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基于数控加工的齿壳零件工艺设计与加工仿真验证

基于数控加工的齿壳零件工艺设计与加工仿真验证

数控是一项使用机械加工工艺的知识、数控编程方面的知识和数控操作的技术结合的一项工作,在机械加工方面是不可或缺的技术,故掌握这些知识对加工人员至关重要。关于这次的设计,是一项工艺和加工仿真的验证,首先利用UG完成工程图的绘制,然后使用逆推法制作

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  • 详细描述

    基于数控加工的齿壳零件工艺设计与加工仿真验证
    一、选题简介、意义
    该零件为一款轴承传动装置,可以将轴承的运动和动力传给工作机构的其他装置,为定制型插入零件,并且设计有储油槽,可以减少传动中的摩擦与动力损失从而保护机械。由于普通的键存在各种弊端,所以设计此零件用来解决定心精度要求较高,受力不平稳,高速且传动扭矩较大的机械装置之间的传动需求。
    二、课题综述
    研究齿壳类零件大批量制作的前提下,基于数控加工设计与加工仿真验证,从而可以研究出如何完备的加工出来改零件。
    主要研究此零件个表面的精度,从而制作工程图,形成3D工序模型,工序简图,工艺卡,工序卡以及机床上切削的逐步仿真。
          通过nx10.0制作工程图纸,根据要求圆柱的表面精度为IT7,凹槽精度为IT8,凹槽孔精度为IT10,其余精度为IT11的制作要求,从而确定公差带,在作图时完成尺寸的标注,确定好公差带,确定技术要求,工程图的规范要求以及完成特殊部分的详细分析以及制作。图纸结果如下所示:
          3D模型也是通过nx10完成的,通过文件逆推的方法,从而从后往前一步步推出零件的加工形状,从而完成3D模型过程的制作。具体3D模型较多,在3D model文件夹中。
    关于工序方面,任务的345都是涉及这一方面的,我首先研究了整个零件的制作过程,和指导老师共同推论出大批量制作的话,满足的原则是能车先车,尽量少装夹以减少误差,所以研究出了工艺过程如下:
    工序一:下料φ250x180mm
    工序二:调制,热处理
    工序三:夹持毛坯外圆,伸出50mm,加工卡口一端钻孔之φ120mm,深39mm。
    工序四:夹持件不改变,取出钻刀,使用内外车刀
               工步1:粗车φ200外圆,φ160内圆,轴向留0.2mm,径向留0.5mm精加工余量
               工步2:精车φ200外圆,φ160内圆
    工序五:加持圆环一端,加工圆柱面上有圆弧槽的一端
               工步1:粗车端面、φ120mm外圆、φ160mm外圆、7°斜倒角、φ240mm外圆,轴向留0.2mm,径向留0.5mm精加工余量。
               工步2:精车φ120mm外圆、φ160mm外圆、7°斜倒角、φ240mm外圆
    工序六:粗铣φ120mm圆柱面上的3个开口槽,留0.2mm余量
    工序七:精铣φ120mm圆柱面上的3个开口槽
    工序八:钻开口槽上面φ12mm的孔深25mm
    工序九:铣φ160mm圆柱面上的圆弧槽R2.5mm
    工序十:掉头夹持以加工外圆φ160mm外圆柱面,加工3个卡口
              工步1:粗铣3个卡口
              工步2:精铣3个卡口
    工序十一:去毛刺
    工序十二:检验
    工序十三:入库
     
    关于仿真方面,依据工序的制作,创建好刀具,逐步完成即可,具体走刀过程会在论文中详细表述,仿真文件以及走到程序详细可以查看附件simulation,由于文件内容较多所以我准备在论文中详细讨论这方面的研究成果
    所需解决的问题有
    1)如何熟练运用NX10.0完成零件的工程图,3D工序模型以及加工完后的工序简图。
    解决方向是通过研究《UG NX 10中文版数控加工从入门到精通》这本书以及通过网上教程的学习完成NX的操作与运用
    2)如何熟练运用CAXA CAPP制作零件的工艺卡以及工序卡。
    解决方向是通过研究《关于CAPP系统开发过程中工艺及工序卡生成过程的研究》《面向某派生式CAPP的工艺过程卡研究》两篇论文的学习以及之前学习过的工序工艺卡的制作方法来完成
    3)使用NX10.0完成该零件的工序加工仿真,并完成程序的编辑。
    解决方向是这个比较复杂,我也是通过单独找教程学习慢慢做出来的,也有不懂的会去请教指导老师。
    4)工艺过程的研究与确立。
    我通过以前学习的知识以及很多方面的考虑,加上与指导老师的讨论,确定了大的目标,由于大批量制作精度较精密的零件所以结果是能车的地方以车为主,尽量减少换刀时间以及加工时装夹工件次数,从而做到几乎一部成型又省时省力的目标,所以才有了之前的工艺确立。
    目标是能够在确保零件能合格的情况下以较快速的走刀步骤完成大批量的制作。从而研究了这个基于数控加工的齿壳零件的工艺设计与加工仿真!
    研究步骤分为六个步骤,
    一是学习熟练运用完成各任务的软件,我寻找了《UG NX 10中文版数控加工从入门到精通》这本书,来完善我NX操作上的一些不足。
    二是熟悉零件各部分加工要求,从而寻找可以加工出来的机床。以及思考加工是所遇到的问题,从而寻找各个步骤的相关文献进行阅读。
    三是预想零件制作的过程,从而考虑加工工序,装夹步骤等问题。
    四是完成3D工序模型,工序简图,工艺过程卡与工序卡。
    五是逐步做出零件加工的仿真过程,并完成仿真报告。
    六是整理文件并完成论文的撰写
    三、设计体系、结构
    该论文的主旨是设计一款能够大批量制作定制型的传动装置,可以解决普通传动装置的缺陷与不足,从而完成较苛刻条件下的机械传动。
    论文结构方面:
    1.标题《基于数控加工的齿壳零件工艺设计与加工仿真验证》
    2.署名朱鑫漯
    3.摘要,高度概括工作内容,目的,重要性,操作方法,最后总结下成果,见解和意义。主要内容差不多是完成齿壳零件的工程图,3D模型的制作与工序图,零件的工艺过程卡,切削工序的仿真报告,零件的各个步骤工序卡。
    目的是大批量完成该零件的制作,做到尽可能的高效,出产率高。
    重要性方面会讨论下目前重工业的发展,定制件的困难,与传统传动件的优势方面
    操作方法的话就一步步将制作的过程写上去,然后在正文内容详细介绍
    总结成果,突出自己的见解,指明这次设计的意思,为机械加工产业出一份力。
    4.引言,由此引出文章,引言言简意赅,从宏观的机械发展到制作零件,起过渡作用。
    5.正文,为本论文的主题,我会通过从零件的基础原理开始论述,再以机床选择,材料选取,工程图制作,工序,工序模型简图加以论述,后以工艺卡与工序卡完成详细的制作过程,最后以仿真结果完成论述。(辅以图片表格进行阐述)
    6.结论,主要说明解决了的实际问题,通过制作完成后对事物本质和规律的认识,做到准确,完整,明确,精炼
    7.参考文献《UG NX 10中文版数控加工从入门到精通》《车铣复合加工》《》《基于轴类零件的CAPP系统工序图的研究》《车铣复合加工工艺设计中的关键问题研究》《三维加工工艺工序间模型的快速创建方法》《关于CAPP系统开发过程中工艺及工序卡生成过程的研究》《面向某派生式CAPP的工艺过程卡研究》《三维工序模型的演进式构建方法》

    目录
    第一章  序言
    1.1本课题研究的背景
    1.2数控设备的简介
    1.3本论文研究的目的与意义
    1.4数控加工与常规的普通加工有何差异
    第二章齿壳零件工程图
    2.1零件介绍
    2.2零件加工工艺性分析
    2.3零件的技术要求分析
    2.4本章小结
    第三章 3D工序模型与工序简图
    3.1基于UG的三维建模造型
    3.2工序简图的确立
    3.3本章小结
    第四章 齿壳零件工艺过程卡
    4.1毛坯的确定
    4.1.1确定毛坯的类型
    4.1.2确定毛坯的余量
    4.2工艺装备的确定
    4.2.1数控机床的选择
          4.2.2夹具的选择
          4.2.3刀具的选择
    4.3填写软件的确定
    4.4填写内容的确定
    4.5齿壳工艺过程卡的确定
    4.6本章小结
    第五章切削工序的逐步仿真报告
    5.1数控编程的分类
    5.2编程软件的分类与选择
    5.3数控加工仿真
    5.4后处理
    第六章齿壳零件的工序卡
    6.1填写内容的确定
    6.2参数的计算
    6.3本章小结
    第七章结论
    小结与致谢
    参考文献
    毕业设计附录目录:
    1.开题报告
    2.工艺过程
    3.论文正文
    4.3D模型
    5.工艺卡
    6.工序卡
    7.工程图纸
    8.仿真报告
    9.仿真程序
    10.10.零件模型
    11.11.车床参数

    第一章  序言
    1.1本课题研究的背景
    目前江浙沪地区大力发展高新科技,包括多数沿海地区都在发展第三产业,而将重工业逐步向东南亚地区以及我国的内陆地区发展,重工业慢慢淡出我们的视野。但这些却不可忽视,这也是学习重工业的重要意义,我们必须重视重工业的发展.作为国家之本,我们在大力发展第三经济的时候必须重视重工业,要让社会认识到要实现“中国梦”,重工业是不可或缺的,所以这个行业需要人继承与发展,工人阶级对于中国发展起到了至关重要的作用,数控技术也在起着关键性的作用。
    1.2数控设备的简介
    本次的零件加工需要用到车铣复合加工中心和数控铣加工中心。
    车铣复合加工中心可以做到4轴联动,完成零件曲面的加工以及孔位的加工,结合可以换刀的刀塔,一次加工可以在不需要重新装夹的情况下,完成多道工序,例如车铣,打孔,镗孔,攻螺纹等复杂的程序。数控铣加工中心也是靠程序自动加工的,同样结合可以换刀的刀塔,在工件的一次装夹中,可以完成铣端面,打孔,攻螺纹,侧铣等操作,可以同时对两个或两个以上的表面进行加工,故生产效率高,加工质量好。
    以上两种设备基于平常的车铣床而言,功能上是无法比较的,由于数控的精密性,普通机床无法完成才曲面加工等都是可以轻松完成的,包括节省的人力物力方面,也是大大优化的。
    1.3本论文研究的目的与意义
    数控的加工,已经是隶属于重工业加工的第三步了,前面还有采集原料,提炼等各个步骤,这是成为产品的最后一个阶段。发条理论应该都理解,同样一块铁,或许你打成一根钢筋可以卖几十块钱,但如果你制成成千的手表发条,那它的价值就不可估量了。所以这些都取决于机械加工业,要真正成为发条这样的精密零件更是与精密的数控加工密不可分的。所以为了我国的经济发展,必须真正发展重工业,所以此次的《基于数控加工的齿壳零件工艺设计与加工仿真验证》的研究意义也凸显出来了。
    故此次研究的齿壳零件为一款轴承传动装置,可以将轴承的运动和动力传给工作机构的其他装置,为定制型插入零件,并且设计有储油槽,可以减少传动中的摩擦与动力损失从而保护机械。由于普通的键存在各种弊端,所以设计此零件用来解决定心精度要求较高,受力不平稳,高速且传动扭矩较大的机械装置之间的传动需求。
    1.4 数控加工与常规的普通加工有何差异
    数控加工与普通的手动车床的加工其实在本质上是基本相似的,但是数控加工肯定有所优势。数控加工的话,往往是通过事先设计好的程序,在一次到多次装夹下,使用电脑程序完成走刀的加工。这样的技术可以使得数控加工的自动化程度大大提升。在生产方面,零件的精度得到了提高,质量也大大强化了,同时可以提高生产的效率以及减少时间的消耗,但是缺点也有,一个是对技术的要求提高,操作难度提升,需要的专业知识也较多,其次是设备的成本高,在数控设备后期的维护,保养方面,费用会高于普通设备。

    参考文献
    [1]  杜春涛.关于CAPP系统开发过程中工艺过程卡及工序卡生成过程的研究.[D].大连铁道学院,2001.
    [2]  符朝兴,韩忠浩,王天利.基于数据库对CAPP系统中工序卡片的编辑与报表输出子系统的开发.[M],机械制造出版社,2004.
    [3]  陈飞,乔立红.三维工序模型的演进式构建方法. [D]北京航天航空大学,2015.
    [4]   刘金锋,刘晓军等.三维机加工工艺工序间模型快速创建方法. [D].东南大学,2014
    [5]  乔立红,石旭升.车系复合加工工艺设计中关键问题研究. [D]北京航天航空大学,2015. 
    [6]  王丽丽.基于轴类零件的CAPP系统工序图的研究. [D]江西理工大学,2008. 
    [7]  尤飞。代国洪,王芳.轴类零件工序图自动生成的逆向工程. [D]常州技术师范学院,2011 
    [8]  丁绍勋,王秀等.中国重工业发展过程及前景. [D]安徽财经大学工商管理学院,2016
    [9]  麓山文化.UG NX 10中文版数控加工从入门到精通. [M]机械工业出版社.,2015
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