CK6163B车床主轴箱数控加工说明书（可编辑） .doc

CK6163B车床主轴箱数控加工-说明书 摘 要 对于作为机床主要部件之一的箱体,它是机床的基础部件,通过箱体零件将轴、轴承、齿轮等传动件按一定的相互关系连成一个整体,并实现预定的运动。因此,箱体的加工质量将直接影响机器的性能,精度和使用寿命。此设计为CW6163B车床主轴箱数控加工工艺,工装及数控程序的编制,箱体结构复杂,形式多样,但其主要加工面是轴孔和平面。因此,箱体的加工工艺主要围绕这些表面的加工和铸件结构的特点来考虑。 关键字:箱体、轴孔、数控加工工艺、程序的编制 Summary To the body of case as one of main part of the lathe, it is a basic part of the lathe , spread through case body part axle , bearing , gear wheel ,etc. moveable piece link a whole according to certain interreaction, realize the sports booked. So the processing quality of the body of case will influence the performance of the machine directly, precision and service lifeThis is designed to be CW6163B lathe main shaft case numerical control preparation method , worker's establishment containing , numerical control procedure , the body structure of the case is complicated , various informative, but it mainly processes the surface is shaft hole and levelSo case preparation method of body consider around superficial processing and casting characteristic of structure these mainly Key word: Establishment of the body of case , shaft hole , numerical control preparation method , procedure 目 录 引言? 1、零件的分析?1 1.1零件的作用?1 1.2零件的工艺分析?2 2、毛坯的确定?3 3、工艺规程设计?5 3.1定位基准的选择?5 3.1.1粗基准的选择?5 3.1.2精基准的选择?5 3.2加工工艺设计?53.3制定工艺路线?63.4选择加工设备及刀、夹、量具?7 3.4.1机床的选择?7 3.4.2刀具的选择?8 3.5切削用量的选择?8 4、工艺设计的几点说明?9 5、加工程序?10 6、结论?17 7、致谢?18 8、参考文献?19 引言 箱体是机器和部件的基础零件,它将机器和部件中所有零件连接成一个整体,并使之保持正确的相互位置,完成必需的运动。因此,箱体的加工质量直接影响着机器的性能、精度和寿命。箱体类零件尽管形状各异,尺寸不一,但是它们均有空腔,结构复杂,壁厚不均等共同的特点,在箱壁上既有许多精度要求较高的轴承支撑孔和平面需要加工,又有许多精度要求较低的紧固孔需要加工。因此,箱体需要加工的部位不仅多,而且加工的难度也较大。本设计以CW6163B车床主轴箱为例,详细阐述了该主轴箱体的数控加工工艺过程,对加工过程中进行的各道工序进行了详尽的说明,并附有零件图,加工工艺过程卡,数控加工工序卡,刀具卡片,数控加工程序及进给路线图等资料来加以说明,使箱体的加工过程一目了然。1、零件的分析1.1零件的作用 车床主轴箱是车床的基础零件,由它将一些轴、套、齿轮等零件组装在一起,使其保持正确的相对位置,彼此按照一定的传动关系协调的运动,构成机床主轴箱体部件,因此主轴箱体的加工质量直接影响着机床的性能、精度和寿命。1.2零件的工艺分析 由附图得知,其材料为HT150,该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性,适用于承受较大应力,要求耐磨的零件。 附图所示CW6163B车床的主轴箱,该零件主要加工部位为平面和孔系,其结构复杂,精度要求较高。因为装配基面的平面度影响主轴箱与床身连接时的接触刚度,加工过程中作为定位基面则会影响主要孔的加工精度,因此底面和导向面必须垂直,零件图中导向面N和底面G的平面度要求均为0.05,导向面N对底面G的垂直度公差为300:0.1,用涂色法检查接触面积或单位面积上的接触点来衡量平面的精度。该零件上需要加工的孔较多,因此孔径的尺寸误差和几何形状误差会造成轴承和孔的配合不良。孔径过大,配合过松,会使主轴回转轴线不稳定,并降低了支撑刚度,易产生震动和噪音;孔径过小,会使配合过紧,轴承将因外环变形而不能正常运行,缩短寿命。安装轴承的孔不圆,也会使轴承外环变形而引起主轴径向跳动,因此,对孔的要求高,由附图可知:主轴孔的尺寸精度为5级,其余绝大部分配合孔的尺寸精度为6级,另有三处配合孔的尺寸精度为7级。同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线垂直度误差会使轴和轴承装配到箱体内出现歪斜,从而造成主轴径向跳动和轴向窜动,也加剧了轴的磨损,因此孔系之间的相互位置精度要求较高,除了()轴处同轴度公差为0.01mm外,主轴孔()的孔底面对孔轴线的垂直度公差为 0.03mm,轴轴线对箱体左端面的垂直度公差为0.025mm。为了确保这些孔加工精度的实现,提高生产率,在大批量生产中采用卧式数控加工中心实施工序集中的加工原则,由机械手自动换刀,一次安装可完成钻孔、绞孔、镗孔、铣削、攻螺纹等工序。其主要技术参数如下:1 底面(G)、定位面(N)表面粗糙度均为Ra1.6,上面、左、右端面表面粗糙度均为Ra3.2定位面,下端面M面表面粗糙度为Ra6.3;2N面对底面垂直度公差为300:0.1;3轴上各轴孔内表面的表面粗糙度Ra1.6, ?200JS5孔轴线对基准G的同轴度公差为?0.01mm, -轴轴线对基准L、K的平行度误差为0.053;4 II-IV轴上各轴孔内表面的表面粗糙度均为Ra1.6, ?226JS6孔轴线对基准G的圆跳动公差为?0.08;5 VI轴上?210H5、?200JS5、?220JS5孔内表面的表面粗糙度均为Ra1.6,?200JS5轴承孔右端面对其轴承孔轴线垂直读公差为0.008,?220JS5轴承左端面对其轴承孔轴线垂直度公差均为0.008;6 轴上?82H7、?80JS6孔表面粗糙度均为Ra1.6, ?35孔表面粗糙度为Ra3.2;7 轴各孔表面粗糙度均为Ra1.6;8 左端面对轴轴线垂直度公差为0.025;9 I-轴和?轴和?轴的尺寸精度要求较高分别是58.095,95.10,122.377。2、毛坯的确定 毛坯制造是零件生产过程中的一部分,根据零件的技术要求,结构特点、材料、生产纲领等方面的情况,合理地确定毛坯的种类、毛坯的制造方法、毛坯的形状和尺寸等,不仅影响到毛坯制造的经济性而且影响到机械加工的经济性。由图2-1可知,根据零件材料HT150确定毛坯为铸件,又由设计任务可知零件的生产类型为大批量生产,毛坯的铸造方法选用砂型机器造型,又由箱体零件的内腔及?40mm以上的孔均需铸出,故还应安放型心,此外,为消除残余应力,铸造后安排人工时效。 由参考文献1表2.25,该种铸件的尺寸公差等级CT为810级,加工余量等级MT为G级,故取CT为9级,MT为G级。 参考文献1表2.2-3,用查表法确定各表面的总余量如表2-1所示。 图2-1 表2-1 各加工表面总余量加工表面基本尺寸(mm)加工余量等级加工余量数值(mm)说明上面R左端面右端面后面N面G面M面?200JS孔?130JS5孔?125H5孔110JS孔?100JS孔?82JS6孔?80JS6孔?72H7孔?70JS6孔536.548048089540700895200130 125 110 100 82 80 72 70GGGGGGGHH H H H H H H H2.52.52.52.52.52.52.55.05.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0 5.0单侧加工单侧加工单侧加工单侧加工单侧加工单侧加工单侧加工孔降一级,双侧加工 孔降一级,双侧加工孔降一级,双侧加工孔降一级,双侧加工孔降一级,双侧加工孔降一级,双侧加工孔降一级,双侧加工孔降一级,双侧加工孔降一级,双侧加工3、工艺规程设计3.1定位基准的选择 3.1.1粗基准的选择 该零件为大批量生产,毛坯精度较高,可以直接以主轴孔在夹具上定位,为了满足重要的加工表面(如主轴孔)有足够而均匀的加工余量,以及箱体内齿轮和其他回转零件与箱体内壁有足够的间隙,不发生干扰的要求,所以以主轴孔作为粗基准。在铸造时主轴孔和其它轴孔以及箱体内壁的型心是一个整体,具有一定的相互位置精度,所以选择以主轴孔作为粗基准时,箱体内齿轮和回转零件与内壁不发生干扰的要求得到了保证,并且主轴孔的加工余量也得到了均匀的分配。所以选择以主轴孔为粗基准。 3.1.2精基准的选择 该零件为大批量生产,采用“三面定位”作为定位基准,“三面定位”定位方式很简便地限制了工件六个自由度,定位稳定可靠,在一次安装下可以加工除了定位面以外的所有五个面以上的孔或平面,也可以作为从粗加工到精加工的大部分工序的定位基准,又由于底面(G)面是主轴箱的装配基准,是主轴孔的设计基准,实现“基准统一”,这样消除了主轴孔加工时的基准不重合误差,此外,这种定位方式夹紧方便,工件的夹紧变形小,易于实现自动定位和自动夹紧。因此,这种定位方式在数控加工中心上加工箱体较为合适。在这里选择了以上表面作为精基准的方法加工G面。3.2加工工艺设计 3.2.1选择加工方法平面加工方法的选择:由于上表面R和左、右端面的表面粗糙度要求均为Ra1.6,可选择“粗铣-精铣-磨”方案。底面G和导向面N的粗糙度要求为Ra1.6,可选择“粗铣-精铣-磨”方案。M面的粗糙度要求为Ra1.6,可选择“粗铣-精铣-磨”45°空刀槽的粗糙度要求为Ra12.5,粗刨即可。(2)孔系加工方法的选择: 孔加工前为方便于钻头引正,先用中心钻加工中心孔,然后再钻孔,内孔表面的加工方案在很大程度上取决于内孔表面的尺寸精度和粗糙度。对于精度较高、粗糙度Ra值较小的表面,一般不能一次加工到规定尺寸,而要划分加工阶段逐步进行;在攻螺纹前,为便于丝锥引入,先对螺纹底孔孔口倒角。该零件孔系加工方案的选择如下:?200JS5表面粗糙度为Ra1.6,选择“粗镗-精镗”?130JS5表面粗糙度为Ra1.6,选择“粗镗-精镗”?125H6表面粗糙度为Ra1.6,选择“粗镗-精镗”?110、?100表面粗糙度为Ra3.2,选择“粗镗-精镗”?82JS6表面粗糙度为Ra1.6,选择“粗镗-精镗”?80JS6表面粗糙度为Ra1.6,选择“粗镗-精镗”?72JS6表面粗糙度为Ra1.6,选择“粗镗-精镗”?62H7表面粗糙度为Ra1.6,选择“粗镗-精镗”?42H7表面粗糙度为Ra3.2,选择“粗镗-精镗” 10?40H6表面粗糙度为Ra1.6,选择“钻-粗镗-精镗-绞” 11)32H7表面粗糙度为Ra1.6,选择“钻-粗镗-精镗-绞” 12)35H7表面粗糙度为Ra1.6,选择“钻-扩-绞” 13)30H7表面粗糙度为Ra1.6,选择“钻-扩-绞” 14)螺纹孔,采用先钻底孔,后攻螺纹的加工方法。3.3制定工艺路线 根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度,确定各表面的加工方法如上所述,初步拟订加工工艺路线如表3-1: 表3-1 工艺路线序号工序内容简要说明1234567891011121314151617铸造清砂热处理(人工时效)涂底漆铣上表面R铣G、M、N面刨45°空刀槽磨G、M、N面至尺寸钻底面3-?17.5孔,3-M6-6H底孔粗加工左、右端面及各纵向孔精加工左、右端面及各纵向孔加工后面及横向孔加工两侧面油槽及各螺纹孔加工各次要孔清洗、去毛刺检验入库消除内应力防止生锈以G面和两孔定位以G面和两孔定位以G面和两孔定位以G面和两孔定位 详见数控工艺简卡。3.4选择加工设备及刀具 3.4.1机床的选择 由于生产类型为大批量生产,以孔系加工为主且精度要求比较高,故加工设备宜以数控加工中心为主,这里选用卧式加工中心和辅以少量通用机床和专用机床;其生产方式以XH768A卧式加工中心加专用夹具为主,辅以少量通用机床和专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。 3.4.2刀具的选择零件上表面(R),G面、M面,左、右端面及后面采用端铣刀加工,根据侧吃刀量选择端面铣刀的直径,使铣刀工作时有合理的切入和切出角,铣刀的直径应尽量包含工件的整个加工宽度,以提高加工精度和效率。在保证走刀次数尽量少的前提下减小相邻两次进给之间的接刀痕迹。导向面(N)面采用立铣刀加工。孔的加工,各工步加工使用的刀具根据孔径和加工余量确定。螺纹孔的加工采用钻头引正并钻出底孔,由丝锥攻成。该零件加工所选用的刀具详见数控加工刀具卡片。3.5切削用量的选择: 该零件材料的切削性能较好,铣削平面、台阶面时留1mm精加工余量;孔加工时精镗余量为0.250.5mm、精铰余量为0.1mm。 选择主轴转速与进给速度时,通过查阅切削用量手册确定切削速度和每齿进给量,然后按公式:n=1000v/、=nf计算主轴转速和进给速度。例 : 1 工序30,B 180o工位1,粗镗80孔 查参考文献2,切削用量表,得粗镗80孔f为0.20.4mm/r,Vc为75mm/min,由n=1000v/,得n1000×75/×79.5300 r。 由nf 得: Vf300×0.260mm/min 取n300r 、 Vf60mm/min 2、工序30 , B 180o工位1 , 精镗130JS5孔 查参考文献2, 切削用量表,得精镗130孔 f为0.150.25,Vc为98 由: n=1000v/D, 得n1000×98/×130240 r 由Vfnf 得Vf240×0.1536mm/min 取n240r 、 Vf35mm/min 该零件加工所选切削用量值详见数控加工工序卡。4、工艺设计的几点说明4.1铸件必须进行时效处理,以消除应力。有条件时应在露天存放一年以上再进行加工。4.2铸造时小于?40mm孔一般不铸出。4.3为了保证加工精度应使用定位统一原则,该零件的主要定位基准,集中在G面上。4.4镗孔时,在允许的条件下尽量采用“支撑镗削”的方案以增加镗杆的刚度,保证加工精度。对直径较小的孔采用“钻-扩-铰”的加工方法。为保证在同一轴上各孔的同轴度,采用在一次装夹过程中加工同一轴上各孔。4.5为提高孔的加工精度,应将粗镗和精镗分工序进行。4.6孔的尺寸精度检验,使用内径千分尺或内径百分表进行测量。轴内孔之间距离的测量可以通过孔与孔之间的壁厚进行间接测量。4.7同一轴线上各孔的同轴度,可采用检验心轴进行检验。4.8各轴孔的轴线之间的平行度,以及轴孔的轴线与基准面的平行度,均应通过检验心轴进行测量。4.9为保证各孔正确位置是靠数控加工中心来完成的,这样可以更好的保证加工质量和提高生产率。6、结论 毕业设计是在完成了三年的专业课学习,并进行了大量生产实习的基础上进行的最后的一个教学环节。此次设计我们综合运用所学的专业课,尤其是机械制造工艺学及数控加工工艺学的基本理论,结合生产实习中所积累的知识和经验,在聂广华老师的指导下,分析和解决零件加工工艺问题,初步具备了设计一个中等复杂程度零件(CW6163B数控车床主轴箱)的工艺规程的能力,同时也提高了自己查阅和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件的技能,是很重要的一次实践环节。在设计中遇到了很多技术方面的问题,在进行查阅资料和老师的帮助下,修改核对后问题都一一解决了。此次的设计过程除了考察我们专业课的能力外还培养了我们分析问题、解决问题和克服困难的能力,这些都为我们以后的工作奠定了良好的基础,更是对我们三年专业课学习的一个良好的总结。 由于我们的能力所限,经验不足,设计中会有很多不足之处,希望各位老师多加指教。 致谢 主轴箱是我第一次接触,以前对主轴箱不怎么了解,通过这次毕业设计,让我对主轴箱有了进一步的认识,并且对以前所学的知识进行了系统的复习,使我对以前不怎么掌握的知识有了更深刻了理解,为以后的工作和学习都奠定了新的基础。通过对各种夹具,刀具,机床设备的使用,大大增加了自己的动手能力,使得理论和实际有机的结合起来,全面提高了自己的素质。在这次设计中,感受到对工作的认真负责的必要性,以及与他人交流配合的重要性。这对我们以后的工作有着极其深远的影响。 在这次设计过程中我深刻感受到数控加工的广大前景,特别是在将来的机械行业的精加工方面起者重要作用,在将来一定能被广泛的应用。 毕业设计过程中,聂广华老师给我们提供了许多有价值的资料、建设性的意见、和设计指导,使我们的毕业设计才能顺利进行。更重要的是聂老师认真,严谨的治学态度和学术研究中孜孜不卷的进取精神是我们学习的榜样!我衷心感谢您聂老师,说声辛苦,道声谢谢! 参考文献 1 李益民.机械制造工艺设计简明手册M.第二册.北京:机械工业出版社,1986年12月. 2 王绍俊.机械制造工艺手册M.第二版.北京:高等教育出版社,2002年11月. 3 李华 .机械制造工艺学课程设计指导书M.北京:机械工业出版社,1997年5月. 4 田坤.数控机床与编程M.武汉:华中科技大学出版社,2000年12月. 5 赵长明 刘万菊.数控加工工艺及设备M.北京:高等教育出版社,2003年4月. 6王运炎 叶尚川.机械工程材料M.第二版.北京:机械工业出版社,1997年5月. 夹具说明 本夹具适用于CW6163B车床床头箱体的加工,此夹具是对箱体加工一道工序而设计的,为专用夹具。对产品的零件有较强的针对性,用夹具保证工件的加工质量,主要是保证工件被加工表面的位置精度,如平行度、垂直度、同轴度等。保证这些位置精度与夹具中各种装置的结构形式、制造精度、受力情况和夹具工作条件有着密切的关系。在本设计中若采用一面两孔组合定位,则两孔易产生过定位干涉,产生较大的基准位移误差。鉴于此,本设计思路是采用三面定位,并在上面实现夹紧并加工的。在实际生产中为了实现工件的完整定位,常使用三面定位,工件在相应垂直的三个平面内定位,造成基准位置误差小。这种定位方式简单可靠,夹紧方便。夹具体是在XH786A卧式加工中心上加工的,初步材质用HT150加工出来,夹具附件用45钢,由于主轴箱体部分在第二道工序中加工出底面,并以此作为精加工基准。夹具设计大端面不与精基准接触,故此,在大端面上铸出三块凸台,并在此凸台上打螺纹底孔,固定三个销钉和一个侧挡板,在侧挡板上固定一个销钉起支撑作用。以底面的三个支撑钉作为一个平面(G)来定位,并且以与G面垂直的面N也作为一个定位面来算,以及侧挡板所挡的左侧面作为第三个定位面就完成了三面定位。 在定位中要考虑用螺纹来连接夹具体上的一些附件,这些螺纹根据国标查询可以得到,经论证,用三面定位比用三个销钉要好很多,这样的三面定位可以大面积接触工件,有效地防止了夹伤或者压伤工件,并且固定性要好很多。 夹紧装置主要采用活动压板,方便装卸,夹紧有力。安装压板的双头螺柱是标准件,由国标查询可知。压板上方为一螺母,由国标查询知。压板下方为一弹簧,仍可有国标查知。由于用弹簧做支撑,压板需要用支撑柱支撑,支撑柱也是用螺纹固定在夹具体上。这样有四个压板压在上平面即粗基准上,较为牢固。 在三面定位中,有夹具图的左视图可知,精基准的两个面是G和N面是相互垂直的关系,并N面距箱体外缘的距离为85,这样以来在设计中凸台必须让过85这个距离,这样才能保证顺利装夹。在这个地方凸台的作用有两个,既起到了定位又起到了支撑工件的作用。真可谓一举两得。这样就完成了工件的定位和夹紧。