軸類零件的編程加工

1、四川希望汽車職業(yè)學(xué)院機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計軸類零件的編程加工學(xué) 生 姓 名：龍護洋 學(xué) 號：20141720指 導(dǎo) 教 師：鄢明強 所 在 系 部：機電工程系專 業(yè)：模具設(shè)計與制造中國·四川資陽2016年6 月 第一章 設(shè)計的目的和意義設(shè)計的目的及意義主要由以下幾個方面：1.通過本次的課程設(shè)計要達到能對普通車車床，普通銑床的掌握、典型零件的工藝分析、工藝過程的擬定于加工，提高學(xué)生的設(shè)計能力和加工的系統(tǒng)化知識。 2.學(xué)會運用有效的資源，提高學(xué)生的動手能力和查閱能力、資料的收集能力。 3.根據(jù)零件圖能夠?qū)D紙的完整性和正確性分析。 4.完整正確分析零件圖的技術(shù)要求，并把加工標(biāo)準(zhǔn)達到零件圖的

2、技術(shù)要求。 5.學(xué)會確定加工余量、工序尺寸及公差的計算。 6.提高自己對零件工藝的綜合能力的分析。第二章 零件分析1 生產(chǎn)狀態(tài)繪制回轉(zhuǎn)體類零件圖，如圖1-1所示，零件材料為鑄鐵，小批量生產(chǎn)，無熱處理工藝等其他要求。圖1-1 零件圖2 零件結(jié)構(gòu)分析該零件屬于軸類零件，加工外表面、切槽、車螺紋、；這些均可在普通車床上完成。該零件還有鍵槽，可在銑床上完成。零件的變形情況，保證零件的加工精度雖然普通車床的精度較高，但對于一些特殊的零件外，如切槽時，在加工時產(chǎn)生的切削力，容易引起工件的振動，加工槽的尺寸公差和表面粗糙度的要求難以保證。然而，該零件的最小直徑為14mm，剛性足夠在加工時不易產(chǎn)生振動。第三章

3、 零件總體分析1 選擇毛坯該零件的材料為鑄鐵，如圖2-1所示。圖2-1 零件毛坯圖2 工藝分析該零件屬于軸類零件，大部分可在普車上加工完成；該零件圖由圓柱、退刀槽、螺紋、鍵槽、倒角組成；可按照先粗后精、先車外圓、再車螺紋退刀槽、再車螺紋、倒角、最后銑床加工鍵槽的順序加工。3 加工路線零件的加工方案。1毛坯2普車3普銑4檢驗5入庫。4 工序間的銜接1）事先給定的毛坯。2）大部分可在普車上兩次裝夾加工完成，并且各部分的表面粗糙度質(zhì)量普車也可滿足，且在加工過程中其加工效率也較高，并且也體現(xiàn)了普通車床的較高精度、高效，并且工序集中。所以本課程設(shè)計側(cè)重于普車的加工。3）零件上有鍵槽，可在普銑上裝夾兩次加

4、工完成，其加工質(zhì)量普銑也可以滿足，效率也可以達到要求。第四章 機床選擇與工藝分析1機床選擇1）工件為階梯軸類零件，故選擇普通車床CA6140型。其中：C車床（類代號）；A結(jié)構(gòu)特性代號； 6組代號（落地及臥式車床）； 1系代號（普通落地及臥式車床）； 40主參數(shù)（最大加工件回轉(zhuǎn)直徑400mm）； 普通車床CA6140型加工對象廣，主軸轉(zhuǎn)速和進給量的調(diào)整范圍大，能加工工件的內(nèi)外表面、端面。這種車床主要由工人手工操作，生產(chǎn)效率一般，適用于單件、小批生產(chǎn)和修配車間。2）該工件還有鍵槽部分，故選擇立式銑床： X62W。 其中：X銑床類（類代別）； 6臥式銑床型（組別）； 2工作臺的號數(shù)，從名牌上，可知2

5、號工作臺其寬為320mm（基本參數(shù)）； W萬能（特性）。 X62W是老型號，新型號應(yīng)為X6132，其中X和6的意義與老型號一樣，這里的1則表示萬能，32表示工作臺實際寬度的十分之一。 臥式銑床X62W的主軸軸線平行于工作臺。臥式銑床又分為普通和萬能兩種，其主要區(qū)別在于萬能銑床的工作臺可以在水平面左右轉(zhuǎn)動45°。其作用是銑螺旋槽時，螺旋角的大小就是由工作臺搬動角度得到的。而普通臥銑床的工作臺不能轉(zhuǎn)動，所以也就不能加工螺旋槽。2工藝過程卡片該零件屬于軸類零件，大部分可在普車上加工完成；該零件圖由圓柱、退刀槽、螺紋、鍵槽、倒角、鍵槽組成；可按照先粗后精、先近后遠、先車外圓、再車螺紋退刀槽、

6、再車螺紋、倒角、最后銑床加工鍵槽的順序加工。故該零件加工工藝過程卡如表4-1所示表4-1工藝過程卡機械加工工藝過程卡零件圖號材料件數(shù)毛坯類型毛坯尺寸軸類件2鑄鐵1鍛件185mm×27mm序號工序名稱工序內(nèi)容機床工 裝1車削1. 車端面普通車床端面車刀2.粗車零件至圖紙樣三爪自定心卡盤2. 精車外圓車刀3. 切螺紋退刀槽切槽刀4. 車螺紋螺紋車刀5. 切斷切槽刀2銑床1.粗銑普通銑床D2圓柱銑刀2.精銑D2圓柱銑刀3檢驗檢驗零件4入庫涂油入庫3加工內(nèi)容1）軸類零件的工藝過程卡中，從零件所加工的部位來看，該零件需要用三爪自定心卡盤裝夾，平口鉗。2）該零件的各個加工部位的表面粗糙度有Ra0

7、.8、Ra1.6、Ra3.2。第五章 數(shù)控加工工序分析1 零件加工內(nèi)容1） 該零件需要加工的有端面、外圓柱、退刀槽、螺紋。2） 從加工、定位、換刀三方面考慮，以工件的右端面（平完端面后）為基準(zhǔn)面。3） 將工件取下?lián)Q向以工件的左端面（平完端面后）為基準(zhǔn)面4） 該零件還需要加工鍵槽。5） 從加工、定位兩方面考慮，平口鉗夾裝，以工件以工件的右端面（平完 端面后）為基準(zhǔn)面。2 工藝設(shè)計該零件分為三個工序，1號工序為正向裝夾車床加工，2號工序為反向裝夾零件車床加工，3號工序為銑床加工。2.1 選擇加工 該工序制定方案可以按粗加工和精加工的次序完成，或全部加工表面按先粗加工后精加工分開進行，對于有面有槽的

8、零件，可以先面后槽，按這種方法劃分工步，可以提高孔的加工精度。 根據(jù)零件圖的分析，該零件的加工工步如下：1) 在普車上兩次夾裝，粗車外表面到圖紙要求尺寸（留取0.5mm的精加工余量）。2) 在普車上精車至圖紙尺；并保證其加工精度。3) 切螺紋退刀槽。4) 車螺紋。5) 在銑床上夾裝，粗銑鍵槽到圖紙要求尺寸（留取0.5mm的精加工余量）6) 在銑車上精車至圖紙尺；并保證其加工精度。2.2 確定加工順序由于該零件的工步比較集中，所以按使用刀具來劃分，以同一把刀具完成工藝的過程作為一道工序，這種劃分的方法合適于工件的待加工便面較多的情況。在車床加工上常用這種方法。所以加工順序如下：裝夾左端40mm處

9、，以工件右端中心為編程原點，以右端面為定位基準(zhǔn)粗車、精車、切槽、車螺紋；裝夾右端90mm處，以工件左端中心為編程原點，以右端面為定位基準(zhǔn)粗車、精車、切槽、車螺紋。3 確定裝夾方案3.1 裝夾分析1）普車時，零件的主要加工內(nèi)容為外圓柱；因此，切削力的主要受力方向是工件的徑向。2）普銑時，零件的主要的加工內(nèi)容為鍵槽；因此，切削力的主要受力方向是工件的徑向。3.2 夾具確定 夾具是工件裝夾過程中的重要部分。工件定位后必須通過一定的機構(gòu)產(chǎn)生夾緊力，把工件壓緊在定位原件上，讓它保持在準(zhǔn)確的定位位置，不會因為切削力、工件的重力、扭力或慣性力等的作用而產(chǎn)生位置的變化和震動，這樣才能更好的保證加工精度。 該零

10、件是軸類零件，車床時，加工的部分又全部是在工件的外表面上，所以用三爪自定心卡盤就可以了；銑床時，加工部分僅為鍵槽加工，所以用平口鉗，附帶壓塊的V型鐵即可。依上述考慮該零件裝夾工具如圖5-1所示：（a） （b） 圖5-1 該零件裝夾裝夾如圖5-2所示： 普車加工普銑加工（a）普銑加工（b）4 刀具的選擇普車中使用的刀具種類較多，刀具的選擇應(yīng)根據(jù)加工中心的加工能力，工件材料的想能，加工工序，切削用量以及其他相關(guān)因素選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 在經(jīng)濟型數(shù)控加工中，由于刀具的刃磨、測量和更

11、換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序，一般應(yīng)遵循以下原則：盡量減少刀具數(shù)量；把刀具裝夾后，應(yīng)完成其所能進行的所有加工部位：粗細加工的刀具應(yīng)分開使用，即使是相同尺寸規(guī)格的刀具；先粗加工后精加工。4.1 刀具類型加工軸類零件選用的刀具及結(jié)構(gòu)類型如圖5-2所示： 2mm切槽刀 90°以及75°端面車刀 60°螺紋車刀D2圓柱銑刀圖5-2 刀具結(jié)構(gòu)類型4.2 刀具材料毛坯的材料是鑄鐵，考慮到刀具的材料強度、硬度、韌性、耐磨性和耐熱性等基本性能，應(yīng)采用硬質(zhì)合金材料的刀具進行切削加工，提高效率。4.3 刀具規(guī)格 本工序的刀具具體名稱、刀具編號

12、、刀具規(guī)格等內(nèi)容見表6-1所示表6-1車床加工刀具卡普通車床車床刀具卡型別零件圖號零件名稱軸類零件設(shè)備名稱普通車床設(shè)備型號CA6140型程序號無基本材料硬質(zhì)合金硬度HRA 91工序名稱車工序號序號刀號刀具名稱刀具圖號刀具參數(shù)加工部位刀桿規(guī)格1T0190°外圓車刀116×25車端面、粗車、精車外圓2T024mm切槽刀216×25切槽、切斷3T0360°螺紋車刀316×25螺紋刀具簡圖 1 90°以及75°外圓車刀 2. 5mm切槽刀 3. 60°螺紋車刀更改欄編程員共1頁工藝員第1頁工藝室主任更改單號更改編號更改者日

13、期主工藝師表6-2銑床加工刀具卡普通銑床銑床刀具卡型別零件圖號零件名稱軸類零件設(shè)備名稱普通車床設(shè)備型號CA6140型程序號無基本材料硬質(zhì)合金硬度HRA 91工序名稱車工序號序號刀號刀具名稱刀具圖號刀具參數(shù)刀補地址加工部位刀尖半徑刀桿規(guī)格半徑形狀1T04D2圓柱銑刀10D21粗銑鍵槽精銑鍵槽刀具簡圖D2圓柱銑刀更改欄編程員共1頁工藝員第1頁工藝室主任更改單號更改編號更改者日期主工藝師4.4 切削用量的選擇原則切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速（切削速度）、背吃刀量、進給量。切削用量的大小對切削力、切削功率、刀具磨損、加工質(zhì)量和加工成本均有顯著影響。車床加工中選擇切削用量時，就是在保證加工質(zhì)量和刀具耐用度的前提

14、下，充分發(fā)揮車床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。粗、精加工時切削用量的選擇原則如下：（1）粗加工時切削用量的選擇原則 首先選取盡可能大的背吃刀量；其次要根據(jù)機床動力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度。（2）精加工時切削用量的選擇原則 首先根據(jù)粗加工后的余量確定背吃刀量；其次根據(jù)已加工表面的粗糙度要求，選取較小的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，盡可能選取較高的切削速度。切削用量的選擇方法（1）背吃刀量ap的選擇背吃刀量的選擇應(yīng)根據(jù)加工余量確定。粗加工（Ra10Ra80）時，一次進給應(yīng)盡可能切除全部余量。在中等功率機床上，背吃刀量

15、可達 810mm。精加工（Ra0.321.25）時，背吃刀量取為0.20.4。在工藝系統(tǒng)剛性不足或毛坯余量很大，或余量不均勻時，粗加工要分幾次進給，并且應(yīng)當(dāng)把第一、二次進給的背吃刀量盡量取得大一些。（2）進給量f（進給速度vf）的選擇 進給量（進給速度）是車床和銑床切削用量中的重要參數(shù)，根據(jù)零件的表面粗糙、加工精度要、刀具及工件材料等因素，參考切削用量手冊選取。對于多齒刀具，其進給速度vf 、刀具轉(zhuǎn)速n、刀具齒數(shù)z及每齒進給量fz的關(guān)系為:Vf=f.n=fz.z.n粗加工時，由于工件表面質(zhì)量沒有太高的要求，這時主要考慮機床進給機構(gòu)的強度和剛性及刀桿的強度和剛性等限制因素，可根據(jù)加工材料、刀桿尺

16、寸、工件直徑及已確定的背吃刀量來選擇進給量。精加工時，則按表面粗糙度要求，根據(jù)工件材料、刀尖圓弧半徑、切削速度來選擇進給量。如精銑時可取2025mm/min，精車時可取0.100.20mm/r 最大進給量受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制。在選擇進給量時，還應(yīng)注意零件加工中的某些特殊因素。比如在輪廓加工中，選擇進給量時，就應(yīng)考慮輪廓拐角處的超程問題。特別是在拐角較大，進給速度較高時，應(yīng)在接近拐角處適當(dāng)降低進給速度，在拐角后逐漸的升速，以保證加工精度。確定進給速度的原則如下：1).當(dāng)工件的質(zhì)量要求能夠得到保障時，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進給速度。一般在100200mm/min范圍內(nèi)選取。2）當(dāng)加

17、工精度、表面粗糙度要求較高時，進給速度應(yīng)選小一些，一般在2050mm/min范圍內(nèi)選取。3）在切槽時，宜選擇較低的進給速度，一般在2050mm/min范圍內(nèi)選取。4）在車螺紋時，一般在100200mm/min范圍內(nèi)選取。4）刀具空行程時，特別是遠距離“回零”時，可以設(shè)定該機床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進給速度。（3）切削速度vc的選擇根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進給量及刀具耐用度選擇切削速度?？捎媒?jīng)驗公式計算，也可根據(jù)生產(chǎn)實踐經(jīng)驗在機床說明書允許的切削速度范圍內(nèi)查表選取或者參考有關(guān)切削用量手冊選用。切削速度vc確定后，按式（3-3）計算出機床主機轉(zhuǎn)速n(r/min），對有級變速的機床，須按機床說明書選擇與

18、所算轉(zhuǎn)速n接近的轉(zhuǎn)速，并填入程序單中。n=100vc/（3.14×D） （3-3）式中 D工件或刀具直徑，mm。在選擇切削速度時，還應(yīng)考慮以下幾點:1）應(yīng)盡量避開積屑瘤產(chǎn)生的區(qū)域。2）斷續(xù)切削時，為減小沖擊和熱應(yīng)力，要適當(dāng)降低切削速度。3）在易發(fā)生振動的情況下，切削速度應(yīng)避開自激振動的臨界速度。4）加工大件、細長件和薄壁工件時，應(yīng)選用較低的切削速度。5）加工帶外皮的工件時，應(yīng)適當(dāng)降低切削速度。當(dāng)需要校驗機床功率、計算夾緊力時，還需要確定切削力及切削功率的大小。常用確定切削力的方法有三種：由經(jīng)驗公式計算；由單位切削力計算；由諾模圖確定。表一 表二表三表四表五綜上所述，經(jīng)查詢可鍛件鑄鐵的

19、硬度為160-219HBC,由HRC=HBS/10和HRA=HRC/2+52可得鑄鐵的HRA為60-63，考慮到加工效率選擇硬質(zhì)合金刀具。由實用機械工人切削手冊和機床的性能可得車削時粗加工時ap=1mm，f=0.3mm/r，vc=80mm/min；精車時：ap=0.5，f=0.15mm/r，vc=100mm/min。由公式n=1000.vc/（3.14.D）可得粗車主軸轉(zhuǎn)速n=600mm/r，精車時n=900mm/r，車螺紋時n=300mm/r；銑鍵槽時，ap=2mm，f=0.2mm/r，VC=15mm/min；由此可得銑鍵槽時n=1000r/min。 附錄表4-1 機械加工工藝過程卡零件圖號

20、材料件數(shù)毛坯類型毛坯尺寸軸類件2鑄鐵1鍛件185mm×27mm序號工序名稱工序內(nèi)容機床工 裝1車削6. 車端面普通車床端面車刀2.粗車零件至圖紙樣（留0.5mm 精車）三爪自定心卡盤7. 精車外圓車刀8. 切螺紋退刀槽切槽刀9. 車倒角螺紋車刀10. 車螺紋切槽刀2銑床1. 粗銑（留0.5mm精車）普通銑床D2圓柱銑刀2精銑D2圓柱銑刀3檢驗檢驗零件4入庫涂油入庫附表1-1機械加工工序卡片毛坯尺寸185X27mm毛坯種類鑄鐵每坯件數(shù)1每臺件數(shù)1備注工序號工序名稱1車軸右側(cè)外圓及端面毛坯種類毛坯外形尺寸每坯件數(shù)鑄鐵185X27mm1設(shè)備名稱設(shè)備型號同時加工數(shù)量普通車床CA61401工步

21、號工步內(nèi)容工藝裝備主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)切削速度/(m/min)進給量/(mm/r)背吃刀量/mm進給次數(shù)1車端面90°外圓車刀9001000.15112粗車直徑25的外圓75°外圓車刀600800.3113精車直徑25的外圓75°外圓車刀9001000.150.524粗車直徑20的外圓75°外圓車刀600800.3145精車直徑20的外圓75°外圓車刀9001000.150.526粗車直徑16的外圓75°外圓車刀600800.3137精車直徑16的外圓75°外圓車刀9001000.150.528車退刀槽5mm切槽刀600800.3159車倒角75°外圓車刀600800.31110車螺紋60°螺紋車刀30010010.54審核日期標(biāo)記處記更改文件號簽字日期標(biāo)記處記更改文件號簽字日期附表1-2機械加工工序卡片毛坯尺寸185X27mm毛坯種類鑄鐵每坯件數(shù)1每臺件數(shù)1備注工序號工序名稱2車軸右側(cè)外圓及端面毛坯種類毛坯外形尺寸每坯件數(shù)鑄鐵1