支承套零件加工工藝編程及夾具設(shè)計(jì),支承,零件,加工,工藝,編程,夾具,設(shè)計(jì) 零件數(shù)控加工工藝分析及工藝裝備設(shè)計(jì) 1 綜述 1.1本課題的內(nèi)容目的及意義 利用數(shù)控機(jī)床加工，其產(chǎn)品加工的質(zhì)量一致性好，加工精度和效率均比普通機(jī)床高出很多，尤其在輪廓不規(guī)則、復(fù)雜的曲線或曲面、多工藝復(fù)合化加工和高精度要求的產(chǎn)品加工時，其優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)機(jī)床所無法比擬的。本課題對異性體、復(fù)雜的曲線、多工藝復(fù)合化加工進(jìn)行探索，設(shè)計(jì)出三種切實(shí)可行的工藝流程及工藝裝備。 1.2國內(nèi)外發(fā)展的動向 1．?dāng)?shù)控加工工藝的特點(diǎn) 數(shù)控加工工藝具有以下特點(diǎn)： (1) 數(shù)控機(jī)床加工精度高。一般只需一次加工即能達(dá)到加工部位的精度，而不需分粗加工、精加工。 (2) 在數(shù)控機(jī)床上工件一次裝夾，可以進(jìn)行多個部位的加工，有時甚至可完成工件的全部加工內(nèi)容。 (3) 由于刀具庫或刀架上裝有幾把甚至更多的備用刀具，因此，在數(shù)控機(jī)床上加工工件時刀具的配置、安裝與使用不需要中斷加工過程，使加工過程連續(xù)。 (4) 根據(jù)數(shù)控機(jī)床加工時工件裝夾特點(diǎn)與刀具配置、使用的特點(diǎn)區(qū)別于普通機(jī)床加工時的情況，工件的各部位的數(shù)控加工順序可能與普通、機(jī)床上加工工件的順序也有很大的區(qū)別。 此外根據(jù)數(shù)控機(jī)床高速、高效、高精度、高自動化等特點(diǎn)，數(shù)控加工還具有以下工藝特點(diǎn)： ① 切削量用比普通機(jī)床大。 ② 工序相對集中。 ③ 較多地使用自動換刀(ATC)。 ④ 首件需試切削。 ⑤ 工藝內(nèi)容更具體更詳細(xì)，工藝要求更嚴(yán)密更精確。 高效率、高精度加工是數(shù)控機(jī)床加工最主要特點(diǎn)之一。利用數(shù)控機(jī)床加工，其產(chǎn)品加工的質(zhì)量一致性好，加工精度和效率均比普通機(jī)床高出很多，尤其是在輪廓不規(guī)則、復(fù)雜空間曲面、 多工藝復(fù)合化加工和高精度要求的產(chǎn)品加工時，其優(yōu)點(diǎn)是傳統(tǒng)機(jī)床所無法比擬的。數(shù)控加工另一個特點(diǎn)是產(chǎn)品裝夾定位靈活，同一產(chǎn)品零件可能有多種加工方案。然而正是其靈活性和高精度要求對其高效應(yīng)用帶來了的局限性，如存在數(shù)控程序的編制、刀具工裝夾具的準(zhǔn)備周期長等不利因素。數(shù)控工藝的合理性與高質(zhì)量數(shù)控程序的快速編制是限制數(shù)控加工的瓶頸問題之一。數(shù)控加工的成本相對較高也是制約其廣泛應(yīng)用的一個因素。數(shù)控加工對技術(shù)人員的水平要求相當(dāng)高，數(shù)控工藝和程序的質(zhì)量是保證產(chǎn)品加工質(zhì)量合格最主要和最關(guān)鍵的因素。數(shù)控加工時，產(chǎn)品的質(zhì)量完全靠數(shù)控工藝和數(shù)控程序來保證。產(chǎn)品加工的具體細(xì)節(jié)在進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)和程序編制時必須全面考慮，只有設(shè)計(jì)正確才能保證產(chǎn)品加工的質(zhì)量要求。在數(shù)控加工朝高速、超高速和復(fù)合化加工方向發(fā)展的趨勢下，對技術(shù)人員就提出了更高的要求[1]。 2．?dāng)?shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比具有的優(yōu)越性 普通機(jī)床加工時，其加工成本相對較低，工序較長，且工步中很多具體細(xì)節(jié)由技術(shù)工人來完成，對技術(shù)工人的水平要求相對較高。數(shù)控機(jī)床加工工藝相比較普通機(jī)床加工工藝的優(yōu)越性有以下幾點(diǎn)： (1) 數(shù)控加工工藝的“內(nèi)容十分具體、工藝設(shè)計(jì)工作相當(dāng)嚴(yán)密”。數(shù)控機(jī)床加工工藝與普通機(jī)床加工工藝相比較，由于采用數(shù)控機(jī)床加工具有加工工序少，所需專用工裝數(shù)量少等特點(diǎn)，克服了普通傳動工藝方法的弱點(diǎn)，一般說來，數(shù)控加工的工序內(nèi)容要比普通機(jī)床加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。從編程來看，加工程序的編制要比普通機(jī)床編制工藝規(guī)程復(fù)雜。 (2) 數(shù)控加工的工藝“復(fù)合性”。采用數(shù)控加工后，工件在一次裝夾下能完成鏜、銑、鉸、攻絲等多種加工，因此，數(shù)控加工工藝具有復(fù)合性特點(diǎn)，也可以說數(shù)控加工工藝的工序把傳統(tǒng)工藝中的工序“集成”了，這使得零件加工所需的專用夾具數(shù)量大為減少，零件裝夾次數(shù)及周轉(zhuǎn)時間也大大減少了，從而使零件的加工精度和生產(chǎn)效率有了較大的提高。數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)是對工件進(jìn)行數(shù)控加工的前期工藝準(zhǔn)備工作，無論是手工編程還是自動編程，這項(xiàng)工作必須在程序編制工作以前完成。為了優(yōu)化數(shù)控程序設(shè)計(jì)、提高編程效率、合理使用數(shù)控機(jī)床，我們有必要對數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)等技術(shù)問題加以分析、研究，以做好數(shù)控機(jī)床加工前的技術(shù)準(zhǔn)備工作[2]。 數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床相比，其優(yōu)越性是巨大的，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。 數(shù)控機(jī)床可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。 由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計(jì)算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運(yùn)動的運(yùn)動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 數(shù)控機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機(jī)床提高3～7倍。 由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動化。數(shù)控機(jī)床只要更換一個程序，就可實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了"柔性自動化"。 數(shù)控機(jī)床加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要"修配"。 數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件 在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。其擁有自動報(bào)警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時間無人看管加工。 由以上幾條派生的好處：降低了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了勞動力(一個人可以看管多臺機(jī)床)，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)等等。 以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行FMC(柔性制造單元)、FMS(柔性制造系統(tǒng))以及CIMS(計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng))等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)[3]。 數(shù)控加工取代傳統(tǒng)加工占據(jù)生產(chǎn)制造的主導(dǎo)地位已成為一種趨勢，但由于歷史的原因，傳統(tǒng)的加工設(shè)備與先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床并存，是目前乃至今后很長一段時期內(nèi)大多數(shù)制造企業(yè)的設(shè)備現(xiàn)狀。如何從工藝的角度根據(jù)各企業(yè)的設(shè)備現(xiàn)狀、產(chǎn)品生產(chǎn)規(guī)模、零件結(jié)構(gòu)形式與加工精度要求等方面來合理地進(jìn)行產(chǎn)品工藝方案設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮企業(yè)現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備與傳統(tǒng)設(shè)備的加工效率，使企業(yè)設(shè)備資源與人力資源得到充分利用，需要從多個方面來探討。數(shù)控工藝與普通工藝結(jié)合的好壞直接影響到數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床加工效率的發(fā)揮，進(jìn)而影響到生產(chǎn)計(jì)劃任務(wù)的完成。提高產(chǎn)品機(jī)械加工工藝與數(shù)控程序的編制質(zhì)量，是早日實(shí)現(xiàn)制造業(yè)產(chǎn)品的高精度、高效率、高質(zhì)量加工必需解決的問題之一。因此，尋求傳統(tǒng)加工工藝與數(shù)控加工工藝的合理銜接途徑與措施，對于提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益是非常有意義的[4]。 數(shù)控工藝與普通工藝結(jié)合的途徑和措施，具體可從以下幾個方面來實(shí)施： (1) 產(chǎn)品的設(shè)計(jì)狀態(tài)與生產(chǎn)批量。 (2) 粗精加工與加工精度的結(jié)合。 (3) 精密設(shè)備與一般設(shè)備的結(jié)合。 (4) 加工工種之間的結(jié)合。 (5) 技術(shù)交流和技術(shù)創(chuàng)新相結(jié)合。 3．?dāng)?shù)控加工的發(fā)展 數(shù)控加工的發(fā)展趨勢是高速和精密，另一個發(fā)展趨勢是完整加工，即在一臺機(jī)床上完成復(fù)雜零件的全部加工工序。 數(shù)控加工中的程序編制也隨著數(shù)控機(jī)床的更新而改變。50年代，MIT設(shè)計(jì)了一種專門用于機(jī)械零件數(shù)控加工程序編制的語言，稱為APT（AutomaticallyProgrammedTool）。其后，APT幾經(jīng)發(fā)展，形成了諸如APTII、APTIII（立體切削用）、APT（算法改進(jìn)，增加多坐標(biāo)曲面加工編程功能）、APTAC（Advancedcontouring）(增加切削數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng))和APT/SS（SculpturedSurface）(增加雕塑曲面加工編程功能)等先進(jìn)版。 采用APT語言編制數(shù)控程序具有程序簡煉，走刀控制靈活等優(yōu)點(diǎn)，使數(shù)控加工編程從面向機(jī)床指令的“匯編語言”級，上升到面向幾何元素.APT仍有許多不便之處：采用語言定義零件幾何形狀，難以描述復(fù)雜的幾何形狀，缺乏幾何直觀性；缺少對零件形狀、刀具運(yùn)動軌跡的直觀圖形顯示和刀具軌跡的驗(yàn)證手段；難以和CAD數(shù)據(jù)庫和CAPP系統(tǒng)有效連接；不容易作到高度的自動化，集成化。針對APT語言的缺點(diǎn)，1978年，法國達(dá)索飛機(jī)公司開始開發(fā)集三維設(shè)計(jì)、分析、NC加工一體化的系統(tǒng)，稱為為CATIA。隨后很快出現(xiàn)了象EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/Engineering，MasterCAM及NPU/GNCP等系統(tǒng)，這些系統(tǒng)都有效的解決了幾何造型、零件幾何形狀的顯示，交互設(shè)計(jì)、修改及刀具軌跡生成，走刀過程的仿真顯示、驗(yàn)證等問題，推動了CAD和CAM向一體化方向發(fā)展。到了80年代，在CAD/CAM一體化概念的基礎(chǔ)上，逐步形成了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）及并行工程（CE）的概念。目前，為了適應(yīng)CIMS及CE發(fā)展的需要，數(shù)控編程系統(tǒng)正向集成化，網(wǎng)絡(luò)化和智能化方向發(fā)展[5]。 2 方案擬定 2.1三種零件的工藝方案擬定 1) 支承套筒 支承套筒結(jié)構(gòu)圖 加工工藝過程： 工步 工步內(nèi)容 刀具 輔具 切削用量 T碼 規(guī)格種類 S F 1 B0、G54 2 鉆Φ35H7孔，2-Φ17X11中心孔 T01 中心鉆Φ3 JT40-Z6-45 1200 40 3 鉆Φ35H7孔至Φ31 T14 錐柄麻花鉆Φ31 JT40-M3-75 150 30 4 鉆2-Φ11孔 T02 錐柄麻花鉆Φ11 JT40-M1-35 500 70 5 忽2-Φ17 T03 錐柄埋頭鉆17X11 JT40-M2-50 150 15 6 粗鏜Φ35H7至Φ34 T04 粗鏜刀Φ34 JT40-TQC30-165 400 30 7 粗銑Φ60X12至Φ59X11.5 T05 合金立銑刀Φ32T JT40-MW4-85 500 70 8 精銑Φ60X12 T06 合金立銑刀Φ32T JT40-MW4-85 600 45 9 半精鏜Φ35H7孔至Φ34.85 T07 鏜刀Φ34.85 JT40-TZC30-165 450 35 10 鉆2-M6-6H螺孔中心孔 T01 11 鉆2-M6-6H底孔至Φ5 T08 直柄麻花鉆Φ5 JT40-Z6-45JZM6 650 35 12 2-M6-6H孔端倒角 T02 500 20 13 攻2-M6-6H螺紋 T09 機(jī)用絲錐,中錐M6 JT40-G1 JT3 100 100 14 鉸Φ35H7孔 T10 套式鉸刀35AH7 JT40-K19-140 100 50 15 M01 16 在Φ35H7孔中手動裝入工藝堵 專用工藝堵Ⅱ29-54 17 B90° G55 18 鉆2-Φ15H7孔中心孔 T01 19 鉆2-Φ15H7至Φ14 T11 錐柄麻花鉆Φ14 JT40-M1-35 450 60 20 擴(kuò)2-Φ15H7至Φ14.85 T12 錐柄端刃擴(kuò)孔鉆Φ14.85 JT40-M2-50 200 40 21 鉸2-Φ15H7孔 T13 錐柄長刃鉸刀Φ15AH7 JT40-M2-50 100 60 參考文獻(xiàn) [1] 董玉紅．?dāng)?shù)控技術(shù)[M]．北京：高等教育出版社，2004． [2] 覃嶺．?dāng)?shù)控加工工藝基礎(chǔ)[M]．重慶：重慶大學(xué)出版社，2004． 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