机械加工基础学习培训课件-第六部分.pptx
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- 机械 加工 基础 学习 培训 课件 第六 部分
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1、 第七章 加工中心自动编程与操作返回索引1 加工中心简介加工中心简介加工中心加工中心简简介介1.1 加工中心的特点加工中心是带有刀库和自动换刀装置的数控机床,集铣削、钻削、铰削、镗削、攻螺纹和切螺纹于一身,综合加工能力较强。全封闭防护 工序集中,加工连续进行 使用多把刀具,自动进行刀具交换 多个工作台,自动进行工作台交换 功能强大,趋向复合加工 高自动化、高精度、高效率 高投入,在适当的条件下才能发挥最佳效益主要加工对象:1)既有平面又有孔系的零件 箱体类零件 盘、套、板类零件 2)复杂曲面类零件 凸轮类 整体叶轮类 模具类 3)外型不规则零件 4)加工精度要求高的中小批量零件 5)新产品试制
2、中的零件1.2 加工中心刀具及加工范围铣削铣削 加工中心可铣削平面、台阶面、各种沟槽以及复杂的曲面。钻削钻削 加工中心可钻削各种规格的孔,包括螺纹孔。镗削加工镗削加工1.3 加工中心的组成 基础部件:基础部件:基础部件是加工中心的基础结构,它主要由床身、工作台、立柱三大部分组成;(一般为铸铁)主轴部件:主轴部件:主轴部件由主轴箱、主轴电机、主轴和主轴轴承等零部件组成,主轴是加工中心切削加工的功率输入部件,它的起动、停止、变速、换向等都由数控系统控制。主轴的旋转精度和定位精度是影响加工精度的重要因素。数控系统:数控系统:数控系统由CNC装置、可编程序控制器、伺服驱动系统等组成。自动换刀系统:自动
3、换刀系统:自动换刀系统由刀库和换刀装置组成。工件在一次装夹后,可连续完成对工件表面自动进行钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削等多工步的加工。辅助装置:辅助装置:润滑、冷却、排屑、液压、气动等 2 自动编程概述自自动编动编程程2.1 手工编程与自动编程手工编程手工编程 概念:概念:手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。特点:特点:耗费时间较长,容易出现错误,无法胜任复杂形状零件的编程。据国外资料统计,当采用手工编程时,一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实际时间之比,平均约为30:1;而数控机床不能开动的原因中有20%30%是由于加工程序编制困难,编程时间较长。应用:应用:一
4、般对几何形状不太复杂的零件,所需的加工程序不长,计算比较简单,用手工编程比较合适。自动编程自动编程概念:概念:也称为计算机辅助零件编程,即数控机床的程序编制的工作的大部分或一部分是由计算机来完成的。特点:特点:自动编程具有编程速度快、周期短、质量高、使用方便等优点。应用:应用:能完成用手工编程无法编制的复杂零件的数控加工程序,而且零件越是复杂,其经济效益越好。APT语语言自言自动编动编程程图图形交互自形交互自动编动编程程自自动编动编程方式程方式2.2 自动编程方式的分类APIAPI语言自动编程语言自动编程APT(Automatically Programmed Tool)语言是一种对工件、刀具
5、的几何形状及刀具相对于工件的运动进行定义时用的一种接近于英语的符号语言,把用此语言编写的零件程序输入计算机,进行APT处理程序经过编译和运算,输出刀具加工轨迹,然后再经过后置处理,转化为数控机床所需的指令格式。特点:采用数控语言编程具有程序简练、走刀控制灵活等优点,使数控加工编程从面向机床指令的“汇编语言”级,上升到面向元素点、线、面的高级语言级。缺点:1)零件的设计与加工之间用图纸传递数据,阻碍了设计与制造的一体化。2)图纸的解释、工艺过程规划要工艺人员完成,对用户的技术水平要求较高。3)系统本身缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段。图形交互自动编程图形交互自动编程
6、以图形要素为输入方式。从零件及刀具几何形状的输入、显示和修改,刀具运动的定义,刀具轨迹的生成,加工过程的动态仿真显示,直至数控加工程序的产生都是在图形交互方式下得到的。特点:具有速度快、精度高、直观性好、使用简便、便于检查等优点。目前以成为国内外先进的目前以成为国内外先进的CAD/CAMCAD/CAM软件普遍采用的数控编程方法。软件普遍采用的数控编程方法。国外:CIMATRON、MASTERCAM、SIMENS NX(UG NX)、CATIA、PRO/E 国内:CAXA 2.3 自动编程流程原有零件图形图形转换CAD 造型CAM 刀路程序后置处理数控加工程序加工中心零件图纸2.4 数控加工应注
7、意的策略应留有足够的自动换刀空间,以避免与工件或夹具碰撞。应设置合理的安全平面。最终轮廓一次走刀完成 为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求,最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。选择切入切出方向 考虑刀具的进、退刀(切入、切出)路线时,刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上,以保证工件轮廓光滑;应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面;尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停(切削力突然变化造成弹性变形),以免留下刀痕。图1 外轮廓加工刀具的 切入和切出图2 无交点内轮廓加工刀具的切入和切出刀路轨迹的生成运动轨迹仿真后置处理CAM几何造型CAD加 工自自动动加工加工3 Cimatron
8、自动编程实例零件模型加工程序3.1 几何造型 几何造型就是利用图形交互自动编程软件的图形绘制、编辑修改、曲线曲面造型等有关指令,将零件被加工部位的几何图形准确地绘制在计算机屏幕上。同时,计算机自动生成零件的图形数据文件,这些图形数据是下一步刀路轨迹计算的依据。自动编程过程中,软件将根据加工要求自动提取这些数据,进行分析判断和必要的数学处理,以形成加工的刀路轨迹数据。3.2 刀路轨迹的生成 刀路轨迹的生成是人机交互进行的。首先在刀路轨迹生成菜单中选择所需的菜单项,然后根据屏幕提示,用光标选择相应的图形目标,指定相应的坐标点,输入所需的各种参数。软件将自动从图形文件中提取编程所需的信息进行分析判断
9、,计算出节点数据,并将其转换成刀路数据,存入指定的刀路文件中或直接进行后置处理生成数控加工程序,同时在屏幕上显示出刀路轨迹图形。3.3 运动轨迹仿真 主要用来检验数控程序编制的正确性,刀具与工件被加工轮廓的干涉等。可以采用动画显示的方法。3.3 后置处理 后置处理的目的是形成数控加工指令文件。后置处理程序是根据数控机床的要求设计出的程序,它可以把刀路数据、有关的工艺参数和辅助信息等转换成数控系统所能接受的NC代码指令和程序格式。第八章第八章 装装 配配返回索引 任何一台机器设备都是有许多零件所任何一台机器设备都是有许多零件所组成,将若干合格的零件按规定的技术要组成,将若干合格的零件按规定的技术
10、要求组合成部件,或将若干个零件和部件组求组合成部件,或将若干个零件和部件组合成机器设备,并经过调整、检验等成为合成机器设备,并经过调整、检验等成为合格产品的工艺过程称为装配。合格产品的工艺过程称为装配。1、装配的概念、装配的概念 第八章 零件表面的加工方案 2.装配的工艺过程装配的工艺过程 装配是机器制造中的最后一道工序,装配是机器制造中的最后一道工序,因此它是保证机器达到各项技术要求的关因此它是保证机器达到各项技术要求的关键。装配工作的好坏,对产品的质量起着键。装配工作的好坏,对产品的质量起着重要的作用。重要的作用。2.1 装配前的准备工作(1)研究和熟悉装配图的技术条件,了 解产品的结构和
11、零件作用,以及相 连接关系。(2)确定装配的方法、程序和所需的工 具。(3)领取和清洗零件。2.2 装配装配 装配又有组件装配、装配又有组件装配、部件装配和总装配之分,部件装配和总装配之分,整个装配过程要按次序进整个装配过程要按次序进行。行。1)组件装配)组件装配 将若干零将若干零件安装在一个基础零件上件安装在一个基础零件上而构成组件。如减速器中而构成组件。如减速器中一根传动轴,就由轴、齿一根传动轴,就由轴、齿轮、键等零件装配而成的轮、键等零件装配而成的组件。组件。2.2 装配装配 2)部件装配)部件装配 将若干个零件、组件安装在另将若干个零件、组件安装在另 一个基础零件上而构成部件(独立机一
12、个基础零件上而构成部件(独立机 构)。如车床的床头箱、进给箱、尾架构)。如车床的床头箱、进给箱、尾架 等。等。3)总装配)总装配 将若干个零件、组件、部件组将若干个零件、组件、部件组 合成整台机器的操作过程称为总装配。合成整台机器的操作过程称为总装配。例如车床就是把几个箱体等部件、组例如车床就是把几个箱体等部件、组 件、零件组合而成。件、零件组合而成。2.3 装配工作的技术要求装配工作的技术要求(1)装配时,应检查零件与装配有关的形状和尺)装配时,应检查零件与装配有关的形状和尺寸精度是否合格,检查有无变形、损坏等,并应注寸精度是否合格,检查有无变形、损坏等,并应注意零件上各种标记,防止错装。意
13、零件上各种标记,防止错装。(2)固定连接的零部件,不允许有间隙。活动的)固定连接的零部件,不允许有间隙。活动的零件能在正常的间隙下,灵活均匀地按规定方向运零件能在正常的间隙下,灵活均匀地按规定方向运动,不应有跳动。动,不应有跳动。(3)各运动部件(或零件)的接触表面,必须保)各运动部件(或零件)的接触表面,必须保证有足够的润滑,若有油路,必须畅通。证有足够的润滑,若有油路,必须畅通。(4)各种管道和密封部位,装配后不得有渗漏现)各种管道和密封部位,装配后不得有渗漏现象。象。(5)试车前,应检查个部件连接的可靠性和运动)试车前,应检查个部件连接的可靠性和运动的灵活性,各操纵手柄是否灵活和手柄位置
14、是否在的灵活性,各操纵手柄是否灵活和手柄位置是否在合适的位置;试车前,从低速到高速逐步进行。合适的位置;试车前,从低速到高速逐步进行。第八章 零件表面的加工方案 3、典型零件装配方法、典型零件装配方法3.1 螺钉、螺母的装配螺钉、螺母的装配 螺钉、螺母的装配是用螺纹的连接装配,它在机螺钉、螺母的装配是用螺纹的连接装配,它在机器制造中广泛使用。装拆、更换方便,易于多次装拆等器制造中广泛使用。装拆、更换方便,易于多次装拆等优点。螺钉、螺母装配中的注意事项:优点。螺钉、螺母装配中的注意事项:(1)螺纹配合应做到用手能自由旋入,过紧会咬坏)螺纹配合应做到用手能自由旋入,过紧会咬坏螺纹,过松则受力后螺纹
15、会断裂。螺纹,过松则受力后螺纹会断裂。3.1 螺钉、螺母的装配 (2)螺母端面应与螺纹轴线垂直,以受力均匀。(3)装配成组螺钉、螺母时,为保证零件贴合 面受力均匀,应按一定要求旋紧,并且不 要一次完全旋紧,应按次序分两次或三次 旋紧。3.1 螺钉、螺母的装配(4)对于在变载荷和振动载荷下工作的螺纹连接,必须采用防松保险装置。3.2 滚动轴承的装配滚动轴承的装配 滚动轴承的装配多数为较小的过盈配合,装配时滚动轴承的装配多数为较小的过盈配合,装配时常用手锤或压力机压装。轴承装配到轴上时,应通过常用手锤或压力机压装。轴承装配到轴上时,应通过垫套施力于内圈端面上;轴承装配到机体孔内时,则垫套施力于内圈
16、端面上;轴承装配到机体孔内时,则应施力于外圈端面上;若同时压到轴上和机体孔中时,应施力于外圈端面上;若同时压到轴上和机体孔中时,则内外圈端面应同时加压。则内外圈端面应同时加压。3.2 滚动轴承的装配 如果没有专用垫套时,也可用手锤、铜棒沿着轴承端面四周对称均匀地敲入,用力不能太大。如果轴承与轴是较大过盈配合时,可将轴承吊放到8090的热油中加热,然后趁热装配。3.3 齿轮的装配齿轮的装配 齿轮装配的主要技术要求是保证齿轮传递运动齿轮装配的主要技术要求是保证齿轮传递运动的准确性、平稳性、轮齿表面接触斑点和齿侧间隙的准确性、平稳性、轮齿表面接触斑点和齿侧间隙合乎要求等。合乎要求等。轮齿表面接触斑点
17、可用涂色法检验,先在主动轮齿表面接触斑点可用涂色法检验,先在主动轮的工作齿面上涂上红丹,使相啮合的齿轮在轻微轮的工作齿面上涂上红丹,使相啮合的齿轮在轻微的制动下运转,然后看从动轮啮合齿面上接触斑点的制动下运转,然后看从动轮啮合齿面上接触斑点的位置和大小。的位置和大小。3.3 齿轮的装配齿轮的装配3.3 齿轮的装配 齿侧间隙一般可用后簿规插入齿侧间隙中检查。后簿规是由一套后簿不同的钢片组成,每片的厚度值都标注在它的表面上。4、拆卸工作的要求、拆卸工作的要求1)机器拆卸工作,应按其结构的不同,预先考虑操作顺机器拆卸工作,应按其结构的不同,预先考虑操作顺 序,以免先后倒置,或贪图省事猛拆猛敲,造成零
18、件的损伤或变形。序,以免先后倒置,或贪图省事猛拆猛敲,造成零件的损伤或变形。2)拆卸的顺序,应与装配的顺序相反。拆卸的顺序,应与装配的顺序相反。3)拆卸时,使用的工具必须保证对合格零件不会发生损伤,严禁用手锤直接拆卸时,使用的工具必须保证对合格零件不会发生损伤,严禁用手锤直接在零件的工作表面上敲击。在零件的工作表面上敲击。4)拆卸时,零件的旋松方向必须辨别清楚。拆卸时,零件的旋松方向必须辨别清楚。5)拆下的零部件必须有次序、有规则地放好,并按原来结构套在一起,配合拆下的零部件必须有次序、有规则地放好,并按原来结构套在一起,配合件上做记号,以免搞乱。对丝杠、长轴类零件必须将其吊起,防止变形。件上
19、做记号,以免搞乱。对丝杠、长轴类零件必须将其吊起,防止变形。复习思考题复习思考题1.加热法装配的理论依据是什么?加热法装配的理论依据是什么?2.拆卸工作何装配工作的步骤有何不同?拆卸工作何装配工作的步骤有何不同?第九章快速成形制造技术 在制造业日趋国际化的2121世纪,缩短产品开发周期和减少开发新产品投资风险成为企业赖以生存的关键之一,因此相继涌现出大量的先进制造理念及制造技术,其中典型的是2020世纪8080年代末、9090年代初发展起来的快速成形(rapid prototyping rapid prototyping&manufacturing&manufacturing简称RPRP)技术
20、。它能自动、直接、快速、精确地将设计思想转化为具有一定功能的原形或直接制造零件/模具。快速成形是一种基于离散/堆积成形思想的新型成形技术,是将计算机设计产生的实体模型,由层层堆积的方式,以快速、自动化的流程制作出来。所有PR制造的本质:模型离散与层片叠加过程的统一。1、通过三维、通过三维CAD软件建立物理实体的三维软件建立物理实体的三维CAD数数字模型;字模型;2、按照一定的准则将该模型离散为一系列有序的、按照一定的准则将该模型离散为一系列有序的单元,通常在单元,通常在Z向将其按一定的厚度向将其按一定的厚度进行离散,使原来的三维实体模型进行离散,使原来的三维实体模型离散为一系列的层片模型;离散
21、为一系列的层片模型;3、根据每个层片的轮廓信息,加入、根据每个层片的轮廓信息,加入加工参数,生成加工参数,生成NC代码;代码;4、由快速成形机制造出一系列层片、由快速成形机制造出一系列层片并将它们连接起来,得到一个三维并将它们连接起来,得到一个三维物体。物体。传统加工传统加工 快速成形快速成形 1 1、快速成形技术采用离散、快速成形技术采用离散/堆积成形的原理,自动完成从堆积成形的原理,自动完成从 电子模型(电子模型(CADCAD)到物理模型(原型和零件)的转换。)到物理模型(原型和零件)的转换。2 2、快速成形技术具有高度的柔性。、快速成形技术具有高度的柔性。3 3、快速成形技术实现了机械工
22、程学科多年来追求的两大、快速成形技术实现了机械工程学科多年来追求的两大 先进目标,即材料提取(气、液、固相)过程与制造先进目标,即材料提取(气、液、固相)过程与制造 过程一体化和设计过程一体化和设计(CAD)(CAD)与制造与制造(CAM)(CAM)一体化。一体化。4 4、通过对一个、通过对一个CADCAD模型的修改或重组就可获得一个新零件模型的修改或重组就可获得一个新零件 的设计和加工信息。从几小时到几十小时制造一个零的设计和加工信息。从几小时到几十小时制造一个零 件,具有突出快速制造的优点。件,具有突出快速制造的优点。5 5、与反求工程(、与反求工程((Reverse Engineerin
23、g)(Reverse Engineering)相结合,成为快相结合,成为快 速开发新产品的有力工具。速开发新产品的有力工具。1、新产品开发过程中的设计验证与功能验证新产品开发过程中的设计验证与功能验证 PRPR技术可快速地将产品设计模型转换成实物或零件,这样可方便地验证设技术可快速地将产品设计模型转换成实物或零件,这样可方便地验证设计人员的设计思想和产品结构的合理性、可装配性、美观性,发现设计问题可计人员的设计思想和产品结构的合理性、可装配性、美观性,发现设计问题可及时修改。及时修改。2 2、可制造性、可装配性检验和供货询价、市场宣传、可制造性、可装配性检验和供货询价、市场宣传 对有限空间的复
24、杂系统,如汽车、卫星、导弹的可制造性和可装配性用对有限空间的复杂系统,如汽车、卫星、导弹的可制造性和可装配性用PRPR方法进行检验和设计,将大大降低此类系统的设计制造难度,对于难以确定的方法进行检验和设计,将大大降低此类系统的设计制造难度,对于难以确定的复杂零件,可以用复杂零件,可以用PRPR技术进行试生产以确定最佳的合理的工艺。此外,技术进行试生产以确定最佳的合理的工艺。此外,PRPR原型原型还是产品从设计到商品化各个环节中进行交流的有效手段。比如为客户提供产还是产品从设计到商品化各个环节中进行交流的有效手段。比如为客户提供产品样件,进行市场宣传等。品样件,进行市场宣传等。3、单件、小批量和
25、特殊复杂零件的直接生产、单件、小批量和特殊复杂零件的直接生产 对于高分子材料的零部件,可用高强度的工程塑料直接快速成形,满对于高分子材料的零部件,可用高强度的工程塑料直接快速成形,满足使用要求足使用要求;对于复杂金属零件,可通过快速铸造或直接金属件成型获得对于复杂金属零件,可通过快速铸造或直接金属件成型获得。该项应用对于航空、航天及国防工业有特殊意义。该项应用对于航空、航天及国防工业有特殊意义。4、快速模具制造、快速模具制造 通过各种转换技术将通过各种转换技术将RPRP原型转换成各种快速模具,如低熔点合金模、原型转换成各种快速模具,如低熔点合金模、硅胶模、金属冷喷模、陶瓷模等,进行中小批量零件
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