1煙灰缸成型設(shè)計(jì)及加工工藝1緒論數(shù)控加工是機(jī)械制造中的先進(jìn)加工技術(shù)，它的廣泛使用是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。近年來，數(shù)控加工和數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用呈突飛猛進(jìn)的趨勢。包括以組合機(jī)床為主大量生產(chǎn)方式出現(xiàn)的，機(jī)床都在向以數(shù)控設(shè)備為主的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變。社會上對掌握數(shù)控技術(shù)的人才需求越來越大，在我們學(xué)院數(shù)控設(shè)備的更新的速度也越來越快。有關(guān)數(shù)控加工工藝要在一些典型零件的加工中體現(xiàn)出來，本設(shè)計(jì)說明書是針對這些情況而編寫說明書的。本設(shè)計(jì)說明書面是根據(jù)我們數(shù)控專業(yè)學(xué)生所需掌握的知識及技術(shù)要求編寫的，它突出了數(shù)控加工的特點(diǎn)，零件在加工過程中的工藝性特點(diǎn)。鞏固和擴(kuò)展自己所學(xué)的基本理論和專業(yè)知識，綜合運(yùn)用所學(xué)知識培養(yǎng)自己的理論分析和解決實(shí)際問題的能力；培養(yǎng)勇于探索的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力；培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)和研究思想、理論聯(lián)系實(shí)際、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工作作風(fēng)；進(jìn)一步訓(xùn)練和提高課題方案設(shè)計(jì)、資料查閱、計(jì)算機(jī)使用、文字表達(dá)等方面的能力和技巧。通過自己所學(xué)知識與實(shí)際設(shè)計(jì)相結(jié)合，制定加工工藝、編制程序、自己動手執(zhí)行工藝過程并加工出合格的零件。這不僅對三年學(xué)習(xí)的數(shù)控編程、UG、CAXA制造工程師、數(shù)控加工工藝、機(jī)械制圖等多門學(xué)科理論知識的鞏固，還將理論知識運(yùn)用在了實(shí)際加工當(dāng)中，使理論與實(shí)踐有機(jī)的結(jié)合在一起。整個設(shè)計(jì)的順利完成，多謝老師和同學(xué)的幫助，在此表示對他們的衷心謝意。由于本人水平有限，實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中難免存在一些錯誤和不妥之處，懇請領(lǐng)導(dǎo)、老師批改指正。22零件圖形分析2.1零件圖形分析從圖上可以看出，煙灰缸配合零件是由一個正方形構(gòu)成，上面有一個裝煙灰的圓形凹槽、一個橢圓形的裝打火機(jī)凹槽、一個放煙頭的花型凹槽組成。另外我還在裝煙灰的圓上設(shè)計(jì)了一個蓋子，這樣在不使用的時候還可以保證其家里的清潔。圖2-1煙灰缸底座零件圖3圖2-2煙灰缸蓋子零件圖43工藝內(nèi)容分析3.1加工精度分析該零件最高精度等級為IT7級。外輪廓、凹槽、上、下表面的粗糙度為R3.2，其它表面粗糙度均為R6.3。如果定位不好可能會導(dǎo)致表面粗糙度，加工精度難以達(dá)到要求。材料不得有裂紋和氣孔，并銳邊去毛刺，符合GB/T1804-M國家標(biāo)準(zhǔn)。3.2毛坯、余量分析由于加工比較簡單，因此毛坯、余量的選擇也不困難。列舉以下幾點(diǎn)：1）毛坯有充分的穩(wěn)定的加工余量該圖的毛坯采用鋁合金，整個成形煙灰缸零件的毛坯尺寸為102mmX102mmX25mm，上下表面一共留3mm余量，兩側(cè)面共留3mm余量。因此總毛坯尺寸為105mmX105mmX28mm。與它相配合的蓋子的毛坯尺寸為45mmX45mmX13mm。2）分析毛坯的裝夾適應(yīng)性主要考慮毛坯在加工時定位和夾緊的可靠性與方便性，以便在一次裝夾中加工出較多的平面，由于該設(shè)計(jì)采用一次性裝夾可以完成全部加工內(nèi)容，裝夾上直接采用平口虎鉗進(jìn)行裝夾即可。3）分析毛坯的變形及余量大小均勻性分析毛坯加工中與加工后的變形程度，考慮是否就采取預(yù)防性措施和補(bǔ)救措施。是對零件加工變形的一個重要保證，如對于厚鋁板，經(jīng)淬火時效后很容易在加工與加工后變形，這時最好采用經(jīng)預(yù)拉伸處理的淬火板坯。對毛坯的余量大小及均勻性，主要是考慮在加工時要不要分層切削，分幾層切削。自動編程時，尤其重要。3.3設(shè)備的選擇3.3.1機(jī)床的選擇我院數(shù)控設(shè)備現(xiàn)有FANUC-oi系統(tǒng)的加工中心有四臺，四臺均為數(shù)控銑削加工中心KVC650，數(shù)控銑床多臺，根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)、形狀配合精度以及加工的難易程度等條件來選擇數(shù)控設(shè)備的型號，由于該零件只有輪廓、凹槽、圓弧和孔系，形狀比較簡單，配合精度要求不高。我們學(xué)校的設(shè)備均可進(jìn)行加工，但考慮到該零件的表面粗糙度，加工精5度要求不高，為了減少裝夾次數(shù)，消除因反復(fù)裝夾而帶來的定位誤差和換刀次數(shù)，對刀次數(shù)較多的人為誤差，再次因該零件材料為鋁，硬度不高，主切削力不是很大。綜上所述，我選擇數(shù)控加工中心KVC650進(jìn)行零件加工，便可達(dá)到該零件的各項(xiàng)精度。3.3.2夾具的選擇在確定裝夾方案時，要根據(jù)已選定的加工表面和定位基準(zhǔn)來確定工件的定位夾持方式，并選擇合理的夾具，一般考慮以下幾點(diǎn)：1）夾緊機(jī)構(gòu)或其他元件不得影響進(jìn)給，加工部位要敞開，要求夾持工件后夾具等一些組件不能與刀具運(yùn)動軌跡發(fā)生干涉。2）必須保證最小的夾持變形，工件加工時切削力大，需要的夾緊力也大，但又不能把工件夾壓變形。因此，必須慎重選擇夾具的支撐點(diǎn)、定位點(diǎn)和加緊點(diǎn)。3）夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單，對形狀簡單的單件小批量生產(chǎn)的零件可選用通用夾具。4）夾具應(yīng)便于與機(jī)床工作臺及工件定位表面間的定位元件連接。由于該零件材料是鋁件一般不會產(chǎn)生夾緊變形，零件尺寸較小、結(jié)構(gòu)和形狀也比較簡單，不需要專用夾具，所以只需要平口虎鉗和一些輔助裝夾的墊塊、墊片。該零件不僅精度要求較高，可以看到輪廓的周邊曲線圓弧和粗糙度值要求也較高，零件采用平口鉗裝夾。平口虎鉗如圖3-1所示。圖3-13.3.3刀具的選擇數(shù)控機(jī)床上用的刀具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求。1）在選擇銑刀時，首先要認(rèn)真考慮工件加工部位的幾何尺寸，一般來說，為減少走6刀次數(shù)和提高生產(chǎn)效率及保證銑刀有足夠的剛性，應(yīng)盡量選擇較大的銑刀。但選擇銑刀直徑時。常常受到某些因素的制約。例如：加工區(qū)域的開敞性、內(nèi)腔尺寸的大小、工件及工件的剛性等，特別是當(dāng)工件內(nèi)輪廓圓弧R較小，而凹槽深或壁板高度H較大時，會將刀具限制為細(xì)長形。其剛性就很差，則加工須考慮切削用量的大小。銑刀直徑D與刃長L的比值大小能客觀地反映出銑刀剛性特征，可D/L0.5作為檢驗(yàn)銑刀剛性的條件。2）為了解決當(dāng)工件內(nèi)轉(zhuǎn)接半徑R較小，而槽深或壁板高度H較小時，銑刀剛性差，加工苦難度的問題，通常要求采取大小不同的兩把刀進(jìn)行粗、精加工處理。在使用中要防止因盲目選用了過大直徑的粗加工銑刀而產(chǎn)生在精加工后留下未能銑去的“死角”，或因留給精加工的余量過大而造成精加工困難等問題。切削用刀具材料應(yīng)具備的性能有：（1）高速鋼比工具鋼硬，用于低速或不連續(xù)切削，刀具壽命較長；（2）高性能高速鋼強(qiáng)韌、抗邊緣磨損性強(qiáng)，用于可粗切或精切任何材料，包括鋼、不銹鋼、非鐵和非金屬材料，切削速度可比高速鋼高，強(qiáng)度和韌性較粉末冶金好；（3）粉末冶金高速鋼良好的抗熱性和抗碎片磨損，用于切削鋼、高溫合金、不銹鋼、鋁、碳鋼及合金鋼和其他不易加工的材料，切削速度可比高性能高速鋼高15%；（4）硬質(zhì)合金耐磨損、耐熱，用于可鍛鑄鐵、碳鋼、合金鋼、不銹鋼、鋁合金的精加工，壽命比一般工具鋼高10-20倍；（5）陶瓷高硬度、耐熱沖擊性好，用于高速粗加工，鑄鐵和鋼的精加工，也適合加有色金屬和非金屬材料不適合加工鋁、鎂、鈦及其合金，還可用于高速加工；（6）立方氮化硼超強(qiáng)硬度、耐磨性好，用于硬度大于450HBW材料的高速切削，刀具壽命長，可實(shí)現(xiàn)超精表面加工；（7）聚晶金剛石超強(qiáng)硬度、耐磨性好，用于粗切和精切鋁等有色金屬和非金屬材料，刀具壽命長，可實(shí)現(xiàn)超精表面加工。刀具卡表3-1如下：7表3-1刀具卡片產(chǎn)品名或代號零件名稱煙灰缸零件圖號程序序號O0001工步號刀具號刀具名稱刀柄型號刀具直徑/mm刀具長度/mm補(bǔ)償值/mm備注1T01面銑刀110mmBT401008002T02立銑刀20mmBT40205003T03立銑刀8mmBT40105004T04立銑刀16mmBT40165004T05中心鉆3mmBT4035005T06鉆頭8mmBT4086006T07鉸刀10mmBT40106007T08面銑刀50mBT4050m6003.4定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)兩種，用未加工過的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)，用已加工過的表面作為定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。選擇定位基準(zhǔn)要遵循基準(zhǔn)重合原則，即力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)和編程基準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣做可以減少基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的誤差和數(shù)控編程中的計(jì)算量，并且能有效地減少裝夾次數(shù)。因下表面作為精基準(zhǔn)可以滿足基準(zhǔn)重合的原則。所以在加工中，先將零件的上表面作為粗基準(zhǔn)，銑出夾持面，再將夾持面作為精基準(zhǔn)進(jìn)行加工。如圖3-2所示：圖3-23.5加工工藝的安排3.5.1加工方案的制定零件所銑削部分主要是輪廓凹槽加工。在各步加工過程中，要根據(jù)零件圖形狀特征8考慮加工中所存在的問題，從而選擇更好的解決方法，確保加工的順利完成、并達(dá)到零件的要求。該零件主要加工方案如下：1）零件加工中銑削出的三個外形：一個橢圓凹槽，一個有圓弧組成的花型凹槽和一個圓形凹槽。對于橢圓的凹槽，由于沒有拐角情況，可以采用的直徑的刀具以此加工完成；而圓形的凹槽則可用一把相對直徑大一點(diǎn)的加工出來，而花型凹槽由于有許多圓弧組成則應(yīng)根據(jù)圓弧大小來確定。2）零件的加工中四個孔的銑削：在這個過程中，必須要考慮刀具大小的選擇，若要一次加工完成的話，則所選的直徑必須小于鍵槽的寬度值，其加工很簡單，只要選擇合適的刀具加工即可。3.5.2加工路線的選擇加工路線的確定首先保證被加工零件的尺寸精度和表面質(zhì)量，其次考慮數(shù)值計(jì)算簡單，走刀路線盡量短、效率高等。進(jìn)刀方式和退刀方式是直接影響表面加工精度的重要因素之一，這樣不得不選取一種有利于加工又對表面加工精度影響不大的方式，直線進(jìn)刀容易在工件表面上留下進(jìn)刀、退刀的微觀駐馬痕跡，而沿圓弧段方向進(jìn)刀或退刀就不同，既不會留下痕跡而且還不會影響表面加工質(zhì)量。為了保證表面質(zhì)量和提高生產(chǎn)效率，切削方式和切削方向的選擇就必須慎重。根據(jù)零件圖樣，制定以下工藝方案，選取最佳一種，