轴套类零件的加工工艺及设计

1、毕业设计指导轴套零件的加工工艺与设计软件职业技术学院戚新春学生姓名：学生证：（美国）北卡罗来纳州学院：周建强专业：讲师：2008年6月内容1报价12数控机床概述22.1数控和自动编程发展介绍22.1.1数控机床的发展过程：22.1.2自动编程软件的开发、连接和优势22.2数控机床的基本组成和工作原理32.2.1数控机床的基本部件32.2.2数控机床的工作原理32.3数控机床的分类32.3.1按控制刀具和工件相对运动轨迹分类32.3.2根据加工方法3分类2.3.3根据控制轴4的数量进行分类2.3.4根据驱动系统的控制模式分类42.4数控机床的应用范围42.5数控机床的特点4第三章轴类零件加工工艺

2、5第四章轴类零件实例加工(一)64.1实心零件的生成64.2加工技术分析74.2.1零件图纸分析和工艺分析74.2.2确定夹紧方案94.2.3确定加工路线和进料路线94.2.4刀具的选择104.3选择切削参数124.3.1主轴速度的确定124.3.2进给速度的确定124.3.3背切量的确定124.4编程134.4.1编程技巧134.4.2编程功能154.4.3编程方法154.4.4编程步骤164.4.5示例分析165典型实例分析(二)176设计总结21附录一处理程序.23参考文献30谢谢你1导言随着科学技术和社会生产的不断发展，对机械产品的性能、质量、生产率和成本提出了越来越高的要求。加工过程

3、自动化是实现上述要求的重要技术措施之一。他不仅能提高质量和生产率，降低生产成本，还能改善工人的工作条件。然而，使用这种自动化和高效的设备需要大量的初始投资和长的生产周期，并且只有在大规模生产的条件下才会有显著的经济效益。随着消费的个性化发展，单件、小批、多品种产品占70%-80%，这些产品的零部件一般都是在普通机床上加工。但是，一般机床的自动化程度不高，基本上是手工操作，难以进一步提高生产率和保证质量。特别是由曲线和曲面组成的复杂零件，只能借助仿形和仿形机床或画线和模板手工操作完成，这极大地影响了加工精度和生产率。为了解决上述问题，满足各种小批量、特别是结构复杂、精度高的零件的自动化生产要求，

4、迫切需要一种灵活、通用、能适应产品频繁变化的“柔性”自动机床。数控机床已经生产和发展。数控技术是数控技术的简称。它用数字信号控制受控设备，使其产生各种特定的动作和动作。利用数控技术，可以用中文编写的程序来描述生产过程，并将该程序以数字形式发送到计算机或专用的数字计算设备进行处理和输出，并且可以控制生产过程中相应的执行程序，从而可以在没有任何干预的情况下自动进行生产过程，实现生产过程的自动化。使用数控技术的控制系统称为数控系统。根据被控对象的不同，数控系统有很多种，其中应用最早和最广泛的是机械加工行业的各种机床数控系统。所谓机床数控系统是以加工机床为控制对象的数控系统。带有数控系统的机床称为数控

5、机床。它是数控系统和机床本体的结合体。数控车床是数控系统和床身的结合体。数控铣床是数控系统和铣床机体的结合体。此外，还有数控线切割机床和数控加工中心。数控机床是高附加值的技术密集型产品，是集机械、计算机、微电子、现代控制和精密测量等多种现代技术于一体的高度机电一体化设备。数控机床的出现给传统加工带来了巨大的变化，这不仅表明了制造复杂工件的可能性，也表明了采用数控技术后生产加工过程真正实现了自动化。2数控机床概述2.1数控和自动编程的发展2.1.1数控机床的发展过程随着计算机科学技术的发展，帕森斯和麻省理工学院于1952年合作成功开发出世界上第一台基于数字计算机原理的数控三坐标铣床，开创了加工自

6、动化的新时代。1955年，数控机床进入应用阶段，并在曲面加工的发展中发挥了重要作用。中国于1958年开始发展数控机床，并于20世纪60年代中期进入实用阶段。目前，中国许多机床厂可以生产不同类型的数控机床。我国经济型数控机床的研发、生产和推广也取得了很大进展，有效地推动了各行业的技术改造，取得了明显的经济效益和社会效益。数控机床未来的发展趋势主要表现在以下三个方面：数控技术水平、数控系统和驱动系统。2.1.2自动编程软件的开发、连接和优势计算机辅助设计/计算机辅助制造技术是现代制造技术的重要组成部分。经过半个多世纪的发展，已经形成了一个相对完整的科技体系，在高技术领域占有非常重要的地位。随着计算

7、机辅助设计技术的发展，计算机辅助设计/计算机辅助制造的集成成为可能。20世纪90年代以来，计算机辅助设计/计算机辅助制造技术朝着标准化和智能化方向发展。为了实现系统集成、资源共享、产品生产、组织和管理的高度自动化，提高产品竞争力，CAD/CAM系统与子系统之间需要进行统一的数据交换。从狭义上说，数控编程是凸轮的同意。利用数控加工技术，我们可以快速响应市场变化，提高产品竞争力。与传统加工相比，数控加工具有以下优点：1.缩短产品加工的辅助时间，提高加工效率。数控机床的数控加工，特别是数控加工中心，基本上是一次装夹，减少了夹具设计和制造、工件定位和装夹的时间。2.加工精度高，安全可靠。利用数控机床和

8、数控加工技术，可以在制造前模拟加工路径，减少加工过程中的误差，并检查干涉。它能尽早发现和纠正加工过程中的问题。3能加工复杂零件。不能用普通机床加工的零件可以用数控机床加工，加工精度高，重复性好。随着计算机辅助设计/计算机辅助制造集成技术的发展，许多著名软件都具有强大的数控功能。在中国广泛使用的集成软件包括专业/工程、UGIL、Master CAM和CATIA。Pro/ENGINEER是一个集计算机辅助设计/计算机辅助制造/计算机辅助工艺设计/计算机辅助制造于一体的软件包，可以完成制造业所需的各方面功能设计。Pro/ENGINEER集零件设计、产品装配和数控加工于一体，具有铣削、车削和电火花线切

9、割等加工编程能力。2.2数控机床的基本组成和工作原理2.2.1数控机床的基本部件数控机床加工零件的工作过程是通过以下步骤实现的：1 .根据加工零件的图纸和工艺方案，用规定的代码和程序格式编写加工程序；2.编程指令输入机床的数控装置；3.数控装置对程序(代码)进行解码和计算后，向机床各坐标的伺服机构和辅助控制装置发出信号，驱动机床的运动部件，控制所需的辅助动作，最终加工出合格的零件。因此，数控机床的基本部件包括加工程序、输入输出装置、数控系统、伺服系统和辅助控制装置、反馈系统、电气逻辑装置和机床本体。下图2.2.1显示了机床数控系统的基本工作流程。加工序列计算机数控设备主轴电动机机床主体进给电动

10、机位置检测速度控制单元主轴控制单元可编程控制器图2.2.1:机床数控系统的基本工作流程2.2.2数控机床的工作原理由上图可以看出，在加工数控机床时，根据工件图纸和加工工艺的要求，对刀具和机床部件的移动量、速度和动作顺序、主轴转速、主轴旋转方向和冷却方式等的要求。都以指定的数控代码的形式编译成程序表，并输入机床专用计算机。然后，数控系统根据输入的指令进行编译、计算和逻辑处理，然后输出各种信号和指令，控制机床各部分进行指定的位移和顺序动作，从而加工出各种不同形状的工件。2.3数控机床的分类2.3.1按控制刀具和工件相对运动轨迹分类具有点对点控制或定位的数控机床轮廓控制数控机床2.3.2根据加工方法

11、分类1.金属切削：如数控车削、钻孔、镗孔、铣削、磨削、加工中心等。2.金属成型：如数控折弯机、弯管机、四轮压机等。3特殊加工类别：如数控线切割、电火花加工、激光切割机等。其他类别：如数控火焰切割机、坐标测量机等。2.3.3根据控制轴的数量分类1.双坐标数控机床：双轴联动，用于加工各种曲线和轮廓的旋转体，如数控车床。2三坐标数控机床：三轴联动，主要用于加工曲面零件，如数控铣床和数控磨床。3多坐标数控机床：四轴或五轴联动，主要用于加工复杂形状的零件。2.3.4根据驱动系统的控制模式分类1开环控制数控机床2闭环控制数控机床3半闭环控制数控机床2.4数控机床的应用范围1.轮廓复杂、加工精度高的零件；2

12、用普通机床加工时，需要制造复杂工艺设备的零件；3用普通机床加工时，加工路线过长，工装过多的零件；4.小批量生产的多品种零件(少于100件)；新产品试制件5件；6 .价格昂贵且加工过程中不允许报废的零件；7 .生产周期中急需的零件；8个零件，集成铣削、钻孔、镗孔、扩张、铰孔、攻丝和其他工艺。2.5数控机床的特点1.适应性强，适合加工单个或中小型复杂工件；2.加工精度高，产品质量稳定；3.自动化程度高，劳动强度低，改善了工作条件；4.生产效率高；5.经济效益好；6 .有利于生产管理的现代化。为了有效利用机床，获得更好的经济效益，数控车床一般用于加工轴套类零件。在下一节中，我将围绕两个典型的数控车床

13、阐述轴套零件的加工工艺。三轴零件加工技术轴零件是机器中常见的典型零件之一。它主要用于支撑传动部件、传递扭矩和承受载荷。轴类零件是长度大于直径的旋转零件，一般由外圆柱面、锥面、内孔、螺纹和同心轴的相应端面组成。根据不同的结构形状，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。轴的长径比小于5，称之为短轴，而长径比大于20，称之为细长轴，大多数轴都在它们之间。轴由轴承支撑，与轴承匹配的轴部分称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，一般要求其精度和表面质量。其技术要求一般根据轴的主要功能和工作条件制定，主要要求如下：1尺寸精度高于普通零件。轴类零件的轴承轴颈精度最高，为IT5 IT7。匹配轴颈的尺寸精度可能较低

14、，范围从IT6到IT9。2.高形状精度。3.位置精度高，一般轴的径向跳动为0.01 0.03，高精度轴的径向跳动为0.001 0.005。4.表面粗糙度高于普通零件。轴承轴颈和重要表面的表面粗糙度Ra通常为0.1 0.8um，配合轴颈和次要表面的表面粗糙度Ra为0.8 3.2um.轴类零件常用的材料有45钢、40Cr合金钢、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn、20CrMoTi、20Mn2B、20Cr等。轴类零件最常用的毛坯是棒材和锻件，在质量允许的情况下，仅铸造一些大型或复杂的轴。锻造后，金属中的纤维结构可沿表面均匀分布，可获得较高的抗拉强度、抗弯强度和抗扭强度。因此，除了光轴和直径相差不大的阶

15、梯轴外，可以使用热轧棒材或冷拉棒材，最重要的轴一般使用锻件。此外，轴类零件的毛坯需要进行热处理。轴的结构设计原则：1为节省材料和减轻重量，尽量采用等强度的外形尺寸或截面系数大的截面形状。易于在轴上精确定位零件，并稳定地组装、拆卸和调整它们。3 .采取各种结构措施，减少应力施加，提高强度。4.促进加工和制造，并确保准确性。轴类零件工艺规程的制定直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一个零件有几种不同的加工方法，但只有一种更合理。制定加工工艺规程应注意以下几点：1.在零件图的工艺分析中，有必要了解零件的结构特点、精度、材料、热处理等技术要求，并学习产品装配图、零件装配图和验收标准。2渗碳零件的加工工艺一般如下：下料锻造正火粗加工半精加工渗碳脱碳淬火攻丝、钻孔或铣削粗磨低温时效半精磨低温时效精磨。3粗加工基准的选择：如果有非加工面，应选择非加工面作为粗加工基准。对于具有所有待加工表面的铸造轴，根据最小加工余量表面对齐它