數控機床零件加工工藝分析設計-資料下載頁

【導讀】羋蚃袇羆芇螅蝕芅芆蒅裊芁芅蚇螈膇芄蝿羄肅芃葿螆罿芃薁芇節蚄螅膃莁螆羀聿莀蒆螃羅荿蚈羈羈莈螀袁芀莇蒀肇膆莇薂袀肂莆蚅肅羈蒞螇袈芆蒄蕆蟻膂蒃蕿袆肈蒂螁蠆肄蒁蒁羄羀蒁薃螇艿蒀蚅羃膅葿螈螆肁蒈蕆羈羇薇薀螄芆薆螞罿膂薅襖螂膈薅薄肈肄膁蚆袀羀膀蝿肆羋腿蒈衿膄腿薁肄肀羋蚃袇羆芇螅

　　

【正文】 端蓋采用鑄鐵 HT200，因為鑄鐵具有良好的耐磨性和減振性，而且價格低廉。加工工藝路線：車削其外形 — 銑削內形 — 鉆孔。 圖 33 非合金結構鋼 Q235 碳的質量分數低，具有良好的塑性和焊接性能，但強度較低，在機械制造中主要用于制造受力不大的普通機械零件，因此本課題所設計的調整環，選用 Q235A。因其結構簡單，故只需先鉆孔后車削即可。 蘇州市職業大學機電工程系畢業設計說明書（論文） 第 13 頁 共 30 頁 4. 箱體 圖 34 箱體零件是機器的基礎零件之一。由它將機器和部件中的軸、套、齒輪等有關零件集合成一個整體，使它們之間保持正確的相互位置關系，并按一定的傳動關系協調的傳遞運動 或動力。因此，箱體的加工質量對機器的精度、性能和壽命都有直接的影響。本課題所設計的箱體采用鑄鐵 HT200，因為鑄鐵具有較好的耐磨性、鑄造性、切削性和減振性，且成本低廉。加工方法多采用鑄造，毛坯在鑄造時應防止砂眼和氣孔產生。為了減少殘余應力，箱體鑄造后應進行時效處理。 5. 軸 圖 25 通過對材料的綜合性能及經濟性的分析，本課題所設計的軸采用 45 鋼，因其在機構中起傳遞作用，則需要有較高的強度、硬度和耐磨性。因此，采用淬火 3545HRC。其加工工藝路徑為：車削其外圓輪廓 — 銑削鍵槽 — 攻螺紋 — 熱處理 — 精磨。 蘇州市職業大學機電工程系畢業設計說明書（論文） 第 14 頁 共 30 頁 4 主要零件的參數設置及加工路徑分析 概述 軸是機械加工中常見的典型零件之一。它在機械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，以傳遞扭矩。按結構形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等，其中階梯傳動軸應用較廣，其加工工藝能較全面地反映軸類零件的加工規律和共性。 根據軸類零件的功用和工作條件，其技術要求主要在以下方面： 尺寸精度 軸類零件的主要表面常為兩類：一類是與軸承的內圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求 較高，通常為 IT 5～IT7；另一類為與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，其精度稍低，常為 IT6～ IT9。 幾何形狀精度 主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應限制在尺寸公差范圍內，對于精密軸，需在零件圖上另行規定其幾何形狀精度。 相互位置精度 包括內、外表面、重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等。 表面粗糙度 軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據加工的可能性和經濟性來確定。支承軸頸常為 ～ m，傳動件配合軸頸 為 ～ m。 其他 熱處理、倒角、倒棱及外觀修飾等要求。 軸類零件的材料、毛坯及熱處理 軸類零件的材料 軸類零件材料 常用 45 鋼，精度較高的軸可選用 40Cr、軸承鋼 GCr1彈簧鋼 65Mn，也可選用球墨鑄鐵；對高速、重載的軸，選用 20CrMnTi、 20Mn2B、 20Cr 等低碳合金鋼或 38CrMoAl 氮化鋼。 軸類毛坯 常用圓棒料和鍛件；大型軸或結構復雜的軸采用鑄件。毛坯經過加熱鍛造后，可使金屬內部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度。 軸類零件的熱處理 鍛造毛坯在加工前，均需安排正火或退火處理，使鋼材內部晶粒細化，消除鍛造應力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 調質一般安排在粗車之后、半精車之前，以獲得良好的物理力學性能。 蘇州市職業大學機電工程系畢業設計說明書（論文） 第 15 頁 共 30 頁 表面淬火一般安排在精加工之前，這樣可以糾正因淬火引起的局部變形。 精度要求高的軸，在局部淬火或粗磨之后，還需進行低溫時效處理。 經綜合考慮，本課題所設計的軸采用 45 鋼，因其在機構中起傳遞作用，則需要有較高的強度、硬度和耐磨性。因此，采用淬火 3545HRC。 工藝裝備的選擇 工 藝裝備選擇的合理與 否，將直接影響工件的加工精度、生產效率和經濟效益。應根據地生產類型、具體加工條件、工件結構特點和技術要求等選擇工藝裝備。 夾具的選擇 單件、小批生產應首先采用各種通用夾具和機床附件，如卡盤、機床用平口虎鉗、分度頭等；對于大批和大量生產，為提高生產率應采用專用高效夾具；多品種中、小批量生產可采用可調夾具或成組夾具。 因為本課題所要加工的軸形狀較簡單，采用通用夾具即可，因此選用三角卡盤。 刀具的選擇 一般優先采用標準刀具。若采用機械集中，則可采用各種高效的專用刀具、復合刀具和多 刃刀具等。刀具的類型、規格和精度等級應符合加工要求。 其次在選用刀具時還應注意以下幾點： 在數控機床上銑削平面時，應采用鑲裝可轉位硬質合金刀片的銑刀。一般采用兩次走刀，一次粗銑，一次精銑。當連續切削時，粗銑刀直徑要小一些，精銑刀直徑要大一些，最好能包容待加工面的整個寬度。加工余量大，且加工面又不均勻時，刀具直徑要選得小些，否則當粗加工時會因接刀刀痕過深而影響加工質量。 高速鋼立銑刀多用于加工凸臺和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因為毛坯面有硬化層和夾砂現象，刀具會很快被磨損。 加工余量較小，并且要 求表面粗糙度值較低時，應采用鑲立方氮化硼刀片的端銑刀或鑲陶瓷刀片的端銑刀。 鑲硬質合金的立銑刀可用于加工凹槽、窗口面、凸臺面和毛坯表面。 鑲硬質合金的玉米銑刀可以進行強力切削，銑削毛坯表面和用于孔的粗加工。 精度要求較高的凹槽加工時，可以采用直徑比槽寬小一些的立銑刀，先銑槽的中間部分，然后利用刀具半徑補償功能銑削槽的兩邊，直到達到精度要求為止。 蘇州市職業大學機電工程系畢業設計說明書（論文） 第 16 頁 共 30 頁 在數控銑床上鉆孔，一般不采用鉆模，鉆孔深度為直徑的 5 倍左右的深孔加工容易折斷鉆頭，應注意冷卻和排屑。鉆孔前最好先用中心鉆鉆一個中 心孔或用一個剛性好的短鉆頭锪窩引正。锪窩除了可以解決毛坯表面鉆孔引正問題外，還可以代替孔口倒角。 量具的選擇 單件、小批生產應廣泛采用通用量具，如游標卡尺、百分尺和千分表等；大批、大量生產應采用極限量塊和高效的專用檢驗夾具和量儀等。量具的精度必須與加工精度相適應。 因本零件屬于小批量生產，因此，選用通用量具即可。 切削用量的選擇 對于高效率的金屬切削機床加工來說，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。這些條件決定著加工時間、刀具壽命和加工質量。經濟的、有效的加工方式，要求必須 合理地選擇切削條件。 在確定每道工序的切削用量時，應根據刀具的耐用度和機床說明書中的規定去選擇。也可以結合實際經驗用類比法確定切削用量。在選擇切削用量時要充分保證刀具能加工完一個零件，或保證刀具耐用度不低于一個工作班，最少不低于半個工作班的工作時間。 背吃刀量主要受機床剛度的限制，在機床剛度允許的情況下，盡可能使背吃刀量等于工序的加工余量，這樣可以減少走刀次數，提高加工效率。對于表面粗糙度和精度要求較高的零件，要留有足夠的精加工余量，數控加工的精加工余量可比通用機床加工的余量小一些。 在確定切削用量時，要 根據被加工工件材料、硬度、切削狀態、背吃刀量、進給量，刀具耐用度，最后選擇合適的切削速度。 蘇州市職業大學機電工程系畢業設計說明書（論文） 第 17 頁 共 30 頁 表 41 為車削加工時的選擇切削條件的參考數據 已 知工件的材料為 45 鋼，刀具材料為硬質合金。根據切削用量的選擇原則確定切削用量如下。 第 1 序： a. 確定背吃刀量 ap。單邊加工余量為 ，粗車取 ap＝ 1~2mm，精車取 ap＝。邊 b. 確定進給量 f。根據工件材料、刀桿 截面尺寸、工件直徑及背吃刀量粗車進給量 得 f＝ ，為了確保表面粗糙度精車進給量取 f＝ 。 c. 確定切削速度 vc。 粗車切削速度 vc＝ 122m/min，精車切削速度 vc＝ 146m/min。粗車時機床主軸轉速為 n＝ dvcπ1000 ＝ 1221000??＝ 1214r/min 精車為了保證工件表面粗糙度，采用恒線速切削。 第 2 序： a. 粗車工步 單邊最大余量為 9，粗車背吃刀量選為 ap＝ 2mm，精車粗車取 ap＝，進給量 f＝ 。切削速度 vc。 粗車切削速度 vc＝ 109m/min。計算機床主軸轉速為 1214－ 1946 r/min。其中最 高轉速計算為： n＝ dvcπ1000 ＝ 1091000?? ＝ 1946r/min 取機床轉速為 1200r/min，則切削速度 vc＝ ~109m/min 蘇州市職業大學機電工程系畢業設計說明書（論文） 第 18 頁 共 30 頁 b. 精車工步 精車背吃刀量選為 ap＝ ，精車進給量取 f＝ ，精車切削速度 vc＝ 146m/min。精車用恒線速切削。 c. 切槽工步 進給量 取 f＝ 結合刀具推薦值切削速度為 vc ＝ 100m/min ， 計 算 機 床 主 軸 轉 速 為14461592r/min。其中最高轉速計算為： n＝ dvcπ1000 ＝ 1001000??＝ 2123r/min 刀具及切削參數如下： 圖 42 圖 43 蘇州市職業大學機電工程系畢業設計說明書（論文） 第 19 頁 共 30 頁 進給路線的確定 在數控機床加工過程中，進給路線的確定是非常重要的，它與工件的加工精度和粗糙度直接相關。所謂進給路線就是數控機床在加工過程中刀具中心的移動路線。確定進給路線，就是確定刀具的移動路線。 確定數控車削進給路線的工作重點，主要在于確定粗加工及空行程的進給路線，精加工切削過程的進給路 線基本上都是沿其零件設計圖確定的輪廓順序進行的。 車削進給路線泛指刀具從對刀點（或機床固定原點）開始運動起，直至返回該點并結束加工程序所經過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具切入、切出等非切削空行程。其基本原則是： ① 力求空行程路線最短。可通過巧用起刀點、將起刀點與其對刀點重合在一起；巧設換（轉）刀點，如果將第二把刀的換刀點也設置在合適點位置上，則可縮短空行程距離，在合理安排“回零”路線時，應使其前一刀終點與后一刀起點間的距離盡量減短，或者為零，即可滿足進給路線為最短的要 求。 ② 力求切削進給路線最短。切削進給路線為最短，可有效地提高生產效率，降低刀具的損耗等。 仿形進給路線，用于鑄、鍛件毛坯時進給路線較短。因毛坯形狀為圓棒料，排除第三種進給路線，根據力求進給路線最短原則，第一種走刀路線較適合。 數控銑削加工中進給路 線對零件的加工精度和表面質量有直接的影響，因此，確定好進給路線是保證銑削加工精度和表面質量的工藝措施之一。 下面是銑削中幾種常見的走刀路線。 圖 44 在圖中，左圖和中圖分別為用行切法加 工和環切法加工凹槽的走刀路線，而右 圖是先用行切法，最后環切一刀光整輪廓表面。三種方案中， 左圖方案的加工表面質量最差，在周邊留有大量的殘余；中圖方案和右圖方案加工后的能保證精度，但中圖方案采用環切的方案，走刀路線稍長，而且編程計算工作量大。 蘇州市職業大學機電工程系畢業設計說明書（論文） 第 20 頁 共 30 頁 根據以上分析，本課題所加工的軸上的鍵槽采用右圖所示的走刀方案。 加工順序的確定 主軸加工順序安排如下： 外圓表面左右兩端的粗加工（以頂尖孔定位）→外圓表面左右兩端的精加工（以頂尖孔定位）→攻螺紋→軸上鍵槽的銑削→淬火→精磨。 當主要表面加工順序確定后，就要合理 地插入非主要表面加工工序。對主軸來說非主要表面指的是螺孔、鍵槽、螺紋等。這些表面加工一般不易出現廢品，所以盡量安排在后面工序進行，主要表面加工一旦出了廢品，非主要表面就不需加工了，這樣可以避免浪費工時。但這些表面也不能放在主要表面精加工后，以防在加工非主要表面過程中損傷已精加工過的主要表面。 對凡是需要在淬硬表面上加工的螺孔、鍵槽等，都應安排在淬火前加工。非淬硬表面上螺孔、鍵槽等一般在外圓精車之后，精磨之前進行加工。 數控加工工藝卡片 單位 名 稱 產品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 典型軸 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設備 車間 001 O1000 三爪卡盤和活動頂尖 數控車床 數控中心 工步號 工步內容 刀具號 刀具規格㎜ 主軸轉速r/mm 進給速度 mm/min 背吃刀量 mm 備注 1 平端面 外圓刀 25 25 500 手動 2 鉆中心孔 鉆頭 ?16 950 手動 3 車內孔 內孔刀 25 25 700 200 自動 4 攻螺紋 絲錐 ?6 1000 300 手 動 5 車兩端外圓 外圓刀 25 25 800 220 自動 6 銑削鍵槽 銑刀 25 25 900 300 自動 加工余量的確定 加工余量的大小等于每個中間工序加工余量的總和。工序間的加工余量的選擇