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1、 皮帶輪的數(shù)車加工工藝分析 摘 要 目 錄 第一章 概述 1.1皮帶輪的用途 1.2零件的圖樣及說明 第二章 零件加工工藝的制訂 2.1 零件圖樣分析 2.2 零件工序和裝夾方式的確定 2.3 加工順序的確定 2.4進(jìn)給路線的確定 2.5 夾具的選擇 2.6 刀具的選擇 2.7 切削用量的選擇 2.8 加工所需工、量具 第三章 工藝卡片的制訂及程序的編寫 3.0 加工前的分析及應(yīng)選的加工機(jī)器 3.1 數(shù)控加工工序卡片 3.2 數(shù)控加工刀具卡片 3.3 數(shù)控加工程序的編制 3.4 編程仿真 第4章 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) 致謝 參考文獻(xiàn) 第一

2、章 概述 1.1皮帶輪的用途 生活中，皮帶輪對我們來說很常見，它的應(yīng)用很廣泛，機(jī)械傳動常見的類型有摩擦輪傳動、帶傳動、鏈傳動、齒輪傳動、蝸輪蝸桿傳動、螺旋傳動等類型。 帶傳動根據(jù)橫截面形狀不同可分為平帶傳動、V帶傳動、多楔帶、圓形帶、齒形帶等類型的帶傳動。 帶傳動中用于安裝傳動帶的輪子就叫做帶輪。俗稱皮帶輪。帶輪是成對安裝和使用的，一個是主動輪，另一個是從動輪。 機(jī)械傳動按傳動的工作原理分類可分為嚙合傳動和摩擦傳動兩類。 嚙合傳動的優(yōu)點(diǎn)是工作可靠、壽命長，傳動比準(zhǔn)確、傳遞功率大，效率高（蝸桿傳動除外），速度范圍廣。缺點(diǎn)是對加工制造安裝的精度要

3、求較高。 摩擦傳動工作平穩(wěn)、噪聲低、結(jié)構(gòu)簡單、造價低，具有過載保護(hù)能力，缺點(diǎn)是外廓尺寸較大、傳動比不準(zhǔn)確、傳動效率較低、元件壽命較短。 帶傳動就是摩擦傳動中的一個種類。 帶傳動的工作原理是帶緊套在主動輪和從動輪上，因而帶與輪的接觸表面存在著正壓力，當(dāng)原動機(jī)驅(qū)動主動輪回轉(zhuǎn)時，在帶與主動輪接觸表面間便產(chǎn)生摩擦力，使主動輪牽動帶，繼而帶又牽動從動輪，將主動軸上的轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動傳給從動軸。 從帶傳動的原理可知道帶輪的作用是通過傳動帶傳遞轉(zhuǎn)矩和運(yùn)動。 1.2零件的圖樣及說明 皮帶輪的外形圖 數(shù)控車削是數(shù)控加工中用得最多的加工方法之一。由于

4、數(shù)控車床具有加工精度高、能作直線和圓弧插補(bǔ)以及在加工過程中能自動變速的特點(diǎn)，因此，其工藝范圍較普通機(jī)床寬得多。凡是能在數(shù)控車床上裝夾的回轉(zhuǎn)體零件都能在數(shù)控車床上加工。針對數(shù)控車床的特點(diǎn)，下列幾種零件最適合數(shù)控車削加工： 1 精度要求較高的回轉(zhuǎn)體零件； 2 表面粗糙度要求高的回轉(zhuǎn)體零件； 3 表面形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件； 4 帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件； 數(shù)控銑削是機(jī)械加工中最常用和最主要的數(shù)控加工方法之一，它除了能銑削普通銑床所能銑削的各種零件表面外，還能銑削普通銑床不能銑削的需2~5坐標(biāo)聯(lián)動的各種平面輪廓和立體輪廓。根據(jù)數(shù)控銑床的特點(diǎn)，從銑削加工角度來考慮，適

5、合數(shù)控銑削的主要加工對象有以下幾類： 1平面類零件； 2變斜角類零件； 3曲面類零件； 第二章 零件加工工藝的制訂 2.1 零件圖樣分析 皮帶輪如下圖： 圖紙中所選的材料為45鋼。 經(jīng)分析：該零件圖結(jié)構(gòu)合理；輪廓幾何要素所給定的條件充分；精度及各項(xiàng)技術(shù)要求齊全、合理； 由圖紙得出，該零件的加工精度要求不是很高，加工方法也就根據(jù)所生產(chǎn)批量的不同而有所不同，當(dāng)然，要考慮到經(jīng)濟(jì)性時，用普通機(jī)床就可以加工出來，要是考慮到時間及中批量方面的話，可以選用數(shù)控機(jī)床。在這里我選用數(shù)控加工。 其位置精度有三處，基

6、準(zhǔn)都是A基準(zhǔn)，加工時要考慮它們跟孔一起進(jìn)行加工；中心孔的尺寸公差等級為六級公差帶，在車床上加工難達(dá)到此種精度，需要進(jìn)行精磨，精磨的時候要以右端面為定位基準(zhǔn)，這樣才能保證位置度的正確性，關(guān)于磨床著方面，就不做介紹了。磨削時要以右端面為定位基準(zhǔn)。 對于內(nèi)孔槽的加工是：銑頭裝在銑床主軸上，傳動軸吧主軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動通過一對軸交角90度錐齒輪傳遞給銑刀主軸，立銑刀裝在銑刀主軸的錐孔內(nèi)，利用工作臺的縱向運(yùn)動，帶動工件作進(jìn)給運(yùn)動，就能進(jìn)行平鍵槽的銑削加工。在本設(shè)計中，我選用線切割的方法來加工內(nèi)孔槽，方便快捷。 2.2 零件工序和裝夾方式的確定 對皮帶輪的加

7、工工序，可以分為五個 （1） 銑削加工，銑削加工出右端面，包括Φ195到Φ60的端面內(nèi)槽。如下圖：（通過Cimatron 7.0 仿真得出） （2）車削加工，車削內(nèi)孔，內(nèi)部及外部齒形輪廓。 （3）銑削加工，銑出左端面，包括Φ195到Φ60的端面內(nèi)槽。 （4）精磨內(nèi)孔，磨出Φ40H6的內(nèi)孔。 （5）利用線切割來切割內(nèi)部槽。 由于零件的尺寸精度及表面粗糙度要求不是很高，采用通用夾具就可以滿足圖紙要求了，在此應(yīng)選用通用夾具。 工件在進(jìn)行銑削加工之前，必須準(zhǔn)確可靠地裝夾在機(jī)床上，用來確定工件在機(jī)床上的位置點(diǎn)、線或面，稱為定位基準(zhǔn)。因?yàn)辄c(diǎn)或線一般由具體的表面體現(xiàn)，所以工件上的定

8、位基準(zhǔn)又稱定位基準(zhǔn)面。 裝夾是指將工件在機(jī)床上或夾具中定位、夾緊的過程，可采用虎鉗或加底板抽螺絲等方式裝夾。裝夾時首先將標(biāo)準(zhǔn)墊塊放在虎鉗口，并放入工件，接著輕輕鎖緊工件，然后通過百分表或千分表校正工件的水平和垂直位置，然后再鎖緊工件，最后再復(fù)核一次工件有沒有移位。 在確定定位基準(zhǔn)與夾緊方案時應(yīng)注意如下3點(diǎn)： （1）力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準(zhǔn)統(tǒng)一。 （2）盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能做到在一次裝夾定位后就能加工出全部待加工的部位。 （3）夾具要開暢，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)不能影響加工中的走刀，避免刀具與夾緊機(jī)構(gòu)碰撞。遇到此類情況時，可采用用虎鉗或加底板抽螺絲的方式裝夾。 2.3 加工順

9、序的確定 在分析了零件圖樣和確定了工序、裝夾方式之后，接下來即要確定零件的加工順序。 制定零件車削加工順序一般遵循下列原則： 1 先粗后精 按照粗車 ----半精車 ----精車的順序進(jìn)行，逐步提高加工精度。粗車將在較短的時間內(nèi)將工件表面上的大部分加工余量切掉，一方面提高金屬切削率，另一方面滿足精車的余量均勻性要求。若粗車后所留余量的均勻性滿足不了精加工的要求時，則要安排半精車，以此為精車做準(zhǔn)備。精車要保證加工精度，按圖樣尺寸，一刀切出零件輪廓。 2 先近后遠(yuǎn) 這里所說的遠(yuǎn)與近，是按加工部位相對于對到的距離大小而言的。在一般情況下，離對刀點(diǎn)遠(yuǎn)的部位后加工，以便縮短

10、刀具移動距離，減少空行程時間。對于車削而言，先近后遠(yuǎn)還有利于保持坯件或半成品的剛性，改善其切削條件。 3 內(nèi)外交叉 對既有內(nèi)表面，又有外表面需要加工的零件，安排加工順序時，應(yīng)先進(jìn)行內(nèi)外表面粗加工，后進(jìn)行內(nèi)外表面精加工。切不可將零件上一部分表面加工完后，再加工其它表面。 2.4進(jìn)給路線的確定 在數(shù)控加工中，刀具好刀位點(diǎn)相對于工件運(yùn)動軌跡稱為加工路線。編程時，加工路線的確定原則主要有以下幾點(diǎn)： （1）加工路線應(yīng)保證被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高； （2）使數(shù)值計算簡單，以減少編程工作量； （3）應(yīng)使加工路線最短，這樣既可減少程序段，又可減少空行程時間。

11、 （4）確定加路線時，還要考慮工件的加工余量和機(jī)床、刀具的剛度等情況，確定一次走刀，還是多次走刀來完成所有加工表面，具體綜合上面進(jìn)給線的特點(diǎn)再根據(jù)具體零件具體分析確定進(jìn)給路線的工作重點(diǎn)，主要在于確定粗加工及空行程的進(jìn)給路線，因精加工切削過程的進(jìn)給路線基本上都是沿其零件輪廓順序進(jìn)行的。 對于銑削加工時，當(dāng)工件表面無硬皮，機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)無間隙時，應(yīng)選用順銑，按照順銑安排進(jìn)給路線。當(dāng)工件表面有硬皮，機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)有間隙時，應(yīng)選用逆銑，按照逆銑安排進(jìn)給路線。因?yàn)槟驺姇r，刀齒是從已加工表面切入，不會崩刃。對該方案，粗加工時用逆銑，精加工時用順銑。 銑削封閉的內(nèi)輪廓表面時，刀具不能沿輪廓曲線的法向切入

12、和切出。此時刀具可以沿一過渡圓弧切入和切出工件輪廓。 2.5 夾具的選擇 由圖紙可得出，該零件的尺寸精度及粗糙度都屬于IT8∽IT10公差等級，夾具的選擇都采用機(jī)床通用的夾具就可以達(dá)到圖紙要求了。 2.6 刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝設(shè)計中的重要內(nèi)容之一。刀具選擇合理與否不僅影響機(jī)床的加工效率，而且還直接影響加工質(zhì)量。選擇刀具通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。 與傳統(tǒng)的車削方法相比，數(shù)控車削對刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度好耐用度高、而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并優(yōu)選刀具參數(shù)。 車刀和刀片的種類有焊接

13、式與機(jī)械夾固式兩大類。 （1）焊接式車刀 將硬質(zhì)合金刀片用焊接的方法固定在刀體上稱為焊接式車刀。這種車刀的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，剛性較好。缺點(diǎn)是由于存在焊接應(yīng)力，是刀具材料的使用性能受到影響，甚至出現(xiàn)裂紋。另外，刀桿不能重復(fù)使用，硬質(zhì)合金刀片不能充分回收利用，造成刀具材料的浪費(fèi)。 我們在實(shí)習(xí)期間就是用的這種刀具，所以對這種刀具還是比較了解的，在本設(shè)計中，用到的就是該類刀具。 （2） 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具 機(jī)械夾固式可轉(zhuǎn)為車刀由刀桿、刀片、刀墊以及夾緊元件組成。刀片每邊都有切削刃，當(dāng)某切削刃磨損鈍化后，只需松開夾緊元件，將刀片轉(zhuǎn)一個位置便可繼續(xù)使用。 經(jīng)分析圖紙得出加工該零件時要用

14、到外端面90車刀內(nèi)孔刀以及成型刀1下圖2.1和成型刀2下圖2.2。銑刀要一把底角半徑為3mm長度大于43mm直徑為12mm的銑刀。直徑為12mm平底銑刀長度為30mm左右。Φ40mm的磨刀，精磨內(nèi)孔。 型刀1 成型刀2 2.7 切削用量的選擇 數(shù)控車床加工中的切削用量包括：背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速或切削速度（用于恒線速切削）、進(jìn)給速度或進(jìn)給量。上述切削用量應(yīng)在機(jī)床說明書給定的允

15、許范圍內(nèi)選取。實(shí)習(xí)中背吃刀量為1mm主軸轉(zhuǎn)速選擇車每分鐘600轉(zhuǎn)，進(jìn)給速度為80mm/min。 數(shù)控銑床的刀具選用高速鋼鉆頭，其切削用量包括：切削速度、進(jìn)給速度、背吃刀量和側(cè)吃到量，從刀具耐用度出發(fā)，切削用量的選擇方法是：先選取背吃刀量或側(cè)吃刀量，其次確定進(jìn)給速度，最后確定切削速度。 由于圖紙上工件表面粗糙度值要求是6.3，則需分粗銑和半精銑兩步進(jìn)行。粗銑是背吃刀量或側(cè)吃刀量選取同前。粗銑后留0.6的余量，在半精銑時切除。 進(jìn)給速度是單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對位移，單位為mm/min。它與轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)Z及每齒進(jìn)給量f（單位為mm/z）的關(guān)系為：

16、V=fZn 刀具是硬質(zhì)合金銑刀，查表得出粗銑時f取0.18，精銑時f取0.13 切削速度經(jīng)查表得取Vc為80m/min。 2.8加工所需工、量具 種類 序號 名稱 規(guī)格 精度 單位 數(shù)量 工具 1 三抓自定心卡盤 個 1 2 卡盤扳手 副 1 3 刀架扳手 副 1 4 墊刀片 塊 若干 量具 1 游標(biāo)卡尺 0～250mm 0.02mm 把 1 2 內(nèi)孔千分尺 25mm～50mm 0.01mm 把 1

17、 第三章 工藝卡片的制訂及程序的編寫 3.1 數(shù)控加工工序卡片 機(jī)械加工工藝過程卡 零件名稱 皮帶輪 材料牌號 45鋼 毛坯 棒料 毛坯尺寸 Ф250x120 件數(shù) 1 工序號 工序名稱 工 序 內(nèi) 容 設(shè)備 工時 一 下料 Ф250x97內(nèi)孔直徑為35mm。 終準(zhǔn) 單件 二 熱處理 不需要進(jìn)行熱處理 三 銑右端面 先銑出個基準(zhǔn)面，定位 銑床 平上端面，外圓光一刀 銑出右端Φ195mm、Φ6

18、0內(nèi)盲孔 四 車 先夾住銑床銑出的光面，車出外圓基準(zhǔn)。 車床 掉頭 車外圓尺寸Φ245mm，孔Φ40內(nèi)孔 用成型刀車出內(nèi)部齒形輪廓及右端部分外部齒形輪廓 掉頭用銅皮包住右端面齒形輪廓夾緊 車出工件長度75mm尺寸，車刀直徑小于242.6就可以了。 車出外部剩余齒形輪廓 用成型刀1車出剩余外圓齒輪 五 磨孔 以右端面定位，磨削Φ40的內(nèi)孔 磨床 六 銑左端 銑出總長，左端Φ195mm、Φ60內(nèi)盲孔 銑床 七 線切割內(nèi)孔槽

19、 線切割機(jī)床 （工廠） 數(shù)控加工工序卡片 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 材料 零件圖號 皮帶輪 組合件 45鋼 工序號 程序編號 夾具名稱 夾具編號 使用設(shè)備 車間 1 O0001 數(shù)車 工步號 工步內(nèi)容 加工面 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速n(r/min) 進(jìn)給量mm/min 背吃刀量mm 備注 1 車長42外圓Φ245 右端 T01 90粗車刀 600 80 1 自動 2 車內(nèi)孔Φ40 內(nèi)孔 T02 內(nèi)孔刀 600 60 0.3 自動 3 車出右端輪廓內(nèi)

20、部齒形輪廓 右端內(nèi)部 T04 成型刀2 400 30 自動 4 車出右端部分外部齒形輪廓 右端 T03 成形刀1 400 30 自動 （工廠） 數(shù)控加工工序卡片 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 材料 零件圖號 皮帶輪 組合件 45鋼 工序號 程序編號 夾具名稱 夾具編號 使用設(shè)備 車間 1 O0002 數(shù)車 工步號 工步內(nèi)容 加工面 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速n(r/min) 進(jìn)給量mm/min 背吃刀量mm 備注 1 車長度42外圓Φ245 左端 T01 90車刀 600 8

21、0 1 自動 2 車工件長度75 左端 T05 45車刀 800 手動 3 車出剩余外圓齒形輪廓 左端 T03 成型刀1 400 30 自動 3.2 數(shù)控加工刀具卡片 刀具號 刀具名稱 背吃刀量/mm 轉(zhuǎn)速r/min 進(jìn)給率mm/r T0101 外圓車刀 1 600 80 T0202 內(nèi)切刀 0.3 600 60 T0303 成型刀1 400 30 T0404 成型刀2 400 30 T0505 端面車刀 800 40 附 錄 3.3 數(shù)控加工程序的編制 O111

22、 右端程序號 T0101 換一號刀到家工位 M03S600F80 主軸正轉(zhuǎn) G00X300Z400 到換刀點(diǎn) G00X251Z3 快速運(yùn)行到循環(huán)起點(diǎn) G71U1R1F80 固定外圓循環(huán) G71P10Q20U0.5W0 運(yùn)行程序10刀20 N10G00X242.6 快速接近工件 G01Z0 到達(dá)切入點(diǎn) X245Z-1 車倒角 N20Z-50.1 車外圓程序的一半 G00X300Z400 快速到達(dá)換刀點(diǎn) M03S800F60 主軸正轉(zhuǎn) G00X251Z3 快速到達(dá)循環(huán)起點(diǎn) G70P10Q20 精加工循環(huán) G00X300Z400 快速到達(dá)換

23、刀點(diǎn) T0202 換二號刀 G00X32Z3 快速到達(dá)循環(huán)起點(diǎn) G71U0.3R1F60 外圓固定循環(huán) G71P30Q40U0.5W0 運(yùn)行程序30到40 N30G00X42 接近零件 G01Z0 到達(dá)切入點(diǎn) X40Z-1 車內(nèi)孔倒角 N20Z-98 車內(nèi)孔 G00X300Z400 到達(dá)換刀點(diǎn) T0303 換三號刀 M03S400F30 主軸正轉(zhuǎn) G00Z-7.4 到達(dá)第一個外圓齒形輪廓上方 X246 接近工件 G01X227 切齒形輪廓 G00X246 快速退刀 Z-17.7 運(yùn)行到第二個外圓齒形輪廓上方 G01X227 切

24、齒形輪廓 G00X246 快速退刀 W-10.3 相對運(yùn)行到第三個外圓齒形輪廓上方 G01X227 切齒形輪廓 G00X246 快速退刀 W-10.3 相對運(yùn)行到第四個外圓齒形輪廓上方 G01X227 切齒形輪廓 G00X246 快速退刀 G00X300Z400 快速運(yùn)動到換刀點(diǎn) T0404 換四號刀 G00X64 運(yùn)行到內(nèi)部齒形輪廓上方 Z-6 到達(dá)正上方 G01X56 切第一個內(nèi)部齒形輪廓 G00X62 快速退刀 W-4 相對運(yùn)行到第二個齒形輪廓上方 G01X56 切第二個內(nèi)部齒形輪廓 G00X62 快速退刀 W-4 相對

25、運(yùn)行到第三個齒形輪廓上方 G01X56 切第二個內(nèi)部齒形輪廓 G00X62 快速退刀 Z200 先退Z值 X300 再退X值 T0100 取消刀補(bǔ) M05 主軸停轉(zhuǎn) M30 程序結(jié)束返回主程序 O0002 左端加工程序 G00X300Z400 快速到達(dá)換刀點(diǎn) T0101 換一號刀 M03S600 主軸正轉(zhuǎn) G00X251Z3 快速到達(dá)循環(huán)起點(diǎn) G71U1R1F80 固定循環(huán) G71P10Q20U0.3W0 運(yùn)行程序10到20 N10G00X242.6 快速接近零件 G01Z0 到達(dá)切入點(diǎn) X245Z-1 切左端倒角 N20Z

26、-38.3 切外圓剩余輪廓 G00X246Z3 快速到達(dá)循環(huán)起點(diǎn) M03S800F60 主軸轉(zhuǎn)速提升 G70P10Q20 精加工程序段10到20 G00X300Z400 快速到達(dá)換刀點(diǎn) T0303 換三號刀刀加工位 M03S400F30 主軸正轉(zhuǎn) G00X246 快速到達(dá)左端第一個齒形輪廓 Z-7.4 到達(dá)輪廓的正上方 G01X227 切第一個輪廓 G00X246 快速退刀 Z-17.7 到達(dá)第二個輪廓正上方 G01X227 切第二個輪廓 G00X246 快速退刀 W-10.3 到達(dá)第三個輪廓正上方 G01X227 切第三個輪廓 G00X246 快速退刀 W-10.3 到達(dá)第四個輪廓正上方 G01X227 切第四個輪廓 G00X246 快速退刀 G00X300Z400 到達(dá)換刀點(diǎn) T0100 取消刀補(bǔ) M05 主軸停轉(zhuǎn) M30 程序結(jié)束，返回程序段開頭 3.4 編程仿真