【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 組合件 2是一個(gè)技師職業(yè)技能鑒定樣例，它包括了幾乎全部的數(shù)控車床上的各種技能，能很好的考驗(yàn)技師們的掌握情況。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 10 件 1的右端是一個(gè)直徑 24mm 的外圓和一個(gè)半徑為 20mm 和 10mm 的橢圓弧。中間是夾角 40 度的梯形槽，左端是一個(gè)圓弧還有兩個(gè)直徑 24mm 的內(nèi)孔和 的內(nèi)螺紋。件 2右端是 的外螺紋和一個(gè) 5X3 的槽，而左端外圓是一個(gè)特殊曲面還有一個(gè)直徑 24 的內(nèi)孔。 組合件 2 的材料及選材方法 材料：經(jīng)鍛造或軋制的低、中碳鋼或合金鋼制造（兼顧強(qiáng)度和韌性，同時(shí)考慮疲勞抗力）；一般軸類零件使用碳鋼（便宜，有一定綜合機(jī)械性能、對(duì)應(yīng)力集中敏感性較?。?，如 3 4 50 鋼，經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)或 表面淬火熱處理改善性能 。 載荷較大并要限制軸的外形、尺寸和重量，或軸頸的耐磨性等要求高時(shí)采用合金鋼，如 20Cr、 40Cr、 40CrNi、 20CrMnTi、 40MnB 等 。 對(duì)在高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸類零件，可選用 20CrMnTi、 20Mn2B、 20Cr等低合金鋼，經(jīng)滲碳淬火處理后，具有很高的表面硬度，心部則獲得較高的強(qiáng)度和韌性。 對(duì)高精度和高轉(zhuǎn)速的軸，可選用 38CrMoAl 鋼，其熱處理變形較小，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面滲氮處理，達(dá)到很高的心部強(qiáng)度和表面硬度，從而獲得優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞性。 采用球墨鑄鐵和高強(qiáng)度灰 鑄鐵作曲軸的材料。 選材原則： 根據(jù)載荷大小、類型等決定：主要受扭轉(zhuǎn)、彎曲的軸，可不用淬透性高的鋼種；受軸向載荷軸，因心部受力較大，應(yīng)具有較高淬透性。 毛坯材料性能分析 由本課題的設(shè)計(jì)指導(dǎo)書(shū)知該零件材料為綜合性能較好的 45鋼， 45鋼為中碳鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)后，其硬度為 240280 HBS 左右，該硬度是機(jī)加工的最佳切削硬度，經(jīng)調(diào)質(zhì)后的 45鋼具有良好的綜合機(jī)械性能。同時(shí)碳素結(jié)構(gòu)鋼在工程中應(yīng)用最多，用于各種機(jī)器零件及各種工程結(jié)構(gòu)。軸類零件必須具有足夠強(qiáng)度、硬度、耐磨性，故在下料以后采用正火處理提高強(qiáng)度、硬度，消除 應(yīng)力，提高切削性能。 組合件 2 的毛坯選擇 綜上所述，組合件需承受交變載荷，故采用 45鋼作為毛坯材質(zhì)，再經(jīng)正火處理使毛坯內(nèi)部組織細(xì)密增加毛坯的強(qiáng)度。 手搖柄的材料和熱處理 45 鋼，技師考試的常用材料，淬透性比合金鋼差，淬火后變形較大，加工后尺寸穩(wěn)定性也較差，但組合件的尺寸要求不太高。 毛坯熱處理 采用正火，細(xì)化晶粒，并使金屬組織均勻。 零件的加工工藝分析 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 11 工藝分析 工藝分析即擬定加工方案。它是程序編制首要解決的問(wèn)題，也是編制程序的工藝依據(jù)。工藝分析直接影響數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量、生 產(chǎn)效率以及加工成本，因此，在充分分析研究的基礎(chǔ)上，提出多種方案分析比較，然后選擇一種符合數(shù)控機(jī)床加工原則（優(yōu)質(zhì)、高效、低成本）的加工路線來(lái)加工該零件。 工序順序的安排 加工路線的確定原則 : （ 1）保證被加工工件的精度和表面粗糙度原則 （ 2）加工路線最短，減少空行程原則 （ 3）盡量簡(jiǎn)化數(shù)值計(jì)算工作量原則 （ 4）充分使用指令功能，簡(jiǎn)化加工程序原則 綜合考慮裝夾方便以及加工容易實(shí)現(xiàn)，制定以下 工序順序 ： 加工件 1 左端 —— 用專用夾具加工件 1右端 —— 加工件 2右端 —— 專用夾具加工件 2 左端。 在安排工序順序時(shí)，還 應(yīng)注意下面幾點(diǎn)： ① .外圓加工順序安排要照顧主軸本身的剛度，應(yīng)先加工大直徑后加工小直徑，以免一開(kāi)始就降低主軸鋼度。 ② .就基準(zhǔn)統(tǒng)一而言，希望始終以頂尖孔定位，避免使用錐堵，則深孔加工應(yīng)安排在最后。但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金屬，加工過(guò)程中會(huì)引起主軸變形，所以最好在粗車外圓之后就把深孔加工出來(lái)。 ③ .花鍵和鍵槽加工應(yīng)安排在精車之后，粗磨之前。如在精車之前就銑出鍵槽，將會(huì)造成斷續(xù)車削，既影響質(zhì)量又易損壞刀具，而且也 難以控制鍵槽的尺寸精度。 ④ .因主軸的螺紋對(duì)支承軸頸有一定的同軸度要求，故放在淬火之后的精加工階段進(jìn)行，以免受半精加工所產(chǎn)生的應(yīng)力以及熱處理變形的影響。 ⑤ .主軸系加工要求很高的零件，需安排多次檢驗(yàn)工序。檢驗(yàn)工序一般安排在各加工階段前后，以及重要工序前后和花費(fèi)工時(shí)較多的工序前后，總檢驗(yàn)則放在最后。 設(shè)備的選擇 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)選擇機(jī)床的類型 一般根據(jù)零件的加工精度，表面粗糙度，工件材料的性質(zhì)，結(jié)構(gòu)形狀，尺寸，生產(chǎn)條件及特殊要求來(lái)正 確選擇數(shù)控加工機(jī)床，本零件為一典型特殊曲面零件，因此本零件選擇數(shù)控車床進(jìn)行加工。 根據(jù)零件的外形尺寸選測(cè)機(jī)床的規(guī)格 本零件為一特殊零件，由外圓、特殊曲面、內(nèi)外螺紋、槽、橢圓、圓弧及內(nèi)孔構(gòu)成，其表面粗糙度要求較高。毛坯尺寸為 φ 117 60mm和 φ 60 60mm，故選用車床型號(hào)為 FANUC CK6150。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 12 根據(jù)零件加工精度及表面粗糙度選擇機(jī)床的精度等級(jí) 從經(jīng)濟(jì)型考慮在工件精度及表面粗糙度要求可以保證的情況下，應(yīng)選擇相對(duì)便宜的設(shè)備。 1） 件 1 的要求粗糙度均為 mRa ?? 2）件 2 特殊曲面和內(nèi)孔尺寸粗糙度要求為 mRa ?? ，其余為 Ra= 加工完畢去毛刺。 因?yàn)楣ぜ庸け砻婢纫筝^高，綜合上述條件機(jī)床型號(hào)定為： FANUC CK6150。 零件定位基準(zhǔn)及裝夾方式的確定 定位基準(zhǔn)的選擇 在制訂工藝規(guī)程時(shí)，定位基準(zhǔn)選擇的正確與否，對(duì)能否保證零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及對(duì)零件各表面的加工順序安排都有很大影響 ，因此 選擇定位基準(zhǔn)是制定工藝規(guī)程的一個(gè)十分重要的問(wèn)題。在第一道工序中，只能使用工件上未加工的毛坯表面來(lái) 定位，這種定位基準(zhǔn)稱為粗基準(zhǔn)。在以后的工序中，可以采用經(jīng)過(guò)加工的表面來(lái)定位，這種定位基準(zhǔn)成為精基準(zhǔn)。 綜上所述 選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，是從保證工件加工精度要求出發(fā)的，因此，定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)先選擇精基準(zhǔn)，再選擇粗基準(zhǔn)。 1)精 基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)應(yīng)考慮的主要問(wèn)題是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置度，以實(shí)現(xiàn)裝夾方便、可靠、準(zhǔn)確。 根據(jù) 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 應(yīng)采用同一基準(zhǔn)定位加工零件盡可能多的表面。 所以以?shī)A具的外表面為精基準(zhǔn)。 2）、 粗基準(zhǔn)的選擇 要保證用粗基準(zhǔn)定位所加工出的精基準(zhǔn)有較高的精度，通過(guò)精基準(zhǔn)的定位使后續(xù)各 被加工表面具有均勻的加工余量，并與非加工表面保持應(yīng)有的相對(duì)位置度。根據(jù)粗基準(zhǔn)的選擇原則，對(duì)于零件的分析如下： (1)作為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整光潔，有一定的面積，以使工件定位可靠、夾緊方便。 (2)粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上只能使用一次。 所以 該零件應(yīng)首先選擇以外圓為粗基準(zhǔn) 。 定位原件的選用 加工件 1 時(shí)，先加工零件的左端，所以左端加工完后，無(wú)法被三爪卡盤夾住，無(wú)法定位，由于是小批量生產(chǎn)，所以準(zhǔn)備專用夾具。 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 13 件 1 的夾具 加工件 2 時(shí)也是先加工右面然后用專用夾具裝夾右面加工左端。 件 2的夾具 夾具應(yīng)具備以下幾個(gè)要求： ① 夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定； ② 夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對(duì)零件各個(gè)表面的加工，確保刀具有足夠的運(yùn)行空間； ③ 有足夠的鋼性，避免震動(dòng)與夾壓變形； ④ 方便排屑。 根據(jù)上敘夾具的選擇原則， 結(jié)合本零件實(shí)際情況特殊曲面加工故采用三爪卡盤和專用夾具裝夾。 60855x3305024402013唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 14 工件的定位是通過(guò)工件表面上的定位表面與夾具上的定位元件的配合或接觸實(shí)現(xiàn)。對(duì)定位元件有以下要求： ① 足夠的精度； ② 足夠的強(qiáng)度和鋼度； ③ 耐磨性好； ④ 工藝性好。 綜上所述此零件加工 選擇主軸軸線定位基準(zhǔn)。 選擇刀具及對(duì)刀 刀具的 分類 數(shù)控加工刀具可分為常規(guī)刀具和模塊化刀具兩大類。模塊化刀具是發(fā)展方向。發(fā)展模塊化刀具的主要優(yōu)點(diǎn)：減少換刀停機(jī)時(shí)間，提高生產(chǎn)加工時(shí)間；加快換刀及安裝時(shí)間，提高小批量生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性；提高刀具的標(biāo)準(zhǔn)化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；擴(kuò)大刀具的利用率，充分發(fā)揮刀具的性能；有效地消除刀具測(cè)量工作的中斷現(xiàn)象，可采用線外預(yù)調(diào)。事實(shí)上，由于模塊刀具的發(fā)展，數(shù)控刀具已形成了三大系統(tǒng)，即車削刀具系統(tǒng)、鉆削刀具系統(tǒng)和鏜銑刀具系統(tǒng)。 （ 1）從結(jié)構(gòu)上可 分為 ① 整體式 ② 鑲嵌式 可分為焊接式和機(jī)夾式。機(jī)夾式根據(jù)刀體結(jié)構(gòu)不同，分為可轉(zhuǎn)位和不轉(zhuǎn)位； ③ 減振式 當(dāng)?shù)毒叩墓ぷ鞅坶L(zhǎng)與直徑之比較大時(shí)，為了減少刀具的振動(dòng)，提高加工精度，多采用此類刀具； ④ 內(nèi)冷式 切削液通過(guò)刀體內(nèi)部由噴孔噴射到刀具的切削刃部； ⑤ 特殊型式 如復(fù)合刀具、可逆攻螺紋刀具等。 （ 2）從制造所采用的材料上可分為 ① 高速鋼刀具 高速鋼通常是型坯材料，韌性較硬質(zhì)合金好，硬度、耐磨性和紅硬性較硬質(zhì)合金差，不適于切削硬度較高的材料，也不適于進(jìn)行高速切削。高速鋼刀具使用前需生產(chǎn)者自行刃磨，且刃磨方便，適 于各種特殊需要的非標(biāo)準(zhǔn)刀具。 ② 硬質(zhì)合金刀具 硬質(zhì)合金刀片切削性能優(yōu)異，在數(shù)控車削中被廣泛使用。硬質(zhì)合金刀片有標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格系列產(chǎn)品，具體技術(shù)參數(shù)和切削性能由刀具生產(chǎn)廠家提供。 硬質(zhì)合金刀片按國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)分為三大類： P類， M 類， K類。 P 類 —— 適于加工鋼、長(zhǎng)屑可鍛鑄鐵（相當(dāng)于我國(guó)的 YT 類） M 類 —— 適于加工奧氏體不銹鋼、鑄鐵、高錳鋼、合金鑄鐵等（相當(dāng)于我國(guó)的 YW 類） MS 類 —— 適于加工耐熱合金和鈦合金 K類 —— 適于加工鑄鐵、冷硬鑄鐵、短屑可鍛鑄鐵、非鈦合金（相當(dāng)于我國(guó)的 YG 類） KN 類 —— 適于加工鋁、非鐵合金 KH類 —— 適于加工淬硬材料 ③ 陶瓷刀具 ④ 立方氮化硼刀具 ⑤ 金剛石刀具 （ 3）從切削工藝上可分為 ① 車削刀具 分外圓、內(nèi)孔、外螺紋、內(nèi)螺紋，切槽、切端面、切端面環(huán)槽、切斷等。 數(shù)控車床一般使用標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具。機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具的刀片和刀體都有標(biāo)準(zhǔn)，刀片材料采用硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金以及高速鋼。 數(shù)控車床機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具類型有外圓刀具、外螺紋刀具、內(nèi)圓刀具、內(nèi)螺紋刀具、切斷刀具、孔加工刀具（包括中心孔鉆頭、鏜刀、絲錐等）。 機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具夾固不重磨刀片時(shí)通常采用螺釘、螺釘壓板、杠銷或楔塊等結(jié)構(gòu)。 常規(guī)車削唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 15 刀 具為長(zhǎng)條形方刀體或圓柱刀桿。 方形刀體一般用槽形刀架螺釘緊固方式固定。圓柱刀桿是用套筒螺釘緊固方式固定。它 們與機(jī)床刀盤之間的聯(lián)接是通過(guò)槽形刀架和套筒接桿來(lái)聯(lián)接的。在模塊化車削工具系統(tǒng)中，刀盤的聯(lián)接以齒條式柄體聯(lián)接為多，而刀頭與刀體的聯(lián)接是 “ 插入快換式系統(tǒng) ” 。它既可以用于外圓車削又可用于內(nèi)孔鏜削，也適用于車削中心的自動(dòng)換刀系統(tǒng)。 數(shù)控車床使用的刀具從切削方式上分為三類：圓表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔類刀具。 刀具的選擇及切削參數(shù)的選擇 選擇刀具通常要考慮工件材質(zhì)加工輪廓類型機(jī)床允許的切削用量 和剛性以及刀具耐用等因素。數(shù)控加工不僅要求刀具的精度 高、強(qiáng)度大、剛性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、安裝調(diào)整方便。 車刀是完成車削加工所必需的工具。它直接參與從工件上切除余量的車削加工過(guò)程。 刀具選擇是數(shù)控加工工序設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容之一。 刀具選擇合理與否不僅影響到機(jī)床的加工效率，而且還直接影響到加工質(zhì)量。選擇刀具通常考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。選擇刀具主要考慮如下幾方面的因素： （ 1） 一次連續(xù)加工的表面盡可能多； （ 2） 在切削加工過(guò)程中，刀具不能與工件輪廓發(fā)生干涉； （ 3） 有利于提高加工效率和加工表面質(zhì)量； （ 4） 有合理的刀具強(qiáng)度和壽命 根據(jù)本課題的需要，加工過(guò)程中應(yīng)選擇 的 車刀分別是： 90 度 刀 、 0 度外圓車刀、麻花鉆、 5mm的切槽刀和 4mm的內(nèi)切槽刀、螺紋刀、內(nèi)車刀、 35 度菱形車刀 粗車大端特殊曲面和外螺紋時(shí)用 60176。尖刀，刀具半徑取 ，精車特殊曲面時(shí)用 35176。刀，刀具半徑取 ，車外圓時(shí)用 90176。外圓車刀，粗車刀具半徑取 1.2mm，精車時(shí)取 ，切斷時(shí)用刀寬為 5mm的切斷刀。鉆孔時(shí)選用直徑為 23mm的高速鋼直柄麻花鉆，標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為 GB/，擴(kuò)孔時(shí)選用直徑為 24mm的高速鋼直柄麻花鉆，標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為 GB/。確定數(shù)控刀具卡如下表： 組合件 2 的數(shù)控刀具卡片 唐 山 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 16 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 組合件 2 零件名稱 零件圖號(hào) 序號(hào) 刀具號(hào) 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 刀尖半徑mm 備注 1 T01 90176。外圓粗車刀 1 粗車件 1 件2 外圓 2 T02 90176。外圓精車刀 1 精車件 1 件2 外圓 3 T03 內(nèi)孔刀 1 件 1 件 2 擴(kuò)孔 1..2 4 T04 內(nèi)螺紋刀 1 車削件 1 內(nèi)螺紋 5 T05