主軸零件的加工工藝過程的設(shè)計(jì)

主軸零件的加工工藝過程的設(shè)計(jì),主軸,零件,加工,工藝,過程,進(jìn)程,設(shè)計(jì) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 主軸零件的加工工藝過程的設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 所 在 系 班 級 專 業(yè) 指導(dǎo)教師 指導(dǎo)教師評閱書 指導(dǎo)教師評價(jià)： 一、撰寫（設(shè)計(jì)）過程 1、學(xué)生在論文（設(shè)計(jì)）過程中的治學(xué)態(tài)度、工作精神 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、學(xué)生掌握專業(yè)知識、技能的扎實(shí)程度 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識和專業(yè)技能分析和解決問題的能力 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 4、研究方法的科學(xué)性；技術(shù)線路的可行性；設(shè)計(jì)方案的合理性 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 5、完成畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）期間的出勤情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 指導(dǎo)教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 評閱教師評閱書 評閱教師評價(jià)： 一、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 建議成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 評閱教師： （簽名） 單位： （蓋章） 年 月 日 教研室（或答辯小組）及教學(xué)系意見 教研室（或答辯小組）評價(jià)： 一、答辯過程 1、畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）的基本要點(diǎn)和見解的敘述情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、對答辯問題的反應(yīng)、理解、表達(dá)情況 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、學(xué)生答辯過程中的精神狀態(tài) □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 二、論文（設(shè)計(jì)）質(zhì)量 1、論文（設(shè)計(jì)）的整體結(jié)構(gòu)是否符合撰寫規(guī)范？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、是否完成指定的論文（設(shè)計(jì)）任務(wù)（包括裝訂及附件）？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 三、論文（設(shè)計(jì)）水平 1、論文（設(shè)計(jì)）的理論意義或?qū)鉀Q實(shí)際問題的指導(dǎo)意義 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 2、論文的觀念是否有新意？設(shè)計(jì)是否有創(chuàng)意？ □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 3、論文（設(shè)計(jì)說明書）所體現(xiàn)的整體水平 □ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 評定成績：□ 優(yōu) □ 良 □ 中 □ 及格 □ 不及格 （在所選等級前的□內(nèi)畫“√”） 教研室主任（或答辯小組組長）： （簽名） 年 月 日 教學(xué)系意見： 系主任： （簽名） 年 月 日 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 摘 要 本文主要講述主軸零件的數(shù)控車削加工工藝及其數(shù)控編程，開篇首先介紹 了數(shù)控車床在車削加工中的應(yīng)用，緊接著對主軸零件圖進(jìn)行分析，再確定其毛 坯類型和尺寸、所選用的機(jī)床、選擇夾具、刀具、量具；在做好這些前期準(zhǔn)備 后，制定出零件合理的加工工藝路線，確定其切削參數(shù)；完成加工工藝過程卡 和加工工序卡的填寫,然后編制出零件的數(shù)控加工程序。 關(guān)鍵詞：主軸 工藝分析 工藝方案 工藝路線 數(shù)控編程 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 目 錄 摘 要 .......................................................................................................................................................1 前 言 .......................................................................................................................................................4 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)分析 .......................................................................................................................5 1.1 課題背景 ......................................................................................................................................5 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)書 ..................................................................................................................................5 1.3 課題意義 ......................................................................................................................................7 1.4 本章小結(jié) ......................................................................................................................................9 第二章 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析 .........................................................................................................10 2.1 零件材料分析 ............................................................................................................................10 2.1.1 零件材料的力學(xué)性能分析 ...............................................................................................10 2.1.2 零件材料的工藝性能分析 ...............................................................................................10 2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析 ................................................................................................................11 2.2.1 零件的結(jié)構(gòu)形狀分析 .......................................................................................................11 2.2.2 零件的結(jié)構(gòu)對加工的要求分析 .......................................................................................11 2.2.3 零件的材質(zhì)與加工對熱處理的要求分析 .......................................................................11 2.2.4 零件的精度和表面粗糙度對零件的加工方法要求分析 ...............................................12 2.2.5 零件的形狀結(jié)構(gòu)對毛坯選擇的要求分析 .......................................................................12 2.2.6 零件的形狀結(jié)構(gòu)對機(jī)床的選擇要求分析 .......................................................................12 2.2.7 零件的形狀對刀具的選擇要求分析 ...............................................................................12 2.3 本章小結(jié) ....................................................................................................................................12 第三章 零件的加工工藝分析 .........................................................................................................13 3.1 毛坯分析 ....................................................................................................................................13 3.1.1 毛坯選擇分析 ...................................................................................................................13 3.1.2 毛坯的加工方法分析 .......................................................................................................13 3.2 機(jī)械加工工藝分析 ....................................................................................................................13 3.2.1 完成形狀所需加工方法分析 ...........................................................................................13 3.2.2 完成精度與表面粗糙度所需加工方法分析 ...................................................................14 3.2.3 完成加工所需的總體加工過程分析 ...............................................................................14 3.2.4 完成加工所需的機(jī)床分析 ...............................................................................................14 3.2.5 完成加工所需刀具分析 ...................................................................................................15 3.3 熱處理工藝分析 ........................................................................................................................15 3.3.1 熱處理工藝分析 ...............................................................................................................15 3.3.2 完成加工所需的總體熱處理過程分析 ...........................................................................15 3.4 本章小結(jié) ....................................................................................................................................16 第四章 零件加工的總體工藝方案 .................................................................................................17 4.1 零件總體加工工藝方案 ............................................................................................................17 4.2 總體加工工藝過程卡 ................................................................................................................17 4.3 本章小結(jié) ....................................................................................................................................19 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 第五章 零件加工的各工序的工藝方案 .........................................................................................21 5.1 工序分析 ....................................................................................................................................21 5.1.1 工序種類分析 ...................................................................................................................21 5.1.2 各工序的加工工藝過程分析 ...........................................................................................21 5.1.3 各工序加工的機(jī)床分析 ...................................................................................................21 5.1.4 各工序加工的道具使用分析 ...........................................................................................22 5.1.5 各工序加工的切削用量分析 ...........................................................................................22 5.1.6 各工序加工的定位基準(zhǔn)分析 ...........................................................................................22 5.2 各工序的加工工藝表 ................................................................................................................22 5.3 本章小結(jié) ....................................................................................................................................23 第六章 零件加工的數(shù)控加工程序 .................................................................................................24 結(jié)束語 .....................................................................................................................................................28 致 謝 .....................................................................................................................................................29 附 錄 .....................................................................................................................................................30 附件一：零件加工工序卡 .................................................................................................................30 參考文獻(xiàn) .................................................................................................................................................41 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 前 言 軸，支撐轉(zhuǎn)動零件并與之一起回轉(zhuǎn)以傳遞運(yùn)動的機(jī)械零件。一般為金屬圓 桿狀，各段可以有不同的直徑。機(jī)器中作回轉(zhuǎn)運(yùn)動的零件就裝在軸上。根據(jù)軸 線形狀的不同，軸可以分為曲軸和直軸兩類。根據(jù)軸的承載情況，又可分為： 轉(zhuǎn)軸、心軸和傳動軸。轉(zhuǎn)軸，工作時(shí)既承受彎矩又承受扭矩，是機(jī)械中最常見 的軸，如各種減速器中的軸等。心軸，用來支承轉(zhuǎn)動零件只承受彎矩而不傳遞 扭矩，有些心軸轉(zhuǎn)動，如鐵路車輛的軸等，有些心軸則不轉(zhuǎn)動，如支承滑輪的 軸等。傳動軸，主要用來傳遞扭矩而不承受彎矩。軸的工作能力一般取決于強(qiáng) 度和剛度，轉(zhuǎn)速高時(shí)還取決于振動穩(wěn)定性。 軸 的 設(shè) 計(jì) 是 確 定 軸 的 合 理 外 形 和 全 部 結(jié) 構(gòu) 尺 寸 ， 為 軸 設(shè) 計(jì) 的 重 要 步 驟 。 它 由 軸 上 安 裝 零 件 類 型 、 尺 寸 及 其 位 置 、 零 件 的 固 定 方 式 ， 載 荷 的 性 質(zhì) 、 方 向 、 大 小 及 分 布 情 況 決 定 的 。 設(shè) 計(jì) 者 可 根 據(jù) 軸 的 具 體 要 求 進(jìn) 行 設(shè) 計(jì) ， 必 要 時(shí) 可 做 幾 個 方 案 進(jìn) 行 比 較 ， 以 便 選 出 最 佳 設(shè) 計(jì) 方 案 ， 以 下 是 一 般 軸 結(jié) 構(gòu) 設(shè) 計(jì) 原 則 ： 1、 節(jié) 約 材 料 ， 減 輕 重 量 ， 盡 量 采 用 等 強(qiáng) 度 外 形 尺 寸 或 大 的 截 面 系 數(shù) 的 截 面 形 狀 ； 2、 易 于 軸 上 零 件 精 確 定 位 、 穩(wěn) 固 、 裝 配 、 拆 卸 和 調(diào) 整 ； 3、 采 用 各 種 減 少 應(yīng) 力 集 中 和 提 高 強(qiáng) 度 的 結(jié) 構(gòu) 措 施 ； 4、 便 于 加 工 制 造 和 保 證 精 度 。 本畢業(yè)設(shè)計(jì)課題為軸的數(shù)控加工，借助 AutoCAD 軟件，先繪制圖形，然后 編制制造工藝，通過車床進(jìn)行加工，從而實(shí)現(xiàn)零件的圖紙制造，具有相當(dāng)大的 實(shí)用價(jià)值和發(fā)展空間。 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)分析 1.1 課題背景 在產(chǎn)品加工中，大批量生產(chǎn)的零件并不多，據(jù)統(tǒng)計(jì)，單件與小批量生產(chǎn)的 零件約占機(jī)械加工總量的百分之八十以上。對這些多品種且加工批量小、零件 形狀復(fù)雜、精度要求高的零件加工，采用專業(yè)程度很高的自動機(jī)床和自動生產(chǎn) 線就顯得很不適合。在市場經(jīng)濟(jì)的大潮中，產(chǎn)品的競爭日趨激烈，為在競爭中 求得生存與發(fā)展，各企業(yè)紛紛在提高產(chǎn)品技術(shù)檔次、增加產(chǎn)品種類、縮短試制 與生產(chǎn)周期和提高產(chǎn)品質(zhì)量上下功夫，即使是批量較大的產(chǎn)品，也不大可能是 多年一成不變，必須經(jīng)常開發(fā)新產(chǎn)品，頻繁地更新?lián)Q代。傳統(tǒng)的自動化生產(chǎn)線 難以適應(yīng)小批量、多品種生產(chǎn)要求。 為了滿足多品種、小批量、復(fù)雜、高精度零件的自動化生產(chǎn)要求，迫切需 要一種通用、靈活、能夠適應(yīng)產(chǎn)品頻繁變化的柔性自動化機(jī)床。以計(jì)算機(jī)技術(shù) 為依托，1952 年美國帕森斯（Parsons）公司和麻省理工學(xué)院（MIT ）合作， 研制成功了世界上第一臺以數(shù)字計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)字控制三坐標(biāo)直線插補(bǔ)銑床， 從而使得機(jī)械制造業(yè)進(jìn)人了一個嶄新時(shí)代。第一臺數(shù)控機(jī)床問世以來，隨著微 電子技術(shù)、白動控制技術(shù)和精密測量技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也得到了迅速發(fā) 展．先后經(jīng)歷了電子份（1952 年） 、晶體管（ 1959 年） 、小規(guī)模集成電路( 1965 年） 、大規(guī)模集成電路及小型計(jì)算機(jī)（1970 年）和微處理機(jī)[或微型計(jì)算 機(jī)（l974 年）等五代數(shù)控系統(tǒng)。自第一臺數(shù)控機(jī)床的誕生的半個多世紀(jì)以來， 伴隨著數(shù)控元器件的發(fā)展和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床總共經(jīng)歷了六代 的發(fā)展。 1.2 設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)任務(wù)書如表 1-1 所示。 表 1-1 任務(wù)書 題目 主軸零件的加工工藝過程的設(shè)計(jì) 題目類型 □設(shè)計(jì) □論文 □其他 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 學(xué)生姓名 學(xué)號 系部 機(jī)械工程系 專業(yè)班級 機(jī)電一體化 指導(dǎo)教師 職稱 副教授 任務(wù)下達(dá)日期 2014 年 9 月 5 日 任務(wù)完成日期 1、課題目標(biāo) 完成一個機(jī)械零件的加工工藝過程的設(shè)計(jì) 2、任務(wù)書 下有一個用于減速器的軸類零件，材質(zhì)為：20#，零件的硬度要求為：58- 62HRC，請?jiān)O(shè)計(jì)出該零件的加工工藝過程，并編制出零件的數(shù)控加工工藝程序。 3、技術(shù)參數(shù) （1）零件的材料為：20# （2）零件的硬度要求為：58-62HRC （3）零件加工的技術(shù)要求為： 1）.未注倒角按 C1 倒角； 2）.熱處理硬度為 58-62HRC。 （4）加工后的零件不能有易產(chǎn)生應(yīng)力集中的死角。 零件圖； 4、基本要求 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 （1）要進(jìn)行零件的材料與結(jié)構(gòu)分析 （2）要進(jìn)行零件的加工工藝分析 （3）要擬出零件按數(shù)控加工的加工工藝方案并畫出零件加工工藝過程的結(jié) 構(gòu)簡圖 （4）要進(jìn)行零件的按數(shù)控加工工序分析、擬出加工工序方案、各加工工序 的工藝參數(shù)和畫出零件各工序后的結(jié)構(gòu)簡圖 （5）要選擇各工序加工的刀具種類和刀具的結(jié)構(gòu)參數(shù) （6）要編制出該零件的數(shù)控加工程序 1.3 課題意義 數(shù)控技術(shù)和數(shù)控裝備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。這個基礎(chǔ)是否牢固直 接影響到一個國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和綜合國力，關(guān)系到一個國家的戰(zhàn)略地位。因此， 世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家均采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)。 在我國，數(shù)控技術(shù)與裝備的發(fā)展亦得到了高度重視，近年來取得了相當(dāng)大 的進(jìn)步。特別是在通用微機(jī)數(shù)控領(lǐng)域，以 PC 平臺為基礎(chǔ)的國產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)，已經(jīng) 走在了世界前列。但是，我國在數(shù)控技術(shù)研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面亦存在不少問題， 特別是在技術(shù)創(chuàng)新能力、商品化進(jìn)程、市場占有率等方面情況尤為突出。在新 世紀(jì)到來時(shí)，如何有效解決這些問題，使我國數(shù)控領(lǐng)域沿著可持續(xù)發(fā)展的道路， 從整體上全面邁入世界先進(jìn)行列，使我們在國際競爭中有舉足輕重的地位，將 是數(shù)控研究開發(fā)部門和生產(chǎn)廠家所面臨的重要任務(wù)。 現(xiàn)今，數(shù)控機(jī)床的種類也是越來越多，有數(shù)控車床、銑床、磨床、刨床、 插床、沖床、鉆床、鏜床等等，下面詳細(xì)介紹數(shù)控車床在機(jī)械加工中的應(yīng)用。 (1)數(shù)控車削加工零件的類型 車床車削的主運(yùn)動是工件裝卡在主軸上的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，配合刀具在平面內(nèi)的 運(yùn)動可加工出的工件是回轉(zhuǎn)體零件?；剞D(zhuǎn)體零件分為軸套類、輪盤類和其他類 幾種。軸套類和輪盤類零件的區(qū)分在于長徑比，一般將長徑比大于 1 的零件視 為軸套類零件，長徑比小于 1 的零件視為輪盤類零件。 軸套類零件：軸套類零件的長度大于直徑，軸套類零件的加工表面大多是 內(nèi)外圓周面。圓周面輪廓可以是與 z 軸平行的直線，切削形成臺階軸，軸上可 有螺紋和退刀槽等；也可以是斜線，切削形成錐面或錐螺紋；還可以是圓弧或 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 8 曲線(用參數(shù)方程編程)，切削形成曲面。 輪盤類零件：輪盤類零件的直徑大于長度，輪盤類零件的加工表面多是端 面，端面的輪廓也可以是直線、斜線、圓弧、曲線或端面螺紋、錐面螺紋等。 其他類零件：數(shù)控車床與普通車床一樣．裝上特殊卡盤就可以加工偏心軸 或在箱體、板材上加工孔或圓柱。 (2)數(shù)控車床加工的主要對象 數(shù)控車削是數(shù)控加工中用得最多的加工方法之一。由于數(shù)控車床具有加工 精度高、能作直線和圓弧插補(bǔ)，還有部分車床數(shù)控裝置具有某些非圓曲線插樸 功能以及在加工過程中能自動變速等特點(diǎn)，因此其工藝范圍較普通車床寬得多。 針對數(shù)控車床的特點(diǎn)，下列幾種零件最適合數(shù)控車削加工。 ①精度要求高的回轉(zhuǎn)體零件：由于數(shù)控車床剛性好，制造和對刀精度高， 蹦及能方便和精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償和自動補(bǔ)償。所以能加工尺寸精度要求較高 的零件，在有些場合可以車代磨。此外，數(shù)控車削的刀具運(yùn)動是通過高精度捕 補(bǔ)運(yùn)算和伺服驅(qū)動來實(shí)現(xiàn)的，再加上機(jī)床的剛陛好和制造精度高，所以它能加 工對母線直線度、圓度、圓柱度等形狀精度要求高的零件。對于圓弧以及其他 曲線輪廓．加工出的形狀與圖紙上所要求的幾何形狀的接近程度比用仿形車床 要高得多。對于精度要求高的零件用普通車床車削時(shí)，因機(jī)床制造精度低，工 件裝夾次數(shù)多，而達(dá)不到要求，只能在車削后用磨削或其他方法彌補(bǔ)。若采用 液壓半自動車床和液壓仿形車床加丁，需多次裝夾，會造成較大的壁厚差，達(dá) 不到圖紙要求。若采用數(shù)控車床加工一次裝夾即可完成滾道和內(nèi)孔的車削，壁 厚差大為減小，而且加工質(zhì)量穩(wěn)串。 ②表面粗糙度要求高的回轉(zhuǎn)體零件：在材質(zhì)、精車余量和刀具已選定的情 況下，表面粗糙度取奐于進(jìn)給量和切削速度。數(shù)控車床具有恒線速切削功能， 能加工出表面粗糙度值小而均勻的零件。在普通車床上車削錐面和端面時(shí)．由 于轉(zhuǎn)速恒定不變，致使車削后的表面粗糙度不一致。使用數(shù)控車床的恒線速切 削功能，就可選用晟佳線速度來切削錐面和端面，使車削后的表面粗糙度值既 小又一致。數(shù)控車床還適合于車削各部位表面粗糙度要求不同的零件。粗糙度 值要求大的部位選用大的進(jìn)給量，要求小的部位選用小的進(jìn)給量。 ③輪廓形狀特別復(fù)雜或難于控制尺寸的回轉(zhuǎn)體零件：由于數(shù)控車床具有直 線和圓弧插補(bǔ)功能，部分車床數(shù)控裝置還有某些非圓曲面插補(bǔ)功能，所以可以 車削由任意直線和平面曲線組成的形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)體零件。難于控制尺寸的零 件如具有封閉內(nèi)腔的成型面， “口小肚大” ，在普通車床上是無法加工的，而在 數(shù)控車床上很容易加工出來。 ④帶特殊螺紋的回轉(zhuǎn)體零件：普通車床所能車削的螺紋相當(dāng)有限，它只能車等 導(dǎo)程的直錐面公英制螺紋，而且一臺車床只能限定加工若干種導(dǎo)程的螺紋。數(shù) 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 控車床不但能車削任何等導(dǎo)程的直錐面螺紋和端面螺紋，而且能車增導(dǎo)程、減 導(dǎo)程及要求等導(dǎo)程與變導(dǎo)程之間平滑過渡的螺紋，還可以車高精度的模數(shù)螺旋 零件(如圓柱、圊弧蝸桿)和端面(盤形)螺旋零件等。數(shù)控車床還可以配備精密 螺紋切削功能，再加上一般采用硬質(zhì)臺金成型刀具以及可以使用較高的轉(zhuǎn)速， 所以車削出來的螺紋精度高，表面粗糙度小。程序編制、機(jī)床的加工教率和零 件的加工精度都有重要影響。因此，應(yīng)遵循一般的工藝原則并結(jié)合數(shù)控車床的 特點(diǎn)，認(rèn)真而詳細(xì)地制訂好零件的數(shù)控車削加工工藝。其主要內(nèi)容有分析零件 圖紙、確定工件在車床上的裝夾方式、各表面的加工順序和刀具的進(jìn)給路線以 及刀具、夾具和切削用量的選擇等。 1.4 本章小結(jié) 在本章中，著重分析了本設(shè)計(jì)課題的背景、設(shè)計(jì)任務(wù)書及課題意義。在設(shè) 計(jì)任務(wù)書中，得出該零件的材料為 20#，零件加工好以后的硬度是 58—62HRC 及在加工過程中因注意的應(yīng)力集中問題等。 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第二章 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析 2.1 零件材料分析 2.1.1 零件材料的力學(xué)性能分析 根 據(jù) 設(shè) 計(jì) 零 件 圖 可 知 ， 該 零 件 所 選 的 材 料 為 20#， 20#的化學(xué)成分及力學(xué) 性能如表 2-1 所示。 表 2-1 20 號鋼力學(xué)性能 鋼號 化學(xué)成分 W(C) W(Mn) W(Si) W(Cr) W(Ni) W(Cu) 0.17%- 0.23% 0.35%- 0.65% 0.17%- 0.37% ≤%0. 25 ≤%0. 30 ≤%0.25 力學(xué)性能 抗拉強(qiáng)度 σb（MPa） 屈服強(qiáng)度 σs（MPa） 伸長率 δ5 斷面收縮率 ψ 未處理硬度 （HBS） 20 ≥410 ≥245 ≥25% ≥55% ≤156 20#屬于優(yōu)質(zhì)低碳碳素鋼易冷擠壓、深淡淬硬鋼。該鋼強(qiáng)度低，韌性、塑性 和焊接性均好。 2.1.2 零件材料的工藝性能分析 20#是普通低碳鋼，強(qiáng)度低，韌性與塑性好，切削加工性與焊接工藝性能較 好，價(jià)格便宜。常在正火之后采用冷擠壓成形方法制造塑料模具，再經(jīng)滲碳或 碳氮共滲+淬火、低溫回火處理，使磨具表面呈現(xiàn)很高的硬度與耐磨性，同時(shí)心 部保持良好的強(qiáng)韌性。由于鋼不含合金原素，所以淬透性低，不適宜制造尺寸 較大的塑料磨具。 其相變點(diǎn)：Acl735℃、Ac3855℃、Al1680℃、Ar3835℃。 20 鋼始鍛溫度 1200℃-1250℃，中鍛溫度是 800℃，鍛造后空氣中冷卻。 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 2.2 零件的結(jié)構(gòu)工藝分析 2.2.1 零件的結(jié)構(gòu)形狀分析 此件為主軸零件如圖 2-1 所示，材料為 20 號鋼，表面的滲碳硬度為 58- 62HRC。結(jié)構(gòu)簡單，易加工。 圖 2-1 主軸 2.2.2 零件的結(jié)構(gòu)對加工的要求分析 零件圖可以看出，此零件有三段為圓柱面，有兩段為槽，有內(nèi)孔一段為內(nèi) 螺紋。三段外圓面、兩個退刀槽比較簡單，好加工，內(nèi)螺紋的加工要反鎖一點(diǎn)。 2.2.3 零件的材質(zhì)與加工對熱處理的要求分析 20#屬于優(yōu)質(zhì)碳素鋼，具有良好的機(jī)械疾厄?qū)m性能，常用作心部具有一定的 韌性，表面硬度較高的耐磨的機(jī)械零件。20#鋼用作此零件時(shí)，粗加工之前用正 火熱處理，適當(dāng)提高硬度，便于加工。表面要求達(dá)到 58-62HRC 較高的硬度，在 進(jìn)行精加工之前進(jìn)行滲碳處理，滲碳后還應(yīng)進(jìn)行淬火及低溫回火，以滿足所要 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 12 達(dá)到的硬度要求。 2.2.4 零件的精度和表面粗糙度對零件的加工方法要求分析 此主軸零件的外圓表面的粗糙度 要求達(dá)到 Ra12.5μm、Ra3.2μm、Ra1.6μm，公差有 0.050μm、0.030μm、0.010μm 的。 通過如圖 2-2 的加工方法皆可達(dá)到。 粗車 IT12—IT11 Ra25—12.5 半精車 IT110—IT9 Ra6.3—3.2 精車 IT8—IT8 Ra1.6—0.8 調(diào)制 淬火 圖 2-2 外圓表面的加工方法 2.2.5 零件的形狀結(jié)構(gòu)對毛坯選擇的要求分析 根據(jù)零件圖，是主軸零件，所以選擇 20#圓鋼，通過型材方式加工毛坯。 2.2.6 零件的形狀結(jié)構(gòu)對機(jī)床的選擇要求分析 根據(jù)圖 2.1 分析得出，此零件有外圓表面、退刀槽、內(nèi)螺紋，綜合加工工 藝過程分析選擇數(shù)控車床。由于內(nèi)螺紋需要研磨，又是小批量生產(chǎn)，選擇手工 研磨。 2.2.7 零件的形狀對刀具的選擇要求分析 在零件圖中，有外圓表面、兩個長度不等的槽，因此需要外圓車刀，兩把 切槽刀，螺紋車刀，內(nèi)孔車刀，內(nèi)孔切槽刀。 2.3 本章小結(jié) 本章初步對材料的工藝性能與力學(xué)性能、零件的形狀、熱處理的方法、零 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 件的精度、毛坯的選擇、機(jī)床的選擇、刀具的選擇進(jìn)行了分析。 第三章 零件的加工工藝分析 3.1 毛坯分析 3.1.1 毛坯選擇分析 選擇毛坯就是選定毛坯的制造方法及其制造精度。毛坯的選擇不僅影響毛 坯的制造工藝和費(fèi)用，而其影響到零件機(jī)械加工工藝、生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性。選擇 毛坯應(yīng)從機(jī)械加工和毛培制造兩方面綜合考慮，以求得到最佳效果。 毛坯的種類有：鑄件，適用于形狀較復(fù)雜的零件毛坯；鍛件，適用于強(qiáng)度 要求高、形狀比較簡單的零件毛坯；型材，它可分為熱軋和冷軋兩種，熱軋適 用于尺寸較大、精度較低的毛坯，冷軋適用于尺寸較小、精度較高的毛坯；焊 接件，根據(jù)需要將型材或鋼板焊接而成的毛坯件；冷沖壓件，冷沖壓毛坯非常 接近成品要求，但昂貴僅用于大批量生產(chǎn)。 3.1.2 毛坯的加工方法分析 根據(jù)零件的尺寸最大外圓直徑（Φ）為 40mm，考慮加工時(shí)為了方便裝夾與 走刀，下料后經(jīng)過毛坯選擇長度（L）為 241mm、直徑（Φ）45mm 的 20#圓鋼。 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 3.2 機(jī)械加工工藝分析 3.2.1 完成形狀所需加工方法分析 通過對零件的形狀結(jié)構(gòu)分析得出：第一段為直徑是 40mm、長度是 235mm 的 外圓表面，通過數(shù)控車床進(jìn)行車削；第二段為直徑是 26mm、長度是 52mm 外圓 表面，同樣是數(shù)控車床進(jìn)行車削；第三段為長度為直徑是 16mm、長度是 23mm 外圓表面，同樣是數(shù)控車床進(jìn)行車削；第四段為長度是 2mm 的槽，通過數(shù)控車 床進(jìn)行切槽； M6 的內(nèi)螺紋，通過數(shù)控車床進(jìn)行螺紋車削。 3.2.2 完成精度與表面粗糙度所需加工方法分析 根據(jù)零件圖看出，第一段、第二段要求的精度與表面粗糙度（Ra3.2μm） 是相同的，通過粗車可達(dá)到 Ra25—12.5μm，經(jīng)過半精車可達(dá)到 Ra6.3— 3.2μm；第四段外圓表面表面需要達(dá)到的表面粗糙度為 1.6μm，通過粗車可達(dá) 到 Ra25—12.5μm，經(jīng)過半精車可達(dá)到 Ra6.3—3.2μm，再經(jīng)過精車可達(dá)到 Ra1.6—0.8μm；第七段外螺紋需要達(dá)到的表面粗糙度為 1.6μm，通過粗車外 圓可達(dá)到 Ra25—12.5μm，采用直接切入法粗車螺紋，經(jīng)過精車螺紋可達(dá)到 Ra1.6—0.8μm；第三段與第六段的槽在粗加工完成后，采用數(shù)控車床用切槽刀 直接切。 3.2.3 完成加工所需的總體加工過程分析 通過對零件的結(jié)構(gòu)對加工的要求分析可得，此零件的第一段、第二段、第 四段粗加工，半精加工，精加工都是通過一次裝夾與基準(zhǔn)定位同時(shí)加工外圓。 精加工外圓完成以后，在進(jìn)行寬 2mm 退刀槽的切削。 再進(jìn)行第二段半徑為 2mm 的圓弧的加工。 圓弧加工完成后， 。最后車螺紋。 3.2.4 完成加工所需的機(jī)床分析 機(jī)床的分類有多種，有普通機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、加工中心與專業(yè)機(jī)床等，在 數(shù)控機(jī)床中又可分為數(shù)控車床、銑床與加工中心。在制造業(yè)高度發(fā)展的今天， 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 較多的都實(shí)現(xiàn)了以數(shù)控機(jī)床和加工中心進(jìn)行零件的加工。 通過對零件圖形狀與加工方案的分析，加工此主軸零件選擇 FANUC 臥式 數(shù)控車床。 3.2.5 完成加工所需刀具分析 通過對零件圖形狀和結(jié)構(gòu)的分析，需要端面車刀、粗加工外圓車刀、半精 加外圓車刀、精加工外圓車刀、寬度為 5mm 切槽刀、寬度為 10mm 切槽刀、半徑 為 2mm 圓弧車刀、斜角車刀、螺紋車刀、切斷刀，具體的刀具型號表 3-1。 表 3-1 刀具型號表 序號 加工過程 刀具號 刀補(bǔ) 刀具型號 加工余量 進(jìn)刀量 01 車端面 T01 H01 端面車刀 02 粗車外圓 T02 H02 外圓車刀 1 4 3 03 半精車外圓 T03 H03 外圓車刀 2 1 1.5 04 精車外圓 T04 H04 外圓車刀 3 0 1 05 切槽（2mm） T05 H05 切槽刀（2mm） 06 鉆 ?5 孔 T06 H06 鉆頭 07 內(nèi)孔 T07 H07 內(nèi)孔切刀 1 08 倒角 T08 H08 45 度車刀 1 09 加工螺紋 T09 H09 螺紋車刀 10 切斷 T10 H10 切斷刀(2mm) 5 11 切槽（5mm） T011 H11 內(nèi)切槽刀（5mm） 3.3 熱處理工藝分析 3.3.1 熱處理工藝分析 熱處理時(shí)指將固態(tài)金屬（或合金）進(jìn)行加熱、保溫和冷卻，以改變其內(nèi)部 組織結(jié)構(gòu)，從而獲得所需要性能的工藝方法。熱處理與其他加工工藝不同，他 只改變材料的組織和性能，從而不改變形狀與大小。熱處理的種類如表 3-2 所 示。 3.3.2 完成加工所需的總體熱處理過程分析 把毛坯（L241mm, Φ40mm）進(jìn)行正火處理，進(jìn)行粗加工，在粗加工完成后， 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 經(jīng)調(diào)制處理，進(jìn)行半精加工，半精加工完成后，進(jìn)行淬火與低溫回火處理，進(jìn) 行精加工。當(dāng)把切槽、車圓弧、車斜角完成后，把零件進(jìn)行滲碳或滲氮處理， 使零件表面的硬度達(dá)到 58—62HRC，再進(jìn)行螺紋加工。 表 3-2 熱處理種類及定義 熱處理方法 定義 目的及應(yīng)用 退火 將鋼件加熱到臨界溫度以上，保溫 一定時(shí)間后隨爐溫或在土灰、石英 中緩慢冷卻的操作過程。 削除模具零件毛坯或沖壓件的內(nèi)應(yīng) 力，改善組織，降低硬度，提高塑 性。 正火 將鋼件加熱到臨界溫度以上，保溫 一定時(shí)間后，放在空氣中自然冷卻 的操作過程。 其目的與退火基本相同 淬火 將鋼件加熱到臨界溫度以上，保溫 一定時(shí)間后，隨后放在淬火介質(zhì) （水或油等）中快速冷卻的操作過 程。 改變鋼的力學(xué)性能，提高鋼的硬度 和耐磨性，增加模具的使用壽命。 回火 將淬火鋼件重新加熱到臨界溫度以 下的一定溫度（回火溫度） ，保溫一 定時(shí)間，然后在空氣或油中冷卻到 室溫的操作過程。 它是在淬火后馬上進(jìn)行的一道熱處 理工序，其目的是消除淬火后的內(nèi) 應(yīng)力和脆性，提高塑性與韌性，穩(wěn) 定零件尺寸 調(diào)質(zhì) 將淬火后的鋼件進(jìn)行高溫回火。 使鋼件獲得比退火、正火更好的力 學(xué)綜合性能，可作為最終熱處理， 也可作為模具零淬火及軟氮化前的 熱處理。 滲碳 將鋼件放在含碳的介質(zhì)即滲碳劑中， 使其加熱到一定溫度（850～900° C） ，使碳原子滲入到鋼件表面層內(nèi) 的操作過程。 使模具零件表面具有高硬度和耐磨 性，而心部仍保留原有的良好韌性 和強(qiáng)度，屬于表面強(qiáng)化處理。 滲氮 將鋼件入在含氮的氣氛中，加熱至 500～600°C，使氮滲入到鋼件表面 層內(nèi)的操作過程。 提高模具零件表面具有高硬度和耐 磨性，用于工作負(fù)荷不大，介耐磨 性要求高及要求耐蝕的模具零件。 3.4 本章小結(jié) 本章對毛坯的選擇、加工毛坯的方法、根據(jù)零件圖的形狀完成加工所需的 方法、完成精度與表面粗糙度所需加工方法、完成加工所需刀具、完成加工所 需的機(jī)床和完成加工所需的總體加工過程、熱處理工藝、完成加工所需的總體 熱處理過程進(jìn)行了一個主要但又簡潔的分析。初步完成熱處理工藝、機(jī)械加工工 藝、毛坯分析的說明。 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 第四章 零件加工的總體工藝方案 4.1 零件總體加工工藝方案 擬定總體工藝方案就是制定一個零件完整的加工工藝路線。一個工藝路線 是制定工藝規(guī)程與填完整加工工序卡的關(guān)鍵，它不僅影響零件的加工質(zhì)量與效 率，而且影響設(shè)備安裝、生產(chǎn)成本甚至工人的勞動強(qiáng)度。 通過前面的分析與零圖的形狀，加工該零件的加工工藝路線如圖 4-1 所示。 圖 4-1 加工工藝路線 4.2 總體加工工藝過程卡 工藝卡是以工序?yàn)閱挝?，詳?xì)說明零件工藝過程的工藝文件。它是用來指 導(dǎo)工人操作，幫助管理人員及技術(shù)人員掌握零件加工過程，廣泛用于批量生產(chǎn) 的零件和小批量的重要零件。該零件的加工工藝過程卡如表 4-1 所示。 1.備料 調(diào)制調(diào)制調(diào)制 鍛打 2.毛坯 5.精車 4.半精車3.粗車 6.切 2mm 槽7. 鉆 Φ5 孔 10.攻螺紋 8. 車內(nèi)孔 9. 車內(nèi)槽 正火 淬火及低溫回火 滲碳 調(diào)質(zhì) 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 表 4-1 零件加工工藝過程卡 工 序 號 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 工序簡圖 1 下料 下料 普通 車床 2 毛坯 鍛打成 Φ45，L241 的加工毛坯 空氣 錘 3 粗車 把毛坯進(jìn)行正火處 理，粗步車出零件 的形狀，留出 4mm 的余量 FANUC 臥式 數(shù)控 車床 4 半精車 把初步車號的形狀 進(jìn)行調(diào)制處理，進(jìn) 行半精車，留出 1mm 的余量 FANUC 臥式 數(shù)控 車床 5 精車 把進(jìn)行了半精車的 形狀進(jìn)行淬火及低 溫回火處理，進(jìn)行 精車 FANUC 臥式 數(shù)控 車床 6 車退刀槽 車 2 處寬 2MM 退刀 槽 FANUC 臥式 數(shù)控 車床 7 車 M16 外 螺紋 車 M16 外螺紋 FANUC 臥式 數(shù)控 車床 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 8 鉆軸向 φ5 孔 鉆軸向 φ5 孔 FANUC 數(shù)控 鉆床 9 鉆徑向 φ5 孔 鉆 φ5 孔 FANUC 數(shù)控 鉆床 10 車內(nèi)孔 車內(nèi)孔 FANUC 臥式 數(shù)控 車床 11 車內(nèi)退刀 槽 車內(nèi)退刀槽 FANUC 臥式 數(shù)控 車床 12 攻螺紋 攻 M6 的螺紋 FANUC 臥式 數(shù)控 車床 13 加工鍵槽 加工出鍵槽 FANUC 立式 數(shù)控 銑床 4.3 本章小結(jié) 本章對總體加工工藝方案與總體加工工藝過程卡進(jìn)行了比較詳盡分析，制 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 定出加工工藝路線和零件加工工藝過程卡，便于在進(jìn)行實(shí)物加工時(shí)能快速，準(zhǔn) 確的進(jìn)行加工。 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 第五章 零件加工的各工序的工藝方案 5.1 工序分析 5.1.1 工序種類分析 工序是一個零件工藝過程的組成部分之一。一個工藝過程需要包括哪些工 序，是由被加工零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度、加工要求及生產(chǎn)類型來決定。同一工序中 有時(shí)也可能包含很多的加工類容。為了更明確劃分各階段的加工類容，規(guī)定其 加工方法，也可將一個工序進(jìn)一步劃分為若干個工步。 設(shè)計(jì)該零件的工序，總共有十道工序，分別是下料、鍛打成毛坯、粗車、 半精車、精車、切 10mm 槽、切 2mm 槽、車內(nèi)孔、車螺紋。 5.1.2 各工序的加工工藝過程分析 該零件設(shè)計(jì)了十道工序，第一道工序是備料，包括下 φ45mm，l241mm 的料； ，加工毛坯；第三道工序是粗車，包括把毛坯進(jìn)行正火處理，粗步車出零件的 形狀，留出 4mm 余量；第四道工序是半精車，包括把初步車號的形狀進(jìn)行調(diào)制 處理，進(jìn)行半精車，留出 1mm 余量；第五道工序是精車，包括把進(jìn)行了半精車 的形狀進(jìn)行淬火及低溫回火處理，進(jìn)行精車一個工部；第六道工序是切 2mm 槽， 在第六段切出 L5m,H5mm 的槽；第七道工序是是切 10mm 槽，在第二段切出 L10mm,H5mm 的槽，在第七段末端車出 C1 倒角；第九道工序是車圓弧，在第一 段與第二段連接處車出半徑為 2mm 圓弧；第十道工序是車螺紋，在第七段車出 M16 的螺紋。 5.1.3 各工序加工的機(jī)床分析 在一個零件多道工序加工過程中，要用到多臺設(shè)備。該零件的第一道工序 使用的普通車床，第二道工序需要用空氣錘，后面的其它工序都是使用的 FANUC 臥式數(shù)控車床。 四川職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 5.1.4 各工序加工的道具使用分析 第一道工序使用的是切斷刀，第二道工序使用空氣錘，第三道工序使用外 圓車刀 1，第四道工序使用外圓車刀 2，第五道工序使用外圓車刀 3，第六道工 序使用切槽刀（5mm） ，第七道工序也使用切槽刀（10mm） ，第八道工序使用 45°車刀，第九道工序使用車刀，第十道工序使用螺紋車刀（1.4） 。 5.1.5 各工序加工的切削用量分析 第一道與第二道道工序以經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行及其功用兩的取值，第三道工序的背吃 刀量為 3、進(jìn)給量為 3、切削速度為 10；第四道工序的背吃刀量為 1.5、進(jìn)給量 為 1.5、切削速度為 10；第五道工序的背吃刀量為 1、進(jìn)給量為 1、切削速度為 10；第六道工序的背吃刀量為 5、進(jìn)給量為 5、切削速度為 10；第七道工序的 背吃刀量為 5、進(jìn)給量為 5、切削速度為 10；第八道工序的背吃刀量為 1.4、進(jìn) 給量為 1.4、切削速度為 10；第九道工序的背吃刀量為 2、進(jìn)給量為 2、切削速 度為 10；第十道工序的背吃刀量為 1.4、進(jìn)給量為 1.4、切削速度為 10。 5.1.6 各工序加工的定位基準(zhǔn)分析 在制定零件加工的工藝規(guī)程時(shí)，正確地選擇工件的定位基準(zhǔn)有著十分重要 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，而且對零件各 表面的加工順序也有很大的影響。合理選擇定位基準(zhǔn)是保證零件加工精度的前 提，還能簡化加工工序，提高加工效率。 在這十道加工工序中，第一道與第二道工序采取以經(jīng)驗(yàn)方法定位，在 FANUC 臥式數(shù)控車床進(jìn)行加工時(shí)采用一次裝夾，以左端面為基準(zhǔn)的不完全定位。 5.2 各