軸類零件的加工工藝分析與編程設計.doc

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1、目錄引言.1第一章軸類零件的加工.21.1機械制造工藝基礎的研究對象.21.2軸的類型及其功用.21.3軸類零件的技術要求.31.4軸類零件的材料、毛坯及熱處理.41.5軸類零件的加工工藝過程與工藝分析.4第二章零件圖樣及要求.72.1設計技術要求.72.2設計具體要求.7第三章零件圖工藝分析.83.1零件幾何要素分析.83.2精度分析.83.3加工方案的擬訂.83.4工件的定位及裝夾.8第四章編程尺寸的計算.94.1上下偏差換算成平均尺寸.94.2利用尺寸鏈解出圖中未標注的尺寸.9第五章加工路線圖.105.1工序一.105.2工序二.105.3工序三.115.4工序四.13第六章刀具調整圖.

2、146.1加工左端臺階面及螺紋.146.2調頭加工工件右端錐面、曲面，鉆孔并鏜孔.14第七章數控刀具表.15第八章數控加工工序卡.168.1數控加工工序卡（一）.168.2數控加工工序卡（二）.168.3數控加工工序卡（三）.178.4數控加工工序卡（四）.17第九章數控加工程序的編寫.189.1工序一.189.2工序二程序.189.3工序三程序.199.4工序四程序.20第十章仿真驗證.22總結.24致謝語.25參考文獻.26附：A3圖紙一張軸類零件的加工工藝分析與編程設計摘要本文主要針對軸類零件的加工進行工藝分析。軸類零件通常由內外圓柱面、內外圓錐面、端面、臺階面、螺紋、圓弧等組成，主要用

3、于支撐傳動零件，承受載荷，傳遞轉矩等，有較高的精度和粗糙度要求。為保證軸類零件的高精度要求，本設計針對零件進行了工藝分析、尺寸計算、程序編寫以及數控仿真，制定了正確的工藝方案，包括：裝夾方案和工藝路線，選擇合理的刀具和夾具，并能利用數控仿真軟件進行了驗證。實現了數控車床的自動化，智能化，高精度、快速度，短周期等功能。數控加工制造技術正逐漸得到廣泛的應用。零件加工之前，進行工藝分析、編程設計具有非常重要的作用。本文通過對典型的軸類零件數控加工工藝的分析，給出了一般零件設計加工工藝分析的方法，對于提高制造質量和實際生產，具有一定的指導意義。關鍵詞零件圖紙分析加工工藝編程仿真2010屆機械設計制造及

4、其自動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文）第1頁共27頁引言數字控制機床(NumericalControlMachineTools)簡稱數控機床，這是一種將數字計算技術應用于機床的控制技術。它把機械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數字表示，通過信息載體輸入數控裝置。經運算處理由數控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數控機床較好地解決了復雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機床，代表了現代機床控制技術的發(fā)展方向，是一種典型的機電一體化產品。制造自動化技術的廣泛使用，給機械制造業(yè)生產方式、產業(yè)結構、管理方式帶來了深刻變化，它的關

5、聯效益和輻射能力更是難以估計。數控技術是制造業(yè)實現自動化、柔性化、集成化生產的基礎，離開了數控技術，先進制造技術就成了無本之木。因此，數控技術及數控裝備是關系到國家戰(zhàn)略地位和體現國家綜合國力水平的重要基礎性產業(yè)，其水平高低是衡量一個國家制造業(yè)現代化程度的核心標志，實現加工機床及生產過程數控化，已經成為當今制造業(yè)的發(fā)展方向。在機械制造過程中，工藝技術水平不僅對企業(yè)的產品質量有至關重要的影響，而且影響著企業(yè)生產的物耗、能耗和效率等方面。也就是說，企業(yè)的工藝技術水平直接決定著各種投入資源在生產過程中的變換效率，決定著企業(yè)經濟效益的優(yōu)劣。在企業(yè)工藝技術不變的情況下，盡管可以通過強化管理及其他手段，在一

6、定程度上提高企業(yè)的經濟效益，但這種可能性是有限的。一定的工藝技術水平決定了企業(yè)經濟效益的大致區(qū)間，要持續(xù)不斷地提高企業(yè)的經濟效益，就必須不斷地開展工藝創(chuàng)新。目前，隨著國內數控機床用量的劇增，急需培養(yǎng)一大批各種層次的數控人才，特別是應用型高級技術人才及能熟練操作數控設備的技能人才。本課題以數控零件加工工藝的編制為主要內容，重點掌握零件圖的分析以及工藝過程卡的制定和程序的編制。難點是三個相交圓弧在加工過程中不能與刀具發(fā)生干涉，另外要保證同軸度零件同軸度的要求。從此典型零件中能讓我們對所學書本知識達到鞏固與加強的目的，對數控零件的加工有一個全新的認識。謝飛：軸類零件的加工工藝分析與編程設計第2頁共2

7、7頁第一章軸類零件的加工1.1機械制造工藝基礎的研究對象機械制造工藝，是指各種機械的制造方法和過程的總稱。機械制造工藝涉及的行業(yè)五花八門，產品的種類成千上萬，但機械制造工藝基礎所研究的問題可歸結為質量、生產率和經濟性3大類。1.1.1保證和提高產品的質量產品質量包括整臺機器的裝配精度、使用性能、使用壽命和可靠性以及零件的加工精度和加工表面質量?，F在，由于航空航天、精密機械、電子工業(yè)和軍工的需要，對零件的精度和表面質量的要求越來越高，相繼出現了新工藝和新技術。如精密加工、超精密加工和微細加工等，加工精度由1m級提高到0.1m級0.01m級，并正向納米（nm）級（1nm=0.001m）精度邁進。1

8、.1.2提高勞動生產率提高勞動生產率的方法如下。一是提高切削用量，采用高速切削、高速磨削和重磨削。例如，近年來出現的聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼等新型刀具材料，其切削速度可達1200m/min，高速磨削的磨削速度可達200m/s。重磨削是高速磨削的發(fā)展方向，包括大進給、深切深緩進給的強力磨削、荒磨和切斷磨削等。二是改進工藝方法、創(chuàng)造新工藝。如利用鍛壓設備實現少無切屑加工，對高強度、高硬度的難切削材料采用特種加工等。三是提高自動化程度，實現高度自動化。如采用數控機床、加工中心、柔性制造單元（FMC）、柔性控制系統（FMS）、計算機集成制造系統（CIMS）和無人化車間或工廠等。成組技術的出現，能解決

9、多品種，尤其是中、小批生產中存在的生產周期長、生產效率低的問題，也是企業(yè)實現高度自動化的基礎。1.1.3降低成本降低成本是要節(jié)省和合理選擇原材料，研究新材料；合理使用和改進現有設備，研制新的高效設備等。對上述3類問題，要辯證地、全面地進行分析，要在滿足質量要求的前提下，不斷提高勞動生產率和降低成本。能以優(yōu)質、高效、低耗的工藝去完成零件的加工和產品的裝配，這樣的工藝才是合理和先進的工藝。工藝的發(fā)展不僅要依賴于生產的發(fā)展，還要進行實驗研究，用科學的方法分析和研究工藝問題，解決工藝問題，提高工藝水平。工藝的發(fā)展也促進了設備和工藝裝備的改進和發(fā)展。1.2軸的類型及其功用軸類零件主要用于支承傳動零件（齒

10、輪、帶輪等），承受載荷、傳遞轉矩以及保證裝在軸上零件的回轉精度。根據結構形狀，軸的分類如圖所示，根據軸的長度L與直徑d之比，2010屆機械設計制造及其自動化專業(yè)畢業(yè)設計（論文）第3頁共27頁又可分為剛性軸（L/d12）和撓性軸（L/d12）2種。1.3軸類零件的技術要求裝軸承的軸頸和裝傳動零件的軸頭處表面，一般是軸類零件的重要表面，其尺寸精度、形狀精度（圓度、圓柱度等）、位置精度（同軸度、與端面的重直度等）及表面粗糙度要求均較高，是在制訂軸類零件機械加工工藝規(guī)程時，應著著重考慮的因素。1.3.1尺寸精度和幾何形狀精度軸的軸頸是軸類零件的重要表面，它的質量好壞直接影響工作時的回轉精度。軸頸的直徑

11、精度是根據使用要求通常為IT6，有時可達到IT5。軸頸的幾何形狀精度（圓度，圓柱度）應配制在直徑公差之內，精度要求高的軸則應在圖上專門標注形狀公差。1.3.2位置精度配合軸頸（裝配傳動件的軸頸）相對支承軸（裝配軸承的軸頸）的同軸度以軸頸與支承端面的垂直度通常要求較高。普通精度軸的配合軸頸相對支承軸頸的徑向圓跳動一般為圖1-1軸的種類（a）光軸（b）空心軸（c）半軸（d）階梯軸（e）花鍵軸（f）偏心軸謝飛：軸類零件的加工工藝分析與編程設計第4頁共27頁0.01mm0.03mm，精度高的軸為0.001mm0.005mm，端面圓跳動為0.005mm0.01mm。1.3.3表面粗糙度軸類零件的各加工表

12、面均有表面粗糙度的要求。一般說來，支承軸頸的表面精糙度要求最小，為mmRa16.063.0。配合軸頸的表面精糙度次之，為mmRa63.05.2。1.4軸類零件的材料、毛坯及熱處理1.4.1軸類零件的材料軸類零件材料常用45鋼，對于中等精度而轉速較高的軸，可選用40Cr等合金結構鋼；精度較高的軸，可選用軸承鋼GCr15等，也可選用球墨鑄鐵，對于高轉速、重載荷條件下工作的軸，選用20CrMnTi、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAL氮化鋼。低碳鋼經滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度、心部強度和耐沖擊韌度，但是熱處理變形較大。而氮化鋼經調質和表面氮化后，有很高的心部強度、優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞強度，

13、熱處理變形卻很小。1.4.2軸類零件的毛坯軸類零件最常用的毛坯是圓棒料和鍛件；有些大型軸或結構復雜的軸采用鑄件，毛坯經過加熱鍛造后，可使金屬內部纖維組織沿表面均勻分布，從而獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度，故一般比較重要的軸，多采用鍛件。1.4.3軸類零件的熱處理軸類零件的使用性能除與所選鋼材種類有關外，還與所采用的熱處理有關。鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理（含碳量大于cW=0.7%的碳鋼和合金鋼），以使用材內部晶粒細化，消除鍛造應力，降低材料硬度，改善切削加工性能。對于精度要求較高的軸，在局部淬火和粗磨之后，還需安排低溫時效處理，以消除淬火及磨削中產生的殘余應力和殘余奧氏體，控制尺寸穩(wěn)定；對于整體淬火精密主軸，在淬火粗磨后，要經過較長時間的低溫時效處理；對于精度更高的主軸，在淬火之后，還要進行定性處理，定性處理一般采用冰冷處理方法，以進一步消除加應力，保持主軸精度。1.5軸類零件的加工工藝過程與工藝分析軸類零件的加工工藝過程隨結構形狀、技術要求、材料種類、生產批量等因素有所差異。日常工藝工作中遇到的大量工作是一般軸的工藝編制。1.5.1零件加工的裝夾方法和夾具選擇數控車床上零件安裝方法與普通車床一樣，要盡量選用已有的通用夾具裝夾，且應注意減少裝夾次數，盡量做到在一次裝夾中能把零件上要加工表面都加工出來。零件定位基準應盡量與基準重合，以減少定位誤差對尺寸精度的影響。