轴类零件数控加工工艺设计【XXXX年热卖机械设计】

目录前言…………………………………………………………………21．零件图数控加工工艺分析………………………………………71.1读图审图1.2零件图结构工艺分析1.3材料分析技术要求表面粗糙度2．定位基准的选择………………………………………3．零件表面加工方法的选择………………………………………94．选择数控机床………………………………………95．确定机械加工余量及毛坯尺寸设计毛坯图…………………………105.1确定机械加工余量5.2确定毛坯及尺寸5.3设计毛坯图5.3.1确定毛坯尺寸公差5.3.2确定毛坯热处理6.工序设计………………………………………126.1制订工艺路线6.1.1工序Ⅰ车左端面粗半精精车左端各部、倒角、切外螺纹退刀槽6.1.2工序Ⅱ左端面打中心孔6.1.3工序Ⅲ左端钻孔6.1.4工序Ⅴ切内退刀槽以及内螺纹6.1.5工序Ⅵ掉头车右端面粗车半精车精车右端各部和切槽6.1.6工序Ⅶ清洗6.1.7工序Ⅷ热前检查6.2选择加工设备与工艺装备6.3选择刀具6.4量具的选择6.5确定工序尺寸6.5.1确定圆柱面的工序尺寸6.5.2确定轴向工序尺寸6.5.3确定工序尺寸6.5.4确定切槽的工序尺寸7确定切削用量………………………………………227.1.1工序Ⅰ粗半精精车左端各轮廓表面、倒角2×45、退刀槽7.1.2工序Ⅳ左端钻孔7.1.3工序Ⅴ扩孔7.1.4工序Ⅵ车内外螺纹退刀槽7.1.5工序Ⅶ车内外螺纹及倒角7.2工序Ⅱ车端面粗半精精车右端各部8填写数控加工工艺卡片………………………………………298.1数控加工工艺过程卡8.2数控加工工序卡8.3数控加工刀具卡8.4刀具运动轨迹及坐标值9程序的编制………………………………………33结束语…………………………………35参考文献…………………………………36后记………………………………………37前言随着科学技术技术突飞猛进的发展，机电产品更新换代速度加快，对零件加工的精度和表面质量的要求也越来越高，数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标，数控机床能否发挥其高性能，高精度和高效率，并获得良好的效益，关键取决于其可靠性的高低。21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控装备的各个方面，为追求加工效率和加工质量方面的智能化，为提高驱动性能及使用连接方面的智能化，如前馈控制，电动机参数的自适应运算，自动识别负载自动选定模型等；为简化编程，简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程，智能化的人机界面；还有智能诊断，智能监控等方面的内容，以方便系统的诊断和维修。数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：数控机床能方便地与CAD、CAM、CAPP及MTS等联结，向信息集成方向发展。其重点是以提高系统的可靠性，实用化为前提，以易于联网和集成为目标，注重加强单元技术的开拓和完善。从点、线向面的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。我选择这个题目是因为此零件既包括了数控车床的又含有普通车床以及铣端面打中心孔机床的加工。用到了铣端面、钻中心孔、钻孔、扩孔、攻螺纹。对我们学过的知识大致都进行了个概括总结。这份毕业设计主要分为5个方面：1.抄画零件图2.工艺分析3.工艺设计4.计算编程，5填写工艺卡片。零件图通过在AUTOCAD上用平面的形式表现出来，更加清楚零件结构形状。然后具体分析零件图由那些结构形状组成。数控加工工艺分析，通过对零件的工艺分析，可以深入全面地了解零件，及时地对零件结构和技术要求等作必要的修改，进而确定该零件是否适合在数控机床上加工，适合在哪台数控机床上加工，此零件我选择在CAK6140控车床上进行,在一次安装中,可以完成零件上平面车锥面,车圆弧以及圆柱表面。分析某台机床上应完成零件那些工序或那些工序的加工等。需要选择定位基准；零件的定位基准一方面要能保证零件经多次装夹后其加工表面之间相互位置的正确性，另一方面要满足数控车床工序集中的特点即一次安装尽可能完成零件上较多表面的加工。定位基准最好是表面已有的面或孔。再确定所有加工表面的加工方法和加工方案；选择刀具和切削用量。然后拟订加工方案确定所有工步的加工顺序，把相邻工步划为一个工序，即进行工序划分；先面后孔的加工顺序，因为平面尺寸轮廓较大，用平面定位比较稳定，先加工平面后在普通车床上加工孔。最后再将需要的其他工序，衔接于数控加工工序序列之中，就得到了要求零件的数控加工工艺路线。工艺设计是通过工艺分析划分好各个工序，然后用数控加工工件安装和零点设定卡把零件按工序加工的多少把它表现出来使更加明了。最后，查表填写数控加工工序卡、数控刀具卡、刀具运动轨迹路径及坐标点、程序表。抄画零件图1．零件图数控加工工艺分析1.1读图审图该轴零件形状比较复杂,它包括外圆、圆锥面、端面、型面、外螺纹、倒角、退刀槽、圆弧等表面的加工。所注尺寸详细、正确。符合数控加工工艺的特点。表面粗糙度Ra1.6um，提高零件的表面的质量和加工精度，公差等级为中级以上，可对该零件进行双面或多面的顺序加工。采用零件轮廓或两顶尖、辅助工件等基准定位。加工工序较集中，尺寸集中标注方法，利于编程、设计基准、工艺基准与编程原点的统一。1.2零件图结构工艺分析该轴零件为锻件，有圆弧表面R36㎜,以及外圆柱表面R36㎜，外圆00.0248㎜，加工圆锥锥度8.5°，切沟槽00.0224㎜，公称直径46㎜，导程为3㎜，螺距1.5㎜的右旋普通粗牙外螺纹，旋合长度为16㎜，退刀槽为5×2㎜，外螺纹倒角1×45°；公称直径为30㎜，螺距为1.5㎜的右旋细牙内螺纹，退刀槽为4×2㎜内螺纹加工深度为32㎜，内螺纹倒角为2×45°。加工最大外圆00.0296㎜。1.3材料分析技术要求表面粗糙度该轴零件加工的部位较多，刀具与工件之间的切削力较大。工件材料的可切削性能。内外螺纹装配时应该满足的要求，强度、硬度、塑性、提供冷切削加工、机械性能都跟工件的材料有关。所以选择45钢为该轴零件的材料。45钢的化学成分中含Ｃ0.42%～0.50%，Si0.17～0.37%，Mn0.50～0.80%，P≤0.035%，S≤0.035%，Cr≤0.25%，N≤0.25%，Cu≤0.25%。45钢在进行冷加工时硬度要求，热轧钢，压痕直径不小于3.9，布氏硬度不小于241HB，退火钢压痕直径不小于4.4，布氏硬度不小于187HB。45钢的机械性能：s≥335Mpa，b≥600Mpa，∮≥40%，Ak≥47J。45钢相对切削性硬质合金刀具1.0，高速钢刀具1.0，45钢经济合理对加工刀具的要求也合理，45钢用途广泛，主要是用来制造汽轮机、压缩机，泵的运动零件制造齿轮、轴活塞销等零件，。根据以上数据适合该轴的加工。技术要求：端面可以打中心孔，不要求保留中心孔的零件，故采用60°A型中心孔。轴状原料最小直径在80～120㎜，D=2.5㎜，D1=5.30㎜，L1=2.42㎜，t=2.2㎜。如图所示：表面粗糙度：由于加工过程中刀具和零件表面之间的摩擦，切削分离时表面金属层的属型变形以及工艺系统的高频振动等原因形成的。加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，对摩擦和磨损、配合、疲劳强度、接触刚度、耐腐蚀性都有很大的影响。按国家标准GB1031-1995规定的参数值系列选取，优先采用第一系列的参数值。工作表面、滚动摩擦表面、轴的圆角、沟槽、配合表面、螺纹表面等的粗糙度选取参数值为Ra1.6um。2．定位基准的选择本零件是轴类的装配工件。为避免由于基准不重合而产生的误差，采用两顶尖、三爪自定心卡盘。遵循“基准重合”的原则。由于本轴零件全部表面都需加工，应选外圆及一端面为粗基准，然后通过“互为基准的原则”进行加工。3．零件表面加工方法的选择（机械制造工艺设计简明手册）1)00.0248㎜外圆面，公差等级IT9级，表面粗糙度Ra1.6um，需要粗车、精车。（参考表1.4-6）2。00.0296㎜外圆面，公差等级IT11级，表面粗糙度Ra1.6um，需要粗车、半精车、精车。（参考表1.4-6）2)R36㎜圆弧面，公差等级IT12级，表面粗糙度Ra1.6um，需要粗车、半精车、精车。（参考表1.4-6）3)切槽00.0224㎜，内外螺纹退刀槽，槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14，表面粗糙度Ra1.6um，采用切槽刀，粗切、精车。（参考表1.4-80）4)端面，本轴零件的端面为回转体端面，尺寸精度可以要求不高，表面粗糙度为Ra3.2um，（参考表1.4-6）5)钻、扩，26、28的内孔，公差等级为IT7，表面粗糙度Ra1.6um，因为毛坯时孔为锻出，加工方法先钻孔、扩、绞的先后顺序进行。（参考表1.4-7）6)M30×1.5㎜、M46×1.5㎜的内外螺纹加工公差带分别为6h、7H，表面粗糙度Ra1.6um4．选择数控机床数控车床能对轴类或盘类等回转体零件自动地完成内外圆柱面、圆锥表面、圆弧面和直锥螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰等的工作。根据本人设计的轴零件的工艺要求，可以选择经济型数控车床，一般采用步进电机驱动形成开环伺服系统，采用法纳克（FAVNC）数控系统。此类车床结构简单，价格低廉。按照加工轴类零件的装夹和定位基准的要求，选择卡盘顶尖式数控车床，这类车床设置三爪自定心卡盘、普通尾座或数控液压尾座，适合车削较长的轴类零件。根据主轴的配置的要求选择卧式数控车床。数控车床具有加工精度高，能做直线和圆弧插补。数控车床刚性好、制造和对刀精度高，能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，能够加工尺寸精度要求较高的零件。由于数控车床的恒线速切削功能，可以选用最佳线速度来切削锥面和端面，使车削后的表面粗糙度值既小又一致。能够加工轮廓形状特别复杂的表面和尺寸难于控制的回转体，而且能比较方便的车削锥面和内外圆柱面螺纹，能够保持加工精度，提高生产效率。所以对本人设计的轴类零件的加工是非常有利。5．确定机械加工余量及毛坯尺寸设计毛坯图5.1确定机械加工余量（机械制造工艺设计简明手册）钢质模锻件的机械加工余量按JB3835-85确定，根据估算的锻件质量，加工精度及锻件形状复杂系数，由表2.2-25可查得除孔以外各表面的加工余量。1)锻件质量根据零件成品重量3.25Kg，估算为4.15Kg。2)加工精度零件各表面为一般加工精度F1。3)该锻件的最大直径为100㎜,长135㎜。m外轮廓包容体=π210()2×13.5×7.85g=8.319Kgm锻件=4.15Kg=4.15/8.319=0.499按表2.2-10可定形状复杂系数为S2,属于一般级别。4)机械加工余量根据锻件重量、F1、S2查表2.2-25由此查得直径方向为1.7～2.2㎜，水平方向为1.7～2.2㎜,即锻件各外径的单面余量为1.7～2.2㎜，各轴向尺寸的单面余量为1.7～2.2㎜。5.2确定毛坯及尺寸钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。该轴零件的结构形状和外廓尺寸，因为该零件阶梯轴相差较大，故采用锻件。在分析本轴零件其各表面皆为Ra1.6um，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。毛坯毛坯如表5.1-1表5.1-1轴零件毛坯尺寸(㎜)零件尺寸单边加工余量锻件尺寸00.024825200.0296210000.02362405.3设计毛坯图5.3.1确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件重量、形状复杂系数及锻件精度等级从有关的表中查得。本零件锻件重量4.15Kg，形状复杂系数S2，45钢含碳量为0.42%～0.50%，其最高含碳量为0.50%。按表2.2-11，锻件材质系数为M1，锻件为普通精度等级，则毛坯公差可从表2.2-13、表2.2-16查得。本零件毛坯尺寸允许偏差如表5.1-2。毛坯同轴度错差允许值为0.8㎜，残留飞边为0.8㎜。表5.3.1-2轴毛坯尺寸允许偏差(㎜)锻件尺寸偏差根据521.40.6表2