2023年数控车床复杂零件加工的毕业设计.doc

数控车床复杂零件的加工 ： 本设计主要为数控车床加工具有一定代表性的轴类复杂零件，其加工工艺包括：螺纹、圆锥、阶梯轴、圆弧配合、盲孔等加工。具体还包括毛坯的选择、零件结构工艺的分析、及加工定位基准，加工工艺路线确实定。工序卡片的制定，加工余量、工序尺寸、公差以及工艺尺寸链的计算，数控对刀的方法，最后编写工件的数控车削程序。 关键词:复杂零件 工艺分析 工艺尺寸 工序卡 数控编程 数控车床简介： 数控机床是数字控制机床〔Computer numerical control machine tools〕的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。 数控机床的操作和监控全部在这个数控单元中完成，它是数控机床的大脑。与普通机床相比，数控机床有如下特点： 1对加工对象的适应性强，适应模具等产品单件生产的特点，为模具的制造提供了适宜的加工方法； 2加工精度高，具有稳定的加工质量； 3可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件； 4加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间； 5机床本身的精度高、刚性大，可选择有利的加工用量，生产率高〔一般为普通机床的3~5倍〕； 6机床自动化程度高，可以减轻劳动强度； 7有利于生产管理的现代化。数控机床使用数字信息与标准代码处理、传递信息，使用了计算机控制方法，为计算机辅助设计、制造及管理一体化奠定了根底； 8对操作人员的素质要求较高，对维修人员的技术要求更高； 9 可靠性高。 组成 数控机床的构造 数控机床一般由输入介质、人机交互设备、计算机数控装置、进给伺服驱动系统、主轴伺服驱动系统、辅助控制装置、反响装置和适应控制装置等局部组成。[4] 在数控加工中，数控铣削加工最为复杂，需解决的问题也最多。除数控铣削加工之外的数控线切割、数控电火花成型、数控车削、数控磨削等的数控编程. 一、零件结构工艺分析、毛坯及加工定位基准确实定 〔一〕零件图分析 1.零件图如下： 零件图 2．零件图的读取 该零件图是通过对平面图进行分析和综合的过程，为了研究零件图的设计合理性、分析加工工艺性、提高和改良产品质量打下根底 〔1〕此零件为阶梯轴，材料为45#钢，采用1：1比例。共有5个轴段，需要加工外圆、螺纹。 〔2〕本阶梯轴结构形状较复杂，故采用一个主视图和局部剖视将结构完全表达。 〔3〕从图纸上可以看出，径向尺寸基准为中心线，尺寸以中心线标注，轴向尺寸基准为右端面，M20的轴段定位基准都是右端面，基准比拟统一。尺寸标注比拟齐全，没有遗漏。Φ40的轴段尺寸精度和外表粗糙度要求较高，可知此轴段为配合轴段。M20的螺纹导程为2mm，螺纹总长有长度要求。 〔4〕直径为φ40mm轴段，直径公差为0.03mm，公差等级为IT8级，外表粗糙度为1.6，槽为5x5；螺纹和槽宽轴段总长长度要求20mm，工件没有形状公差，没有相互位置公差要求。 〔5〕该轴带有圆弧及螺纹，在加工内螺纹时一定要加退刀槽。 〔6〕该轴相对复杂,工序较多，精度不好把握。 〔二〕工件的结构工艺性分析 1．轴类零件加工的工艺分析 (1)轴类零件加工的工艺路线 1)根本加工路线 外圆加工的方法很多，根本加工路线可归纳为四条。 ① 粗车—半精车—精车 对于一般常用材料，这是外圆外表加工采用的最主要的工艺路线。 ② 粗车—半精车—粗磨—精磨 对于黑色金属材料，精度要求高和外表粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。 ③ 粗车—半精车—精车—金刚石车 对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的外表粗糙度，因为有色金属一般比拟软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。 ④ 粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工 对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和外表粗糙度值要求很小，常用此加工路线。 2)典型加工工艺路线 轴类零件的主要加工外表是外圆外表，也还有常见的特形外表，因此针对各种精度等级和外表粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。 对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下： 毛坯及其热处理—预加工—车削外圆—铣键槽—〔花键槽、沟槽〕—热处理—磨削—终检。 (2)轴类零件的预加工 轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。 校直 毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校值， (3) 轴类零件加工的定位基准和装夹 1〕以工件的中心孔定位 在轴的加工中，零件各外圆外表，锥孔、螺纹外表的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，这些外表的设计基准一般都是轴的中心线，假设用两中心孔定位，符合基准重合的原那么。中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原那么。当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。 2〕以外圆和中心孔作为定位基准〔一夹一顶〕 用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆外表和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。 3〕以两外圆外表作为定位基准 在加工空心轴的内孔时，〔例如：机床上莫氏锥度的内孔加工〕，不能采用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆外表作为定位基准。当工件是机床主轴时，常以两支撑轴颈〔装配基准〕为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。 4〕以带有中心孔的锥堵作为定位基准 在加工轴的外圆外表时，往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准，见图所示。 锥堵或锥套心轴应具有较高的精度，锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准，又是空心轴外圆精加工的基准。因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心孔有较高的同轴度。在装夹中应尽量减少锥堵的安装此书，减少重复安装误差。实际生产中，锥堵安装后，中途加工一般不得拆下和更换，直至加工完毕。 2．轴类零件的功用、结构特点及技术要求 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，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的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和外表质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项： (1)尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高〔IT5～IT7〕。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低〔IT6～IT9〕。 (2)几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆外表，应在图纸上标注其允许偏差。 (3)相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否那么会影响传动件〔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一般为0.01～0.03mm，高精度轴〔如主轴〕通常为0.001～0.005mm。 (4)外表粗糙度 一般与传动件相配合的轴径外表粗糙度为Ra2.5～0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的外表粗糙度为Ra0.63～0.16μm。 3．工件的工艺分析 此工件需要切削螺纹，因此必须要增加退刀槽，退刀槽宽度不小于1.2倍螺距，深度超过丝底尺寸, 其作用：1、便于车削螺纹退刀,不伤及工件其他尺寸；2、使螺纹上满扣。此工件槽宽为4mm大于螺纹导程28x1.5mm；退刀槽的深度2mm大于螺纹牙高；由于材料长度余量很小，用三爪夹持Φ54外圆加工；为了防止工件变形应先加工外圆再加工螺纹，加工中应先用外圆车刀加工零件端面和Φ40的外圆及R25、R15的圆弧局部，螺纹刀加工螺纹。 〔三〕确定毛坯 1.轴类零件的材料 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理标准〔如调质、正火、淬火等〕，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。 45钢是轴类零件的常用材料，它价格廉价经过调质〔或正火〕后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后外表硬度可达45～52HRC。 等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和外表高频淬火后，外表硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。</P><P> 精密机床的主轴〔例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴〕可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和外表氮化后，不仅能获得很高的外表硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比拟，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。 2．零件毛配确实定 〔1〕钢的牌号和分类 工件的材料为45钢，为中碳钢含碳量为0.45%，具有较好的强度、韧性和硬度。经过调质处理可以获得较高的强度和韧性等综合力学性能，经过淬火后再回火，外表硬度可达45~52HRC。 〔2〕毛坯确实定 确定毛坯包括选择毛坯类型及制造方法、确定毛坯精度。机加工的工序数量、材料消耗和劳动量，很大程度上与毛坯有关。毛坯的形状越接近成品零件，即毛坯的精度越高，那么零件的机械加工劳动量越少，材料消耗越少，机械加工的生产率可提高。但是毛坯的制造费用提高了。因此确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两个方面来考虑，以求得最正确效果。 毛坯类型有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等。需考虑因素： 零件的力学性能 当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如，材料是铸铁，就选用铸造毛坯，材料是钢材，且力学性能要求较高时，可选锻件；当力学性能要求较低时，可选型材和铸钢。 零件的形状和尺寸 形状复杂的毛坯常采用铸造的方法。薄壁零件不可用砂型铸造，尺寸大的铸件宜用砂型铸造，中小零件可用较先进的铸造方法，常见的一般用途的钢质阶梯轴零件，如各台阶直径相差不大，可用棒料；如台阶的直径相差较大，宜用锻件。尺寸大的零件，因受设备的限制一般用自有锻，中小型零件可选用模锻。形状复杂的钢质工件不宜用自有锻。 生产类型 大量生产应选精度和生产率都比拟高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机加工费用的降低来补偿。如铸造应选用金属模机造型或精密铸造，锻件应采用模锻、冷轧、和冷拉型材；单件小批生产那么应采用木模。 具体生产条件 确定毛坯必须结合具体的生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性。 充分考虑新工艺、新技术、新材料的可能性 为节省材料和能