铣床连接偏心锥套加工工艺分析讲解.docx
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铣床连接偏心锥套加工工艺分析讲解
1前言
在机械加工工艺教学中，机械制造专业学生要学习普通车床操作技术。
让学生了解相关工种的加工技术，同时培养工作岗位的前瞻性；在讲授普通车床基础知识的同时，必须要求学生掌握基本的机械加工工艺，增强系统意识，理解手动操作的重要性，真正把学生培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。
车工基础工艺理论及技能有机融合，包括夹具的使用、量具的识读和使用，基准定位等，分类叙述了车床操作，以及机械加工中车工工艺学与普通车床技能训练密切结合为主线，常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工，较清晰地展示了车工必须掌握的知识和技能的训练途径。
对涉及与专业相关的基础知识、专业计算，都进行了有针对性的论述，目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业技能型人才。
本文以与切削用量的选择，工件的装夹，加工顺序和零件为例，结合普通车床加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，最终形成可以指导生产的工艺文件。
在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。
最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。
对于本工件的设计理念：
主要是用于铣床立铣头镗削批量生产时固定孔及内孔台阶，根据偏心的原理，使刀杆能自由移动去镗削出一定范围的内孔（孔距），在批量生产时，根据一次性调节镗刀的距离，完成同类孔的批量生产加工。
加工中的难点是
（1）7：
24锥度与偏心加工时，必须做到以7：
24锥度为轴心来加工，因为7：
24外锥度与内锥的7：
24保证同心，这样才能达到内锥和外锥的同心度要求及偏心距，以内锥为圆心的距离准确，便于能够保证偏心距精度。
（2）内螺纹与外螺纹在加工时，要保证圆跳动要求，螺纹精度要求较高。
设计理念：
便于安装，刀具容易刃磨，结构简单合理，容易操作；易保证镗削范围内的内孔精度以及内孔台阶精度；便于加工测量和检测。
不足之处在于是采取的是偏心距镗孔，所以镗孔范围局限性较大；因为结构设计简单，有属于简单镗孔工具，所以从刀杆的钢性来讲，比较弱（钢性较差），有一定的局限性。
2工艺方案分析
2.1零件图
图2-1锥轴零件图
图2-2偏心轴零件图
图2-3偏心螺纹套零件图
2.2零件图分析
零件表面由圆柱,锥体，内锥体，槽，端面通槽，螺纹等表面组成。
尺寸标注完整，选用毛坯为45#钢，Φ65mm×117mm，和Φ45mm×48mm、Φ55mm×37mm无热处理和硬度要求。
2.3确定加工方法
加工方法的选择原则是保证加工表面的加工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要求等全面考虑，偏心加工。
2.4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。
对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。
在普通车床车削加工，采用一把刀完成粗、精车。
用宽度为4.5mm的切断刀切槽，用60°的螺纹刀车削，用一把内孔车刀加工内轮廓，钻头用来钻内孔底孔，然后四爪卡盘和三爪卡盘进行装夹。
零件图样分析的目的在于：
（1）．分析零件的技术要求，主要了解各加工表面的精度要求，找出主要表面并分析它与次要表面的位置关系，明确加工的难点及保证零件加工质量的关键，以便在加工时重点加以关注。
（2）．审查零件的结构工艺性是否合理，分析零件材料的选取是否合理。
本零件技术要求如下：
1）尺寸精度
配合轴颈尺寸公差等级通常为IT7，该轴配合轴颈Φ61的公差等级为IT7.支撑轴颈一般为IT7，精密的约为IT7，该轴支撑轴颈Φ42为IT7
2）位置精度
配合轴颈对支撑轴一般有径向跳动和同轴度要求，装配定位用的轴肩对支撑轴颈一般有端面园跳动或垂直度要求。
轴向园跳动公差通常为0.01-0.04mm，高精度轴为0.001-0.005mm,该轴均为0.03mm.
3）表面粗糙度的要求
锥，轴，孔的表面粗糙度均为Ra1.6，螺纹和槽的表面粗糙度Ra3.2。
3工件的装夹
3.1定位基准的选择
在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。
定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。
合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。
3.2定位基准选择的原则
1）基准重合原则。
为了避免基准不重合误差，方便加工，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、手动加工原点三者统一。
2）便于装夹的原则。
所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。
3）便于测量的原则。
方便于加工中的检测和检测。
3.3确定零件的定位基准
以左右端大端面为定位基准。
3.4装夹方式的选择
为了工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧夹牢。
合理的选择夹紧方式十分重要，用好卡盘的装夹很重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响，本工件的加工用到了三爪卡盘，用于加工轴和套，用到四爪卡盘，用于加工偏心的轴和套。
3.5普通车床常用的装夹方式
1）在三爪自定心卡盘上装夹。
三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。
该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。
2）在两顶尖之间装夹。
对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。
该装夹方式适用于多序加工或精加工。
3）用卡盘和顶尖装夹。
当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。
这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。
4）用四爪卡盘装夹。
当装夹面为偏心装夹时，选用这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确。
3.6确定合理的装夹方式
装夹方法：
用三爪自定心卡盘毛坯左端Φ65，加工右端达到工件精度要求。
用四爪卡盘装夹左端面，便于偏心的加工。
4刀具及切削用量
4.1选择普机加刀具的原则
刀具寿命与切削用量有密切关系。
在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。
一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。
选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。
复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。
为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。
车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。
大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。
普通机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料（高速钢）并使用可转位刀片（机卡刀）。
4.2选择普通车削用刀具
车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀三大类。
成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。
普通车削加工中，常见的成型车刀有圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。
尖形车刀有90°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。
尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合普通车削加工的特点进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。
二是圆弧形车刀。
圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。
该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。
圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接（凹形）的成型面。
选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干浅该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。
4.3确定切削用量
普通车床在加工时，操作人员必须确定每道工序的切削用量，并以安全为主的加工方式。
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。
切削用量的选择原则是:
保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。
5轴零件的加工
5.1轴类零件加工工艺分析
（1）技术要求轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。
轴颈的直径公差等级通常为IT7，几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公差范围之内。
相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。
图为特殊零件，径向和轴向公差和表面精度要求较高。
（2）毛坯选择轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。
如图典型轴类直径相差不大，采用直径为65mm，材料45#钢，在锯床上按117mm长度下料。
（3）定位基准选择该轴的外圆表面的锥度与内锥是同心度。
当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。
普通车削时，为了能保证工件调头加工轴向尺寸的准确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。
采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。
以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准。
（4）轴类零件的预备加工车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。
过量弯曲变形会造成加工余量不足及装夹不可靠。
因此在车削前需增加校直工序。
切断---用棒料切得所需长度的坯料。
切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行，也可以在普通车床切断或在冲床上用冲模冲切。
车端面和钻中心孔—对普通车削而言，通常将他们作为预备加工工序安排。
（5）套类零件的加工套类的加工主要注意内孔的精度，要求配合的内孔，一般要做的大一点，和轴是间隙配合，它一般要求加工精度要高一点，表面粗糙度可以差一点，但是要注意同轴度，不然会和轴配合不上。
（6）加工工序的划分一般可按下列方法进行
①刀具集中分序法就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。
再用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。
这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。
②以加工部位分序法对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。
一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。
③以粗、精加工分序法对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。
综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。
另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。
（7）工时在加工顺序的安排。
应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。
顺序一般应按下列原则进行：
①上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。
②要遵从先内孔，后外圆的加工工序。
③以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数。
在普通车床上粗车、半精车最好是一起完成，以保证加工的工序和图纸要求的加工精度。
5.2轴零件加工工艺
（1）确定加工顺序
加工顺序按粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。
工件右端加工：
既先从右到左进行外轮廓粗车（留0.5mm余量精车），然后从右到左进行外轮廓精车，最后切槽；，粗加工外轮廓、精加工外轮廓，切退刀槽，最后螺纹粗加工、螺纹精加工。
（2）选择刀具
1）粗、精车外圆：
硬质合金90度外圆车刀，Kr=900,Kr＇=600;E=300,（因为有圆弧轮廓）。
2）车槽:
选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽3mm）
3）车螺纹:
选用600硬质合金外螺纹车刀。
（3）选择切削用量
表5-1切削用量选择
工序
主轴转速s/（r/min）
进给量f/（mm/r）
背吃刀量ap/mm
粗车外圆
500~600
0.1
1.5
精车外圆
800~1000
0.05
0.2
粗车螺纹
25
1.5
0.5~1
精车螺纹
22
1.5
0.1~0.5
切槽
115
0.04
粗车内孔
500~700
0.1
0.5~1
精车内孔
800~1000
0.05
0.2~0.5
表5-2普通车床加工工艺卡
锥轴工艺卡片
学校北京电子科技职业学院共1页第1页
图号
001
材料种类
热轧圆钢
每件毛重
下料规格
单件规格
备注
零件名称
锥轴
材料
45#
每件净重
Φ65×117
工序
工
步
工序内容
设备
工具
工时定额
夹具
刀具
量具
1
1
用三爪卡盘夹住工件外圆长45mm左右，并找正夹紧。
CA6140
三爪卡盘
2
粗、精车端面。
CA6140
三爪卡盘
45°端面车刀
3
粗车外圆Φ61mm长50mm，Φ42mm长30m。
CA6140
三爪卡盘
90°外圆车刀
游标卡尺
4
精车外圆Φ61mm长65mm，Φ44mm长30mm至尺寸要求。
CA6140
三爪卡盘
90°外圆车刀
游标卡尺及千分尺
5
Φ44右端面倒角2×450。
锐角倒钝。
CA6140
三爪卡盘
90°外圆车刀
6
调头夹住Φ44mm外圆，并找正夹紧。
CA6140
三爪卡盘
7
粗、精车总长至65mm.
CA6140
三爪卡盘
45°端面车刀
游标卡尺
8
打表调整小托板，锥度比为7：
24，车削外锥至图纸尺寸要求
CA6140
三爪卡盘
90°外圆车刀
9
车外圆沟槽，至尺寸要求。
CA6140
三爪卡盘
平面直槽刀
游标卡尺
10
掉头装夹Φ64槽，车削螺纹M44×3的外螺纹
CA6140
三爪卡盘
60°螺纹车刀
螺纹环规
11
锐角倒钝。
CA6140
三爪卡盘
90°外圆车刀
拟定
日期
抄写
日期
校对
日期
审核
日期
批准
日期
偏心锥套工艺卡片
学校北京电子科技职业学院共1页第1页
图号
002
材料种类
热轧圆钢
每件毛重
下料规格
单件规格
备注
零件名称
偏心锥套
材料
45#
每件净重
Φ55mm×37mm
工序
工
步
工序内容
设备
工具
工时定额
夹具
刀具
量具
1
1
粗，精车端面。
CA6140
三爪卡盘
45°外圆车刀
游标卡尺千分尺
2
钻螺纹M39×3的底孔
CA6140
三爪卡盘
Φ35钻头
游标卡尺千分尺
3
粗，精车内孔Φ39mm
CA6140
三爪卡盘
内孔车刀
游标卡尺千分尺
4
车削螺纹M44×3
CA6140
三爪卡盘
螺纹车刀
螺纹塞规
5
粗，精车外圆Φ50mm
CA6140
三爪卡盘
90°外圆车刀
游标卡尺千分尺
6
调头，滚花长为20mm
CA6140
三爪卡盘
滚花刀
7
上四爪卡盘打表找偏心
CA6140
四爪卡盘
8
钻Φ28的底孔
CA6140
四爪卡盘
Φ25钻头
游标卡尺千分尺
9
车削Φ20mm的偏心孔
CA6140
四爪卡盘
内孔车刀
游标卡尺千分尺
拟定
日期
抄写
日期
校对
日期
审核
日期
批准
日期
偏心锥轴工艺卡片
学校北京电子科技职业学院共1页第1页
图号
003
材料种类
热轧圆钢
每件毛重
下料规格
单件规格
备注
零件名称
偏心锥轴
材料
45#
每件净重
Φ45mm×48mm
工序
工
步
工序内容
设备
工具
工时定额
1
夹具
刀具
量具
1
装夹毛坯Φ45，伸出长度30mm，车端面，见光即可，钻中心孔，钻Φ10的通孔。
CA6140
四爪卡盘
45°外圆车刀Φ10钻头
游标卡尺
2
调头，伸出35mm长，粗精车外圆Φ24台阶，内孔Φ20长14mm。
CA6140
四爪卡盘
90°外圆车刀，内孔车刀
游标卡尺千分尺
3
双顶尖装夹方式，车7：
24的外锥。
CA6140
四爪卡盘
90°外圆车刀
4
调头装夹Φ24的台阶，打表找偏心距
CA6140
四爪卡盘
5
粗，精车Φ20的偏心台阶
CA6140
四爪卡盘
90°外圆车刀
游标卡尺千分尺
6
锐边倒钝
CA6140
四爪卡盘
90°外圆车刀
7
检查质量合格后取下工件。
游标卡尺及千分尺
拟定
日期
抄写
日期
校对
日期
审核
日期
批准
日期
5.3加工成品三维模型如图
图5-3锥套三维图
图5-4锥套三维图
图5-5锥套三维图
图5-6锥套三维图
图5-7锥套三维图
图5-8锥套三维图
结论
经过这最后一个学期的的毕业设计，使我真正懂得了学以致用的道理，让我更加的明白学习的重要性，在做设计时参考了了大量的书籍，经过各位老师的指点，加上自己对知识的应用、总结、和不断的学习，完成了本设计。
本设计的题目是偏心定锥套的工艺规程及工装设计，本设计是基于轴类零件和套类零件的特殊加工的基础上，增加了三维建模等特殊加工来完成毕业任务书的要求，此都是在满足设计要求的前提下完成本设计。
在设计过程中，系统主要以工艺规程的分析、工艺路线的拟定、工装设计等，由于设计时间仓促，资料缺乏，整个设计还存在一些小问题，一些尺寸的精度不够。
在实际应用中是要经过多次调整才能达到预期效果，其中最困难的是找正偏心距，在找的过程中要计算中托板进给距离和最高点、最低点的记录，是老师给我一些他在加工偏心轴的经验，让我能够顺利的加工出了轴。
在加工偏心套的时候，最主要的是配合，要是套的偏心距找的在允许的公差外，就会配合不上，老师亲自上手，帮我找的偏心距，最后是配合，要找好最高最低点的差值，才能装备的上去，如若不然，配合不上。
如有不足，望各位老师批评指正，谢谢。
致谢
经过这几个月的毕业设计，使我真正的懂得了理论联系实际的重要性。
在整个设计中，充分运用了所学的专业知识，查找相关资料，自己的总结等。
这次设计是真正的把理论和实际联系起来，给我们一次在面对工作前最好的锻炼的机会。
同时我们也体会到了团队合作的重要性，要集思广益才会让设计更完美。
通过这次设计，我们对机械设计的原理，自动控制原理及应用有了进一步的认识，总之，这次设计为我们打开了为以后面向实际应用的大门，为我们以后做好各项工作和进一步的学习奠定了基础。
短暂的毕业设计就这样在紧张有序中度过了。
衷心感谢各位老师在这次设计过程中的精心指导，尤其是戴老师，她在每一个阶段都认真的教导和耐心的讲解，使我们能顺利的走到现在，在此我要向亲爱的戴老师说一声：
老师您辛苦了，您为我们操了这么多心，不求回报，谢谢您帮助我们了这么多，让我们能顺利的做出自己的毕业设计，顺利的毕业，我们唯有以后发展的更好，做出优异成绩来回报您，谢谢您戴老师！
参考文献
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北京大学出版社，2000·
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机械工业出版社，1922·
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高等教育出版社，2004·
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