轴套类零件的加工

姓 名： 王 亮 工 号： 207C07 指导老师： 李 老 师 目 录 1 数控车床的相关知识 2 对磨削的认识 3 华中与 FANUC数控系统的特点对比 4 轴和轴套类零件的相关知识 5 轴套类零件的工艺分析 2、轴的分类 4、轴的失效形式 1 5、轴失效的原因 1 6、轴的设计原则 1 7、轴结构设计的注意事项 1、轴的材料 3、轴类零件上有哪些结构及各自的功用 碳素钢 球墨铸铁 工程中常用 35.45.50等优质钢， 45钢广泛，价格低，应力集中敏感性小 耐磨，价格低，吸振性好，应力集中敏感 性低但可靠性擦、差。 常用于高温高速，重载及结构紧凑轴， 较高的力学性能，但价格较贵，对应力 集中敏感。载设计时，必须尽量减少应力 集中。 合金钢 2、轴的分类 光 轴 阶 梯 轴 空 心 轴 曲 轴 挠 性 轴 传 动 轴 转 轴 心 轴 轴的结构主要分为：轴颈、轴肩、键槽、螺纹、挡圈槽、销空、 内孔、螺纹孔、以及中心孔、退刀槽、倒角、圆角等机械加工工 艺结构。 功 用 （ 1）轴肩轴环 结构简单可靠， 能承受较大的 轴向力 （ 2）挡圈结构 简单紧凑，只 能承受较小的 轴向力，可靠 性差。 （ 4）倒角为了 便于装配工件。 （ 3）圆角改善 轴的疲劳强度， 减小轴在剖面处 的应力集中。 （ ）圆角改善 轴的疲劳强度， 减小轴在剖面处 的应力集中。 （ ）圆角改善 轴的疲劳强度， 减小轴在剖面处 的应力集中。 （ ）圆角改善 轴的疲劳强度， 减小轴在剖面处 的应力集中。 （ ）圆角改善 轴的疲劳强度， 减小轴在剖面处 的应力集中。 （ 3）圆角改善 轴的疲劳强度， 减小轴在剖面处 的应力集中。 （ 4）高转速下工 作的轴，振动振幅 过大，稳定性差 。 （ 5） 磨损降 低精度 和效率 静强度不足 容易引起轴 的延性断裂 或脆性断裂 。 常在轴中发生的疲劳 断裂是在交变应力反 复作用下发生的，疲 劳的最终断裂是瞬时 的，因此危害性较大 。 （ 1）轴的设计不合理 轴的结构形状、尺寸设计不 合理，最容易引起失效，如 键槽、截面变化较剧烈的尖 角处或尖锐缺口处容易产生 应力集中，出现裂纹。 （ 2）选材不合理 选材不合理即选用的材料性 能不能满足工作条件要求或 者所选材料名义性能指标不 能反映材料对实际失效形式 的抗力。 （ 3）工艺不合理 轴在加工和成形过程中，因 采用的工艺方法，工艺参数 不合理，操作不正确等都会 造成失效。 （ 4）安装及使用不正确 机器在安装过程中，配合 过紧、过松、对中不准、 固定不牢或重心不稳、密 封性差以及装配拧紧时用 力过大或过小等。 5、轴失效的原因 为了保证轴在规定寿命下正常的工作，必须针对前面所述失效形式进行正 确设计，一般应遵循的设计原则是： （ 1）选材合理；根据轴的工作条件，生产批量和经济性原则，选取适合的 材料，毛坯形式及热处理方法。 （ 2）轴的受力合理；有利于提高轴的强度和刚度。 （ 3）满足工艺要求；轴的加工，热处理，装拆，检验，维修等应有良好的 工艺性，轴应便于加工。 （ 4）定位要求；轴上零件应定位准确，固定可靠。 （ 5）疲劳强度要求尽可能减小应力集中，有利于提高轴的疲劳强度，对受 力大的细长轴（如蜗杆轴）和对刚度要求高的轴（如车床轴），还要进行 刚度计算，对高速下工作的轴，因有共振危险，应进行共振稳定性计算。 （ 6）轴的材料选择应注意节省材料，减轻重量。 （ 7）尺寸要求，轴的各部分直径和长度的尺寸要合理。 由于轴没有固定的标准结构，所以进行轴结构设计时要注意以下几个具体问题： （ 1）轴上的零件均有正确的工作位置，设计时应保证轴和轴上零件有准确可靠 的轴向和周向定位。 （ 2）各轴段的直径和长度的确定，轴头，轴肩和轴颈的直径应该将计算尺寸值 圆整，特别是装滚动轴承，联轴器，油封等标准件配合的轴径必须符合标准件 内径系列选取。 （ 3）轴的结构工艺性，在进行轴的结构设计时，还要考虑使轴的形状和尺寸尽 量便于加工和装配，在满足使用要求的前提下，轴的结构应尽可能简单。 （ 4）减少应力集中，由于大多数轴是在变应力下工作，其磨损又多始发于应力 集中部位。 （ 5）轴上零件要便于装拆和调整，轴的结构有利于提高其强度和刚度，轴的结 构设计在满足工作能力的前提下，力求使轴的尺寸小，质量轻，工艺性好。 机床加工常用的量具 机床上对刀的方法 4 3 二、数控车床的相关知识 车床上刀具的认识 1 机床上的夹具 2 （ 1）刀具的材料： 车刀是由刀头和刀杆两部分组成。刀杆一般是碳素结构钢制成。刀头是担任切 削工作的，所使用的材料必须具备下列三个基本性能： 冷硬性 在常温时，又名耐磨性。 红硬性 在常温下还能保持切削所需的硬度。 韧性 能承受振动和冲击负荷的性能。 高速钢 （又名风钢、锋钢或白钢） 高速钢是一种含钨和铬较多的合金钢，高速钢具有硬度较高，一定的红热硬度， 韧性和加工性能较好。但红硬性不如硬质合金，故不易用于高速切削。 硬质合金 硬质合金由难熔材料的碳化钨，碳化钛和钴的粉末，在高压下成形，经 1350 1560摄氏度高温烧结而成的。具有极高的硬度，红硬性很好，具有 较高的使用强度，但性脆、韧性差、怕振，这些缺点，可通过刃磨合理角度予 以克服。因此，硬质合金被广泛应用。 （ 2）刀具的参数 五个基本参数：前角 0，后角 0， 主偏 角 kr，副偏角 k刃倾角 s， 其他参数：副后角 0，刀尖角 r ，楔角 0。 （ 3）角度对切削的影响 前角 的影响： 影响切屑变形，影响刀具耐用度，影响断屑，影响表面质量。 后角 的影响： 影响刀具后面与加工表面的摩擦，影响加工精度，影响刀具刃口强度 和耐用度。 主副偏角 的影响： 影响刀具强度及刀具耐用度，影响已加工表面残留面积的高度，影响各切削分力的 比例，影响断屑。 刃倾角 的影响： 影响刀尖强度，影响加工质量，影响切入、切出的平稳性，影响切削力之间的比值。 夹具类型 使用特点说明 应用 三爪自定 心卡盘 1、三个爪是同步运动的，能自 动定心，工件装夹后，一般不 需要找正； 2、装加工件方便，迅速； 3、夹紧力较小； 适用于装夹外形规则的中、 小型工件 四爪单 动卡盘 1、四个卡爪单独移动，装夹时 不能自动定心； 2、找正比较费时； 3、夹紧力比三爪自定心卡盘大 适用于装夹大型或形状不 规则的工件 组合 夹具 由一套预先制造的具有不同几 何形状，不同尺寸和不同规格 的高精度，高硬度且有良好互 换性的元件组成 适用于大型复杂，较重的 不规则零件的装夹 拨齿顶尖 拨齿顶尖的壳体可通过标准变径套或 直接与车床主轴孔连接，壳体内装有 用于坯料定心的顶尖，拨齿套通过螺 钉与壳体连接，止退环可防止螺钉的 松动 适用于加工 1060mm 直径的轴类工件 花盘 盘面上有很多长短不同呈轴射状分布 的通槽（或 T形槽），直接安装在车 床主轴上，其盘面必须与主轴线垂直 且盘面平整，表面粗糙度值 Ra不大于 1.6m 适用于复杂的不规则零 件的安装加工 气动 夹具 采用气动装置，对零件进行端面气吸 以装夹零件 适用于小型，轻型的套 类零件 开口 套筒 1、其夹持工件的内孔是标准系列， 并非任意直径 2、坯件安装在开口套筒内，套筒可 装夹在三爪或四爪卡盘中 适用于尺寸精度较高， 表面质量较好的零件 游标卡尺 游标卡尺是 车工常用的 量具之一。 千分尺 千分尺是生产最常 用的一种精密量具， 它的测量精度为 0.01mm，按其用途 可分为外径千分尺， 内径千分尺，深度 千分尺，内侧千分 尺，螺纹千分尺等 2 百分表 常用的百分表有 钟面式和杠杆式 两种，百分表用 来测量工件的尺 寸，形位公差 游标万能角度尺 游标万能角度尺 的使用范围较广， 可以测量 0 320 范围 内的任意角度。 1 3、机床加工常用的量具 3 4 对刀的方法一般有以下几种： （ 1）一般对刀： A、试切对刀 B、改变参考点位置对刀 C、多刀加工时的对刀 利用刀具长度补偿对刀 D、车刀刀尖有圆弧半径时的对刀 （ 2）机外对刀仪对刀 （ 3） ATC对刀 （ 4）自动对刀 三、对磨削的认识 磨削的加工特点 2. 1. 磨床的分类 1、磨床的分类 外圆磨床 平面磨床 工具磨床 砂带磨床 专门化磨床 内圆磨床 2、磨床的加工特点 第二点 第三点 第一点 磨削时以砂轮作为刀具， 并以很高的速度旋转，直 接作用于切削层金属进行 切削，在工件上形成新表 面，由于磨削是一种多刃 和高速切削形式，并且， 切去的切削厚度很薄，所 以可直接获得提粗糙度值 的光滑加工面和较高的加 工精度。 砂轮磨粒的硬度很 高，热稳定性好， 所以，可以加工在 车床和铣床上很难 切削的高硬度材料 。 砂轮磨损与其他刀 具磨损的情况不同 ，砂轮磨损后不失 效，稍加修磨即可 继续使用，但要注 意，防止砂轮堵塞 后的失真和失效。 四、轴套类零件的工艺分析 A B C 零件毛坯的选择 零件的加工工艺方案的确定 刀具、机床、量具的确定 从动轴零件材料选择 45号钢， 毛坯为 35 91的棒料 主、从动轴端盖的材料是铝制 棒料毛坯。尺寸分别为 50X90， 30X90。 手动车削右 端面 调头装夹 精车右 外圆 粗车右 外圆 车左端面 车槽 精车左 外轮廓 粗车左 外轮廓 注意，在与轴承装配的地 方保留 0.5mm的雨量，便 于在磨床上磨 2、零件工艺方案的确定 从动轴 手动车削右 端面 粗车外 轮廓 精车外 轮廓 切槽 切断 切槽所选用的 槽刀是宽为 2mm的槽刀， 利用两次切槽 切断是用宽 为 5.3mm的 切断刀 注意 ：在切槽或切断的时候要把主轴转数减 低到 300400转，在切断的时候要注意积屑 瘤 本次加工主动轴选用的刀具是 93 外圆 车刀、刀宽为 2mm的切槽刀 刀宽为 5.3mm的切断刀 机床选用数控车床 CK6136S 量具选用游标卡尺和千分尺 五、华中与 FANUC数控系统的特点对比 （ 1） FANUC公司数控系统产品的特点如下： FANUC公司数控系统的产品结构上长期采用大板结构，但在新的产品中已采用模块化结构。 采用专用 LSI，以提高集成度，可靠性，减小体积和降低成本。 产品应用范围广，每一 CNC装置上可配多种控制软件，适用于多种机床。 不断采用新工艺，新技术。 CNC装置体积减小，采用面板装配式，内装式 PMC。 在插补、加减速、补偿、自动编程、图形显示、通信、控制和诊断方面不断增加新功能。 CNC装置面向用户开放的功能，以用户特定宏程序， MMC等功能来实现。 支持多种语言显示。 具有多种外设。 已推出 MAP接口，使 CNC通过该接口实现与上一级计算机通信。 华中数控系统的功能特点： 基于工业 PC的数控系统，先进的开放式体系结构。 可与数控车、铣、加工中心、车铣复合等机床配套。 可控制 6个进给轴，最大联动轴数位 6轴。 可配 7.7in或 10.4in彩色液晶显示器。 可选配电子盘，内存卡，硬盘，软盘等存储器，用户程序断电储存容量超过 16MB。 DNC接口通信和网络连接功能，实现数控机床联网。 可选配数字交流伺服和伺服电动机，数字伺服主轴和主轴电动机。 采用国际通用的 G代码编程，支持 CAD/CAM系统生成的数控加工程序。 中 /英文用户界面，提供完善的在线帮助。 三维图形实时显示刀具轨迹和零件图形。