芯轴组合件加工工艺分析数控车床毕业设计论文.doc

岳阳职业技术学院毕业设计（论文）2013届 题 目 芯轴组合件加工工艺分析学 院 岳阳职业技术学院 专 业 数控技术 班 级 数控高职（3）10-1班 学 号 201023052106 学生姓名 周祁林 指导老师 付琼芳(副教授) 上交日期 2012年11月9日 摘要：随着计算机应用的不断发展数控加工也得到迅速的发展和广泛的使用，同时也使人们对传统的机床传动及结构的概念发生了根本的转变，因为他为人类提供了实现机械加工自动化的理想手段。数控加工就是采用数控程序控制机床进行零件加工的一种加工方法，数控加工具有工序集中、加工自动化、柔滑性高、加工能力强、有利于生产管理的现代化等一系列优点。关键词：加工 程序 工序课题：芯轴组合件加工工艺分析 目 录1.初步分析41.1 装配图分析41.2 加工工艺方法41.3.加工工艺路线51.3.1 先加工基准面51.3.2 划分加工阶段52. 芯轴四件套组合体加工62.1芯轴图分析62.1.1零件轮廓62.1.2尺寸标注62.1.3技术要求72.2 加工工艺路线72.2.1 工艺路线方案一72.2.2 工艺路线方案二82.3 工艺方案的比较与分析82.5 手动编程102.5.1加工左端外圆102.5.2加工偏心处102.5.3加工右端外圆112.5.4外螺纹加工122.5.5镗内孔122.5.6加工R19.88圆弧122.6 偏旋盖加工工艺路线142.7底座加工工艺路线152.8 基体加工工艺路线162.9芯轴组合体件装配要求183结 论184总 结195致 谢196参考文献20 1.初步分析图1-11.1 装配图分析 该组合件由四个零件组成，其中包括偏旋盖、芯轴、基体、底座，表面由圆柱顺、逆圆弧、圆锥、槽、偏心圆、内孔、内外螺纹等面组成。尺寸标注完整，选用毛坯为45#钢，尺寸分别为：70mm×52mm、70mm×103mm、70mm×54mm、70mm×44mm，无热处理和硬度要求。1.2 加工工艺方法 在CK6140数控车床上加工组合体时，最重要的就是能够达到组合体中各个零件的精度要求。只有保证了组合体中各个零件的精度，才能保证组合体的装配精度，而组合体中的基准件更是重中之重，所以加工组合体时应注意以下几项：（1） 加工组合体时，应首先加工基准零件，然后按装配顺序，依次加工组合体中的其它零件。（2） 在加工各个零件时，必须达到各个零件的精度要求。轴类零件加工后的尺寸应尽可能的接近下偏差，孔类零件加工后的尺寸应尽可能的接近上偏差，以保证孔与轴配合后能在尺寸不超差的情况下，获得最大间隙。这样有利于克服各个零件的形位误差给加工与装配造成的困难，因为形状精度和位置精度直接影响配合精度。 （3） 孔轴螺纹配合时，要保证螺纹的同轴要求，加工螺纹时，应尽可能加工到接近最小极限尺寸;加工内螺纹时，应尽可能加工到接近最大极限尺寸，以保证内外螺纹配合时获得最大间隙。以克服内外螺纹的形状误差和位置误差给加工与装配造成的困难。（4） 加工锥体时安装车刀时，车刀的刀尖必须严格对准工件中心，如果车刀没有对准工件中心，加工的锥体会出现曲面而达不到锥体的精度要求。（5） 加工套类工件时，因套类工件壁厚较薄，应注意工件的装夹变形。套类工件装夹垫上开口套，用来分散卡爪的夹紧力、增加工件的刚性，避免装夹变形。1.3.加工工艺路线 机械加工工艺规程的制定，大体可分为两个步骤。首先是拟定零件加工的工艺路线，然后再确定每一道工序尺寸、所用设备和工艺装备及切削规范、工时定额等。这两个步骤是互相联系的，应进行综合分析。工艺路线的拟是制定工艺过程的总体布局，主要任务是选择各个表面的加工方法，确定各个表面的加工顺序，以及整个工艺过程中工序数目的多少。一般拟定工艺路线的原则:1.3.1 先加工基准面 零件在加工过程中，作为定位基准的表面应首先加工出来，以便尽快为后续工序的加工提供精基准。称为“基准先行”1.3.2 划分加工阶段 加工质量要求的表面，都划分加工阶段，一般可分为粗加工、半精加工和精加工三个阶段。主要是为了保证加工质量；有利于合理使用设备；便于安排处理工序；以及便于及时发现毛坯缺陷等。(1).对于箱体、支架和连杆等零件应先加工平面后加工孔。这样就可以以平面定位加工孔，保证平面和孔的位置精度，而且对平面上的孔的加工带来方便。(2).主要表面的光整加工，应放在工艺路线最后阶段进行，以免光整加工的表面，由于工序间的转运和安装而受到损伤。(3).根据上图组合件分析应先加工偏旋盖然后再加工芯轴、基体和底座。2. 芯轴四件套组合体加工2.1芯轴图分析2.1.1零件轮廓 总体分析零件结构形状和选定加工基准，确定零件的毛坏的尺寸。 2.1.2尺寸标注 查看零件图上的尺寸是否合理标注，重要的尺寸应直接标注，还有就是尺寸标注应便于测量不应标注成封闭式，以免产生矛盾。2.1.3技术要求 零件的技术要求包括加工表面的尺寸精；主要加工表面的形状精度；主要加工表面之间的相互位置精度；加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其它要求（如动平衡、末注圆角或倒角、尺寸公差等）。2.2 加工工艺路线制定工艺路线的相互发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度要求等技术能得到合理的保证。2.2.1 工艺路线方案一 工序1：三爪卡盘夹持比较平整的一端，伸出卡盘端面约60mm，车端面，打中心孔，车外圆至约67mm； 工序2：钻10mm通孔在扩20mm孔至61mm处； 工序3：掉头，伸出卡盘端面约60mm，百分表校正后，夹紧，车端面控制总长101mm； 工序4：粗精加工左端24mm、34mm、45mm、和60mm等外圆； 工序5：卸下，安装垫片2.25mm，百分表校正水平方向和偏心量，粗精加工30mm偏心处； 工序6：掉头，伸出卡盘端面约40mm，百分表校正后，夹紧，粗精加工右端45mm、60mm和66mm外圆； 工序7：车螺纹退刀槽，控制尺寸41mm，槽宽度4mm； 工序8：粗精加工M45*1.5-6h外螺纹； 工序9：粗精镗内孔300mm和24mm； 工序10：卸下，夹持左端60mm处，百分表校正后，夹紧，粗精加工R19.88圆弧；2.2.2 工艺路线方案二 工序1：三爪卡盘夹持比较平整的一端，伸出卡盘端面约65mm，车端面，打中心孔，车外圆至约67mm； 工序2：钻10mm通孔 工序3：掉头，伸出卡盘端面约60mm，百分表校正后，夹紧，车端面控制总长101mm； 工序4：粗精加工右端45mm、60mm、66mm外圆和R19.88圆弧； 工序5：车螺纹退刀槽，控制尺寸41mm，槽宽度4mm； 工序6：粗精加工M45*1.5-6h外螺纹； 工序7：扩孔，20mm麻花钻，孔深度61mm； 工序8：粗精镗内孔300mm和24mm； 工序9：掉头，夹持右端60mm处，粗精加工左端24mm、34mm、45mm、和60mm等外圆； 工序10：卸下，安装垫片2.25mm，百分表校正水平方向和偏心量，粗精加工30mm偏心处；2.3 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点是：首先都是运用数控车床来完成零件的整个加工，其中方案一采用先加工左边的外圆然后在掉头在加工右边的外圆和内孔轮廓，最后在加工中间圆弧段。方案二是先加工右边外圆在加工内孔然后掉头加工左边外圆。总结：方案一缺点：从工序上可以看出来加工的时间要比方案二久而且装夹次数多。优点：虽然在加工时间上要长点但是也要考虑到零件的尺寸要求。方案二缺点：加工出来的零件能否达到尺寸要求。优点：是加工的时间短装夹方便。所以最后综合考虑选择方案一做为加工路线。2.4 加工工序卡 表2.1加工左端轮廓数控加工工序卡 工序号程序编号夹具名称使用设备车间00100011三爪自定心卡盘CK6140数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格/mmxmm主轴转速r/min进给速度mm/min背吃刀量mm图1-11车端面T0120x206501501.5自动2粗车外轮廓余量0.5mmT0120x206501501.5自动3精车外轮廓T0220x201200800.1自动4粗车偏心T0120x206501001.5自动5精车偏心T0220x201000800.1自动编制审核批准2012年9月25日共 1 页 第1页表2.2 加工右端轮廓数控加工工序卡表工序号程序编号夹具名称使用设备车间00200012三爪自定心卡盘CK6140数控车间工步号工步内容刀具号刀具规格/mmxmm主轴转速r/min进给速度mm/min背吃刀量mm图1-11车端面T0120x206501501.5手动2粗车外轮廓T0220x206501501.5自动3精车外轮廓T0220x201200800.1自动4切退刀槽T0320x20350304手动5粗精车螺纹T0425x25600150自动6粗精镗内孔T0265x206501001自动7粗精车圆弧T120x206501200.2自动编制审核批准2012年9月25日共 1 页 第1页2.5 手动编程2.5.1加工左端外圆%00011 程序名T0101 1号外圆车刀G0 X70Z300 换刀点M3 S650 粗加工转速G0X70Z2M8 加工起点G71U2R1P1Q2X0.5Z0.05F1500 切削深度2，精加工余量0.5，进给速度300G0X70Z300M9M5M0 外径千分尺测量后，平分余量，分两次加工完成精加工T0101M3S1200 精加工转速G0X70Z2M8N1G0X23 精加工起点G1Z0F100X24Z-0.5 倒0.5*45°角Z-14 控制24mmX33.5 偏心处直径加工成33.5mmX39G3X45W-3R3 加工圆弧R3G1Z-36X60C0.5W-7.5X66W-3W-3N2G0X70 精加工终点G0X70Z300M9M30 程序结束2.5.2加工偏心处%00011 程序名T0101 1号车刀G0 X70Z300 换刀点M3 S650 粗加工转速G0X33.5Z-12M8 加工起点G71U0.5R1P1Q2X0.5Z0.05F150 切削深度0.5，精加工余量0.5，进给速度150G0X70Z300M9M5M0 外径千分尺测量后，平分余量，分两次加工完成精加工T0101M3S1000 精加工转速G0X33.5Z-12M8N1G0X29 精加工起点G1Z0F100X30W-0.5 倒0.5*45°角Z-30 控制30mmN2G1X33.5 精加工终点G0X70Z300M9M30 程序结束2.5.3加工右端外圆 %00012 程序名T0101 1号车刀G0 X70Z300 换刀点M3 S650 粗加工转速G0X70Z2M8 加工起点G71U2R1P1Q2X0.5Z0.05F150 切削深度2，精加工余量0.5，进给速度150G0X70Z300M9M5M0 外径千分尺测量后，平分余量，分两次加工完成精加工T0101M3S1200 精加工转速G0X70Z2M8N1G0X42 精加工起点G1Z0F100X44.8Z-1.5 倒1.5*45°角Z-15 螺纹M45*1.5-6h的大径44.8mmX60C0.5 控制尺寸60mmW-10.5X66W-3W-3N2G0X70 精加工终点G0X70Z300M9M30 程序结束2.5.4外螺纹加工%00012 程序名T0303 3号车刀G0 X47 Z300 换刀点M3 S600 螺纹加工转速G0X47Z3M8 螺纹加工起点G76C2A60X43.05Z-13U0.05V0.08Q0.4F1.5G0Z300M9M30 螺纹用环规检查，不符合时每次减X方向磨损值-0.05mm后加工至合格2.5.5镗内孔%00012 程序名T0202 2号刀G0 X20 Z300 换刀点M3 S650 粗加工转速G0X20Z3M8 镗孔起点G71U1.5R0.5P1Q2X-0.3Z0.05F100 切深1.5，精加工余量0.3，进给速度100G0X20Z300M9M5M0 内径百分表测量后，均分余量，分两次完成加工T0404M3S900 精加工转速G0X20Z3M8N1G0X31 精加工起点G1Z0F80X30Z-0.5 控制30mm、孔深度25mmX24Z-31.5Z-61N2G1X20 精加工终点G0Z300M9M30 程序结束2.5.6加工R19.88圆弧%00012 程序名T0101 1号车刀G0 X200 Z-28 M3 S650 粗加工转速G0X68M8 圆弧加工起点G71U1R1P1Q2X0.3Z0.05F180 切削深度1，精加工余量0.3，进给速度180G0X200M9M5M0 测量R19.88，完成精加工T0101M3S1200 精加工转速G0X68Z-28M8N1G0X66 精加工起点G1Z-31F150G2X66W-21R19.88 加工圆弧R19.88 N2G0X68 精加工终点G0X200Z-28M9M30 程序结束2.6 偏旋盖加工工艺路线 工序1：三爪卡盘夹持比较平整的一端，伸出卡盘端面约35mm，车端面，打中心孔，车外圆至约69mm； 工序2：钻10mm通孔在扩30mm； 工序3：掉头，伸出卡盘端面约30mm，百分表校正后，夹紧，车端面控制总长48mm； 工序4：粗精镗，内孔制尺寸58mm； 工序5：手动车螺纹退刀槽，控制尺寸50mm，槽宽度4mm； 工序6：粗精加工内螺纹，M45*1.5-6H； 工序7：车螺纹退刀槽，控制尺寸41mm，槽宽度4mm； 工序8：粗精加工M45*1.5-6h内螺纹； 工序9：掉头，伸出卡盘端面约20mm，百分表校正后，夹紧，镗内孔，控制尺寸67mm；2.7底座加工工艺路线 工序1：三爪卡盘夹持比较平整的一端，伸出卡盘端面约30mm，车端面，打中心孔，车外圆至约67mm； 工序2：掉头，伸出卡盘端面约30mm，百分表校正后，夹紧，车端面控制总长42mm； 工序3：粗精加工左端外圆； 工序4：粗精镗内孔，控制尺寸45mm，镗孔深度43mm； 工序5：手动车内槽，控制尺寸34mm，槽宽度4mm； 工序6：加工端面圆弧槽和斜槽加工； 工序7：卸下，安装垫片2.25mm，百分表校正水平方向、偏心量后，夹紧，粗精加工偏心处； 工序8：掉头，伸出卡盘端面约28mm，百分表校正后，夹紧，粗精加工右端外圆； 2.8 基体加工工艺路线 工序1：三爪卡盘夹持比较平整的一端，伸出卡盘端面约35mm，车端面，打中心孔，车外圆至约69mm； 工序2：钻20mm通孔； 工序3：掉头，伸出卡盘端面约28mm，百分表校正后，夹紧，车端面控制总长52mm； 工序4：粗精加工左端47mm、66mm，外圆； 工序5：粗精镗内孔，镗孔深度29mm； 工序6：掉头，伸出卡盘端面约35mm，百分表校正后，夹紧，粗精加工右端68mm外圆； 工序7：粗精镗内孔，控制尺寸45mm，镗孔深度24mm； 工序8：粗精车内槽，控制尺寸34mm，槽宽度4mm； 工序9：粗精加工外槽，控制尺寸50mm； 工序10：卸下，安装垫片2.25mm，百分表校正水平方向、偏心量后，夹紧，粗精加工偏心处直径30mm； 2.9芯轴组合体件装配要求 1.组合件装配，控制总长178mm； 2.底座与基体配合间隙为1mm； 3.基体右端与芯轴左端为紧密配合，无间隙； 4.芯轴右端与偏转盖左端为螺纹紧密配合，无间隙； 5.底座左端与芯轴左端为紧密配合，无间隙；3结 论 在这次芯轴组合体加工工艺过程中让我学到了很多数控加工知识，首先从毛坏选择、工艺选择、在到工序的选择都进行的详细的分析与考虑最后才选择最佳方案。但是这其中遇到了很多的困难比如：第一是在切削用量和进给速度上不知道取多少，才能既保证加工质量有能以最快的加工效率和最少的刀具磨损完成加工，后来经过查阅资料才和加工经验总结才得到解决。第二是在加工偏心轴的偏心时开始不知道怎么办，但是在老师的讲解与分析我明白了，安装一块垫片2.25mm，百分表校正水平方向和偏心量，以较少的进给速度切削。第三是加工螺纹时因牙型的膨胀，外螺纹大径一般要比原来的尺寸大所以在车外圆时就要比基本尺寸小0.2mm0.4mm，来保证好螺纹符合要求。最后是零件的装配也经过认真的分析，一开始零件之间配合太过于紧密不利于拆装，后来经过处理就可以达到要求。4总 结 通过本次设计，使我了解到更多有关数控加工工艺的问题上，如数控加工零件工艺分析、加工方法怎样选择、加工方案怎样确定、刀具的选择还有切削用量的确定，各方面的知识都有所提高，特别是加工路线的确定在此前我参考了很多资料，这也使我更加的完善了自己的专业知识，把以前没有学会的知识重新学会，把学过的知识再次温习了一遍，进一步的巩固了自己的专业知识。在这几个月里时间虽然很紧迫，但从开始到毕业设计完成，每一步对我们来说都是新的尝试和挑战，在做这次毕业设计过程中使我学到很多，我感到无论做什么事情都要心去做，才会把事情做好。通过这次的实践，我对数控的加工能进一步了解，并能使我在以后的加工过程中避免很多不必要的错误，有能力加工出更复杂的零件，精度更高的产品。 5致 谢 这次毕业论文的顺利完成离不开指导老师的大力支持，在这里，我特别要感谢我的指导老师付琼芳，是她在每次我们论文遇到问题时她都不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了付老师很多的宝贵时间和精力，在此向你表示衷心地感谢！在此我还要感谢所有在我大学学习中和生活中对我关心的老师和同学，正是因为你们的鼓励和支持，才使我不畏困难，迎难而上，不断地克服一个又一个困难，直到毕业设计的圆满结束。 最后我还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们！ 6参考文献1 顾京.数控加工编程及操作M.北京：高等教育出版社,2004.2 张磊光,周飞.数控加工工艺学M.北京:电子工业出版社，2007.3 沈建峰.数控车工（高级）.机械工业出版社，2007.11.4 王公安.车工工艺学（第四版）.劳动社会出版社，2005.5 朱明松.数控车床编程与操作项目教程M.北京:机械工业出版社，2008.