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XXXX 毕业论文设计 本科毕业论文设计 数控加工工艺与传统加工工艺比较 系 部 专 业 班 级 学 号 学生姓名________指导教师________ 年 月 日 XXXX 毕业论文设计 目录 摘要 III第一章 绪论 1 1.1数控系统发展史 1 1.2研究本课程的目的、意义 2 1.3本论文研究的主要内容 2 第二章 传统加工工艺 3 2.1传统机械加工工艺过程的组成 3 2.1.1 工序 3 2.1.2 安装 4 2.1.3 工位 4 2.1.4 工步 5 2.1.5 走刀 5 2.2传统机械加工工艺规程 6 2.2.1制定机械加工工艺规程的基本要求 6 2.2.2传统机械加工工艺规程的设计步骤及内容 6 2.2.3工艺路线的拟定 8 2.2.4加工阶段的划分 9 第三章 数控加工工艺 10 3.1数控加工工艺的内容 10 3.1.1分析零件图样 10 3.1.2工艺装备的选择 11 3.1.3对刀点与换刀点的确定 12 3.1.4工艺路线的拟订 12 3.1.5切削用量的合理选择 13 第四章 螺纹轴传统加工工艺与数控加工工艺实例 14 4.1传统加工工艺分析 14 4.1.1 选择加工方法 15 4.1.2 划分加工阶段 15 4.1.3 选择定位基准 15 4.1.4 加工顺序安排 16 4.1.5 制定工艺规程 16 4.2 数控加工工艺分析 18 4.2.1 分析零件图 18 4.2.2 选择设备及制定加工工艺 18 4.2.3 编制数控加工程序 21 4.3 数控加工工艺与传统加工工艺比较 23 I XXXX 毕业论文设计 4.3.1 设备比较 23 4.1.2 工艺系统比较 24 4.1.3 加工工艺工序比较 25 4.1.4 工艺设计比较 25 4.1.5 加工工艺内容比较 26 4.1.6 加工精度比较 26 第五章 数控技术的发展趋势 28 5.1高精度、高速度、高效的发展趋势 28 5.1.1高精度 28 5.1.2高速、高效 29 5.2多轴联动加工和复合加工的发展趋势 29 5.3柔性化、智能化、开放化、网络化的趋势 30 5.3.1柔性化、智能化 30 5.3.2开放化、网络化 31 结论 31参考文献 32致谢 33 II XXXX 毕业论文设计 数控加工工艺与传统加工工艺比较 摘要 数控加工工艺是数控加工过程中较为复杂又非常重要的环节,与加工程序的编制、 零件加工的质量、效益都有着密切的关系。工艺设计的好坏,不仅会影响机床效率的发 挥,而且还将直接影响零件的加工质量。因此,对数控加工工艺进行研究对提高被加工 零件的精度,提高工作效率,从而提高企业的经济效益,是非常必要的。随着 CAD/ CAM 技术的飞速发展,使得企业可加工精度更高、形状更复杂的零件。另外一方面市场竞争 的日益加剧,要求企业在产品质量不断提高的前提之下不断压缩产品生产时间。所以如 何利用计算机对数控加工工艺设计过程进行辅助,以期提高数控加工工艺设计的质量, 减少生产时间就成为当务之急。 在数控加工中,正确合理地选择切削参数对确保产品质量、提高生产率、降低生产 成本起着十分重要的作用。近年来,随着数控技术的普遍应用,以及各种先进制造技术 的迅速发展,生产辅助时间大大降低。因此缩短切削加工时间,对提高生产率起着重要 的作用。目前,大多数工厂在生产中凭经验或参考切削用量手册来选择切削用量,这往 往达不到切削参数的最优选。运用现代切削理论、数学建模和模型分析方法寻求切削参 数的最优组合,是切削参数选择的一个重要方向。 本设计通过对传统加工工艺和数控加工工艺的主要内容、工艺问题、零件图分析、 工艺装备的选择、工艺规程、工艺路线的拟订等几方面进行了介绍,并举了一些实例对 数控加工工艺与传统加工工艺进行比较。提出了数控加工工艺的效率比传统加工工艺 高,精度比传统加工工艺精确,加工复杂产品应用数控加工工艺能降低成本等观点,为 选择加工工艺提供参考。 关键词传统加工工艺,数控加工工艺,工艺特点,工艺内容。 III XXXX 毕业论文设计 CNC machining technology compared with traditional processing technology Abstract CNC machining CNC machining process is more complicated process and very important part of the preparation and processing procedures, spare parts processing, quality and efficiency are closely related. Process design is good or bad, will not only play the machine tool efficiency, but also directly affect the machining quality. Therefore, research on numerical control processing technology to improve the accuracy of the processed parts, improve efficiency, thereby enhancing the economic efficiency of enterprises is very necessary. With the CAD / CAM technology, rapid development, so businesses can process more precise, more complex shape parts. On the other hand increasing competition in the market, requires enterprises to improve product quality continuously compressed without sacrificing production time. Therefore, the use of computer numerical control machining process planning on the auxiliary, in order to improve the NC machining process design quality, reduce production time to become a top priority. In NC for reasonable choice of cutting parameters to ensure product quality, increase productivity, reduce production costs play an important role. In recent years, with the widespread application of CNC technology, and a variety of advanced manufacturing technology, rapid development, production assistant time reduced significantly. Therefore decrease the cutting time, and plays an important role in increasing productivity. At present, most factories in the production of cutting experience or reference manual to select the cutting parameters, which often reach the most optimized cutting parameters. Use of modern cutting theory, mathematical modeling and model analysis for the optimal combination of cutting parameters, cutting parameters is an important direction. The design on the traditional processing technology and CNC machining technology main content, process problems, parts diagram analysis, process and equipment selection, process planning, process development and other aspects routes were introduced IV XXXX 毕业论文设计 simultaneously a number of examples of the machining process and comparison of traditional processing technology. CNC machining process made more efficient than traditional processing technology of high precision and accuracy than conventional processing, processing, CNC machining process of complex product applications can reduce the cost point of view, provide a reference for the selection of processing technology. Keywordstraditional processing technology, CNC machining technology, Technological features, process the content. XXXX 毕业论文设计 第一章 绪论 数控加工工艺使传统的加工工艺在多方面产生很大的影响 , 数控加工工艺使工人的 劳动强度下降,提高了加工效率,对传统加工工艺与数控加工工艺进行比较对我们的生 产有重要意义,合理确定数控加工工艺,对实现优质、高效的数控加工有重要作用,所 以必须了解这些差别 , 才能很好地利用数控加工方式 , 保证加工过程顺利和加工质量稳 定。 1.1 数控系统发展史 从 1952年美国麻省理工学院与 PARSONS 公司合作研制出世界上第一台试验性数 控系统,到现在已走过了 58年历程。数控系统由当初的电子管式起步,经历了以下几 个发展阶段分立式晶体管式小规模集成电路式大规模集成电路式小型计算机式 超大规模集成电路微机式的数控系统。 前三个阶段的数控系统主要是有电路的硬件 和连线组成, 称为接线逻辑数控系统 WiedlogicNC或硬数控系统。 特点是具有很多硬件 电路和连接节点,电路复杂,可靠性不好。后三个阶段的数控系统主要是由计算机硬件 和软件组成,称 CNC 数控系统,它最突出的特点是利用存储在存储器里的软件控制系 统工作,这种系统容易扩大功能,柔性好,可靠性高。 我国对数控机床的研制和发展起始于 50年代,并于 60年代末 70年代初研制成功 劈锥数控铣床、 CJK 一 18晶体管数控系统及 X53K 一 lG 立式数控铣床等。到 70年代 开始,数控技术在车、铣、钻、磨、齿轮加工、电加工等领域全面展开,数控加一工一 中心也研制成功。 我国在二十世纪八十年代初期通过引进、 消化、 吸收国外的先进技术。 从美国、德国等国家引进了一些新技术。又在“七五” 、 “八五” 、 “九五”期间对伺服驱 动技术进行重大科技项目攻关,取得了重大成果。代表我国当前数控机床水平的中华 1型、 航天 1型数控系统已能够向国内各机床制造厂配套自身的数控系统所需的伺服系统, 还应用于一些老设备的技术改造。目前,我国的机床工业正从生产大国逐渐变为机床强 国,主要体现在数控机床产品的技术水平和质量不断发展和提高。其中,特别是数控系 统和数控机床的可靠性不断提高。由于科学技术人员的不懈努力,新的数控产品不断涌 现,如多坐标轴高速高精度等数控机床的研制成功。在国家自然科学基金委员会等单位 的支持下,我国进行了开放性数控系统的理论与实践研究。总之,新一代数控系统技术 水平大大提高,促进了数控机床性能向高精度、高速度、高柔性化方向发展,使柔性自 动化加工技术水平不断提高。 1.2 研究本课程的目的、意义 制造技术市场全球化使竞争空前剧烈,从而要求制造商具有较强的市场适应能力, 因而市场对适合中小批量加工, 具有良好柔性和多功能性的制造系统的需求己逐步超过 对大型单一功能的制造系统的需求。数控技术向高速化、高精度、多轴控制和复合方向 发展,向模块化、可重构、可扩充的软硬件系统,这就是开放式控制系统。这一系统不 仅能够快速、经济地适应新的加工需求,而且为制造厂提供了将其技术与任何第三方的 技术或产品进行集成的可能性。在激烈的市场竞争中,各企业总结前期低水平和无序竞 争造成的产品质量低下,损失市场的沉痛经验,迫切需要成本低、效率高、技术含量高 的新型设备来武装自己,以增强其产品的竞争力、提高企业的知名度。所以对数控加工 工艺与传统加工工艺进行比较、研究,找出它们的相同点和不同点,从而利用它们来指 导生产。 1.3 本论文研究的主要内容 基于查阅大量资料的前提下,了解数控机械加工工艺的数字化 1、了解传统加工工艺 2、了解数字化加工工艺电脑、单片机的实际应用 3、选择某一具体加工方式进行数字与传统的比较 4、今后的发展趋势、新技术的应用等 第二章 传统加工工艺 传统加工工艺,就是使用普通机床加工零件时所运用的各种工艺方法和工艺手段。 传统加工是以传统的机械加工、半机械半人工操作、纯人工操作进行加工的过程。 工艺是指制造产品的技巧、方法、和程序。机械制造过程中,凡是直接改变零件形状、 尺寸、 相对位置关系和性能等, 使其成为成品或半成品的过程, 称为机械制造工艺过程。 它包括毛坯制造、零件加工、热处理、质量检验和机器装配等。而为保证工艺过程正常 进行所需的刀具、夹具制造 , 机床调整维修等则属于辅助过程。通常 , 机械加工是获得机 器零件的最主要手段。要进行传统加工工艺与数控加工工艺比较,必须先弄清楚传统加 工工艺的内容和相关的术语。 2.1 传统机械加工工艺过程的组成 机械加工工艺过程是指采用机械加工的方法按一定顺序直接改变毛坯的形状 , 尺寸 及表面质量 , 使其成为合格零件的工艺过程。为便于工艺过程的编制、执行和生产组织 管理 , 需要把工艺过程划分为不同层次的单元。它们分别是工序、安装、工位、工步、 走刀。其中工序是工艺过程中的基本单元。零件的机械加工工艺过程由若干工序组成。 在一个工序中可能包含一个或几个安装 , 每一个安装中又可能包含有一个或几个工步及 每一工步中包含一次或几次走刀。 2.1.1 工序 工序是一个或一组工人,在一个工作地对同一个或同时对几个工件进行加 工所连续完成的那部分工艺过程。 划分的主要依据是工作地是否变动和工作地是否变动 和工作是否连续。如果其中一个变动或者加工不是连续完成,则应划分为另一道工序。 “工作地”是指一台机床、一个钳工台或一个 装配地点, “连续”是指对一个具体的工 件的加工是连续进行的,中间没有插入另一个工件的加工。 图 1-1 阶梯轴 现以图 1-1所示的阶梯轴的加工来说明。若阶梯轴的精度和表面粗糙度要求不高, 单间小批量生产时,其工艺过程见表 1-1;大批量生产时,其工艺过程见表 1-2。 2.1.2 安装 工件加工前,使其在机床或夹具中占据一正确而固定位置的过程称为安装。在一道 工序中,工件可能安装一次,也可能安装几次。表 1-1中的工序 1和 2都是两次安装, 而工序 3以及表 1-2中的各道工序中都是一次安装。工件加工过程中应尽可能减少安装 次数,以免影响加工精度和增加辅助时间。 2.1.3 工位 为了减少安装次数,常采用回转工作台、回转夹具或移动夹具等多工位夹具,使工 件在一次安装中先后处于几个不同的位置进行加工。此时,工件在机床上占据的每一个 加工位置称为工位。如图 1-2所示为一种利用回转工作台在一次安装中顺次完成装卸工 件、钻孔、扩孔和绞孔四个工位加工的实例。 表 1-1 单件小批量生产的工艺过程 工序号 工序内容 设备 1 车端面,钻中心孔;调头车端面,钻中心孔 车床 2 车大外圆及倒角;调头车小外圆及倒角 车床 3 铣键槽 铣床 4 去毛刺 钳工台 表 1-2 大批量生产的工艺过程 工序号 工序内容 设备 1 车端面,钻中心孔 车床 2 车大外圆及倒角 车床 3 车小外圆及倒角 车床 4 铣键槽 铣床 5 去毛刺 钳工台 2.1.4 工步 在加工表面、切屑刀具和切屑用量不包括切屑深度不变的条件下,连续完成的 那部分工序称为工步。 一道工序可能包括几个工步,也可能只有一个工步。如表 1-1所示工序 1中,包括 四个工步两次车端面,两次钻中心孔;工序 2中也也包括四个工步;而表 1-2工序 4只有一个工步。 为了化简工艺文件,对于在一次安装中连续进行的若干个相同的工步,常看做为一 个工步可称为合并工步 。如用一把转头连续钻削几个相同尺寸的孔,就认为是一个 工步,而不看成几个工步。为了提高生产效率,采用复合刀具或多刀加工的工步称为复 合工步。如图 1-3所示。在工艺文件上,复合工步应看为一个工步。 图 1-2 多工位加工 图 1-3 复合工步 2.1.5 走刀 走刀是指切削工具在加工表面上切削一次所完成的那部分工艺过程。在一个工步 中,当加工表面上需要切除的材料较厚,无法一次全部切除掉,需要分几次切除时,则 每切去一层材料称为一次走刀。一个工步可以包括一次或几次走刀。 如图 1-4所示为工序、安装、工位、工步和走刀的关系示意图。 2.2 传统机械加工工艺规程 工艺规程是指规定产品或零件部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。其中, 规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。 正确的工 艺规程是在总结长期的生产实践和科学实践的基础上, 依据科学理论和必要的工艺实验 并考虑具体的生产条件而制定的。 不同的生产类型对工艺规程的要求不同,单件小批量生产由于生产的分工比较粗 糙,通常只需说明零件的加工工艺路线即其加工工序顺序 ,填写工艺过程卡。对于 大批量生产,因其生产组织严密、分工细致,工艺规程应尽量详细,要求对每道工序的 加工精度、操作过程、切削用量、使用的设备及刀、夹、量具等均作出具体规定。因此, 除了工艺过程卡外,还应有相应的加工工序卡。此外,必要时还需要检验工序卡和机床 调整卡。中小批量生产经常采用机械加工工艺卡,其详细程度介于工序过程卡和加工工 序卡之间。 2.2.1 制定机械加工工艺规程的基本要求 制定工艺规程的基本要求是在保证生产质量的前提下, 尽量提高生产效率和降低成 本,使经济效率最大化,另外,还应在充分利用本企业现有的生产条件下,尽可能采用 国内外的先进技术和经验,并保证工人具有良好而安全的劳动条件。同时工艺规程还应 做到正确、完整、统一和清晰,所用术语、符号、单位、编号等都要符合相应标准,并 积极采用国际标准。 2.2.2 传统机械加工工艺规程的设计步骤及内容 设计零件的机械加工工艺规程的步骤及其内容如下 1分析零件工作图和产品装配图 阅读零件工作图和产品装配图,以了解产品的用途、性能及工作条件,明确零件在 产品中的位置、功能及其主要的技术要求。 2工艺审查 主要审查零件图上的视图、尺寸和技术要求是否完整、正确;分析各项技术要求制 定的依据,找出其的主要技术要求和关键技术问题,以便在设计工艺规程时采取措施施 予保证;审查零件的结构工艺性。 3 确定毛坯的种类及其制造方法 毛坯是由原材料变成零件过程的第一步。正确确定毛坯有重大的技术经济意义,它 不但影响毛坯制造的工艺和费用,而且对零件机械加工工艺过程也有极大的影响,是保 证规程设计质量的重要环节。 常用机械零件的毛坯有铸件、短件、焊接件、型件、冲压件以及粉末冶金、成型轧 制见等。零件的毛坯种类有的在图纸上明确,如焊接件。有的随着零件材料的选定而确 定,如选用铸铁、铸钢、铸铝等,此时毛坯必为铸件,且除了形状简单的小尺寸零件选 用铸造型材外,均选用单件造型铸件。对于材料问哦结构钢的零件,除了重要零件如曲 轴、连杆明确是锻件外,大多数只规定了材料及其热处理要求,这就需要工艺规程设计 人员根据零件的作用、尺寸和结构形状来确定毛坯种类。如作用一般的阶梯轴,若各阶 梯的直径差较小,则可直接以圆棒料毛坯;重要的轴或直径差大的阶梯轴,为了减少材 料消耗和切削加工量,这宜采用锻件毛坯。 4拟定机械加工工艺路线 这是机械加工工艺规程设计的核心部分,其主要内容有选择定位基准;确定加工 方法;安排热处理、检验和其他工序等。 5确定工序所需的机床和工艺装备 工艺装备包括夹具、刀具、量具、辅具等。机床和工艺装备的选择应在满足零件加 工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下,与生产批量和生产节拍想适应,并 应优先考虑采用标准化的工艺装备和充分领用现有条件,以降低生产准备费用。对必须 改装或重新设计的专用机床、专用或成组工艺装备,应在进行经济性分析和论和论证的 基础上提出设计任务书。 6确定工序的加工余量,计算工序尺寸和公差。 7确定切削用量。 8确定各工序时间定额。 9评鉴工艺路线对制订的工艺方案应进行技术经济分析,并应对多种工艺方案进 行比较,或采用优化方法,以确定出最有工艺方案。 10填写或打印工艺文件。 2.2.3 工艺路线的拟定 拟定工艺路线是工艺规程的关键步骤。工件路线的优劣,对零件的加工质量、生产 效率、生产成本以及工人的劳动强度,都有很大的影响。通常,具体拟定是,往往设定 几个工艺路线方案,经分析比较后,选择其中最优的一个方案。 选择加工方法的基本原则是既要保证零件的加工质量,又要使加工成本低。 1. 加工经济精度 加工经济精度可以定义为在正常的加工条件下使用符合质量标准的设备、工艺 装备和标准技术等级的工人、合理的工时定额所能达到的加工精度和表面粗糙度。加 工经济精度是一个精度范围而不是一个值。一定的生产条件下 , 可能会出现几种能保证 零件技术要求的工艺方案 , 此时,应通过核算或相互对比 , 选择经济上最合理的方案 , 使 产品的能源、材料消耗和生产成本最低。 2. 加工方法的选择 在分析研究零件图的基础上,选择各表面的加工方法时,一般先选择零件上精度最 高的表面的加工方法,这通常是指该表面的终加工方法。主要应考虑以下问题 1 加工表面的精度和表面粗糙度要求 根据这些要求,选择与之相符合的加工经济季度对应的加工方法。满足要求的加工 方法可能会有多种,再结合其他条件,最后确定一种。 2 零件的材料和热处理要求 零件材料和热处理是影响加工方法选择的重要因素。如有色金属精加工。因材料过 软容易堵塞砂轮而不宜采用磨削;钢件和铸铁可采用磨削,而一般淬火表面只能采用磨 削。 3 零件的生产类型 所选用的零件方法应与生产类型相适应。大批量生产,应采用一些高生产率的加工 方法,如加工孔、内键槽 、内花键等可以用拉削的方法;当批量不大时,则采用一般 的钻、铰、镗、插等方法。 4 本厂现有水平、生产条件等 技术人员应对本单位的设备种类和数量、加工范围、精度水平以及工人的技术水平 有充分的了解,应尽量利用本厂资源,并不断对原来设备和工艺装备进行技术改造,挖 掘企业潜力,创造经济效率。 2.2.4 加工阶段的划分 当加工零件的质量要求比较高时,往往不可能在一两个工序中完成全部的加工工 作,而必须分几阶段来进行加工。一般来说,整个加工过程可分为粗加工、半精加工、 精加工等几个阶段。加工精度和表面质量要求较高时,还可以增设光整加工
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