设计说明书

江苏城市职业学院武进办学点 毕业设计说明书

设计课题 冲床横梁的工艺分析及编程

年 级＿＿ 2007级＿＿＿＿＿ 专 业＿＿机械制造与自动化 ＿ 姓 名＿＿ 张宜兴＿＿＿＿＿ 指导教师＿＿ 曾锡琴＿＿＿＿＿

二○一○年四月 江苏城市职业学院武进校区 毕业设计用纸

1 目录

第一章： 绪论„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„1 第二章： 横梁的粗加工„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.1 横梁的铸造„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2 2.2 横梁的粗加工„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„2

第三章：横梁的精加工及编程„„„„„„„„„„„„„„„„„3 3.1 横梁的工艺分析„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„3 3.2 横梁的第一次装夹„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„4 3.3 横梁的第二次装夹„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„5 3.4 横梁的第三次装夹„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„11

第四章： 小结„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„14

致谢: „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 参考文献: „„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„„15 江苏城市职业学院武进校区 毕业设计用纸

2 摘要：在科学技术不断发展的今天，数控机床在机械制造业中的地位越来越重要，机械制造业发展的一个明显趋势是越来越广泛地应用数控技术，普通机械逐渐被高效率、高精度的数控机械所代替。 数控机床作为一种新型的自动化机床，在具有高自动化程度的同时，还具有广泛的通用性，适合加工如箱体这样几何形状复杂，在加工过程中必须进行多种加工，工艺设计经常变化，小批量生产的机械产品，如我做的箱体上有平面、曲面、内外轮廓、孔、螺纹孔，且加工面较多，用普通机床加工，不仅工艺复杂，装夹繁琐，生产效率低，切尺寸精度，表面粗糙度，形位误差也达不到预期的要求。 同时数控编程不断得到完善，使之与不断更新的编程软件系统、最新引进的高速加工机床、不断总结优化的编程方式及工艺方法等相适应相匹配。通过多年的生产实践，基于知识的编程方式使数控编程的整体水平有了很大的提高，编程效率提高40%以上，并使国外各大公司CAM编程的智能化、自动化、专业化程度推到一个新的高度。 本论文详细的介绍了横梁箱体的加工的全过程。从确定零件的材料；数控机床刀具的配置，工装的设计；数控编程、加工等。 ZJ—UP横梁是日制大型冲床的基础件之一，是典型的箱体类零件。由它将一些轴、套、齿轮等件组装在一起，使它们保证正确的相互位置关系，彼此能按照一定的传动关系协调地运动。而协调运动的精度，在很大程度上决定于横梁本身的加工精度。 关键词：横梁，数控技术，工件装夹， 数控加工数控编程 江苏城市职业学院武进校区 毕业设计用纸

3 第一章绪论

现代数控机床在我国使用始于20世纪60年代,至今也只有近50年的历史。近20年来，数控机床得到了快速的发展，随着新实际的到来，机械制造技术有了更深刻的变化和进步，社会对数控机床的需求日益增加，加工零件产品也呈现更加多样化和高精密的趋势；多品种、中小批量生产的比重明显增加，采用传统的普通加工设备已难以适应高效率、高质量、多样化的加工要求。一方面促使加工大量前期工作与机械加工过程连为一体；另一方面，促使机械加工的全过程与柔性制造系统、计算机集成制造系统（CIMS）的技术基础之一，是机电一体化的重要组成部分。 在科学技术不断发展的今天，数控机床在机械制造业中的地位越来越重要，机械制造业发展的一个明显趋势是越来越广泛地应用数控技术，普通机械逐渐被高效率、高精度的数控机械所代替。 电子技术的飞速发展，促进了数控技术由硬件数控到计算机数控的发展，而计算机为更有效地使用数控技术也发挥巨大的作用。由于采用了数控机床，模具零件形状加工过程发生很大的变化。例如模块的加工，过去采用手工画线、钻床钻孔、带锯去矩形孔废料、立铣加工型孔、手工攻螺纹等五道工序。改用数控机床后，则由数控机床定位钻孔，减少了工序，且孔精度有了提高。如使用加工中心，则一次装夹可完成所有加工内容。缩短了加工周期，同时也减少多次装夹带来的孔位误差，提高了加工的精度。 数控机床作为一种新型的自动化机床，在具有高自动化程度的同时，还具有广泛的通用性，适合加工如箱体这样几何形状复杂，在加工过程中必须进行多种加工，工艺设计经常变化，小批量生产的机械产品，如我做的箱体上有平面、曲面、内外轮廓、孔、螺纹孔，且加工面较多，用普通机床加工，不仅工艺复杂，装夹繁琐，生产效率低，切尺寸精度，表面粗糙度，形位误差也达不到预期的要求。 随着现代科学技术于生产的发展，对机械加工与测量提出了越来越高的精度要求。这不仅是高新科技发展的需要，也是提高普通机械产品的性能质量，寿命和可靠性的需要，也是减少机械产品修配工作量，提高装备效率的需要。生产效率的提高首先要提高加工速度，高速是高效的基础，实现这个目标最主要的方法就是提高切削速度和减少辅助时间，而利用数控机床加工机械产品能达到这一要求。现代数控机床与50多年前的数控机床在加工速度与加工精度方面已经有悬殊的差别。数控机床的发展是制造技术发展的结果，也是自动化技术特别以数控为代表的新技术对传统机械制造产业的渗透而形成的机电一体化产品的结果。 数控编程不断得到完善，使之与不断更新的编程软件系统、最新引进的高速加工机床、不断总结优化的编程方式及工艺方法等相适应相匹配。通过多年的生产实践，基于知识的编程方式使数控编程的整体水平有了很大的提高，编程效率提高40%以上，并使国外各大公司CAM编程的智能化、自动化、专业化程度推到一个新的高度。加拿大最常用的数控加工工艺技术由数控程序编制(CNC Programming)，工夹具准备与调整(Setup)，数控操作(Operation)三部分组成。数控程序可由数控机床专用G代码和CAD/CAM软件生成。常见的CAD/CAM软件有MASTERCAM，PRO/E，UG/II，CATIA，IDEAS，CIMATRON，EDGECAM等。如果要掌握数控加工工艺技术，就必需具备机床，加工工艺，加工刀具，夹具，测量工具，G代码，CAD/CAM软件等知识和技能。对绝大多数具备高学历的外国技术移民来说, 无论有无经验, 都可以在短时间内掌握上述技能。以至在加工此类离合器时相当的简易，加工效率相当可观。 数控编程作为数控加工的关键技术之一，其程序的编制效率和质量在很大程度上决定了产品的加工精度和生产效率。尤其是随着数控加工不断朝高速、精密方向的发展，提高数控程序的编制质量和效率对于提高制造企业的竞争力有着重要的意义。随着CAD/CAM软件的不断普及应用，数控编程的模式逐渐由自动编程取代手工编程。但CAM软件编程和手工编程有着各自的特长，且现有的CAM软件不能满足所有数控系统的特殊功能，充分结合两种编程模式，对于提高编程的效率和质量有着重要的意义。由于历史的原因，国内企业普通数控机床和高精密数控机床并存的局面将持续很长时间，对于传统的普通数控机床，无法实现高速切削加工，采用高速切削加工的编程策略难以发挥普通数控机床的加工效率，且传统数控机床普遍内存容量有限，因此合理有效地利用传统数控机床的特性，结合CAM软件自动编程和手工编程两种方式，编制简洁合理的小容量数控程序，有着非常现实的意义。 ZJ—UP横梁是日制大型冲床的基础件之一，是典型的箱体类零件。由它将一些轴、套、齿轮等件组装在一起，使它们保证正确的相互位置关系，彼此能按照一定的传动关系协调地运动。而协调运动的精度，在很大程度上决定于横梁本身的加工精度。横梁装配在冲床上以后，还要与其它部件保持一定的相互位置的精度要求，因此横梁加工的质量也会直接影响整台冲床的精度及使用寿命。例如：横梁上有两个D250 mm（以D作为孔径、刀具直径的符号）的主轴孔其孔径的公差为0~0.025mm，目标植为+0.01mm，与基准面的平行度公差为0.01mm/500mm，即每500 mm，孔轴线与基准面的平行度误差允许为0.01mm。这两个孔是用于安装主轴的。如果孔径过大则配合过松，使主轴回转中心不稳定，并降低了支承刚性，易产生振动与噪声；若孔径太小则配合过紧，轴承外圈收缩变形而且容易发热，不能正常运转，缩短轴承的使用寿命。同时，两孔的孔轴线之间的平行度误差也会影响轴上齿轮的啮合，使齿轮的接触精度降低。 江苏城市职业学院武进校区 毕业设计用纸

2 第二章 横梁的粗加工

2.1横梁的铸造 横梁的材料选用的是HT200灰铸铁。这种材料具有较好的耐磨性、可切削性和吸振性等特点，且成本较低。横梁的毛坯铸造完成之后，其平面上留有7~12mm的总余量，毛坯孔留有16~24mm的总余量。同时，考虑到经济效益及生产效率，只预先铸出D250mm、D105mm、D118mm、D163mm、D130mm的毛坯孔。在铸造横梁毛坯时，D250mm的主轴孔、其它需预先铸出的孔及横梁箱体壁的泥芯是装成一体放入的，它们之间具有较高的相互位置精度。这样就能保证各孔的孔线与横梁不加工的箱体内壁的相互位置要求，可避免装入横梁的旋转件与箱壁碰撞。最后，在毛坯铸造完成以后，应该安排一次人工时效处理，以消除内应力。

2.2横梁的粗加工 由于横梁为铸件，其毛坯平面的加工余量较多，若直接拿到数控机床上加工，则生产效率太低，且加工精度与加工质量不能保证。因此，毛坯先拿到镗床上进行粗加工，将平面上主要的余量去掉。 在镗床上粗加工时，由于工件为中心对称结构，因此使用芯棒先找到中心，然后根据中心对工件平面进行对称铣削加工。 由于横梁的精度要求较高，而粗加工时，因为余量较多，切削时产生的内应力、切削力较大，因此为保证横梁的加工精度，在粗加工之后安排一次人工时效处理，以消除粗加工产生的内应力和切削力，进一步提高工件的加工精度的稳定性。 粗加工时还应注意平面所留的加工余量应合理。若加工余量留多了，则当工件在数控机床加工时，由于吃刀量的增加，且切削速度较大，使得切削力增大，容易引起切削振动，使得加工工件的表面质量下降。同时，刀具的磨损加快加剧，增加了更换刀具的次数，使得辅助时间和加工成本增加。若粗加工时，其平面的加工余量留少了，则当工件在数控机床上加工时，由于吃刀量太少，使得刀具刃口的钝圆半径、刀尖圆弧半径作用明显，刃口、刀尖处挤压、摩擦增大，切削变形增大，使得已加工表面粗糙度增大，工件的加工质量也得不到保证。同时刀具的磨损也加剧，也增加了更换刀具的次数，使得辅助时间和加工成本也增加。因此，粗加工时横梁的平面的加工余量应合理选择。一般情况下，各面留4mm的加工余量。