毕业设计论文-轴套类零件加工工艺及夹具

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1、 课题名称： 轴套类零件加工工艺设计 姓 名 ： 游林峰 院 系 ： 机电工程系 专 业 ： 机 制 班 级 ： 机制 1402班 指导老师： 陆 全 龙 二零一 七年四月十五日机电工程系 轴套类零件加工工艺及夹具- 3 - 目 录第三章 轴类零件的加工工艺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、内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。轴的长径比小于 5的称为短轴，大于 20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。轴用轴承支承，与

2、轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，主要要求如下：1 尺寸精度比一般的零件的尺寸精度要求高。轴类零件中支承轴颈的精度要求最高，为IT5IT7；配合轴颈的尺寸精度要求可以低一些，为 IT6IT9。2 形状精度高。3 位置精度高，其一般轴的径向跳动为 0.010.03，高精度的轴为 0.0010.005。4 表面粗糙度比一般的零件高，支承轴颈和重要表面的表面粗糙度 Ra常为 0.10.8um，配合轴颈和次要表面的表面粗糙度 Ra为 0.83.2um。轴类零件一般常用的材料有 45钢、40Cr 合金钢、轴承钢 G

3、Cr15和弹簧钢 65Mn，还有20CrMoTi、20Mn2B、20Cr 等。轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，只有一些大型或结构复杂的轴，在质量允许时才采用铸件。由于毛坯经过锻造后，能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，可获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。所以除了光轴、直径相差不大的阶梯轴可使用热轧料棒料或冷拉棒料外，一般比较重要的轴大都采用锻件。另外轴类零件的毛坯还需要经过热处理。轴的结构设计原则：1 节约材料，减轻重量尽量采用等强度的外形尺寸，或大的截面系数的截面形状。2 易于轴上零件的精确定位，稳固装配拆卸和调整。3 采用各种减少应力应用和提高强度的结构措施。4 便于加工制造和保证精度。轴

4、类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点：1 零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。- 4 - 2 渗碳件加工工艺路线一般为：下料锻造正火粗加工半精加工渗碳去碳加工淬火车螺纹、钻孔或铣槽粗磨低温时效半精磨低温时效精磨。3 粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。

5、4 精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。第四章 轴类零件实例加工（一）4.1 实体零件的生成实体是利用 Pro/E软件生成的：首先打开 Pro/E软件新建一个零件窗口，然后草绘出来零件的二维零件图，在利用软件中的实体把二维图转换成实体（如图 21所示） 。先保存一下，然后在打开一个制造的窗口，这样会弹出一个对话框，先点装配，有回弹出一个子菜单，再点装配，把刚才保存的零件装配到制造这个窗口上，调一下约束，把零件调到完全约束状态。然后点击完

6、成。点里面的创建按扭，在下面的菜单栏里点定义后会弹出一个窗口，然后在实体零件上选一个与轴长平行的基准面，在选一个与轴垂直的基准面，然后会自动弹出草绘界面，在那上面草绘出一个比实体零件大的圆（70） ，然后点确定按扭，把生成的毛坯覆盖住零件长度 146。这样就完成了毛坯的生成（如图 22所示） 。图 2-1图 2-254.2 加工工艺分析 如图 4.2.1-14.2.1 分析零件图纸和工艺分析该轴类零件由圆柱、圆锥、圆弧、螺纹和槽等表面组成。零件材料为 45号钢，无热处理要求，该零件进行精加工，图 4.2.1-1中 70 不加工。通过上述分析，可以采用下面的工艺措施： 选用具有直线、圆弧插补功能

7、的数控车床加工，机床名称：CJK6032A 数控机床,如下图:4.2.1-2所示。如图:4.2.1-26相关参数如下：1 零件螺纹外径、圆锥、侧角、外圆和台阶可一次加工，圆弧已大于 90，加工是要7注意保证加工不干涉。2 为便于装夹，坯件左端预车出加持部分，右端也应先车出并钻好中心孔，毛坯用料为直径 70mm棒料。3 该零件在加工中只需要一次装夹加工，从图纸上进行尺寸标注分析：工件坐标系的工件原点应选择定在零件装夹后的右端面圆心处 O（0，0）点，如图 4.2.1-1所示。4.2.2 确定装夹方案由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床的正确坐标方向，同时协

8、调零件与机床坐标系的尺寸。因此数控机床的夹具应定位可靠、稳定，一般采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或弹簧夹头。分析本工件为外轮廓加工，外表面可以依次加工，无内孔，可采用一次装夹完成粗、精加工。为了保证在加工螺纹时确保工件不来回晃动,减少误差,一般以轴线和左端面为定位基准,左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧,右端采用活动顶尖支撑装夹方案。4.2.3 确定加工路线及进给路线加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。因此在本设计中加工路线是按先粗车（给精车留余量 1mm） ，然后再精车，按先主后次的加工原则尽量使“刀具集中” ，即用一把刀加工完相应的

9、部位，在换另一把刀加工其他部位。以减少空行程和换刀时间，因此：1 车外圆：自右向左加工，起加工路线为：先倒角切削螺纹的实际外圆 28侧角切削锥度部分撤消圆弧部分车削 66。2 切槽：考虑到槽不太宽，可采用一把刀一刀完成，选择刀具宽度与槽宽相等，分多刀步进切削。步进深度为 1mm。3 车螺纹：分析螺纹深度不深，采用两刀完成螺纹加工。4 切断：零件加工结束后，选择切断刀将工件从棒料上分离出来完成一个零件的加工。加工路线如下图 4.2.3所示（数控自动加工工序卡）：8如图 4.2.3数控自动加工工序卡型别车削 零件图号软件职业技术学院零件名称 轴类零件 31设备名称车床 设备型号 CJK6032A

10、程序号 %0001基本材料45钢 硬度 HRC26-28 工序名称区域车削工序号 NC01夹刀具 量具工步号 工步内容编号 名称 编号 名称1 粗车外圆 01外圆车刀 01游标卡尺2 精车槽 02 切槽刀 02 千分尺3 精车螺纹 03 螺纹刀 01游标卡尺4 精车外圆 03 螺纹刀 02 千分尺94.2.4 刀具的选择与普通机床相比，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，同时要求安装调整方便，满足数控机床的高效率。因此，刀具的选择是数控车削加工工艺中的重要内容之一,它不仅影响机床加工效率而且直接影响零件的加工质量。在编程时选择

11、刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、被加工零件材料等因素。数控加工刀具材料要求采用新型优质材料，一般原则是尽可能选择硬质合金精密加工时还可选择性能更好、更耐磨的陶瓷立方氮化硼和金刚石刀具并优选刀具参数。一般来说需将所选定的刀具参数填入表轴承套数控加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。常见的轴套类数控加工刀具如下。轴承套数控加工刀具卡片产品名称或代号数控车工艺分析实例 零件名称 轴承套 零件图号 Lathe-01序号 刀具号刀具规格名称 数量 加工表面 刀尖半径 mm 备注1 T01 45硬质合金端面车刀 1 车端面2 T02 中心钻 1 钻中心孔 3 T03 割槽刀 1 割槽 4 T04

12、镗刀 1 镗内孔各表面5 T05 90外圆车刀 1 车外圆表面6 T06 大钻头 1 钻底孔 7 T07 60外螺纹车刀 1 车 M45螺纹 编制 张忠祥 审核 批准 年 月 日 共 1页 第 1页根据加工要求，选用三把刀具，号刀车外圆，号刀切槽，号刀车螺纹及进行精加工。刀具应正确的选择换刀点，以便在换刀过程中，刀具与工作机床和夹具不会碰撞。此设计中，换刀点为 P（100， 100）见图 4.2.1-1。（1）粗车外轮廓选择硬质合金 90度外圆刀，其副偏角应取大一些为防止干涉，现取副偏角为 35度；10（2）切槽选择硬质合金切槽刀，刀尖宽度为 5mm；（3）精车倒角、外圆、圆锥、圆弧。车 M2

13、81.5 螺纹，应选用硬质合金 60外螺纹刀，取刀尖半径为 0.150.2mm。刀具选择完毕、工件装夹方式确定后，即可通过确定工件原点来确定工件坐标系。如果要运行这一程序来加工工件，必须确定刀具在工件坐标系开始运动的起点。程序起始点或起刀点一般通过对刀来确定，所以，该点又称为对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是：（1）便于数值处理和简化程序编制；（2）易于找正并在加工过程中便于查找；（3）引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具或机床上。4.3 选择切削用量数控编程时，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

14、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。4.3.1 主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。 根据本次加工的实际情况选择主轴转速为：车直线、圆弧和切槽时其粗车主轴转速为 400r/min，精车时，主轴转速 900r/min，车螺纹时的主轴转速为 400r/min。4.3.2 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进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性

15、质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，应选择较低的进给速度，得出下表粗 精外圆 0.15min/r 0.08min/r11内孔 0.05min/r 0.04min/r槽 0.04 min/r在本例中选择进给速度为：粗车时，选取进给量为 0.14mm/r，精车时，选取进给量为0.08mm/r，车螺纹时，进给量等于螺纹导程，选为 1.5mm/r。4.3.3 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(除去精车量)，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 0.2-0.4mm。本例中，背吃刀量的选择大致为如下表 4.3.3：如表 4.3.3：粗 精外圆 1.5-2(mm) 0.2-0.4(mm)内孔 1-1.5(mm) 0.1-0.3(mm)螺纹 随进刀