毕业设计论文-轴套类零件加工工艺设计

课题名称：轴套类零件加工工艺设计姓名：院系：机电工程系专业：机制班级：指导老师：二零一七年四月十五日机电工程系轴套类零件加工工艺及夹具目录第三章轴类零件的加工工艺轴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。

根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。

轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。

轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。

轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，主要要求如下：1 尺寸精度比一般的零件的尺寸精度要求高。

轴类零件中支承轴颈的精度要求最高，为IT5～IT7；配合轴颈的尺寸精度要求可以低一些，为IT6～IT9。

2 形状精度高。

3 位置精度高，其一般轴的径向跳动为0.01～0.03，高精度的轴为0.001～0.005。

4 表面粗糙度比一般的零件高，支承轴颈和重要表面的表面粗糙度Ra常为0.1～0.8um，配合轴颈和次要表面的表面粗糙度Ra为0.8～3.2um。

轴类零件一般常用的材料有45钢、40Cr合金钢、轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，还有20CrMoTi、20Mn2B、20Cr等。

轴类零件最常用的毛坯是棒料和锻件，只有一些大型或结构复杂的轴，在质量允许时才采用铸件。

由于毛坯经过锻造后，能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，可获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。

所以除了光轴、直径相差不大的阶梯轴可使用热轧料棒料或冷拉棒料外，一般比较重要的轴大都采用锻件。

另外轴类零件的毛坯还需要经过热处理。

轴的结构设计原则：1 节约材料，减轻重量尽量采用等强度的外形尺寸，或大的截面系数的截面形状。

2 易于轴上零件的精确定位，稳固装配拆卸和调整。

3 采用各种减少应力应用和提高强度的结构措施。

4 便于加工制造和保证精度。

轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。

一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点：1 零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产2 渗碳件加工工艺路线一般为：下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→精磨。

3 粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。

对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。

且选择平整光滑表面，让开浇口处。

选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。

4 精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。

符合基准统一原则。

尽可能在多数工序中用同一个定位基准。

尽可能使定位基准与测量基准重合。

选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。

第四章轴类零件实例加工（一）4.1 实体零件的生成实体是利用Pro/E软件生成的：首先打开Pro/E软件新建一个零件窗口，然后草绘出来零件的二维零件图，在利用软件中的实体把二维图转换成实体（如图2—1所示）。

先保存一下，然后在打开一个制造的窗口，这样会弹出一个对话框，先点装配，有回弹出一个子菜单，再点装配，把刚才保存的零件装配到制造这个窗口上，调一下约束，把零件调到完全约束状态。

然后点击完成。

点里面的创建按扭，在下面的菜单栏里点定义后会弹出一个窗口，然后在实体零件上选一个与轴长平行的基准面，在选一个与轴垂直的基准面，然后会自动弹出草绘界面，在那上面草绘出一个比实体零件大的圆（Φ70），然后点确定按扭，把生成的毛坯覆盖住零件长度146。

这样就完成了毛坯的生成（如图2—2所示）。

图2-1图2-24.2 加工工艺分析如图4.2.1-14.2.1 分析零件图纸和工艺分析该轴类零件由圆柱、圆锥、圆弧、螺纹和槽等表面组成。

零件材料为45号钢，无热处理要求，该零件进行精加工，图4.2.1-1中Φ70不加工。

通过上述分析，可以采用下面的工艺措施：选用具有直线、圆弧插补功能的数控车床加工，机床名称：CJK6032A数控机床,如下图:4.2.1-2所示。

如图:4.2.1-2相关参数如下：1 零件螺纹外径、圆锥、侧角、外圆和台阶可一次加工，圆弧已大于90°，加工是要注意保证加工不干涉。

2 为便于装夹，坯件左端预车出加持部分，右端也应先车出并钻好中心孔，毛坯用料为直径70mm棒料。

3 该零件在加工中只需要一次装夹加工，从图纸上进行尺寸标注分析：工件坐标系的工件原点应选择定在零件装夹后的右端面圆心处O（0，0）点，如图4.2.1-1所示。

4.2.2 确定装夹方案由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。

因此数控机床的夹具应定位可靠、稳定，一般采用三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘或弹簧夹头。

分析本工件为外轮廓加工，外表面可以依次加工，无内孔，可采用一次装夹完成粗、精加工。

为了保证在加工螺纹时确保工件不来回晃动,减少误差,一般以轴线和左端面为定位基准,左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧,右端采用活动顶尖支撑装夹方案。

4.2.3 确定加工路线及进给路线加工顺序的确定按由内到外、由粗到精、由近到远的原则确定，在一次装夹中尽可能加工出较多的工件表面。

因此在本设计中加工路线是按先粗车（给精车留余量1mm），然后再精车，按先主后次的加工原则尽量使“刀具集中”，即用一把刀加工完相应的部位，在换另一把刀加工其他部位。

以减少空行程和换刀时间，因此：1 车外圆：自右向左加工，起加工路线为：先倒角——切削螺纹的实际外圆Φ28——侧角——切削锥度部分——撤消圆弧部分——车削Φ66。

2 切槽：考虑到槽不太宽，可采用一把刀一刀完成，选择刀具宽度与槽宽相等，分多刀步进切削。

步进深度为1mm。

3 车螺纹：分析螺纹深度不深，采用两刀完成螺纹加工。

4 切断：零件加工结束后，选择切断刀将工件从棒料上分离出来完成一个零件的加工。

加工路线如下图4.2.3所示（数控自动加工工序卡）：如图4.2.3软件职业技术学院数控自动加工工序卡型别车削零件图号零件名称轴类零件3—1设备名称车床设备型号CJK6032A 程序号%0001基本材料45＃钢硬度HRC26-28 工序名称区域车削工序号NC01工步号工步内容夹刀具量具编号名称编号名称1 粗车外圆01 外圆车刀01游标卡尺2 精车槽02 切槽刀02 千分尺3 精车螺纹03 螺纹刀01 游标卡尺4 精车外圆03 螺纹刀02 千分尺4.2.4 刀具的选择与普通机床相比，数控加工时对刀具提出了更高的要求，不仅要求刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定、耐用度高、断屑和排屑性能好，同时要求安装调整方便，满足数控机床的高效率。

因此，刀具的选择是数控车削加工工艺中的重要内容之一,它不仅影响机床加工效率而且直接影响零件的加工质量。

在编程时选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、被加工零件材料等因素。

数控加工刀具材料要求采用新型优质材料，一般原则是尽可能选择硬质合金精密加工时还可选择性能更好、更耐磨的陶瓷立方氮化硼和金刚石刀具并优选刀具参数。

一般来说需将所选定的刀具参数填入表轴承套数控加工刀具卡片中，以便于编程和操作管理。

常见的轴套类数控加工刀具如下。

轴承套数控加工刀具卡片数控车工艺分析实例零件名称轴承套零件图号Lathe-01 产品名称或代号序号刀具刀具规格名称数量加工表面刀尖半径mm 备注号1 T01 45°硬质合金端面车刀 1 车端面2 T02 中心钻 1 钻中心孔3 T03 割槽刀 1 割槽4 T04 镗刀 1 镗内孔各表面5 T05 90°外圆车刀 1 车外圆表面6 T06 大钻头 1 钻底孔7 T07 60°外螺纹车刀 1 车M45螺纹编制张忠祥审核批准年月日共1页第1页根据加工要求，选用三把刀具，Ⅰ号刀车外圆，Ⅱ号刀切槽，Ⅲ号刀车螺纹及进行精加工。

刀具应正确的选择换刀点，以便在换刀过程中，刀具与工作机床和夹具不会碰撞。

此设计中，换刀点为P（100，100）见图4.2.1-1。

为35度；（2）切槽选择硬质合金切槽刀，刀尖宽度为5mm；（3）精车倒角、外圆、圆锥、圆弧。

车M28Χ1.5螺纹，应选用硬质合金60°外螺纹刀，取刀尖半径为0.15～0.2mm。

刀具选择完毕、工件装夹方式确定后，即可通过确定工件原点来确定工件坐标系。

如果要运行这一程序来加工工件，必须确定刀具在工件坐标系开始运动的起点。

程序起始点或起刀点一般通过对刀来确定，所以，该点又称为对刀点。

在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。

对刀点设置原则是：（1）便于数值处理和简化程序编制；（2）易于找正并在加工过程中便于查找；（3）引起的加工误差小。

对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具或机床上。

4.3 选择切削用量数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。

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。

4.3.1 主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。

根据本次加工的实际情况选择主轴转速为：车直线、圆弧和切槽时其粗车主轴转速为400r/min，精车时，主轴转速900r/min，车螺纹时的主轴转速为400r/min。

4.3.2 进给速度的确定进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。

最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。

一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，应选择较低的进给速度，得出下表粗精外圆0.15min/r 0.08min/r内孔0.05min/r 0.04min/r槽0.04 min/r在本例中选择进给速度为：粗车时，选取进给量为0.14mm/r，精车时，选取进给量为0.08mm/r，车螺纹时，进给量等于螺纹导程，选为1.5mm/r。

4.3.3 背吃刀量确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精车量)，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。

为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2-0.4mm。

本例中，背吃刀量的选择大致为如下表4.3.3：如表4.3.3：粗精外圆 1.5-2(mm) 0.2-0.4(mm)内孔1-1.5(mm) 0.1-0.3(mm)螺纹随进刀次数依次减少槽根据刀宽，分两次进行注意：背吃刀量的选择因粗、精加工而有所不同。