裝配圖端面齒盤的設計與加工(論文+DWG圖紙)

裝配圖端面齒盤的設計與加工(論文+DWG圖紙),裝配,端面,設計,加工,論文,dwg,圖紙 四川職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文）第一章 引言1.1數(shù)控機床的特點在數(shù)控技術中，所謂的加工程序，就是把零件的加工工藝路線、工藝參數(shù)、刀具的運動軌跡、切削參數(shù)以及輔助動作等，按照數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼及程序格式編寫成加工程序單，再把程序中的內(nèi)容通過控制介質或直接輸入到數(shù)控機床的數(shù)控裝置中，從而控制機床加工零件。 數(shù)控編程分為手工編程和自動編程。手工編程是從零件圖樣確定工藝路線，計算數(shù)值和編寫零件加工程序單，制備控制介質到校驗程序都由人工完成。對于形狀簡單零件的加工，計算比較簡單，程序較短，采用手工編程可以完成，但對于形狀復雜的零件，特別是具有非圓曲線，列表曲線的零件，用手工編程相當困難，必須用自動變成完成.自動編程是編程人員根據(jù)加工零件圖紙要求，進行參數(shù)選擇和設置，由計算機自動地進行數(shù)值計算，后置處理，編寫出零件加工程序單，直至將加工程序通過直接通信的方式進入數(shù)控機床，控制機床進行加工。隨著數(shù)控技術的發(fā)展，數(shù)控機床得到了廣泛的應用。目前，在機械行業(yè)中，單件小批量生產(chǎn)所占有的比例越來越大。這對工件的加工要求也提高了，目前在數(shù)控加工中比較廣泛的應用了手工編程，它是按照事先編制好的加工程序，根據(jù)加工程序自動的對被加工零件進行加工，我們把零件的加工工藝路線，工藝參數(shù)，刀具軌跡，切削參數(shù)以及輔助功能，按照數(shù)控機床規(guī)定的指令代碼及編寫成的加工程序單，然后輸入到數(shù)控機床中，從而控制機床完成對零件的加工，但這種手工編程只能加工一些簡單的面。面對具有復雜曲面的點位關系是無法完成的。例如在分度盤的加工過程中，孔的數(shù)量相當多，而且加工精度要求高，在加工中還有很多變量，一般編程很難完成，但我們可以采用宏程序來完成。宏程序結構類似于計算機高級語言，可以實現(xiàn)變量的算術運算，邏輯運算和條件轉移等操作。它可以很輕松的完成分度盤的加工。1.2設計采用的方法本設計采用宏程序進行加工程序的編制，在分度盤的實際運用中比較適用，在運用過程中還可以采用算術運算和邏輯運算，能夠多次轉移和循環(huán)，極大的簡化了我們的操作過程，與普通加工相比，也減輕了編程人員的勞動強度和工作時間。在這次設計分度盤的過程中，我們要感受到計算機在工業(yè)生產(chǎn)中的重要輔助作用。有些復雜的曲面和多孔零件在加工中必須要通過電腦軟件的幫助才能完成工件的加工，人工計算是很難得到的，而通過自動編程和宏程序就可以簡單快速的完成。通過這次畢業(yè)設計，使我能更熟練的應用宏程序進行設計、加工等。第二章 分度盤的加工與編程2.1 任務分析在加工編程前，必須按照加工工藝要求先對該零件進行詳細的加工工藝分析，這是編程人員編輯程序的重要依據(jù)之一。由于分度盤的加工較復雜，如果用普通機床加工，必須先進行人工畫線，打樣沖，鉆孔，再擴孔等工藝，而操作過程中需要人為干涉，不僅費時而且誤差較大，使其加工精度底，產(chǎn)品質量不高，同時生產(chǎn)效率也大大降低。分度盤示意圖如圖一所示：圖一 分度盤采用數(shù)控機床加工，因數(shù)控機床對工件的加工是按事先編好的程序自動完成的，工件加工過程中不需要人為干涉，加工完成后自動停止，消除了操作者人為產(chǎn)生的誤差，提高了加工精度高，同時也減少了劃線，打樣沖等時間，提高了生產(chǎn)效率。數(shù)控加工編程分為自動編程和手工編程，手工編程無法完成具有較多變量的加工，而宏程序可以完成有較多變量的編程，所以我們選擇了宏程序編程，它是一固定功能，避免多次編程的繁瑣，減少了編程時間，提高了加工效率，并且其結構類似于計算機高級語言，可以實現(xiàn)變量的算術運算，邏輯運算和條件轉移等操作。按照工件的加工及實際應用的基本要求，可以將該工件的加工主要分為三個部分：外輪廓加工：外輪廓加工主要完成將工件毛坯加工到需要的尺寸精度，外輪廓加工一般需要經(jīng)過粗加工、半精加工、精加工等步驟才能達到需要的精度要求。由于本設計的分度盤零件對外圓沒有加工要求，因此這里只進行了一次加工，即能滿足實際要求。上表面加工：由于需要在上表面上進行大量的孔加工，再加上鉆削過程中所產(chǎn)生的切削抗力較大以及較大的振動，因此在孔加工之前需要將上表面加工光整?？准庸ぃ嚎准庸な潜驹O計的一個重點加工部位，本設計采用了兩個子程序的辦法來完成該加工，并作出了一個標準孔加工宏程序，在設計中通過反復調用即可完成。在調用宏程序時，只要改變其中任意一個參數(shù)，就可完成不同厚度，不同大小，不同孔數(shù)的分度盤或類似扇形的分度盤多孔的加工。在孔加工中，主要經(jīng)過了中心鉆鉆引入孔、麻花鉆鉆底孔等步驟。2.2 工藝處理由于加工分度盤較復雜，精度要求高，所以選擇數(shù)控加工中心進行加工，這就可以保證較高的加工精度并滿足加工要求。加工中心加工選擇定位基準的基本要求：1、所選基準與各加工部位見的各個尺寸計算簡單。2、保證各項加工精度。3、選擇定位基準應遵循的原則：盡量選擇分度盤的設計基準為準，選擇設計基準做為定位基準不僅可以避免因基準不重合而引起的定位誤差，保證加工精度，可以簡化程序編制。當在加工中心上無法同時完成包括設計基準在內(nèi)的全部表面加工時，要考慮所選擇基準定位后，一次裝夾能夠完成全部關鍵精度部位的加工。由于加工分度盤較復雜，精度要求高，所以選擇數(shù)控加工中心進行加工，這就可以保證較高的加工精度并滿足加工要求。221毛坯準備毛坯如圖二所示：1、08F低碳鋼材料2、淬火后回火至HRC40-50圖二 毛坯示意圖222裝夾對夾具的基本要求：夾緊結構或其他元件不得影響進給，加工部位要敞開。為保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面在外，夾具要開敞。為保持分度盤安裝方位與機床坐標系及編程坐標系方向的一致性，夾具應能保證在機床上事項定向安裝，還要求能使零件定位面于機床之間保持一定的坐標聯(lián)系。夾具的剛性和穩(wěn)定性要好，在考慮夾緊方案時，夾緊力應靠近主要支撐點或在支撐點所組成的三角形內(nèi)，靠近切削部位及剛性好的地方，盡量不要在被加工孔的上方。加工中心夾具的選擇要根據(jù)零件精度等級，結構特點，產(chǎn)品批量及機床精度等情況綜合考慮。在單件生產(chǎn)或產(chǎn)品研制中，應廣泛采用通用夾具。我們在這次分度盤的設計中所選用的是通用夾具三爪卡盤。為使其定位和裝夾準確可靠，由于毛坯中已經(jīng)有中心空，不需要再加工中心孔。所以我們只需要限制零件的X軸的移動與轉動，Y軸的移動與轉動，Z軸的移動就可以保證零件的定位精度要求。能滿足這種要求的夾具就是三爪卡盤，所以采用三爪卡盤進行定位安裝，數(shù)控加工工件和零件設定，見表一：表一 工件安裝卡片零件圖號J30102-4數(shù)控加工工件安裝卡片工序號零件名稱分度盤裝夾次數(shù)一次裝夾零件分度盤鉆銑夾具GS53-61編制（日期）審核（日期）批準（日期）第1頁表 一三爪卡盤00102007/6/202007/6/20共4頁序 號夾具名稱夾具圖號223工藝設計先對零件毛坯在熱處理，熱處理可以減少加工過程中內(nèi)應力的產(chǎn)生，提高加工精度。然后再進行粗加工，為數(shù)控銑削加工工序提供了可靠的工藝基準，用三爪卡盤裝夾零件時，零件的各孔，外圓，及端面均留0.2mm0.5mm粗加工余量，經(jīng)調質處理后對零件的內(nèi)孔進行半精銑加工，外圓及端面均留1.0mm2.0mm余量，其中數(shù)控加工工藝卡片詳見表二：表二 工 序 卡單位 數(shù)控加工工序卡片 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 FW300 分度盤 車 間 使用設備 數(shù)控車間 DA4565 工藝序號 程序編號 005 N0110 夾具名稱 夾具編號 三爪卡盤 HA2313 工步號 工 步 作 業(yè) 內(nèi) 容 加工面 刀 具 號 刀 補 量 主軸轉速 進給速度 背吃刀量 備注 1 銑輪廓X，Y T01 5mm 1200 0.3 0.5 2 銑平面 XYT02 101200 0.3 0.53 銑平面 XYT03 25 1800 0.3 0.5 4 鉆孔 Z T04 20 600 0.20.5 5 倒角 Z T0520 1600 0.2 0.5 6 絞孔Z T06 20 230 0.2 0.5 編制 楊 闖審核 批準 07年6 月20 日共4頁 第2頁 2.3數(shù)控刀具刀具是機械制造系統(tǒng)中重要的組成部分之一，機械工業(yè)的生產(chǎn)過程中要涉及大量的金屬切削。數(shù)控機床于普通機床相比較，對刀具提出了更高的要求，不僅要精度高，剛性好，裝夾調整方便，而且要求切削性能強，耐用度高，因此數(shù)控加工中刀具的選擇是非常重要的內(nèi)容，刀具選擇合理于否不僅影響機床的加工效率，而且還直接影響加工余量，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力，工序內(nèi)容，工件材料等多中因素。數(shù)控刀具通常應考慮的因素有：（1）被加工工件的材料及性能，如材料的硬度，耐磨度，韌性。（2）切削工藝的類別。（3）加工的幾何形狀，零件精度，加工余量等因素。（4）要求刀具能承受的背吃刀量，進給速度，切削速度等切削參數(shù)。銑刀主要參數(shù)的選擇：粗銑時，銑刀直徑要小些，因為粗銑切削力大，選小直徑銑刀可減少切削按扭；精銑時，銑刀直徑要大些，盡量包容工件整個加工寬度，一提高加工精度和效率并減小相鄰兩次刀具的接刀痕跡。根據(jù)工件的材料，刀具材料及加工性質的不同來確定銑刀的幾何參數(shù)。刀柄的選擇是根據(jù)零件的加工工藝，盡量選用加工效率較高的刀柄和刀具，選用模塊式刀柄或復合刀柄要綜合考慮。1、由于分度盤的加工精度要求較高、并且加工過程需要進行多次換刀，因此對刀具的要求十分嚴格，刀具安裝時，一般要在機外對刀儀上預先調整刀具直徑和位置，這樣才能保證刀具的安裝精度要求。刀具卡反映了刀具編號和材料等。它是組裝刀具和調整刀具的依據(jù)，詳見表三：表三 數(shù)控銑削刀具卡片零件圖號J30102-4數(shù) 控 刀 具 卡 片使用設備刀具名稱銑刀加工中心刀具編號T13006換刀方式自動程序編號O0001刀具組成編號刀具名稱規(guī)格數(shù)量備注7013960拉釘1390140-5063050刀柄139135-4063110M銑刀桿1448S-405628-11銑刀體1TRMR110314-21SIP銑刀頭1 拉釘 刀柄 銑刀桿 銑刀體 銑刀頭編制楊 闖審校批準共4頁第3 頁2、分度盤加工中所用刀具和刀具尺寸、半徑長度補償。如表四：文字說明？表四 刀具卡片序號刀具編號刀具名稱尺寸半徑補償長度補償1T01輪廓銑刀d10mm5mm20.957mm2T02盤銑刀d180mm90mm45.527mm3T03盤銑刀d170mm85mm27.820mm4T04鉆頭d5.8mm2mm30.080mm5T05倒角銑刀d10mm2.5mm68.536mm6T06絞刀d6mm3mm12.535mm24程序編制宏程序是數(shù)控加工編程的特殊功能。FANUC6M數(shù)控系統(tǒng)變量表示形式為#后跟14位數(shù)字，變量種類有三種：（1）局部變量：#1#33是在宏程序中局部使用的變量，它用于自變量轉移。(2)公用變量：用戶可以自由使用，它對于由主程序調用的各子程序及各宏程序來說是可以公用的。#100#149在關掉電源后，變量值全部被清除，而#500#509在關掉電源后，變量值則可以保存。(3)系統(tǒng)變量：由#后跟4位數(shù)字來定義，它能獲取包含在機床處理器或NC內(nèi)存中的只讀或讀/寫信息，包括與機床處理器有關的交換參數(shù)、機床狀態(tài)獲取參數(shù)、加工參數(shù)等系統(tǒng)信息。根據(jù)宏程序編制程序程序，先經(jīng)過輪廓加工，再加工表面，最后進行鉆孔加工。本設計主要靠調用子程序來進行加工，先進行三次輪廓銑削，再進行兩次平面加工，然后再經(jīng)過三次鉆孔，從而完成分度盤的加工。具體流程圖如圖三所示。下面就根據(jù)圖三的流程圖進行詳細的程序設計。1、 主程序文字說明？圖三 流程圖O0001； #101=300；X坐標#102=-150；Y坐標#103=340；Y坐標#104=3；Z坐標#105=140；X坐標N0005 G92 X0 Y0 Z100； 建立機床坐標系N0010 M03 S360 ； 主軸旋轉N0015 G65 P0002 A01 ； 調用子程序 N0020 G42 G00 X #101 Y #102； Z #104； 建立刀具半徑補償N0025 G65 P0003 D-5 E-150 F0； 調用子程序銑輪廓 D-10； D-12；N0030 G40 G00 X#101 Y#102；， 快速定位N0035 G65 P0002 A02；N0040 G00 X#105 Y#102；N0045 Z#104；N0050 G65 P0004 A-1.5 C-#103 D-#105 V#104；粗銑平面N0055 G65 P0002 A03 ；N0060 G00 Z#104 ；N0065 G65 P0004 A-2 C-#103 D-#105 V#104； 精銑平面N0070 G65 P0002 A04 ； 換刀N0075 G00 Z#104；N0080 M98 P1002； 鉆孔5.8mmN0085 G49 G00 Z#104 取消刀具長度補償N0090 G65 P0002 A05；N0095 G00 Z #104；N0100 M98 P1002； 倒角N0105 G49 G00 Z#104；N0110 G65 P0002 A06；N0115 M98 P1002； 絞孔6mmN0120 G49 G 00 Z#104；N0125 G92 X0 Y0 Z100；N0130 M302、換刀子程序因為在加工中需要調用多把刀具，因此這里編制一換刀子程序以簡化編程。另外，該子程序作為標準字程序，也可作為在加工其他零件是調用，這是對加工中心編程中比較重要的一個子程序。O0002；N0010 #111=#1 ；變量 N0020 T#111；刀具號N0030 G28 Z50 N0035 M06；換刀N0040 G29 X0 Y0；N0050 G43 Z20 H01； 長度補償N0060 M99；3、銑輪廓子程序這是本設計編制的銑削圓形輪廓類零件的子程序，這一程序同樣可以用于以后任何圓形輪廓的銑削。O0003；N0010 #112=#7；Z坐標（銑削深度）N0020 #113=#8；X坐標N0030 #114=#9；Y坐標N0040 G01 Z#112 F0.2；N0050 Y0；N0060 G03 X0 Y0 I#113 J #114 F0.2； 銑外圓N0070 G49 G00 Z3 ；N0080 M99；4、銑平面子程序 這是本設計編制的銑削平面零件的子程序，這一程序同樣可以用于以后任何大小平面的銑削。O0004；N0010 #115=#1；銑削深度N0020 #117=#3；N0030 #118=#7；N0060 #121=#22；退刀高度N0070 G01 Z#115；N0080 Y #117；N0090 X #118；N0100 Y-#117；N0110 X-#118；N0120 G49 G00 Z #121 ； N0130 M99；5、鉆孔子程序 該鉆孔程序通過G65調用標準孔加工宏程序（O1003），以后在加工同類零件進行加工時，只需要修改其中的孔深、孔數(shù)、分布半徑、起始/中止角度等即可。O1002；N0010 G65 P1003 Z12 D0 B140 V360 U43 ；Z孔深，D起始角，B半徑，V終止角，U孔數(shù) N0020 B130 U42；N0030 B120 U41；N0040 B110 U39；N0050 B100 U38；N0060 B90 U37；N0070 B80 U34；N0080 B70 U30；N0090 B60 U28；N0100 B50 U25；N0110 B40 U24； N0120 M99；6、孔加工宏程序 本設計完成孔加工宏程序，可作為一個加工中心的標準子程序，為以后加工同類零件提供編程方便。O1003；N0010 #100=0；X坐標N0020 #101=0；Y坐標N0030 #109=#26；Z坐標N0040 #102=#7；起始角N0050 #103=#2；半徑N0060 #105=#22；終止角N0070 #106=#21；每一圈的孔數(shù)N0080 #104=#105#102/#106；兩孔之間的夾角N0110 #100=#103*COS#102；孔的X坐標N0120 #101=#103*SIN#102；孔的Y坐標N0130 G81 X#100 Y#101 Z#109 R3 F0.3； 鉆孔循環(huán)N0140 #102=#102+#104； 角度增加N0150 #110=#106-1；N0160 IF#106GT#110 GOTO 0110； #106#110 條件轉移N0170 M99；25模擬仿真零件的數(shù)控加工程序完成后，我們需要對零件的的加工走刀軌跡有個大致了解，采用模擬軟件就可以解決問題了。我們可以清楚的知道刀具的走刀軌跡和零件的成型狀況。目前我們普遍采用斯沃6.0軟件進行加工模擬，此軟件能夠根據(jù)所選擇的機床以及所定義的刀具毛坯，然后輸入宏程序進行自動化模擬仿真，能夠讓我們清楚的看見刀具路徑和零件的成型情況，此軟件能夠讓我們掌握現(xiàn)實機床中所遇見的所有問題，避免我們在現(xiàn)實操作著中冒的風險，所以我們在這次畢業(yè)設計中選擇了此軟件來模擬仿真， 具體操作過程如下：251定義機床運用北京第一機床廠XKA714 B的FANUC0I系統(tǒng)進行模擬加工。 性能、技術要求？ 252定義毛坯圓柱形08F低碳鋼材料，高為90mm，直徑305mm的毛坯，如圖四所示： 圖四 定義毛坯253選擇夾具用長為75mm，高50mm，寬25mm的三爪卡盤裝夾工件，如圖五所示：圖五 夾具254安裝工件對高為90mm，直徑為305mm的毛坯進行安裝，如圖六所示：圖六 安裝工件255定義刀具本設計選擇了直徑為10mm的輪廓銑刀，直徑為180mm和170mm的盤銑刀和直徑為4mm、5mm、6mm的鉆頭加工。256建立工件坐標系由于分度盤的加工要求較高，為了提高零件的加工精度，在刀具安裝時，需要進行對刀，對刀時，先把工件毛坯裝夾在工作臺夾具上，用手動方式分別回X軸，Y軸和Z軸到機床參考點。將百分表安裝在刀柄上，移動工作臺使主軸中心軸線大約移到工件的中心，在使百分表的觸頭接觸工件的外圓周，用手慢慢轉動主軸觀察百分表指針的偏移情況，慢慢移動工作臺的X軸和Y軸，反復多次后，若轉動主軸時百分表的指針基本在同一位置，這時主軸的中心就是X軸和Y軸的原點。在將機床工作方式轉換成手動數(shù)據(jù)輸入方式，輸入并執(zhí)行程序段“G92 X0 Y0 ”。這時刀具中心X軸坐標和Y軸坐標已設定好，都為零。Z軸的坐標值同理可得。這樣就可以通過對刀建立設置工件坐標系。257輸入代碼輸入宏程序代碼進行準備模擬根據(jù)分度盤的所編程序輸入代碼，如圖八：圖八 輸入代碼258空運行在程序完成后，利用模擬仿真軟件進行加工，但是在沒有工件的前提下，掌握了工件的加工路徑，進行的完整的運行過程。259模擬加工運用宏程序所編程序和模擬加工軟件進行模擬加工。作用是可以預先知道工件的加工路線，可以預先看到會出現(xiàn)什么問題。例如，在加工中出現(xiàn)了撞刀，加工路線的錯誤等。2510模擬三維工件和刀具利用宏程序編程后模擬加工后的分度盤三維實體和刀具，如圖九所示： 圖九 分度盤三維實體26總結使用宏程序時，因數(shù)字可以直接指定或者用變量指定，當用變量時，變量值程序或者用MDI面板操作改變，所以在分度盤的實際運用中比較適用，在運用過程中還可以采用算術運算和邏輯運算，能夠多次轉移和循環(huán)，極大的簡化了我們的操作過程，與普通加工相比，也減輕了編程人員的勞動強度和工作時間。因此我們選用宏程序進行分度盤的加工。通過以上工序的完成，我們已達到分度盤成型的效果，能夠應用宏程序的加工，達到我們設計中的理想效果。以上的逐步分析與加工模擬基本符合分度盤的各個方面的要求。運用宏程序也可以對類似的圓形或弧形零件進行加工。對于子程序我們可以多次調用，為更多的類似加工帶來方便，但是在設計中也有不足之處，對于程序的編制有些過于復雜化，其中一些程序不太明了，以至于對分析和改動帶了諸多不變。我們所運用的FANUC系統(tǒng)中能夠通過修改一些參數(shù)和程序段，將宏程序自定義為一些G代碼，比如G80、G81等等。就能夠給我們在以后的類似運用中提供簡便可行的方法。這就是我對這次運用宏程序設計分度盤的設計過程總結。第三章 主要參考文獻1嚴烈.Mastercam8 模具設計超級寶典，冶金工業(yè)出版社，2000.2柳迎春.Master cam v8.1 高手指路 ，清華大學出版社，2002.3全國數(shù)控培訓網(wǎng)絡天津分中心.數(shù)控編程，機械工業(yè)出版社，2004. 4何滿才.MastercomX基礎教程，人民郵電出版社，2006.5. 郭肇強 杜智敏 何華妹.MastercomV10 塑料注射模具制造實例，機械工業(yè)出版社，2005.6. 劉瑞新 汪遠征.Visual Basic 6.0 程序設計 機械工業(yè)出版社，2000，10.7. 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利用系統(tǒng)提供的自動加工處理，把所設定的參數(shù)、指令代碼輸入數(shù)控系統(tǒng)中。在這次設計中我也還有許多缺點，還要進一步的進行改正。在這次設計中我學到了我平時在課堂學不到的東西，這接合我們的理論知識和我們的實際操作能力，當然這一切都和我的指導老師有著密切的關系，如果沒有他們的教導我也不可能有這樣多的收獲，也不能順利的搞好這次的畢業(yè)答辯，在此表示深深的感謝。 設計者：楊 闖 日期：2007.6.2019