毕业设计数控车床轴类零件加工工艺设计及编程

毕业设计数控车床轴类零件加工工艺设计及编程内容摘要：

未来的市场竞争中立于不败之地。 在这里我们衷心希望，我国科技界、产业界和教育界通力合作，把握好知识经济给我们带来的难得机遇，迎接竞争全球化带来的严峻挑战，为在 21 世纪使我国数控技术和产业走向世界的前列，使我国经济的发展和数控技术共同腾飞。 数控车床轴类零件加工工艺设计及编程 3 2 零件的加工工艺过程分析 零件图的架构及工艺分析 （ 1）结构分析 40mm、Φ 45mm、 R8的圆弧、 R10 的圆弧、锥度 54178。 的锥面、 M35179。 2的螺纹六段组成。 45mm 和Φ 60mm 圆柱面上分别有一个 R R10 的圆弧。 c．Φ 45mm 圆柱面有一个锥度 53178。 的锥面。 M35179。 2的螺纹。 e 两端有 2179。 45178。 的倒角，零件是根复杂轴。 （ 2） 精度分析：该零件表面由圆柱、顺圆弧、螺纹等表面组成。 其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；圆柱直径 40 ㎜、 60 ㎜的尺寸公差要求较高。 尺寸标注完整，轮廓描述清楚。 如图 11 图 21 零件图 陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 4 （ 3）零件装夹与定位基准分析：在数控粗、精加工中，可以先一 顶一家夹以外圆面 和中心孔定位，粗、精加工零件左端，再用一夹一顶加工右端。 （ 4）加工刀具分析：在零件的数控车削加工中，为保证零件加工轨迹的连续性，外圆加工应使用主偏角 Kr=90178。 ,Kr=57178。 ，刀尖圆弧半径 外圆精车车 刀。 工艺处理 零件材料处理为： 45 钢，调制处理 HRC26～ 36，下面对该零件进行数控车削工艺分析。 （ 1）考核要求： 以小批量生产条件编程。 不准用砂布及锉刀等修饰表面。 未注倒角 2179。 45178。 未注公差尺寸按 GB1804M。 （ 2）工艺分析。 ①对图样上 给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。 ②在轮廓曲线上，有 2处为圆弧，加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。 ③为便于装夹和减小误差，坯件右端应先加工，然后再调头加工左断，为了防止在加工左端时加紧右端碰伤右端表面，顾在加紧右端时在表面包上均匀的棉布。 （ 3）工艺措施： 45177。 、ф 40mm， S 在加工时为了保证其尺寸精度应取其中间值分别取值为ф 45mm、ф 40mm。 ，为了保证工件 的定位准确、稳定，夹紧方面可靠，支撑面积较大，零件的右端是螺纹，中段最大的直径的圆柱ф 60mm。 左端是柱面及圆弧，显然右端都是螺纹不适合装夹，所以应留在最后加工，应先装夹毛坯加工出左端圆柱ф 40 mm、ф45 mm 及圆弧 R8mm。 调头装夹ф 45mm 的圆柱加工右端螺纹及圆弧 R10mm、ф ф 60mm圆柱面，毛坯选ф 65179。 105mm。 设备选择 根据该零件的外形是轴类零件，比较适合在车床上加工，由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度 ,在普通车床上是难以保证其技术要求。 所以要想保证技术要求 ,只有在 数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。 这次设计我选用的是华中数控系统 ， 选择数控机床 HNCCK6140 加工该零件。 数控车床轴类零件加工工艺设计及编程 5 确定零件的定位基准和装夹方式 粗基准选择原则 （ 1）保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作为粗基准。 （ 2）合理分配各加工表面的余量，应选择毛胚外圆做粗基准。 （ 3）粗基准应避免重复使用。 （ 4）选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。 以便定位可靠。 精基准选择原则 （ 1）基准重合原则：选择加工表面的设计基准为定位 基准； （ 2）基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则。 夹具的选择原则 由于夹具确定了零件在机床坐标系中的位置，即加工圆点的位置，因而首先要求夹具能保证零件在机床坐标系中的正确方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。 同时，还要考虑以下几点： （ 1）当零件加工批量小时，尽量采用组合夹具、可调夹具及其他通用夹具； （ 2）当小批量或成批生产时才考虑专用夹具，但应力求结构简单； （ 3）夹具要开敞，其定位、夹紧元件不能影响加工中的走刀； （ 4）装卸零件要方便可靠，以缩短准备时间，批量大的零件应采用气动或液 压夹具、多工位夹具。 定位基准 综合上述，粗、精基准选择原则，由于是轴类零件，在车床上只需用三抓卡盘装夹定位，定位基准应选在零件的轴线上，以毛坯 ф65mm 的棒料的轴线和右端面作为定位基准。 装夹方式 数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面，陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 6 避 免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。 装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。 由零件图可分析，我应先装夹毛坯ф 65mm 的棒料的一端，夹紧其 40mm 的长度加工ф 40mm、ф 45mm 圆柱面及 R8 圆弧。 一直加工到零件右端的ф 45mm，然后将棒料卸下。 装夹ф 45mm 的圆柱表面，加工另一端的螺纹和圆弧R10 及锥面。 这样两次装夹即可完成零件的所有加工表面，且能保证其加工要求。 装夹图如下： 图 22加工零件左端的装夹数控车床轴类零件加工工艺设计及编程 7 图 23 加工螺纹的装夹图 轴类零件加工的技术要求 : 尺 寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为 IT5～ IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为 IT6~IT9。 几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、螺纹等重要表面的圆度、圆柱度。 其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。 该典型轴类零件长度为 100mm，螺纹大径为 3长度为 20，外圆锥面的锥度为54178。 、长度为 15mm，圆弧总长为 、半径分别有 10mm/8mm. 相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 该典型轴类零件外 圆相互位置精度为 ～ 之间，圆的径向跳动为 ，端面与轴心线保持垂直，两端端面要保持平行。 表面粗糙度 轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。 该典型陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 8 轴类零件的直径为 52mm 的外圆、外圆锥度及孔的内表面的粗糙度均为 ，其它位置的粗糙度为。 在加工该轴类零件时，需采用粗车与精车结合的方法，在粗加工零件表面轮廓时，必须保证 的精加工余量，必要时需使用刀偏表，对刀具进给时进行误差的控制，有效地减小误差，方能确定该零件在加工精度方面的各种要求。 加工方法的选择和加工方案的确定 加工方法的选择 加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。 在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。 因为该零件是轴类零件，比较适合在车床上加工，又经过对零件图尺寸分析，尺寸精度比较高。 在普通车床是难以保证其尺寸精度、表面粗糙度，所以应该选择在数控车床上加工。 加工方案的确定 零件上精度比较高度表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。 该零件有两种加 工方案： ① 直接用三抓卡盘装夹、调头加工。 ② 用三抓卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖，经试验论证第二种方案装夹困难，对刀、退刀及换刀相当困难，所以在这里选择第一种方案加工，能够保证其技术要求。 按工序划分 工序划分有三种方法 ① 按零件的装夹定位方式划分 ② 按粗、精加工划分工序 ③按所用的刀具划分工序。 由于零件需要调头加工，如果按粗、精加工划分工序。 在调头加工前后各有一次粗加工和精加工，显得比较繁琐，所以不可取；如果按所用的刀具划分工序，刀具有四把，虽然不多，但是在调头加工前后至 少要重复使用三把刀，而同一把刀的两次粗、精加工分别在调头加工前后，加工内容不连续，所以也不合理，不易划分工序；只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序，且能保证两次装夹的位置精度，每一次装夹为一道工序。 该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。 数控车床轴类零件加工工艺设计及编程 9 工歩的划分 因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩；这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易： a）车削左端圆柱面的工歩为： 90176。 外圆车刀平端面→右端面外圆车刀车削 2179。 45176。 的倒角→圆柱面ф 40mm179。 20mm→圆柱面ф 45mm179。 8mm→圆弧 R8mm→圆柱面ф 45179。 b）车削右端螺纹端的工歩为 :90176。 外圆车刀平端面→右端面外圆车刀车削 2179。 45176。 的倒角→外螺纹车刀车削 35179。 2mm→ф 40mm179。 4mm→圆弧 R10mm→圆柱面ф 60mm179。 →圆锥面。 确定加工顺序及进给路线 进给路线 在数控加工中，刀具好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。 编程时，加工路线的确定原则主 要有以下几点： （ 1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高； （ 2）使数值计算简单，以减少编程工作量； （ 3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间 ； （ 4）确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，我确定该零件的进给路线有两步如下图所示： 第一步 : 车削左端面端，从右到左先粗车外形ф 40mm、ф 45mm 左端面处、ф 45mm圆柱面、 R8 圆弧、ф 45mm 圆柱面后， 精车外形路线统粗车一样。 如图 左端面圆柱面加工路线。 陕西科技大学毕业论文（设计说明书） 10 图 24左端面圆柱面加工路线 第二步 : 车削右端带有螺纹的一端，从右到左先粗车外形ф 35mm、ф 40mm、 R8mm圆弧到 54178。 锥面后精车外形路线同粗车一样。 最后再换刀切削螺纹。 如图 螺纹加工路线。 图 25右端面螺纹加工路线 数控车床轴类零件加工工艺设计及编程 11 零件加工必须遵守的安排原则 （ 1）基面先行：先加工基准面为后面的加工提供经基准面，所以我应线平右端面作为基准面。 （ 2）先主后次：由于所加工的表面均为重要表面，所以应按照顺序从右到左依次加工ф 40mm，ф 45mm，圆弧 R8，柱面ф 45mm，调头后一次加工 M35179。 2mm，ф 40mm，ф圆弧 R10，ф 60mm，锥面等。 （ 3）先粗后精：先车削去大部分的金属余量，再进行成形切削保证零件的尺寸要求和质量要求。 刀具的选择 刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。 编程时，选刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。 与传统的加工方法相经，数控加工对刀具的要求更高。 不仅要求精度高、刚度高、红硬性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，能适应高速和 大切削用量切削。 选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。 接合零件轮廓相对还是较复杂，所以具体选刀如下： 平端面可选用 90176。 WCCo 的硬质合金外圆车刀，粗车、精车及在这里我选择一把硬质合金右端面外圆车刀，为防止在进行圆弧切削时刀具的副后刀面与工件轮廓表面发生干涉（可用作图法检验），副偏角应选择 Kr′大一点的，取 Kr′=40176。 右端面外圆车刀的材料选择及 Kr′值这里分别参照《金属切削与刀具实用技术》一书表 11，表 117。 切螺纹时为了保证其螺纹刀的强度这里选用 W18CrV。