轴类零件的加工及工艺分析.docx

轴类零件的加工及工艺分析.docx

《轴类零件的加工及工艺分析.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《轴类零件的加工及工艺分析.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

轴类零件的加工及工艺分析

前言

数控加工是机械制造中的先进的加工技术是一种高效率，高精度与高柔性特点的自动加工方法，数控加工技术可有效解决复杂、精密、小批多变零件的加工问题，充分适应了现代化生产的需要，制造自动化是先进制造技术的重要组成部分，其核心技术是数控技术，数控技术是综合计算机、自动技术、自动检测及精密机械等高新技术的产物，它的出现及所带来的巨大利益，已引起了世界各国技术与工业界的普遍重视，目前，国内数控机床使用越来越普及，如何提高数控加工技术水平已成为当务之急，随着数控加工的日益普及，越来越多的数控机床用户感到，数控加工工艺掌握的水平是制约手工编程与CAD/CAM集成化自动编程质量的关键因素。

数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量发挥数控机床的前提条件，从数控加工的实用角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在介绍数控加工切削基础，数控机床刀具的选用，数控加工的定位与装夹以及数控加工工艺基础等基本知识的基础上，分析了数控车削的加工工艺。

目录

前言

第一章设计概要…………………………………………….1

第一节设计题目及目的………………………………………1

第二节选用设计软件………………………………………….1

第二章实体设计………………………………………….2

第一节CAXA平面图的绘制………………………………….2

第二节零件实体的构造……………………………………..4

第三章工艺分析………………………………………….7

第一节零件工艺分析………………………………………..8

第二节刀具的选择…………………………………………..9

第三节刀具卡片……………………………………………..10

第四节确立工件的定位与夹具方案………………………..10

第五节确定走刀顺序和路线………………………………..11

第六节切削用量的选择……………………………………..15

第七节数控加工工艺文件的填写…………………………..16

第八节保证加工精度的方法…………………………………17

第四章数控加工程序……………………………………18

第五章零件仿真加工……………………………………23

第一节仿真软件简介……………………………………….23

第二节仿真加工过程………………………………………25

结论………………………………………………………………30

参考文献…………………………………………..31

摘要：

本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工，首先对数控加工技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加工分析。

第一，根据本零件材料的加工工序、切削用量以及其他相关因素选用刀具及刀柄和零件的轮廓特点确定需要7把刀具分别为外圆粗车刀、外圆精车刀、外切槽刀、外螺纹刀、内镗孔刀、内切槽刀。

第二，针对零件图图形进行编制程序，此零件为轴类零件，外轮廓由直线、圆弧和螺纹组成，零件的里面要镗出一个锥孔，在加工过程中，工件需要调头钻孔再镗孔，第三，早钻孔对刀时要先回参考点，要以孔中心作为对刀点，刀具的位置要以此来找正，使刀位点与换刀点重合。

关键字：

刀具的确定、走刀路线的选择、刀具的对刀点、工件的定位。

第一章设计概要

第一节设计题目及目的

设计题目：

轴类零件的加工及工艺分析

设计目的：

本次毕业综合实训实践项目为轴类零件的加工及工艺分析，用所学理论知识和实际操作知识，在工作中分析问题、解决实际问题的能力同时达到对我们基本技能的训练，例如：

计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、标准、图册和规范等）的能力。

加强对在加工机械零件时的零件工艺分析、及其加工精度、刀具机床的选用、刀具补偿，工件的定位与装夹的分析等。

同时提高我们编写技术文件、编写数控程序、仿真数控机床操作的独立工作能力。

第二节选用设计软件

本课题二维图选用：

CAXA电子图表

实体图选用：

CAXA制造工程师2008

仿真加工用:

斯沃仿真软件

第二章实体设计

第一节CAXA平面图的绘制

1.软件简介

我们采用CAXA电子图版2007绘制，CAXA电子图板2007打造了全新软件开发平台，多文档、多标准以及交互方式上带来全新体验，而且在系统综合性能方面进行了充分改进和优化，对于文件特别是大图的打开、存储、显示、拾取等操作的运行速度均提升100%以上，Undo/Redo性能提升了十倍以上，动态导航、智能捕捉、编辑修改等处理速度的提升，给用户的设计绘图工作带来流畅、自如的感受。

而且依据中国机械设计的国家标准和使用习惯，提供专业绘图工具盒辅助设计工具，通过简单的绘图操作将新品研发、改型设计等工作迅速完成，提升工程师专业设计能力。

2.软件界面介绍

CAXA电子图版工作界面

3.利用该软件作此图的平面图

第二节零件实体

一、零件主体的实体化

我们这里使用CAXA数控车2008来进行实体，首先选择工作界面，打开软件后，点击软件的左下角的

命令，然后出现一个界面如下

然后右键点击平面XY，创建草图，绘制如下图的封闭图形

完成上图之后，点击菜单栏里的

按钮，完成实体创建。

如下图：

二、在右端创建螺纹

利用公式曲线来创建螺纹，点击

按钮，出现如下图所示的界面

将参数X=12*sin（t）

Y=12*cos（t）

Z=0.239*t

设置好之后点击

按钮，完成如图的曲线

，单击

，在曲线的一端创建一个平面，在此平面内绘制一个等边三角形，如图：

，退出草绘，选择

导动除料，完成实体创建，如下图：

至此，整个零件的实体完成。

第三章工艺分析

工艺分析是工艺员的中心工作也是设计者设计的一个重要环节，它是对工件进行数控加工的前期准备。

合理正确的工艺分析也是编制数控加工程序的重要依据。

故工艺分析是数控加工不可缺少的。

正确合理的工艺分析需完成如下工作步骤和内容。

零件尺寸的正确标注：

由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，各图形几何元素间的相互关系一定要明确；各种几何元素的条件要充分，应无引起冲突的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等；构成零件轮廓的几何尺寸的条件应充分。

识读零件：

零件图纸直接反映零件的结构，而零件的结构决定工艺分析的合理性，所以我们要保证良好的零件结构。

工艺步骤：

制定数控加工程序、划分工步、工序，确定对刀点、换刀点，刀具补偿，选择切削刀具、冷却液，编制工艺文件等。

编制加工程序：

将工艺分析融入加工程序，并对其程序进行校验和优化。

第一节零件工艺分析

零件结构分析

1.如图所示零件便面由柱面，圆锥面，顺圆弧，逆圆弧及外螺纹构成，外螺纹绞复杂其中多个直径尺寸由较高的精度，表面粗糙，零件图尺寸编注完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛胚为ф60mm*122mm

零件技术要求分析

小批量生产条件编程，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面高精度的要求，未注公差尺寸按GB1804-M，热处理，调质处理，HRC25-35，未注粗糙度部分光洁度按Ra6.3，毛胚尺寸ф60mm*122mm。

加工难点及处理方案

分析图纸可知，此零件对平面度的要求高，左端更有内轮廓加工，为提高零件质量，采用以下加工方案：

1.对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，编程时采用中间值。

2.在轮廓曲线上，有圆弧，因此在加工时应进行刀具半径补偿，以保证轮廓曲线的准确性。

本设计图纸中的各平面和外轮廓表面的粗糙度要求可采用粗加工---精加工---超精加工方案。

选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度

第二节刀具选择

数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。

刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。

应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。

刀具选择总的原则是：

安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。

在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。

一般应遵循以下原则：

①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。

综上所诉：

本零件的加工

（1）选用φ5mm中心钻钻削中心孔。

用ф20的钻头加工左端的孔

（2）粗车及平端面选用90°硬质合金左偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选Kr´=35°。

（3）为减少刀具数量和换刀次数，精车和车螺纹选用硬质合金60°外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取re=0.15～0.2mm。

第三节刀具卡片

第四节确定工件的定位与装夹方案

在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。

工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特点，在装夹工件时，应考虑以下几种因素：

1.尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具；

2.结构设计要满足精度要求；

3.易于定位和装夹；

4.易于切削的清理；

5.抵抗切削力由足够的刚度；

工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，对与箱体工件最好选择“一面两销”作为定位基准，定位基准在数控机床上要仔细找正。

由于这个工件是个实心轴，末端要镗一个30的锥孔，因轴的长度不是很长，所以采用工件的右端面和48的外圆作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中心为工件坐标的原点，对刀点在（100.1000）处。

第五节切削加工顺序的安排：

①先粗后精先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。

②先主后次先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。

由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。

③先面后孔对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。

这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。

④基面先行用作精基准的表面，要首先加工出来。

所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工（有时包括精加工），然后再以精基面定位加工其它表面。

例如，轴类零件顶尖孔的加工

综上所诉：

此零件的的加工顺序如下：

1.先进行右端部分的加工，右端部分首先

加工主轮廓走刀路线如下

圆弧段加工

切槽

螺纹加工

2.调头加工，调头之后的加工在分成3部

首先加工外轮廓，走刀路线如下：

钻孔：

钻一个ф20深度为29的孔

加工左端部分的内轮廓，走刀图如下

以上为整个零件的加工路线

第六节切削用量的选择

切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。

它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。

车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度，以v（m/min）表示。

其计算公式：

v=πdn/1000（m/min）

式中：

d——工件待加工表面的直径（mm）

n——车床主轴每分钟的转速（r/min）

根据零件的结构特点，外轮廓用采用90度外圆车刀，轮廓粗加工时留1mm的精车余量，粗加工时选主轴转速为s=800r/min，精加工选择1000r/min，由公式计算得：

切削速度v

粗加工：

v=150（m/min）

精加工：

v=188（m/min）

第七节数控加工工艺文件的填写

1.工艺过程卡片

2.机械加工工序卡片

第八节保证加工精度的方法

为了保证和提高加工精度，必须根据生产加工误差的主要原因，采取相应的误差预防或误差补偿等有效的工艺途径措施来直接控制原始误差或控制原始误差对零件加工精度的影响。

一、刀具半径的选定

1.刀具的半径R比工件转角处半径大时不能加工。

2.刀具较小时不能用较大的切削量加工（刀具刚性差）。

二、采用合适的切削液

1.切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。

合理使用切削液，对提高刀具耐用度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。

2.非水溶性切削液：

切削油、固体润滑剂，非溶性切削液主要起润滑作用。

3.水溶性切削液：

水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷却作用和清洗作用。

故本设计加工时采用水溶液进行冷却。

第4章数控加工程序

本零件采用电脑软件编程，由于程序过多，这里只打出一部分，这里只展示左端部分的程序

O1234

T0404

M03S1200

M08F1500

G00X77.917Z13.100

G00Z6.549

G00X71.414

G01X61.014F5.000

G01X59.600Z5.841

G01Z-14.200F10.000

X60.000

G01X61.414Z-13.493F20.000

G01X71.414

G00Z6.549

G01X60.014F5.000

G01X58.600Z5.841

G01Z-14.700F10.000

G01X60.000

G01X61.414Z-13.993F20.000

G01X71.414

G00Z6.549

G01X59.014F5.000

G01X57.600Z5.841

G01Z-15.200F10.000

G01X60.000

G01X61.414Z-14.493F20.000

G01X71.414

G00Z6.549

G01X58.014F5.000

G01X56.600Z5.841

G01Z-15.700F10.000

G01X60.000

G01X61.414Z-14.993F20.000

G01X71.414

G00Z6.549

G01X57.014F5.000

G01X55.600Z5.841

G01Z-16.200F10.000

G01X60.000

G01X61.414Z-15.493F20.000

G01X71.414

G00Z6.549

G01X56.014F5.000

G01X54.600Z5.841

G01Z-16.700F10.000

G01X60.000

G01X61.414Z-15.993F20.000

G01X71.414

G00Z6.549

G01X55.014F5.000

G01X53.600Z5.841

G01Z-17.200F10.000

G01X60.000

G01X61.414Z-16.493F20.000

G01X71.414

G00Z6.549

G01X54.014F5.000

G01X52.600Z5.841

G01Z-17.700F10.000

G01X60.000

G01X61.414Z-16.993F20.000

G01X71.414

G00Z6.507

G01X1.414F5.000

G01X0.000Z5.800

G01X51.600F10.000

G01Z-18.200

G01X59.600

G01Z-36.000

G01X61.014Z-35.293F20.000

G01X71.014

G00Z6.007

G01X1.414F5.000

G01X0.000Z5.300

G01X50.600F10.000

G01Z-18.700

G01X58.600

G01Z-36.000

G01X60.014Z-35.293F20.000

G01X70.014

G00Z5.507

G01X1.414F5.000

G01X0.000Z4.800

G01X49.600F10.000

G01Z-19.200

G01X57.600

G01Z-36.000

G01X59.014Z-35.293F20.000

G01X69.014

G00Z5.007

G01X1.414F5.000

G01X0.000Z4.300

G01X48.600F10.000

G01Z-19.700

G01X56.600

G01Z-36.000

G01X58.014Z-35.293F20.000

G01X68.014

G00Z4.507

G01X1.414F5.000

G01X0.000Z3.800

G01X47.600F10.000

G01Z-20.200

G01X55.600

G01Z-36.000

G01X57.014Z-35.293F20.000

G01X67.014

G00Z4.007

G01X1.414F5.000

G01X0.000Z3.300

G01X46.600F10.000

G01Z-20.700

G01X54.600

G01Z-36.000

G01X56.014Z-35.293F20.000

G01X66.014

G00Z3.507

G01X1.414F5.000

G01X0.000Z2.800

G01X45.600F10.000

G01Z-21.200

G01X53.600

G01Z-36.000

G01X55.014Z-35.293F20.000

G01X65.014

G00Z3.007

G01X1.414F5.000

G01X0.000Z2.300

G01X44.600F10.000

G01Z-21.700

G01X52.600

G01Z-36.000

G01X54.014Z-35.293F20.000

G01X64.014

G00Z2.507

G01X1.414F5.000

G01X0.000Z1.800

G01X43.600F10.000

G01Z-22.200

G01X51.600

G01Z-36.000

G01X53.014Z-35.293F20.000

G01X63.014

G00Z2.007

G01X1.414F5.000

G01X0.000Z1.300

G01X42.600F10.000

G01Z-22.700

G01X50.600

G01Z-36.000

G01X52.014Z-35.293F20.000

G01X62.014

G00Z1.507

G01X1.414F5.000

G01X0.000Z0.800

G01X41.600F10.000

G01Z-23.200

G01X49.600

G01Z-36.000

G01X51.014Z-35.293F20.000

G01X61.014

G00Z1.007

G01X1.414F5.000

G01X0.000Z0.300

G01X40.600F10.000

G01Z-23.700

G01X48.600

G01Z-36.000

G01X50.014Z-35.293F20.000

G01X71.414

G00X77.917

G00Z13.100

G00X100Z100

T0404

M03S1200

G00X70.318Z11.144

G00Z0.707

G00X59.414

G01X-1.414F5.000

G01X0.000Z0.000

G01X40.000F10.000

G01Z-24.000

G01X48.000

G01Z-36.000

G01X49.414Z-35.293F20.000

G01X59.414

G00X70.318

G00Z11.144

G00X100Z100

T0505

M3S500

G0X20.Z20

G0X0.Z5.

G99G1Z-32.F0.1

G0Z5.

X100.Z100.

G0T0606

G97S3600M03

G0X21.92Z2.5M8

G50S3600

G96S330

G99G1Z-23.8F.2

X20.

X17.172Z-22.386

G0Z2.5

X23.84

G1Z-23.8

X21.52

X18.692Z-22.386

G0Z2.5

X25.76

G1Z-14.341

X24.6Z-15.965

Z-23.8

X23.44

X20.612Z-22.386

G0Z2.5

X27.68

G1Z-11.653

X25.36Z-14.901

X22.532Z-13.487

G0Z2.5

X29.6

G1Z-8.965

X27.28Z-12.213

X24.452Z-10.799

G0X19.5

Z2.

X30.

G1Z0.

Z-9.

X25.Z-16.

Z-24.

X20.

X17.172Z-22.586

G0Z2.

M9

G28U0.W0.M05

T0606

M30

第五章零件仿真加工

第一节、仿真软件介绍

1.软件简介

市面上的仿真软件有很多，例如：

南京斯沃和上海宇龙、斐克，这里我们选用斯沃，南京斯沃软件技术有限公司开发的，是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的国内第一款自动免费下载更新的数控仿真软件。

通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，又可大大减少昂贵的设备投入。

斯沃数控仿真（数控模拟）软件包括16大类，66个系统，121个控制面板。

具有FANUC、SIEMENS（SINUMERIK）、MITSUBISHI、FAGOR、美国哈斯HAAS、PA、广州数控GSK、华中世纪星HNC、北京凯恩帝KND系统、大连大森DASEN、南京华兴WA、江苏仁和RENHE、南京四开、天津三英、成都广泰GREAT、巨森数控JNC编程和加工功能，学生通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序加工，教师通过网络教学，可随时获得学生当前操作信息。

斯沃数控仿真软件也是目前国内唯一自动免费下载更新的数控仿真软件

2.斯沃界面

打开软件，选择GSK980TD

工作界面