三爪卡盘毕业论文设计

摘要：针对影响加工薄壁零件精度不高等因素，分析了如何提高薄壁零件的加工精度，给出解决问题的具体方法。关键词：薄壁零件 加工 精度1 前言薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。但薄壁零件的加工是车削中比较棘手的问题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。对于批量大的生产，我们可利用数控车床高加工精度及高生产效率的特点，并充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响，为此对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度,为今后更好的加工薄壁零件提供了好的依据及借鉴。2 影响薄壁零件加工精度的因素（1）易受力变形：因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度；（2）易受热变形：因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制；（3）易振动变形：在切削力（特别是径向切削力）的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。3 如何提高薄壁零件的加工精度图2所示的薄壁零件，是我校用数控车床对外加工产品中难度较大的零件，为了提高产品的合格率，我们从工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行综合考虑，实践证明，有效提高了零件的精度，保证了产品的质量。 分析工件特点从零件图样要求及材料来看，加工此零件的难度主要有两点：(1)主要因为是薄壁零件，螺纹部分厚度仅有4mm，材料为45号钢，批量较大，既要考虑如何保证工件在加工时的定位精度，又要考虑装夹方便、可靠，而我们通常都是用三爪卡盘夹持外圆或撑内孔的装夹方法来加工，但此零件较薄，车削受力点与加紧力作用点相对较远，还需车削M24螺纹，受力很大，刚性不足，容易引起晃动，因此要充分考虑如何装夹定位的问题。(2) 螺纹加工部分厚度只有4mm，而且精度要求较高。目前广州数控系统GSK980T螺纹编程指令有G32、G92、G76。G32是简单螺纹切削，显然不适合； G92螺纹切削循环采用直进式进刀方式，如图3所示，刀具两侧刃同时切削工件，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差。但由于其加工的牙形精度较高；G76螺纹切削循环采用斜进式进刀方式，如图4所示，单侧刀刃切削工件，刀刃容易损伤和磨损，但加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。从以上对比可以看出，只简单利用一个指令进行车削螺纹是不够完善的，采用G92、G76混用进行编程，即先用G76进行螺纹粗加工，再用G92进精加工，在薄壁螺纹加工中，将有两大优点：一方面可以避免因切削量大而产生薄壁变形，另一方面能够保证螺纹加工工的精度。G92直进式加工G76斜进式加工 优化夹具设计由于工件较薄，刚性较差，如果采用常规方法装夹工件及切削加工，将会受到轴向切削力和热变形的影响，工件会出现弯曲变形，很难达到技术要求。因此，需要设计出一套适合上面零件的专用夹具。对夹具结构说明：(1) 件1为夹具主体，材料为45号钢，左端被夹持直径为80mm，可用来夹持工件的内孔直径范围为20－30mm；(2) 件2为拉杆，材料为45号钢，直径为21毫米，刚好与薄片工件上的Φ21孔对应配合，使工件在夹具中定位及传递切削力；(3) 件3为已加工完左端面和内孔的工件，装夹的时候注意工件与夹具体1的轴向夹紧配合。(4) 小沟槽的作用：在工件调头装夹后，为方便控制总长而设计，尺寸为5*2mm。 合理选择刀具(1) 内镗孔刀采用机夹刀，缩短换刀时间，无需刃磨刀具，具有较好的刚性，能减少振动变形和防止产生振纹；(2) 外圆粗、精车均选用硬质合金90°车刀；(3) 螺纹刀选用机夹刀，刀尖角度标准，磨损时易于更换。 分析工艺过程加工步骤(1) 装夹毛坯15mm长，平端面至加工要求；(2) 用Φ18钻头钻通孔，粗、精加工Φ21通孔；(3) 粗、精加工Φ48外圆，加工长度大于3mm至尺寸要求；(4) 调头，利用夹具如图2所示装夹，控制总长尺寸35mm平端面；(5) 加工螺纹外圆尺寸至Φ；(6) 利用G76、G92混合编程进行螺纹加工；(7) 拆卸工件，完成加工。切削用量(1) 内孔粗车时，主轴转速每分钟500~600转，进给速度F100~F150，留精车余量。(2) 内孔精车时，主轴转速每分钟1100~1200转，为取得较好的表面粗糙度选用较低的进给速度F30~F45，采用一次走刀加工完成。(3) 外圆粗车时，主轴转速每分钟1100~1200转，进给速度F100~F150，留精车余量。(4) 外圆精车时，主轴转速每分钟1100~1200转，进给速度F30~F45，采用一次走刀加工完成。 科学编制程序 （数控系统采用GSK980T）程序内容程序说明%1234G00 X200 Z50定位至起刀点S1 M3启动主轴，转速560转/分T0101调用1#镗孔刀G00 X16 Z5定位至（16,5）G71 外圆车削循环，对内孔Φ21进行粗加工G71 P1 Q2 W0 F100N1 G0 Z0 F40X21 Z-37G0 X200 Z50 M5回至起刀点，主轴停止M0程序停止M3 S1主轴启动，转速560转/分G0 X16 Z5定位至（16,5）G70 P1 Q2G70精车循环N1～N2G0 X200 Z50定位至起点T0202 M3 S2调用2#外圆精车刀，启动主轴，转速为1120转/分G00 X52 Z5定位至（52,5）G90 X50 Z-6 F100G90外圆切削循环X48车至Φ48G0 X100 Z100 M5回至起刀点，主轴停止M0程序停止，零件调头并装夹T0202调用2#外圆精车刀M3 S1主轴启动，转速1120转/分G00 X50 Z2定位至（50,2）G71 U2 外圆车削循环，对螺纹外圆进行粗加工G71 P3 Q4 W0 F100N3 G0 Z0 Z-1N4 Z-32G0 X100 Z100 M5回到起刀点，主轴停止M0程序停止M3 S2主轴启动，转速1120转/分G00 X50 Z2定位至（50,2）G70 P3 Q4精车N3～N4内容G0 X100 Z100回换刀点（100,100）T0404调用4#螺纹刀G0 X25 Z5定位至（25,5）G76 P010160 Q300 螺纹车削循环车削M24*螺纹部分G76 Z-28 P975 Q100 X25 Z5定位至G76同一螺纹加工起点G92 Z-28 精修螺纹 X100 Z100 M5返回起点、停主轴M30程序结束 加工时的几点注意事项(1) 工件要夹紧，以防在车削时打滑飞出伤人和扎刀；(2) 在车削时使用适当的冷却液（如煤油），能减少受热变形，使加工表面更好地达到要求；(3) 安全文明生产。4结束语通过实际加工生产，以上措施很好地解决了加工精度不高等问题，减少了装夹校正的时间，减轻了操作者的劳动强度，提高效率并保证加工后零件的质量，经济效益十分明显。对不住各位读者，由于种种原因没能把图一起上传，令大家失望，在此表示歉意！！如有需要请 浏览并在空间留下联系方式采纳本答案才给回复图片

加工工艺最好是利用软件设计，从工件的建模到工艺的编程都用软件完成（我们模具常用的UG、solidworks等），在进行后处理，把后处理的文件直接传到数控机床上，稍作修改，就可以加工出来了

1）零件图工艺分析 该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；球面Sφ50㎜的尺寸公差还兼有控制该球面形状（线轮廓）误差的作用。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。 通过上述分析，可采用以下几点工艺措施。 ①对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。 ②在轮廓曲线上，有三处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。 ③为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分（双点画线部分），右端面也应先粗车出并钻好中心孔。毛坯选φ60㎜棒料。 （2）选择设备 根据被加工零件的外形和材料等条件，选用TND360数控车床。 （3）确定零件的定位基准和装夹方式 ①定位基准 确定坯料轴线和左端大端面（设计基准）为定位基准。 ②装夹方法 左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖支承的装夹方式。 （4）确定加工顺序及进给路线 加工顺序按由粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。即先从右到左进行粗车（留㎜精车余量），然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。 TND360数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定其进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线（但精车的进给路线需要人为确定）。该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给，如图2所示。 图2 精车轮廓进给路线 （5）刀具选择 ①选用φ5㎜中心钻钻削中心孔。 ②粗车及平端面选用900硬质合金右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉（可用作图法检验），副偏角不宜太小，选κ=35 0。 ③精车选用900硬质合金右偏刀，车螺纹选用硬质合金600外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取rε=～㎜。 将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片中（见表1），以便编程和操作管理。 表1 数控加工刀具卡片 产品名称或代号 ××× 零件名称 典型轴 零件图号 ××× 序号 刀具号 刀具规格名称 数量 加工表面 备注 1 T01 φ5中心钻 1 钻φ5 mm中心孔 2 T02 硬质合金90 0 外圆车刀 1 车端面及粗车轮廓 右偏刀 2 T03 硬质合金90 0 外圆车刀 1 精车轮廓 右偏刀 3 T04 硬质合金60 0 外螺纹车刀 1 车螺纹 编制 ××× 审核 ××× 批准 ××× 共页 第页 （6）切削用量选择 ①背吃刀量的选择 轮廓粗车循环时选a p =3 ㎜，精车a p =㎜；螺纹粗车时选a p = ㎜，逐刀减少，精车a p =㎜。 ②主轴转速的选择 车直线和圆弧时，选粗车切削速度v c =90m/min、精车切削速度v c =120m/min，然后利用公式v c =πdn/1000计算主轴转速n（粗车直径D=60 ㎜，精车工件直径取平均值）：粗车500r/min、精车1200 r/min。车螺纹时，参照式（5-1）计算主轴转速n =320 r/min. ③进给速度的选择 选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车每转进给量为㎜/r，精车每转进给量为㎜/r，最后根据公式v f = nf计算粗车、精车进给速度分别为200 ㎜ /min和180 ㎜/min。 综合前面分析的各项内容，并将其填入表2所示的数控加工工艺卡片。此表是编制加工程序的主要依据和操作人员配合数控程序进行数控加工的指导性文件。主要内容包括：工步顺序、工步内容、各工步所用的刀具及切削用量等。 表2 典型轴类零件数控加工工艺卡片 单位名称 ××× 产品名称或代号 零件名称 零件图号 ××× 典型轴 ××× 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 001 ××× 三爪卡盘和活动顶尖 TND360数控车床 数控中心 工步号 工步内容 刀具号 刀具规格 / mm 主轴转速 / －1 进给速度 /mm. min －1 背吃刀量 / mm 备注 1 平端面 T02 25×25 500 手动 2 钻中心孔 T01 φ5 950 手动 3 粗车轮廓 T02 25×25 500 200