机械毕业论文范文.doc
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1、1 重庆大学网络教育学院重庆大学网络教育学院 毕业设计(论文)毕业设计(论文) 学生所在校外学习中心 : 批次 层次 专业 : 学号:_ _ _ 学生姓名: _ _ _ 指导教师: 起止日期: 2 前 言 制造业是所有与制造有关的行业的总称,是一个国家国民经济的支柱产业。它 一方面为全社会日用消费品生产创造价值,另一方面也为国民经济各部门提供生产 资料和装备。据估计,工业化国家 70%80%的物质财富来自制造业,约有 1/4 的人 口从事各种形式的制造活动。可见,制造业对一个国家的经济地位和政治地位具有 至关重要的影响,在 21 世纪的工业生产中具有决定性的地位与作用。 由于 现代科学技术日新
2、月异的发展,机电产品日趋精密和复杂,且更新换代速度加快, 改型频繁,用户的需求也日趋多样化和个性化,中小批量的零件生产越来越多。这 对制造业的高精度、高效率和高柔性提出了更高的要求,希望市场能提供满足不同 加工需求、迅速高效、低成本地构筑面向用户的生产制造系统,并大幅度地降低维 护和使用的成本。同时还要求新一代制造系统具有方便的网络功能,以适应未来车 间面向任务和定单的生产组织和管理模式。 随着社会经济发展对制造业的要求不断提高,以及科学技术特别是计算机技术 的高速发展,传统的制造业已发生了根本性的变革,以数控技术为主的现代制造技 术占据了重要地位。数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测
3、及自动控制 等高新技术于一体,是制造业实现柔性化、自动化、集成化及智能化的重要基础。 这个基础是否牢固, 直接影响到一个国家的经济发展和综合国力,也关系到一个国 家的战略地位。因此,世界各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术 及其产业。在我国,数控技术与装备的发展亦得到了高度重视,近年来取得了相当 大的进步,特别是在通用微机数控领域,基于 PC 平台的国产数控系统,已经走在了 世界前列。 毕业设计是在修完所有课程之后,我们走向社会之前的一次综合性设计。主要 用到所学的数控加工工艺设计、机械设计等方面的知识。着重说明一轴的数控加工 方法,即零件图样的分析、数控加工的工艺分析、工艺路线的
4、制定、数控程序的编制。 通过本次毕业设计,使我更加了解数控加工的含义,以及懂得如何查阅相关资料和 怎样解决在实际工作中遇到的实际问题,这为我以后从事这项职业打下了良好的基 础。 3 摘摘 要要 凸轮零件的加工体现在对材料的选择、刀具的选择、工装夹具、定位元件、 基准的选择、定位方式、对刀、工艺路线拟定、程序的编制、数控车、数控铣等。 着重说明了数控加工工艺设计的主要内容 、数控加工工艺与普通加工工艺的 区别及特点 、数控刀具的要求与特点 、数控刀具的材料 、选择数控刀具时应考虑 的因素、工件的安装 、定位误差的概念和产生的原因 、数控车床的主要加工对象、 数控车床的坐标系、零件图形的数学处理及
5、编程尺寸设定值的确定 、工步顺序的安 排 、切削参数选择 、数控铣床的主要加工对象等。全面审核投入生产制造中。其 中轴的数控加工工艺分析、装夹、基准的选择、工艺路线的拟定、程序的编制既是 重点又是难点。 关键词 刀具,加工工艺,铣床类型,程序编程,夹具,等等。 4 目目 录录 前前 言言2 摘摘 要要3 1 1、论文产生的目的及背景、论文产生的目的及背景5 11 课题的目的及意义.5 1.2 课题目的6 1.3 课题任务、设计内容、实现途径6 2 2、零件图样分析、零件图样分析7 2.1 结构分析7 2.2 精度等级、表面粗糙度8 2.3 选材分析8 3 3、确定加工工艺方案、确定加工工艺方案
6、10 3.1 工艺分析10 3.2 加工调整10 3.3 刀具集中分序法12 3.4 以加工部位分序法12 3.5 以粗、精加工分序法12 4 4、工件的装夹、工件的装夹13 4.1 数控铣床夹具13 4.2 通用夹具13 4.3 工件的装夹方法和装夹方式14 4.4 工件的定位14 4.41 工件定位的意义14 4.42 工件的六点定位定位原理15 4.43 工件的定位形式15 4.5 定位基准的选择16 4.51 基准及分类.16 4.52 定位基准的选择16 5 5、数控铣刀的选择、数控铣刀的选择17 5.1 对刀具的要求.17 6 6、切削用量的选择、切削用量的选择19 7 7、数值计
7、算、数值计算20 8 8、程序的编制、程序的编制22 8.1 UG 的编程的应用.22 8.2 编制程序23 5 8.21 UG 自动编程效果图23 8.22 手动编写加工程序.26 总结总结28 参考文献参考文献28 6 1 1、论文产生的目的及背景、论文产生的目的及背景 11 课题的目的及意义课题的目的及意义 数控铣床铣削凸轮零件,是理论知识和实践的课题。它主要的意义是让我们了 解数控技术,了解数控技术给我们生活带来的方便,给我国的传统工艺带来的巨大 的改变。 同过去的传统加工相比,数控不仅加工自动化程度高,在数控机床加工零件时, 除了手工装卸工件外,全部加工过程都是由机床自动完成。而且,
8、数控加工精度高, 加工质量稳定。数控加工尺寸精度通常在 0.005-0.1MM 之间。数控加工对象比较广 泛,生产的效率也比较高:一方面自动化程度高,在一次装夹中能完成较多表面, 省去了划线,多次装夹,检测等工序;例如凸轮零件在加工过程中,先把刀对好, 再利用数控编程技术使加工深度逐渐的加深,这样既能不损坏刀具,又能达到加工 要求。这样就提高了效率。数控技术生产的效率.质量是先进技术的主题。 21 世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统,智能化的内容包括在数控系统 中的各个方面:为追求加工效率和加工质量方面的智能化,如加工过程的自适用控 制,工艺参数自动生成;为提高驱动性能及使用链接方便的智能
9、化,如智能化的自 动编程,自动化的人机界面等;还有智能诊断.智能监控方面的内容,方便系统的诊 断和维修等。 为了充分发挥数控加工优势,数控加工正在向工序集中.更高速高效率.更高精 度.更高可靠性及更完善的功能方向发展。 1.2 课题目的课题目的 (1)培养和提高自己综合运用专业知识分析和解决实际问题的能力,进一步 将自己学到的理论知识运用到实际问题当中去,使所学的理论知识得到巩固、扩大、 加深和系统化。 7 (2)学会利用现代数控技术解决普通铣床难以解决的零件,使用现代数控铣床 编程数控程序铣削凸轮零件,学会和同学们一起互相合作,互相探讨,培养团队合 作精神。 1.3 课题任务、设计内容、实现
10、途径课题任务、设计内容、实现途径 课题任务: (1)分析凸轮零件的数控铣削加工工艺。 (2)合理的选择数控机床, (3)利用数控铣床铣削凸轮零件。 (4)利用 CAD/CAM 技术画图根据其图样自动生成加工程序,然后转换到数控铣 床,让其加工出合格的凸轮零件 设计内容:数控加工工艺设计、程序编制;机床、刀具、材料的选择;工件的装 夹;数控车、数控铣;工艺路线的拟定。 实现途径:根据我所学的知识,加上指导老师的指导,参考有关数控加工工艺与 设备的书本和文献,在网上找相关的资料加以分析和利用,还有数控现场的调查和 分析。 8 32 2 2、零件图样分析、零件图样分析 如图所示 图图 1 1 凸轮零
11、件凸轮零件 2.1 结构分析结构分析 该零件是常见的凸轮类复杂零件,是由凸轮槽内、外轮廓、孔等表面组成的内 外轮廓加工 零件。由于该零件加工表面较多、技术要求主要是凸轮定位孔的径向尺 寸和形位精度要求较 高,形状较复杂、尺寸难以控制,属于较复杂槽形零件。为保 证零件加工质量,提高生产效 率,选择以数控铣床为主加工该零件。 另外,此零件外型是一个厚度为 15MM,直径为 127MM 的圆盘。该凸轮是由几个 圆弧连接组成的,其中上方向圆弧连接尤为突出。中间还有一个圆孔直径为 30MM。 中心孔周围有 4 个小圆孔直径都是 13MM,因为结构比较简单所以只需要用数控铣床 铣出来就可以在保证它的质量之
12、前。选用 140mmX1400mmX20mm 方料毛坯 9 2.2 精度等级、表面粗糙度精度等级、表面粗糙度 (1)表面间的平行度和垂直度,为了保证配合能够紧密贴和。所以工件应该装 的平稳。 (2)表面粗糙度和经济等级,一般表面精度为 IT6 以上。表面粗糙度0.63 精度等级不是很高的表面。 (3)孔的精度,垂直度,粗糙度。最终精度可达 H7。 (4)其它部分达到尺寸要求即可。 加工的关键问题是如何保证凸轮零件的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度。 2.3 选材分析选材分析 机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件。通常,毛坯需要经过若 干工序才能转化为符合产品要求的零件。一个相同结构相
13、同要求的机器零件,可以 采用几种不同的工艺过程完成,但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下是最经 济、最合理的。所以此平面凸轮零件应选择最经济,最符合实际条件的材料。因为 凸轮运转速度 比较高所以强度要求高。塑性和韧性要求都比较高。所以我们选择 45 号钢材 料,毛坯尺寸为的方料。我们可以分析以下 45 号钢材料的 mmmmmm20140140 性能。45 号钢又名优质碳素钢。 抗拉强度: 600 (MPa) 屈服强度: 355 (MPa) 延 长 率: 16% 断面收缩率: 40% 布氏硬度: 197 材料化学成分组成 元素 比例(%) 碳 C : 0.420.50 铬 Cr ; 0.25
14、10 锰 Mn ; 0.500.80 镍 Ni ; 0.25 磷 P ; 0.035 硫 S ; 0.035 硅 Si ; 0.170.37 试样毛坯尺寸/mm300 推荐热处理/|正火: 850 推荐热处理/|淬火: 840 推荐热处理/|回火: 600 力学性能|b/MPa: 600 力学性能|s/MPa: 355 力学性能|5(%): 16 力学性能|(%): 40 力学性能|AKU/J: 39 钢材交货状态硬度 HBS10/3000,|未热处理钢: 229 钢材交货状态硬度 HBS10/3000,|退火钢: 197 特性及应用 未热处理时:HB229 热处理:正火 冲击功:Aku39J
15、 强度较高,塑性和韧性尚好,用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较 小的大型正火零件,以及对心部强度要求不高的表面淬火零件,如曲轴、传动轴、 齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向,形状复杂的零件应在热水或油 中淬火。焊 牌号: 45 应用举例: 主要用于制造强度高的运动件,如透平机叶轮、压缩机活塞。轴、 齿轮、齿条、蜗杆等。焊接件注意焊前预热,焊后消除应力退火。 3 3、确定加工工艺方案、确定加工工艺方案 11 平面凸轮如图 1 所示。 图 1 平面凸轮 3.1 工艺分析工艺分析 从图上要求看出,凸轮曲线分别由几段圆弧组成,30 孔为设计基准,其余表 面包括 4-13H7 孔均已加
16、工。故取 30 孔和一个端面作为主要定位面,在联接孔 13 的一个孔内增加削边销,在端面上用螺母垫圈压紧。因为孔是设计和定位的基 准,所以对刀点选在孔中心线与端面的交点上,这样很容易确定刀具中心与零件的 相对位置。 3.2 加工调整加工调整 加工坐标系在 X 和 Y 方向上的位置设在工作台中间,在 G53 坐标系中取 X- 400,Y-100。Z 坐标可以按刀具长度和夹具、零件高度决定,如选用 20 的立铣 刀,零件上端面为 Z 向坐标零点,该点在 G53 坐标系中的位置为 Z-80 处,将上述 三个数值设置到 G54 加工坐标系中。加工工序卡如表 1 所示。 12 表 1 数控加工工序卡 机
17、械加工工序卡片 产品名称凸轮零件名称 凸轮共 1 页第 1 页 车间工序号工序名称材料牌号 机加 10 粗、精铣 45# 毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数 方料 140mmX140mmX20mm 11 设备名称设备型号设备编号同时加工件数 数控铣床 XD-A40 华中世纪星 1 夹具编号夹具名称切削液 台虎钳 工位器具编号工位器具名称工序工时/分 准终单件 (该栏要求画工序简图) 游标卡尺 0-150 平板 高度尺 0-150 工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度工步工时 r/minm/minmm/rmm 进给次 数机动辅助 1 找正台虎钳百分表、磁力表座 2 找正零
18、件划分针 3 编制加工程序,启动设备粗、精铣 140mmX140mm 任 一端面端面 数铣 800 0.5 0.3 2 设计(日期) 校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期) 签字日期 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 13 表 1 数控加工工序卡 机械加工工序卡片 产品名称凸轮零件名称 凸轮共 1 页第 1 页 车间工序号工序名称材料牌号 机加 20 钻孔 45# 毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数 方料 140mmX140mmX20mm 11 设备名称设备型号设备编号同时加工件数 数控铣床 XD-A40 华中世纪星 1 夹具编号夹具名称切削液 台虎钳
19、工位器具编号工位器具名称工序工时/分 准终单件 (该栏要求画工序简图) 游标卡尺 0-150 平板 高度尺 0-150 工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度工步工时 r/minm/minmm/rmm 进给次 数机动辅助 1 编制加工程序,启动设备在在上道工序铣好的 140mmX140mm 端面上钻孔 数铣 500 0.1 0.1 20 设计(日期) 校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期) 签字日期 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 14 表 1 数控加工工序卡 机械加工工序卡片 产品名称凸轮零件名称 凸轮共 1 页第 1 页 车间工序号工序名称材
20、料牌号 机加 30 铣孔 45# 毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数 方料 140mmX140mmX20mm 11 设备名称设备型号设备编号同时加工件数 数控铣床 XD-A40 华中世纪星 1 夹具编号夹具名称切削液 台虎钳 工位器具编号工位器具名称工序工时/分 准终单件 (该栏要求画工序简图) 台虎钳、铣夹具、游标卡尺 0- 150、位置度量规、高度尺 0- 150 、30H7 塞规、 13H7 塞规 工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度工步工时 r/minm/minmm/rmm 进给次 数机动辅助 1 编制加工程序,启动设备在上道工序,铣平面以及 铣钻好的孔 30H
21、7 的中心孔和 4-13H7 的 4 个小 孔数铣 800 0.3 0.1 20 设计(日期) 校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期) 签字日期 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 15 表 1 数控加工工序卡 机械加工工序卡片 产品名称凸轮零件名称 凸轮共 1 页第 1 页 车间工序号工序名称材料牌号 机加 40 钻孔 45# 毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数 方料 140mmX140mmX20 11 设备名称设备型号设备编号同时加工件数 数控铣床 XD-A40 华中世纪星 1 夹具编号夹具名称切削液 台虎钳 工位器具编号工位器具名称工序工时/分 准终
22、单件 (该栏要求画工序简图) 游标卡尺 0-150 平板 高度尺 0-150 工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度工步工时 r/minm/minmm/rmm 进给次 数机动辅助 1 翻面铣端面,以铣好的端面位基准,铣另一面 140mmx140mm 800 0.1 0.1 20 设计(日期) 校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期) 签字日期 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 16 表 1 数控加工工序卡 机械加工工序卡片 产品名称凸轮零件名称 凸轮共 1 页第 1 页 车间工序号工序名称材料牌号 机加 50 铣削 45# 毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯
23、可制件数每台件数 锻件 140mmX140mmX20mm 11 设备名称设备型号设备编号同时加工件数 数控铣床 XD-A40 华中世纪星 1 夹具编号夹具名称切削液 台虎钳 工位器具编号工位器具名称工序工时/分 准终单件 (该栏要求画工序简图) 游标卡尺 0-150 平板 高度尺 0-150 工步号工步内容工艺设备主轴转速切削速度进给量切削深度工步工时 r/minm/minmm/rmm 进给次 数机动辅助 1 编制加工程序,启动设备铣凸轮外圆粗铣 500 0.5 0.3 20 精铣 1000 0.1 0.1 05 20 设计(日期) 校对(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期) 签字日期
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