軸類零件的數(shù)控加工工藝設計與編程【含CAD圖紙全套】

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畢業(yè)設計（論文）中期報告 題目：軸類零件的數(shù)控加工工藝設計與編程 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 姓 名 學 號 導 師 2013年 3月 20日 1.設計（論文）進展狀況 1.1在開題報告之前畫了零件的二維和三維圖如圖1和2所示: 零件二維圖1 零件三維圖2 1.2在開題報告之后所進展站工作 零件的結構工藝性是指所設計的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟性，即所設計的零件結構應便于成形，并且成本低，效率高。 擬定零件的數(shù)控加工工藝規(guī)程，確定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，確定零件的定位基準和裝夾方式，對刀點和換刀點的選擇，走刀路線的確定等。 1.2.1工藝分析 本零件上由圓柱面、內(nèi)孔、內(nèi)圓錐面、圓弧面、溝槽、和螺紋等部分組成。零件車削加工成形輪廓的結構形狀較復雜、需兩頭加工，零件的加工精度和表面質(zhì)量要求都很高 該零件重要的徑向加工部位有mm圓柱段（表面粗糙度Rɑ=1.6μm）、圓柱段（表面粗糙度Ra=1.6μm）、R6mm圓弧與R20mm圓弧相切過渡區(qū)、的內(nèi)孔（表面粗糙度Ra=1.6μm）、長徑比為1:2的內(nèi)錐（小端直徑為、M20*2-6g三角形外螺紋，其余表面粗糙度均為Ra=3.2μm）。零件符合數(shù)控加工尺寸標注要求，輪廓描述清楚完整，零件材料為45鋼，毛坯為50mm*130mm 1.2.2 零件技術要求分析 小批量生產(chǎn)條件編程，不準用砂布和銼刀修飾平面，這是對平面高精度的要求，未注公差尺寸按GB1804-M，熱處理，調(diào)質(zhì)處理，HRC25-35，未注粗糙度部分光潔度按Ra6.3，毛坯尺寸50mm*130mm。 1.2.3 加工方案 (1) 對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，編程時采用中間值。 (2) 在輪廓曲線上，有一處既過象限又改變進給方向的輪廓曲線，因此在加工時應進行機械間隙補償，以保證輪廓曲線的準確性。 (3) 零圖紙中含有圓柱度，為保證其形位公差，應盡量一次裝夾完成左端面的加工以保證其數(shù)值。 (4) 本設計圖紙中的各平面和外輪廓表面的粗糙度要求可采用粗加工---精加工加工方案，并且在精加工的時候?qū)⑦M給量調(diào)小些，主軸轉(zhuǎn)速提高。 (5) 螺紋加工時，為保證其精度，在精車時選擇改程序的方法，將螺紋的大徑值減小0.18-0.2mm，加工螺紋時利用螺紋千分尺或螺紋環(huán)規(guī)保證精度要求。 1.2.4 毛坯的分析 本零件的毛坯宜采用鍛件，由棒料鋸割，模鍛毛坯至40*425mm,使鋼材經(jīng)過鍛壓，獲得均勻的纖維組織，提高其力學性能，同時也提高零件與毛坯的比重，減少材料消耗。 1.2.5 零件設備的選擇 數(shù)控車床能對軸類或盤類等回轉(zhuǎn)體零件自動地完成內(nèi)外圓柱面、圓錐表面、圓弧面等工序的切削加工，并能進行切槽、鉆、擴等的工作。根據(jù)零件的工藝要求，可以選擇經(jīng)濟型數(shù)控車床，一般采用步進電動機形式半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。此類車床機構簡單，價格相對較低，這類車床設置三爪自定心卡盤、普通尾座或數(shù)控液壓尾座，適合車削較長的軸類零件。根據(jù)主軸的配置的要求選擇臥式數(shù)控車床。數(shù)控車床具有加工精度高，能做直線和圓弧插補，數(shù)控車床剛性良好，制造和對刀精度高，能方便和精確地進行人工補償和自動補償，能夠加工尺寸精度要求較高的零件。能加工輪廓形狀特別復雜的表面和尺寸難于控制的回轉(zhuǎn)體，而且能比較方便的車削錐面和內(nèi)外圓柱面螺紋，能夠保持加工精度，提高生產(chǎn)效率。所以對加工時非常有利的。 1.2.6 確定工件的定位與夾具方案 （1）確定裝夾方案 在數(shù)控車床上工件定位安裝的基本原則與普通機床相同。工件的裝夾方法影響工件的加工精度和效率，為了充分發(fā)揮數(shù)控機床的工作特點，在裝夾工件時，應考慮以下幾種因素： 1.盡可能采用通用夾具，必須時才設計制造專用夾具； 2.結構設計要滿足精度要求； 3.易于定位和裝夾； 4.易于切削的清理； 5.抵抗切削力由足夠的剛度； 使用三爪自定心卡盤夾持零件的毛坯外圓，確定零件伸出合適的長度（應將機床的限位距離考慮進去）。零件需要加工兩端，因此需要考慮兩次裝夾的位置，考慮到左端的38mm*35mm的臺階可以用來裝夾，因此先加工左端，然后調(diào)頭夾38mm*35mm的臺階加工右端。 （2）定位基準 工件的定位與基準應與設計基準保持一致，應防止過定位，對與箱體工件最好選擇“一面兩銷”作為定位基準，定位基準在數(shù)控機床上要仔細找正。 由于這個工件是個實心軸，末端要鏜一個30的錐孔，因軸的長度不是很長，所以采用工件的右端面和48的外圓作定位基準，使用普通三爪卡盤夾緊工件，取工件的右端面中心為工件坐標的原點，對刀點在（100.100）處。 由于此零件全部表面都需加工，應選用外圓及一端面為粗基準，然后通過“互為基準的原則”進行加工。遵循“基準重合”的原則。加工左端時選擇在毛坯外圓柱段的右端外圓表面，加工右端時選擇在38mm外圓柱段的表面，以體現(xiàn)定位基準是軸的中心線。 1.2.7背吃刀量確定 背吃刀量根據(jù)機床，工件和刀具的 剛度來確定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般留0.2-0.5mm。 總之，切削用量的具體數(shù)值應根據(jù)機床性能，相關的書冊并結合實際經(jīng)驗用類比方法確定?？傊?，使主軸轉(zhuǎn)速，切削深度及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。 1.2.8 確定走刀順序和路線 ①先粗后精 ②先主后次 ③先面后孔 ④基面先行 此零件的的加工順序如下： 預備加工---車左端面---鉆中心孔---鏜孔---內(nèi)槽刀切內(nèi)孔---粗車左端外輪廓---精車左端外輪廓---調(diào)頭---車右端面---粗車外輪廓---精車外輪廓---退刀槽---粗車螺紋---精車螺紋 工序Ⅰ 車左端面，將毛坯車為127mm的棒料 工序Ⅱ 左端面打中心孔 選用5mm的中心鉆（手動鉆孔） 工序Ⅲ 左端鉆孔（鉆20mm深—32mm的孔）手動鉆孔 工序Ⅳ 粗、精車左端內(nèi)孔至要求尺寸 工序Ⅴ 粗、精車零件左端面各部、倒角 工序Ⅵ 調(diào)頭車右端面將零件車至要求尺寸進給路線 工序Ⅶ 調(diào)頭粗、精車右端面各部倒角、切外螺紋退刀槽、三角形螺紋 1.2.9 工藝卡片和的刀具選擇 單位名稱 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 軸 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設備 車間 001 三爪自定心卡盤 臥式數(shù)控車床 數(shù)控車間 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速r/min 進給速度mm/r 背吃刀量mm 備注 1 車端面 T01 35度車刀 350 0.1 0 手動 2 粗車外輪廓 T02 90度車刀 500 0.3 0.2 自動 3 精車外輪廓 T02 90度車刀 1000 0.1 0.1 自動 4 鉆孔 尾座 Ф20鉆頭 350 0.05 0 手動 5 粗鏜孔 T03 鏜刀 800 0.2 0.2 自動 6 精鏜孔 T03 鏜刀 900 0.1 0.1 自動 7 切槽 T04 切槽刀 350 0.05 0 自動 單位名稱 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 軸 工序號 程序編號 夾具名稱 使用設備 車間 002 三爪自定心卡盤 臥式數(shù)控車床 數(shù)控車間 工步號 工步內(nèi)容 刀具號 刀具規(guī)格 主軸轉(zhuǎn)速r/min 進給速度min/r 背吃刀量mm 備注 1 車端面 T01 35度車刀 350 0.1 0 手動 2 粗車外輪廓 T02 90度車刀 500 0.3 0.2 自動 3 精車外輪廓 T02 90度車刀 1000 0.1 0.1 自動 4 切槽 T03 切槽刀 350 0.05 0 手動 5 粗車螺紋 T04 60度螺紋刀 400 0.75 0.2 自動 6 精車螺紋 T04 60度螺紋刀 600 0.75 0.1 自動 左端刀具卡片 產(chǎn)品名稱或代號 零件名 稱 典型軸 零件圖號 序號 刀具號 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 備注 1 T01 硬質(zhì)合金端面35度車刀 1 粗、精車端面 2 T02 硬質(zhì)合金90度放型車刀 1 粗、精車外輪廓 左偏刀 3 T03 硬質(zhì)合金鏜刀 1 粗、精鏜孔 4 T04 硬質(zhì)合金內(nèi)槽刀 1 切槽 5 尾座 硬質(zhì)合金Ф20鉆頭 1 鉆孔 右端刀具卡片 產(chǎn)品名稱或代號 零件名 稱 典型軸 零件圖號 序號 刀具號 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 備注 1 T01 硬質(zhì)合金端面35度車刀 1 粗、精車端面 2 T02 硬質(zhì)合金90度放型車刀 1 粗、精車外輪廓 左偏刀 3 T03 硬質(zhì)合金車槽刀 1 切槽 4 T04 60度硬質(zhì)合金外螺紋車刀 1 粗、精車螺紋 夾具圖3和4所示： 夾具二維圖圖3 三爪卡盤 頂尖 夾具三維圖4 2.存在問題及解決措施 到目前為止，在畢業(yè)設計中遇到問題如下： 2.1 在零件的專用夾具設計時，覺得并沒有真正理解專用夾具設計的用途，通過對相關資料的查閱，有了初步認識；最后確定用通用夾具三爪卡盤。 2.2 在后期對切削用量進行詳細計算； 2.3在對刀具選擇和走刀路線的確定時，發(fā)現(xiàn)相關知識比較欠缺，將機械制造技術基礎又一次學習加深理解； 2.4 對數(shù)控加工工序卡片的制作不夠完善； 2.5 對論文所涉及的知識認識得不夠深刻，所以對命題的探討不過深入。導致上述問題主要有兩個原因，一是研究不夠深入，二是撰寫不夠嚴密。針對這兩個原因，解決方法有： （1） 對于論文所涉及的知識多理解及學習，多查閱相關書籍； （2） 對于寫作過程中遇到的具體難題要多向指導老師請求援助； （3） 在設計遇到問題時多和同學交流，一起探討，共同進步； （4） 自己也要對模具設計方面的知識多了解，并深刻理解，在現(xiàn)有的基礎上提高自己，完善自己，更好地完成設計任務。 3.后期工作安排 在此后期的任務，主要是： （1）完成零件的三維建模； （2）編制數(shù)控車削加工程序； （3）用MasterCAM進行仿真； （4）完善前期工作； （5）編寫設計說明書及校核圖紙，交給導師查閱。 指導教師簽字： 年 月 日