零件工艺设计

零件工艺分析图1-1零件图零件的分析零件的作用该零件为轴类零件，是机器中的重要零件之一，它的重要功效是支承传动件（齿轮、带轮、离合器等）、传动转矩和动力、承受载荷、以及确保装在主轴上的工件或刀具含有一定的回转精度，如齿轮，车轮，电动机，转子，铣刀等多个作回转运动的零件，都必须安装在轴上，才干实现它们的功用。零件图工艺分析该零件加工涉及车端面，外圆，倒角，圆弧，螺纹，槽等表面构成。其中由较严格直径尺寸精度规定的如，，，轴线长度的精度如，，，圆柱表面有同轴度控制规定，外圆柱面尺寸公差等级为，加工表面粗糙度为，尺寸标注完整，轮廓描述清晰，该轴有正火和调质热解决规定。通过上述分析，可采用下列几点工艺方法对图样上给定的几个有公差规定较高的尺寸，为确保精度，编程时应取平均值。在轮廓曲线上，有一处为圆弧，在加工时应进行机械间隙赔偿，以确保轮廓曲线的精确性。为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分零件的技术规定分析尺寸精度尺寸精度轴类零件的重要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于拟定轴的位置并支承轴，尺寸精度规定较高，普通为；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，普通为。几何形状精度几何形状精度重要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差普通应限制在尺寸公差范畴内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。该典型轴类零件长度为，螺纹大径为、长度为，外圆锥面的锥度为、长度为，孔的总长、直径分别为//，都限制在直径公差点范畴内。对几何形状精度规定较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。互相位置精度轴类零件的位置精度规定重要是由轴在机械中的位置和功用决定的。普通应确保装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度规定，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动普通为，高精度轴（如主轴）普通为。该典型轴类零件外圆圆柱轴线相对于外圆圆柱轴线的同轴度公差是。端面与轴心线保持垂直，两端端面要保持平行。孔的表面与外表面也应保持平行。表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的规定，普通根据加工的可能性和经济性来拟定。普通与传动件相配合的轴径表面粗糙度为，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为。该典型轴类零件的直径为的外圆的粗糙度为，直径为和外圆、及直径为孔的内表面的粗糙度均为，其它位置的粗糙度为，能够根据加工的可能性和经济性来拟定。通过查阅机械设计手册可知通过精加工能满足规定。在加工该轴类零件时，需采用粗车与精车结合的办法，在粗加工零件表面轮廓时，必须确保的精加工余量，必要时需使用刀偏表，对刀具进给时进行误差的控制，有效地减小误差，方能拟定该零件在加工精度方面的多个规定。根据各加工办法的经济精度及普通数控车床所能达成的位置精度，该零件没有很难加工的表面，综合上述各表面的技术规定，采用常规加工工艺均能够确保。毛坯和材料选择生产类型的拟定表1-1生产大纲和生产类型的关系生产类型零件的年生产大纲（年/件）重型零件（30KG以上）中型零件（4～30KG）轻型零件（4KG下列）单件生产小批生产中批生产大批生产大量生产<55～100100～300300～1000>1000<1010～200200～500500～5000>5000<100100～500500～50005000～50000>50000由于我们加工的零件属于轻型零件且加工的件数为1000件/年，因此由表1-1能够看出，我们选择的生产类型为大批生产。毛坯类型的拟定毛坯是根据零件所规定的形状、工艺尺寸等而制成的供进一步加工用的生产对象。机械加工中惯用的毛坯类型有下列几个：铸件将熔融的金属浇入铸型，凝固后得到的金属毛坯。锻件金属材料通过锻造变形而得到的毛坯。型材多个热轧和冷轧的圆钢、板材、异型材等，合用于形状简朴的、尺寸较小的零件。焊接件是将多个金属零件用焊接的办法，而得到的结合件。轴类零件最惯用的毛坯是圆形棒料和锻件，由于毛坯通过加热锻造后，能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，可获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度，这样既能够变化力学性能，又能节省材料、减少机械加工量。但由于该零件材料为钢且零件各阶梯的直径差较小切无过多的技术规定，可选用圆形棒料。毛坯可由型材中的号长圆钢切割成棒料得到。零件的热解决轴的质量不仅与所选钢材种类有关，还与热解决有关。正火：将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适宜时间后，在静止的空气中冷却的热解决工艺。退火：将钢加热到适度温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热解决工艺。调质：淬火与高温回火的复合热解决。高温回火：淬火钢件在高于500℃条件下的回火。正火工艺的重要特点是完全奥氏体化和。与退火相比空冷，正火的冷却速度稍快，过冷度较大。因此，正火组织中先析相的量较少，组织较细，其强度、硬度比退火稍高。可作为预先热解决，改善低碳钢或低碳合金钢的切削加工性。调质能够使钢的性能，材质得到很大程度的调节，其强度、塑性和韧性都较好。调质后，钢含有优良的综合力学性能。毛坯和材料拟定根据以上分析和零件图的综合分析，拟定本零件的毛坯选用零件材料为45圆形钢，毛坯为。采用本材料加工方便，并且能达成使用规定。数控加工工艺设计数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相似之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序，这就规定程序设计人员含有多方面的知识基础。合格的程序员首先是一种合格的工艺人员，否则就无法做到全方面周到地考虑零件加工的全过程，以及对的、合理地编制零件的加工程序。零件选用的材料为圆形钢，毛坯为，该材料先用正火作为预先热解决，改善零件的切削加工性。调质最后热解决后得到含有良好的综合机械性能，广泛应用于多个重要的构造零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。但表面硬度较低，不耐磨。可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度.下面就本图进行工艺设计。工艺方案工艺方案的制订和选择，是工艺工作中的重要一环。制订工艺方案与技术经济分析必须运用价值工程的原理，提出多个制造零件价值较高的方案，每种方案所使用的设备、工具和工艺流程各不相似。对可行的多个工艺方案进行技术经济分析，筛选出技术上先进，经济效益好，生产单位现有和可能提供的物质和技术条件允许的最佳方案。工艺方案的制订：方案一：三爪自定心卡盘夹紧圆形钢的一端，试切端面及外圆，对刀。手动钻通孔。平全长，车夹头位。粗车内孔至。掉头，三爪卡盘夹外圆，夹长。试切外圆及端面，对刀。右端为工件零点。平端面，确保总长。粗车球面外圆至（长）。粗车处至（长）。粗车球面至。粗车螺纹外径至（长）。距螺纹端面处切槽（宽）及车锥面。三爪卡盘装夹大头外圆。在小端车夹持位阶梯，左阶梯端面见光（小头端面不加工，全长）掉头，三爪卡盘夹外圆，试切外圆及端面对刀。精车端面，确保全长尺寸。精车外圆、锥面及外圆至尺寸，确保工序长度尺寸，并外圆倒角。内孔切槽、精车内孔（长），倒角。外圆上切槽（深）。掉头，三爪卡盘夹外圆，夹长（垫铜片保护已加工表面），百分表校正外圆。试切外圆对刀及精车端面。确保全长。倒角，半精车外圆到，螺纹外径至，球面至。粗切退刀槽至，确保螺纹长度及左阶梯面长度。精车球面左端面，确保轴向尺寸（注意喉径）。车螺纹外径到、螺纹尾部倒角、退刀槽至，确保阶梯面长度尺寸。精车（长）外圆至尺寸，精车球面至尺寸。车螺纹，去毛刺。方案二：三爪自定心卡盘夹紧圆形钢的一端，试切端面及外圆，对刀。手动钻通孔。平全长，车夹头位。粗车内孔至。精车端面，确保全长尺寸。精车外圆、锥面及外圆至尺寸，确保工序长度尺寸，并外圆倒角。内孔切槽、精车内孔（长），倒角。外圆上切槽（深）。掉头，三爪卡盘夹外圆，夹长（垫铜片保护已加工表面），百分表校正外圆。试切外圆及端面，对刀。右端为工件零点。平端面，确保总长。粗车球面外圆至（长）。粗车处至（长）。粗车球面至。粗车螺纹外径至（长）。距螺纹端面处切槽（宽）及车锥面。精车端面。确保全长。倒角，半精车外圆到，螺纹外径至，球面至。粗切退刀槽至，确保螺纹长度及左阶梯面长度。精车球面左端面，确保轴向尺寸（注意喉径）。车螺纹外径到、螺纹尾部倒角、退刀槽至，确保阶梯面长度尺寸。精车（长）外圆至尺寸，精车球面至尺寸。车螺纹，去毛刺。通过上述方案的分析可知，方案二加工工序比较集中，加工过程中比较繁琐，并且必须注意粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。否则加工零件时也会产生误差，零件的技术规定也较难达成。相比方案一加工工序分散。粗，精加工分开，这样更能够确保零件的加工规定，在大批量生产时效率也会大大提高。因此通过以上两种方案，我们优先选用方案一进行加工。其加工工艺路线为：下料—正火热解决—车两端面—加工内表面—粗车外圆表面—调质热解决—半精车内表面及外圆表面—精车各外圆表面及内表面—检查。零件的数控加工工艺过程卡（见附表1）选择设备数控机床的选择数控机床含有技术密集和知识密集的特点，集机、电、液、气于一身，是一种自动化程度高、构造复杂而又昂贵的先进加工设备。根据零件的表面粗糙度、以及公差等级与零件的生产成本相结合故选经济型数控机床，该机床高速性能好，钢度较高，工作稳定可靠，定位精度和重复精度较高，不需要模具就能够确保零件的加工精度，减少了辅助时间，提高了劳动生产率，同时还确保了产品质量。根据被加工零件的外形和材料等条件，选用CJK6136数控车床最佳。该数控机床高速性能好，定位精度和重复精度较高，合用于加工轴类等精度规定较高的回转体零件。CJK6136经济型数控机床加工范畴床身上最大回旋直径地板上最大回旋直径最大工件长度床身宽度主轴主轴端部型式主轴通孔直径主轴孔锥度主轴转速进给脉给当量拖板快速移动速度X/Z重复定位精度刀架刀具数量刀柄尺寸换刀时间尾座尾座套简锥度尾座套简直径尾座套简行程主电机机床重量机床外形尺寸（长×宽×高）数控系统（顾客选用）

赔偿方式刀具及反向间隙自动赔偿“鑫普”牌CJK6136A经济型数控车床性能特点：CJK6136A数控车床是运用先进技术数控导轨磨对普通车床C4136A-1进行数控化改制、开发的高精度、加大主轴孔、齿轮多极变速数控车床（48-980转/分钟）。可自动车削多个回转表面，如圆柱面、圆锥面、特形面等，并能进行切槽、车螺纹、镗、铰、钻加工，效率高，合用性强，非常适合批量生产。机床精度高，系统最小设定单位0.001mm，X轴重复定位精度0.010mm，Z轴重复定位精度0.012mm。主轴轴承采用哈尔滨BEARING高精密度双滚珠轴承，主轴箱齿轮全部超音频淬火、精密磨齿，精度高，噪音低。床身导轨经超音频淬火后数控精磨，硬度高，刚性好，精度更高。床头、导轨、床鞍、拖板尺寸加厚，强度增大。滚珠丝杆采用整体内循环丝杆，配对角接触球轴承支承并预紧。导轨、丝杆等采用集中自动润滑，含有运动灵活、减少热变形、精度稳定的特点电动刀架有四工位立式、六工位卧式，采用精密齿盘定位，重复定位精度高。尾架采用偏心轮自锁机构加螺纹锁紧，更快捷更紧固。尾座套筒内有避免钻头旋转的装置，有效的保护了尾座部件。顾客可根据自己产品的特点选用变频调速，液压卡盘，液压尾座，电动卡盘，手持式电子脉冲手轮等。量具的选择在数控机床上进行加工普通选用通用量具，如游标卡尺、千分尺等。量具的精度必须与零件的加工精度相适应。而该零件最小精度为0.02，则用游标卡尺和尺寸公差对照即可，由于该零件有螺纹，因此还要卡规、塞规、正弦规、螺纹百分表。数控加工工艺设计办法数控加工工艺路线的设计数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的重要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意图2-1工艺流程到，由于数控加工工序普通都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。常见工艺流程如图2-1所示。定位基准的拟定在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设立某些辅助基准，或在毛坯上增加某些工艺凸台。如图a所示的零件，为增加定位的稳定性，可在底面增加一工艺凸台，如图b所示。在完毕定位加工后再除去。a)改善前的构造b)改善后的构造图2-2定位基准零件安排加工次序时，应遵照“先粗后精”的加工次序：先加工基准表面，后加工其它表面；先加工重要表面，后加工次要表面；先加工内孔，后加工外圆。选择粗基准时，重要规定确保各加工面有足够的余量，并注意尽快获得精基准面。在具体选择时应考虑下列原则：如果规定确保工件上某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准。若规定确保加工面与不加工面间的位置规定，则应选不加工面为粗基准。作为粗基准的表面，应尽量平整光洁，有一定面积，以使工件定位可靠、加紧方便。粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。选择精基准时，重要考虑确保加工精度和安装方便可靠。其选择原则为：基准重叠原则。基准统一原则。自为基准原则。互为基准原则。所选精基准应确保工件安装可靠，夹具设计简朴、操作方便。综上可知拟定该零件的粗基准和精基准粗基准以圆钢的外表面的外圆作为基准表面以圆钢的中心作为粗基准加工精基准以外圆及外圆作为基准表面以轴线为精基准进行精加工拟定定位和夹紧方案夹具的选择数控加工的特点对夹具提出了两个基本规定：一是确保夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。根据夹具的选择原则以及考虑综合经济性。如果是小批量加工时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其它通用夹具；当成批生产时，可考虑采用专用夹具，但应力求构造简朴；当批量较大时应采用气动或液压夹具、多工位夹具等。又根据零件的工艺分析得，采用三爪自定心卡盘装夹办法。三爪卡盘夹紧力小，夹持工件时普通不需要找正，装夹速度较快。综合考虑后，可选用三爪自定心卡盘作为该零件夹具。在拟定定位和夹紧方案时应注意下列几个问题：尽量做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；尽量将工序集中，减少装夹次数，尽量在一次装夹后能加工出全部待加工表面；避免采用占机人工调节时间长的装夹方案；夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。刀具选择刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，并且直接影响加工质量。另外，数控机床主轴转速比普通机床高l-2倍，且主轴输出功率大，因此与传统加工办法相比，数控加工对刀具的规定更高。不仅规定精度高、强度大、刚度好、耐用度高，并且规定尺寸稳定、安装调节方便。这就规定采用新型优质材料制造数控加工刀具，并合理选择刀具构造、几何参数。根据此零件的精度和表面粗糙度等规定，制订零件的数控机床刀具卡片（见附表3）。拟定切削用量数控车削加工中的切削用量涉及背吃刀量ap、进给量f（进给速度vf）、切削速度vc（主轴转速n）。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济的、有效的加工方式，规定必须合理地选择切削条件。编程人员在拟定切削用量时，要根据被加工工件材料、硬度、切削状态、背吃刀量、进给量，刀具耐用度，最后选择适宜的切削速度。切削用量的选用原则粗车时，应尽量确保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用尽量大的背吃刀量ap，另首先根据机床动力和刚性的限制条件，选用尽量大的进给量f，最后根据刀具耐用度规定，拟定适宜的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次数减少，增大进给量f有助于断屑。精车时，对加工精度和表面粗糙度规定较高，加工余量不大且较均匀。选择精车的切削用量时，应着重考虑如何确保加工质量，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，以尽量提高切削速度。切削用量的选用办法背吃刀量的选择

粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀尽量切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量普通较小，可一次切除。在中档功率机床上，粗加工的背吃刀量可达8～10mm；半精加工的背吃刀量取0.5～5mm；精加工的背吃刀量取0.2～1.5mm。进给量（进给速度）的拟定

粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的规定，这时重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用进给速度。精加工时，则按表面粗糙度规定、刀具及工件材料等因素来选用进给速度。进给速度νf能够按公式νf=f×n计算，式中f表达每转进给量，粗车时普通取0.3～0.8mm／r；精车时常取0.1～0.3mm/r；切断时常取0.05～0.2mm/r。切削速度（主轴转速）的拟定

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用。实际加工过程中，也可根据生产实践经验和查表的办法来选用。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。切削速度vc拟定后，可根据刀具或工件直径（D）按公式n=l000vc/πD来拟定主轴转速n（r/min）。选择切削用量时应注意的几个问题主轴转速

应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来拟定。切削速度