轴承座工艺分析及铣型面数控程序编制

轴承座工艺分析及铣型面数控程序编制1前言1.1课题的提出21世纪随着计算机技术的飞速发展，传统的制造业已不能适应生产的需求，因此各工业发达国家投入巨资对现代制造技术进行开发研究并且提出了全新的制造模式。数控机床加工在机械制造业中得到日益广泛的应用，而数控模拟加工是提高加工工件质量和效率的一个重要环节。数控仿真同时也是数控加工在虚拟环境中的映射，它为产品的可制造性分析提供关键数据，在对实际零件数控加工的基础上，介绍了以UG和CAD软件相结合作为仿真平台，实现加工轨迹仿真和机床仿真同步实现。由于数控技术是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础产业，是衡量一个国家制造业现代化程度的主要标志，因此实现加工机床及生产过程数控化，成为当今制造业的发展方向。机械制造的竞争，实质就是数控技术的竞争。本设计课题主要是通过对轴承座进行结构分析,完成实体造型并根据实际情况,重点进行机械加工工艺编制,编写工艺卡片、工艺流程卡,最后进行数控编程加工。轴承座是用来支撑轴承的，固定轴承的外圈，仅仅让内圈转动，外圈保持不动，始终与传动的方向保持一致（比如电机运转方向），并且保持平衡；,轴承的概念就是轴承和箱体的集合体,以便于应用,这样的好处是可以有更好的配合,更方便的使用,减少了使用厂家的成本.至于形状,多种多样,通常是一个箱体,轴承可以安装在其中.外球面用轴承座：P200、F200、FL200、T200系列。零件的机械加工工艺规程是每个机械制造厂或加工车间必不可少的技术文件。合理的机械加工工艺能实现产品的设计，保证产品质量、节约能源、降低成本，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测等的重要依据。在机械制造业中，为了保证产品质量、改善劳动条件、提高劳动生产率及降低成本，除了使用机床等设备外，还大量使用着其他的工艺装备。包括模具、夹具、刀具、辅助工具及测量工具等。因此，可以说夹具是一种保证产品质量并加速工艺进行的一种装备。不同的夹具，其结构形式、工作情况、设计原则都不同。此次毕业设计，工学结合,在学校指导老师和企业工程师共同辅导下,在收集资料、查阅手册、零件实体设计、机械加工工艺编制、数控加工程序编制等专业知识与技能方面得到较全面的训练与提高;并从生产第一线获得生产实际知识和技能,获得工程技术应用性岗位工作的基本训练,培养我们利用所学专业知识与技能解决生产实际问题的能力。同时课题具有一定的综合性、逻辑性等思维能力,有利于树立正确的生产观念、经济观念和全局观念,实现由学生向工程技术人员的过渡。1.2课题的主要内容此次毕业设计的课题是轴承座工艺分析及铣型面数控程序编制，轴承座类零件在机械产品中非常常见，是非常简单的标准件，此次课程设计的内容是从零件的设计，零件的机械加工艺、数控程序的编制应用，到制造出合格零件的全过程。综合运用大学四年所学的机械设计、材料、工艺装备、夹具、数控机床、数控编程、刀具、互换性等多方面的知识，是对大学四年学习知识的一次巩固。通过本课题的设计，让我们对产品的设计过程有了更多的了解，对UG软件的操作更加熟练。同时让我知道了此软件不但可以对产品进行三维造型，还有工程分析，NC，加工，测量及工程数据管理等功能。这次毕业设计的目的就是要熟悉用UG进行产品设计的全部过程，包括三维实体造型，CAD/CAM加工等。整个设计过程不但要用到以前所学的理论知识，还要通过自己的努力和老师的指点来学些新的知识，更重要的是要通过实际操作提高了动手能力，并培养了创新思维能力。更重要的是，我觉得作为一名即将走上就业岗位的学生来说，无疑是依次难得的尝试。1.3课题的构思经过分析，轴承座零件外形比较简单，零件各表面的形位公差及粗糙度要求不高，但加工质量要求高，因此需要制定严格的工艺路线和加工方法来确保质量。这篇论文主要的内容是零件的制造与工艺以及数控编程，详细介绍了其加工方法的拟订和确定。根据零件的特性以及要求，设计专用夹具及组合夹具，以求能更快更好的完成任务，保证质量1.4本人要完成的工作量(1)查阅相关资料，熟悉轴承座零件，撰写开题报告(2)相关外文文献资料的阅读与翻译（6000字符以上）(3)对轴承座零件结构进行分析，绘制零件图(4)编制轴承座零件机械加工工艺规程一份(5)设计某一典型（铣型面）工序的夹具方案，绘制专用及组合夹具装配图、零件图(6)编制某一典型（铣型面）工序的数控加工程序(7)在数控机床上，进行数控加工(8)编写设计计算说明书（毕业论文）一份2轴承座的结构分析和数控加工的特点和要求2.1研究内容和步骤（1）选择一个典型的轴承座作为研究对象（2）对轴承座进行结构分析，绘制零件图（3）编制轴承座的机械加工工艺规程（4）设计铣型面工序的专用及组合夹具（5）绘制专用及组合夹具装配图、零件图（6）轴承座的UG建模（7）编制铣型面工序的数控加工程序（8）在数控机床上，用组合夹具装夹零件，进行数控加工（9）撰写毕业设计说明书。2.2应用软件UGNX6.0，AUTOCAD，OFFICE等软件的应用。2.3毕业设计的要求及所要达到的目标毕业设计的要求：（1）选择典型的轴承座类零件作为研究对象，对其结构进行分析。综合考虑各种因素设定几个工艺加工路线，根据实际生产情况，选择最佳方案。（2）设计的组合夹具在保证实用的前提下应当制造方便：尽量做到使设计的夹具制造容易，造价便宜。设计的夹具应当效率高、安全可靠。（3）编制的数控程序应满足加工要求，且简单实用。毕业设计应达到的目标：（1）进一步了解国内外制造行业的现状和发展趋势。（2）深入学习UGNX6.0AUTOCAD等软件。（3）加深零件制造和组合夹具设计过程中所用的理论知识，学会查阅资料。（4）学会学习新知识和网上检索的能力。（5）通过和老师，同学的沟通交流，掌握团队合作的能力。3轴承座的特点和结构3.1轴承座的特点和使用要求零件名称：轴承座生产批量：已知此轴承座零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量不足100Kg，查《机械制造工艺与夹具》第7页表1.1-3，可确定该轴承座生产类型为中批生产最大几何尺寸：236x60x66（1）由零件图可知，零件的底座底面、内孔、端面及轴承座的顶面有粗糙度要求，其余的表面精度要求并不高，也就是说其余的表面不需要加工，只需按照铸造时的精度即可。底座底面的精度为Ra6.3、内孔、端面及内孔的精度要求均为6.3。轴承座在工作时，静力平衡。（2）铸件要求不能有砂眼、疏松等缺陷，以保证零件的强度、硬度及疲劳度，在静力的作用下，不至于发生意外事故。根据上面的要求可归纳该零件制造过程中要根据毛坯选择合理的加工方案，提高加工效率，降低生产成本。3.2轴承座的结构分析经过分析，轴承座结构简单，加工尺寸精度要求不高，轴承座的加工主要完成各端面及镗孔的加工。零件比较规则简单并且尺寸公差无特别要求。轴承座的型面加工，精度要求不高，除孔的部分其余在立式铣床上就可以完成，对于型面的铣削加工，主要在于装夹问题和定位的确定.所以该工序夹具的设计异常关键。这也是需主要完成的任务之一，在此，主要讲述铣型面的专用夹具及组合夹具。4轴承座机械加工工艺的过程设计4.1制定工艺规程的原则制定工艺规程的原则是：在保证产品质量的前提下，以最快的速度、最少的劳动消耗和最低的费用，加工出符合设计图纸要求的零件。同时，还应在充分利用现有生产条件的基础上，尽可能保证技术上先进、经济上合理、并且有良好的劳动条件。4.2制定工艺规程的原始资料(1)产品零件图样及装配图样。零件图样标明了零件的尺寸和形位精度以及其他技术要求，产品的装配图有助于了解零件在产品中的位置、作用，所以，它们是制定工艺规程的基础。(2)产品的生产纲领。(3)产品验收的质量标准。(4)本厂现有生产条件，如机床设备、工艺装备、工人技术水平及毛坯的制造生产能等(5）国内、外同类产品的生产工艺资料。4.3零件图的分析（1）Φ60H8mm孔对基准A的平行度公差为Φ0.08mm.（2）图中左端面对基准A的垂直度公差为0.050mm.（3）C表面热处理40~45HRC.用CAD绘制出轴承盖零件图如下4—1图4—1轴承座零件图4.4毛坯的选择零件材料为HT200，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-9。这对提高生产率，保证产品质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。根据铸件结构尺寸及造型方法，铸造材料等因素综合考虑，查找（GB/T6414-1999,GB/T6416-1999）灰铸铁造型材料为砂型，铸件尺寸公差等级与配套加工余量等级（CT/MA）为（12-8）/H，CT选定为10/H；再由GB/T6416-1999可以查得相应的加工余量数值为4mm；据GB/T6414-1999可得公差等级CT为10时，基本尺寸在100-160mm之间时，公差数值为4mm；根据毛坯的最大轮廓尺寸和加工表面的基本尺寸查参考文献[1]可得轴承座上表面加工余量为2mm，下表面加工余量为2mm，端面加工余量为4mm，轴承孔的单边加工余量为4mm。图4—2轴承座毛坯图4.5拟订工艺路线（一）定位基准的选择（1）根据零件图纸及零件的使用情况分析，知Φ60H8的孔，轴承端面、顶面、Φ13及Φ20的孔等均需正确定位才能保证。故对基准的选择应予以分析。1）粗基准的选择按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面位置要求，应选择不加工表面为粗基准。根据零件图所示，故应选轴承底座上表面为粗基准，以此加工轴承底座底面以及其它表面。2)精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则以粗加工后的底面为主要的定位精基准，即以轴承座的下底面为精基准。3）零件表面加工工艺方案的选择：由于表面的要求（尺寸、形状、表面质量、机械性能等）不同，往往同一表面的加工需采用多种加工方法完成。某种表面采用各种加工方法所组成的加工顺序称为表面加工工艺方案。4）加工阶段的划分：对于那些加工质量要求高或比较复杂的零件，通常将整个工艺路线划分为以下几个阶段：（1）粗加工阶段主要任务是切除毛坯的大部分余量，并制出精基准。该阶段的关键问题是如何提高生产率。（2）半精加工阶段任务是减小粗加工留下的误差，为主要表面的精加工做好准备，同时完成零件上各次要表面的加工。（3）精加工阶段任务是保证各主要表面达到图样规定要求。这一阶段的主要问题是如何保证加工质量。（4）光整加工阶段主要任务是减小表面粗糙度值和进一步提高精度。划分加工阶段的好处是按先粗后精的顺序进行机械加工，可以合理的分配加工余量以及合理的选择切削用量，充分发挥粗加工机床的效率，长期保持精加工机床的精度，并减少工件在加工过程中的变形，避免精加工表面受到损伤；粗精加工分开，还便于及时发现毛坯缺陷，同时有利于安排热处理工序。4.5.1工艺路线方案根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用立式机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：方案一：工序一：粗铣轴承座的下底面。以轴承座的底座的上表面为定位粗基准，采用X52K立式铣床加工。粗铣轴承座的端面，以轴承座的下底面为基准，使用X52K卧式万能铣床进行加工。铣轴承座上面的小圆柱的上顶面，还以下表面为定位基准，同样使用X52K立式铣床铣削。工序二：粗镗及半精镗Ф60的内孔，以内孔轴线为基准，采用镗床专用夹具。工序三：钻、扩Ф13的孔，钻、扩Ф20的孔。采用Z525立式钻床加专用夹具方案二：工序一：粗铣轴承座的下底面。以轴承座的底座的上表面为定位粗基准，采用X52K立式铣床加工。工序二：粗镗及半精镗Ф60的内孔，以内孔轴线为基准，采用镗床专用夹具。工序三：粗铣轴承座的端面，以轴承座的下底面为基准，使用X52K立式万能铣床进行加工。工序四：钻、扩Ф13的孔，钻