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1、 专业 专注 数控车削圆锥轴套的加工工艺及仿真设计数控车削圆锥轴套的加工工艺及仿真设计 毕业论文毕业论文 目 录 摘 要 1 第 一 章 绪论 3 第二章 零件的结构分析 5 2 1 轴套的分析 5 2 2 轴的分析 6 2 3 轴套与轴装配分析 7 2 4 确定零件的公差等级 7 2 4 1 轴套的公差等级 8 2 4 2 轴的公差等级 8 3 1 加工设备的选定 9 3 2 零件材料和毛坯的选用 9 3 3 夹具的选用 9 3 4 刀具的选择 9 3 4 1 轴套选用的刀具 10 3 4 2 轴选用的刀具 10 3 5 加工参数的选用 10 3 5 1 主轴转速的确定 10 3 5 2 进
2、给速度的确定 11 3 6 3 背吃刀量确定 11 第四章 加工工艺方案 12 4 1 轴套工艺方案 12 4 2 轴工艺方案 12 第五章 零件的加工编制 14 5 1 数控车床编程基础 14 5 1 1 数控车床编程特点 14 5 1 2 数控车床的坐标系和参考点 14 5 2 轴套加工程序 15 5 3 轴加工程序 17 第六章 轴套常见故障及修复方法 19 6 1 损坏原因 19 6 2 修复方法 19 第 7 章 轴常见的类型 结构 扭转刚度 磨损及修复 21 专业 专注 7 1 轴的分类 21 7 2 结构设计 21 7 3 扭转刚度 22 7 4 磨损及修复 22 总结 25 参
3、考文献 27 结 束 语 29 专业 专注 摘 要 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一 它主要用来支承传动零部件 传递扭矩和承受载荷 轴类零件是旋转体零件 其长度大于直径 一般由同心 轴的外圆柱面 圆锥面 孔和螺纹及相应的端面所组成 根据结构形状的不同 轴类零件可分为光轴 阶梯轴 空心轴和曲轴等 做成整圆筒形的轴瓦称为轴套 轴套和轴瓦都相当于滑动轴承的外 环 轴套是整体的而轴瓦是分片的 轴颈 组成轴被轴承支承的部分 轴瓦 与轴颈相配的零件 轴套 做成整圆筒形的轴瓦 关键词关键词 配合件 工艺 程序 专业 专注 第 一 章 绪论 数控机床是机电一体化最典型的产品 利用数字化控制机械加工过程
4、不仅 可提高产品的质量和生产率 同时也可降低劳动强度 数控技术发展迅猛 数 控机床应用越来越普及 学习和掌握数控加工技术已成为一种新的趋势 数控加工是根据被加工零件的图样和工艺要求 编制成以数码表示的程序 输入机床的数控装置或控制计算机中 以控制工件和工具的相对运动 使之加 工出合格零件的方法 在数控机床上加工零件时 首先要对零件进行工艺分析 零件的结构和技术要求分析 确定零件的公差等级 对零件进行零件的工艺设 计 制定零件的工艺方案 最后编写零件的加工程序 数控车床 车削中心 是一种高精度 高效率的自动化机床 配备多工位 刀塔或动力刀塔 机床就具有广泛的加工艺性能 可加工直线圆柱 斜线圆柱
5、圆弧和各种螺纹 槽 蜗杆等复杂工件 可咨询 众鑫数控机床厂 具有直线 插补 圆弧插补各种补偿功能 并在复杂零件的批量生产中发挥 了良好的经济 效果 两年多来通过对数控专业的学习 对数控机床和编程和操作有一定程度的 了解和掌握 已经可以进行独立的编程和操作 这时就需要一次来锻炼自己 检验自己的掌握程度 这次设计就达到了这样的目的 使自己更了解数控机床 对它的结构系统等有了一定更进一步的掌握 使自己的理论水平和实际操作水 平更上一层楼 专业 专注 第二章 零件的结构分析 2 1 轴套的分析 图 2 1 轴套零件图 该零件总长度 105mm 最大回转直径为 60mm 有多个台阶及退刀槽 4 处 倒角
6、从左至右分别为 2 2 45 2 1 5 45 1 10 的配合件 1 的锥孔 表面 粗糙度 Ra 3 处为 1 6 m 1 处为 3 2 m 其余为 6 3 m 轴套需要加工的表面有 60mm 30mm 25mm 锥度为 1 10 的锥度孔 3 处 3 1 的退刀槽 轴套的技术要求为 1 未标注倒角为 C1 2 不准使用砂纸 磨石 锉刀 等辅具抛光加工表面 3 1 10 锥度孔与件 2 配合 用涂色法检验接触面大于 70 4 未注尺寸公差按 GB T4 f 专业 专注 2 2 轴的分析 图 2 2 轴零件图 该零件总长 为 160mm 最大外径 50 工件有一处 7 5X10 的槽 一处 D
7、 50 d 44 锥度为 1 10 长度为 30 的锥形轴 工件总体粗糙度为 6 3 m 轴套需要加工的表面有 50 44mm 40mm 2 25mm 30mm 1 10 锥度轴 轴的技术要求为 1 未标注倒角为 C1 2 1 10 锥度轴与件 1 配合 用涂色法检验接触面大于 70 3 不准使用砂纸 磨石 锉刀等辅具抛光加工表面 4 未注尺寸公差按 GB T4 f 专业 专注 2 3 轴套与轴装配分析 图 2 3 轴套与轴装配图 件 1 与件 2 为典型的圆锥轴套配合 为间隙配合 其装配总长要求为 205mm 其中相互配合的锥轴之间的配合间隙要求在 0 1mm 以下 为了保证零件 间相互配合
8、的精度 所以加工难度大 必须要有严格的尺寸要求 在加工中应 该先加工套 并以此为基准来加工轴 以保证轴套零件的尺寸精度 几何精度 2 4 确定零件的公差等级 公差的等级是指确定尺寸精确度的等级 不同的零件和零件上不同的部位 的尺寸 对精度要求不同 所以确定零件的公差等级对后期的工艺与加工处理 有十分重要的意义 2 4 1 轴套的公差等级 专业 专注 表 2 1 基本尺寸上偏差下偏差公差等级加工方式 600 0 15IT10 半精加工 55 0 2 0 3IT13 半精加工 500 10IT10 半精加工 440 10IT10 半精加工 400 150IT11 半精加工 300 0 IT7 精加
9、工 250 0 1IT11 半精加工 2 4 2 轴的公差等级 表 2 2 基本尺寸上偏差下偏差公差等级加工方式 600 10 1IT10 半精加工 500 0 025IT7 精加工 400 0 025IT7 精加工 250 0 IT7 精加工 专业 专注 第三章 零件的工艺设计 3 1 加工设备的选定 本设计采用数控机床加工的方法 根据实际的机床设备和零件的加工要求 选用数控 GKS 980T 型数控车床 3 2 零件材料和毛坯的选用 根据实际情况和加工零件的具体要求 选用零件的材料为 45 号钢 45 号 钢为 优质碳素结构用钢 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
10、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 毛坯的选择 轴套的毛坯的尺寸为 65 110mm 的棒料 轴的毛坯为 55 165mm 的棒料 3 3 夹具的选用 数控加工对夹具主要有两大要求 一是夹具应具有足够的精度和刚度 二 是夹具应有可靠的定位基准 选用夹具时 通常考虑以下几点 1 尽量选用可调整夹具 组合夹具及其它通用夹具 避免采用专用夹具 以 缩短生产准备时间 2 在成批生产时才考虑采用专用夹具 并力求结构简单 3 装卸工件要迅速方便 以减少机床的停机时间 4 夹具在机床上安装要准确可靠 以保证工件在正确的位置上加工 选择使用三爪卡盘
11、 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 夹持围大 根据图样可知 所加工的零件为典型轴类零件中的圆锥套筒 配合件 由于锥度孔与锥度轴之间的配合要求较高 故要求零件的同轴度也有 较高要求 3 3 4 4 刀具的选择刀具的选择 刀具选择总的原则是 安装调整方便 刚性好 耐用度和精度高 在数控 加工中刀具的选用直接关系到加工精度的高低 加工表面质量的优劣和加工效 率的高低 数控加工刀具必须适应数控机床高速 高效和自动化程度高的特点 与普通机床相比 数控加工时对刀具提出了更高的要求 不仅要求刚性好 精 专业 专注 度高 而且要求尺寸稳定 耐用度高 断屑和排屑性能好 同时要求安装调整
12、方便 满足数控机床的高效率 在本设计中所加工的零件的零件材料为 45 号钢 图样尺寸要求较高 故选择的刀具材料是硬质合金 根据每个工件的情况 来 选取刀具 3 4 1 轴套选用的刀具 表 3 1 刀号刀具类型备注 1 外圆精车刀 刀尖角为 35 用于右端和左端外圆的粗 精加工 2 圆粗车刀 刀尖半径为 R0 5 用于左端锥孔和阶孔的粗加工 3 圆精车刀 刀尖半径为 R0 2用于左端锥孔和阶孔的精加工 4 切槽刀 刀宽为 3MM用于加工 2 处 3X1 的退刀槽 5 中心钻钻制定位中心孔 6 40 的钻头预钻 40 深度为 40 的孔 3 4 2 轴选用的刀具 表 3 2 刀号刀具类型备注 1
13、外圆粗车刀 刀尖角为 55 用于右端外圆和左端锥度轴和外圆粗加工 2 外圆精车刀 刀尖角为 35 用于右端外圆和左端锥度轴和外圆精加工 3 切槽刀 刀宽为 10mm用于加工 10X 12 5 的槽 3 5 加工参数的选用 数控编程时 编程人员必须确定每道工序的切削用量 并以指令的形式写 入程序中 切削用量包括主轴转速 背吃刀量及进给速度等 对于不同的加工 方法 需要选用不同的切削用量 切削用量的选择原则是 保证零件加工精度 和表面粗糙度 充分发挥刀具切削性能 保证合理的刀具耐用度 并充分发挥 机床的性能 最大限度提高生产率 降低成本 3 5 1 主轴转速的确定 主轴转速应根据允许的切削速度和工
14、件 或刀具 直径来选择 其计算公 式为 n 1000v D 专业 专注 公式中 v 切削速度 单位为 m min 由刀具的耐用度决定 n 主轴转速 单位为 r min D 工件直径或刀具直径 单位为 mm 计算的主轴转速 n 最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速 3 5 2 进给速度的确定 进给速度是数控机床切削用量中的重要参数 主要根据零件的加工精度和 表面粗糙度要求以及刀具 工件的材料性质选取 最大进给速度受机床刚度和 进给系统的性能限制 确定进给速度的原则 1 当工件的质量要求能够得到保证时 为提高生产效率 可选择较高的进 给速度 一般在 100 200mm min 围选取 2
15、 在切断 加工深孔或用高速钢刀具加工时 宜选择较低的进给速度 一 般在 20 50mm min 围选取 3 当加工精度 表面粗糙度要求高时 进给速度应选小些 一般在 20 50mm min 围选取 4 刀具空行程时 特别是远距离 回零 时 可以设定该机床数控系统设 定的最高进给速度 3 6 3 背吃刀量确定 背吃刀量根据机床 工件和刀具的刚度来决定 在刚度允许的条件下 应 尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量 这样可以减少走刀次数 提高生产效 率 为了保证加工表面质量 可留少量精加工余量 一般 0 2 0 5mm 总之 切削用量的具体数值应根据机床性能 相关的手册并结合实际经验 用类比方法确定
16、同时 使主轴转速 切削深度及进给速度三者能相互适应 以形成最佳切削用量 专业 专注 专业 专注 第四章 加工工艺方案 4 1 轴套工艺方案 1 确定工艺方案 采用三爪卡盘夹持 65 外圆 棒料伸出卡盘外约 65mm 先加工左端外圆轮廓 然后掉头 棒料伸出约 65mm 加工右端外圆轮廓和圆锥孔和阶孔 2 工具的准备 200mm 卡尺 深度卡尺 25 50mm 尺 35 50 径百分表 万能角度尺 3 工艺路线的的设计 1 用 1 号刀进行轮廓的粗车和精车 采用轮廓粗车循环指令 G71 和精车循 环指令 G70 进行编程 2 用 2 号刀进行锥度孔的粗加工 采用轮廓粗车循环指令 G71 进行编程 3 用 3 号刀进行锥度孔的精加工 采用精车循环指令 G70 进行编程 4 用 4 号刀进行 3X1 退刀槽的加工 4 切削用量 粗车轮廓时车削深度为 1mm 退刀量为 0 5mm 进给量为 1mm r 主轴转速为 800r min 精车轮廓和孔时进给量为 0 15mm r 主轴转速为 1200r mm 粗车完毕 后 X 向单边精车余量为 0 2mm Z 向单边精车余量为 0 2mm 车槽时进给量
