轴类零件配合毕业设计.doc

毕业设计 课题名称 轴类零件配合 目录一、 绪论 3二、 二维图 7三、 三维图 9四、 零件的工艺分析 11五、 刀具及设备选择 12六、 切削用量确定 13七、 工艺卡片 15八、 程序 16九、 加工难点、技术要点分析 21十、 设计小结 22十一、参考文献 24 一、绪论数控技术，简称数控（Numerical Control ）即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。1949年，该公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心，使数控装置进入了第二代。1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。 1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC机为控制系统的硬件部分，在PC机上安装NC软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。现在，数控技术也叫计算机数控技术（Computerized Numerical Control 简称：CNC），目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可以通过计算机软件来完成。数控技术是制造业信息化的重要组成部分。控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面： 1、高速、高精加工技术及装备的新趋势 效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。为此日本先端技术研究会将其列为5大现代制造技术之一，国际生产工程学会（CIRP）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的零部件多为薄壁和薄筋，刚度很差，材料为铝或铝合金，只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能对这些筋、壁进行加工。近来采用大型整体铝合金坯料“掏空”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。 从EMO2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达80m/min，甚至更高，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3h，在普通铣床加工需8h；德国DMG公司的双主轴车床的主轴速度及加速度分别达12*1000r/mm和1g。 在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m，精密级加工中心则从35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。 在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达6 000h以上，伺服系统的MTBF值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。 2、五轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。在EMO2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。 数控加工中心本专业是为培养学生从事数控加工、机械产品设计与制造、生产技术管理等方面的高等工程技术应用型人才，是具有实用技能特点的特色专业。要求学生能在生产现场从事产品制造、开发工作，或在技术部门从事工艺、管理工作。主要培养学生数控编程、加工及数控车床、数控铣床、数控加工中心及其它数控设备的操作维修、维护方面的理论知识和专业知识。 二、二维图 件一 三、三维图 四、零件的工艺分析 零件的材料为45号钢， 强度较高，塑性和韧性尚好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件。根据图纸要求分析如下： 1、主要加工面：（1） 俩件全是通孔，20mm麻花钻孔。（2） 通孔的锥度，内螺纹。（3） 外轮廓 66mm外圆。（4） 外轮廓，椭圆 2、注意基准面：（1）以61mm外圆为基准的加工表面 包括 外椭圆 及件一上的台阶 外螺纹等。（2） 以22内孔为基准的加工表面 包括41mm内孔，36mm孔，22mm孔，及30mm内螺纹。 工艺路线： 工序1粗精镗出41mm孔 锥度 36mm 22mm 23mm孔工序2车内螺纹工序3粗精 车件一左端外轮廓工序4车退刀槽工序5加工 M30X2的外螺纹工序6车件一右端外圆工序7车件一右端椭圆工序8车配合后 组合件的椭圆 五、刀具及设备选择 设备： 数控车床刀具：切外圆 90度外圆刀切椭圆 切椭圆30度外圆刀 30度外圆刀切退刀槽 切槽切槽刀（刀宽5mm） 切槽刀镗内孔 镗孔镗孔刀 镗孔刀车外螺纹 打定位孔60度外螺纹刀 中心钻打定位孔 外螺纹中心钻 60度外螺纹刀扩孔 内螺纹麻花钻 60度内螺纹刀车内螺纹 扩孔60度内螺纹刀 麻花钻刀具材料： 在车削的过程中，车刀的切削部分是在较大的切削抗力，较高的切削温度和剧烈的摩擦条件下进行工作的。车刀的切削部分是否具备优良的切削性能，直接影响了车刀的寿命长短和切削效率的高低，也影响加工质量的好坏，因此车刀的切削部分材料应该满足以下的要求： 1、应该具有高硬度，刀具材料的硬度高于工件的硬度1.31.5倍 2、应该具有的耐磨性 3、应该具有耐热性 4、应该具有足够的强度和韧性 5、应该具有良好的工艺性 六、切削用量确定1、切削用量的选用原则 粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量，其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。增大背吃刀量可使走刀次数减少，增大进给量有利于断屑。 精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀。选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础土尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。2、切削用量的选取方法 （1）背吃刀量的选择 粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀尽可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般较小，可一次切除。在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量可达810mm；半精加工的背吃刀量取0.55mm；精加工的背吃刀量取0.21.5mm。 （2）进给速度（进给量）的确定 粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。 进给速度f可以按公式f =fn计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.30.8mmr；精车时常取0.10.3mm/r；切断时常取0.050.2mm/r。 （3）切削速度的确定 切削速度vc可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中，也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。 粗加工或工件材料的加工性能较差时，宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时，宜选用较高的切削速度。工件材料切深mm进给量mm/ r切削液切削速度m/ min软钢.碳素钢.合金钢HB180精加工10.3干式200（100250）粗.半精加工160.4（0.20.6）干式250（200300）重切490.6（0.50.8）干式200（150250）HB180280精加工10.3干式150（100200）粗.半精加工160.4（0.20.6）干式200（150250）重切490.6（0.50.8）干式150（100200）HB280350精加工10.3水溶液100（50150）粗.半精加工140.3（0.20.4）水溶液80（40120）奥氏体不锈钢HB200精加工10.2干式100（80120）粗.半精加工140.3（0.20.4）干式80（40120）高锰钢HB200140.2（0.10.4）干式80（60100）钛合金HB350150.2（0.10.3）水溶液40（20灰铸铁350N/mm2160.4（0.20.6）水溶液250（150300）高强铸铁450N/mm2160.4（0.20.6）水溶液200（150250）可锻铸铁160.4（0.20.6）水溶液150（100200） 七、工艺卡片 八、程序O0001；件一右端孔 T0101；镗孔刀M03 S600 F0.3；G0 X100 Z100；X20 Z5；G71 U1 R0.5；G71 P70 Q130 U-0.2 W0；G01 X25；N70Z0；X23 Z-1；Z-15；X22；Z-36；X20；N130G0 Z100；X100；M30；O0002；件一右端外轮廓 T0202；90度外圆刀M03 S800 F0.3；G0 X100 Z100；X66 Z5；G71 U2 R0.5；G71 P70 Q140 U0.2 W0；GO1 X28；N70Z0；X30 Z-1；Z-20；X39；X41 Z-21；Z-27；X66；N140 G0 X100 Z100；M30；O0003；件一左端孔 T0101；镗孔刀M03 S600 F0.3；G0 X100 Z100；X21 Z5；G71 U1 R0.5；G71 P70 Q130 U-0.2 W0；GO1 X43；N70Z0；X41 Z-1；Z-10；X36 Z-20；Z-30；X21；N130GO1 Z100；X100；M30；O0004；件一左端外椭圆T0303；30度外圆刀M03 S800 F0.3；G0 X100 Z100；X66 Z5；G73 U10 R5；G73 P70 Q160 U0.2 W0；G01 X47；N70Z0；1=0；2=6* SQRT1-1*1/144；N100G01 X-2*2+59 Z1；1=1-1；IF 1GE-12 GOTO 100；GO1 X61；Z-40；X66；N160G0 X100 Z100；M30；O0005；件二孔 T0101；镗孔刀M03 S600 F0.3；GO X100 Z100；X20 Z5；G71 U1 R0.5；G71 P70 Q140 U-0.2；G01 X43；N70Z0；X41 Z-1；Z-7；X30；X27.4 Z-8；Z-27；X20；N140G0 Z100；X100；M30；O0006；件二内螺纹T0404；60度内螺纹M03 S500 F0.3；GO X100 Z100；X25 Z5；G92 X27.3 Z-28 F2；X27.9；X28.5；X28.9；X29.2；X29.4；X29.4；G0 X100 Z100；M30；O0007；件一外螺纹T0101；60度外螺纹刀MO3 S500 F0.3；GO X100 Z100；X35 Z5；G92 X29.1 Z-16 F2；X28.5；X27.9；X27.5；X27.4；G0 X100 Z100 ；M30； O0008；组合件椭圆T0202；30度外圆刀M03 S800 F0.3；G0 X100 Z100；X65 Z5；G73 U7 R7；G73 P70 Q160 U0.2；GO1X59；N70Z0；X61 Z-1；Z-15；#1=12；#2=6*SQRT1-#1*#1/144；N120G01 X-2*#2+59 Z#1-27；#1=#1-1；IF#1GE-12 GOTO120；G01 X65；N160G0 X100 Z100；M30； 九、加工难点、技术要点分析 这个零件的技术要点 ，在于它是配合件和非圆曲线的加工。也就是件一、件二螺纹配合与俩零件上的椭圆。 螺纹配主要是考验单一螺纹的好坏，包括螺纹的牙深，牙型，以及导程。说的简单点就是要螺纹通止规，中经千分尺，顶径，这三项检测合格。还有在螺纹配合时，不仅要保证螺纹尺寸的准确，还要注意螺纹附近内孔、外圆的尺寸及配合。防止螺纹配合的较好而外圆没配合好，从而配合不进去。 下一个难点就是椭圆的切削，一般情况下我们切的椭圆都是用宏程序，尺寸精度比较难控制，而且椭圆部分不太好测量。如果只是单一的内外椭圆还好，如果是椭圆配合，难度就加大了。这次选择的图纸中并没用椭圆的配合，但它是俩个工件上都有椭圆，如果分开切削，花费的时间就会很长。这个配合件还有的较方便的地方是件一、件二的椭圆是一个整体，所以就可以选择俩件配合起来以后一起切削，这样不但花费的时间缩短，还可以使俩件的椭圆比较统一和完整。 十、设计小结转眼间，在学院里学习的时间已经过半了，虽然不长，但是对我来说却异常珍贵。在这里我从一个懵懂的少年成长成为一个合格的技校学生。自主独立，团结友爱，明礼守纪等等。回顾过去可以拨开时间的迷雾，清晰的回首所走过的路，从而为以后的人生旅程累计经验和教训，让我们的人生之路走得更为顺利。在技校的三年，在成长的过程中，需要的不仅是知识的积累，还需要正确的思想基础和正确的人生观、价值观。知识可以不断获得，而人生观一旦形成，对一个人的一生都有难以估量的影响。我自认为无愧于高职三年，我曾为身为技校生而懊丧过。但很快，我选择了坦然面对。因为我深信，是金子在任何地方都会发光。所以我确信，技校生的前途也会有光明、辉煌的