完整的毕业设计

东莞职业技术学院毕业设计机床主轴的设计与车铣加工学生姓名：张秀芳学号：20091001年级专业：2010级机械制造与自动化指导教师：李会玲系部：机电工程系广东·东莞提交日期：2012年5月指导教师评语签名：日期：成绩（注：成绩评定请按优、良、中、及格、不及格五级评定）开题报告毕业设计预期目标及工作方案本文通过对车铣原理的分析，对轴类零件分析了它的工艺设计、加工过程及加工工艺难点，解决了这类零件的主要工艺要点问题并给出了具体的零件加工工序，为其它同类零件的加工提供依据。通过车铣加工的工艺研究对加速车铣技术的产业化进程十分必要，车铣技术能够迅速转化为生产力。本文将要介绍车铣加工的定义，特点，以及适用范围；介绍车铣工艺的设计方法和相关的工艺选择原则；并分别对轴类零件分析它的工艺设计、加工过程及加工工艺难点，解决了这几类零件的主要工艺要点问题并给出具体的零件加工工序，为其它同类零件的加工提供依据。阶段日期安排查阅文献2009年12月~2010年1月撰写开题报告初稿及任务书2010年1月~2010年2月编写零件的加工工艺2010年2月~2010年3月编写典型零件的车铣加工工艺2010年3~2010年4月拟定毕业设计论文框架2010年4月~2010年5月整理和撰写设计论文，形成终稿，送审、修改并装订2010年5月~2010年6月目录摘要.......................................................................1第1章前言...............................................................2第2章车铣加工工艺及其集成加工方法.....................................32.1车铣加工工艺特点.......................................................32.2车铣加工工艺性分析.....................................................3第3章机床主轴设计.......................................................5第4章机床主轴加工.......................................................64.1选材与热处理..........................................................64.1.1正火..............................................................64.1.2调质..............................................................64.2轴的车铣加工..........................................................74.2.1定位基准面加工.....................................................84.2.2表面和次要表面的加工...............................................84.2.3键槽加工...........................................................8第5章总结................................................................9参考文献..................................................................10致谢.......................................................................11机床主轴的设计与车铣加工作者：张秀芳指导老师：李会玲（东莞职业技术学院2010级机械制造与自动化，东莞523808）摘要：工装夹具设计包括以下几方面：产品工装夹具设计初步构思，产品工装夹具图纸设计，工装夹具各部件生产加工，工装夹具部件组装及购买，对工装夹具进行产品试生产并进行调试和修整。本文主要是完成数控插齿机夹具的设计，包括产品的图纸及生产工艺。关键词：插齿机；夹具；设计第1章前言车铣是利用铣刀旋转和工件旋转的合成运动来实现对工件的切削加工，使工件在形状精度、位置精度、表便粗糙度及残余应力等多方面达到是要求的一种先进制造方法[1]。它不是车削和铣削的简单结合，而是在当今数控技术得到较大发展的条件下产生的一种高新切削技术。本文通过对车铣原理的分析，对轴类零件分析了它的工艺设计、加工过程及加工工艺难点，解决了这类零件的主要工艺要点问题并给出了具体的零件加工工序，为其它同类零件的加工提供依据。通过车铣加工的工艺研究对加速车铣技术的产业化进程十分必要，车铣技术能够迅速转化为生产力。第2章车铣加工工艺及其集成加工方法2.1车铣加工工艺特点在车中，车铣工艺设计是十分重要的环节，工艺设计的好坏直接关系到加工程序的正确性与合理性，以及加工质量和效益。车铣加工的工艺特点是：1、车铣加工一般需要在一次装夹下完成车、铣、钻等多种加工，因此其加工工艺具有集成性的特点，这使得零件加工所需的专用夹具数量大为减少，零件庄夹次数及周转时间也大大减少，从而使零件的加工精度和生产效率有较大的提高。2、由于用车铣加工中心加工，工艺设计工作必须相当严密，与普通机床加工工艺相比，具有更少的加工工序，但是加工程序的编制也较一般机床复杂得多。因此在车铣加工工艺的制定中需要考虑以下几点：1、加工材料的力学特性研究对材料力学性能的了解不仅有助于车铣工艺技术的开发，而且有助于优化集成系统的性能。建立各种材料性能数据库，在车铣工艺的开发中起到重要作用。2、刀具及其材料选择合适的刀具不仅可以提高刀具的使用性能和寿命还可以加工零件的表面质量、节约成本。所以选择合适材料的刀具是很必要的。国外一般采用金刚石刀具，国内一般选择高强度合金钢刀具来节约成本。3、控制技术利用主动控制的方法不仅可以减少加工时间也能延长道具的使用寿命。过程与规划，一旦选择了一种工艺方法，那么有关过程规划和参数选择以及加工设备的反馈和监控问题就必须研究。首先是识别零件加工过程的特征，确定在过程规划和参数选择方面与一般加工方法之间的相似与不同之处。还有，需要研究新的或修改现有的过程和参数选择的技术方法。在数控加工中心的工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺准备工作，无论是手工编程还是自动编程，这项工作必须在程序编制以前完成。为了优化程序设计、提高编程效率、合理使用加工中心，有必要对工艺设计问题加以分析研究，以做好车铣加工前的准备工作。2.2车铣加工工艺性分析车铣加工前，必须对零件图纸进行仔细的加工工艺分析，应重点从便捷性和可能性两个角度进行审查和分析，例如：1、首先分析零件图纸中的尺寸数据是否符合编程方便的原则。（1）零件图纸中的尺寸标注方法是否适应车铣加工的特点。（2）构成零件轮廓的几何元素的条件是否充分。2、其次分析零件各加工部位的结构工艺性是否符合数控加工的特点。（1）零件的内腔和外形最好具有统一的类型和尺寸。这样可以减少刀具规格和换刀次数，方便编程。（2）分析零件定位基准的可靠性。（3）应分析零件所要求的加工精度等是否可以得到保证。第3章机床主轴设计说明设计过程第4章机床主轴加工4.1选材与热处理轴的材料主要采用碳素钢和合金钢。轴的毛胚一般采用碾压件和锻件，很少采用铸件。由于碳素钢比合金钢成本低，且对于应力集中的敏感性较小，所以得到广泛的应用。常用的碳素钢有30、40、45钢等，其中最常用的为45钢。为保证轴材料的力学性能，应对轴材料进行调质或正火处理。主轴与轴类材料与热处理选择必须考虑受力大小、轴承类型和主轴形状及可能引起的热处理缺陷.在滚动轴承或轴颈上有轴套在滑动轴承中回转，轴颈不需特别高的硬度，本产品选用45钢，调质，HB220-250。4.1.1正火45钢的正火通常是把钢加热到临界温度Ac3或Accm线以上，保温一段时间，然后进行空冷。由于冷却速度稍快，与退火组织相比，组织中的珠光体量相对较多，且片层较细密，故性能有所改善，细化了晶粒，改善了组织，消除了残余应力。对低碳钢来说，正火后提高硬度可改善切削加工性，提高零件表面光洁度；对于高碳钢，则正火可消除网状渗碳体，为下一步球化退火及淬火作好组织准备。4.1.2调质45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。45钢淬火温度在A3+(30~50)℃，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。我们认为，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间需延长1/5。因为45钢淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180℃左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59，截面大的可能低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。45钢淬火后的高温回火，加热温度通常为560~600℃，硬度要求为HRC22~34。因为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高；而有些齿轮、带键槽的轴类零件，因调质后还要进行铣、插加工，硬度要求就低些。关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，我们认为，回火后的硬度取决于回火温度，与回火时间关系不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以上。4.2轴的车铣加工轴的具体的加工工艺如表4－1所示：表4－1主轴的车铣加工工艺安排序号工序内容定位基准刀具选择1锻造2正火3钻中心孔外圆端面钻头4粗正交车铣外圆各表面面中心孔，外圆端面立铣刀（Ⅰ）5精正交车铣床外圆各表面中心孔，外圆端面立铣刀（Ⅱ）6粗车铣各键外圆端面立铣刀（Ⅰ）7精车铣各键外圆端面立铣刀（Ⅱ）8调制处理9粗磨外圆表面中心孔，外圆端面10精磨外圆表面中心孔，外圆端面4.2.1定位基准面加工合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该轴的几个主要配合表面及轴肩面对基准轴线均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。4.2.2表面和次要表面的加工