毕业设计轴套的加工工艺分析.docx

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毕业设计轴套的加工工艺分析

轴套的加工工艺分析

【摘要】

轴套类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。

它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。

轴套类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。

本文是对典型轴套类零件加工技术的应用及数控加工的工艺性分析。

【关键词】：

工艺分析，加工程序，切削用量，公差

引言

毕业设计是专业教学工作的重要组成部分和教学过程中的重要实际性环节。

毕业设计的目的是：

通过设计，培养我们综合运用所学的基础理论知识，专业理论知识和一些相关软件的学习，去分析和解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，培养我们建立正确的工艺设计思维，学会查找工具书，掌握数控工艺设计的一般程序，规范和方法。

本次设计选择的课题为轴套零件的车削加工工艺设计及其数控加工程序编制（如图1）。

这次毕业设计让我们对机械制图的基础知识有了进一步的了解，同时也为我们从事绘图工作奠定了一个良好的基础。

并锻炼了自己的动手能力，达到了学以致用的目的。

它是一次专业技能的重要训练和知识水平的一次全面体验，是学生毕业资格认定的重要依据，同时也为我们将来走向工作岗位奠定了必要的理论基础和实践经验。

一、零件工艺分析

（一）零件的分析

1.零件的结构分析

该零件为轴类零件。

表面由外圆柱面，阶梯外圆面，退刀槽及螺纹等表面组成，其中Φ39，Φ30这两个直径尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求。

表面粗糙度要求为1.6

，为了保证同轴度通常减小切削力和切削热的影响，粗精加工分开，使粗加工中的变形在精加工中得到纠正，采用粗车——半精车——精车——粗磨——抛光，加工时需要零件材料为45号钢，毛胚尺寸为Φ45X80,切削加工性能较好，无热处理和硬度要求（如图1-1）。

图1-1零件图

具体加工步骤如下：

（1）备料：

直径50的45#钢棒料，长1000；

（2）打孔：

三爪卡盘夹毛坯左端，打Φ22孔，孔深度为52；

（3）车左端：

三爪卡盘夹毛坯棒料，伸出长度为50，车零件端面至光出；粗车Φ24h7内孔、留1余量；

（4）切断：

切断零件，总长留1余量；

（5）粗车右端：

粗车Φ24H7内孔、Φ28H7内孔，留3精车余量；车螺纹外圆至Φ39.8，车倒角到图纸尺寸。

（6）精车螺纹：

车M42*1.5到图纸要求；

（7）精车内孔：

精车Φ24H7内孔、Φ28H7内孔及倒角至图纸尺寸。

通过上述分析，可采用以下几点工艺措施:

（1）对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时要取平均值，以更好的保证加工完的零件在图纸要求的精度范围以内。

（2）在轮廓曲线上，有三处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。

（3）为便于装夹，工件2的坯件左端应预先粗找正，车出夹持部分，右端面也应先粗找正，车出夹持部分并钻好中心孔。

工件一也是先找正车除左右两端的夹持部分，为该零件的加工建立粗基准。

二、毛坯的选择

（一）毛坯的种类

（1）铸造毛坯：

适合做形状复杂零件的毛坯

（2）锻造毛坯：

适合做形状简单零件的毛坯；

（3）型材：

适合做轴、平板类零件的毛坯；

（4）焊接毛坯：

适合板料、框架类零件的毛坯。

（二）选择毛坯的原则

（1）选择原则

毛坯的形状和尺寸应尽量接近零件的形状和尺寸，以减少机械加工。

（2）毛坯选择应考虑的因素

 1）生产纲领的大小：

对于大批大量生产，应选择高精度的毛坯制造方法，以减少机械加工，节省材料。

 2）现有生产条件：

要考虑现有的毛坯制造水平和设备能力。

（3）举例

a.轴类零件：

车床主轴：

45号钢模锻件；阶梯轴（直径相差不大）：

棒料

b.箱体：

铸造件或焊接件

c.齿轮：

小齿轮：

棒料；大多数中型齿轮：

模锻件；大型齿轮：

铸钢件

对于本零件的加工我们采用棒料来加工，选用45号钢，Φ50X100的材料加工工件一，Φ50X90的材料加工工件2，因为我们都是单件生产，所以我们以便于加工为主要目的。

三、数控加工工艺分析

（一）定位基准的确定

1.基准的概念及分类

（1）基准的定义：

在零件图上或实际的零件上，用来确定其它点、线、面位置时所依据的那些点、线、面，称为基准。

（2）基准的分类：

按其功用可分为：

1）设计基准：

零件工作图上用来确定其它点、线、面位置的基准，为设计基准。

2）工艺基准：

是加工、测量和装配过程中使用的基准，又称制造基准。

a.工序基准：

是指在工序图上，用来确定加工表面位置的基准。

它与加工表面有尺寸、位置要求。

b.定位基准：

是加工过程中，使工件相对机床或刀具占据正确位置所使用的基准。

c.度量基准（测量基准）：

是用来测量加工表面位置和尺寸而使用的基准。

d.装配基准：

是装配过程中用以确定零部件在产品中位置的基准。

举例如下：

图3-1各种基准示例

图3-2定位基准表示法

2.定位基准的选择

定位基准包括粗基准和精基准。

   粗基准：

用未加工过的毛坯表面做基准。

工件一工件二的粗基准都是采用毛坯面。

   精基准：

用已加工过的表面做基准。

工件一的精基准为Φ36的外圆柱面，工件二的精基准是Φ46的外圆柱面。

（二）工艺路线的拟订

拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步，需顺序完成以下几个方面的工作。

工件一的工艺路线：

下料

车左端面

钻引正孔

钻孔

热处理

粗车

精车

掉头

粗车

精车

检验

工件二的工艺路线：

下料

正火

平端面

钻引正孔

钻孔

热处理（调制）

粗车

精车

切断

掉头

粗车

精车

检验

1.表面加工方法的选择

（1）各种加工方法的经济加工精度和表面粗糙度

   不同的加工方法如车、磨、刨、铣、钻、镗等，其用选各不相同，所能达到的精度和表面粗糙度也大不一样。

即使是同一种加工方法，在不同的加工条件下所得到的精度和表面粗糙度也大不一样，这是因为在加工过程中，将有各种因素对精度和粗糙度产生影响，如工人的技术水平、切削用量、刀具的刃磨质量、机床的调整质量等等。

某种加工方法的经济加工精度：

是指在正常的工作条件下（包括完好的机床设备、必要的工艺装备、标准的工人技术等级、标准的耗用时间和生产费用）所能达到的加工精度。

图3-3加工成本与精度的关系

（2）加工方法和加工方案的选择

1）根据加工表面的技术要求，确定加工方法和加工方案；

这种方案必须在保证零件达到图纸要求方面是稳定而可靠的，并在生产率和加工成本方面是最经济合理的。

2）要考虑被加工材料的性质；

例如，淬火钢用磨削的方法加工；而有色金属则磨削困难,，一般采用金刚镗或高速精密车削的方法进行精加工。

3）要考虑生产纲领，即考虑生产率和经济性问题。

如：

大批大量生产应选用高效率的加工方法，采用专用设备。

例如，平面和孔可用拉削加工，轴类零件可采用半自动液压仿型车床加工，盘类或套类零件可用单能车床加工等。

4）应考虑本厂的现有设备和生产条件：

即充分利用本厂现有设备和工艺装备。

在选择加工方法时，首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定它的最终工序方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。

（三）机床设备与工艺装备的选择

（1）机床设备和工艺装备的选择

1、所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应；

2、精度等级应与本工序加工要求相适应；

3、电机功率应与本工序加工所需功率相适应；

4、机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。

（2）工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本，应根据不同情况适当选择。

1）在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺装备（包括夹具、刀具、量具和辅具）；

2）在大批大量生产中，可根据加工要求设计制造专用工艺装备。

（3）机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益，还要考虑产品改型及转产的可能性，应使其具有足够的柔性。

（四）加工阶段的划分

（1）根据零件的技术要求划分加工阶段，可分为以下几个阶段：

1）粗加工阶段

在此阶段主要是尽量切除大部分余量，主要考虑生产率。

2）精加工阶段

在此阶段主要是保证各主要表面达到图纸要求，主要任务是保证加工质量。

3）光整加工阶段

在此阶段主要是提高表面质量。

（2）将零件的加工过程划分为加工阶段的主要目的是：

1）保证零件加工质量（因为工件有内应力变形、热变形和受力变形，精度、表面质量只能逐步提高，）；

2）有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理；

3）有利于合理利用机床设备。

4）便于穿插热处理工序：

穿插热处理工序必须将加工过程划分成几个阶段，否则很难充分发挥热处理的效果。

此外，将工件加工划分为几个阶段，还有利于保护精加工过的表面少受磕碰损坏。

（五）工序的划分

表3-1工序划分原则

工序集中原则

按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一个集中工序。

最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。

采用数控机床、加工中心按工序集中原则组织工艺过程，生产适应性反而好，转产相对容易，虽然设备的一次性投资较高，但由于有足够的柔性，仍然受到愈来愈多的重视。

工序分散原则

按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些。

最大限度的工序分散就是每个工序只包括一个简单工步。

传统的流水线、自动线生产基本是按工序分散原则组织工艺过程的，这种组织方式可以实现高生产率生产，但对产品改型的适应性较差，转产比较困难。

（六）工序顺序的安排

1.机械加工工序的安排原则

表3-2机械加工工序安排原则

1）先基准面后其它表面

先把基准面加工出来，再以基准面定位来加工其它表面，以保证加工质量。

2）先粗加工后精加工

即粗加工在前，精加工在后，粗精分开。

3）主要表面后次要表面

如主要表面是指装配表面、工作表面，次要表面是指键糟、联接用的光孔等。

4）先加工平面后加工孔

平面轮廓尺寸较大，平面定位安装稳定，通常均以平面定位来加工孔。

2．热处理工序及表面处理工序的安排

表3-2热处理工序及表面处理工序的安排

根据热处理的目的，安排热处理在加工过程中的位置。

1）退火：

将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。

其作用是：

消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。

应用：

高碳钢采用退火，以降低硬度；放在粗加工前，毛坯制造出来以后。

2）正火：

将钢加热到一定温度，保温一段时间后从炉中取出，在空气中冷却的一种热处理工序。

注：

加热到的一定的温度，其与钢的含C量有关，一般低于固相线200度左右。

其作用是：

提高钢的强度和硬度，使工件具有合适的硬度，改善切削加工性。

应用：

低碳钢采用正火，以提高硬度。

放在粗加工前，毛坯制造出来以后。

3）回火：

将淬火后的钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后置于空气或水中冷却的一种热处理的方法。

其作用是：

稳定组织、消除内应力、降低脆性。

4）调质处理（淬火后再高温回火）：

其作用：

是获得细致均匀的组织，提高零件的综合机械性能。

应用：

安排在粗加工后，半精加工前。

常用于中碳钢和合金钢。

5）时效处理：

其作用：

是消除毛坯制造和机械加工中产生的内应力。

应用：

一般安排在毛坯制造出来和粗加工后。

常用于大而复杂的铸件。

6）淬火：

将钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后在冷却介质中迅速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。

其作用是：

提高零件的硬度。

应用：

一般安排在磨削前。

7）渗碳处理：

提高工件表面的硬度和耐磨性，可安排在半精加工之前或之后进行。

8）为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序，例如镀铬、镀锌、发兰等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行

3．检验工序的安排

为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序：

（1）粗加工全部结束之后；

（2）送往外车间加工的前后；

（3）工时较长和重要工序的前后；

（4）最终加工之后。

除了安排几何尺寸检验工序之外，有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。

4．其它工序的安排

（1）零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工之后，应安排去毛刺工序。

（2）零件在进入装配之前，一般都应安排清洗工序。

工件内孔、箱体内腔易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上，要注意清洗。

（3）在用磁力夹紧工件的工序之后，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配线。

四、加工过程

刀具列表

（一）对刀

加工中,一般我们都采用试切法对刀。

首先对Z轴，当刀走到如下图时，进入“offsetsetting”→坐标系，输入Z0.按测量，Z轴就对好了（如图4-1）。

图4-1

再对X轴，当刀走到如下图时，主轴停，用卡尺测量d,进入“offsetsetting”→坐标系,输入侧得的值，X轴也就对好了（如图4-2）。

图4-2

（二）加工零件

首先为了保证程序毫无差错，一般都先用已经输入的程序，试运行，即使程序有错也不会浪费毛坯件，也便于及时修改程序。

这样确定所有程序的路线、加工工艺都正确无误后，便可对零件进行机械加工。

点击控制面板上的“PROG”→输入要加工的程序名称→“自动”→“循环启动”→“开冷却液”完成一系列的操作后，数控机床对工件进行自动加工了。

五、加工程序

（1）铣面程序

%

N0010G40G17G90G70

N0020G91G28Z0.0

:

0030T00M06

N0040G0G90X-210.497Y-60.6578S0M03

N0050G43Z10.H00

N0060Z2.

N0070G1Z-1.F250.M08

N0080X-210.6112Y-57.5575

N0090G2X-210.75Y-49.5003I205.3772J7.5673

N0100G1Y49.5003

N0110G2X-210.6112Y57.5575I205.516J.4898

N0120G1X-210.497Y60.6578

N0130Z2.

N0140G0Z10.

N0150X-205.9877Y-60.697

N0160Z2.

N0170G1Z-1.

N0180X-206.1028Y-57.697

N0190G2X-206.25Y-49.5058I200.8688J7.7068

N0200G1Y49.5059

N0210G2X-206.1028Y57.697I201.016J.4842

N0220G1X-205.9877Y60.697

N0230Z2.

N0240G0Z10.

N0250X-201.4817Y-60.697

N0260Z2.

N0270G1Z-1.

N0280X-201.5994Y-57.697

N0290G2X-201.75Y-49.5114I196.3654J7.7068

N0300G1Y49.5114

N0310G2X-201.5994Y57.697I196.516J.4787

N0320G1X-201.4817Y60.697

N0330Z2.

N0340G0Z10.

N0350X-196.9753Y-60.697

N0360Z2.

N0370G1Z-1.

N0380X-197.0959Y-57.697

N0390G2X-197.25Y-49.5171I191.8619J7.7068

N0400G1Y49.5171

N0410G2X-197.0959Y57.697I192.016J.473

N0420G1X-196.9753Y60.697

N0430Z2.

N0440G0Z10.

N0450X-192.4687Y-60.697

N0460Z2.

N0470G1Z-1.

N0480X-192.5921Y-57.697

N0490G2X-192.75Y-49.5228I187.3581J7.7068

N0500G1Y49.5228

N0510G2X-192.5921Y57.697I187.516J.4673

N0520G1X-192.4687Y60.697

N0530Z2.

N0540G0Z10.

N0550X-187.9618Y-60.697

N0560Z2.

N0570G1Z-1.

N0580X-188.0882Y-57.697

N0590G2X-188.25Y-49.5286I182.8542J7.7068

N0600G1Y49.5286

N0610G2X-188.0882Y57.697I183.016J.4615

N0620G1X-187.9618Y60.697

N0630Z2.

N0640G0Z10.

N0650X-183.4545Y-60.697

N0660Z2.

N0670G1Z-1.

N0680X-183.5841Y-57.697

N0690G2X-183.75Y-49.5344I178.3501J7.7068

N0700G1Y49.5344

N0710G2X-183.5841Y57.697I178.516J.4557

N0720G1X-183.4545Y60.697

N0730Z2.

N0740G0Z10.

N0750X-178.9468Y-60.697

N0760Z2.

N0770G1Z-1.

N0780X-179.0798Y-57.697

N0790G2X-179.25Y-49.5402I173.8458J7.7069

N0800G1Y49.5403

N0810G2X-179.0798Y57.697I174.016J.4498

N0820G1X-178.9468Y60.697

N0830Z2.

N0840G0Z10.

N0850X-174.4388Y-60.697

N0860Z2.

N0870G1Z-1.

N0880X-174.5753Y-57.697

N0890G2X-174.75Y-49.5462I169.3413J7.7069

N0900G1Y49.5462

N0910G2X-174.5753Y57.697I169.516J.4439

N0920G1X-174.4388Y60.697

N0930Z2.

N0940G0Z10.

N0950X-169.9302Y-60.697

N0960Z2.

N0970G1Z-1.

N0980X-170.0705Y-57.697

N0990G2X-170.25Y-49.5522I164.8365J7.7068

N1000G1Y49.5522

N1010G2X-170.0705Y57.697I165.016J.4379

N1020G1X-169.9302Y60.697

N1030Z2.

N1040G0Z10.

N1050X-165.4213Y-60.697

N1060Z2.

N1070G1Z-1.

N1080X-165.5655Y-57.697

N1090G2X-165.75Y-49.5583I160.3315J7.7068

N1100G1Y49.5583

N1110G2X-165.5655Y57.697I160.516J.4318

N1120G1X-165.4213Y60.697

N1130Z2.

N1140G0Z10.

N1150X-160.9117Y-60.697

N1160Z2.

N1170G1Z-1.

N1180X-161.0601Y-57.697

N1190G2X-161.25Y-49.5646I155.8261J7.7068

N1200G1Y49.5646

N1210G2X-161.0601Y57.697I156.016J.4255

N1220G1X-160.9117Y60.697

N1230Z2.

N1240G0Z10.

N1250X-156.4017Y-60.697

N1260Z2.

N1270G1Z-1.

N1280X-156.5544Y-57.697

N1290G2X-156.75Y-49.5708I151.3204J7.7068

N1300G1Y49.5709

N1310G2X-156.5544Y57.697I151.516J.4192

N1320G1X-156.4017Y60.697

N1330Z2.

N1340G0Z10.

N1350X-151.891Y-60.697

N1360Z2.

N1370G1Z-1.

N1380X-152.0484Y-57.697

N1390G2X-152.25Y-49.5772I146.8144J7.7068

N1400G1Y49.5772

N1410G2X-152.0484Y57.697I147.016J.4129

N1420G1X-151.891Y60.697

N1430Z2.

N1440G0Z10.

N1450X-147.3796Y-60.697

N1460Z2.

N1470G1Z-1.

N1480X-147.542Y-57.697

N1490G2X-147.75Y-49.5836I142.308J7.7068

N1500G1Y49.5836

N1510G2X-147.542Y57.697I142.516J.4065

N1520G1X-147.3796Y60.697

N1530Z2.

N1540G0Z10.

N1550X-142.8675Y-60.697

N1560Z2.

N1570G1Z-1.

N1580X-143.0352Y-57.697

N1590G2X-143.25Y-49.5901I137.8012J7.7069

N1600G1Y49.5901

N1610G2X-143.0352Y57.697I138.016J.4

N1620G1X-142.8675Y60.697

（2）加工程序

%

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:

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