数控车-火箭模型工艺品组合件加工

-1-项目五火箭模型工艺品组合件加工项目导入本项目是火箭模型工艺品制作加工，火箭模型头部是由椭圆线所形成的内外回转曲面的薄壁件；火箭模型中部为薄壁套；火箭模型尾部为薄壁喇叭口。薄壁在此项目中占重要位置。薄壁套筒类零件是机械中常见的一种零件，它的应用范围很广，广泛应用在各工业部门。如支承旋转轴的各种形式的滑动轴承、夹具上引导刀具的导向套、内燃机气缸套、液压系统中的液压缸以及一般用途的套筒，由于其功用不同，套筒类零件的结构和尺寸有着很大的差别，但其结构上仍有共同点，即：零件的主要表面为同轴度要求较高的内外圆表面；零件壁的厚度较薄且易变形；零件长度一般大于直径等。同时它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。项目描述一、项目任务1.根据给定样图编制火箭模型工艺品的加工工艺规程2.根据工艺方案加工火箭模型工艺品设计并制作所需专用刀具3.设计并制作加工火箭模型工艺品所需专用夹具4.薄壁件加工的特点，掌握减少薄壁件变形的方法4.加工火箭模型工艺品组件5.火箭模型工艺品零件质量检验及质量分析二、重点难点1.薄壁件技术要求及工艺分析2.薄壁件加工精度和配合精度的保证方法3．宏程序的编制4.夹具的制作三、相关知识要点1．零件加工精度、装配精度的获得方法及工艺尺寸链的计算2．软爪的镗削方法-2-项目准备一、资源要求1．普及型数控车床（或经济型数控车床）若干台（根据学生人数按平均两人一台配置）所用机床为CK6140普及型数控车床FANUCOiMATE-TB，或其它经济型数控车床，根据学生20人，每两人配一台，机床为20台。2．各种常用数控车刀若干把根据对薄壁零件特点、刀具的要求进行了分析选择刀具如下：见表1-1各种常用数控车刀若干把3．通用量具及工具若干二、原材料准备LY12、45钢三、相关资料《机械加工手册》、《金属切削手册》和《数控编程手册》。项目计划一、项目任务分析1．本项目的特点2．本项目中的关键工作3．预计完成本项目所需时间二、分工与进度计划1．分组每组学员为3—4人，应注意强弱组合2．编写项目计划（包括任务分配及完成时间）如下表5-1表1-1项目计划安排表任务内容零件时间安排人员安排备注任务1工艺分析与工艺编制零件18H1人任务可以同时进行，人员可以交叉执行。零件28H1人零件38H1人-3-任务2加工零件零件18H1人零件28H1人零件38H1人任务3零件检验及质量分析零件1-3及组合件241人-4-项目实施一、技术要求分析1．件1与件3、件4与件5组装后外圆接合处的间隙应最小，而且接合面应平整。要保证该项精度，各零件加工后其相应端面必须与外圆中心线有一定垂直度要求，各零件加工时垂直度要求为0.05，因此，加工中只要保证零件的加工要求，该项精度就能保证。2．组装后各件间的同轴度小于0.05。要保证该项精度，同样注意各零件加工时的精度，工件有掉头要保证同轴度小于0.05或更小，这样该项精度就能保证。3．件4与件5、件5与件6处的螺纹配合要牢固，保证该项要求，加工这三件螺纹时注意螺纹精度。项目图纸如下：任务一火箭模型工艺品组合件装配图技术要求分析-5-技术要求：1.件1与件3、件4与件5接合面应平整、无间隙2.组装后各件间的同轴度应小于0.05名称火箭模型装配图第1页共7页比例1:1图号SKC007数量1材料铝合金设计审核厂名标记校对批准-6-技术要求：1.工件表面不能有磕碰、划痕、毛刺等，曲面光滑2.未注公差为IT9-IT11名称火箭模型（件1）第2页共7页比例1:1图号SKC001数量1材料ZL102设计审核厂名标记校对批准-7-技术要求：1.工件表面不能有磕碰、划痕、毛刺等2.未注公差为IT9-IT11名称火箭模型（件2）第3页共7页比例1:1图号SKC002数量材料不锈钢设计审核厂名标记校对批准-8-技术要求：1.工件表面不能有磕碰、划痕、毛刺等2.未注公差为IT9-IT11名称火箭模型（件3）第4页共7页比例1:1图号SKC003数量材料ZL102设计审核厂名标记校对批准-9-技术要求：1.工件表面不能有磕碰、划痕、毛刺等2.未注公差为IT9-IT11名称火箭模型(件4)第5页共7页比例1:1图号SKC004数量材料ZL102设计审核厂名标记校对批准-10-技术要求：1.工件表面不能有磕碰、划痕、毛刺等2.未注公差为IT9-IT11名称火箭模型(件5)第6页共7页比例1:1图号SKC005数量材料ZL102设计审核厂名标记校对批准-11-技术要求：1.工件表面不能有磕碰、划痕、毛刺等2.未注公差为IT9-IT11名称火箭模型(件6)第7页共7页比例1:1图号SKC006数量材料ZL102设计审核厂名标记校对批准-12-一、火箭模型（件1）相关知识准备(一)宏程序的应用用户宏指令功能是把编好的宏程序事先作为子程序登陆在存储器中，用NC指令程序，随时都可以用简单的操作调用。使用宏程序指令登陆的子程序称为用户宏程序，又称宏程序。因此，就可以按照某些工件加工要求用宏指令列出各坐标的计算过程，在加工时根据零件尺寸再输入相应数据，宏指令根据这些数据进行计算，并与已知条件进行比较，再与NC指令配合，使机床运行加工。宏指令调出与子程序的调出方法相同。变量的设定可以用程序输入，也可以采用MDI方式。1.A类宏程序的相关知识（1）变量的类型及表示变量分为通用变量和系统变量两种。编程时经常用的为通用变量。在FANUC－0MA系统中变量为#100～#131和#500～#515。两者区别为#100～#131在电源切断后被清除，电源接通时全部为“0”，而#500～#515在电源被切断后不被清除，它的值一直保持。变量用来置换地址后面的数值。用#i(i=1，2，3…)表示。（2）宏指令的形式一般形式为：G65HmP#iQ#jR#k其中：m——取01～99表示宏指令功能；#i——运算结果的变量名；#j——待运算的变量名1，也可以是常数；#k——待运算的变量名2，也可以是常数#i=#j#k为运算符，用Hm表示。2.B类宏程序的相关知识虽然子程序对编制相同加工操作的程序非常有用，但用户宏程序由于允许使用变量、算术和逻辑运算及条件转移，使得编制相同加工操作的程序更简便。可将相同加工操作编为通用程序，如型腔加工宏程序和固定加工循环宏程序。使用时，加工程序可用一条简单任务二火箭模型工艺品组合件（件1）工艺分析-13-指令调出用户宏程序，和调用子程序完全一样。调用格式如下。（1）变量普通加工程序直接用数值指定G代码和移动距离，例如：G100和X100.0。使用用户宏程序时，数值可以直接指定或用变量指定。当用变量时，变量值可用程序或用MDI面板上的操作改变。例如：（2）变量的表示变量用变量符号#和后面的变量号指定，例如：#1；表达式可以用于指定变量号。此时，表达式必须封闭在括号中，例如：#[#1+#2-12]。（3）变量的类型变量根据变量号可以分为四种类型：#1=#2+100；G01X#1F0.3-14-（4）宏程序语句和NC语句下面的程序段为宏程序语句：包含算术或逻辑运算(=)的程序段；包含控制语句（例如，GOTO，DO，END）的程序段；包含宏程序调用指令（例如，用G65，G66，G67或其它G代码，M代码调用宏程序）的程序段。除了宏程序语句以外的任何程序段都为NC语句。（5）转移和循环在程序中，使用GOTO语句和IF语句可以改变控制的流向。有三种转移和循环操作可供使用：条件转移IF条件表达式GOTOn无条件转移转移到标有顺序号n（1～99999）的程序段。例：GOTO1；GOTO#10说明：条件表达式条件表达式必须包括算符，算符插在两个变量中间或变量和常数中间，并且用（[]）封闭。表达式可以代替变量。运算符运算符由两个字母组成，用于两个值的比较，以决定它们的的关系3.此项目中用的是椭圆的变量公式：X=2*b*SIN（θ）Z=a*COS(θ)-a(θ为起始角度)（二）火箭模型（件1）中的薄壁件相关知识1.薄壁件的特点对于薄壁套筒类零件，普遍存在的问题是壁薄，假如用卡盘直接装夹，零件就会发生变形；另外加工过程中薄壁零件还会在切削力的作用下，产生变形，而造成零件报废。因此必须采取补强措施。即加工内孔及内端面时，应从外侧补强；加工外圆及外端面时，应从内侧补强，往往从内向外胀，既可以提高薄壁的强度又可以提高工艺系统的刚性。此类零件往往采用端面及内、外圆柱面作为定位基准。定位方式常采取不完全定位方式。所以-15-有时会设计专用的数控车削夹具。薄壁套筒类零件是机械中常见的一种零件，它的应用范围很广，广泛应用在各工业部门。如支承旋转轴的各种形式的滑动轴承、夹具上引导刀具的导向套、内燃机气缸套、液压系统中的液压缸以及一般用途的套筒，由于其功用不同，套筒类零件的结构和尺寸有着很大的差别，但其结构上仍有共同点，即：零件的主要表面为同轴度要求较高的内外圆表面；零件壁的厚度较薄且易变形；零件长度一般大于直径等。同时它具有重量轻，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。为此对薄壁零件的装夹，刀具的选用，切削用量的选择要合理，保证薄壁零件加工质量。2．车削薄壁套筒零件对刀具的要求：（1）选用合理的切削用量薄壁零件车削时变形是多方面的。装夹工件时的夹紧力，切削工件时的切削力，工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形，使切削区温度升高而产生热变形。切削力的大小与切削用量密切相关。从《金属切削原理》中可以知道:背吃刀量ap，进给量f，切削速度V是切削用量的三个要素。1)背吃刀量和进给量同时增大，切削力也增大，变形也大，对车削薄壁零件极为不利。2)减少背吃刀量，增大进给量，切削力虽然有所下降，但工件表面残余面积增大，表面粗糙度值大，使强度不好的薄壁零件的内应力增加，同样也会导致零件的变形。所以，粗加工时，背吃刀量和进给量可以取大些;精加工时，背吃刀量一般在0.2-0.5mm,进给量一般在0.1-0.2mm/r,甚至更小，切削速度6-120m/min,精车时用尽量高的切削速度，但不易过高。合理选用三要素就能减少切削力，从而减少变形。（2）合理选择刀具的几何角度在薄壁零件的车削中，合理的刀具几何角度对车削时切削力的大小，车削中产生的热变形、工件表面的微观质量都是至关重要的。刀具前角大小，决定着切削变形与刀具前角的锋利程度。前角大，切削变形和摩擦力减小，切削力减小，但前角太大，会使刀具的楔角减小，刀具强度减弱，刀具散热情况差，磨损加快。所以，一般车削钢件材料的薄壁零件时，刀具的后角大，摩擦力小，切削力也相应减小，但后角过大也会使刀具强度减弱。在车削薄壁零件时，精车时取较大的后角，粗车时取较小的后角。主偏角在30°-90°范-16-围内、车薄壁零件的内外圆时，取大的主偏角。副偏角取8°-15°，精车时取较大的副偏角，粗车时取较小的副偏角。二、火箭模型（件1）工艺分析（一）火箭模型（件1）的的结构特点及技术要求分析火箭模型(件1)是带有内螺纹孔及椭球面的薄壁类零件，结构比较简单，但精度要求高，加工比较困难，适合在数控车床上加工。难点是内椭球面的加工和薄壁的加工。外圆精度较高的是端面上的2mm宽的ø44精度，公差是0.016，其它尺寸精度为未注公差，按照IT9-IT11加工。外椭球表面粗糙度为Ra1.6µm；内椭球面表面粗糙度为Ra3.2µm，螺纹内孔与外圆ø54的同轴度要求要高。内外表面不能有磕碰，划痕，毛刺等，表面要光滑，而且内表面是实心的，加工时注意刀具的正确使用。（二）火箭模型（件1）加工工艺编制1.火箭模型（件1）加工的工艺过程见表5-2表5-2火箭模型（件1）数控加工工艺过程数控加工工艺过程综合卡片产品名称零件名称零件图号材料厂名（或院校名称）火箭模型组合件工艺品火箭模型SKC001ZL102序号工序名称工序内容及要求工序简图设备工夹具01下料毛坯棒料ø60mm×65mm（留夹持量）和辅助件棒料ø60mm×40mm略锯床略02钻中心孔夹持毛坯外圆打中心孔略CK61