立轴的工艺系统设计

毕业设计

设计题目：立轴的工艺系统设计

系别：机械工程系

专业：机械设计

班级：01机械（2）班

姓名：

学号：

指导老师：

课题简介

本课题主要是围绕立轴工艺系统设计而进行的，它包括立轴零件的工艺分析，加工零件时所选的刀具，普通机床改装，及对立轴加工所需夹具的设计与工艺编程，在设计过程中，其中最主要的是对立轴零件加工所需机床的改造.

中小型企业为了发展生产，常常希望对原有旧机床进行改造，实现数控化，自动化。数控机床系统就是结合现实的生产实际，结合我国国情，在满足系统基本功能的前提下，尽可能降低价格，价格便宜，性能价格比适中是其最重要的特点，特别适合在设备中占有较大比重的普通车床改造，适合在生产第一线大面积推广。企业应用经济型数控系统对设备进行改造后，将提高产品加工精度和批量生产的能力，同时又能保持“万能加工”和“专用高效”这两种属性，提高设备自身对产品更新换代的应变能力，增强企业的竟争能力。C616普通机床改装为数控机床，主要解决的问题是如何将机械传动的进给和手工控制的刀架转位，可用经济型数控系统进行控制，并采用滚珠丝杠螺母副代替原有机床的丝杠进行传动，实现横向、纵向的进给传动。

立轴的工艺分析要考虑几个不同的方案，选择一个好的方案，进

行详细工艺设计分析，设计夹具时要考虑到定位、夹紧等问题，保证工件表面粗糙度，选择合适的材料。

目录

（一）立轴的加工工艺分析

1、立轴加工工艺方案的确定 (4)

2、方案分析 (4)

3、立轴毛坯的制造 (5)

4、零件的刀具选择 (5)

5、零件的夹具设计 (6)

6、零件的定位基准 (6)

7、零件加工路线、切削用量的选择 (7)

（二）加工立轴零件的机床的数控改装 (7)

1、数控机床改装的必要性 (8)

2、数控机床改造的优点 (9)

3、数控机床改造的注意点 (9)

4、车床的数控改造 (9)

5、设计方案的确定 (10)

6、步进电机的选择 (10)

7、机械部分改造设计与计算 (13)

8、自动转位刀架的选用 (25)

9、机床导轨改造 (26)

10、机床尾座的改造 (28)

11、机床丝杠的改造 (28)

12、数控机床改造时数控系统选用 (29)

13、立轴零件的数控加工编程 (30)

（三）小结 (34)

（四）参考文献 (36)

一、立轴的加工工艺分析

1、立轴加工工艺方案的确定

（a）毛坯——外表面粗加工——钻深孔——外表面精加工——锥孔粗加工——锥孔精加工

（b）毛坯——外表面粗加工——钻深孔——锥孔粗加工——锥孔精加工——外表面精加工

（c）毛坯——外表面粗加工——钻深孔——锥孔粗加工——外表面精加工——锥孔精加工

2、方案分析

方案a：在锥孔粗加工时，由于要用已加工过的外表面作精基准面，会破坏外圆表面的精度和光洁度，所以此方案不宜采用。

方案b：在精加工外圆表面是，还要在插上锥堵，这样会破坏锥孔精度。另外，在加工锥孔时不可避免地会有加工误差，加上锥堵本身的误差等会造成外圆表面和内锥的不同轴。故此案不宜采用。

方案c：在锥孔精加工时，虽然也要用已加工过的外圆表面作为精基准面，但由于锥面精加工的加工余量已很小，磨削力不大；同时锥孔的精加工已处于轴加工的最终阶段，对外圆的精度影响不大；加

上这一方案的加工顺序，可以采用外圆表面和锥孔互为基准，交替使用，能逐步提高轴度。

经比较可知，立轴的加工顺序以方案c为佳。

3、立轴毛坯的制造

对于直径较大的阶梯轴，为了节约材料和减少机械加工的劳动量，则往往采用锻件。锻件的好处在于材料的金属纤维组织致密，在热锻过程中按轴向排列，从而获得较高较高的抗拉、抗弯和抗扭的强度。在大批大量生产时采用模锻，模锻法可以锻造形状复杂的毛坯，而且材料在经模锻后，纤维组织的再分布更有利于提高零件的强度。

合理选用材料和规定热处理的技术要求，对提高轴类零件的使用强度和耐用度有重要关系。材料选用时要注意表面物理机械性能，然后合理选定热处理方法和必要的修饰加工，力求是零件达到良好的强度、刚度和所需的表面硬度。

轴是传递动力的零件，它应有良好的机械强度和刚度，而其工作表面又应有良好的耐磨性，因此轴件要选用适当的钢材；为了使轴件加工后有良好的尺寸精度稳定性，因而又要求有合适的热处理过程。

45钢，这是常用的主轴材料，在调质处理之后，再经局部高频淬火，可以是局部硬度达到HRC62~65，再经过适当的回火处理，可以降到需要的硬度。

4、零件的刀具选择

选择刀具时要求安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好。对于粗、精加工，可以采用不同的刀具。

加工该零件首先选择01号车刀粗车外圆表面（副偏角大于45°），选择02号钻孔刀钻∮20的深孔，03号螺纹刀车螺纹，04号割槽刀割槽，共四把刀进行加工。

5、零件的夹具设计

由于立轴零件结构比较复杂，精度要求较高，且轴的一端带有球体用一般夹具不容易装夹、定位，所以需要设计一套专用夹具进行装夹。

立轴的夹具设计为采用端齿式拨动顶尖，该顶尖用于车削轴类工件的外圆，而轴向长度要求不高的场合。使用时将莫氏锥柄装入机床主轴内，顶尖在弹簧的作用下，是工件定心。锥柄端面有四个均布的硬质合金尖齿，当机床尾顶尖顶紧工件时，尖齿咬入工件的端面而随主轴一起旋转，并传递切削扭矩。

使用该顶尖能省去卡箍的装卸操作，提高生产效率，而且可以在工件全长上进行车削。

6、零件的定位基准

轴件加工中，为了保证各主要表面的相互位置精度，选择定位基准时应尽可能使其与装配基准重合和工序的基准统一，并考虑在一次安装中尽可能加工出较多的表面。

轴类零件加工的精度指标是各段外圆的同轴度以及锥孔和外圆的同轴度。立轴的装配基准主要是前后两个支承轴颈面，为了保证卡盘定位面以及前锥孔与支承轴颈面有较高的同轴度，应以加工好的支承轴颈为定位基准来终磨锥孔和卡盘定位，这就符合基准重合的原