【正文】 2) 硬度 (HBS) 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q215 Q235 Q255 335~410 375~460 410~510 215 235 255 12 Q275 490~610 275 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 20 35 45 410 530 600 245 315 355 156 197 220 合金結(jié)構(gòu)鋼 18Cr2Ni4W 35SiMn 40Cr 40CrNiMo 20CrMnTi 65Mn 118 785 981 980 1079 735 835 510 785 835 834 430 260 229 247 269 ?217 285 鑄鋼 ZG230450 ZG270500 ZG310570 450 550 570 230 270 310 ?130 ?143 ?153 灰鑄鐵 HT150 HT200 HT250 145 195 240 — — — 150~200 170~220 190~240 球墨鑄鐵 QT45010 QT5007 QT6003 QT7002 450 500 600 700 310 320 370 420 160~210 170~230 190~270 225~305 二、 材料選用的原則 從各種各樣的材料中選擇出合用的材料是一項(xiàng)受到多方面因素制約的工作，通常應(yīng)考慮下面的原則： （ 1） 載荷的大小和性質(zhì)，應(yīng)力的大小、性質(zhì)及其分布狀況 對(duì)于承受拉伸載荷為主的零件宜選用鋼材，承受壓縮載荷的零件應(yīng)選鑄鐵。 用碳素鋼和合金鋼澆鑄而成的鑄件稱為鑄鋼，通常用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大的零件，但鑄鋼的液態(tài)流動(dòng)性比鑄鐵差，且其收縮率的鑄鐵件大，故鑄鋼的壁厚常大于 10ｍｍ，其圓角和不同壁厚的過渡部分應(yīng)比鑄鐵件大。例如鉻能提 高鋼的硬度，并在高溫時(shí)防銹耐酸；鎳使鋼具有良好的淬透性和耐磨性。每一種合金元素含量高于 5%或合金元素總含量高于 10%的稱為高合金鋼。每一種合金元素低于 2%或合金元素總量低于 5%的稱為低合金鋼。含碳量在 %~%的高碳鋼具有高的強(qiáng)度和剛性，通常用于制作普通的板彈簧、螺旋彈簧和鋼絲繩。含碳量在 %~%的低碳鋼零件可通過滲碳淬火使其表面硬而心部韌，一般用于制造齒輪、鏈輪等要求表面耐磨而且耐沖擊的零件。碳素鋼的性能主要取決于其含碳量。碳素鋼包括普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。按化學(xué)成分鋼可分為碳素鋼和合金鋼。工具鋼可用于制造各種刀具、模具等。 鋼的類型很多，按用途分，鋼可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊用途鋼。球墨鑄鐵強(qiáng)度較灰鑄鐵高且具有一定的塑性，球墨鑄鐵可代替鑄鋼和鍛鋼用來制造曲軸、凸輪軸、油泵齒輪、閥體等?；诣T鐵的抗壓強(qiáng)度高，耐磨性、減振性好，對(duì)應(yīng)力集中的敏感性小，價(jià)格便宜，但其抗拉強(qiáng)度較鋼差。 1 鑄鐵 常用的鑄鐵有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。 金屬材料主要指鑄鐵和鋼，它們都是鐵碳合金，它們的區(qū)別主要在于含碳量的不同。 下面就對(duì)本課題所設(shè)計(jì)的主要零部件的加工工藝進(jìn)行分析。 傳動(dòng)器是動(dòng)力的中間傳遞機(jī)構(gòu)。 CAD／ CAM 技術(shù)從根本上改變了過去的手工繪圖、發(fā)圖、憑圖樣組織整個(gè)生產(chǎn)過程的技術(shù)管理方式，將它變?yōu)樵趫D形工作站上交互設(shè)計(jì)、用數(shù)據(jù)文件發(fā)送產(chǎn)品定義、在統(tǒng)一的數(shù)字化產(chǎn)品模型下進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)打樣、分析計(jì)算、工藝計(jì)劃、工藝裝備設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、質(zhì)量控制、編印產(chǎn) 品維護(hù)手冊(cè)、組織備件訂貨供應(yīng)等等。 70 年代后期， CAD／ CAM 進(jìn)人初期實(shí)用階段。它是 20 9 世紀(jì) 50 年代 MIT 設(shè)計(jì)的一種專門用于零件 NC加工的自動(dòng)編程語言，到 1967 年 APT系統(tǒng)己實(shí)用化。 MIT 小組初步設(shè)想了采用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、分析，并開發(fā)了交互式圖形處理系統(tǒng)、繪制出了工程圖，從而使 CAD 由試驗(yàn)階段過渡到了實(shí)施階段。 8)數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的編寫與歸檔。 6)對(duì)程序進(jìn)行校驗(yàn)與修改。 4)編寫加工程序 (自動(dòng)編程時(shí)為源程序，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成目標(biāo)程序 —— 加工程序 )。 2)進(jìn)行數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)。嚴(yán)格說來，數(shù)控編程也屬于數(shù)控工藝的范疇?？梢?，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。 8 (3)配備先進(jìn)的檢測、監(jiān)控裝置、紅外線、聲發(fā)射、溫度測量、功率測量、激光檢測等 數(shù)控加工工藝 所謂數(shù)控加工工藝，就是用數(shù)控機(jī)床加工零件的一種方法。 (2)實(shí)現(xiàn)模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化 性能越來越完善，功能愈來愈豐富的現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)有利地促進(jìn)了其硬件、軟件實(shí)現(xiàn)“三化”：模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化和通用化，包括數(shù)控機(jī)床的主軸部件，變速箱立柱、工作臺(tái)、刀架、刀庫等都可模塊化生產(chǎn)。而自適應(yīng)控制技術(shù)則能根據(jù)切削條件的實(shí)時(shí)變化，自動(dòng)調(diào)整并保持最佳工作狀態(tài)，從而得到高的加工精度、較小的表面粗糙度值，并提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。這些變量一般事先難以預(yù)知，編制加工程序時(shí)常依據(jù)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。自適應(yīng)控制 (Adaptive Control簡稱 AC)技術(shù)是能調(diào)節(jié)在加工過程中所測得的工作狀態(tài)特征，且能使切削加工過程達(dá)到并維持最佳狀態(tài)的技術(shù)。更先進(jìn)的數(shù)控機(jī)床有自動(dòng)編程能力，通過鍵盤和圖像顯示可進(jìn)行人機(jī)對(duì)話，可根據(jù)圖樣自動(dòng)編程并通過遠(yuǎn)距離串行接口輸入給機(jī)床，使之實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工。為了提高加工精度，對(duì)數(shù)控機(jī)床本身除了在結(jié)構(gòu)總體設(shè)計(jì)、主軸箱、進(jìn)給系統(tǒng)中采用低熱脹系數(shù)材料、通人恒溫油等措施外，還在控制方面采取了一系列措施。 目前采用 64位微處理器的新型數(shù)控系統(tǒng)，更增強(qiáng)了插補(bǔ)運(yùn)算功能、快速進(jìn)給功能，可進(jìn)行更高速的加工，并實(shí)現(xiàn)了多軸控制功能，一般控制軸數(shù)為 3～ 15軸，最多24軸，同時(shí)控制軸數(shù)可達(dá) 3～ 6軸。 5) 易于建立計(jì)算機(jī)通訊網(wǎng)絡(luò) 由于數(shù)控機(jī)床是使用數(shù)字信息，易于 與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) 和制造 (CAD/CAM)系統(tǒng)連接，形成計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造與數(shù)控機(jī)床緊密結(jié)合的一體化 系統(tǒng)。 4) 生產(chǎn)效率高 數(shù)控機(jī)床的加工效率高，一方面是自動(dòng)化程度高，在一次裝夾中能完成 較多表面的加工，省去了劃線、多次裝夾、檢測等工序 。 3) 加工對(duì)象適應(yīng)性強(qiáng) 數(shù)控機(jī)床上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加工的控制信息是加工程序。 6 數(shù)控加工的特點(diǎn) 1) 自動(dòng)化程度高 在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，除了手工裝卸工件外，全部加工過程都有機(jī)床自動(dòng)完成 .在柔性制造系統(tǒng)上，上下料、檢測、診斷對(duì)到、傳輸、調(diào)度、管理等也都有機(jī)床自動(dòng)完成，這樣減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件。數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展十分迅速，從 第一代的電子管元件數(shù)控裝置，經(jīng)歷了晶體管電路、小中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路控制系統(tǒng)，發(fā)展到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。此外，機(jī)床價(jià)格高，設(shè)備一次性投資大，為保證數(shù)控加工的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益， 同樣要求機(jī)床的使用者和維修人員應(yīng)具有較高的專業(yè)素質(zhì)。對(duì)于以函數(shù)形式或列表值表示的曲面，加工更為方便。因此，數(shù)控機(jī)床具有較高的加工精度。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)為數(shù)字式伺服傳動(dòng)，它能保證運(yùn)動(dòng)參數(shù)，如位移、速度的準(zhǔn)確性。這樣，便非常迅速地從一種零件的加工過渡到另一種零件的加工，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期大為縮短。 與其他類型的自動(dòng)化機(jī)床型比較，數(shù)控機(jī)床主要有如下一些優(yōu)點(diǎn) : (1) 具有較大柔性 由前述可知，數(shù)控機(jī)床是按照記錄在穿孔帶等信息載體上的指令信息自動(dòng)加工進(jìn)行加工的。隨著以航天、精密儀器制造業(yè)為主的高技術(shù) 產(chǎn)品不斷的出現(xiàn)，復(fù)雜零件越來越多，精度要求也越來越高，傳統(tǒng)的剛性自動(dòng)化生產(chǎn)模式 難以滿足要求，柔性自動(dòng)化生產(chǎn)則應(yīng)運(yùn)而生。 通過以上步驟，數(shù)控機(jī)床最終便可以加工出合格的零件了。 數(shù)控機(jī)床的基本工作原理 在數(shù)控機(jī)床上加工一個(gè)零件，一般包含以下幾個(gè)步驟： ，用規(guī)定的代 碼和程序格式來編寫加工程序； ； CNC裝置。伺服系統(tǒng)主要由伺服控制電路、功率放大電路、檢測裝置以及伺服電動(dòng)機(jī)等部分組成。 (三 )伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)接收來自 CNC裝置的指令信息， 嚴(yán)格按照指令信息的要求，拖動(dòng)機(jī)床的移動(dòng)部件，完成零件的加工。隨著柔性制造系統(tǒng) FMS、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng) CIMS的發(fā)展， CNC裝置的通信功能將發(fā)揮更加重要的作用。 5. 可編程序控制器 可編程序控制器 (PLC)是用來替代傳統(tǒng)的機(jī)床強(qiáng)電控制線路，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)控機(jī)床的切削液供給、停止、刀具的自動(dòng)交換、工作臺(tái)的自動(dòng)交換等的自動(dòng)控制功能。存儲(chǔ)器一般由存放系統(tǒng)程序的只讀存儲(chǔ)器 ROM、存放運(yùn)算的中間結(jié)果的隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM以及存放加工零件程序、數(shù)據(jù)和參數(shù)的 RAM等組成。 (3)直接輸入存儲(chǔ)器 直接輸入方式是采用 CNC裝置的串行通信接口等，通過對(duì)有關(guān)參數(shù)的設(shè)定，直接讀入由自動(dòng)編程機(jī)或者其它計(jì)算機(jī)編制的程序。 3 (2)手動(dòng)輸人 手動(dòng)輸入方式就是使用數(shù)控機(jī)床上的鍵盤輸入加工程序?？偩€是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間傳遞信號(hào)的渠道，一般由 數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等組成。 CPU由運(yùn)算器和控制器組成，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的算術(shù)運(yùn)算和邏輯運(yùn)算以及指令的操作控制． CPU最基本的運(yùn)算處理就是插補(bǔ)運(yùn)算。 典型 CNC裝置的構(gòu)成如圖 11所示。 CNC裝置實(shí)際上就是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，通過對(duì)加工程序的運(yùn)行處理，發(fā)出控制信號(hào)。與傳統(tǒng)的機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床的外部造型、整體部局、傳動(dòng)系統(tǒng)、刀具系統(tǒng)以及操作機(jī)構(gòu)等方面部已發(fā)生了很大的變化，這些變化的目的是為了滿足數(shù)控技術(shù)的要求，從而使數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)得以充分發(fā)揮。 (一 )機(jī)床的主體 數(shù)控機(jī)床的主體即數(shù)控機(jī)床的主要機(jī)械結(jié)構(gòu)部分。 數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控技術(shù)可以應(yīng)用于各種 加工機(jī)床，例如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控沖床、數(shù)控電火花、線切割、激光加工機(jī)床等等。較好地解決了復(fù)雜、精密、多品種、中小批量機(jī)械零件 加工問題，是一種通用、靈活、高效能的自動(dòng)化機(jī)床。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控機(jī)床 Pro/E MasterCAM II 目 錄 摘 要 ..................................................................................................... (1) 1 緒 論 數(shù)控機(jī)床 ............................................................................................. (1) 數(shù)控加工技術(shù) ..................................................................................... (5) 數(shù)控加工工藝 ................................................................................... (8) CAD/CAM 技術(shù) ................................................................................ (8) 本課題設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容 ...................................................................... (9) 2 各部分零件的工藝分析 金屬材料的分析 ............................................................................... (10) 各零部件的材料選擇及工藝分析 ................................................... (13) 3 主要零件的參數(shù)設(shè)置及加工路徑分析 概述 .................................................................................................. (15) 軸類零件的材料、毛坯及熱處理