軸類零件的加工工藝及裝備設(shè)計和實現(xiàn)機械制造專業(yè)

1、軸類零件的加工工藝及裝備設(shè)計前言隨著計算機技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的制造業(yè)開始了根本性變革，各工業(yè)發(fā)達國家投入巨資，對現(xiàn)代制造技術(shù)進行研究開發(fā)，提出了全新的制造模式。目前，數(shù)控技術(shù)正在發(fā)生根本性變革，由專用型封閉式開環(huán)控制模式向通用型開放式實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式發(fā)展。在集成化基礎(chǔ)上，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了超薄型、超小型化；在智能化基礎(chǔ)上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等多學科技術(shù)，數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調(diào)節(jié)與補償各項參數(shù)，實現(xiàn)了在線診斷和智能化故障處理；在網(wǎng)絡(luò)化基礎(chǔ)上，CAD/CAM與數(shù)控系統(tǒng)集成為一體，機床聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)了中央集中控制的群控加工。1零件的用途圖

2、中所設(shè)計的零件為一復(fù)雜的軸類零件，而軸類零件又是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來連接和支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷，圖示的零件也不例外。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應(yīng)的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等，圖示零件則為階梯軸。2加工設(shè)備及輔助工具的選擇2.1機床的選擇根據(jù)該零件外形屬于軸類零件，比較適合在車床上加工，又經(jīng)過對零件圖尺寸及形狀分析，尺寸精度較高且要加工橢圓弧及內(nèi)腔，普通機床不能加工出該零件的形狀，也很難保證其尺寸精度、表面粗糙度，為了保證零件的加工尺寸精度和表面質(zhì)量，因此選

3、用數(shù)控車床。2.2刀具的選擇刀具的選擇是數(shù)控加工中重要的工藝內(nèi)容之一，它不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時，選擇刀具通常要考慮機床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。與傳統(tǒng)的加工方法相比，數(shù)控加工對刀具的要求更高。不僅要求精度高、剛度高、紅硬性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便，能適應(yīng)高速和大切削用量切削。選刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應(yīng)。根據(jù)該零件分析選刀如下： 1、由于是鋼件，平端面時我選用45硬質(zhì)合金端面車刀。2、零件外圓粗車、精車在這里我選擇一把硬質(zhì)合金右端面93外圓車刀。零件內(nèi)輪廓形狀加工時我選用的是刀桿為2020mm材料為硬質(zhì)

4、合金的鏜孔刀。3、切槽時由于零件中外形槽寬為8mm，一般都選刀寬4mm,刀桿2020mm材料為硬質(zhì)合金的切槽刀，切外形槽時選用4mm 刀寬就可以了。零件的內(nèi)形槽槽寬也是8mm，因此我選用3mm的內(nèi)切槽刀切內(nèi)槽。4、切螺紋時為了保證其螺紋刀的強度我選用的材料是硬質(zhì)合金的60外螺紋車刀和60內(nèi)螺紋車刀。2.3量具的選擇數(shù)控加工一般采用通用量具，如游標卡尺、百分表、內(nèi)徑千分尺等，為了使零件加工后達到技術(shù)要求，我選擇的量具規(guī)格是：外端面長度用規(guī)格為0150mm游標卡尺進行測量；內(nèi)孔用規(guī)格2550mm內(nèi)徑千分尺進行測量。螺紋用0150mm的游標卡尺進行測量，槽用高度尺測量。量具的精度必須與加工精度相適應(yīng)

5、，以提高工件的測量精度。2.4夾具的選擇數(shù)控機床加工零件中必須在機床上占有一個正確的位置，才能使工件加工后達到工序加工要求。機床夾具作為在金屬切削機床上確保這個正確的位置的一種工藝裝備，其設(shè)計及使用在金屬切削加工、保證零件加工精度和質(zhì)量中占有關(guān)鍵的地位。因此選擇合適的夾具非常重要，根據(jù)該軸類零件的形狀位置精度要求需保證同軸度，則選用三爪自動定心卡盤。3 軸類零件的加工工藝3.1加工工序的劃分通常工序劃分有三種方法： = 1 * GB3 按零件的裝夾定位方式劃分； = 2 * GB3 按粗、精加工劃分； = 3 * GB3 按所用的刀具劃分工序；由于零件需要調(diào)頭加工，如果按粗、精加工劃分工序。該

6、零件需調(diào)頭一次完成三道加工工序即可以完成所有的加工表面，也能夠保證各尺寸精度及表面粗糙度。3.2 加工順序的確定零件車削加工順序確定需遵循以下幾個原則：（1）基面先行原則 用作精基準的表面應(yīng)優(yōu)先加工出來，因為定位基準的表面越精確，裝夾誤差就越小。所以我應(yīng)先平左端面作為基準面。（2）先主后次 由于所加工表面都是重要表面，因此應(yīng)按照順序從右到左加工。（3）先粗后精 先車削去除大部分的金屬余量，再進行成形加工以保證零件的尺寸要求和質(zhì)量要求。（4）先面后孔 因此先加工左端外表面后再鉆孔 （5）內(nèi)外交加 即對有內(nèi)表面，又有外表面需加工的零件，安排加工順序時，應(yīng)先進行內(nèi)外表面粗加工，后進行內(nèi)外表面精加工。

7、因此我先對左端內(nèi)外表面進行粗加工，再一次精加工。3.3加工路線的確定在數(shù)控加工中，刀具的刀位點相對于工件運動軌跡稱為加工路線。編程時，加工路線的確定原則主要有以下幾點：加工路線應(yīng)保證被加工零件的尺寸精度和表面粗糙度，且效率高。盡量使數(shù)值計算簡單、以減少編程工作量。應(yīng)使加工路線最短，這樣即減少了程序段，又減少了空行程時間。確定加工路線時，還要考慮工件的加工余量和機床、刀具的剛度等情況確定是一次進給，還是多次進給來完成表面的加工。綜合上面加工路線的原則及零件具體分析確定的加工路線有四步如下圖所示： 圖3-1零件輪廓第一步：裝夾右端，加工左端內(nèi)輪廓形狀，棒料伸出卡盤外75mm,找正后夾緊。粗車左端面

8、和外圓并鉆x40mm孔,用G71指令依次粗車左端外輪廓。圖3-2第二步：用用G71指令從右到左依次粗車左端內(nèi)輪廓。圖3-3第三步：裝夾右端，依次用G70指令精加工左端內(nèi)輪廓，再進行左端用G01指令內(nèi)輪廓切槽，G指令內(nèi)螺紋加工，最后依次用G70指令進行左端外輪廓精加工。圖3-4第四步：裝夾左端用G73指令對右端外輪廓進行粗加工，用G70指令對右端外輪廓進行精加工，用G75指令切槽，G指令螺紋加工。圖3-53.4零件定位基準的確定零件定位基準的選擇包括粗基準和精基準的選擇。（1）粗基準選擇原則 = 1 * GB3 為了保證不加工和加工表面之間的位置要求，應(yīng)選不加工表面作粗基準。 = 2 * GB3

9、 合理分配各加工表面的余量，應(yīng)選擇毛坯外圓作粗基準。 = 3 * GB3 粗基準應(yīng)避免重復(fù)使用。 = 4 * GB3 選擇粗基準表面應(yīng)平整，沒有澆口、冒口或飛邊等缺陷。以便定位可靠。（2）精基準選擇原則 = 1 * GB3 基準重合原則：選擇加工表面的設(shè)計基準為定位基準； = 2 * GB3 基準統(tǒng)一原則，自為基準原則，互為基準原則綜合上述基準選用原則，由于是軸類零件，在車床上只需用三爪卡盤裝夾定位，定位基準應(yīng)選在零件的軸線上，以毛坯40mm的棒料的軸線和右端面作為定位基準。3.5裝夾方式的確定數(shù)控機床與普通機床一樣也要選擇定位基準和夾緊應(yīng)力求設(shè)計、工藝與編程計算的基準統(tǒng)一，減少裝夾次數(shù)由零件

10、圖可分析，我應(yīng)先裝夾30mm直徑毛坯的一端，夾緊其40mm的長度加工左端內(nèi)外輪廓。一直加工到零件右端的40mm然后將棒料卸下。裝夾40mm的圓柱表面，加工另一端的外輪廓，槽，螺紋。這樣兩次裝夾即可完成零件的所有加工表面，且能保證其加工要求。裝夾方式如下：圖3-6加工左端裝夾圖圖3-7 加工右端裝夾圖3.6工作坐標原點與換刀點的確定工件坐標系是編程人員在編程時使用的坐標系，編程人員為了編程方便，便于確定工件幾何形狀上各要素的位置。選擇工件上的某一已知點為原點，建立一個坐標系，稱為工件坐標系。工件坐標系原點的選擇應(yīng)注意以下三點：1.工件坐標系原點的選擇最好與圖樣上的尺寸基準(設(shè)計基準與工藝基準) 重合，盡量選在精度較高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度。2.工件坐標系原點的選擇應(yīng)有利于編程和數(shù)值計算及精度測量。3.便于