泵盖零件数控加工工艺分析及编程

泵盖零件数控加工工艺分析及编程内容摘要：

同一台机床上允许更多功能部件同时执行所需要的各种辅助功能已成为可能，因而数控机床的机械结掏比传统机床具有更高的集成化功能要求。 从制造技术发展的要求看，随着新材料和新工艺的出现，以及市场竞争对低成本的要求，金属切削加工正朝着切削速度和精度越来越高、生产效率越来越高和系统越来越可靠的方向发展。 这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高．驱动功 率更太，机械机构动’静、热态刚度更好，工作更可靠，能实现长时同连续运行和尽可能少的停机时间。 典型数控铣床的机械结构主要由基础件、主传动系统、进给传动系统、回转工作台及其他机械功能附件等几部分组成。 注 :在用数控铣床加工零件之前可先用程序斯沃数控仿真软件 (SSCNC)进行模拟加工 检查编写程序是否正确 确认无误后 再用数控铣床调入编辑好的程序进行加工 并得到实物 这样会使得生产出的零件更为准确 将误差避免到最小。 选择切削用量 （ 1） 制订切削用量 制订切削用量， 就是要在已经选择好刀具材料和几何角度的基础上，合理地确定切削深度 ap、进给量 f 和切削速度υ c。 所谓合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能，在保证加工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。 不同的加工性质，对切削加制订切削用量，就是要在已经选择好刀具材料和几何角度的基础上，合理地确定切削深度 ap、进给量 f 和切削速度υ c。 不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。 因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也应有所区别。 粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽 可能大的切削深度 ap，其次选择较大的进给量 f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。 精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量 f 和切削深度 ap，而 尽可能选用较高的切削速度υ c。 （ 2）切削深度 ap 的选择 切削深度应根据工件的加工余量来确定。 粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀应尽可能切除全部余量。 当加工余量过大，工艺系统刚度较低，机床功率不足，刀具强度不够 或断续切削的冲击振动较大时，可分多次走刀。 切削表面层有硬皮的铸锻件时，应尽量使 ap 大于硬皮层的厚度，以 保护刀尖。 半精加工和精加工的加工余量一般较小时，可一次切除，但有时为了保证工件的加工精度和表面质量，也可采用二次走刀。 多次走刀时，应尽量将第一次走刀的切削深度取大些，一般为总加工余量的 2/3~3/4。 在中等功率的机床 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 8 上、粗加工时的切削深度可达 8~10mm，半径加工（表面粗糙度为 ~ m）时，切削深度取为 ~2mm，精加工（表面粗糙度为 ~ m）时，切削深度取为 ~。 （ 3）进给量 f 的选择 切削深度选定后，接着就应尽可能选用较大的进给量 f。 粗加工时，由 于作用在工艺系统上的切削力较大，进给量的选取受到下列因素限制；机床 — 刀具 — 工件系统的刚度，机床进给机构的强度，机床有效功率与转矩，以及断续切削时刀片的强度。 半精加工和精加工时，最大进给量主要受工件加工表面粗糙度的限制。 工厂中，进给量一般多根据经验按一定表格选取，在有条件的情况下，可通过对切削数据库进行检索和优化。 泵盖零件的切削用量计算 该零件材料切削性能较好，铣削平面、台阶面及轮廓时，留 ；孔加工精度留 ，精铰余量留。 选择主轴转速与进给速度时，查询 切削用量手册，确定切削速度和进给量，然后计算进给速度和主轴转速。 以下是计算过程。 1．钻削用量 （ 1）背吃刀量 ap 取 ap＝ （ 2）主轴转速 取 S＝ 750。 （ 3）进给速度 取 vf＝ 110 mm/min。 2． 216。 12mm铣削用量 （ 1）主轴转速 取 vC ＝ 20m/min。 ∴ (r/min)，取 S＝ 400。 （ 2）进给速度 216。 12mm高速钢立铣刀为 3 刃， fZ＝ Dc＝ 12＝ ∴ vf＝ fzzS＝ 3 400＝ 72mm，取 vf＝ 72 mm/min。 3． 216。 12mm铣削用量 （ 1）背吃刀量 ap 由于刀具材料为高速钢，工件加工深度为 25mm，取 ap＝ 25。 （ 2）主轴转速 取 S＝ 530。 （ 3）进给速度 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 9 取 vf＝ 80 mm/min。 4．镗削用量 （ 1）主轴转速的确定 取硬质合金单刃镗刀的切削速度为 150m/min。 ＝ (r/min)，取 S＝ 1200。 （ 2）镗削进给速度的确定 取镗削时的进给量为。 vf＝ fS＝ 1200＝ 60 (mm/min)，取 vf＝ 60。 名词解释： 在数控加工中，刀具刀位点相对于工 件运动的轨迹称为加工路线。 编程时，加工路线的确定原则有以下几点： ，减少刀具空程移动时间 ，程序段数量少，以减少编程工作量 理想的加工路线不仅可以加工出合格的产品同时也能使数控机床得到合理的利用和充分的发挥，而要实现这一原则必须实现这两个原则，一保证精度原则，二提高生产效率原则。 按照基面先行、先面后孔、先粗后精的原则确定加工顺序，详见泵盖零件数控加工工序卡。 外轮廓加工采用顺铣方式，刀具沿切线方向切入和切出。 该零件应 先用平口钳夹粗 精铣底面以底面 A 作为基准粗 精铣上表面、台阶面和孔系，在铣削外轮廓时，采用“一面两孔”定位方式，即以底面 A、 216。 12H7 和 216。 32H7 孔定位，详见数控加工工序卡。 第四章 定位基准的选择和夹紧方案的确定 定位基准的选择 在设计机床夹具前首先要确定合理的定位基准，就本工序来说要注意到以下几点：定位基准必须与工艺基准重合，并尽量与设计基准重合，以减小定位误差，获得最大的加工允差，降低夹具制造精度。 当定位基准和工件基准或是设计基准不重合时必须进行必要的加工尺寸及允差换算；应选择工件上最大的 平面，最长的圆柱面或是圆柱轴线为定位基准， 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 10 以提高定位精度，并使定位稳定、可靠；在选择定位元件时，要防止出现超定位现象；在工件的各加工工序中，力求采用同一基准，以避免因基准更换而降低工件各表面相互位置的准确度；当铸件以毛坯面做为第一道工序时的基准，应选用比较光整的表面做基准面。 考虑到该零件图的结构特点采用以下方式定位：选用平口虎钳夹紧：采用“一面两孔”定位方式，即以底面 A， 216。 12H7 和 216。 32H7 孔定位所以满足减小定位误差获得最大的加工允差的要求，满足了设计的需要；铣底面时则以上工序粗铣出来的顶面为粗基准来铣底 面，同样也是定位基准与工艺基准重合，也满足了本工序的设计需求。 夹具与装夹方案的选择 名词解释： 在数控机床上加工零件时，为保证工件的加工精度和加工质量，必须使工件位于机床上的正确位置，也就是通常所说的“定位”，然后将它固定也就是通常所说的“夹紧”。 工件在机床上定位与夹紧的过程称为工件的装夹过程。 1．工件的定位原理 （ 1）六点定位原理 工件在空间有六个自由度，即沿 X、 Y、 Z 三个坐标方向的移动自由度和绕 X、 Y、 Z三个移动轴的旋转自由度 A、 B、 C，如下图所示。 要确 定工件在空间的位置，需要按一定的要求安排六个支撑点也就是通常所说的定位元件，以限制加工工件的自由度，这就是工件定位的“六点定位原理”。 需要指出的是，工件形状不同，定位表面不同，定位点的布置情况也各不相同。 （ 2）限制自由度与工件加工要求的关系 根据工件加工表面的不同加工要求，有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，对加工要求有影响的自由度必须限制，而不影响加工要求的自由度不必限制。 （ 3）完全定位与不完全定位 工件的六个自由度都被限制的定位成为完全定位，工件被限制的自由度少于六个，但不影响加工要求的定位，成为不完全定位，完全定位和不完全定位是实际加工中工件最常用的定位方式。 （ 4）工件安装的基本原则 在数控机床上工件安装的原则与普通机床相同，也要合理地选择定位基准和夹紧方案。 为了提高数控机床的效率，在确定定位基准与夹紧方案时应注意以下几点： ① 力求设计 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 11 基准、工艺基准与编程计算基准的统一。 ② 尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位和装夹后就能加工出全部待加工表面。 ③ 避免采用占机调整式方案，以充分发挥数控机床的效能。 2．工件的夹紧 金属切削加工过程中，为保证工件定位时确定的正确位置， 防止工件在切削力、离心力、惯性力或重力等作用下产生位移和振动，必须将工件夹紧。 这种保证加工精度和安全生产的装置称为夹紧装置。 （ 1）对夹紧的基本要求 ① 工件在夹紧过程中，不能改变工件定位后所占据的正确位置。 ② 夹紧力的大小适当，既要保证工件在加工过程中的位置不能发生任何变动，又要使工件不产生大的夹紧变形；同时也要使得加工振动现象尽可能小。 ③ 操作方便、省力、安全。 ④ 夹紧装置的自动化程度及复杂程度，应与工件的批量大小相适应。 （ 2）夹紧力方向和夹紧点的确定 ① 夹紧力应尽可能朝向主要定位基准， 这样可以保证夹紧工件时不破坏工件的定位，影响工件的加工精度要求。 ② 夹紧力方向应有利于减少夹紧力，要求能够在最小的夹紧力作用下，完成零件的加工过程。 ③ 夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的方向和方位上，这一原则对刚性较差的零件特别重要，可以保证零件的夹紧变形量最小。 ④ 夹紧力作用点应尽量靠近零件的加工表面，保证主要夹紧力的作用点与加工表面之间的距离最短，可有效提高零件装夹的刚性，减少加工过程中的振动。 ⑤ 夹紧力的作用方向应在定位支撑的有效范围内，不破坏零件的定位要求。 3．夹具的选择 数控加工的特点对 夹具提出了两个基本要求，一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能保证零件与机床坐标系之间的准确尺寸关系。 依据零件毛料的状态和数控机床的安装要求，应选取能保证加工质量、满足加工需要的夹具。 除此之外，还要考虑以下几点： （ 1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。 在成批生产时可以考虑采用专用夹具，同时要求夹具的结构简单。 （ 2）装夹零件要方便可靠，避免采用占机人工调整的装夹方式，以缩短辅助时间，尽量采用液压、气动或多工位夹具，以提高生产效率。 （ 3）在数控机床上使用的夹具，要能够安装准确，能保证工件和机床坐标系的相对位置和尺寸，力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。 （ 4）尽量减少装夹次数，做到一次装夹后完成全部零件表面的加工或大多数表面的加工，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，达到充分提高数控机床效率的目的。 湖州职业技术学院机电一体化专业毕业论文 12 泵盖零件装夹方案的确定 在设计机床夹 具前首先要确定合理的定位基准，就本工序来说要注意到以下几点：定位基准必须与工艺基准重合，并尽量与设计基准重合，以减小定位误差，获得最大的加工允差，降低夹具制造精度。 当定位基准和工件基准或是设计基准不重合时必须进行必要的加工尺寸及允差换算；应选择工件上最大的平面，最长的圆柱面或是圆柱轴线为定位基准，以提高定位精度，并使定位稳定、可靠；在选择定位元件时，要防止出现超定位现象；在工件的各加工工序中，力求采用同一基准，以避免因基准更换而降低工件各表面相互位置的准确度；当铸件以毛坯面做为第一道工序时的基准，应选用比较 光整的表面做基准面。 考虑到该零件图的结构特点采用以下方式定位：选用平口虎钳夹紧：采用“一面两孔”定位方式，即以底面 A， 216。 12H7 和 216。 32H7 孔定位所以满足减小定位误差获得最大的加工允差的要求，满足了设计的需要；铣底面时则以上工序粗铣出来的顶面为粗基准来铣底面，。