edgecam下三拐曲轴的车铣复合加工

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时间:2018-11-14

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1、EdgeCAM下三拐曲轴的车铣复合加工本文基于EdgeCAM的车铣复合加工,对三拐曲轴的传统加工工艺进行改进,通过CAD及CAM软件在数控加工前进行仿真。重点阐述车铣复合加工与传统加工工艺在工序安排、刀具选择、切削用量设置上的区别,并将这些工艺参数输入EdgeCAM中进行加工仿真。0引言曲轴是活塞式发动机的主要零件之一,用来将活塞的往复运动转变为旋转运动。目前发动机的曲轴几乎全是整体式的,只有个别转速较低的柴油机采用组合式曲轴。图1为整体式的三拐曲轴(偏心轴),材料为球墨铸铁QT600-2,采用传统加工工艺涉

2、及车、铣、磨等机床,工序分散。现代车铣复合设备提高了工艺的有效性,由于零件在整个加工过程中的定位基准不变,加工的精度更容易获得保证,同时大大缩短了生产过程链。车铣复合机床的发展,也对CAM软件提出了更多的要求。复杂的车铣复合设备用传统的手工编程是很难实现的,并且效率很低,很多传统的以铣削为发展方向的CAM软件也无法完成此类型的编程,而EdgeCAM软件顺应机床的发展形势,支持多主轴、多刀塔的车铣复合设备。1加工1.1图样分析如图1所示,曲轴由主铀颈、连杆轴颈、主铀颈与连杆轴颈之间的连接板组成,3个连杆轴颈呈现

3、120°均布,属于偏心轴,结构细长多曲拐,刚性差。曲轴的主要技术要求为主轴颈、连杆轴颈尺寸公差等级为IT6,表面粗糙度Ra值为1.25~0.63μm。轴颈长度公差等级为IT9~IT10。轴颈的圆度、圆柱度控制在尺寸公差之半。主轴颈与连杆轴颈的平行度为0.015mm;曲轴各主轴颈的同轴度为φ0.015.各连杆轴颈的位置度不大于±20'。若采用传统的加工工艺,则由铣床X52、普通车床CA6140和万能外圆磨床M1432A3台机床联合完成,3个连杆轴颈的加工,需要专用的偏心夹具,整个加工过程中多次装夹,而且定位基准

4、不统一。改用EdgeCAM环境下的车铣复合加工,以两个主轴颈为整个加工过程的定位基准,摒弃了传统工艺中的划线环节(划线精度一般为0.25~0.5mm),可以避免工件多次拆装,减少中间辅助工序——检验的安排,不仅得到很高的位置精度,而且使加工时间大大缩短,提高了生产效率。点击图片查看大图图1三拐曲轴的零件图1.2编制程序的前期准备根据三拐曲轴的零件图,在SolidWorks环境下分别建立工件与毛坯的三维模型。由于EdgeCAM支持多种实体文件共存于同一个操作环境,甚至可以将不同格式的实体文件同时打开,将其中任意

5、实体指定为被加工零件、夹具和毛坯,因此可以在EdgeCAM中先打开工件的模型,然后再导入毛坯实体,按工具栏上设定为stock类型。此外,EdgeCAM和SolidWorks之间存在几何协同性,一旦零件几何形状发生变化,刀路轨迹会自动地更新,反映新生成的几何形状,可以在产品设计或加工仿真过程中很方便地对产品模型进行完善。曲轴的主加工环境为车削,因此在选项菜单下设置为ZX环境,EdgeCAM会默认Z轴为回转轴,使工件和毛坯的主轴颈轴线与Z轴重合,完成工件加工坐标系统的设定。1.3工序的安排表1为三拐曲轴整个加工过

6、程的工序表,其中工序3~7是EdgeCAM下的车铣复合加工工序,定位基准为主轴颈。毛坯通过铸造获得,对曲轴来说,以铸代锻容易把曲轴做成在应力分布方面较为理想的形状;此外,铸铁曲轴的耐磨性也较好,经正火处理的球墨铸铁曲轴配巴氏合金轴瓦已不需要将轴颈淬硬,而且铸件的内摩擦阻尼比钢大,在同样的激振力矩下扭振振幅较小。采用车铣复合加工,整个加工过程的回转轴都是两处的主轴颈的中心线。本可舍弃工艺搭子(在传统的加工工艺中,用来划线找正3个连杆轴颈的中心),只需在两端面留5mm的余量供机加工即可,但是为了不影响前道铸造工序

7、,仍保留了工艺搭子;待整个加工完成后将切下的工艺搭子熔化后再去铸造,循环利用,不会成为废品,既不浪费材料,又保持原先的铸造工艺不变。该零件刚性较差,按先粗后精的原则安排加工顺序,逐步提高加工精度。对于主轴颈与连杆轴颈的加工顺序是:先加工3个连杆轴颈,然后再加工主轴颈及其他各处的外圆,这样可以避免一开始就降低工件刚度,减少受力变形,有利于提高曲轴加工精度。在传统的加工工艺中,各处外圆(包括连杆轴颈)的工艺路线是:粗车——精车——磨,粗车各外圆面留余量2mm,精车时留0.5mm磨削余量,磨削后各外圆面达到图纸尺寸

8、,最后安排的磨削作为精整加工用来提高零件表面的精度、降低粗糙度。但是现代高速切削加工比磨削更经济方便,并且加工质量可以和磨削媲美。www.huisheliren.com实验数据表明,经过高速铣削表面粗糙度可达到Ra=0.33μm,甚至低于普通磨削。因此在EdgeCAM车铣复合加工中,以高速车、铣来代替磨削。加工铸铁常规的切削速度10~350m/min,而高速加工的切削提高到750~4500m/min

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