【异型轴类零件的加工与工艺设计8100字】

·异型轴类零件的加工与工艺设计摘要：计算机技术的迅速发展使传统的制造也发生了根本性的变化，许多工业较发达的国家也以巨资投入，对现代化制造技术的发展进行研究，并且提出了一种新的制造模式。机械设计与制造中具有特殊用途的异形零件越来越多，这些零件结构刚性差，形状不规则。因此在加工过程中，与外形规则的零件加工之间有很大区别。首先，异形件很难用常用的工装进行装夹，必须设计专用的工装夹具。其次，异形件在加工过程中，容易发生变形。因此，必须要根据具体零件的尺寸、热处理等技术要求的不同，来采取相应、有效的工艺路线及变形控制方案，以满足图样要求。为了解决机械制造中常规加工技术难以解决甚至于无法解决的单件、小批量，特别是复杂型零件的加工，我们采用了数控加工手段，应用数控加工技术是机械制造业的一次技术性的改革，使机械制造业的发展更上一个台阶，为社会提供更多优质科技化的可靠机械产品。关键词：轴类零件；数控加工；工艺分析目录TOC\o"1-3"\h\uTOC\o"1-2"\h\u255摘要 绪论1.1课题研究的背景及意义异形类零件是机械加工中很少碰到的一种零件。它的应用不是很广，一般都是钢板类零件焊接成形，很少用机加工。但某产品有一种异形零件如图1所示。此零件为3mm厚的钢板压形后，焊接成形，要求加工底面和上面与底面成30°，且保证产品图尺寸要求和加工两面的平面度。通过本次设计，我们可以学习相关学科的基本理论和基本知识，并将其综合应用。同时，我们有相对完整和系统的专业知识来帮助我们提高我们的知识水平。它不仅提高了我们分析和解决问题的能力，而且还赋予了我们科学分析和研究的能力。随着社会经济的快速发展，人们对生活必需品的需求越来越高，对生产效率的要求也越来越高。数控机床的出现帮助我们实现了这一要求。数控车削技术实现了产品设计，保证了产品和零件的质量和精度，降低了生产所需的能耗。它是生产过程中的重要手段。生产准备、加工、安全生产和技术检测也是完成一系列生产作业的重要基础。同时，加快了产品更新换代，为企业提供了良好的技术保障。同时，它满足了消费者的需求。同时，产品也满足了多样化、高质量、快速更新的要求，促进了企业的快速发展，大大提高了生产效率。1.2数控相关技术的研究现状目前，数控技术正在发生根本性的变化。它已经从一般的特殊闭环控制模式发展到开放的、动态的、实时的全闭环控制模式。基于CNC系统的集成非常薄和小。基于计算机、模糊控制和神经网络的数控系统实现了高精度、高效率的控制。长期以来，在我国传统的封闭式数控系统结构中，数控系统只能使用非智能运动控制器。过程变量通过手动编程或基于经验的计算机辅助自动化系统实现。虽然中国的数控系统从不同的角度出发，但使用不同的方法使用计算机技术将在开放领域，尤其是开放系统的应用中消亡。我们不能充分发挥中国各单位的优势，集中精力发展中国的数控技术。到目前为止，规模经济尚未形成，仍然存在着分散化和军事优先的发展模式。从中国数控产业的角度来看，为了维护中国数控产业的独立利益，我们必须正视存在的问题。开放系统不依赖于应用系统的操作系统，而是根据数字控制技术的特点和策略。2轴类零件制造特征识别技术2.1特征的定义与分类轴类零件是机械加工中经常遇到的典型零件之一。其主要功能是支撑传动部件，传递扭矩和负载。部件的直径较长，一般由圆柱面、锥面、内孔、螺纹和中心轴相应的端面组成。轴部分可分为光轴、阶梯轴、空心轴、曲轴等不同角度的结构。2.2轴类零件加工特征其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：尺寸精度。为了确定轴的位置,两个支撑轴颈通常需要高尺寸精度(IT5~IT7)。装配驱动器的轴颈尺寸精度通常较低(IT6~IT9)。任何形式的准确性。轴类零件的几何精度主要指圆度、圆柱度、外锥度、莫氏锥度等。对于精度要求高的内外圆表面，应在图纸上标注允许偏差。相互位置精度轴类零件的定位精度主要取决于轴类零件在机床中的位置和功能。一般来说，必须确保轴颈总成和支撑轴颈的传动部件之间的同轴度，否则会影响传动部件（齿轮等）的传动精度，并产生噪音。精密轴、普通轴和支承轴颈的配合轴径向跳动一般为0.01~0.03mm，高精度轴（如主轴）的径向跳动一般为0.001~0.005mm。表面粗糙度一般来说，与传动轴直径匹配的轴的表面粗糙度为ra2。支撑轴的表面粗糙度为5-0.63μm，支撑轴的直径与轴承直径Ra0匹配。63-0.16μm。2.3实例分析2.3.1外圆车削与磨削加工圆柱形车削：加工中最常用的方法是圆柱形车削，其范围宽，可分为混凝土废料、粗料、半精料、精料等。在每一生产阶段，根据工件最终精度的要求，选择具有较高加工精度的毛坯。对于每个特定的工件，不需要经历所有的制造阶段。为了保证磨削精度，必须在热处理后设置磨削中心孔，并且表面粗糙度必须非常薄。在磨削过程中，工件的旋转主要由两个中心孔的同轴度和中心孔的旋转误差引起。旋转细长轴。在车削过程中，细长轴的刚度较差，散热性能较差。然而，由于其尺寸小、长度长，导致车削过程中切削时间长，刀具磨损严重。细长零件的尺寸、形状和位置影响曲面的精度。在生产过程中，采用反向切削技术和方法车削细长轴，保证了细长轴的加工精度和质量，达到了提高生产效率、降低成本的目的。2.3.2轴类零件的磨削当前国内外的磨削加工中，切入式磨削加工被广泛的应用，它对提高加工效率、成型加工、实现自动化连续控制、自动测量以及各种自动化设备的应用，具有一定的俱进作用。图2-3-2轴零件图2.3.3轴上键槽加工轴上键槽的加工虽然属于次要表面的加工，但是键槽的作用很重要，而且应用很广泛。因此，轴上键槽加工工序以及其加工方法就显得很重要，需要综合考虑各方面因素，做出合理的选择，从而保证轴类零件的加工精度，提高劳动生产率。轴类零件中心孔的加工。在轴类零件的加工中，一般都是在轴的两端先加工出中心孔，然后以中心孔为工艺基准进行其他部位的加工。对于小尺寸的轴类零件，工艺设计实施起来很方便，但对于大型轴类零件，尤其对于大型锻造而成的轴类零件，表面不圆，表面缺陷较多，弯曲较大，其中心孔的加工就比较困难，一般要先进行划线，确定中心孔位置后再进行中心孔的加工。3面向参数化CAPP的工艺过程设计3.1基于特征参数化的工艺规划CAPP是CAD/CAM集成技术发展的桥梁。设计信息只能通过设计过程生成制造信息，产品设计信息可以通过设计和制造过程集成功能。产品信息模型包含了从生产计划到制造过程的所有形式、功能和过程特征，具有很大的发展潜力。参数化特征工艺规划是一种基于特征信息和工艺知识的零件加工过程参数化特征生成方法。首先在参数化CAD/CAM软件上进行特征建模，然后利用二次开发工具进行零件特征识别。然后，根据特征信息和工艺知识，选择机床、刀具和夹具，为每个特征生成合适的切削参数。最后，利用过程规则对各特征过程进行组合，生成合理的特征过程参数。图3-1特征参数化工艺流程图3.2工艺知识库的建立与应用工艺知识是制造企业最重要的资产和最有价值的力量之一。这也是企业在制造业竞争中获得积极地位的重要组成部分。它可以有效地记录、记录和重用这些知识。是企业的目标。CAPP研究人员和开发人员已经尝试了许多方法来实现这一目标，例如基于大规模CAPP的早期工艺模型数据库检索和基于创新决策技术专家系统的CAPP、基于规则的CAPP、基于实例的表示和推理等。本文的研究主要基于知识过程已经存在的假设，即，如何将知识库应用到案例库的自动组织决策过程中，产生了大量基于知识的过程的基本特征。研究成果知识过程模型的标准化是本研究的重点和难点之一。通过过程知识数据、结构化数据和非结构化数据的有机结合，用户可以在过程规划中实现过程内容和表达的统一。结构化数据可以存储在数据库中，便于计算机的自动检索和管理，而非结构化数据采用灵活的数据格式，可以表示各种信息，如图形可视化多维信息表。本实用新型有利于计算机的自动处理和人机交互，实现了内容与形式的统一。4异性轴类零件的UGCAM加工分析4.1异性轴类零件的加工工艺分析根据轴类零件在制造时的技术方面的要求规定，我们得知轴类零件主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度的,在对于轴向的要求上一般不是很高。轴颈的直径公差等级通常为IT6-IT8,几何形状精度一搬都是圆度和圆柱度,根绝要求规定，公差一般都被要求限制在直径公差要求范围之内。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。毛坯选择。除了热轧或冷拔圆棒材料外,轴部件的轴部分通常由热轧或冷拔圆棒制成。发动机曲轴等的锻件由球墨铸铁铸件制成。如图所示,轴的直径差别不大。直径为60mm,材料为45#钢,锯床长度为150mm。检查信号设置。轴的外表面、内孔和螺纹同轴。轴的垂直端面和中心线是精确定位的关键部件。两个中心孔的定位符合信号重合原则，多个元件的外表面和端面可以一次夹紧。因此，中心通孔用于定位用于加工的基准轴。当中心孔或粗加工不能提高工件的夹紧刚度时，轴的外圆柱面可作为定位基准，或与中心孔组合的外圆柱面可作为定位基准。定位基准可以承受较大的切削力，但重复定位精度不高。在数控车削中，为了保证零件在同一工序中的重复加工，车削工件的轴向尺寸精度，或保持端面的平衡，需要准确定位工件的轴向。工件使用中心孔定位时，中心孔的尺寸和两端中心孔之间的距离必须始终一致。定位外圈时，必须使用三爪自定心卡盘作为反向卡盘或限位无支撑卡盘。准备并加工轴零件。通常情况下，你必须在情况好转之前做好准备。它通常包括在运输、储存或热处理过程中毛坯经常弯曲或变形。过度弯曲变形将导致加工余量不足和夹紧不可靠。因此，有必要在车削前增加矫直过程。切割-使用棒切割所需长度的毛坯。可在圆锯、圆锯、带锯、普通车床或冲床上进行切割。在机械加工过程中，通常采用数控车削。热处理工艺为了消除应力，改善组织和切削性能，应根据材料和技术要求安排正火退火工艺。为了提高零件的机械性能，高组织和高性能的淬火和回火坯料必须经过粗加工和精加工。淬火和回火通常用于硬度和耐磨性要求较低的零件的最终热处理。表面的相对运动必须在表面硬化或化学热处理之前或之后进行，以提高耐磨性。加工过程可分为以下几种方式：刀具中心顺序法。这是一种用于分度加工的工具。所有零件都可以用同一工具切割。使用第二把和第三把刀具完成其他可以完成的部分。这可以减少更换工具的数量，缩短时间距离，减少不必要的定位误差。用于加工零件。加工内容较多的零件按其结构特点可分为内形、外形、曲面或平面。一般先加工平面和定位面，再加工孔；首先处理简单的几何图形，然后处理复杂的几何图形。首先，对低精度零件进行加工，以满足高精度加工的要求。粗精加工顺序法。加工后的零件容易变形。由于加工后可能会发生变形，因此必须进行形状校正。通常情况下，我们必须把粗糙的步骤分开来完成这项工作。简而言之，在零件的划分过程中，必须根据零件的结构、加工性能、机床的功能、数控零件的数量、加工内容和机床的数量来组织生产。建议根据实际情况确定工艺浓缩或分散的原则，但必须合理。增加工作时间,应根据零件的结构和坯料的状况以及定位和夹紧的需要来考虑加工顺序。关键是工件的刚性不会被破坏。订单通常应基于以下原则:前一过程的处理不会影响下一过程的定位和夹紧,中间加工过程必须考虑在中间。将内腔添加到内腔中,然后执行外形加工步骤。最好连接相同的定位,夹紧或相同的工具,以减少重复定位的次数,换刀次数和移动板的数量。在同一装置中进行的多个过程中,应首先安排降低工件刚度的过程。在数控车床上粗车、半精车分别用一个加工程序控制。工件调头装夹由程序中的M00或M01指令控制程序暂停，装夹后按“循环启动”继续加工。刀的路径和刀的选择点。刀具路径包括刀具路径、刀具移动到刀具起点、刀具、非空闲刀具路径到刀具起点或刀具切削点。由于半精加工和精加工是沿着零件的圆周布置的，因此确定粗加工路径和自由行程非常重要。为了合理确定刀具点，可以在加工零件上设置刀具点，但必须注意，刀具点必须指向零件的位置或完成位置。有时，刀具点在第一次加工后损坏，导致无法搜索第二次操作和远程刀具点。因此，在第一次操作中，有必要以相对于定位基准的固定尺寸定位相对定位工具，以确定它们之间的相对位置。位置关系检索原始刀具点。这对刀具通常位于机床工作台或夹具的相对位置。4.2异性轴类零件加工工艺4.2.1确定加工顺序及进给路线加工顺序按粗到精、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；工件调头，工件左端加工：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。4.2.2选择刀具车端面：选用硬质合金45度车刀，粗、精车用一把刀完成。粗、精车外圆：（因为程序选用G71循环所以粗、精车选用同一把刀）硬质合金90度放型车刀，Kr=90度,Kr＇=60度;E=30度,（因为有圆弧轮廓）以防与工件轮廓发生干涉,如果有必要就用图形来检验.车槽:选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽3mm）车螺纹:选用60度硬质合金外螺纹车刀。4.2.3选择切削用量表4-1切削用量选择主轴转速s/(r/min)进给量f/(mm/r)背吃刀量ap/mm粗车外圆8000.11.5精车外圆8000.050.2粗车螺纹701.50.4精车螺纹701.50.1切槽1150.04表4-2刀具卡片产品名称或代号零件名称典型轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T01硬质合金端面45度车刀1粗、精车端面2T02硬质合金90度放型车刀1粗、精车外轮廓左偏刀3T03硬质合金车槽刀1切槽4T0460度硬质合金外螺纹车刀1粗、精车螺纹根据加工过程中的实际情况，为更好地控制切削加工应力，对粗加工两支脚后的零件增加一道人工时效热处理工序，以减少切削加工应力释放对16mm槽变形的影响。此外，线切割工序改变走刀方式，首先以16mm槽中间走刀将槽封闭处切开一条窄缝，进一步释放应力，然后再从槽壁一侧圆弧进刀，按产品成形尺寸16mm将槽全部切开。该方案实施后彻底解决了16mm长槽加工变形的技术难题，保证了该件批量生产的顺利进行。最终工艺方案为:车加工基准→粗加工两支脚→去应力→半精加工两支脚→精加工两支脚→定长→精车外圆及SＲ24球面→线切割槽开口→球面淬火→表面处理。5工艺设备的选择5.1机床的选择要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品。有利于提高生产率。尽可能降低生产成本(加工费用)。根据毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、工件数量、生产条件等要求，选用CJK6132数控车床。由于还要加工键槽，止动垫圆槽，所以还要选用铣床，由于精度高，还需要磨床。5.2量具及辅助工具的选择加工过程中所需量具有：游标卡尺、千分尺、百分表、表面粗糙度样板。辅助用具有：铜片、铜锤等。5.3零件的安装在数控机床上加工零件时，安装零件要合理选择定位基准和夹紧方案，为提高数控机床效率，确定定位基准与夹紧方案时应注意：力求设计、工艺与编程计算的基准统一（基准重合原则）；减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面（基准统一原则）；避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。零件稍长，由于装配有标准件精度高，需要双顶尖装夹工件进行加工。5.4选择夹具夹具用于夹紧被加工工件完成加工过程，保证被加工工件的定位精度，使装卸尽可能方便快捷。数控加工的特点对夹具有两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定。二是零件尺寸与机床坐标系的坐标关系。为了满足机床对尺寸、表面精度和生产条件的要求，通常采用三爪自定心卡盘。本实用新型涉及一种三爪自定心卡盘，其特征是三爪自定心卡盘能自动对中，夹紧范围大。铣键槽，V形块，压板夹紧。双头夹具用于半精磨。5.5刀具的选择数控加工中刀具的选择和切削参数的确定是在人机交互的条件下进行的。程序员必须掌握刀具选择和刀具尺寸确定的基本原则。编程结合数控加工的特点，合理选择刀具和切削参数。数控机床具有硬度好（尤其是粗切削刀具）、精度高、抗振动、热变形小、互换性好、换刀方便、速度快等特点。使用寿命长，切削性能稳定可靠。调整工具的尺寸方便，减少了调整工具的更换时间。为了使用编程和管理工具，必须能够可靠地断开工具或滚动切屑并移除切屑。数控机床使用的刀具必须具有安装调整方便、硬度好、精度高、耐用等特点。数控车床还可用于车削粗、厚、深刀具，进给速度足够快。切割机的功率必须足以同时为多个电机供电。操作完成后，必须符合尺寸和图纸要求。工件的表面粗糙度越小，工件的边缘越小。必须使用相对锋利的车刀分别加工光滑的切削刃。如有必要，也可以使用刮水器进行研磨。为了减少换刀过程中花费的时间，可以在一定程度上方便换刀，最大限度地提高生产效率，实现更好的加工均匀性，应尽可能多地使用机床，因此机床夹具是一种常用的分度车刀。叶片制造材料的选择主要取决于待加工工件的材料、待加工工件的表面精度，以及加工过程中对表面质量、切削尺寸、冲击载荷和振动的要求。根据零件的外部结构，需要加工的零件包括：硬质合金刀具端面车削、金刚石刀具圆柱车削、外槽切削和外螺纹切削铣刀、φ14mm端铣刀、φ端铣刀。6加工路线的确定加工路线是指，在数控加工过程当中，刀具刀位点相对于工件的运动轨迹和方向。也就是指刀具从对刀点开始运动起，一直到整个过程运动结束，加工程序所经过的所有路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路线的确定原则主要有以下几点：应能保证零件在加工时队标零件的加工精度和表面的粗糙程度的要求，并且保证加工效率高。应尽量缩短加工路线，也就是程序段中的一些过程可以减少，也可以减少刀具空程移动时间。应使数值计算简单，以减少编程工作量。此外，在确定数控车床的加工路线时，还要考虑工件加工之后的余量和机床、刀具的刚度等情况，确定走刀数是只有一次，还是由多次的走刀才完成的。7结语在车削加工数控经常遇到轴加工零件,这样的设计本文采用了程序设计的螺纹部分。在螺纹车削的编程,但是应当注意的是,脉冲编码器应在数控车床测量实际的主轴转速的主轴进行安装。主轴铅车削刀具的同步运动馈送螺纹领先。从螺纹粗加工到精加工,主轴转速必须保持不变。特殊轴部结构具有螺纹,倒角,圆弧槽等。对于数控加工的过程，它使用的基本编程方法是使用点定位命令编写接近或离开工件怠速行驶轨迹，工件轮廓在切削时，是利用轨迹从插补命令将指令写入的。

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