【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 期工藝準(zhǔn)備工作，無(wú)論是手工編程還是自動(dòng)編程，在編程之前均需對(duì)所加工的軸類(lèi)零件進(jìn)行工藝分析。如果工藝分析考慮不周，往往會(huì)造成工藝設(shè)計(jì)不合理 ,從而引起編程工作反復(fù)，工作量成倍增加，有時(shí)還會(huì)發(fā) 生推倒重來(lái)的現(xiàn)象 ,造成一些不必要的損失，嚴(yán)重者甚。本文通過(guò)對(duì)典型的軸類(lèi)零件數(shù)控加工工藝的分析，給出了對(duì)于一般零件數(shù)控加工工藝分析的方法，對(duì)于提高制造質(zhì)量、實(shí)際生產(chǎn)具有一定的指導(dǎo)意義。 目前正在研制的新一代 CAM 系統(tǒng)將采用面向?qū)ο?、面向工藝特征的基本處理模式，系統(tǒng)的自動(dòng)化水平、智能化程度將大大提高。國(guó)內(nèi)外企業(yè)家和專家們已形成共識(shí)：今后相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)，機(jī)械加工技術(shù)的發(fā)展和競(jìng)爭(zhēng)，主要是數(shù)控技術(shù)西安工業(yè)大 學(xué)北方信息工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4 的發(fā)展與應(yīng)用。 研究?jī)?nèi)容 本次設(shè)計(jì)主要是通過(guò)工藝特點(diǎn)，工藝安排，機(jī)械加工工藝過(guò)程幾個(gè)方面對(duì)零件加工工藝進(jìn)行分析，然后 對(duì)零件的程序進(jìn)行編制，最后用仿真加工以達(dá)到完成對(duì)零件的加工程序進(jìn)行檢驗(yàn)。 首先對(duì)該課題進(jìn)行深入的分析，深入研究，認(rèn)真完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，主要以論述與設(shè)計(jì)相結(jié)合進(jìn)行研究與探討，完成對(duì)本設(shè)計(jì)軸主要部位 ： 內(nèi)孔 、外圓柱面、圓錐面、圓弧面、退刀槽、螺紋 等的加工工藝設(shè)計(jì)及指定工序的夾具設(shè)計(jì)。 難點(diǎn)在于設(shè)計(jì)軸加工工藝過(guò)程及其加工時(shí)的專用夾具，確定工件的尺寸、公差和技術(shù)條件。 通過(guò)查閱期刊、書(shū)籍等相關(guān)資料進(jìn)行對(duì)軸加工工藝和夾具的設(shè)計(jì)進(jìn)一步了解，思考、分析和掌握軸加工的基本環(huán)節(jié)，完成計(jì)算并設(shè)計(jì)出軸加工工藝及夾具設(shè)計(jì)。 2 零件加工工藝分析 5 2 零件加工工藝分析 零件結(jié)構(gòu)工藝性分析 零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計(jì)的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟(jì)性，即所設(shè)計(jì)的零件結(jié)構(gòu)應(yīng)便于成形，并且成本低，效率高。 零件圖 如零件圖 、 。 圖 零件二維圖 圖 零件三維圖 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 零件結(jié)構(gòu)分析 本零件上由圓柱面、內(nèi)孔、內(nèi)圓錐面、圓弧面、溝槽、和螺紋等部分組成。零件車(chē)削加工 ]8[ 成形輪廓的結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜、需兩頭加工，零件的加工精度和表面質(zhì)量 要求都很高。 該零件重要的徑向加工部位有 0 ?? mm圓柱段（表面粗糙度 Rɑ=）、0 ?? 圓柱段（表面粗糙度 Ra=）、 R6mm圓弧與 R20mm圓弧相切過(guò)渡區(qū)、 o ?? 的內(nèi)孔（表面粗糙度 Ra=）、長(zhǎng)徑比為 1:2的內(nèi)錐（小端直徑為 o ?? 、M20*26g三角形外螺紋，其余表面粗糙度均為 Ra=）。 零件符合數(shù)控加工尺寸標(biāo)注要求，輪廓描述清楚完整，零件材料為 45鋼，毛坯為 ? 50mm*130mm。 零件技術(shù)要求分析 小批量生產(chǎn)條件，不準(zhǔn)用砂布和銼刀修飾平面，這是對(duì)平面高精度的要求，未注公差尺寸按 GB1804M，熱處理，調(diào)質(zhì)處理， HRC2535，未注粗糙度按 ，毛坯尺寸 ? 50mm*130mm。 加工難點(diǎn)及處理方案：分析圖紙可知，此零件對(duì)平面度的要求高，左端更有內(nèi)輪廓加工，為提高零件質(zhì)量，采用以下加工方案。 a. 對(duì)圖樣上給定的幾個(gè)精度要求較高的尺寸，編程時(shí)采用中間值； b. 在輪廓曲線上，有一處既過(guò)象限又改變進(jìn)給方向的輪廓曲線，因此在加工時(shí)應(yīng)進(jìn)行機(jī)械間隙補(bǔ)償，以保證輪廓曲線的準(zhǔn)確性； c. 零圖紙中含有圓柱度，為保證其形位公差，應(yīng)盡量一次裝夾完成左端面的加工以保證其數(shù)值； d. 本設(shè)計(jì)圖紙中的各平面和外輪廓表面的粗糙度要求可采用粗加工 精加工加工方案，并且在精加工的時(shí)候?qū)⑦M(jìn)給量調(diào)小些，主軸轉(zhuǎn)速提高； e. 螺紋加工時(shí)，為保證其精度，在精車(chē)時(shí)將螺紋的大徑值減小 ，加工螺紋時(shí)利用螺紋千分尺 或螺紋環(huán)規(guī)保證精度要求。 選擇以上措施可保證尺寸、形狀、精度和表面粗糙度。 確定毛坯的材料和制造形式 軸：本次設(shè)計(jì)軸主要技術(shù)指標(biāo)：年產(chǎn)量 5000 臺(tái) /年 該產(chǎn)品年產(chǎn)量 Q=5000（件 /年）， n=1（件 /臺(tái)），設(shè)其備品率 α%為 10%，機(jī)械加工廢品率 β%為 1%，現(xiàn)制定該曲軸零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)。 年生產(chǎn)綱領(lǐng)： N =Q*n*(1+ α%+β%) =5000*1*（ 1+10% +1%） =5550（臺(tái) /年） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 軸的年產(chǎn)量為 5550 件 ，現(xiàn)在已知該產(chǎn)品為中型機(jī)械，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》表 生產(chǎn)類(lèi)型與生產(chǎn)綱領(lǐng)的關(guān)系，可確定其生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)。 材料分析 該軸零件加工中，刀具與工件之間的切削力較大。工件材料的可切削性能。強(qiáng)度、硬度、塑性、提供冷切削加工、機(jī)械性能都跟工件的材料有關(guān)。所以選擇45鋼為該軸類(lèi)零件的材料。 45鋼的化學(xué)成分中含 %～ %， %～ %， ～ %，P? %， S? %， Cr? %， N? %， Cu? %。 45鋼在進(jìn)行冷加工時(shí)硬度要求，熱軋鋼，壓痕直徑不小于 ，布氏硬度不小于 241HRB，退火鋼壓痕直徑不小于 ，布氏硬度不小于 187HB， 45鋼的機(jī)械性能： δs? 335Mpa，δb? 600Mpa， ? ? 40%， Ak? 47J。 45鋼相對(duì)切削性硬質(zhì)合金刀具 ，高速鋼刀具 ， 45鋼經(jīng)濟(jì)合理對(duì)加工刀具的要求也合理， 45鋼用途廣泛，主要是用來(lái)制造汽輪機(jī)、壓縮機(jī)，泵的運(yùn)動(dòng)零件制造齒輪、軸活塞銷(xiāo)等零件。根據(jù)以上數(shù)據(jù)適合該軸的加工。 毛坯分析 軸類(lèi)零件的毛坯有棒料、鍛件和鑄件三種。 鍛件：適用與零件強(qiáng)度較高 ,形狀較簡(jiǎn)單的零件。尺寸大的零件因受設(shè)備限制，故一般用自由鍛；中、小型零件可選模鍛；形狀復(fù)雜的剛質(zhì)零件不宜用自由鍛。 鑄件：適用于形狀復(fù)雜的毛坯。 本零件的毛坯宜采用棒料鋸割，毛坯至 ? 50*130mm，使鋼材經(jīng)過(guò)鍛壓，獲得均勻的纖維組織，提高 其力學(xué)性能，同時(shí)也提高零件與毛坯的比重，減少材料消耗。 零件設(shè)備選擇 數(shù)控車(chē)床能對(duì)軸類(lèi)或盤(pán)類(lèi)等回轉(zhuǎn)體零件自動(dòng)地完成內(nèi)外圓柱面、圓錐表面、圓弧面等工序的切削加工，并能進(jìn)行切槽、鉆、擴(kuò)等的工作。根據(jù)零件的工藝要求，可以選擇經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床，一般采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)形式半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。此類(lèi)車(chē)床機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格相對(duì)較低，這類(lèi)車(chē)床設(shè)置三爪自定心卡盤(pán)、普通尾座或數(shù)控液壓尾座，適合車(chē)削軸類(lèi)零件。 根據(jù)主軸的配置的要求選擇臥式數(shù)控車(chē)床。數(shù)控車(chē)床 ]14[ 具有加工精 度高，能做直線和圓弧插補(bǔ)，數(shù)控車(chē)床剛性良好，制造和對(duì)刀精度高，能方便和精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償和自動(dòng)補(bǔ)償，能夠加工尺寸精度要求較高的零件。能加工輪廓形狀特別復(fù)雜的表面和尺寸難于控制的回轉(zhuǎn)體，而且能比較方便的車(chē)削錐面和內(nèi)外圓畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 柱面螺紋，能夠保持加工精度，提高生產(chǎn)效率。所以對(duì)加工時(shí)非常有利的。 基面選擇 機(jī)械加工的最初工序只能用工件毛坯上的未加工表面作為定位基準(zhǔn)，這種 位基準(zhǔn)稱之為粗基準(zhǔn)。用以加工的表面作定位基準(zhǔn)則稱之為精基準(zhǔn)。在制定零件機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，總是先考慮怎樣的精基準(zhǔn)定位能把工件加工到設(shè)計(jì)要求，然后再 考慮如何運(yùn)用選取的粗基準(zhǔn)，把用作精基準(zhǔn)的表面加工出來(lái)。 粗基準(zhǔn)選擇 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖樣要求，粗基準(zhǔn)選擇的要求應(yīng)能保證加工面與非加工表面之間的位置要求及合理的分配各加工面的加工余量。同時(shí)要為后續(xù)供需提供精基準(zhǔn)，具體有以下原則：為了保證加工面與非加工面之間的位置要求，應(yīng)該選擇一非加工表面為粗基準(zhǔn)；為了保證各加工表面都有足夠的加工余量，應(yīng)選擇毛坯余量最小的面為粗基準(zhǔn)；為了保證重要的加工面的余量均勻，應(yīng)選擇為粗基準(zhǔn)；粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)避免重復(fù)使用 ，在同一尺寸上，通常只允許使用一次，做為粗基準(zhǔn)的表面應(yīng)該足夠光滑整潔，以使工件定位穩(wěn)定可靠，加緊方便。軸類(lèi)零件，以外圓作為粗基準(zhǔn)。為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應(yīng)選擇不加工面為粗基準(zhǔn)。如果工件上有多個(gè)不加工面，則應(yīng)選其中與加工面位置要求較高的不加工面為粗基準(zhǔn)，以便保證精度要求，使外形對(duì)稱等。 由于此零件全部表面都需加工，應(yīng)選用外圓及一端面為粗基準(zhǔn)，然后通過(guò) ―互為基準(zhǔn)的原則 ‖進(jìn)行加工。遵循 “ 基準(zhǔn)重合 ” 的原則。加工左端時(shí)選擇在毛坯外圓柱段的右端外圓表面，加工右端時(shí)選擇在 ? 38mm外圓柱段的表面，以體現(xiàn)定位基準(zhǔn)是軸的中心線。 在制定零件加工的工藝規(guī)程時(shí)，正確的選擇工件的定位 ]10[ 的基準(zhǔn)有著十分中的意義。定位基準(zhǔn)選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對(duì)零件個(gè)表面的加工順序也有很大的影響。合理的選擇定位基準(zhǔn)是保證零件加工精度的前提，還能簡(jiǎn)化加工工序，提高加工效率。 精基準(zhǔn)選擇 精基準(zhǔn)選擇時(shí)應(yīng)能保證加工精度和裝夾可靠方便，有以下原則： 基準(zhǔn)重合原則；基準(zhǔn) 統(tǒng)一原則；自為基準(zhǔn)原則；互為基準(zhǔn)原則；保證工件定 位準(zhǔn)確，夾緊可靠、操作方便原則。精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)尺寸與工序尺寸的基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸計(jì)算。 a. 用工序基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn) ―基準(zhǔn)重合 ‖，以免產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 b. 當(dāng)工件以某一組精基準(zhǔn)定位可以較方便的加工其他各表面時(shí)，應(yīng)盡可能在多數(shù)工序中采用此組精基準(zhǔn)定位，實(shí)現(xiàn) ―基準(zhǔn)統(tǒng)一 ‖，以減少工裝設(shè)計(jì)制造費(fèi)用、提高生產(chǎn)率、避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換誤差。 c. 當(dāng)精加工或光整加工工序要求余量盡量小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面 本身作為精基準(zhǔn)， 即遵循 ―自為基準(zhǔn) ‖原則。該加工表面與其他表面間的位度要求由先行工序保證。 d. 為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可遵循互為基準(zhǔn)、反復(fù)加工的原則。 由于此零件全部表面都需加工，而孔作為精基準(zhǔn)應(yīng)先進(jìn)行加工， 因?yàn)檩S類(lèi)零件各外圓表面、螺紋表面的同軸度及端面對(duì)軸線的垂直度是相互位置精度的主要項(xiàng)目，而這些表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般都是軸的中心線，采用兩中心孔定位就能符合基準(zhǔn)重合原則。而且由于多數(shù)工序都采用中心孔作為定位基面，能最大限度地加工出多個(gè)外圓和端面，這也符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。 工件的定位與基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)保持一致， 應(yīng)防止過(guò)定位，這個(gè)工件是個(gè)實(shí)心軸，末端要鏜一個(gè) 25 的錐孔，因軸的長(zhǎng)度不是很長(zhǎng)，所以采用工件的右端面和 48 的外圓作定位基準(zhǔn)，使用普通三爪卡盤(pán)夾緊工件，取工件的右端面中心為 工件坐標(biāo)的原點(diǎn)，對(duì)刀點(diǎn)在（ ）處。 確定走刀順序和路線 加工路線 ]20[ 的確定，直接關(guān)系到數(shù)控機(jī)床的使用效率 、 加工精度 、 刀具數(shù)量和經(jīng)濟(jì)性等問(wèn)題，應(yīng)盡量做到工序相對(duì)集中，工藝路線最短，機(jī)床的停頓時(shí)間和輔助時(shí)間最少 。 該零件采用棒料毛坯進(jìn)行加工，由于毛坯余 量較大，因此，采用階梯切削路線去除毛坯余量，刀具切削路徑短，效率高。 基面先行 用作精基準(zhǔn)的表面，要首先加工出來(lái)。所以，第一道工序一般是進(jìn)行定位面的粗加工和半精加工 (有時(shí)包括精加工 )，然后再以精基面定位加工其它表面。 綜上所訴：此零件的的加工順序如下： 預(yù)備加工 車(chē)左端面 鉆中心孔 鏜孔 粗車(chē)左端外輪廓 精車(chē)左端外輪廓 調(diào)頭 車(chē)右端面 粗車(chē)外輪廓 精車(chē)外輪廓 退刀槽 粗車(chē)螺紋 精車(chē)螺紋 工序 1： 車(chē)左端面，將毛坯車(chē)為 127mm的棒料 工序 2： 左端面 打中心孔 選用 ? 5mm的中心鉆（手動(dòng)鉆孔） 工序 3： 左端鉆孔（鉆 ? 20mm深 32mm的孔） 工序 4： 粗車(chē)左端內(nèi)孔 ? 23mm 工序 5： 粗車(chē) ? 48mm的外圓柱面 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 工序 6： 粗車(chē) ? 38mm的臺(tái)階外圓柱面及倒角 工序 7： 調(diào)頭粗車(chē)右端面將零件車(chē)至要求尺寸進(jìn)給路線 工序 8： 調(diào)頭粗車(chē)右端面各部倒角、切外螺紋退刀槽、三角形螺紋 工步路線為： 工步一 :自右向左倒角，粗車(chē)螺紋 ? 20mm圓柱段； 工步二 :自右向左粗車(chē) R6和 R20 mm圓弧面、 ? 38 mm圓柱段、 mm圓弧面、錐長(zhǎng) 8 mm 的圓錐段； 工步三 :自右向左粗 車(chē) R6和 R20 mm 圓弧面、 ? 38 mm圓柱段、 mm圓弧面、錐長(zhǎng) 8 mm的圓錐段； 工步四 :車(chē) 4mm*? 16mm螺紋退刀槽； 工步五 :粗車(chē)螺紋； 工序 9： 擴(kuò)左端內(nèi)孔 ? 25mm，深 11mm 工序 10： 半精車(chē) ? 48mm的外圓柱面 工序 11： 半精車(chē) ? 38mm的臺(tái)階外圓柱面及倒角 工序 12： 調(diào)頭半精車(chē)右端面將零件車(chē)至要求尺寸進(jìn)給路線 工序 13： 調(diào)頭半精車(chē)右端面各部倒角、切外螺紋退刀槽、三角形螺紋 工步路線為： 工步一 :自右向左倒角，半精車(chē)螺紋 ? 20mm圓柱段； 工步二 :自右向左精車(chē) R6和 R20 mm 圓弧面、 ? 38 mm圓柱段、 mm圓弧面、錐長(zhǎng) 8 mm的圓錐段； 工步三 :半精車(chē) 4mm*? 16mm螺紋退刀槽； 工步四 :半精車(chē)螺紋； 工序 14： 鉸 ? ? mm的孔，再用 1:2的鉸刀鉸小端為 ? 25mm的錐孔 工序 15： 精車(chē) 0 ?? mm的外圓柱面 工序 16： 精車(chē) ? ? mm的臺(tái)階外圓柱面及倒角 工序 17： 調(diào)頭精車(chē)右端 ? ? mm 圓柱 面、切外螺紋退刀槽、三角形螺紋 工序 18：精車(chē)螺紋 工序 19：去除全部毛刺并吹凈 工序 20：根據(jù)技術(shù)文件進(jìn)行檢驗(yàn) 工序 21：入庫(kù) 確定工序尺寸 確定工序尺寸一