【《真空泵传动轴零件的数控加工工艺设计》6200字】

真空泵传动轴零件的数控加工工艺设计目录TOC\o"1-3"\h\u15105一、真空泵传动轴零件工艺设计 摘要本文叙述了在真空泵传动轴上进行工艺分析，确定毛坯，设计工艺路线，完成工件CNC工艺，编制程序。在查阅相关手册、书籍的过程中，对工序的安排、加工余量的计算、切削用量的选择等进行了确定。零件加工设计的过程中，主要是通过对图纸的阅读，对加工部分的一些基本要求进行了解，再按照图纸对零件加工技术利用CK6140、利用矩形毛坯料。在加工参数的计算中，主要是在加工参数的确定中，完成了一部分加工流程。本文讨论了真空泵驱动轴类零件的制造方法，并结合驱动轴类零件的制造实例，阐述了该零件的制造方法及制造流程。关键词：真空泵驱动轴；工艺分析；制造真空泵传动轴零件工艺设计真空泵传动轴是中真空泵最为重要的零件之一。本文在设计当中主要的的功能是支撑传动零件、传递扭矩、承受载荷、以及保证装在真空泵传动轴上的零件的回转精度。图1真空泵的传动轴图二、真空泵传动轴分析（一）真空泵传动轴的特性分析真空泵传动轴的作用主要是为了支撑传动零件（齿轮、皮带轮等）、传动扭矩、承受载荷，以及确保装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度。对轴颈的尺寸精度、轴颈的几何精度（圆度，圆柱度）以及轴颈的表面粗糙度的要求。随着转速的增加，精度的增加，对真空泵的传动轴也提出了更高的要求。（二）真空泵传动轴加工工艺的特点一般真空泵传动轴会选择车削和磨削两种加工方式，如果对真空泵传动轴表面质量要求较高，还需要进行光整加工处理，其加工工艺特点如下：1.预备加工在预处理中，主要包括校直、切割端面、切割和中心孔的钻。在钻孔时要注意：要保证中央孔有充分的精确的锥形角度和充分的尺寸。因为在加工时，工件的切削力和重力作用下，中心孔锥角不精确，或尺寸太小，都会导致顶端或中心孔过快的损耗。对中间的两个孔口，必须保证它们在同一个轴线上。如果端头和中孔处的接触不佳，那么将会造成磨耗和变形，从而造成被加工的外圆产生圆度误差。2.零部件定位基准的选择在对真空泵驱动轴进行机械加工时，必须以两个中间孔为参考来进行定位。在外圆加工时，首先要对轴头的两个端面和钻中心孔进行加工，为后续的加工提供一个定位的参考。轴线的中心线通常为零件的各种外圆、螺纹、锥孔等曲面设计参考，因此，两中心孔的选取也要符合参考一致的原理，在加工过程中，要尽量保持彼此的高度一致，同时要便于装配，因此，双中心孔的选取是最常见的一种。三、真空泵传动轴分析（一）工艺分析本产品是一种真空泵的传动轴，它的功能是支撑传动部件，承载负载，传递扭矩。对零件图的完整性与正确性进行了分析，从图1可以看出，该零件是一个真空泵传动轴，并且对尺寸及有关的技术要求进行了详细的标注，其中两个R10的圆同时与Φ45的外圆表面和R16的圆弧面相切；C2的斜面是在线切割过程中自动产生的。该部件的技术要求如表2-1所示。表2-1真空泵的传动轴加工表面加工表面尺寸精度位置精度表面粗糙度备注基本尺寸公差等级类型公差值基准Φ48外圆480.03IT8同轴度Φ0.02A1.6Φ36内孔360.02IT71.6Φ20内孔200.02IT73.2左端面至Φ20右端面的轴向尺寸450.1IT10零件的总长度1120.1IT10尺寸标注方法分析对制件图纸进行尺寸标定的方式主要有：局部分散标定、集中标定、坐标标定等。这个部件是用CNC车削出来的，用同样的基准做标记，就是用坐标标记的方法。该标记方式不仅方便了程序的编制，而且还有助于实现设计基准、工艺基准和程序起点的一致性。零件的材料分析在零部件的选材上，以满足其功能性为原则，宜采用价格低廉的零部件。本产品主要用于承托传动部件和传递扭矩，没有其它特别用途。由于45钢的性能较好，且价格相对低廉，因此选择了45钢作为试验材料。（二）工艺路线设计根据工艺路线，可以为每道工序选择工艺参考，确定工序尺寸、设备、工装、切削用量和时间定额等。生产技术方案制定得好不好，对生产技术方案的合理性、科学性、经济性都有很大的影响。在工艺路线制订的过程中，最重要的工作就是对各个表面的加工方法和加工方案进行选择，确定各个表面的加工顺序以及工序集中与分散的程度，合理地选用机床和刀具，确定所用夹具的大致结构等。该零件的结构形状主要由外圆柱面、内圆柱面、圆弧表面、锥面、螺纹组成。根据《数控加工工艺》中表2-2根据各表面的表面质量要求确定加工方法如下：表2-2各表面加工工艺左、右端面粗车、半精车、精车φ48外圆粗车、半精车、精车外圆锥面粗车、半精车、精车M32的螺纹面粗车、半精车、精车、车螺纹φ18的内孔钻孔φ20的内孔铰孔φ36的内孔粗车、半精车、精车圆锥表面粗车、半精车、精车（三）加工阶段的划分在对工件有高精度的情况下，通常不能采用单一的工艺方法，而是采用多个工艺方法，一步一步地完成。根据加工过程的特点，一般将工件的加工分为四个阶段：粗加工，半精加工，精加工，抛光。为了确保加工质量，合理地利用设备，并能及时地发现毛坯的问题，按照加工质量的要求，把这种工件的加工分为三个阶段：粗加工、半精加工、精加工。（四）加工顺序的安排零件的加工工序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序。=1\*GB3①切削加工工序安排切削加工工序一般遵循以下原则：（1）基面先行原则（2）先粗后精原则（3）先主后次原则（4）先面后孔原则=2\*GB3②热处理工序为提高材料的力学性能，改善材料的切削加工性和消除工件内的残余应力，在工艺过程中要适当的安排一些热处理工序。该零件没有特殊的力学性能，而且加工比较简单，只安排预备热处理即可=3\*GB3③辅助工序的安排辅助工序主要包括：检验、清洗、去毛刺、去磁、防锈和平衡等。该零件需要检验、清洗、去毛刺。（五）工序设计1.机床的选择在确定了工件的表面处理方式后，基本上就可以决定使用什么样的机器。在选择机床的时候，还要综合考虑机床的工艺范围、技术规格、加工精度、表面粗糙度等因素，以零件的尺寸、质量要求为依据，进行合理的选择。从《机械切削手册》中可以看出，选择的是SK6140型铣床。2.定位基准与加紧方案的确定粗略参考的选择原则：（1）为了确保未加工表面和已加工表面的位置符合要求，以未加工表面作为粗略参考。(2)为了确保已切削表面上的裕度均一，需要选取已切削表面上的重要表面作为粗测点。(3)为了确保每一个被机加工的曲面都具有充分的机加工裕度，应当选取一个具有最小余度的曲面作为粗点。(4)粗略的参考值较为粗略，而且准确度较差，在相同的维度上通常不会反复利用。(5)用来做粗略参考的面，要尽可能的平坦，不能有其他如浇口、冒口、毛刺等的表面瑕疵，这样才能保证工件的定位和装夹。精基准的选择原则：（1）基准重合原则（2）基准统一原则（3）自为基准原则（4）互为基准原则根据粗、精基准的选择原则，该零件粗加工外圆时以中心轴为精基准，符合基准重合原则；加工内表面时以外圆表面为粗基准。加工基准的选择在工艺设计的过程中至关重要，加工基准的选择主要是分为粗基准和精基准两种，粗基准一般不能够重复使用，在加工过程中，一般选择较大较平整的面或者加工余量均匀的面作为粗基准，加工出零件的一个精基准，然后在后续的加工过程中使用同一个精基准进行加工，或者在精基准之间进行加工基准的转换，都是可以保证零件的各个加工面之间的形位公差。在此次的传动轴零件设计中，零件加工定位的基准转换如下：1）首先加工出零件的φ32mm外圆，在此次装夹的过程中使用毛坯的外圆作为零件加工的粗基准；2）在加工出零件的φ32mm外圆以后掉头装夹，夹持φ32mm外圆加工零件右侧，此次装夹过程中φ32mm外圆为加工的精基准。3）在铣键槽加工的过程中使用两端φ30mm台阶作为加工的定位精基准。参考转换的设计和选择的基本原理可用于确保加工表面的位置关系，加工步长φ24mm，与φ32mm同轴度的步长，这样我们就可以有效地保证台阶和φ32mm和φ24毫米同轴度。这是第一次确定加工零件的加工方法。将加工过程分为最终确定的图纸最终部分的一部分，然后确定最终零件加工方法和最终零件。在此基础上，选择通过适当的粗加工和半精加工消除的主要加工余量在局部布局中，必须有不同的处理方案，同时有一些用于比较。设计处理路线分为两部分：表2-3加工路线一1下料φ40×145mm2调质处理调质处理：217-225HBW3数控车1车外圆φ30、φ32、φ36mm，切槽2×1mm4数控车2车外圆φ24mm、φ27mm、Φ30mm、，切槽2×1mm5数控铣铣5mm及6mm键槽至图纸尺寸6钳工去除所有毛刺7检测检测所有尺寸8入库封油入库表2-3加工路线二1下料φ40×145mm2调质处理调质处理：217-225HBW3数控车1车外圆φ30、φ32、φ36mm，切槽2×1mm4数控铣1铣5mm键槽至图纸尺寸5数控车2车外圆φ24mm、φ27mm、Φ30mm、，切槽2×1mm6数控铣2铣6mm键槽至图纸尺寸7钳工去除所有毛刺8检测检测所有尺寸9入库封油入库综合比较方案和计划2，更合理，在车床加工零件左侧部分的键槽左侧计划2，然后使用加工零件的右侧部分，再加工出右侧的键槽，此时键槽的相对位置不是很好确定，需要制作专用的定位工装，且零件的加工工序变得极其繁琐，方案一调理清晰，最终选择了方案一作为零件加工的最终的加工工序。3.夹具的选择根据零件的生产类型选择确定夹具。该零件是小批量生产，选择组合夹具、通用夹具、可调夹具，可以节省费用，缩短生产准备时间。选择三爪自定心卡盘即可满足要求。4.刀具的选择刀具的选型、规格及精度水平要满足切削工艺的需要，刀具的材质要与切削的工件的材质相匹配。以下是所选择的工具：（1）粗车左端面φ48外圆、圆弧表面、φ32的外圆表面、圆锥表面：外圆粗车刀T0101。（2）精车左端面φ48外圆、圆弧表面、φ32的外圆表面、圆锥表面：外圆精车刀T0202。（3）钻孔：Φ18的钻头T0303（4）粗车内表面：内圆粗车刀T0404（5）精车内表面：内圆精车刀T0505（6）4mm的槽：宽度为4mm的切槽刀（7）螺纹：螺纹刀5.切削用量的确定切削用量应根据加工性质、加工要求、工件材料及刀具的材料查阅切削手册确定。根据零件图并查阅《机械设计手册》查的各切削用量如下表2-4所示：表2-4各切削用量工序切削深度主轴转速进给速度232mm800r/min150mm/min粗加工1mm1000r/min100mm/min半精加工0.5mm1500r/min80mm/min精加工4-450r/min-51mm500r/min100mm/min粗加工0.6600r/min80mm/min半精加工0.4mm800r/min60mm/min精加工672mm800r/min150mm/min粗加工1mm1000r/min100mm/min半精加工0.5mm1500r/min80mm/min精加工8-450r/min20mm/min9-400r/min2mm/min6.加工工序的设计图2-1毛坯备料图1 下料 φ40×145mm2 调质处理 调质处理：217-225HBW图2-2数控车1序图3 数控车1 三爪卡盘夹持毛坯外圆1 平端面见光2 粗车外圆φ30、φ32、φ36mm，留加工余量0.3mm3 精车外圆φ30、φ32、φ36mm，达到图纸要求。4 切槽2×1mm图2-3数控车2序图4 数控车2 夹持φ32mm外圆1 平端面控制总长142mm2 粗车外圆φ24mm、φ27mm、Φ30mm、，留加工余量0.3mm3 车外圆φ24mm、φ27mm、Φ30mm、倒角达到图纸要求。4 切槽2×1mm槽图2-4铣键槽序图5 数控铣 铣5mm及6mm键槽至图纸尺寸1 粗铣5mm及6mm键槽，留加工余量0.3mm2 精铣5mm及6mm键槽至图纸尺寸6 钳工 去除所有毛刺7 检测 检测所有尺寸8 入库 封油入库四、真空泵零件加工过程（一）工艺过程卡表3-1工艺表机械加工工艺过程卡产品名称零件名称零件图号传动轴材料名称及牌号45#毛坯材料规格φ40×145的矩形毛坯料工序号工序名称工序简要内容设备名称及型号夹具量具工时1下料φ40×145mm锯床钢皮尺（0-150mm)2调质处理调质处理：217-225HBW3数控车1车外圆φ30、φ32、φ36mm，切槽2×1mm数控车床三爪卡盘游标卡尺（0-150mm)千分尺（25-50mm）4数控车2车外圆φ24mm、φ27mm、Φ30mm、，切槽2×1mm数控车床三爪卡盘游标卡尺（0-150mm)千分尺（25-50mm/0-25mm）5数控铣铣5mm及6mm键槽至图纸尺寸数控车床平口虎钳游标卡尺（0-150mm)6钳工去除所有毛刺平口钳千分尺，游标卡尺7检测检测所有尺寸千分尺，游标卡尺入库封油入库（二）程序清单数控车间数控加工程序清单零件图号零件名称电机异性轴设备名称数车数控系统法拉克零件材料45设备型号CK6140程序号O0001工序名称数车1编程员数控系统法拉克程序号O0001程序O0001T0101S1000M03G99G00X40Z5G71U1R1G71P1Q2U0.3W0.2F0.1N1G0X26G1Z0X30W-2Z-31X32Z-56X36N2Z-75S1000M03G70P1Q2G0X200Z300M5M1T0202S600M03G00X35Z5Z-31G1X28F0.1G0X40G0X300Z300M5M30工序图刀路仿真利用联轴节可以补偿两轴的相对位移，直到缓冲、减振和安全防护的作用。当同轴度误差超差后，轴的位置不正将造成轴承上受有附加力，从而严重地降低轴承的使用寿命，并加快轴承密封件的磨损，导致设备的泄漏现象出现。数控车间数控加工程序清单零件图号零件名称电机异性轴设备名称数车数控系统法拉克零件材料45设备型号CK6140程序号O0001工序名称数车1编程员数控系统法拉克程序号O0001程序O0001T0101S1000M03G00X40Z5G71U1R1G71P1Q2U0.3W0.2F0.1N1G0X20G1Z0X24W-2Z-32G02X26W-1R1G01X27Z-57X30W-16N2G01X36S1050M03G70P1Q2G0X200Z300M5M9M1T0202S600M03G00X35Z5Z-36G1X28F0.1G0X40G0X300Z300M5M30工序图刀路仿真数控车间数控加工程序清单零件图号零件名称电机异性轴设备名称数铣数控系统法拉克零件材料45设备型号L850程序号O0001工序名称数车1编程员数控系统法拉克程序号O0001程序O0001N0010G40G17G90G70N0020G91G28Z0.0N0030T01M06N0040G00G90X-1.4111Y.5469S0M03N0050G43Z.3937H01N0060Z.0394N0070G01Z-.0787F9.8M08N0080X-.7179Y.9596N0090G02X-.5568Y1.0039I.1611J-.2706N0100G01X.5568N0110G02X.7179Y.9596I0.0J-.315N0120G01X1.4111Y.5469N0130Z.0394N0140G00Z.3937N0150X.5469Y1.4111N3990G02X-.5568Y1.0039I.1611J-.2706N4000G01X.5568N4010G02X.7179Y.9596I0.0J-.315N4020G01X1.4111Y.5469N4030Z-.6693N4040G00Z300.3937N4050M30工序图刀路仿真五、结果分析（一）零件加工难点及采取的工艺措施当旋转部件并固定成U形时，如果部件直径为32mm，则完成的φ32mm步骤将是适当的参考，并且固定表面将被固定。改善措施：使用精细的橡胶爪，精细的卡爪，增加接触面积，有效地避免成品零件表面的挤压;有效地防止φ32mm表面的铜表面被部件的精加工表面挤压;（二）加工中存在的问题及改进措施问题1：加工表面粗糙度很差。改进：提高速度，提高切削速度，降低进给速度，并使用新工具。问题2：加工尺寸精度太低；改进措施：使用更精确的测量工具，准确测量零件的实际加工尺寸，修改加工过程中刀具的附加值，修改加工尺寸；问题3：铣削键槽时，工件不够刚性，冲击刀；改进措施：在零件的一端，使用顶部来增加零件的刚度。在零件的工艺分析和设计中，取得了以下成果：总结与展望本文通过对简单真空泵传动轴的加工工序和加工方法进行了分析和总结加工过程中对产品的质量控制和精度要求所采取的工艺方法进行总结，对目前大型真空泵传动轴的加工提供参考和帮助，在实际制造过程中因存在一定条件因素，如材