天坛模型的数控加工及工艺分析毕业论文(编辑修改稿)

天坛模型的数控加工及工艺分析毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

背吃刀量的确定 又称切削深度，一般指工件加工表面和待加工表面间的垂直距离，单位 mm。 在机床工件和刀具的刚度允许条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工的余量。 这样可以减少走刀次数，提高生产效率 根据我院的机床的性能分析，车时循环时，确定其粗车时背吃刀量 13mm，精车时为。 详情见表 31。 表 31 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 2 300 800 精车 100 1500 内圆车刀 粗车 2 150 500 精车 100 1200 螺纹 外螺纹 400 内螺纹 200 切槽 80 300 数控刀具的选择 对于数控加工，刀具材料也是很重要的一个方面，刀具材料可以决定一个零件加工的质量、精度和加工效率，加工工序相对集中及零件装夹次数少等要求数控机床对所用的刀具有许多性能上的要求。 只有达到这些要求才能使数控机床真正发挥 效率。 在数控机床所使用的刀具就具有以下特点 : （ 1）刀具有很高的切削性能； 8 （ 2）数控刀具有很高的精度盒重复定位精度； （ 3）要求刀具有很高的可靠性和耐用度； （ 4）实现刀具尺寸的预调和快速换刀； （ 5）具有一个比较完善的工艺系统； （ 6）建立刀具管理系统； 根据数控加工中心对刀具的基本要求 ,不仅要精度高、刚性好、装夹调整方便 ,而且要求切削性能强、耐用度高。 因此 ,数控加工中刀具的选择是非常重要的 ,刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率 ,而且还直接影响加工质量。 数控刀具通常要考虑机床的加工能力、工 序内容、工件 材料等因数。 除上述对刀具的基本要求之外 ,车刀切削的几何角度参数的选择及排屑性能也非常重要 ,切屑粘刀形成积屑瘤在数控车削中心是十分忌讳的。 总之根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量选择刚性好、耐用度高的铣刀 ,是充分发挥数控铣床的生产效率和获得满意加工质量的前提。 根据我院的机床性能以及工件尺寸形状以及要求分析，该工件圆弧曲线较大，考虑到工件的精度以及加工的情况。 选用外圆尖车刀作为该工件的粗、精加工刀具。 因该工件是一次加工完成，不需调头加工，采用 45 度的外圆车刀粗车削毛坯外圆，再采用 35 度的尖刀对 该零件进行的 粗、精车。 切削液的选择 在金属切削过程中 ,合理选择切削液 ,可以改善工件与刀具间的摩擦状况 ,降低切削力我切削温度 ,减轻刀具磨损 ,减小工件的热变形 ,从而可以提高刀具耐用度 ,提高加工效率和加工质量。 切削液可以将切削过程中所产生的热量迅速地从切削区带走 ,使切削温度降低。 切削液的流动性越好 ,比热 、导热系数和汽化热等参数越高 ,则其冷却性能越好。 （ 1) 如果大量的切削热传入刀具，容易使刀具损坏 —— 造成“烧刀”的现象。 （ 2) 由于热长冷缩的原理，工件和刀具吸收了一部分的热量，工件和刀具产生变形最终 影响加工精度。 为了提高加零件的刀具精度和刀具的耐用度及使用寿命，在切削加工过程中必 须使用冷却液对工件和刀具进行冷却，以避免造成“烧刀” 9 的现象和零件精度的影响。 常见切削液的种类和选用见表 32。 表 32 切削液的种类和选用 序号 名称 主要成分 用途 1 水溶液 水、防锈添加剂 冷却 2 乳化液 水、矿物油、乳化液 冷却、润滑、清洗 3 切削油 矿物油、动植物油、复合油等 润滑、防锈 该零件材料为 45 钢，为了避免刀具与工件摩擦产生大量热影响工件精度，在加工时主 要是以冷却为主，而以冷却为主可多采用乳化液作为冷却液。 乳化液是通过乳化添加剂形成的切削油和水溶液的混合物。 其性能介于水溶液和切削油之间。 也就在其中加入油性添加剂或极压添加剂以改善其油性和极压性。 10 4 工艺分析 零件的工艺分析 定位基准的选择 制定机械加工规程时定位基准选择的是否合理，将直接影响零件加工表面尺寸精度。 同时对加工顺序的安排也有重要的影响。 定位基准选择不同，工艺规程也将随之而异。 基准根据功用不同分为设计基准和工艺基准两大类。 所谓设计基准 是指设计图样上采用的基准，而工艺基准则是在机械加工过程中用来确定加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。 工艺基准按不同的用途分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。 在次对以上几种基准分别做解释： ① 工序基准：在工序图上用来确定本工序加工表面加工后的尺寸、形状、位置的基准。 ② 定位基准：在加工过程中用来定位的基准。 ③ 测量基准：测量是采用的基准。 ④装配基准：装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置时所采用的基准。 选择定位 基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此， 定位 基准的选择应先选精基准，再选粗基 准。 精基准的选择 精基准的选择应保证零件加工精度和工件安装方便可靠。 选择精基准一般应考虑如下原则。 （ 1）外轮廓右端面精基准的选择 该工件是双边加工，夹持左端面，车削 φ48 外圆，夹具 采用三爪卡盘夹紧不加工外圆表面，这样减少了夹具的设计、制造工作量和成本，使加工更容易达到精度要求，经济性更好。 而为了较容易的获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求，应选择加工表面的设计基准为定位基准，即加工原点与设计基准重合，则应该选择左端大端面（设计基准）为定位基准，即 “ 基准重合”原则。 如图43 所示。 11 图 41 基准重合原则 （ 2）外轮廓左端面精基准的选择 夹持右端外圆，夹具 采用三爪卡盘夹紧。 采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，可以简化工艺规程的制定工作。 减少夹具设计，制造工作量和成本，缩短了生产准备周期。 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，即“基准统一”的原则。 （ 3）螺纹轴内孔精基准的选择 内孔加工时外圆定位， 夹持毛坯 φ38 外圆，夹具 采用三爪卡盘夹紧。 选择加工表面本身作为定位基准，即“自为基准”原则。 （ 4）螺纹底座外轮廓精基准的选择 该零件轮廓以零件轴线 为定位基准，加工外轮廓时，为了保证一次安装加工出全部外轮廓，需要设一螺纹心轴装置，用三爪卡盘 夹持 心轴左端，心轴右端留有中心孔并用尾座顶紧以提高工艺系统的刚性。 粗基准的选择 选择粗基准时，主要要求保证各加工表面有足够的余量，使加工面与不加工面的位置符合图样要求并注意尽快获得精基准。 下面具体介绍该零件的选择原则。 12 （ 1）外轮廓右端面粗基准的选择 为了保证工件加工面与待加工面间的位置要求，确保加工表面的加工 余量小而均匀， 确定坯件轴线和左端大断面 φ40（设计基准）为定位基准。 夹左端 φ40mm外圆，粗车至 φ38mm，夹具为三爪卡盘。 （ 2）外轮廓左端面粗基准的选择 选右端面 φ38 为定位基准，夹具 采用三爪卡盘夹紧。 （ 3） 外轮廓内孔粗基准的选择 为了保证加工面与不加工面间的位置要求，选择不加工表面为粗基准，即φ38 外圆。 打 φ17 中心孔，再扩到 φ20。 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。 （ 4）螺纹底座外轮廓粗基准的选择 为了保证加工余量小而均匀，选择重要表面为粗基准。 以主轴线为粗基准，用 三爪卡盘夹持 心轴左端， 夹持 心轴右端留中心孔。 起刀、进刀和退刀的工艺分析 （ 1） 起刀点的确定 ① 在进刀或切削过程中，要使刀具不受损坏，一般来说：数控刀具在进入起刀点过程中，应避免使刀具与工件产生相碰，应使下刀的点大于工件的尺寸，选择最高点作为定位点。 由于该工件毛坯材料为 φ40mm，所以起刀点应大于φ40mm，确保刀具在换刀时与工件产生碰撞，根据毛坯尺寸，可取为起刀点为（ 30），以保证了刀具与工件之间的安全距离。 如图 42 所示。 13 图 42 起刀点 ② 螺纹底座的工件毛坯材料为 φ40mm，所以起刀点应大于 φ40mm，确保刀具在换刀 时与工件产生碰撞，根据毛坯尺寸，可取为起刀点为（ 30），以保证了刀具与工件之间的安全距离。 如图 43 所示。 图 43 起刀点 （ 2） 进刀点的确定 进刀方式有几种： ①首先应 快速走刀到达安全平面，一般应大于工件毛坯（ 25mm）以 G00快速到达安全点。 ②沿坐标轴的 Z轴方向直接进刀。 14 ③沿给定的矢量方向进行进刀。 在进刀过成中，这几种方法都可以运用，所以任其选则一种，该毛坯是φ40mm棒料，就以 GO0指令快速直线到达安全平面，大于毛坯 5mm，取安全面为 φ45mm。 确定为加工零件时的循环进刀点。 （ 3） 退刀点的确定 该零件是外圆车削加工，为确保加工工序时间，可采用 沿斜线退刀， 斜线退刀方式路线最短，多适用于加工外圆表面的车刀退刀。 工艺卡、刀具卡的选择 刀具卡片 表 41 刀具卡片 产品名称或代号 零件名称 轴套配合 零件图号 序号 刀具号 刀具名称 数量 加工表面 备注 1 T01 45 度外圆车刀 1 车端面 刀具截面25 25 2 T02 35 度外圆粗、精车刀 1 粗精车外轮廓 刀具截面25 25 3 T03 5mm 切槽刀 1 切槽、切断 刀具截面25 25 4 T04 60 度外螺纹车刀。