特殊轴类零件数控加工工艺

1目录前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．摘要．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．关键词．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．一、零件图样分析...................................(一)结构分析................................................(二)选材分析................................................二、工件的装夹…………………………………………………(一)技术要求分析.............................................(二)数控车床夹具.............................................(三)通用夹具．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(四)两顶尖装夹的方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．装夹方式（1、2、3分析--选择）(五)工件的找正．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．三、数控刀具的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(一)数控刀具的要求与特点．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(二)数控刀具的材料．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(三)可转位车刀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．四、数控车削加工的对刀．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．2(一)对刀的概念．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(二)确定对刀点或对刀基准点的一般原则．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(三)对刀的方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．五、程序的编制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(一)编程方法．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(二)确定加工路线．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(三)装夹方法和对刀点的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(四)选择刀具．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(五)确定切削用量．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(六)程序编制．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．六、数控铣床的操作与加工．．．．．．．．．．．．．．．．．(一)数控铣床概述．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(二)走刀路线的确定．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(三)花键加工．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．(四)齿轮加工．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．后记．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．摘要本零件在设计加工过程中分析了轴的特点及作用，介绍了轴的数控加工工艺设计与程序编制。要体现在对材料的选择、刀具的选择、工装夹具、定位元件、基准的选择、定位方式、对刀、工艺路线拟定、程序的编制、数控车、数控铣等。3着重说明了数控加工工艺设计的主要内容、数控加工工艺与普通加工工艺的区别及特点、控刀具的要求与特点、数控刀具的材料、选择数控刀具时应考虑的因素、工件的安装、定位误差的概念和产生的原因、数控车床的主要加工对象、数控车床的坐标系、零件图形的数学处理及编程尺寸设定值的确定、工步顺序的安排、切削参数选择、数控铣床的主要加工对象等。全面审核投入生产制造中。其中轴的数控加工工艺分析、装夹、基准的选择、工艺路线的拟定、程序的编制既是重点又是难点。前言制造业是所有与制造有关的行业的总称，是一个国家国民经济的支柱产业。它一方面为全社会日用消费品生产创造价值，另一方面也为国民经济各部门提供生产资料和装备。据估计，工业化国家70%~80%的物质财富来自制造业，约有1/4的人口从事各种形式的制造活动。可见，制造业对一个国家的经济地位和政治地位具有至关重要的影响，在21世纪的工业生产中具有决定性的地位与作用。由于现代科学技术日新月异的发展，机电产品日趋精密和复杂，且更新换代速度加快，改型频繁，用户的需求也日趋多样化和个性化，中小批量的零件生产越来越多。这对制造业的高精度、高效率和高柔性提出了更高的要求，4希望市场能提供满足不同加工需求、迅速高效、低成本地构筑面向用户的生产制造系统，并大幅度地降低维护和使用的成本。同时还要求新一代制造系统具有方便的网络功能，以适应未来车间面向任务和定单的生产组织和管理模式。随着社会经济发展对制造业的要求不断提高，以及科学技术特别是计算机技术的高速发展，传统的制造业已发生了根本性的变革，以数控技术为主的现代制造技术占据了重要地位。数控技术集微电子、计算机、信息处理、自动检测及自动控制等高新技术于一体，是制造业实现柔性化、自动化、集成化及智能化的重要基础。这个基础是否牢固，直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，也关系到一个国家的战略地位。因此，世界各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步，特别是在通用微机数控领域，基于PC平台的国产数控系统，已经走在了世界前列。毕业设计是在修完所有课程之后，我们走向社会之前的一次综合性设计。主要用到所学的数控加工工艺设计、机械设计等方面的知识。着重说明一轴的数控加工方法,即零件图样的分析、数控加工的工艺分析、工艺路线的制定、数控程序的编制。通过本次毕业设计，使我更加了解数控加工的含义，以及懂得如何查阅相关资料和怎样解决在实际工作中遇到的实际问题，这为我以后从事这项职业打下了良好的基础。一、零件图样分析5（一)结构分析该轴为一阶梯轴，工作时受弯曲和扭转应力作用，但承受的应力和冲击力不大，运转较平稳，工作条件较好。大端内孔工作时需经常与顶尖、卡盘有相对摩擦；花键部位与齿轮会有相对滑动或碰撞。(二)选材分析?由于该轴是用作变速器上的传动轴，对性能方面要求都较高，而且该主轴结构形状较简单，工作最大应力处于表层，应选用合金调质钢，本设计选用40cr作轴的材料。40cr成分：碳0.37～0.45％，硅0.17～0.37％，锰0.5～0.8，铬0.8～1.1％退火硬度：小于207HBS正火硬度：小于250HBS调质处理：试样直径：25mm，850度淬火加热油淬，520度回火后：抗拉1000兆帕，屈服800兆帕，延伸9％，断面收缩45％，冲击韧性588.3千焦/平方米40Cr：抗拉强度比相应的碳素钢约高20%，具有良好的淬透性，截面在50mm以下时，油淬后有较高的疲劳强度，切削加工性能良好，但焊接性能较差。40Crr进行不同的热处理，具有不同的用途。例如：T235热处理工艺后：用于承受中等负荷，高速度及冲击的零件，如轴、套等；c52热处理工艺后：用于承受重负荷，低冲击及要求耐磨的零件，如：轴、套、环、蜗杆等。D500热处理工艺后：用于表面耐磨、要求热处理变形小的零件，如伞齿轮、螺旋齿轮、花键套等645钢也是轴类零件的常用材料，它价格便宜，经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。二、工件的装夹(一)技术要求分析由零件简图可知，该主轴呈阶梯状，其上有安装支承轴承、传动件的圆柱、圆锥面，安装滑动齿轮的花键等。下面分别介绍该轴各主要部分的作用及技术要求：⑴支承轴颈该轴左端φ17.4与φ36.4径向跳动公差为0.04mm；表面粗糙度Ra为1.6mm；支承轴颈尺寸精度为IT6-IT7。因为该轴支承轴颈是用来安装支承轴承，是轴上部件的装配基准面，所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。⑵空套齿轮轴颈空套齿轮轴颈两端面对两端中心孔的径向圆跳动公差为0.02mm。由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面，对支承轴颈应有一定的同轴度要求，否则引起主轴传动啮合不良，当轴的转速很高时，还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。解决方案?⑶其它部分达到尺寸要求即可。加工的主要问题是如何保证该轴支承轴颈的尺寸、形状、位置精度和表面粗糙度，更值得注意的是怎样保证轴上两轴颈及齿轮两端面处的圆跳动要求？考虑到该轴是以两端面做为该轴的设计基准，所以采用两顶尖装夹的方法加工该轴。(二)数控车床夹具1.数控车床夹具的定义和分类在数控车床上用于装夹工件的装置称为车床夹具。车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。通用夹具是指能够装夹两种或两种以上工件的夹具，例如车床上的三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧卡套和通用心轴等；专用夹具是专门为加工某一特定工件的某一工序而设计的夹具。72.夹具作用在数控车削加工过程中，夹具是用来装夹被加工工件的，因此必须保证被加工工件的定位精度，并尽可能做到装卸方便、快捷。选择夹具时应优先考虑通用夹具。使用通用夹具无法装夹、或者不能保证被加工工件与加工工序的定位精度时，才采用专用夹具。专用夹具的定位精度较高，成本也较高。专用夹具的作用为：（1）保证产品质量（2）提高加工效率（3）解决车床加工中的特殊装夹问题（4）扩大机床的使用范围使用专用夹具可以完成非轴套、非轮盘类零件的孔、轴、槽和螺纹等的加工，可扩大机床的使用范围。在数控车削加工中，较短轴类零件的定位方式通常采用一端外圆固定，即用三爪卡盘、四爪卡盘或弹簧套固定工件的外圆表面，此定位方式对工件的悬伸长度有一定限制，工件悬伸过长会在切削过程中产生变形，工件悬伸过长还会增大加工误差甚至掉活。对于切削长度较长的轴类零件可以采用一夹一顶，或采用两顶尖定位。在装夹方式允许的条件下，零件的轴向定位面尽量选择几何精度较高的表面。(三)通用夹具1.圆周定位夹具在数控车削加工中，粗加工、半精加工的精度要求不高时，可利用工件或毛坯的外圆表面定位。（1）三爪卡盘三爪卡盘是最常用的车床也是数控车床的通用卡具。三爪卡盘最大的优点是可以自动定心。它的夹持范围大，但定心