw the three-dimensional graphics, and then several design schemes. The solution lies in the generation of tool path, the best use of the shortest processing time of parts, a
4、nd the optimal processing, processing the parts meet the requirements of design drawings. According to the requirements of processing scheme of the best choice, fill in the process cards, process cards. Using software to program the processing procedure, and the simulation result of the processing e
5、ffect chart.Keywords: Processing technology; programming; processing目录一、绪论1二、电话机型芯的工艺分析4(一)、零件的结构特点分析4(二)、零件的结构工艺性分析5(三)、零件的技术要求分析5(四)、确定毛坯61、毛坯类型62、毛坯余量确定73、毛坯图7三、电话机型芯的工艺规程设计8(一)、加工顺序的安排8(二)、定位基准的选择9(三)、夹具以及装夹方式具的选择9(四)、制订工艺路线11(五)、选择刀具与切削用量111、选择切削刀具112、选择切削用量12四、电话机型芯的程序编制及仿真13(一)、数控编程的定义及分类131、
6、数控编程的定义132、数控编程的分类13(二)、编程原点的确定14(三)、数控加工程序代码的编写151、自动编程152、后处理294.4 数控加工仿真35附表一数控加工工艺卡片拟订40附表二零件数控加工刀具卡片40总结41致 谢42参考文献43一、绪论当今世界,工业发达国家对机床工业高度重视,竞相发展机电一体化、高精、高效、高自动化先进机床,以加速工业和国民经济的发展。长期以来,欧、美、亚在国际市场上相互展开激烈竞争,已形成一条无形战线,特别是随微电子、计算机技术的进步,数控机床在20世纪80年代以後加速发展,各方用户提出更多需求,早已成为四大国际机床展上各国机床制造商竞相展示先进技术、争夺用
7、户、扩大市场的焦点。根据市场需求和技术发展趋势,我国数控机床重点推进高效、精密为核心的数控机床,加强民展性能、高可靠性数控功能部件,积极开展复合加工机床、超精密数控机床和可重构制造系统的工程化研究等机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础,镄的民展一直备受人们关注。它开创了机械产品向机电一体化发展的先河,因此数控技术成为先进成为先进制造技术的一项核心技术。现代机械制造业的高技术趋势,促进机械制造业发展的有信息技术管理科学、计算机科学、系统科学、经济学、物理学、数学、生物学等机械制造业发展的方向主要是有切削加工技术的研究、精密、超精密加工技术和纳米加工技术的研究、先进制造技术的研究。目前,数控
8、机床的发展日新月异,高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,对国际民生的一些重要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用,这些行业装备数字化已是现代发展的大趋势,如:桥式三、五坐标高速数控龙门铣床、龙门移动式五坐标AC摆角数控龙门铣床、龙门移动式三坐标数控龙门铣床等。随着数控系统核心处理器性能的进步,目前高速加工中心进给速度最高可达80m/min,空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂,包
9、括我国的上海通用汽车公司,已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min,快速为100m/min,加速度达2g,主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件,只用30min,而同样的零件在一般高速铣床加工需3小时,在普通铣床加工需8小时。随着伺服控制技术和传感器技术的进步,在数控系统的控制下,机床可以执行亚微米级的精确运动。在加工精度方面,近10年来,普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m,精密级加工中心则从35m,提高到11.5m,并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。由于计算机硬
10、件的标准化和模块化,以及软件模块化,开放化技术的日益成熟,数控技术开始进入开放化的阶段。开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性。美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划,并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定,世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和技术规范的制定,预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。随着产品外观曲线的复杂化致使模具加工技术必须不断升级,对数控系统提出了新的需求。机床五轴加工、六轴加工已日益普及,机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。新
11、日本工机的5面加工机床采用复合主轴头,可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工,使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现,还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心,可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工,可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。二、电话机型芯的工艺分析(一)、零件的结构特点分析如图2.1所示零件图(图若不清晰,详见CAD零件图),分析其加工工艺性。图1.1零件CAD图图1.3零件三维图从上图1.3零件三维图,我们可以看出,零件主要由、凸台、半圆形凸台、凹槽、台阶 曲面组成 从这些结构中更可以看出,该零件结构比较简单。但在加工曲面
12、时,需要注意。(二)、零件的结构工艺性分析零件主要由凸台、半圆形凸台、凹槽、台阶 、圆弧面组成。其中尺寸精度和表面粗糙度如图所示。零件材料为40cr,热处理调质硬度250-300HBS。该形状比较简单,但是工序复杂,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。为了保证加工精度和表面质量,根据毛胚形状和尺寸,分析采用两次定位(一次粗定位,一次精定位)装夹加工完成,按照基准面先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加工、先面后孔的原则依次划分工序加工.。(三)、零件的技术要求分析 从图中分析得知,该零件的技术要求主要如下:(1)外轮廓部分外形210100的精度等级为IT1
13、2级,表面粗糙度为Ra3.2um。下表面的粗糙度为Ra3.2um,;。(2)凸台部分半圆弧凸台轮廓的精度为IT8,表面粗糙度要求为Ra1.6um,需要进行粗精加工方能达到要求,台阶表面,表面粗糙度要求为Ra3.2um,可直接粗铣即可。(3)未注表面未注尺寸加工面的精度等级按IT12级进行控制,表面粗糙度按Ra3.2um控制。(四)、确定毛坯1、毛坯类型毛坯是用来加工各种工件的坯料,毛坯的生产方法主要有:铸造、锻造、焊接、冲压件,以及各种型材也可以用作毛坯。(一)铸件 对形状较复杂的毛坯,一般可用铸造方法制造。目前大多数铸件采用砂型铸造,对尺寸精度要求较高的小型铸件,可采用特种铸造,如永久型铸造
14、、精密铸造、压力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。(二)锻件锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织。因此锻件的力学性能较好,常用于受力复杂的重要钢质零件。其中自由锻件的精度和生产率较低,主要用于小批生产和大型锻件的制造。模型锻造件的尺寸精度和生产率较高,主要用于产量较大的中小型锻件。(三)型材型材主要有板材、棒材、线材等。常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。就其制造方法,又可分为热轧和冷拉两大类。热轧型材尺寸较大,精度较低,用于一般的机械零件。冷拉型材尺寸较小,精度较高,主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。(四)焊接件焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。其优点
15、是制造简单、生产周期短、节省材料、减轻重量。但其抗振性较差,变形大,需经时效处理后才能进行机械加工。(五)其它毛坯其它毛坯包括冲压件,粉末冶金件,冷挤件,塑料压制件等。由于本零件精度要求不高,零件为板材,所以选用 型材作为本次零件的毛坯。2、毛坯余量确定毛坯图的尺寸都是在零件图尺寸的基础上,加减总加工余量得到毛坯尺寸,毛坯各面的设计基准一般同零件图一致。笔者认为这种设计方法并不合理,这是因为从毛坯尺寸的作用来讲并不要求它和零件图一致,对它提出的要求是:(1)保证它在机械加工时有最均匀合理的粗加工余量:(2)保证非加工面与加工面有最准确的位置及尺寸。根据该零件的图纸要求,由于零件并不是很长,因此
16、可以直接采用型材毛坯(板材),根据毛坯余量的合理选择给毛坯XYZ六个面单边各留有5mm 的余量。3、毛坯图由毛坯余量的选择,可确定零件的毛坯尺寸为220110100mm其毛坯如图1.5所示。图1.5零件毛坯图三、零件的工艺规程设计(一)、加工顺序的安排工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此,当拟定工艺路线时要合理、全面安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序。切削加工工序的安排原则1)基准先行 选为精基准的表面,应先进行价格,以便为后续工序提供可靠的精基准。如轴类零件的中心孔、箱体的地面或剖分面、齿轮的内孔和一端面等,都应安排在初始工序加工完成。2)先粗后精 各表面均应按
17、照粗加工半精加工精加工的顺序依次进行,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、装配面、工作面),后加工次要表面(如自由表面、键槽、螺纹孔等),次要表面常穿插进行加工,一般安排在主要表面达到一定精度之后、最终精加工之前。该零件的加工顺序应严格按照以上原则进行加工。(二)、定位基准的选择(1)粗基准的选择:选择毛坯上下表面中任意一面以及毛坯的外轮廓其中一对边为粗基准。(2)精基准的选择:以底面及铣削后的外轮廓为精基准定位,铣上表面及凸台,外形,凹槽、孔等部位。(三)、夹具以及装夹方式具的选择(1)夹具的选择数控加工对夹具主要有两大要求:一是夹具应具有足够的精
18、度和刚度;二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时,通常考虑以下几点:1)尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具,避免采用专用夹具,以缩短生产准备时间。2)在成批生产时才考虑采用专用夹具,并力求结构简单。3)装卸工件要迅速方便,以减少机床的停机时间。4)夹具在机床上安装要准确可靠,以保证工件在正确的位置上加工。图3.1精密平口钳本零件需要使用数控铣床进行加工,并且为板类零件,由零件图得,精密平口钳更稳定,方便装夹。所以选着精密平口钳为本次夹具(如图3.1),方便快捷,减少加工时间和费用。图3.2夹紧方式本零件使用通用虎钳,夹持工件左右端面,下面使用登高垫铁支撑,防止在加工过程中,切削力过大,
19、工件移动或掉落。使用登高垫铁,应把等高垫铁擦干,保持放置面没有杂物。这样才能保证零件加工精度。(四)、制订工艺路线制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领(生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用,它决定了各工序所需专业化和自动化的程度,决定了所应选用的工艺方法和工艺装备。)已确定为大批生产的条件下,可以考虑采用万能性的机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降。加工工序如下。1.下料2.铣削零件四边面,至图纸尺寸要求。3.铣削底面,作为基准平面4.粗加工上表
20、面外轮廓,留有0.5mm余量5.粗加工内孔轮廓,留有0.5mm余量6.使用R4球头刀曲面加工,至图纸要求7.去毛刺8.终检、入库(五)、选择刀具与切削用量1、选择切削刀具该零件的数控加工中主要为铣凹槽、铣凸台、钻孔,具体的刀具选择情况表3.1所示。表3.1 数控加工刀具卡片刀具编号刀具名称刀具规格刀具材料加工表面T01盘刀50YT15铣平面T02立铣刀20钨钢粗加工铣削轮廓T03立铣刀10钨钢精加工铣削轮廓T04R3球刀R3钨钢曲面加工2、选择切削用量切削用量:“三要素”是指刀具在切削过程中的运动参数。“三要素”是指:切削速度,进给量,背吃刀量。选择切削用量时考虑的因素:(1)切削加工生产率在
21、切削加工中,金属切除率与切削用量三要素ap、f、v均保持线性关系,即其中任一参数增大一倍,都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约,当任一参数增大时,其它二参数必须减小。因此,在制订切削用量时,三要素获得最佳组合,此时的高生产率才是合理的。 (2)刀具寿命 切削用量三要素对刀具寿命影响的大小,按顺序为v、f、ap。因此,从保证合理的刀具寿命出发,在确定切削用量时,首先应采用尽可能大的背吃刀量;然后再选用大的进给量;最后求出切削速度。(3)加工表面粗糙度精加工时,增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此,它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。在切削加工中,金属切除率与切削用量三要素ap、f、v
22、均保持线性关系,即其中任一参数增大一倍,都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约,当任一参数增大时,其它二参数必须减小。因此,在制订切削用量时,三要素获得最佳组合,此时的高生产率才是合理的。 综上所述,该零件的铣削用量请查看表3.2。表3.2 数控加工切削用量表加工表面主轴转速(r/min)背吃刀量(mm)进给速度(mm/min)铣平面800180粗加工铣削轮廓18001300精加工铣削轮廓20000.5250曲面加工25000.2300四、零件的程序编制及仿真(一)、数控编程的定义及分类1、数控编程的定义编程是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数(主运动和进给运动速度、
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