《鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸數(shù)控車削加工工藝及模擬仿真方案設(shè)計(jì)》14000字（論文）

第第V頁(yè)共25頁(yè)鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸數(shù)控車削加工工藝及模擬仿真方案設(shè)計(jì)第一章緒論………………11.1鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的數(shù)控車削加工研究背景和意義…………11.1.1鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的加工工藝概述………11.1.2目前鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸數(shù)控加工存在的問(wèn)題……………51.2鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸零件的車削加工國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀……………51.2.1車削方法的改進(jìn)……………51.2.2工件加工時(shí)的振動(dòng)特性……………………51.2.3車削加工時(shí)誤差補(bǔ)償應(yīng)用…………………61.2.4細(xì)長(zhǎng)軸的加工工藝設(shè)計(jì)……………………61.3本文的內(nèi)容安排……………………6第二章鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸和特征零件的加工誤差分析………………82.1鋁合金材料階梯軸和特征零件的誤差主要來(lái)源分析……………82.2鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸的車削受力分析…………82.3卡盤(pán)-中心架-頂尖裝夾方式對(duì)零件的加工工藝分析……………92.4本章小結(jié)……………9第三章鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸數(shù)控車削加工工藝分析……103.1引言………………103.2鋁合金材料階梯軸工件的加工工藝分析…………103.2.1鋁合金材料階梯軸的數(shù)控車削加工的技術(shù)要求…………103.2.2鎂鋁6061型鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸數(shù)控車削存在的問(wèn)題…113.3鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸的數(shù)控車削仿真加工……113.3.1加工刀具的幾何參數(shù)選擇…………………113.3.2工件切削用量參數(shù)選擇……………………123.4本章小結(jié)…………13第四章鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸零件的模擬仿真理論方案…144.1零件試制的加工方案設(shè)計(jì)…………144.2制定零件仿真加工的過(guò)程…………144.2.1確定仿真加工工藝路線……………………144.2.2選擇加工刀具及參數(shù)………154.2.3鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸加工工序卡……………154.2.4.鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸加工工序簡(jiǎn)圖………154.3零件仿真軟件的應(yīng)用………………164.3.1鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的產(chǎn)品仿真加工內(nèi)容及成品…………194.4本章小結(jié)……………21第五章總結(jié)……………225.1論文總結(jié)……………22參考文獻(xiàn)…………………24附錄…………………………25第一章緒論鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的數(shù)控車削加工研究背景和意義隨著我們國(guó)家制造行業(yè)的飛速發(fā)展，人們對(duì)工業(yè)裝備的質(zhì)量、機(jī)械的使用性能都提出了更加嚴(yán)苛的要求，逐步向現(xiàn)代化、信息化、集能化和智能化的方向不斷推進(jìn)，與此同時(shí)，數(shù)控加工技術(shù)也因此有了更大的發(fā)展方向，在工業(yè)制造行業(yè)中起著舉足輕重的作用。許多關(guān)鍵的零部件都離不開(kāi)數(shù)控加工設(shè)備的加工，因?yàn)樗麄兌加幸粋€(gè)共同的特點(diǎn)，零件的尺寸精度的要求較高、它的工藝要求是非常嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?、零件的生產(chǎn)效率較低和加工材料的加工困難性，這也促進(jìn)了高精度數(shù)控加工設(shè)備的發(fā)展，它的出現(xiàn)，能夠在一定的程度上，能夠使大部分經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的員工都能操作，減少了因?yàn)椴僮鲉T、加工的設(shè)備、加工方式等問(wèn)題，導(dǎo)致影響零部件的加工精度，同時(shí)也逐步滿足了個(gè)別零部件的大批量生產(chǎn)需求，就如鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸而言，因?yàn)槠溟L(zhǎng)徑比大、剛性差、加工難度大，所以在平時(shí)的加工中很難保證其精度要求。在實(shí)際的機(jī)械設(shè)備中，細(xì)長(zhǎng)階梯軸被譽(yù)為是機(jī)械設(shè)備上最關(guān)鍵的傳動(dòng)力的部件，同時(shí)，它也是被運(yùn)用在機(jī)械上的一種最常見(jiàn)的特殊零部件，細(xì)長(zhǎng)階梯軸也因?yàn)樗奶厥庑?，被人們廣泛應(yīng)用于機(jī)械工程裝備、航空、交通運(yùn)輸設(shè)備等等領(lǐng)域，因此，被安裝在機(jī)械設(shè)備上的細(xì)長(zhǎng)階梯軸的制造精度，就是決定著機(jī)械設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中，運(yùn)行的可靠性。現(xiàn)如今，即使更高端的數(shù)控加工設(shè)備的不斷被研發(fā)出來(lái)，細(xì)長(zhǎng)階梯軸也還屬于難加工件，高端的數(shù)控加工設(shè)備對(duì)操作員們的技術(shù)操作水平、加工方式的選擇都提出了非常高的要求。本文研究的是鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的加工工藝設(shè)計(jì)；主要針對(duì)鋁合金材料和細(xì)長(zhǎng)軸的特征零件，規(guī)劃其加工工藝，并且在條件允許的情況下，借助數(shù)控仿真的軟件來(lái)進(jìn)行合理的零件模擬仿真加工，以便減少產(chǎn)品的加工時(shí)間，從而達(dá)到優(yōu)化加工工序的作用。1.1.1鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的加工工藝概述根據(jù)軸類零件本身的外貌特點(diǎn)，有著許多種類，根據(jù)本身的特點(diǎn)，分幾種；細(xì)長(zhǎng)的直軸、細(xì)長(zhǎng)階梯軸。在我國(guó)現(xiàn)代化制造加工行業(yè)里面，各種各樣形狀、結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜的階梯軸，正在被使用在“千奇百怪”的機(jī)器設(shè)備里面，就好像安裝在數(shù)控設(shè)備里面的絲桿、光桿、液壓設(shè)備中的液壓活塞桿還有在遠(yuǎn)洋開(kāi)采石油的海上鉆井平臺(tái)上鉆桿。因?yàn)殇X合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的實(shí)際加工過(guò)程，主要的加工步驟就是從加工的材料、設(shè)備、加工方式與零件的裝夾方式四個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行概括，其具體如下；鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的材料特性（1）、密度小、鋁跟鋁合金的密度均約為銅與鐵的1/3。（2）、該材料的金屬?gòu)?qiáng)度較高，這個(gè)材料在經(jīng)過(guò)某些程度的優(yōu)化，就可以提高本身的強(qiáng)度硬度,而且，在實(shí)際的金屬化合物中，有一部分的鋁合金，是可以采用一些熱處理方式，來(lái)強(qiáng)化材料的硬度強(qiáng)度等。（3）、材料本身的導(dǎo)電性好，它的金屬導(dǎo)電性排在金、銀、銅的后面。（4）、材料本身的耐腐蝕性好，自然界中的鋁還有鋁合金材料容易和空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成一層較為致密而且牢固的氧化鋁，使材料不受自然界中的化學(xué)腐蝕。（5）、容易加工、可塑性好，；鋁合金材料具有良好的鑄造性能和良好的加工塑性。2.鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸常用的加工設(shè)備（1）、車床在機(jī)械制造生產(chǎn)中，車床是我們?cè)谥圃祛I(lǐng)域里面，用來(lái)生產(chǎn)加工軸類零件還有回轉(zhuǎn)體產(chǎn)品的機(jī)械，同時(shí)也是最常用的加工設(shè)備，同時(shí)也是經(jīng)濟(jì)回報(bào)效率較高的加工設(shè)備，其中主要有兩大類（如圖1.1所示）。1）普通車床，簡(jiǎn)稱普車；在這種車床中，使用普通車床加工材料的方式是通過(guò)操作員對(duì)車床進(jìn)行實(shí)時(shí)的控制來(lái)得到合格的零件，其加工要求嚴(yán)格且對(duì)操作員的技能操作水平要求比較高，故導(dǎo)致所生產(chǎn)的產(chǎn)品的生產(chǎn)效率不高、產(chǎn)品合格率低，其中，在零件的加工過(guò)程中，由于材料自身的金屬特性，會(huì)導(dǎo)致其加工質(zhì)量得不到有效的控制。2）數(shù)控車床，簡(jiǎn)稱數(shù)車；數(shù)控車床是在普通車床的基礎(chǔ)上進(jìn)行的改良，其主要特點(diǎn)是不需要操作者實(shí)時(shí)的去控制機(jī)器，轉(zhuǎn)而是使用數(shù)字化控制程序設(shè)備來(lái)控制，在鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的生產(chǎn)過(guò)程中，只需要進(jìn)行一次程序錄入、對(duì)刀等步驟，便可以生產(chǎn)零件，其過(guò)程中只需要對(duì)刀具進(jìn)行磨損補(bǔ)償、尺寸精度保證的有效控制，其對(duì)操作者要求低，加工效率以及加工精度均比普通車床高。（a）普通車床（b）數(shù)控車床圖1.1車床類型（2）、磨床在生產(chǎn)精度要求較為嚴(yán)苛的零件時(shí)，為了使所生產(chǎn)的零件能夠達(dá)到圖紙中規(guī)定的工藝要求，人們主要選擇的設(shè)備主要有兩大類（如圖1.2所示）。1）數(shù)控外圓磨床數(shù)控外圓磨床本身的精度較高，它是可以讓操作員通過(guò)在數(shù)控系統(tǒng)中輸入指定的程序代碼，來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)行加工進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、控制，這一類的數(shù)控設(shè)備，它生產(chǎn)加工出來(lái)的零件，它的表面質(zhì)量是很好的、精度符合要求、效率高，適合在現(xiàn)階段下加工那些對(duì)精度要求較高的零部件，所以它被人們應(yīng)用在了精加工階段。2）無(wú)心外圓磨床無(wú)心外圓磨床，它的工作原理是；技術(shù)員通過(guò)定位零件的已加工表面，進(jìn)行磨削加工，主要有兩種磨削方式，縱磨法與橫磨法，縱磨法適合加工不帶臺(tái)階的軸，橫磨法適合加工階梯類零件。在零件的磨削加工過(guò)程中，被定位的零件中心點(diǎn)應(yīng)該高于導(dǎo)輪的中心點(diǎn)和砂輪的中心點(diǎn)，且被導(dǎo)輪的摩擦力帶動(dòng)來(lái)與砂輪摩擦，來(lái)達(dá)到磨削加工，這種機(jī)床的加工效率高，被設(shè)計(jì)者們應(yīng)用于大批量的生產(chǎn)條件下。(a)數(shù)控外圓磨床（b）無(wú)心外圓磨床圖1.2，磨床的類型（3）、專用設(shè)備由于我國(guó)的工業(yè)制造業(yè)的飛速發(fā)展，針對(duì)某些細(xì)長(zhǎng)階梯軸的專用加工設(shè)備被大量研發(fā)出來(lái)，主要是用于生產(chǎn)大批量形狀簡(jiǎn)單、尺寸要求標(biāo)準(zhǔn)的軸類零件，但是不適用于那些結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工工藝要求高且小批量生產(chǎn)的軸類零件。3、鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸常用的加工方式（1）車削零件的車削加工，是通過(guò)在車床的刀架安裝切削刀具上，并且在設(shè)備運(yùn)行的情況下，通過(guò)控制所安裝的刀具來(lái)實(shí)現(xiàn)零件的車削加工，這個(gè)是加工零件本身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和切削刀具的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的互相配合，來(lái)得到預(yù)期的零件的加工方式，主要被用于加工回轉(zhuǎn)類零件表面，如軸、套等，車削加工可以對(duì)零件進(jìn)行粗加工與精加工，車削在機(jī)械制造領(lǐng)域中是最基本且應(yīng)用最為廣泛的切削方法。（2）磨削磨削加工是使用各種材質(zhì)的磨具去除材料的磨削方式，這種加工方式，主要被用于加工回轉(zhuǎn)體部件、平面類部件，磨削加工是精度要求非常高的，是屬于精密級(jí)加工，其加工精度高，在機(jī)械制造領(lǐng)域中被應(yīng)用于精加工步驟中。（3）光整光整加工方式，是零件在精加工后，為了使零件達(dá)到更高的精度的要求，在原來(lái)工件的基礎(chǔ)上不切除材料或者切除極少的金屬材料，來(lái)提高工件的加工表面尺寸與形狀精度，目前，在生產(chǎn)生活中，能夠降低工件表面的表面粗糙度來(lái)達(dá)到非常高的精度的加工方式有以下幾點(diǎn)；就如研磨加工、超精密加工、零件拋光、滾壓等方式。在我們國(guó)家現(xiàn)代化的生產(chǎn)線里面，光整加工方式是屬于那種超精密級(jí)的加工，是國(guó)際上面運(yùn)用較為廣泛的精加工方式。4.鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸常用的裝夾方式（1）頂尖-頂尖裝夾該裝夾方式是為了保證零件在加工零件的過(guò)程中，為了使零件跟隨卡盤(pán)旋轉(zhuǎn)，所以安裝了雞心夾，而且被雞心夾夾持的零件另一端，要采用頂尖將零件頂住，以便達(dá)到鎖緊零件的功效。安裝雞心夾的目的是；通過(guò)卡盤(pán)的旋轉(zhuǎn)來(lái)?yè)軇?dòng)雞心夾轉(zhuǎn)動(dòng)，因?yàn)殡u心夾頭會(huì)將零件鎖住并且會(huì)與卡盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)。所以這種裝夾的方式，適合廣泛的使用在加工零件的尺寸較長(zhǎng)的工件，以及對(duì)產(chǎn)品的同軸度要求比較高、而且不能通過(guò)一次夾緊來(lái)進(jìn)行零件的限位的細(xì)長(zhǎng)階梯軸的上，它的裝夾方式就如圖1.3所示。（2）卡盤(pán)-頂尖裝夾方式這種裝夾方法，是卡盤(pán)抓緊零件，另外的一端通過(guò)彈性頂尖的頂持，頂住零件并且鎖緊頂尖，不讓它本身產(chǎn)生位移，這種裝夾方式適合加工長(zhǎng)度較短的軸類工件以及小批量生產(chǎn)的工件，其裝夾方式如圖1.4所示。（3）卡盤(pán)-中心架-頂尖裝夾這種在數(shù)控設(shè)備上被廣泛使用的裝夾方式，是運(yùn)用三爪卡盤(pán)夾緊零件的一端，通過(guò)計(jì)算，把中心架安裝在預(yù)定的位置，來(lái)達(dá)到輔助支撐的功效，零件另外的一端采用頂尖頂住零件并且將頂尖鎖緊，不讓它發(fā)生位移，這種裝夾方式需要尋找軸的中心位置而且零件的預(yù)定位置有待加工面的凹型軸段的軸，這種裝夾的方式就如下圖1.5所示。（4）卡盤(pán)-跟刀架-頂尖裝夾方式這種在數(shù)控設(shè)備上常用的裝夾方式，本質(zhì)是使用三爪卡盤(pán)，把零件的一端夾緊牢固，把跟刀架牢固的安裝在數(shù)控設(shè)備的溜板上面。在加工的過(guò)程中，跟刀架的原理是，在零件加工時(shí)，跟刀架與零件接觸的支承爪跟隨在刀具的后面并且同步進(jìn)給，從而達(dá)到在加工零件時(shí)，抵消刀具對(duì)零件力的作用來(lái)起到輔助加工的作用，同時(shí)，零件的另外一端也是使用頂尖，把零件頂住并且鎖緊頂尖，不讓頂尖產(chǎn)生位移。這種裝夾方式適合加工細(xì)長(zhǎng)光軸，這類裝夾的方式就是如下圖1.6所示。綜上所述，加工細(xì)長(zhǎng)階梯軸最常用的車削加工方法是數(shù)控車削加工，主要原因有；在這種加工方法中，這一種加工方式，對(duì)操作員的技術(shù)要求低，零件的生產(chǎn)周期短，零件的精度穩(wěn)定，便于補(bǔ)償尺寸誤差，而在數(shù)控加工工序的制定的時(shí)候，由于加工工序集中，即保證了工件的加工精度，又保證了工件的生產(chǎn)效率。1.1.2目前鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸數(shù)控加工存在的問(wèn)題1）受自身形狀結(jié)構(gòu)、材料剛性不足、加工設(shè)備的加工特性以及技術(shù)操作員的技術(shù)水平等因素限制。導(dǎo)致零件在加工的過(guò)程中，因?yàn)榱慵旧淼拈L(zhǎng)度較長(zhǎng)，所以會(huì)產(chǎn)生彎曲還有變形變形，還有出現(xiàn)振紋的情況，以至于加工出來(lái)的零件完全滿足不了設(shè)計(jì)圖紙的要求，產(chǎn)生的原因是；1.該軸的長(zhǎng)徑比大，在切削過(guò)程中，材料自身的形狀結(jié)構(gòu)不對(duì)稱，軸段多、材料的剛性不足，會(huì)出現(xiàn)材料的熱變形，從而產(chǎn)生軸的同軸度、圓度等超差。2）因?yàn)檫@類軸是屬于鋁合金材料而且零件一次的加工時(shí)間長(zhǎng)，在零件的車削過(guò)程中，容易造成材料粘刀形成切削瘤，導(dǎo)致工件表面被劃傷而影響表面質(zhì)量和加工環(huán)境的安全。3）因?yàn)樵撦S屬于細(xì)長(zhǎng)階梯軸，導(dǎo)致其裝夾方式復(fù)雜多樣、加工工藝的安排繁雜，各個(gè)技術(shù)操作員的操作習(xí)慣的不同，導(dǎo)致工件的同軸度、表面質(zhì)量難以保證。1.2鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸零件的車削加工國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著現(xiàn)代工業(yè)制造業(yè)進(jìn)程的不斷加快，各種各樣的機(jī)械上面都使用著細(xì)長(zhǎng)軸，但是細(xì)長(zhǎng)軸的加工精度問(wèn)題至今都還是現(xiàn)代工業(yè)制造業(yè)的一大難題，為了解決這一問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外許許多多的專家、學(xué)者們對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸的加工展開(kāi)了大量的且非常深入的研究，并取得了十分理想的研究成果，其中，主要研究成果主要集中在車削方法的改進(jìn)、加工時(shí)工件的振動(dòng)特性、以及誤差補(bǔ)償和細(xì)長(zhǎng)軸的加工工藝四個(gè)方面。1.2.1車削方法的改進(jìn)陳晴【1】在針對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸零件加工過(guò)程極易發(fā)生零件的彎曲變形和震動(dòng)，從而導(dǎo)致工件加工的精度低、表面質(zhì)量差、生產(chǎn)效率低等金屬切削加工等問(wèn)題，提出了工件端面銷孔工裝和優(yōu)化切削參數(shù)對(duì)零件質(zhì)量的影響。李永祥【2】研究了是什么影響了細(xì)長(zhǎng)軸加工時(shí)零件的尺寸精度，而且在零件的裝夾方式、數(shù)控刀具的安裝的位置、零件的切削的量，以及使用那些新穎的加工方法等幾個(gè)方面概括可以有哪些提高細(xì)長(zhǎng)軸加工的尺寸精度的措施。姚小強(qiáng)【3】通過(guò)研究與實(shí)踐對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸的實(shí)際生產(chǎn)加工過(guò)程中，比較常見(jiàn)的幾種幾何誤差及產(chǎn)生的因素進(jìn)行了分析，詳細(xì)的介紹了輔助裝夾裝備、加工誤差補(bǔ)償方式、改變工件受力的方式以及刀具的幾何參數(shù)和切削用量等方面的研究現(xiàn)狀。李毅【4】通過(guò)研究分析判斷為了減小零件在生產(chǎn)加工工過(guò)程中細(xì)長(zhǎng)軸出現(xiàn)的彎曲變形的問(wèn)題，進(jìn)一步提高零件的尺寸的精度，選擇把正向、反向加工的方式為研究對(duì)象，通過(guò)了ANSYS軟件分析功能來(lái)建立模型的有限元，通過(guò)查閱資料和結(jié)合實(shí)際的研究結(jié)果來(lái)和這個(gè)模型分析，共同建立這個(gè)數(shù)學(xué)模型，并且進(jìn)行相關(guān)的數(shù)值運(yùn)算，用這些數(shù)據(jù)來(lái)尋找零件在不同加工條件下，細(xì)長(zhǎng)軸點(diǎn)位變形量的差異還有點(diǎn)位變形的規(guī)律，進(jìn)而驗(yàn)證這個(gè)理論模型的正確與否。1.2.2工件加工時(shí)的振動(dòng)特性金成哲【5】主要研究在不同裝夾方式下，車銑加工較車削加工相比，振動(dòng)特性有更好的改善，研究出來(lái)的結(jié)果，是為細(xì)長(zhǎng)的軸類零件在正交車銑加工方式的應(yīng)用打下堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。白意東【6】通過(guò)研究拉夾逆向的方法，車削細(xì)長(zhǎng)軸是什么樣的振動(dòng)特性，并且在BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，預(yù)測(cè)了采用這種方法來(lái)車削細(xì)長(zhǎng)軸時(shí)的切削力大小。為了后面確定切削量、提高了產(chǎn)品質(zhì)量和節(jié)省了生產(chǎn)時(shí)間等，提供了重要的理論參考依據(jù)。金龍【7】主要研究細(xì)長(zhǎng)軸類零件在車削加工過(guò)程中，所產(chǎn)生的振動(dòng)特性對(duì)細(xì)長(zhǎng)軸本身的影響，對(duì)比結(jié)果并且分析了普通型車削與兩把車刀加工的峰值高低，得到了細(xì)長(zhǎng)軸的普通型、兩把車刀型加工的幅值關(guān)系圖，驗(yàn)證出細(xì)長(zhǎng)軸振動(dòng)的響應(yīng)理論是否可行。蔣朝鴻【8】研究了細(xì)長(zhǎng)軸的三刀切削加工過(guò)程中，車刀的作用力徑向分力所產(chǎn)生的工件振動(dòng)對(duì)工件的彎曲變形影響進(jìn)行了研究，并且驗(yàn)證了細(xì)長(zhǎng)軸的三把車刀型加工的正確性。許立【9】根據(jù)超聲波振動(dòng)車削加工的原理，驗(yàn)證了使用超聲波振動(dòng)的方式進(jìn)行零件的車削，是能夠改善工件的表面質(zhì)量。同時(shí)也研究工件的表面質(zhì)量在使用什么樣的切削量會(huì)得到什么樣的規(guī)律，根據(jù)這些規(guī)律，優(yōu)化了零件在加工過(guò)程中的切削參數(shù)，并得到了試驗(yàn)里更好的切削參數(shù)。1.2.3車削加工時(shí)誤差補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用郭建亮【10】為得到操作簡(jiǎn)單、加工質(zhì)量穩(wěn)定的細(xì)長(zhǎng)軸車削方法，選擇研究了零件的尺寸誤差和車削加工過(guò)程中切削力之間定量的關(guān)系；根據(jù)實(shí)驗(yàn)中實(shí)際的切削力的大小，作為零件尺寸誤差的判斷標(biāo)準(zhǔn)，并以此及時(shí)的修正吃刀量來(lái)達(dá)到實(shí)現(xiàn)細(xì)長(zhǎng)軸加工誤差的準(zhǔn)確補(bǔ)償；研究中的結(jié)果證明，這種加工方法是可以提高細(xì)長(zhǎng)軸的尺寸精度。尚廣云【11】通過(guò)查閱大量資料，并進(jìn)行理論分析以及運(yùn)用ANSYSWorkbench仿真分析，從而得出采用尺寸誤差補(bǔ)償?shù)姆椒?，能夠提高?xì)長(zhǎng)軸的車削加工精度的結(jié)論。趙勇【12】對(duì)零件在車削中出現(xiàn)哪些動(dòng)誤差進(jìn)行分析，找到了是什么原因產(chǎn)生動(dòng)誤差和是使用什么方法來(lái)優(yōu)化并且解決這些原因，并且詳細(xì)、具體的介紹了細(xì)長(zhǎng)軸的加工工藝，為技術(shù)員簡(jiǎn)化零件的加工工藝，提出了寶貴地參考意見(jiàn)。張正義【13】通過(guò)研究了大量資料，優(yōu)化了零件的誤差補(bǔ)償方法，并且根據(jù)這個(gè)方法使產(chǎn)品的加工精度得到了提高，這個(gè)理論依據(jù)可以用來(lái)作為提高車削加工精度的一種方法。1.2.4細(xì)長(zhǎng)軸的加工工藝設(shè)計(jì)何青青【14】通過(guò)分析細(xì)長(zhǎng)軸的加工過(guò)程中，產(chǎn)生彎曲變形的原因，合理的調(diào)整裝夾方式與切削參數(shù)，采用設(shè)計(jì)工裝，優(yōu)化加工方法，來(lái)提高生產(chǎn)效率，給細(xì)長(zhǎng)軸零件的大批量生產(chǎn)提供了理論技術(shù)支持。祝孟琪【15】通過(guò)研究車統(tǒng)復(fù)合切削工件表面的微觀形貌，隨切削參數(shù)的變化規(guī)律，得出車銑復(fù)合切削方式，能夠減少細(xì)長(zhǎng)軸車削加工過(guò)程中工件的彎曲變形。仵珍稷【16】通過(guò)對(duì)帶有鼓形誤差地正交車銑軌跡模型進(jìn)行研究，與分析鼓形誤差。研究了工件的切削參數(shù)和工件的裝夾方式會(huì)對(duì)正交車銑細(xì)長(zhǎng)軸類零件鼓形誤差造成哪些的影響？梁滿營(yíng)【17】根據(jù)某些軸的長(zhǎng)徑比大，而且在加工中容易出現(xiàn)變形、產(chǎn)品的尺寸精度不能保證的問(wèn)題，提出減小加工裝夾時(shí)細(xì)長(zhǎng)軸長(zhǎng)徑比的工藝方案。采用優(yōu)化裝夾方式與插補(bǔ)方式，在一定意義上提高了細(xì)長(zhǎng)軸的生產(chǎn)效率，而且還降低了零件的廢品率。1.3本文的內(nèi)容安排第一章，在這里，明確了本文的研究?jī)?nèi)容；背景、意義?？偨Y(jié)了國(guó)內(nèi)外對(duì)于鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸的加工工藝的研究及其背景，簡(jiǎn)要敘述了鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的加工工藝設(shè)計(jì)，以及分析了目前在現(xiàn)有的加工環(huán)境下，加工鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸可能會(huì)遇到的問(wèn)題，介紹了鋁合金細(xì)長(zhǎng)軸的加工工藝的影響，并從數(shù)控車削的方法、工件的振動(dòng)特性、加工中的誤差補(bǔ)償、加工工藝設(shè)計(jì)等四個(gè)方面，通過(guò)查閱大量相關(guān)資料并對(duì)其分別進(jìn)行了分析論證。第二章通過(guò)對(duì)鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸和特征零件的加工誤差進(jìn)行分析，查閱了大量資料，對(duì)加工加工件的加工誤差來(lái)源進(jìn)行了分析總結(jié)，同時(shí)進(jìn)行了工件在車削時(shí)，對(duì)工件所受到的力進(jìn)行了受力分析，得到了更好的切削方式，為后續(xù)的加工提供了解決方法。第三章為鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的數(shù)控車削加工的工藝設(shè)計(jì)分析，其中包括該特征零件在數(shù)控設(shè)備上的切削加工時(shí)的技術(shù)要求，以及該特征零件在數(shù)控設(shè)備上切削加工時(shí)會(huì)遇到的問(wèn)題等方面的解決方法。根據(jù)加工工序要求，在加工刀具參數(shù)的選擇以及工件切削用量的基礎(chǔ)上，靈活運(yùn)用仿真軟件對(duì)該特征零件進(jìn)行模擬仿真加工，為后續(xù)設(shè)計(jì)提供更佳的設(shè)計(jì)參數(shù)。第四章為根據(jù)前面優(yōu)化出的設(shè)計(jì)參數(shù)，設(shè)計(jì)出鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的模擬仿真加工設(shè)計(jì)方案。其中包括了加工方案的設(shè)計(jì)、零件加工工序的設(shè)計(jì)（仿真加工工序路線、刀具參數(shù)選擇、加工工序卡的制定、繪制加工工序簡(jiǎn)圖）、以及根據(jù)上述設(shè)計(jì)，運(yùn)用斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件進(jìn)行模擬仿真加工，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的準(zhǔn)確性。第五章為論文總結(jié)第二章鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸和特征零件的加工誤差分析2.1鋁合金材料階梯軸和特征零件的誤差主要來(lái)源分析在實(shí)際數(shù)控車削過(guò)程中，無(wú)論是使用多么超精密的機(jī)器進(jìn)行加工，零件的加工誤差都不可消除，誤差的大小會(huì)影響到加工件的精度要求，故只能將其誤差降低到非常小的程度。由圖1.7分析得知，機(jī)床的誤差有以下幾種；滾動(dòng)誤差、定位誤差、偏轉(zhuǎn)誤差、機(jī)床空間幾何誤差、機(jī)床熱誤差等，都是機(jī)床主要的誤差來(lái)源。圖1.7綜上所述，數(shù)控設(shè)備自己會(huì)存在一些誤差，就像；幾何誤差、內(nèi)外熱誤差和加工誤差，這些都是能夠影響數(shù)控設(shè)備精度的因素。數(shù)控機(jī)床在不同的使用工況下，都是有不同的加工效果，就比如，在市場(chǎng)銷售的數(shù)控加工設(shè)備越是那種非常精密的數(shù)控機(jī)床，在生產(chǎn)加工的過(guò)程中，如果能夠滿足條件，就能夠生產(chǎn)更高精度的零件。所以，在細(xì)長(zhǎng)階梯軸的數(shù)控車削加工過(guò)程中，同樣也會(huì)產(chǎn)生誤差，只不過(guò)是大小的問(wèn)題。當(dāng)然了，造成誤差的原因有很多，，就如機(jī)床自身的誤差、操作者等人為誤差、刀具自身的磨損誤差、零件的熱變形誤差等等。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)影響這些誤差對(duì)機(jī)械加工的精度的主要原因及其應(yīng)對(duì)的措施進(jìn)行了討論與總結(jié)。夏斌高【18】通過(guò)查閱分析總結(jié)大量對(duì)影響機(jī)械加工中產(chǎn)生加工誤差研究的參考文獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)了在生產(chǎn)加工細(xì)長(zhǎng)軸的切削加工過(guò)程中，零件的變形誤差是對(duì)零件本身的誤差影響最大的因素，通過(guò)分析，得出造成鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的表面質(zhì)量與加工精度差的主要原因是；鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸工件在切削加工過(guò)程中發(fā)生了彎曲變形，其中，引發(fā)鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的彎曲變形因素主要包括；工件自身受到的重力、切削時(shí)的切削力以及鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸加工時(shí)產(chǎn)生的離心力等。2.2鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸的車削受力分析由于鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的長(zhǎng)徑比大于20，所以導(dǎo)致鋁合金細(xì)長(zhǎng)軸的剛性很差，再加上工件的切削環(huán)境的影響，導(dǎo)致工件十分容易產(chǎn)生彎曲變形。為了便于觀察，現(xiàn)將工件被切削時(shí)所受的切削力分解為幾個(gè)力，如圖1.8所示。同時(shí)，在零件的加工過(guò)程中，工件還會(huì)受到刀具給它的徑向力以及道具進(jìn)給時(shí)帶來(lái)的軸向力。2.3卡盤(pán)-中心架-頂尖裝夾方式的加工工藝分析本文選用卡盤(pán)-中心架-頂尖的裝夾方式進(jìn)行來(lái)工件的加工方法，由于該零件屬于鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大，為了保證加工零件的同軸度和滿足零件的徑向跳動(dòng)要求，同時(shí)可以減緩振紋的產(chǎn)生，使零件大部分的尺寸能夠達(dá)到圖紙的設(shè)計(jì)要求，所以通過(guò)使用安裝中心架來(lái)達(dá)到輔助支撐零件的作用。雖然中心架的安裝不會(huì)對(duì)零件的工藝參數(shù)產(chǎn)生太大的影響，但是在零件的加工過(guò)程中，因?yàn)榱慵椭行募艿慕佑|位置會(huì)產(chǎn)生相互的動(dòng)摩擦，出現(xiàn)一些影響材料的性能的摩擦熱，從而間接的影響到材料本身某些設(shè)計(jì)要求的熱平衡。2.4本章小結(jié)。本章為分析鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸在數(shù)控車削加工的條件下，會(huì)產(chǎn)生哪些主要的誤差，以及在加工過(guò)程中，對(duì)工件所收到的力進(jìn)行分析，分析判斷卡盤(pán)-中心架-頂尖的裝夾方式的加工工藝，通過(guò)以上分析，為下一設(shè)計(jì)步驟提供了理論支撐。第三章鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸數(shù)控車削加工工藝分析3.1引言本論文對(duì)直徑為30mm至60mm長(zhǎng)度為1320mm，細(xì)長(zhǎng)軸的中間位置是有凹形的軸段而且這軸的兩端是非常不對(duì)稱的鋁合金細(xì)長(zhǎng)軸，進(jìn)行加工工藝的設(shè)計(jì)。這根軸是屬于那種非常典型的難加工類零件，它的材料選用鋁合金，它的長(zhǎng)徑比為22（L/D=22），這根鋁合金細(xì)長(zhǎng)軸的長(zhǎng)徑比大，而且它的結(jié)構(gòu)形狀是不對(duì)稱的，所以它的加工的步驟較多，這個(gè)零件的尺寸精度的要求還有形位公差的要求較高，這是導(dǎo)致它成為難加工件的重要因素之一。本次涉及的鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸每一個(gè)參數(shù)設(shè)計(jì)都是通過(guò)深思，這根軸的零件圖就如下圖1.9所顯示。圖1.9鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸零件圖3.2鋁合金材料階梯軸工件的加工工藝分析構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的主要零部件就包含階梯軸這一類特征零件，在傳動(dòng)系統(tǒng)中，階梯軸能夠起到傳遞動(dòng)力跟扭矩，是發(fā)動(dòng)機(jī)是一種非常重要的零件。這種零件的加工質(zhì)量會(huì)直接影響著這個(gè)機(jī)器的的運(yùn)行性能、使用的性能還有機(jī)械的使用壽命和機(jī)械的裝配功效。因?yàn)檫@類鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸所處的工況環(huán)境十分惡劣，它的加工質(zhì)量決定著使用的可靠性。3.2.1鋁合金材料階梯軸的數(shù)控車削加工的技術(shù)要求。根據(jù)這一類的鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸零件在切削的過(guò)程中產(chǎn)生的一些問(wèn)題，通過(guò)對(duì)圖樣進(jìn)行仔細(xì)的分析判斷，就如下圖1.9所示。會(huì)得到下面幾點(diǎn)較為關(guān)鍵的技術(shù)要求。1）鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的尺寸精度。因?yàn)樽鰹榭梢云鸬絺鲃?dòng)力的作用的零件，鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸上面的每個(gè)地方的精度是會(huì)影響到機(jī)器的運(yùn)行情況。這就考驗(yàn)著技術(shù)操作員的測(cè)量能力是否扎實(shí)，所掌握的刀具補(bǔ)償?shù)挠?jì)算能力是不是達(dá)到了要求。2）鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的位置精度。為了保證其軸更好的與裝配機(jī)構(gòu)安裝且具有良好的空間位置，應(yīng)保證該軸的同軸度，若該軸的同軸度得不到保障，會(huì)導(dǎo)致該軸在運(yùn)行中的位置發(fā)生偏移，導(dǎo)致該軸與軸上零件等發(fā)生較快的摩擦，產(chǎn)生震動(dòng)與噪音，影響機(jī)械運(yùn)行的可靠性。所以該軸的同軸度保證，對(duì)于機(jī)械加工性能和技術(shù)操作員的加工工藝安排是個(gè)考驗(yàn)。3）鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的表面質(zhì)量還有它本身的表面光潔度。這類軸的表面質(zhì)量的好壞與否，就決定著零件裝配后裝配精度和軸的使用壽命，尤其是在那種惡劣的環(huán)境當(dāng)中，軸的表面質(zhì)量的好壞，影響著這個(gè)軸的抗疲勞強(qiáng)度能力、降低了軸的更換次數(shù)等。4）鋁合金細(xì)長(zhǎng)軸的材料。該軸選用鎂鋁6061型鋁合金材料【19】，其主要特性為；易加工、材料所擁有的抗腐蝕性好、材料自身的韌性較好，還有材料再次加工不變形、工件氧化效果好。由于該軸為鋁合金材料，所以導(dǎo)致該軸被歸到了難切削類零件?；瘜W(xué)成分就如表2.0所示表2.0鎂鋁6061型鋁合金材料化學(xué)成分表3.2.2鎂鋁6061型鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸數(shù)控車削存在的問(wèn)題這一件零件是屬于鋁合金材料，而且它的長(zhǎng)度還有直徑之比是大于20（即L/D＞20）的細(xì)長(zhǎng)軸，因?yàn)樗旧淼拈L(zhǎng)徑比是大于20的，所以因?yàn)檫@個(gè)原因才導(dǎo)致他本身的剛性差，因此，零件在車削加工的時(shí)候十分容易受到切削力、切削熱還有零件本身的材料特性的作用和影響，導(dǎo)致零件容易出現(xiàn)彎曲變形，從而出現(xiàn)同軸度等誤差，進(jìn)而導(dǎo)致成品件的尺寸精度達(dá)不到圖紙上的要求，由于其長(zhǎng)徑比大，所以在加工過(guò)程中，工件容易產(chǎn)生振紋等問(wèn)題。3.3鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸的數(shù)控仿真切削加工根據(jù)鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的材料，鎂鋁6061型鋁合金的性能知道；通過(guò)采用熱處理（淬火、時(shí)效【20】）方式，可以得到好的加工性能等。分析圖1.9圖紙得知，該軸的工藝要求非常嚴(yán)格，在加工過(guò)程中，這對(duì)刀具的選用、切削參數(shù)、零件裝夾和加工工藝路線的編寫(xiě)都提出了非常高的要求。3.3.1加工刀具的幾何參數(shù)選擇由于該軸的材料為鎂鋁6061型鋁合金，在加工時(shí)因?yàn)槠洫?dú)特的金屬特性，導(dǎo)熱性好、塑性低等特點(diǎn)，導(dǎo)致在加工中容易對(duì)刀具造成嚴(yán)重的磨損，還會(huì)導(dǎo)致切屑粘結(jié)在刀具上，導(dǎo)致零件表面質(zhì)量差，根據(jù)其金屬特性，在選擇刀片時(shí)，選用的刀片金屬性能應(yīng)具備；硬度高、具有較高的抗氧化性和抗粘結(jié)性、其耐磨性能要好、摩擦系數(shù)要低等特性，這些涂層材料有AL2O3等，又因?yàn)榧庸ぜ卸嗵庉S段，為了便于減少加工工序，應(yīng)選用35°的菱形刀片，根據(jù)其刀片形狀特點(diǎn)，選用的刀桿如圖2.1和刀片如圖2.2所示。圖2.1車刀刀桿圖2.235°刀片形狀3.3.2工件切削用量參數(shù)選擇在數(shù)控車削中，零件的切削用量的三要素是；背吃刀量ap、切削速度v、進(jìn)給量f。切削用量的選擇原則在加工中，如果可以選擇合適的量，是會(huì)對(duì)產(chǎn)品形成有直接的影響，這些影響都是非常重要大的。選用恰當(dāng)?shù)牧?，就能夠更好的發(fā)揮出刀具本身的切削性能還有數(shù)控加工設(shè)備的機(jī)械性能，在確保產(chǎn)品質(zhì)量基礎(chǔ)上面，如果都能夠滿足這些要求，就能夠得到更高的生產(chǎn)效率和降低產(chǎn)品的加工成本。在零件的粗加工階段，應(yīng)該盡可能切除材料和控制刀具使用環(huán)境，因而，選用切削用量，應(yīng)該在刀具和設(shè)備可以允許的加工范圍內(nèi)，盡量的選擇背吃刀量ap的多少；另外，依照數(shù)控加工設(shè)備自身的動(dòng)力和設(shè)備的剛性限制因素，選擇符合要求的進(jìn)給速度f(wàn);最后，再根據(jù)數(shù)控切削刀具本身的的使用環(huán)境要求，來(lái)確定最佳的切削速度v。在精加工階段，要根據(jù)零件加工余量來(lái)設(shè)計(jì)吃刀量，對(duì)照設(shè)計(jì)圖紙中對(duì)質(zhì)量的要求，來(lái)選擇最佳且合適的進(jìn)給量f;在保證刀具壽命的前提上，在切削鋁合金細(xì)長(zhǎng)階階梯軸時(shí)。根據(jù)分析總結(jié)得出，切削用量表，如表2.3所示。表2.3鎂鋁6061型鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸切削用量表3.4本章小結(jié)本章對(duì)鎂鋁6061型鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸工件的加工工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，分析了鎂鋁6061型鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸采用數(shù)控車削時(shí)出現(xiàn)的問(wèn)題，并針對(duì)這種情況來(lái)對(duì)鎂鋁6061型鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸進(jìn)行數(shù)控車削技術(shù)要求的規(guī)劃，刀具幾何參數(shù)、工件切削用量的選擇的分析。第四章鋁合金材料細(xì)長(zhǎng)階梯軸零件的模擬仿真理論設(shè)計(jì)方案4.1零件試制的加工工藝方案設(shè)計(jì)在零件的加工之前，我們通常要對(duì)該零件圖紙要求進(jìn)行合理的分析，其中包括零件的外圓、內(nèi)孔、端面、槽、內(nèi)、外螺紋等，并按照?qǐng)D紙規(guī)定的尺寸公差、同軸度、表面粗糙度和零件材料及有無(wú)熱處理和硬度等技術(shù)要求來(lái)進(jìn)行零件的加工方案設(shè)計(jì)。4.2制定零件仿真加工的過(guò)程4.2.1.確定仿真加工工藝路線。（1）將自定心卡盤(pán)夾住φ35mm的毛胚外圓，將毛胚伸出卡盤(pán)的長(zhǎng)度大于40mm，并找正夾緊毛胚。（2）車削毛胚端面，加工出φ16x28mm的工件限位臺(tái)階，并且鉆中心孔A。（工件限位臺(tái)階的作用是；防止零件在車削加工的過(guò)程中，因?yàn)榈毒叩那邢髁μ螅沽慵a(chǎn)生軸向的位移，導(dǎo)致影響工件的長(zhǎng)度尺寸）（3）掉頭裝夾工件，車削毛胚端面。保證工件總長(zhǎng)649±0.2mm，預(yù)鉆中心孔B。（4）夾緊φ16x28mm限位臺(tái)階，中心孔B用頂尖頂住，車削加工出φ32x70mm的凹槽，作為中心架支撐位置。（5）用卡盤(pán)夾緊已經(jīng)被車削加工出來(lái)的φ16x28mm的外圓限位臺(tái)階，使用頂尖頂住中心孔B并且鎖緊頂尖，將中心架牢固的安裝在車床導(dǎo)軌的合適的位置，采用粗加工的方式，車削零件的外圓φ20mm，φ30mm，φ20mm，φ31mm還有凹槽的尺寸，以便保證零件外圓的直徑并且留下1mm的零件加工余量，零件的總長(zhǎng)度留下0.2mm的加工余量。（6）精加工零件的外圓尺寸φ30±0.01mm、φ31±0.01mm尺寸，并且能夠達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙的要求。（7）按圖紙要求進(jìn)行倒角、去除毛刺。（8）將零件進(jìn)行掉頭裝夾，夾住φ20X29mm外圓，頂住零件，安裝中心架，加工零件φ16mm，φ22mm，φ26mm，φ30mm，φ20mm以及凹槽，外圓留1mm，的余量，總長(zhǎng)留0.2mm余量。（9）精加工外圓直徑φ26±0.05mm，φ30±0.02mm的尺寸，保證零件的同軸度，并且能夠達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙上面的要求。（10）按圖紙要求進(jìn)行倒角，去除毛刺。（11）車削M16X1.25的外螺紋。（12）檢測(cè)。4.2.2選擇加工刀具及參數(shù)，加工刀具選擇卡見(jiàn)表2.4。表2.4鎂鋁6061型鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸刀具選擇卡4.2.3鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸加工工序卡，見(jiàn)表2.5。表2.5鎂鋁6061型鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸加工工序卡4.2.4.鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸加工工序簡(jiǎn)圖，見(jiàn)表2.6。在本次選用的自定義卡盤(pán)-中心架-頂尖裝夾方式中，通過(guò)以上分析，我們可以得到；（1）在加工鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸時(shí)，我們可以在數(shù)控設(shè)備上加裝一個(gè)能夠起到輔助加工的中心架，所安裝的中心架還能夠起到保證了零件的同軸度，還能夠滿足圖紙上零件的徑向跳動(dòng)的要求，雖然安裝了中心架，但是還會(huì)出現(xiàn)小概率的尺寸精度不穩(wěn)定情況，成品率較低。（2）在這里，我們選擇通過(guò)安裝中心架來(lái)作為加工時(shí)候的輔助支撐件，在零件的加工過(guò)程里，因?yàn)榱慵椭行募艿慕佑|位置會(huì)有摩擦，所以如果零件還有中心架的接觸位置沒(méi)有采取冷卻的措施，這個(gè)地方就非常有可能會(huì)出現(xiàn)大量的熱量，最后導(dǎo)致零件的金屬性能可能會(huì)被改變，進(jìn)而導(dǎo)致零件達(dá)不到設(shè)計(jì)圖紙里面要求的零件硬度等要求，而且因?yàn)檫@個(gè)摩擦熱產(chǎn)生會(huì)內(nèi)應(yīng)力，而且這個(gè)內(nèi)應(yīng)力還得不到釋放的時(shí)候，就會(huì)有一定的概率會(huì)出現(xiàn)零件的同軸度超差的問(wèn)題，導(dǎo)致加工件不合格。（3）在加工過(guò)程中，采用中心架來(lái)作為輔助支撐，這種加工方式對(duì)技術(shù)操作員的技術(shù)操作水平是一個(gè)新的挑戰(zhàn)，尤其在工件的裝夾階段，零件還有機(jī)床的卡盤(pán)、工件與中心架、工件還有尾座上面的頂尖位置的調(diào)整是很重要的。（4）選用中心架來(lái)作為輔助支撐，可以明顯的改善加工成品件的震紋，并且大部分的尺寸要求都能達(dá)到圖紙的要求。4.3零件仿真軟件的應(yīng)用為了設(shè)計(jì)出鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的加工工藝方案，本文根據(jù)上述大量的理論資料分析，最后按照合理的加工工藝路線進(jìn)行數(shù)控車削仿真加工，零件圖樣如圖1.9所示。1.仿真軟件的選用使用的仿真軟件是；斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件，數(shù)控系統(tǒng)是廣州數(shù)控機(jī)床980TD系統(tǒng)，軟件如圖2.4所示，操作面板如圖2.5所示，此軟件能很好地顯示出其仿真加工的過(guò)程。圖2.4圖2.5仿真操作面板2.切削刀具的選擇考慮到工件材料為鋁合金材料，查找資料得出，目前在加工過(guò)程中鋁合金的材料強(qiáng)度一般為96MPa到294MPa，較高的也一般只有588MPa到687MPa，且其金屬特性特殊，在高溫高壓的情況下，刀尖易出現(xiàn)積屑瘤，對(duì)比其他刀具得出，涂層刀具本身使用的涂層材料是有很多種的，但是他們本身的材料特性大部分是相似的，使用涂層刀具能降低切削溫度，所以，選用涂層刀具是非常符合要求的。仿真軟件所用的刀具信息如圖2.5.1所示。圖2.5.1仿真軟件刀具信息3.夾具的選擇根據(jù)鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的結(jié)構(gòu)形狀、加工工藝特點(diǎn)、并考慮到產(chǎn)品生產(chǎn)的實(shí)際效益，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備得出，我們選用通用夾具；自定義三爪卡盤(pán)、雞心夾頭、彈性頂尖和中心架。仿真軟件中的夾具信息如圖2.5.2所示。圖2.5.2夾具信息4.檢測(cè)工具的選擇為了能夠方便快捷的檢測(cè)鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸加工后的表面尺寸，生活中我們可以選用的量具有帶表游標(biāo)卡尺（精度0.01）、外徑千分尺（精度0.001），在生產(chǎn)中我們想要測(cè)量所生產(chǎn)的零件的零件表面粗糙度的時(shí)候，我們可以選擇使用粗糙度測(cè)量?jī)x這些量具來(lái)測(cè)零件的表面質(zhì)量。測(cè)量設(shè)備如下圖2.6.1所示。仿真軟件中的測(cè)量軟件如圖2.6.2（a）粗糙度測(cè)量?jī)x（b）外徑千分尺（c）帶表游標(biāo)卡尺圖2.6.1測(cè)量量具圖2.6.2仿真軟件的測(cè)量功能4.3.1鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的產(chǎn)品仿真加工內(nèi)容及成品依照鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸零件的加工方案設(shè)計(jì)及鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的加工工藝路線設(shè)計(jì)，進(jìn)行鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的零件數(shù)控車削，鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的數(shù)控車削仿真加工界面如圖2.9所示，工件模型如圖3.0所示。2.7鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸左端仿真2.8鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸右端仿真2.9鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸數(shù)控車削仿真加工成品圖圖3.0工件三維模型4.4本章小結(jié)在這里，我們通過(guò)編寫(xiě)鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的加工工藝方案的設(shè)計(jì)，嘗試進(jìn)行零件的仿真加工，驗(yàn)證了該設(shè)計(jì)方案的可行性、準(zhǔn)確性還有制定的加工工藝的是不是符合合理的。在零件的仿真加工過(guò)程中，嚴(yán)格的按照零件實(shí)際的生產(chǎn)要求（制定工藝路線、選擇合理的加工刀具參數(shù)、設(shè)計(jì)工序卡、切削的參數(shù)于零件尺寸精度的檢驗(yàn)設(shè)備選擇等）來(lái)進(jìn)行仿真生產(chǎn)操作，通過(guò)分析成品，總結(jié)出這個(gè)零件的工藝設(shè)計(jì)是非常合理的、而且是可行的。在實(shí)際生活中，先行運(yùn)用仿真軟件進(jìn)行零件的仿真加工，有助于更加優(yōu)化生產(chǎn)步驟，從而提高生產(chǎn)效率，為在今后的各種類型的零件的生產(chǎn)提供了理論的支撐。第五章論文總結(jié)5.1論文的總結(jié)本文通過(guò)對(duì)鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的加工工藝設(shè)計(jì)，對(duì)鋁合金細(xì)長(zhǎng)階梯軸的加工方式進(jìn)行了加工工藝設(shè)計(jì)，對(duì)長(zhǎng)徑比大（L/D＞20）且軸段間有凹槽、軸