【文章內(nèi)容簡介】 開發(fā)往往集成了大量的功能。例如西門子推出的生產(chǎn)管理軟件。它能針對每個行業(yè)自己的獨特要求，為企業(yè)提供 一站式解決方案 ，能 幫助企業(yè)顯著提高生產(chǎn)效率，其中包括工業(yè)軟件與自動化技術(shù)、驅(qū)動系統(tǒng)、服務以及定制的行業(yè)解決方案 。 西門子能夠幫助企業(yè)實現(xiàn)強大的自動化技術(shù)與智能工業(yè)軟件的緊密結(jié)合。這使得企業(yè)以數(shù)字化方式計劃和模擬單一的、甚至是整個生產(chǎn)工廠的生產(chǎn)流程，從而讓企業(yè)可以在投產(chǎn)之前對流程進行優(yōu)化。這不僅可以提高質(zhì)量水準，并且能將產(chǎn)品上市時間縮短 50%。 國內(nèi)也有像海寶軟件這樣的企業(yè)為企 業(yè)提供服務。例如 海寶軟件塑膠件沖壓件鑄件生產(chǎn)企業(yè)管理系統(tǒng)，簡稱海寶 E28。適用于注塑、沖壓、鑄造、汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 5 頁 共 52 頁 這類企業(yè)有較為固定的產(chǎn)品，有多層 BOM 結(jié)構(gòu)和固定工藝，而有別于一般的批量生產(chǎn)企業(yè)，比如： 1)按照訂單進行批量生產(chǎn)，交期、質(zhì)量、成本不容易控制。 2)訂單變更頻繁，生產(chǎn)計劃較困難。 3)模具對質(zhì)量、交期影響非常大。 4)上游客戶推行 JIT 生產(chǎn)模式，將風險轉(zhuǎn)嫁到配套生產(chǎn)企業(yè)。配套企業(yè)有時不得不做適量的庫存，以滿足客戶（有時甚至不講理）的交付要求。如果風險控制的不好，企業(yè)容易陷入困境。 5)大多注塑件需要后期處理如噴涂、絲印等。 6)有些企業(yè)除了生產(chǎn)塑料件外，還生產(chǎn)沖壓件，壓鑄件，有些零件還需要后續(xù)的機械加工。 7）有些訂單還有零部件、組件或整機的裝配工作，需要對其它物料進行控制。 本論文研究的目的和內(nèi)容 本設計是在當前物連網(wǎng)技術(shù)蓬勃發(fā)展的時代背景下，通過了解目前國內(nèi)機械零件加工企業(yè)的生產(chǎn)情況得到啟發(fā)而著手研究的。設計軟件的目的是嘗試應用物連網(wǎng)技術(shù)和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)的結(jié)合，找到零件件加工流程的最優(yōu)方案。 本設計內(nèi)容： 了解一般零件加工藝工流程； 對某一個零件的加工藝工流程 進行分析，并選擇需要獲取的零件制造的信息； 通過采集裝置采集零件制造過程的信息，并將信息存儲和保存下來； 根據(jù)獲得的信息設計、編寫軟件并進行分析。 本章小結(jié) 本章闡述了零件加工流程信息獲取軟件的背景和意義，然后介紹了生產(chǎn)管理類軟件發(fā)展歷程和國內(nèi)外研究現(xiàn)況，同時確定了設計內(nèi)容和方向。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 6 頁 共 52 頁 2 零件的加工工藝與工藝流程分析 常見的機械加工工藝 機械加工指的是使用加工機械對工件的外形尺寸以及內(nèi)部性能進行改變。機械加工可分為冷加工和熱加工，應用范圍較廣，常見的有切削加工、壓力加工、焊接、鍛造 等加工方式。常見的加工方式還可以繼續(xù)細分。 切削加工，即使 用切削工具（包括 刀具 、磨具和磨料）把 坯料 或 工件 上多余的材料層切去成為切屑，使工件獲得規(guī)定的幾何形狀、尺寸和表面質(zhì)量的加工方法。任何切削加工都必須具備 3 個基本條件 :切削工具、工件和切削運動。切削工具應有刃口，其材質(zhì)必須比工件堅硬。不同的 刀具 結(jié)構(gòu)和切削運動形式構(gòu)成不同的切削方法。用刃形和刃數(shù)都固定的 刀具 進行切削的方法有 車削 、鉆削、鏜削、 銑削 、刨削、拉削和鋸切等；用刃形和刃數(shù)都不固定的磨具或磨料進行切削的方法有磨削、研磨、珩磨和拋光 等。 切削加工是機械制造中最主要的加工方法。雖然 毛坯 制造精度不斷提高，精鑄、精鍛、擠壓、粉末冶金等加工工藝應用日廣，但由于切削加工的適應范圍廣，且能達到很高的精度和很低的表面粗糙度，在 機械制造工藝 中仍占有重要地位。 圖 21 滾切法 圖 22 刀尖軌跡法 壓力加工指的是一種 利用金屬在外力作用下所產(chǎn)生的塑性變形，來獲得具有一定形狀、尺寸和力學性能的原材料、毛坯或零件的生產(chǎn)方法 。 壓力加工，又稱金屬 塑性加工 。壓力加工可分為以下幾類： 軋制：金屬坯料在兩個回轉(zhuǎn)軋輥的縫隙中受壓變形以獲得各種產(chǎn)品加工方法?？磕Σ亮?，坯料連續(xù)通過軋輥 間隙而受壓變形。主要產(chǎn)品：型材、圓鋼、方鋼、角鋼、 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 7 頁 共 52 頁 鐵軌等。 鍛造：在鍛壓設備及工 (模 )具的作用下，使坯料或鑄錠產(chǎn)生塑性變形，以獲得一定幾何尺寸、形狀和質(zhì)量的鍛件的加工方法。 擠壓：金屬坯料在擠壓模內(nèi)受壓被擠出?？锥冃渭庸し椒?。 拉拔：將金屬坯料被拉過拉拔模的模孔而變形的加工方法。 沖壓：金屬板料在沖模之間受壓產(chǎn)生分離或成形。 旋壓：在坯料隨模具旋轉(zhuǎn)或旋壓工具繞坯料旋轉(zhuǎn)中，旋壓工具與坯料相對進給，從而使坯料受壓并產(chǎn)生連續(xù)、逐點的變形。 圖 23 鍛壓加工 焊接 ，指的 是被焊工件的材 質(zhì)（同種或異種），通過加熱或加壓或兩者并用，并且用或不用填充材料，使工件的材質(zhì)達到原子間的結(jié)合而形成永久性連接的工藝過程。 其物理本質(zhì)是 兩種或兩種以上同種或異種材料通過原子或分子之間的結(jié)合和擴散連接成一體 。 促使原子和分子之間產(chǎn)生結(jié)合和擴散的方法是加熱或加壓，或同時加熱又加壓 。金屬的焊接，按其工藝過程的特點分有 熔焊 ,壓焊 和 釬焊 三大類 。 圖 24 電弧焊 對軸類零件加工工藝流程的分析 在機器中，軸類零件用以支承齒輪，皮帶的傳動零件和傳動扭矩。軸類零件按其結(jié)構(gòu)形狀可分為光軸、階梯軸、花鍵軸、空心軸和曲軸等種類。軸類零件一般由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。軸肩一般用來確定安裝在軸上零 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 8 頁 共 52 頁 件的軸向位置，各環(huán)槽的作用是使零件裝配時有一個正確的位置，并使加工中磨削外圓或車螺紋時退刀方便；鍵槽用于安裝鍵，以傳遞轉(zhuǎn)矩；螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調(diào)整螺母。 軸類零件的一般加工工藝路線： 下料→車兩端面，鉆中心孔→粗車各外圓→調(diào)質(zhì)→修研中心孔→半精車各外圓，車槽，倒角→車螺紋→劃鍵槽加工線→銑鍵槽→修研中心孔→磨削→檢驗。 本畢設將以一個臺階傳動軸做為研究分析對象。擬定軸型號的編號為 Z001400001。其形狀如圖 24。 圖 24 軸 Z001400001 一、對軸 Z001400001 圖樣分析 如圖 24所示，把對軸外形的分析細分為軸的圓柱面分析，軸的孔分析，軸的槽分析以及軸的熱處理分析。 1．軸的圓柱面 把軸的三段階梯從左往右依次分為 A、 B、 C 三段。 A段軸長 66mm，直徑 14mm 公差為 ，表面粗糙度不大于 微米。 A 段軸左端有 1x45176。倒角，右端為整軸的軸向基準，軸中段有兩個直徑 5mm的通孔，右端面的表面粗糙度為 。 B段軸長 13mm， 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 9 頁 共 52 頁 直徑為 11mm 公差 ，表面粗糙度不大于 微米。 B段左端有一個寬度為 的退刀槽，與 A 段的連接處有半徑為 的圓角。 中段有長為 10mm，寬為 4mm 公差，高為 公差 + 的平鍵鍵槽。右端有 1x45176。的倒角。 C段軸為長 15mm，大徑為 10mm 精度等級為 6g的外螺紋。左端有寬度為 退刀槽，與 B 段的連接處有半徑為 1 的圓角。中段有直徑為 2mm 的銷孔。螺紋的左右端都有 1x45176。的倒角。 按照外圓表面加工表面粗糙度的幾種分類，軸 Z001400001 對表面粗糙度有 的要求來看，已經(jīng)屬于較高精度的加工，在使用合適的刀具，快轉(zhuǎn)速，慢走刀的情況下，車床還是比較容易達到的。 C 段的螺紋也可用對應的板牙套絲。 以軸 Z0001400001 的軸向基準面為分界線，軸的左段分別在距離基準面 和 有兩個沿軸徑向的通孔?？椎拇笮⊥瑫r為 216。5。兩孔徑向相互間的角度為 90176。軸的右段，距離軸的右端面 6mm處有一個 216。2的開口銷釘孔。 軸上的三個孔對精度都沒有特別的要求，由于是徑向的孔，利用鉆床和銑床都可以完成加工。 在軸的 B 段有長寬高分別為 10mm、 4mm、 的圓頭平鍵的鍵槽。在寬度上有下偏差最大為 且鍵槽的側(cè)面與軸中性線的距離單邊不超過 。鍵槽的側(cè)面還有表面粗 糙度不大于 。此軸對于這個鍵槽的要求在數(shù)控銑床或是加工中心都可以滿足。 此軸的調(diào)質(zhì)處理要求 HRC2030。表面熱處理的要求為在軸的 A 段表面淬火，硬度達到 HRC5662。 二、確認毛坯 軸類零件應根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。 45 鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達45~52HRC。 40Cr 等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機械性能。 軸承鋼 GCr15 和彈簧鋼 65Mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達 50~58HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。 精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標鏜床主軸）可選用 38CrMoAIA 氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 10 頁 共 52 頁 軸 Z001400001 按圖紙要求選擇 45Cr 合金結(jié)構(gòu)鋼。本例傳動軸屬于中、小傳動軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇￠ 20mm的熱軋圓鋼作毛坯。 三、確定加工方法 傳動軸大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車削與外圓磨削成形。表面粗糙度 Ra 值最小為 um，故精車可達到要求。外圓表面的加工方案可為： 粗車→半精車→磨削。 粗基準采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中 心孔，而應該以毛坯外圓作粗基準，先加工一個端面，鉆中心孔，車出一端外圓；然后以已車過的外圓作基準，用三爪自定心卡盤裝夾 (有時在上工步已車外圓處搭中心架 )，車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。 對精度要求較高的零件，其粗、精加工應分開，以保證零件的質(zhì)量。 該傳動軸加工劃分為三個階段：粗車 (粗車外圓、鉆中心孔等 )，半精車 (半精車各處外圓、臺階和修研中心孔及次要表面等 )，粗、精磨 (粗、精磨各處外圓 )。各階段劃分大致以熱處理為界。 軸的熱處理要根據(jù)其材料和使 用要求確定。對于傳動軸，正火、調(diào)質(zhì)和表面淬火用得較多。該軸要求淬火處理，并安排在粗車各外圓之后，精車各外圓之前。 綜合上述分析，傳動軸的工藝路線如下： 下料→車兩端面，鉆中心孔→粗車各外圓→調(diào)質(zhì)，淬火→修研中心孔→半精車各外圓，車槽，倒角→車螺紋→劃鍵槽加工線→銑鍵槽→鉆孔→磨削→修研中心孔→檢驗。 傳動軸磨削余量可取 ，半精車余量可選用 。加工尺寸可由此而定，見該軸加工工藝卡的工序內(nèi)容。 車削用量的選擇，單件、小批量生產(chǎn)時，可根據(jù)加工情況由工人確定；一般可由《機械加 工工藝手冊》或《切削用量手冊》中選取。 四、擬定工藝過程 定位精基準面中心孔應在粗加工之前加工，在淬火之后安排一次修研中心孔的工序。調(diào)質(zhì)之后修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。擬定傳動軸的工藝過程時，在考慮主要表面加工的同時，還要考慮次要表面的加工。在半精加工 M10mm 外圓時，應車到圖樣規(guī)定的尺寸，同時加工出各退刀槽、倒角和螺紋；鍵槽應在精車后銑削加工出來， 桂林電子科技大學畢業(yè)設計（論文）報告用紙 第 11 頁 共 52 頁 同時三個不同的通孔也需要鉆出來，這樣可保證銑鍵槽時有較精確的定位基準。 在 擬定工藝過程時，應考慮檢驗工序的安排、檢查項目及檢驗方法的確定。 綜上所述，所確定的該傳動軸加工工藝過程見表 21。 表 21 傳動軸機械加工工藝卡 機電工程學院 機械加工工藝卡 產(chǎn)品名稱 軸 圖 號 零件名稱 傳動軸 共 1 頁 第 1 頁 毛坯種類 圓 鋼 材料牌號 45Cr 毛坯尺寸 ￠ 20m 120 序號 工種 工步 工 序 內(nèi) 容 設備 工 具 夾 具 刃 具 量 具 1 下料 ￠ 20m 120 2 車 三爪自定心卡 盤夾持工件毛坯外圓 車床 1 車端面見平 C6140 2 鉆中心孔 中心鉆 ￠ 1mm 用尾座頂尖頂住中心孔 3 粗車￠ 14mm 外圓至￠16mm，長 100mm 4 粗車￠ 11mm 外圓至￠