軸類零件的加工工藝分析與編程設(shè)計(jì).doc

目錄引言.1第一章軸類零件的加工.21.1機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)的研究對(duì)象.21.2軸的類型及其功用.21.3軸類零件的技術(shù)要求.31.4軸類零件的材料、毛坯及熱處理.41.5軸類零件的加工工藝過程與工藝分析.4第二章零件圖樣及要求.72.1設(shè)計(jì)技術(shù)要求.72.2設(shè)計(jì)具體要求.7第三章零件圖工藝分析.83.1零件幾何要素分析.83.2精度分析.83.3加工方案的擬訂.83.4工件的定位及裝夾.8第四章編程尺寸的計(jì)算.94.1上下偏差換算成平均尺寸.94.2利用尺寸鏈解出圖中未標(biāo)注的尺寸.9第五章加工路線圖.105.1工序一.105.2工序二.105.3工序三.115.4工序四.13第六章刀具調(diào)整圖.146.1加工左端臺(tái)階面及螺紋.146.2調(diào)頭加工工件右端錐面、曲面，鉆孔并鏜孔.14第七章數(shù)控刀具表.15第八章數(shù)控加工工序卡.168.1數(shù)控加工工序卡（一）.168.2數(shù)控加工工序卡（二）.168.3數(shù)控加工工序卡（三）.178.4數(shù)控加工工序卡（四）.17第九章數(shù)控加工程序的編寫.189.1工序一.189.2工序二程序.189.3工序三程序.199.4工序四程序.20第十章仿真驗(yàn)證.22總結(jié).24致謝語.25參考文獻(xiàn).26附：A3圖紙一張軸類零件的加工工藝分析與編程設(shè)計(jì)摘要本文主要針對(duì)軸類零件的加工進(jìn)行工藝分析。軸類零件通常由內(nèi)外圓柱面、內(nèi)外圓錐面、端面、臺(tái)階面、螺紋、圓弧等組成，主要用于支撐傳動(dòng)零件，承受載荷，傳遞轉(zhuǎn)矩等，有較高的精度和粗糙度要求。為保證軸類零件的高精度要求，本設(shè)計(jì)針對(duì)零件進(jìn)行了工藝分析、尺寸計(jì)算、程序編寫以及數(shù)控仿真，制定了正確的工藝方案，包括：裝夾方案和工藝路線，選擇合理的刀具和夾具，并能利用數(shù)控仿真軟件進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)現(xiàn)了數(shù)控車床的自動(dòng)化，智能化，高精度、快速度，短周期等功能。數(shù)控加工制造技術(shù)正逐漸得到廣泛的應(yīng)用。零件加工之前，進(jìn)行工藝分析、編程設(shè)計(jì)具有非常重要的作用。本文通過對(duì)典型的軸類零件數(shù)控加工工藝的分析，給出了一般零件設(shè)計(jì)加工工藝分析的方法，對(duì)于提高制造質(zhì)量和實(shí)際生產(chǎn)，具有一定的指導(dǎo)意義。關(guān)鍵詞零件圖紙分析加工工藝編程仿真2010屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第1頁共27頁引言數(shù)字控制機(jī)床(NumericalControlMachineTools)簡稱數(shù)控機(jī)床，這是一種將數(shù)字計(jì)算技術(shù)應(yīng)用于機(jī)床的控制技術(shù)。它把機(jī)械加工過程中的各種控制信息用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的動(dòng)作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。制造自動(dòng)化技術(shù)的廣泛使用，給機(jī)械制造業(yè)生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式帶來了深刻變化，它的關(guān)聯(lián)效益和輻射能力更是難以估計(jì)。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，離開了數(shù)控技術(shù)，先進(jìn)制造技術(shù)就成了無本之木。因此，數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備是關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力水平的重要基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，其水平高低是衡量一個(gè)國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)床及生產(chǎn)過程數(shù)控化，已經(jīng)成為當(dāng)今制造業(yè)的發(fā)展方向。在機(jī)械制造過程中，工藝技術(shù)水平不僅對(duì)企業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量有至關(guān)重要的影響，而且影響著企業(yè)生產(chǎn)的物耗、能耗和效率等方面。也就是說，企業(yè)的工藝技術(shù)水平直接決定著各種投入資源在生產(chǎn)過程中的變換效率，決定著企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的優(yōu)劣。在企業(yè)工藝技術(shù)不變的情況下，盡管可以通過強(qiáng)化管理及其他手段，在一定程度上提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，但這種可能性是有限的。一定的工藝技術(shù)水平?jīng)Q定了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的大致區(qū)間，要持續(xù)不斷地提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，就必須不斷地開展工藝創(chuàng)新。目前，隨著國內(nèi)數(shù)控機(jī)床用量的劇增，急需培養(yǎng)一大批各種層次的數(shù)控人才，特別是應(yīng)用型高級(jí)技術(shù)人才及能熟練操作數(shù)控設(shè)備的技能人才。本課題以數(shù)控零件加工工藝的編制為主要內(nèi)容，重點(diǎn)掌握零件圖的分析以及工藝過程卡的制定和程序的編制。難點(diǎn)是三個(gè)相交圓弧在加工過程中不能與刀具發(fā)生干涉，另外要保證同軸度零件同軸度的要求。從此典型零件中能讓我們對(duì)所學(xué)書本知識(shí)達(dá)到鞏固與加強(qiáng)的目的，對(duì)數(shù)控零件的加工有一個(gè)全新的認(rèn)識(shí)。謝飛：軸類零件的加工工藝分析與編程設(shè)計(jì)第2頁共27頁第一章軸類零件的加工1.1機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)的研究對(duì)象機(jī)械制造工藝，是指各種機(jī)械的制造方法和過程的總稱。機(jī)械制造工藝涉及的行業(yè)五花八門，產(chǎn)品的種類成千上萬，但機(jī)械制造工藝基礎(chǔ)所研究的問題可歸結(jié)為質(zhì)量、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性3大類。1.1.1保證和提高產(chǎn)品的質(zhì)量產(chǎn)品質(zhì)量包括整臺(tái)機(jī)器的裝配精度、使用性能、使用壽命和可靠性以及零件的加工精度和加工表面質(zhì)量?，F(xiàn)在，由于航空航天、精密機(jī)械、電子工業(yè)和軍工的需要，對(duì)零件的精度和表面質(zhì)量的要求越來越高，相繼出現(xiàn)了新工藝和新技術(shù)。如精密加工、超精密加工和微細(xì)加工等，加工精度由1m級(jí)提高到0.1m級(jí)0.01m級(jí)，并正向納米（nm）級(jí)（1nm=0.001m）精度邁進(jìn)。1.1.2提高勞動(dòng)生產(chǎn)率提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的方法如下。一是提高切削用量，采用高速切削、高速磨削和重磨削。例如，近年來出現(xiàn)的聚晶金剛石和聚晶立方氮化硼等新型刀具材料，其切削速度可達(dá)1200m/min，高速磨削的磨削速度可達(dá)200m/s。重磨削是高速磨削的發(fā)展方向，包括大進(jìn)給、深切深緩進(jìn)給的強(qiáng)力磨削、荒磨和切斷磨削等。二是改進(jìn)工藝方法、創(chuàng)造新工藝。如利用鍛壓設(shè)備實(shí)現(xiàn)少無切屑加工，對(duì)高強(qiáng)度、高硬度的難切削材料采用特種加工等。三是提高自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化。如采用數(shù)控機(jī)床、加工中心、柔性制造單元（FMC）、柔性控制系統(tǒng)（FMS）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）和無人化車間或工廠等。成組技術(shù)的出現(xiàn)，能解決多品種，尤其是中、小批生產(chǎn)中存在的生產(chǎn)周期長、生產(chǎn)效率低的問題，也是企業(yè)實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化的基礎(chǔ)。1.1.3降低成本降低成本是要節(jié)省和合理選擇原材料，研究新材料；合理使用和改進(jìn)現(xiàn)有設(shè)備，研制新的高效設(shè)備等。對(duì)上述3類問題，要辯證地、全面地進(jìn)行分析，要在滿足質(zhì)量要求的前提下，不斷提高勞動(dòng)生產(chǎn)率和降低成本。能以優(yōu)質(zhì)、高效、低耗的工藝去完成零件的加工和產(chǎn)品的裝配，這樣的工藝才是合理和先進(jìn)的工藝。工藝的發(fā)展不僅要依賴于生產(chǎn)的發(fā)展，還要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，用科學(xué)的方法分析和研究工藝問題，解決工藝問題，提高工藝水平。工藝的發(fā)展也促進(jìn)了設(shè)備和工藝裝備的改進(jìn)和發(fā)展。1.2軸的類型及其功用軸類零件主要用于支承傳動(dòng)零件（齒輪、帶輪等），承受載荷、傳遞轉(zhuǎn)矩以及保證裝在軸上零件的回轉(zhuǎn)精度。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀，軸的分類如圖所示，根據(jù)軸的長度L與直徑d之比，2010屆機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）第3頁共27頁又可分為剛性軸（L/d12）和撓性軸（L/d12）2種。1.3軸類零件的技術(shù)要求裝軸承的軸頸和裝傳動(dòng)零件的軸頭處表面，一般是軸類零件的重要表面，其尺寸精度、形狀精度（圓度、圓柱度等）、位置精度（同軸度、與端面的重直度等）及表面粗糙度要求均較高，是在制訂軸類零件機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，應(yīng)著著重考慮的因素。1.3.1尺寸精度和幾何形狀精度軸的軸頸是軸類零件的重要表面，它的質(zhì)量好壞直接影響工作時(shí)的回轉(zhuǎn)精度。軸頸的直徑精度是根據(jù)使用要求通常為IT6，有時(shí)可達(dá)到IT5。軸頸的幾何形狀精度（圓度，圓柱度）應(yīng)配制在直徑公差之內(nèi)，精度要求高的軸則應(yīng)在圖上專門標(biāo)注形狀公差。1.3.2位置精度配合軸頸（裝配傳動(dòng)件的軸頸）相對(duì)支承軸（裝配軸承的軸頸）的同軸度以軸頸與支承端面的垂直度通常要求較高。普通精度軸的配合軸頸相對(duì)支承軸頸的徑向圓跳動(dòng)一般為圖1-1軸的種類（a）光軸（b）空心軸（c）半軸（d）階梯軸（e）花鍵軸（f）偏心軸謝飛：軸類零件的加工工藝分析與編程設(shè)計(jì)第4頁共27頁0.01mm0.03mm，精度高的軸為0.001mm0.005mm，端面圓跳動(dòng)為0.005mm0.01mm。1.3.3表面粗糙度軸類零件的各加工表面均有表面粗糙度的要求。一般說來，支承軸頸的表面精糙度要求最小，為mmRa16.063.0。配合軸頸的表面精糙度次之，為mmRa63.05.2。1.4軸類零件的材料、毛坯及熱處理1.4.1軸類零件的材料軸類零件材料常用45鋼，對(duì)于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸，可選用40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼；精度較高的軸，可選用軸承鋼GCr15等，也可選用球墨鑄鐵，對(duì)于高轉(zhuǎn)速、重載荷條件下工作的軸，選用20CrMnTi、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAL氮化鋼。低碳鋼經(jīng)滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度、心部強(qiáng)度和耐沖擊韌度，但是熱處理變形較大。而氮化鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，有很高的心部強(qiáng)度、優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞強(qiáng)度，熱處理變形卻很小。1.4.2軸類零件的毛坯軸類零件最常用的毛坯是圓棒料和鍛件；有些大型軸或結(jié)構(gòu)復(fù)雜的軸采用鑄件，毛坯經(jīng)過加熱鍛造后，可使金屬內(nèi)部纖維組織沿表面均勻分布，從而獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強(qiáng)度，故一般比較重要的軸，多采用鍛件。1.4.3軸類零件的熱處理軸類零件的使用性能除與所選鋼材種類有關(guān)外，還與所采用的熱處理有關(guān)。鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理（含碳量大于cW=0.7%的碳鋼和合金鋼），以使用材內(nèi)部晶粒細(xì)化，消除鍛造應(yīng)力，降低材料硬度，改善切削加工性能。對(duì)于精度要求較高的軸，在局部淬火和粗磨之后，還需安排低溫時(shí)效處理，以消除淬火及磨削中產(chǎn)生的殘余應(yīng)力和殘余奧氏體，控制尺寸穩(wěn)定；對(duì)于整體淬火精密主軸，在淬火粗磨后，要經(jīng)過較長時(shí)間的低溫時(shí)效處理；對(duì)于精度更高的主軸，在淬火之后，還要進(jìn)行定性處理，定性處理一般采用冰冷處理方法，以進(jìn)一步消除加應(yīng)力，保持主軸精度。1.5軸類零件的加工工藝過程與工藝分析軸類零件的加工工藝過程隨結(jié)構(gòu)形狀、技術(shù)要求、材料種類、生產(chǎn)批量等因素有所差異。日常工藝工作中遇到的大量工作是一般軸的工藝編制。1.5.1零件加工的裝夾方法和夾具選擇數(shù)控車床上零件安裝方法與普通車床一樣，要盡量選用已有的通用夾具裝夾，且應(yīng)注意減少裝夾次數(shù)，盡量做到在一次裝夾中能把零件上要加工表面都加工出來。零件定位基準(zhǔn)應(yīng)盡量與基準(zhǔn)重合，以減少定位誤差對(duì)尺寸精度的影響。