典型轴类零件加工工艺分析修订版
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轴类零件的加工工艺及技术要求轴类零件是在机器中用来支承齿轮、带轮等传动部件,了解其加工工艺和技术要求对机械设计有很大的帮助。
下面由店铺向你推荐轴类零件的加工工艺及技术要求,希望你满意。
轴类零件的加工工艺1.零件图样分析图所示零件是减速器中的传动轴。
它属于台阶轴类零件,由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。
轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置,各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置,并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便;键槽用于安装键,以传递转矩;螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。
根据工作性能与条件,该传动轴图样规定了主要轴颈M,N,外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值,并有热处理要求。
这些技术要求必须在加工中给予保证。
因此,该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。
2.确定毛坯该传动轴材料为45钢,因其属于一般传动轴,故选45钢可满足其要求。
本例传动轴属于中、小传动轴,并且各外圆直径尺寸相差不大,故选择¢60mm的热轧圆钢作毛坯。
3.确定主要表面的加工方法传动轴大都是回转表面,主要采用车削与外圆磨削成形。
由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高,表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小,故车削后还需磨削。
外圆表面的加工方案可为:粗车→半精车→磨削。
4.确定定位基准合理地选择定位基准,对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。
由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求,它又是实心轴,所以应选择两端中心孔为基准,采用双顶尖装夹方法,以保证零件的技术要求。
粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。
中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆,车端面、钻中心孔。
但必须注意,一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔,而应该以毛坯外圆作粗基准,先加工一个端面,钻中心孔,车出一端外圆;然后以已车过的外圆作基准,用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架),车另一端面,钻中心孔。
轴类零件的数控加工工艺编制及分析
一、数控加工
数控加工是目前机械加工中最先进的技术之一,它直接控制各个加工部位进行机械加工。
数控加工的技术日趋成熟,其特点在于:
1、高精度:数控加工采用计算机控制,控制仪器与机床相结合,使制件加工精度得以提高,达到高精度的要求。
2、快速加工:数控机床的运动时间可达到毫秒级,从而避免了传统机床的缓慢、繁琐的移动,大大减少了生产时间,实现快速加工。
3、精密控制:将刀具的转速、进给速率、切深等与加工步骤参数精确设定,使加工速度、深度和质量得以控制,实现精密控制。
4、自动化:数控机床可以实现自动换刀和加工路径的编程,实现自动换刀,避免了传统机床的人工操作,大大提高了生产效率。
二、工艺编制
1、选择加工工件:根据轴类零件的形状、尺寸及加工要求。
2、选择机床:根据加工工件的规格及加工要求,选择适合的机床。
3、选择刀具:根据加工工件的材质及加工要求,选择适合的刀具。
4、编制数控程序:根据轴类零件的图纸及加工要求,编制数控加工程序,指定参数,如转速、进给速度、刀具位置等,并将程序输入到计算机中。
典型轴类零件图纸工艺分析及数控车加工艺制订典型轴类零件如图所示,零件材料为45钢,无热处理和硬度要求,试对该零件进行数控车削工艺分析。
(1)零件图工艺分析该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。
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;球面Sφ50㎜的尺寸公差还兼有控制该球面形状(线轮廓)误差的作用。
尺寸标注完整,轮廓描述清楚。
零件材料为45钢,无热处理和硬度要求。
通过上述分析,可采用以下几点工艺措施。
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,有三处为圆弧,其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线,因此在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,坯件左端应预先车出夹持部分(双点画线部分),右端面也应先粗车出并钻好中心孔。
毛坯选φ60㎜棒料。
(2)选择设备根据被加工零件的外形和材料等条件,选用TND360数控车床。
(3)确定零件的定位基准和装夹方式①定位基准确定坯料轴线和左端大端面(设计基准)为定位基准。
②装夹方法左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧,右端采用活动顶尖支承的装夹方式。
(4)确定加工顺序及进给路线加工顺序按由粗到精、由近到远(由右到左)的原则确定。
即先从右到左进行粗车(留0.25㎜精车余量),然后从右到左进行精车,最后车削螺纹。
TND360数控车床具有粗车循环和车螺纹循环功能,只要正确使用编程指令,机床数控系统就会自动确定其进给路线,因此,该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线(但精车的进给路线需要人为确定)。
该零件从右到左沿零件表面轮廓精车进给,如所示。
5)刀具选择①选用φ5㎜中心钻钻削中心孔。
②粗车及平端面选用900硬质合金右偏刀,为防止副后刀面与工件轮廓干涉(可用作图法检验),副偏角不宜太小,选κ=350。
③精车选用900硬质合金右偏刀,车螺纹选用硬质合金600外螺纹车刀,刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径,取rε=0.15~0.2㎜。
阶梯轴加工工艺过程分析图6—34为减速箱传动轴工作图样。
表6—13为该轴加工工艺过程。
生产批量为小批生产。
材料为45热轧圆钢。
零件需调质。
(一)结构及技术条件分析该轴为没有中心通孔的多阶梯轴。
根据该零件工作图,其轴颈M、N,外圆P,Q及轴肩G、H、I有较高的尺寸精度和形状位置精度,并有较小的表面粗糙度值,该轴有调质热处理要求。
(二)加工工艺过程分析1.确定主要表面加工方法和加工方案。
传动轴大多是回转表面,主要是采用车削和外圆磨削。
由于该轴主要表面M,N,P,Q的公差等级较高(IT6),表面粗糙度值较小(Ra0.8μm),最终加工应采用磨削。
其加工方案可参考表3-14。
2.划分加工阶段该轴加工划分为三个加工阶段,即粗车(粗车外圆、钻中心孔),半精车(半精车各处外圆、台肩和修研中心孔等),粗精磨各处外圆。
各加工阶段大致以热处理为界。
3.选择定位基准轴类零件的定位基面,最常用的是两中心孔。
因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目,而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线,采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。
而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面,能最大限度地加工出多个外圆和端面,这也符合基准统一原则。
但下列情况不能用两中心孔作为定位基面:(1)粗加工外圆时,为提高工件刚度,则采用轴外圆表面为定位基面,或以外圆和中心孔同作定位基面,即一夹一顶。
(2)当轴为通孔零件时,在加工过程中,作为定位基面的中心孔因钻出通孔而消失。
为了在通孔加工后还能用中心孔作为定位基面,工艺上常采用三种方法。
①当中心通孔直径较小时,可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60o内锥面来代替中心孔;②当轴有圆柱孔时,可采用图6—35a所示的锥堵,取1∶500锥度;当轴孔锥度较小时,取锥堵锥度与工件两端定位孔锥度相同;③当轴通孔的锥度较大时,可采用带锥堵的心轴,简称锥堵心轴,如图6—35b所示。
典型轴类零件的数控加工工艺设计(doc 29页)摘要数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备。
本次设计就是进行数控加工工艺设计典型轴类零件,主要侧重于该零件的数控加工工艺和编程,包括完成该零件的工艺规程,主要工序工装设计,并绘制零件图、夹具图等。
通过本次毕业设计,对典型轴类零件的设计又有了深的认识。
从而达到了巩固、扩大、深化所学知识的目的,培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力以及培养了科学的研究和创新能力。
关键词:数控技术典型轴类零件加工工艺毕业设计1.引言数控技术集传统的机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于一体,是现代先进制造技术的基础和核心。
数控车床己经成为现代企业的必需品。
随着数控技术的不断成熟和发展及市场日益繁荣,其竞争也越来越激烈,人们对数控车床选择也有了更加广阔的范围,对数控机床技术的掌握也越来越高。
随着社会经济的快速发展,人们对生活用品的要求也越来越高,企业对生产效率也有相应的提高。
数控机床的出现实现了广大人们的这一愿望。
数控车削加工工艺是实现产品设计、保证产品的质量、保证零件的精度,节约能源、降低消耗的重要手段。
是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、安全生产、技术检测和健全劳动组织的重要依据。
也是企业对高品质、高品种、高水平,加速产品更新,提高经济效益的技术保证。
这不但满足了广大消费者的目的,即实现了产品多样化、产品高质量、更新速度快的要求,同时推动了企业的快速发展,提高了企业的生产效率。
数控工艺规程的编制是直接指导产品或零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件,它将直接影响企业产品质量、效益、竞争能力。
本文通过对典型轴类零件数控加工工艺的分析,对零件进行编程加工,给出了对于典型零件数控加工工艺分析的方法,对于提高制造质量、实际生产具有一定的意义。
目录1.零件图工艺分析2设备选择3确定零件的定位基准和装夹方式4确定加工顺序及进给路线5刀具的选择6确定切削用量7填写数控加工工艺文件轴类零件的数控加工工艺的编制及加工图1.零件图工艺分析零件车削工艺分析如图1-1所示,零件材料处理为:45钢,下面对该零件进行数控车削工艺分析。
零件如图:图1-1 零件图1.1数控加工工艺基本特点数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同,但数控机床是自动进行加工,因而有如下特点:①数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂,加工的精度高,加工的表面质量高,加工的内容较丰富。
②数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制要复杂些。
这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点,这都无一例外的变成程序内容,正是由于这个特点,促使对加工程序正确性和合理性要求极高,不能有丝毫的差错。
否则加工不出合格的零件。
在编程前我们一定要对零件进行工艺分析,这是必不可少的一步,如图1-1我要对该零件进行精度分析,选择加工方法、拟定加工方案、选择合理的刀具、确定切削用量。
该零件由螺纹、圆柱、圆锥、圆弧等表面组成。
可控制球面形状精度、30°的锥度等要求。
经上面的分析,我可以采用以下工艺措施:(1)为便于装夹,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,零件的左端是最大直径圆柱ф85mm,中段的圆柱ф80mm。
右端是螺纹,应先装夹毛坯加工出左端圆弧及圆柱ф85mm、ф80mm调头装夹ф80mm的圆柱加工右端螺纹、圆柱及锥面,毛坯选ф85×350mm。
1.2设备选择根据该零件的外形是轴类零件,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。
我选择在本校的数控机床HNC-CK6140加工该零件。
1.3确定零件的定位基准和装夹方式1.3.1粗基准选择原则(1)为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求,应选不加工表面作粗基准。
(2)合理分配各加工表面的余量,应选择毛坯外圆作粗基准。
典型轴类零件的加工工艺江苏工贸技师学院前言理想的加工程序不仅应保证加工出符合图样的合格工件,同时应能使数控机床的功能得到合理的应用和充分的发挥。
数控机床是一种高效率的自动化设备,它的效率高于普通机床的2—3倍,所以,要充分发挥数控机床的这一特点,必须熟练掌握其性能特点,使用操作方法,同时还必须在编程之前正确地确定加工方案。
摘要随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,数控加工技术对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用,因为效率、质量是先进制造技术的主题。
高速、高精加工技术可极大地提高效率,提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力。
而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程,在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析,拟定加工方案,选择合适的刀具,确定切削用量,对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需要一些处理。
并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品。
关键词:加工工艺、加工方案、保持精度、第1章工艺方案分析1.1零件图分析由图纸分析可以得到本零件由外螺纹、槽、圆锥面、圆弧、内螺纹、内孔、内圆弧等组成。
尺寸标注完整,选用毛坯为45#钢,Φ60×80mm,无热处理和硬度要求。
1.2 零件图1.3 确定加工方法加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求,由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多,因而在实际选择时,要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差等要求全面考虑。
通过以上分析,考虑加工的效率和加工的经济性,最理想的加工方式为车削,所以加工设备应选择数控车床。
1.4 确定加工方案零件上比较精密表面的加工,常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。
1.先粗加工后精加工在车削加工中,应先安排粗加工工序。
目的是在较短的时间内,将毛坯的加工余量去掉,以提高生产效率,同时应尽量满足精加工的余量均匀性要求,以保证零件的精加工质量。
1 前言科学技术和社会生产的不断发展,对机械产品的性能、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求。
机械加工工艺过程自动化是实现上述要求的重要技术措施之一。
他不仅能够提高品质质量和生产率,降低生产成本,还能改善工人的劳动条件,但是采用这种自动和高效率的设备需要很大的初期投资,以及较长的生产周期,只有在大批量的生产条件下,才会有显著的经济效益。
随着消费向个性化发展,单件小批量多品种产品占到70%--80%,这类产品的零件一般采用通用机床来加工。
而通用机床的自动化程度不高,基本上由人工操作,难于进一步提高生产率和保证质量。
特别是由曲线、曲面组成的复杂零件,只能借助靠模和仿行机床或者借助画线和样板用手工操作的方法来完成,其加工精度和生产率受到极大影响。
为了解决上述问题,满足多品种、小批量,特别是结构复杂精度要求高的零件的自动化生产,迫切需要一种灵活的、通用的,能够适应产品频繁变化的“柔性”自动化机床。
数控机床才得已产生和发展。
数控技术是数字控制(Numerical Control)技术的简称。
它采用数字化信号对被控制设备进行控制,使其产生各种规定的运动和动作。
利用数控技术可以把生产过程用某中语言编写的程序来描述,将程序以数字形式送入计算机或专用的数字计算装置进行处理输出,并控制生产过程中相应的执行程序,从而使生产过程能在无人干预的情况下自动进行,实现生产过程的自动化。
采用数控技术的控制系统称为数控系统(Numerical Control System)。
根据被控对象的不同,存在多种数控系统,其中产生最早应用最广泛的是机械加工行业中的各种机床数控系统。
所谓机床数控系统就是以加工机床为控制对象的数字控制系统。
安装有数控系统的机床称为数控机床。
它是数控系统与机床本体的结合体。
数控车床是数控系统与车床本体的结合体;数控铣床是数控系统与铣床本体的结合体。
除此之外还有数控线切割机床和数控加工中心等。
数控机床是具有高附加值的技术密集型产品,是集机械、计算机、微电子、现代控制及精密测量等多种现代技术为一体的高度机电一体化设备。
阶梯轴加工工艺过程分析图6—34为减速箱传动轴工作图样。
表6—13为该轴加工工艺过程。
生产批量为小批生产。
材料为45热轧圆钢。
零件需调质。
(一)结构及技术条件分析该轴为没有中心通孔的多阶梯轴。
根据该零件工作图,其轴颈M、N,外圆P,Q及轴肩G、H、I有较高的尺寸精度和形状位置精度,并有较小的表面粗糙度值,该轴有调质热处理要求。
(二)加工工艺过程分析1.确定主要表面加工方法和加工方案。
传动轴大多是回转表面,主要是采用车削和外圆磨削。
由于该轴主要表面M,N,P,Q的公差等级较高(IT6),表面粗糙度值较小(Ra0.8μm),最终加工应采用磨削。
其加工方案可参考表3-14。
2.划分加工阶段该轴加工划分为三个加工阶段,即粗车(粗车外圆、钻中心孔),半精车(半精车各处外圆、台肩和修研中心孔等),粗精磨各处外圆。
各加工阶段大致以热处理为界。
3.选择定位基准轴类零件的定位基面,最常用的是两中心孔。
因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目,而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线,采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。
而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面,能最大限度地加工出多个外圆和端面,这也符合基准统一原则。
但下列情况不能用两中心孔作为定位基面:(1)粗加工外圆时,为提高工件刚度,则采用轴外圆表面为定位基面,或以外圆和中心孔同作定位基面,即一夹一顶。
(2)当轴为通孔零件时,在加工过程中,作为定位基面的中心孔因钻出通孔而消失。
为了在通孔加工后还能用中心孔作为定位基面,工艺上常采用三种方法。
①当中心通孔直径较小时,可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60o内锥面来代替中心孔;②当轴有圆柱孔时,可采用图6—35a所示的锥堵,取1∶500锥度;当轴孔锥度较小时,取锥堵锥度与工件两端定位孔锥度相同;③当轴通孔的锥度较大时,可采用带锥堵的心轴,简称锥堵心轴,如图6—35b所示。
轴类零件加工工艺第一节概述一、轴类.件的功用和结构特点轴类零件主要用于支承传动零件(齿轮、带轮等),承受载荷、传递转矩以及保证装在轴上零件的回转精度根据结构形状,轴的分类如图6-1所示。
根据轴的长度L 与直径d 之比,又可分为刚性轴(L / d≤12 )和挠性轴(L / d > 12 )两种。
(可分为光滑轴、台阶轴、空心轴和曲轴等)轴类零件通常由内外圆柱面、内外圆锥面、端面、台阶面、螺纹、键槽、花键、横向孔及沟槽等组成。
二、轴类零件的技术要求、材料和毛坯装轴承的轴颈和装传动零件的轴头处表面,一般是轴类零件的重要表面,其尺寸精度、形状精度(圆度、圆柱度等)、位置精度(同轴度、与端面的垂直度等)及表面粗糙度要求均较高,是在制订轴类零件机械加工工艺规程时,应着重考虑的因素。
一般轴类零件常选用45#钢;对于中等精度而转速较高的轴可用40cr ;对于高速、重载荷等条件下工作的轴可选用20Cr 和20CrMnTi 等低碳合金钢进行渗碳淬火,或用3sCrMoAIA 氮化钢进行氮化处理。
轴类零件的毛坯最常用的是圆棒料和锻件,只有某些大型的、结构复杂的轴才采用铸件(铸钢或球墨铸铁)。
第二节外圆表面的加工方法和加工方案外圆表面是轴类零件的主要表面因此要合理地制订轴类零件的机械加工工艺规程,首先应了解外圆表面的各种加工方法和加工方案。
本章主要介绍常用的几种外圆加工方法和常用的外圆加工方案。
一、外圆表面的车削加工根据毛坯的制造精度和工件最终加工要求,外圆车削一般可分为粗车、半精车、精车、精细车。
粗车的目的是切去毛坯硬皮和大部分余量。
加工后工件尺寸精度IT11-IT13 ,表面粗糙度Ra50~12.5μm 。
半精车的尺寸精度可达IT8~IT11 ,表面粗糙度角Ra6.3~3.2μm 。
半精车可作为中等精度表面的终加工,也可作为磨削或精加工的预加工。
精车后的尺寸精度可达IT7~IT8 ,表面粗糙度Ra1.6~0.8μm 。
典型轴类零件的加工工艺设计能通过运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到实践知识,正确的解决一个零件在加工过程中的定位.夹紧以及工艺路线安排.工艺尺寸确定等问题,保证零件的加工质量本文选择了轴的加工工艺设计这一课题,主要阐述了对轴类零件的加工工艺过程,主要表现在从毛坯到成品的的过程它分为零件的热处理,大部分采用的是常见的四把火和调制处理.对典型的轴比如机床主轴、汽车半轴、内燃机曲轴、阶梯轴和CA6140主轴的热处理和加工工艺都有很明确的方案及选材。
对轴的加工工艺流程分为:下料→锻造→正火→机械加工→调质→粗车—半精车—精车—粗磨—精磨—光整加工—终检。
对工件的装夹都采取一次性装夹满足基准重合和基准统一或者互为基准。
对不同的工件采取的加工工艺有所不同。
以上此法操作简便、工效提高、节省材料,能保证加工精度。
对它的工艺性能也有明显的提高和使用寿命长等优点。
关键词:热处理工艺轴加工工艺轴的装夹定位Through the use of machinery manufacturing technology courses in basic theory and practice in the production of learned practical knowledge, the correct solution to a part in the positioning process. Clamping and routing process. Process to determine issues such as size, to ensure that the processing of parts qualityThis article has chosen the design process of the axis of the subject, the main shaft of the machining process, mainly in the finished product from rough to divide it into parts of the process of heat treatment, most commonly used is the four - to deal with fire and modulation. For example, a typical machine tool spindle axis, automotive axle, the internal combustion engine crankshaft, stepped shaft and spindle CA6140 process of heat treatment and processing of the program are very clear and material selection.Process ing process of the axis is divided into: forging → → Cutting machining normalizing → → → Rough quenched - semi-refined car - Finish - coarse grinding - Grinding - Finishing - the end of the seizure. Clamping of the work piece clamping has been taken to meet the benchmark one-time overlap and complement each other or to benchmark the benchmark reunification. Different parts of the process taken to be different. Above this method is simple, to improve work efficiency, saving materials, can guarantee the processing precision. The performance of its technology has improved and the advantages of long life.Key words: heat treatment process processing shaft axis positioning of the clamping目录第一章前言 (1)第二章轴类零件的分类和技术要求 (2)第一节轴类零件的功用与结构特点 (2)第二节主要技术要求 (3)第三节轴类零件的材料和毛坯 (3)第四节轴类零件的预加工 (4)第三章典型主轴类零件加工工艺分析 (5)第一节轴类零件加工的工艺路线 (5)第二节轴类零件加工的定位基准和装夹 (5)第四章轴类零件选材及工艺设计 (7)第一节机床主轴 (7)第二节汽车半轴 (9)第三节内燃机曲轴 (10)第四节阶梯轴的加工工艺过程 (10)第五节CA6140主轴加工工艺过程 (11)第五章检验 (17)第一节加工中的检验 (17)第二节加工后的检验 (17)结束语 (18)谢辞 (19)参考文献 (20)[1]邱宣怀.机械设计[M].北京:高等教育出版社,1997.. (20)[2]范文慧谭建荣.基于图形单元技术的轴类零件的设计[J].机械设计2001 (20)[3]西北工业大学机械原理及机械零件教研室.机械原理[M].北京:高等教育出版社,1987 (20)[4]机械设计手册编委会.机械设计册[M].北京:接写工业出版社2004 (20)第一章前言在机床、汽车、拖拉机等制造工业中,轴类零件是另一类用量很大,且占有相当重要地位的结构件。
毕业设计说明书(论文)摘要世界制造业转移,中国正逐步成为世界加工厂,美国、德国、韩国等国家已经进入发展的高技术密集时代与微电子时代,钢铁、机械、化工等重化工业发展中期。
由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果,具有高精度、高度自动化的特点,因此,采用数控加工手段,解决了机械制造中常规加工技术难以解决甚至无法解决的单件,特别是复杂型面零件的加工,应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命,使机械制造的发展进入了一个新的阶段,提高了机械制造业的制造水平,为社会提供高质量,多品种及高可靠性的机器产品。
本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工,首先对数控加工技术进行了简单的介绍,然后根据零件图进行数控加工分析。
关键词:轴类零件;毛坯;表面加工;工艺分析;加工方案、目录1轴类零件的毛坯2轴类零件加工工艺特点2.1轴类零件的预备加工2.2轴类零部件定位基准的选择2.3外圆及细长轴的车削加工3提高车削外圆生产率的措施4外圆磨削加工5外圆表面的光整加工5.1研磨5.2超精加工5.3滚压加工5.4抛光5.5金属表面加工装置6轴类零件的技术要求6.1尺寸精度6.2几何形状精度6.3相互位置精度6.4表面粗糙度7工艺方案分析7.1零件图7.2 零件图分析7. 3 确定加工方法7.4 确定加工方案8 工件的装夹8.1 定位基准的选择8.2 定位基准选择的原则8.3 确定零件的定位基准8.4 装夹方式的选择8.5 数控车床常用的装夹方式8.6 确定合理的装夹方式9 刀具及切削用量9.1 选择数控刀具的原则9.2 选择数控车削用刀具9.3 设置刀点和换刀点10 典型轴类零件的加工10.1 轴类零件加工工艺分析10.2 典型轴类零件加工工艺总结参考文献致谢1 轴类零件的毛坯轴类零件最常用的毛坯是圆钢材和锻件,只有某些大型、结构复杂的轴,才采用铸铁或铸钢件。
常用的光轴毛坯一般采用热轧圆钢和冷却圆钢;当要求毛坯具有较高的机械性能时应采用锻件。
典型轴类零件加工工艺分析集团标准化小组:[VVOPPT-JOPP28-JPPTL98-LOPPNN]阶梯轴加工工艺过程分析图6—34为减速箱传动轴工作图样。
表6—13为该轴加工工艺过程。
生产批量为小批生产。
材料为45热轧圆钢。
零件需调质。
(一)结构及技术条件分析该轴为没有中心通孔的多阶梯轴。
根据该零件工作图,其轴颈M、N,外圆P,Q及轴肩G、H、I有较高的尺寸精度和形状位置精度,并有较小的表面粗糙度值,该轴有调质热处理要求。
(二)加工工艺过程分析1.确定主要表面加工方法和加工方案。
传动轴大多是回转表面,主要是采用车削和外圆磨削。
由于该轴主要表面M,N,P,Q的公差等级较高(IT6),表面粗糙度值较小(Ra0.8μm),最终加工应采用磨削。
其加工方案可参考表3-14。
2.划分加工阶段该轴加工划分为三个加工阶段,即粗车(粗车外圆、钻中心孔),半精车(半精车各处外圆、台肩和修研中心孔等),粗精磨各处外圆。
各加工阶段大致以热处理为界。
3.选择定位基准轴类零件的定位基面,最常用的是两中心孔。
因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目,而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线,采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。
而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面,能最大限度地加工出多个外圆和端面,这也符合基准统一原则。
但下列情况不能用两中心孔作为定位基面:(1)粗加工外圆时,为提高工件刚度,则采用轴外圆表面为定位基面,或以外圆和中心孔同作定位基面,即一夹一顶。
(2)当轴为通孔零件时,在加工过程中,作为定位基面的中心孔因钻出通孔而消失。
为了在通孔加工后还能用中心孔作为定位基面,工艺上常采用三种方法。
①当中心通孔直径较小时,可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60o内锥面来代替中心孔;②当轴有圆柱孔时,可采用图6—35a所示的锥堵,取1∶500锥度;当轴孔锥度较小时,取锥堵锥度与工件两端定位孔锥度相同;③当轴通孔的锥度较大时,可采用带锥堵的心轴,简称锥堵心轴,如图6—35b所示。
使用锥堵或锥堵心轴时应注意,一般中途不得更换或拆卸,直到精加工完各处加工面,不再使用中心孔时方能拆卸。
4.热处理工序的安排该轴需进行调质处理。
它应放在粗加工后,半精加工前进行。
如采用锻件毛坯,必须首先安排退火或正火处理。
该轴毛坯为热轧钢,可不必进行正火处理。
5.加工顺序安排除了应遵循加工顺序安排的一般原则,如先粗后精、先主后次等,还应注意:(1)外圆表面加工顺序应为,先加工大直径外圆,然后再加工小直径外圆,以免一开始就降低了工件的刚度。
(2)轴上的花键、键槽等表面的加工应在外圆精车或粗磨之后,精磨外圆之前。
轴上矩形花键的加工,通常采用铣削和磨削加工,产量大时常用花键滚刀在花键铣床上加工。
以外径定心的花键轴,通常只磨削外径,而内径铣出后不必进行磨削,但如经过淬火而使花键扭曲变形过大时,也要对侧面进行磨削加工。
以内径定心的花键,其内径和键侧均需进行磨削加工。
(3)轴上的螺纹一般有较高的精度,如安排在局部淬火之前进行加工,则淬火后产生的变形会影响螺纹的精度。
因此螺纹加工宜安排在工件局部淬火之后进行。
二、带轮轴加工工艺过程分析图 6 — 36 为带轮轴工作图样。
带轮轴中的主要技术条件有两项:一为渗碳层深度,应控制在 1.2— 1.5 mm 范围内;二为外圆¢ 22 f 7 需经渗碳淬火,其硬度为 HRC58 ~ 63 。
可以看出只有¢ 22 f 7 处需渗碳处理,其余部分均不可渗碳。
零件上不需渗碳的部分,可用加大余量待渗碳后车去渗碳层或在不需渗碳处涂防渗材料。
加工余量应单面略大于渗碳深度,故右端直径取¢ 25 mm ,单面去碳余量为 2.5 mm ,总长两端也应放去渗碳余量各 3 mm 。
在磨外圆前由于已经过淬火工序,两端中心孔在淬火时易产生氧化皮及变形,故增加一道研磨中心孔的工序。
表 6 — 14 为带轮轴的加工工艺过程。
三、细长轴加工工艺特点(一)细长轴车削的工艺特点1 .细长轴刚性很差,车削时装夹不当,很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形,产生振动,从而影响加工精度和表面粗糙度。
2 .细长轴的热扩散性能差,在切削热作用下,会产生相当大的线膨胀。
如果轴的两端为固定支承,则工件会因伸长而顶弯。
3 .由于轴较长,一次走刀时间长,刀具磨损大,从而影响零件的几何形状精度。
4 .车细长轴时由于使用跟刀架,若支承工件的两个支承块对零件压力不适当,会影响加工精度。
若压力过小或不接触,就不起作用,不能提高零件的刚度;若压力过大,零件被压向车刀,切削深度增加,车出的直径就小,当跟刀架继续移动后,支承块支承在小直径外圆处,支承块与工件脱离,切削力使工件向外让开,切削深度减小,车出的直径变大,以后跟刀架又跟到大直径圆上,又把工件压向车刀,使车出的直径变小,这样连续有规律的变化,就会把细长的工件车成“竹节”形,如图 6 — 37 所示。
(二)细长轴的先进车削法——反向走刀车削法图 6––38 为反向走刀车削法示意图,这种方法的特点是:1 .细长轴左端缠有一圈钢丝,利用三爪自定心卡盘夹紧,减小接触面积,使工件在卡盘内能自由地调节其位置,避免夹紧时形成弯曲力矩,在切削过程中发生的变形也不会因卡盘夹死而产生内应力。
2 .尾座顶尖改成弹性顶尖,当工件因切削热发生线膨胀伸长时,顶尖能自动后退,可避免热膨胀引起的弯曲变形。
3 .采用三个支承块跟刀架,以提高工件刚性和轴线的稳定性,避免“竹节”形。
4 .改变走刀方向,使床鞍由主轴箱向尾座移动,使工件受拉,不易产生弹性弯曲变形。
轴类零件加工工艺传动轴机械加工工艺实例轴类零件是常见的典型零件之一。
按轴类零件结构形式不同,一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类;或分为实心轴、空心轴等。
它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件,以传递转矩或运动。
台阶轴的加工工艺较为典型,反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。
下面就以减速箱中的传动轴为例,介绍一般台阶轴的加工工艺。
1.零件图样分析图A-1 传动轴图A-1所示零件是减速器中的传动轴。
它属于台阶轴类零件,由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。
轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置,各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置,并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便;键槽用于安装键,以传递转矩;螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。
根据工作性能与条件,该传动轴图样(图A-1)规定了主要轴颈M,N,外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值,并有热处理要求。
这些技术要求必须在加工中给予保证。
因此,该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。
2.确定毛坯该传动轴材料为45钢,因其属于一般传动轴,故选45钢可满足其要求。
本例传动轴属于中、小传动轴,并且各外圆直径尺寸相差不大,故选择¢60mm的热轧圆钢作毛坯。
3.确定主要表面的加工方法传动轴大都是回转表面,主要采用车削与外圆磨削成形。
由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高,表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小,故车削后还需磨削。
外圆表面的加工方案(参考表A-3)可为:粗车→半精车→磨削。
4.确定定位基准合理地选择定位基准,对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。
由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求,它又是实心轴,所以应选择两端中心孔为基准,采用双顶尖装夹方法,以保证零件的技术要求。
粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。
中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆,车端面、钻中心孔。
但必须注意,一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔,而应该以毛坯外圆作粗基准,先加工一个端面,钻中心孔,车出一端外圆;然后以已车过的外圆作基准,用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架),车另一端面,钻中心孔。
如此加工中心孔,才能保证两中心孔同轴。
5.划分阶段对精度要求较高的零件,其粗、精加工应分开,以保证零件的质量。
该传动轴加工划分为三个阶段:粗车(粗车外圆、钻中心孔等),半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等),粗、精磨(粗、精磨各处外圆)。
各阶段划分大致以热处理为界。
6.热处理工序安排轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。
对于传动轴,正火、调质和表面淬火用得较多。
该轴要求调质处理,并安排在粗车各外圆之后,半精车各外圆之前。
综合上述分析,传动轴的工艺路线如下:下料→车两端面,钻中心孔→粗车各外圆→调质→修研中心孔→半精车各外圆,车槽,倒角→车螺纹→划键槽加工线→铣键槽→修研中心孔→磨削→检验。
7.加工尺寸和切削用量传动轴磨削余量可取0.5mm,半精车余量可选用1.5mm。
加工尺寸可由此而定,见该轴加工工艺卡的工序内容。
车削用量的选择,单件、小批量生产时,可根据加工情况由工人确定;一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。
8.拟定工艺过程定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工,在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。
调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮,磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。
拟定传动轴的工艺过程时,在考虑主要表面加工的同时,还要考虑次要表面的加工。
在半精加工¢52mm、¢44mm及M24mm外圆时,应车到图样规定的尺寸,同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹;三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来,这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准,又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。
在拟定工艺过程时,应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。
综上所述,所确定的该传动轴加工工艺过程见表A-1。