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1、毕业设计（论文）标 题： 轴套配合件的加工工艺分析 学生姓名： 鞠波 系 部： 机电 专 业： 数控技术 班 级： 数控0801班 指导教师： 何永华 目 录摘 要31 零件的加工工艺分析41.1零件图的工艺分析41.2分析零件图纸中的尺寸51.3零件的结构工艺性分析51.4零件毛坯的选择61.5零件的安装62 数控加工工艺方案的制定82.1工序与工步的划分82.2加工机床的选择92.3刀具的选择92.4量具的选择112.5夹具的选择112.6冷却液的选择123 切削用量的选择133.1切削用量的选择原则133.2背吃刀量的选择133.3确定主轴转速143.4进给量或进给速度的选择154 数控
2、加工工艺过程卡片164.1确定加工路线164.2数控加工工艺过程卡片174.3刀具卡184.4编写程序数控加工程序185 零件的加工及结果分析235.1对刀235.2加工零件245.3零件加工结果245.4原因分析245.3解决方法25总 结26参考文献：27摘 要本文是对典型轴套类零件加工技术的应用及数控加工的工艺性分析，主要是对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、数控加工工艺文件的填写、数控加工程序的编写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。还重点对轴套零件的加工艺进行了分析，最后对零件自检数
3、据进行分析，和加工的结果分析。关键字： 工艺分析 加工程序 切削用量 公差 1 零件的加工工艺分析1.1零件图的工艺分析技术要求：(1)曲面光滑连接(2)未注倒角C1(3)未注尺寸公差按/T12轴套是各种机器中最常见的零件之一。数控车床加工的轴类零件一般由圆柱面、圆锥面、圆弧面、台阶、端面、内孔、螺纹和沟槽构成，材料为45#。如图1-1、1-2所示的轴套配合件适合采用数控车床加工。通常轴类零件上的圆柱面用于支撑传动零件（如带轮、齿轮等）和传递扭矩，圆锥面有传递扭矩、高精度定心和装卸方面等特点，端面和台阶用来确定装在轴上的零件的轴向位置，螺纹常用于轴或轴上零件的锁紧，沟槽的作用是使磨削外圆或车螺
4、纹时退刀方便，还可以对轴上的传动零件进行轴向定位。加工如图1-1、1-2所示轴套配合件为该零件未进行热处理前的零件工序图。该零件属于轴套配合件，其主要技术要求为：曲面光滑连接。该配合件中，两个轴与套之间的同轴度公差均为0.02mm，49的套端面圆跳动为0.02mm。1.2分析零件图纸中的尺寸标注 对数控加工来说，最倾向与以同一基准引注尺寸或直接给坐标尺寸，这就是坐标标注法。这种标注法，即便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，保证设计、定位、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。由于零件设计人员往往在尺寸标注中较多的考虑装配等使用特性要求。而不得不采取局部分散的标注方法，这样会给工序安排
5、与数控加工带来很多不便，事实上，由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因产生较大的累计误差而破坏使用特性，因而改变局部的分散标注法为集中引注或坐标式尺寸、标注是完全可行的。图1-1、1-2所示即为尺寸标注法,这是基本采用数控设备制造并充分考虑数控加工特点所采取的一种设计原则。1.3零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下制造、维修的可行性和经济性。即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。它的涉及面广，因此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的加工措施加以保证该零件的视图符合国家标准的要求，位置准确，表达清楚；几何元素之间
6、的关系准确；尺寸标注完整、清晰。1、尺寸精度轴是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度及工作状态。轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6IT9，精密轴颈可达IT5。套的外径精度相对于内径精度来说邀相对高一些。该零件总长度为150.5mm，最左端外圆直径为24，上偏差为0,下偏差为-0.02。最右端外圆直径为24，上偏差为+0.03，下偏差为0。套的总长度为80mm，套的小径为24，上偏差为+0.03，下偏差为0。套与轴的配合处的公差为+0.06。2、表面粗糙度的要求根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度。例如，普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra1.66.3m。随着机器运转速度
7、的增大和精密度 的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。该零件表面粗糙度除了配合处的公差为1.6m，另外均为3.2m。3、位置精度的要求位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向同轴度来表示。根据使用要求，规定高精度为0.0010.005mm，而一般精度的轴为0.010.03mm。1.4零件毛坯的选择毛坯材料为45#，强度、硬度、塑性等力学性能好，切学性能、没有经过热处理、等加工工艺性能好，便于加工，能够满足使用性能。轴毛坯材料分别为长为50mm60mm、5080mm，套毛坯材料长为50mm85mm。合理的标注尺寸零件图上的重要
8、尺寸直接标注，在加工时使用工艺基准与设计基准重合，并符合尺寸链最短的原则。1.5零件的安装数控车床上零件的安装方法与普通车床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，主要注意以下两点：（1）力求设计、工艺与偏程计算的基准统一，这样有利于提高编程时数值计算的简便性和精确性。（2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次装夹后，加工出全部待加工面。根据零件的尺寸、精度要求和生产条件选择最常用的车床通用的三爪自定心卡盘（图1-3）。三爪自定心卡盘可以自定心，夹持范围大，适用于截面为圆形、三角形、六边形的轴类和盘类上小型零件。图1-32 数控加工工艺方案的制定2.1工序与工步的划分确定加工方案经过分析零件的尺寸精度、
9、几何形状精度、位置精度和表面粗糙度要求，作出以下加工方案。1.先加工轴，然后对套进行加工；2.加工套的外圆，然后加工内孔；3.先加工轴的右端；4.然后加工轴的左端；5.然后再加工轴套。2.2加工机床的选择要保证加工零件的技术要求，能加工出合格的产品。有利于提高生产率。尽可能降低生产成本即生产费用。根据毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、工件数量、现有的生产条件要求。选用CAK6140数控车床（如图2-4）。 图2-42.3刀具的选择数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则在编程时充分考虑数控加工的特点
10、，能够正确选择刀具及切削用量。数控车床对刀具提出了更高的要求,不仅要求刀具精度高,刚性好,耐用度高,而且要求安装、调整、刃磨方便,断屑及排屑性能好。在全功能数控车床上,可预先安装812把刀具,当被加工工件改变后,一般不需要更换刀具就能完成工件的全部车削加工.为了满足要求,刀具配备时应注意以下几个问题.在可能的范围内,使被加工工件的形状、尺寸标准化,从而刀具的种类,实现不换刀或少换刀,以缩短准备和调整时间.使刀具规格化和通用化,以减少刀具的种类,便于刀具管理.尽可能草用可转位刀片,磨损后只需更换刀片,增加了刀具的互换性.在设计或选择刀具时,应尽量采用高效率、断屑及排屑性能好的刀具.车床主要用于回
11、转表面的加工,如内/外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹、内孔加工等的切削加工。数控车削常用的车刀一般分为三类,即尖形车刀、圆弧车刀和成形车刀。如下图（2-5）所示为常用车刀的种类、形状和用途.图2-5综上分析该零件主要以外圆加工为主。选择硬质合金车刀，需要45车刀、80外圆刀、切断刀、螺纹刀、钻头、内孔车刀。加工零件为配合件，需要加工内孔，利用如图（2-6）的钻头加工。钻头直径20。图2-62.4量具的选择外圆柱和长度用规格为0150mm游标卡尺进行测量外圆面、端面的圆跳动用百分表测量，其中圆弧用R规测量。如图（2-7）游标卡尺：测量范围：0-150mm：分度值：0.02mm图2-72.5夹具的选
12、择夹具用来装夹被加工工件以完成加工过程，同时要保证被加工工件的定位精度，并使装卸尽可能方便、快捷。数控加工时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，组合夹具及其它适用夹具，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。（5）夹具是否使用方便、安全。夹具的类型数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在可调卡爪的卡盘（
13、三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾座顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。综上所述，三爪卡盘具有自动定心的特点，加工该零件选用三爪卡盘加工。2.6冷却液的选择金属切削过程中，合理选择切削液，可改善工件与刀具之间的摩擦状况，降低切削力和切削温度，减小刀具磨损和工件的热变形，从而可以提高刀具的耐用度、加工效率和加工质量。切削液的选择应考虑下列几点因素：1.润滑 具有良好润滑能力的切屑液可减少刀具与工件或切屑间的直接接触，减轻摩擦和粘结，因此，可减少刀具磨损，提高工件表面质量。2.冷却 具有良好冷却作用的切屑液能从切削区域带走大量切削热，使切削温度降低。3.清
14、洗 具有良好清洗能力的切屑液可以冲走切削区域与机床上的细碎切屑和脱落的磨粒，防止划伤已加工表面和导轨。4.防锈 切削液中加入防锈剂，如亚硝酸钠、磷酸三钠和石油磺酸钡等，可在金属表面形成一层保护膜，起防锈作用。常用切削液的种类如表所示常用冷却液冷却液名称主要成份主要作用水溶液水，防锈剂冷却乳化液水、乳化油、乳化剂冷却、润滑、清洗切削油矿物油、动植物油、复合油润滑在加工此轴类零件时根据该工件材料、刀具材料、加工方法、加工要求及冷却液的作用和价格来考虑，加工时选择乳化液比较合理。冷却液作用：冷却、润滑、清洗而且还有一定的防锈作用。3 切削用量的选择3.1切削用量的选择原则数控编程时，编程人员必须确定
15、每道工序的切削用量，包括主轴转速、背吃刀量、进给速度等，并以数控系统规定的格式输入到程序中。切削用量对于不同的加工方法，需选用不同的切削用量。合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。这在实际中也很难把握，要有丰富的实践经验才能够确定合适的切削用量。在数控编程时只能凭借编程者的经验和刀具的切削用量推荐值初步确定，而最终的切削用量将根据零件数控程序的调试结果和实际加工情况来确定。切削用量的选择原则是：粗加工时以提高生产率为主，同时兼顾经济性和加工成本的考虑；半精加工和精加工时，应同时兼顾切削效率和加工成本的前提下，保证零件的加工质量。值得注重的是，切削用量（主轴转速、切削深度
16、及进给量）是一个有机的整体，只有三者相互适应，达到最合理的匹配值，才能获得最佳的切削用量。确定切削用量时应根据加工性质、加工要求，工件材料及刀具的尺寸和材料性能等方面的具体要求，通过查阅切削手册并结合经验加以确定，确定切削用量时除了遵循一般的原则和方法外，还应考虑以下因素的影响：（1）刀具差异的影响不同的刀具厂家生产的刀具质量差异很大，所以切削用量需根据实际用刀具和现场经验加以修正。（2）机床特性的影响切削性能受数控机床的功率和机床的刚性限制，必须在机床说明书规定的范围内选择。避免因机床功率不够发生闷车现象，或刚性不足产生大的机床振动现象，影响零件的加工质量、精度和表面粗糙度。（3）数控机床生
17、产率的影响数控机床的工时费用较高，相对而言，刀具的损耗成本所占的比重较低，应尽量采用高的切削用量，通过适当降低刀具寿命来提高数控机床的生产率。3.2背吃刀量的选择1）确定背吃刀量ap（mm）背吃刀量的大小主要依据机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚度来决定，在系统刚度答应的情况下，为保证以最少的进给次数去除毛坯的加工余量，根据被加工零件的余量确定分层切削深度，选择较大的背吃刀量，以提高生产效率。在数控加工中，为保证零件必要的加工精度和表面粗糙度，一般留少量的余量（0.20.5mm），在最后的精加工中沿轮廓走一刀。粗加工时，除了留有必要的半精加工和精加工余量外，在工艺系统刚性答应的条件下，应
18、以最少的次数完成粗加工。留给精加工的余量应大于零件的变形量和确保零件表面完整性。综合考虑得到：粗加工时选取2.0mm的背吃刀量。精加工余量取0.10.2mm3.3确定主轴转速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。外圆车削及其计算公式为： n=1000v/D 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。而车螺纹时的主轴转速如下：n-k式中：P工件螺纹的螺距或导程（mm）；k保险系数，一般取75-85之间的值。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。切削速度VC与刀具耐
19、用度关系比较密切，随着VC的加大，刀具耐用度将急剧下降，故VC的选择主要取决于刀具耐用度。主轴转速n确定后，必须按照数控机床控制系统所规定的格式写入数控程序中。在实际操作中，操作者可以根据实际加工情况，通过适当调整数控机床控制面板上的主轴转速倍率开关，来控制主轴转速的大小，以确定最佳的主轴转速。综上所述：切削零件外圆时主轴转速粗加工转速为500 mm/r，精加工转速为1200 mm/r。螺纹转速为700 mm/r。3.4进给量或进给速度的选择进给速度F是切削时单位时间内零件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为mm/r或mm/min。进给量或进给速度在数控机床上使用进给功能字F表示的，F是数控机
20、床切削用量中的一个重要参数，主要依据零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及所使用的刀具和工件材料来确定。零件的加工精度要求越高，表面粗糙度要求越低时，选择的进给量数值就越小。实际中，应综合考虑机床、刀具、夹具和被加工零件精度、材料的机械性能、曲率变化、结构刚性、工艺系统的刚性及断屑情况，选择合适的进给速度。进给率数是一个非凡的进给量表示方法，即进给率的时间倒数FRN（Feed Rate Number的缩写），对于直线插补的进给率数为：式中F进给量（m/min）。L程序段的加工长度，是刀具沿工件所走的有效距离（mm）。程序段中编入了进给率数FRN，实际上就规定了执行该程序段的时间T，它们之间的关系
21、是：程序编制时选定进给量F后，刀具中心的运动速度就一定了。在直线切削时，切削点（刀具与加工表面的切点）的运动速度就是程序编制时给定的进给量。但是在做圆弧切削时，切削点实际进给量并不等于程序编制时选定的刀具中心的进给量。在轮廓加工中选择进给量F时，应注重在轮廓拐角处的“超程”问题，非凡是在拐角较大而且进给量也较大时，应用在接近拐角处适当降低速度，而在拐角过后再逐渐提速的方法来保证加工精度。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。为了获得最高的生产率和单位时间的最高切除率，在保
22、证零件加工质量和刀具耐用度前提下，应合理地确定切削参数。所以，此处我们应当根据经验和粗精加工而定,粗加工选取F2.0左右。精加工时选取较少的加工余量F0.2F0.3。4 数控加工工艺过程卡片4.1确定加工路线加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。1) 应能保证加工精度和表面粗糙要求；2) 应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。3）选择切入切出方向，尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕。4）应尽量简化数学处理时的 数值计算工作量，以减少编程工作量。4.3刀具卡产品名称轴套配合件零件名称轴类零件零件图号A4姓名鞠波工部号刀具号刀具
23、名称规格加工表面刀具半径补偿量备注01T0190度外圆刀2020车外轮廓 0.2自动02T024mm切槽刀2020切4mm宽槽0自动03T0360螺纹车刀2020车削螺纹0自动04T04镗孔刀2020内孔镗削0自动05T05钻头20钻孔0手动06T0645端面车刀2020平端面0手动部分程序：从右到左加工M03S800T01G00X30Z5F0.2X22Z0G01X24Z-1F0.15Z-9X30Z-24.764X40Z-27Z-40X48Z-48M30从左到右加工M03S800T01G00X30Z5F0.2X22Z0G01X24Z-1F0.15Z-12.5 X34Z-20.5G00X50F0.2Z50M30
