畢業(yè)設計---飛輪殼的數控工藝分析與編程

1、<p>　　飛輪殼的數控工藝分析與編程</p><p>　　系 部： 機 電 工 程 系 </p><p>　　學生姓名： </p><p>　　專業(yè)班級： </p><p>　　學 號：

2、 </p><p>　　指導教師： </p><p>　　2011 年 03月 20 日</p><p><b>　　【摘要】</b></p><p>　　柴油機是工程機械產品構成的核心，也是工程機械產業(yè)鏈條中與整車制造并列的重要環(huán)節(jié)，而飛輪殼是柴油機發(fā)動機上一個重要的基

3、礎件，其作用是連接發(fā)動機與變速器，承擔發(fā)動機及變速器的部分力量，保護離合器和飛輪，而且還是發(fā)動機的支承部件，其加工質量直接影響發(fā)動機的性能。因此，研究飛輪殼的加工工藝及編程對生產實際意義重大。</p><p>　　本課題以飛輪殼作為介紹對象，首先介紹飛輪殼的結構；其次介紹飛輪殼的數控加工工藝，包括工件材料分析、加工設備介紹、刀具及夾具的選用、切削用量選擇、加工難點分析等；最后編寫了飛輪殼加工的部分程序。</

4、p><p>　　【關鍵詞】：飛輪殼；工藝；程序</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　引言1</b></p><p>　　一、飛輪殼零件介紹2</p><p>　?。ㄒ唬╋w輪殼介紹2</p><p>　?。ǘ╋w輪殼的

5、結構分析2</p><p>　　二、飛輪殼數控工藝分析2</p><p><b>　　（一）工件材料3</b></p><p>　?。ǘ悼丶庸ぴO備介紹3</p><p>　?。ㄈA具的選用5</p><p>　?。ㄋ模┑毒呒扒邢饔昧康倪x擇7</p><p>

6、;　?。ㄎ澹┝慵庸さ墓に嚶肪€分析7</p><p>　?。┘庸るy點分析8</p><p>　?。ㄆ撸╋w輪殼零件數控加工工序卡8</p><p>　　三、飛輪殼零件在VB-610機床加工程序編制9</p><p><b>　　總結14</b></p><p><b>　　參

7、考文獻15</b></p><p><b>　　謝辭16</b></p><p><b>　　附錄117</b></p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　柴油機是用柴油作燃料的內燃機，它屬于壓縮點火式發(fā)動機，常以主要發(fā)明者狄塞爾的名字被

8、稱為狄塞爾引擎。柴油機在工作時，吸入柴油機氣缸內的空氣，因活塞的運動而受到較高程度的壓縮，達到500～700℃的高溫，然后將燃油以霧狀噴入高溫空氣中，與高溫空氣混合形成可燃混合氣，自動著火燃燒。燃燒中釋放的能量作用在活塞頂面上，推動活塞并通過連桿和曲軸轉換為旋轉的機械功。</p><p>　　柴油機的應用十分廣泛，像一些重型機械、重卡、輪船、挖掘機等等，而飛輪殼便是柴油機中的重要零件，其作用是連接發(fā)動機與變速器，

9、承擔發(fā)動機及變速器的部分力量，保護離合器和飛輪，而且還是發(fā)動機的支承部件。它要具有結構緊湊、耐高溫性，機體剛性好、工作可靠、使用壽命長等特性。</p><p>　　本文以飛輪殼作為介紹對象，首先介紹飛輪殼的結構；其次介紹飛輪殼的數控加工工藝，包括工件材料分析、加工設備介紹、刀具及夾具的選用、切削用量選擇、加工難點分析等；最后編寫了飛輪殼加工的部分程序。</p><p>　　我的畢業(yè)設計課程

10、來源于上海龔路機械有限公司，本公司主要從事柴油機零部件的加工，本論文的重點在于介紹飛輪殼的工藝分析和數控加工。</p><p><b>　　一、飛輪殼零件介紹</b></p><p><b>　　(一)飛輪殼介紹</b></p><p>　　飛輪殼是柴油機的外殼，其作用是連接發(fā)動機與變速器，承擔發(fā)動機及變速器的部分力量，保

11、護離合器和飛輪，而且還是發(fā)動機的支承部件。其成品圖如圖1-1所示，零件圖及具體技術要求請參見附錄1。</p><p>　　圖1-1 飛輪殼成品圖</p><p>　?。ǘ╋w輪殼的結構分析</p><p>　　該零件的材料為HT250，毛坯采用鑄件，其強度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性良好，鑄造性能較優(yōu)。</p><p>　　該零件屬于殼體

12、類零件，主要有內孔、馬達孔等。所有未注圓角為R2-5，未注明壁厚均為7mm。M-M 孔的同軸度要求為φ0.10，尺寸為2-φ12E7(上偏差為+0.050、下偏差為+0.032)，粗糙度要求為3.2，倒角為1x45。豎直端面與下底面的垂直度要求為0.10、平行度要求為0.05，粗糙度要求為3.2，馬達孔的尺寸為φ86（上偏差為+0.087,下偏差為+0）。</p><p>　　二、飛輪殼數控工藝分析</p&

13、gt;<p><b>　?。ㄒ唬┎牧辖榻B</b></p><p>　　飛輪殼的原材料采用HT250，新料70%，回爐料30%?；貭t料主要是報廢的同牌號飛輪殼。試驗中發(fā)現飛邊、毛刺，澆口直接作為回爐料熔煉，澆注的飛輪殼夾渣嚴重，含鐵量高成分不易控制，材質偏脆并伴有縮松。所以飛邊、毛剌，澆口等不允許直接熔化使用，每班集中起來，集中熔化去渣后澆成錠視為廢品再與新料配用。穩(wěn)定的化學成分

14、是獲得優(yōu)質鑄件的主要保證。</p><p><b>　?。ǘ┘庸ぴO備介紹</b></p><p>　　由于飛輪殼零件里面要安裝一些軸承、齒輪，它對尺寸精度要求很高，尤其是馬打孔的加工，它的精度直接影響后面零件的裝配，所以本課題選用加工精度較高的VB-610型加工中心加工，如圖2-1所示。</p><p>　　圖2-1 VB-610型加工中心&

15、lt;/p><p>　　1．VB-610型加工中心的組成</p><p><b>　?。?）基礎部件</b></p><p>　　由床身、立柱和工作臺等大件組成，它們是加工中心結構中的基礎部件。這些大件有鑄鐵件，也有焊接的結構件，它們要承受加工中心的靜載荷以及在加工時的切削負載，因此必須具備更高的靜動剛度，也是加工中心中質量和體積最大的部件。<

16、;/p><p><b>　　（2）主軸部件</b></p><p>　　由主軸箱、主軸電動機、主軸和主軸軸承等零件組成。主軸的啟動、停止等動作和轉速均由數控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具進行切削。主軸部件是切削加工的功率輸出部件，是加工中心的關鍵部件，起結構的好壞，隊加工中心的性能有很大的影響。</p><p><b>　?。?）數控系

17、統(tǒng)</b></p><p>　　由CNC裝置、可編程控制器、伺服驅動裝置以及電動機等部件組成，是加工中心執(zhí)行順序控制加工過程的中心。</p><p>　?。?）自動換刀裝置（ATM）</p><p>　　加工中心與一般數控機床的顯著區(qū)別是具有對零件進行多工序加工的能力，有一套自動換刀裝置。</p><p><b>　?。?/p>

18、5）防護罩</b></p><p>　　不銹鋼全封閉護罩及大罩，用于加工時保護操作者的安全。</p><p>　　2．VB-610型加工中心的加工特點</p><p>　?。?）自動化程度高，可以減輕操作者的體力勞動強度。加工過程是按輸入的程序自動完成的，操作者只需起始對刀、裝卸工件、更換刀具，在加工過程中，主要是觀察和監(jiān)督機床運行。但是，由于數控機床的

19、技術含量高，操作者的腦力勞動相應提高。</p><p>　?。?）加工零件精度高、質量穩(wěn)定。機床的定位精度和重復定位精度都很高，較容易保證一批零件尺寸的一致性，只要工藝設計和程序正確合理，加之精心操作，就可以保證零件獲得較高的加工精度，也便于對加工過程實行質量控制。</p><p>　　（3）生產效率高。機床加工是能再一次裝夾中加工多個加工表面，一般只檢測首件，所以可以省去普通機床加工時的

20、不少中間工序，如劃線、尺寸檢測等，減少了輔助時間，而且由于加工出的零件質量穩(wěn)定，為后續(xù)工序帶來方便，其綜合效率明顯提高。</p><p>　?。?）便于新產品研制和改型。加工一般不需要很多復雜的工藝裝備，通過編制加工程序就可把形狀復雜和精度要求較高的零件加工出來，當產品改型，更改設計時，只要改變程序，而不需要重新設計工裝。所以，加工能大大縮短產品研制周期，為新產品的研制開發(fā)、產品的改進、改型提供了捷徑。</

21、p><p>　?。?）可向更高級的制造系統(tǒng)發(fā)展。機床及其加工技術是計算機輔助制造的基礎。</p><p>　　（6）初始投資較大。這是由于機床設備費用高，首次加工準備周期較長，維修成本高等因素造成。</p><p>　?。?）維修要求高。機床是技術密集型的機電一體化的典型產品，需要維修人員既懂機械，又要懂微電子維修方面的知識，同時還要配備較好的維修裝備。VB610加工中

22、心的主要參數，如表2-1所示。</p><p>　　表2-1 VB610加工中心的主要參數</p><p><b>　?。ㄈA具的選用 </b></p><p>　　機床夾具一般可分為通用夾具、專用夾具、可調夾具、組合夾具和拼裝夾具五大類。通用夾具可裝夾各種零件的機床附件和裝夾元件，如三爪卡盤、分度頭以及各種臺鉗等。組合夾具即由一套已經標準化

23、的結構及元件按加工需要而組合而成的夾具。專用夾具是專門為某一工件的某一道或幾道工序加工而設計的夾具，其設計周期較長、投資較大。在產品相對穩(wěn)定、批量較大的生產中，常采用專用夾具，可獲得較高的生產率和加工精度。</p><p>　　本課題中采用的是專用夾具，它的特點是唯一性，即只適用于該工件。如圖2-2所示。由圖可見，該夾具由底座、壓塊、螺母、墊塊、彈簧等組成。底座由4個螺母、墊圈、還有墊塊組成，墊塊固定在加工中心工

24、作臺上，對角線上的2個壓塊用來壓緊工件，2個大彈簧是用來防止工件拿離后壓塊下落，中間凸起的圓柱主要用來給工件定位，它與工件中間大圓孔相呼應，右下角是一個可調節(jié)螺母，它可以根據不同型號的飛輪殼來調節(jié)相應的尺寸。</p><p>　　該零件的正確裝夾方式如圖2-3所示。</p><p>　　圖2-2 專用夾具</p><p>　　圖2-3 正確裝夾圖</p&

25、gt;<p>　　（四）刀具及切削用量的選擇</p><p>　　加工中心使用的刀具主要有以下三類：飛輪殼端面銑削刀具、倒角切削刀具和中心孔類刀具。具體數控加工刀具如表2-2所示。</p><p>　　表2-2 數控加工刀具卡</p><p>　　切削用量的選擇主要根據工件材料、加工精度和表面粗糙度的要求進行。粗加工時，在留下精加工的余量0.5mm后

26、，盡可能一次走刀將剩下的余量切除；若余量過大不能一次切除，也應按先多后少的不等余量法加工。第一刀的背吃刀量應盡可能大些，使刀口在里層切削。精加工時背吃刀量應根據粗加工留下的余量確定，一般精加工時取為0.05-0.08mm。</p><p>　　（五）零件加工的工藝路線分析</p><p><b>　　1.鑄造飛輪殼零件</b></p><p>

27、　　2.用立式銑床銑削飛輪殼的上表面</p><p>　　3.VB-610加工中心加工</p><p>　　（1）φ30硬質合金粗銑刀銑削豎直端面，留0.5mm的精加工余量；</p><p>　?。?）φ86粗鏜刀鏜啟動馬達孔，單邊留1mm的精加工余量；</p><p>　?。?）φ20x90定心鉆依次打定位點；以便于下面工序的立式鉆床鉆孔；

28、</p><p>　?。?）φ11直柄鉆加工M-M的2個孔，單邊留0.5的精加工余量；</p><p>　?。?）φ87.5倒角刀倒啟動馬達孔，倒角為1x45；</p><p>　?。?）φ88的精鏜刀鏜啟動馬達孔，以達到尺寸要求；</p><p>　?。?）φ12E7直柄機鉸刀鉸M-M的2個孔，達到尺寸和公差要求；</p>&

29、lt;p>　　（8）φ20直柄精銑刀精銑豎直端面，達到尺寸要求；</p><p>　?。?）氣槍把整個工件鐵屑吹干凈；</p><p>　?。?0）拿下工件，去毛刺；</p><p>　　4.對上道工序的中心點，用立式鉆床逐一鉆孔。</p><p>　?。┘庸るy點分析 </p><p>　　1．該零件材料為H

30、T250材料，雖然其強度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性良好，鑄造性能較優(yōu)，但需進行人工時效處理。</p><p>　　2．啟動馬達孔精度要求很高，如果達不到精度，后面將無法裝配，它很容易變形，所以必須每個工件都需要卡板測量，還要觀察馬達孔的粗糙度情況，及時更換刀具，以保證粗糙度要求。</p><p>　　3．該零件屬于薄壁零件，裝夾時壓塊不能過分用力，不然容易變形。</p>

31、<p>　　（七）飛輪殼加工工序卡</p><p>　　由于本人從事的是第三道工序，即加工中心的加工，本工序在加工中心上的工序卡如表2-3所示。</p><p>　　表2-3 飛輪殼的加工工序卡</p><p>　　三、飛輪殼在VB-610機床加工程序編制</p><p>　　編程原點為工件的圓心,該零件在VB-610機床上加工的程

32、序單如表3-1。本機床采用的是三菱系統(tǒng)，編程方式采用絕對式與增量式編程相結合。</p><p>　　表3-1 飛輪殼加工程序單</p><p><b>　　總結</b></p><p>　　通過此次的畢業(yè)設計，我不僅把知識融會貫通，而且豐富了大腦，同時在查找資料的過程中也了解了許多課外知識，開拓了視野，使自己在專業(yè)知識方面和動手能力方面有了質的

33、飛躍。</p><p>　　在這次畢業(yè)設計的制作中，我學會了如何自己獨立去思考，完成一次設計。在這期間，我自己上網查詢了相關資料，還有就是閱讀了一些書本，讓我了解了柴油機的一些基本知識，尤其是本文的重點飛輪殼，也讓我對它有了初步的了解。比如它的特性，使用的場合等等。通過這次設計，讓我多年來所學的理論知識與實踐相結合。對所學的知識有了更深一層的了解，運用也更加自如了。為以后踏上社會打下了結實的基礎。</p&g

34、t;<p>　　學生生涯快結束了，但對于整個人生來說才剛剛起步。正所謂活到老學到老，正值青年的我們要學的東西還很多，現在只是懂一點皮毛，或許連皮毛都算不上。總之，我會更加努力的學習，當然還有工作。我會虛心的向別人請教，爭取更上一層樓。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1] 劉巖《數控加工基礎》. 機械工業(yè)出版社 .20

35、11.1.1 ；</p><p>　　[2] 李國斌.《機械設計基礎》.機械工業(yè)出版社2010.1.1；</p><p>　　[3] 賈志宏.傅明喜《新編鑄造標準手冊》.化學工業(yè)出版社2000.09；</p><p>　　[4] 趙長旭.《數控加工工藝》.西安電子科技大學出版社.2006,1</p><p>　　[5] 錢東東. 《實用數控編

36、程與操作》. 北京大學出版社. 2007,12</p><p><b>　　謝辭</b></p><p>　　辛苦了幾天，我的畢業(yè)設計終于寫完了，想想也不是那么容易的事，四處請教別人，還要網上查資料。但自己樂在其中，自己學會了怎么樣運用所學的知識，把它融入到論文中，還要更好的運用到實踐中去，理論和實踐相結合，才是完美的。三年的大學生活也讓我受益匪淺，不僅僅是知識的增長

37、，更是人生閱歷的增長，做個對社會有用的人。</p><p>　　在這里我要感謝我的指導老師——談正秋，他嚴謹細致、一絲不茍的作風一直是我工作、學習中的榜樣；他循循善誘的教導和不茍的思路給予我無盡的啟迪。</p><p>　　再次由衷感謝的各位老師對學生耐心的指導和孜孜不倦的教誨，讓我知道的自己的不足和優(yōu)勢所在，讓我學會如何做個對社會有用的人。相信我，我會更加努力的，不會辜負大家對我的期望。