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零件工艺设计

第1章零件工艺分析图1-1 零件图1.1 零件的分析1.1.1 零件的作用该零件为轴类零件，是机器中的主要零件之一，它的主要功能是支承传动件（齿轮、带轮、离合器等）、传动转矩和动力、承受载荷、以及保证装在主轴上的工件或刀具具有一定的回转精度，如齿轮，车轮，电动机，转子，铣刀等各种作回转运动的零件，都必须安装在轴上，才能实现它们的功用。

1.1.2 零件图工艺分析该零件加工包括车端面，外圆，倒角，圆弧，螺纹，槽等表面组成。

其中由较严格直径尺寸精度要求的如00.0238-Φ，0.03032+Φ，00.0358-Φ，轴线长度的精度如700.1±，350.05±，1250.05±，圆柱表面有同轴度控制要求，外圆柱面尺寸公差等级为IT7，加工表面粗糙度Ra 为251.6um ～，尺寸标注完整，轮廓描述清楚，该轴有正火和调质热处理要求。

通过上述分析，可采用以下几点工艺措施1)对图样上给定的几个有公差要求较高的尺寸，为保证精度，编程时应取平均值。

2)在轮廓曲线上，有一处为圆弧，在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。

3)为便于装夹，坯件左端应预先车出夹持部分1.1.3零件的技术要求分析1.尺寸精度尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5IT7～；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为IT6IT9～。

2.几何形状精度几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。

其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。

该典型轴类零件长度为125mm，螺纹大径为30mm、长度为22mm，外圆锥面的锥度为15:16、长度为15mm，孔的总长125mm、直径分别为18mm/40mm/32mm，都限制在直径公差点范围内。

对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。

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，否则会影响传动件（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 。

该典型轴类零件外圆00.0358-Φ圆柱轴线相对于外圆00.0238-Φ圆柱轴线的同轴度公差是0.03Φ。

端面与轴心线保持垂直，两端端面要保持平行。

孔的表面与外表面也应保持平行。

4. 表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。

一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63um ，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16um 。

该典型轴类零件的直径为18mm 的外圆的粗糙度为25，直径为38mm 和58mm 外圆、及直径为32mm 孔的内表面的粗糙度均为1.6，其它位置的粗糙度为3.2，可以根据加工的可能性和经济性来确定。

通过查阅机械设计手册可知通过精加工能满足要求。

在加工该轴类零件时，需采用粗车与精车结合的方法，在粗加工零件表面轮廓时，必须保证0.5mm 的精加工余量，必要时需使用刀偏表，对刀具进给时进行误差的控制，有效地减小误差，方能确定该零件在加工精度方面的各种要求。

根据各加工方法的经济精度及一般数控车床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，综合上述各表面的技术要求，采用常规加工工艺均可以保证。

1.2 毛坯和材料选择1.2.1 生产类型的确定表1-1生产纲领和生产类型的关系由于我们加工的零件属于轻型零件且加工的件数为1000件/年，所以由表1-1可以看出，我们选择的生产类型为大批生产。

1.2.2毛坯类型的确定毛坯是根据零件所要求的形状、工艺尺寸等而制成的供进一步加工用的生产对象。

机械加工中常用的毛坯类型有以下几种：铸件将熔融的金属浇入铸型，凝固后得到的金属毛坯。

锻件金属材料经过锻造变形而得到的毛坯。

型材各种热轧和冷轧的圆钢、板材、异型材等，适用于形状简单的、尺寸较小的零件。

焊接件是将各种金属零件用焊接的方法，而得到的结合件。

轴类零件最常用的毛坯是圆形棒料和锻件，由于毛坯经过加热锻造后，能使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，可获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度，这样既可以改变力学性能，又能节约材料、减少机械加工量。

但由于该零件材料为45钢且零件各阶梯的直径差较小切无过多的技术要求，可选用圆形棒料。

毛坯可由型材中的45号长圆钢切割成棒料得到。

1.2.3零件的热处理轴的质量不仅与所选钢材种类有关，还与热处理有关。

正火：将钢件加热到临界温度以上30-50℃,保温适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理工艺。

退火：将钢加热到适度温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺。

调质：淬火与高温回火的复合热处理。

高温回火：淬火钢件在高于500℃条件下的回火。

正火工艺的主要特点是完全奥氏体化和。

与退火相比空冷，正火的冷却速度稍快，过冷度较大。

因此，正火组织中先析相的量较少，组织较细，其强度、硬度比退火稍高。

可作为预先热处理，改善低碳钢或低碳合金钢的切削加工性。

调质可以使钢的性能，材质得到很大程度的调整，其强度、塑性和韧性都较好。

调质后，钢具有优良的综合力学性能。

1.2.4毛坯和材料确定根据以上分析和零件图的综合分析，确定本零件的毛坯选用零件材料为45圆形钢，毛坯为65135mmΦ⨯。

采用本材料加工方便，而且能达到使用要求。

第2章数控加工工艺设计数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。

在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序，这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础。

合格的程序员首先是一个合格的工艺人员，否则就无法做到全面周到地考虑零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序。

零件选用的材料为圆形钢，毛坯为65135mm ⨯，该材料先用正火作为预先热处理，改善零件的切削加工性。

调质最终热处理后得到具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。

但表面硬度较低，不耐磨。

可用调质＋表面淬火提高零件表面硬度.下面就本图进行工艺设计。

2.1 工艺方案工艺方案的制定和选择，是工艺工作中的重要一环。

制定工艺方案与技术经济分析必须运用价值工程的原理，提出各种制造零件价值较高的方案，每种方案所使用的设备、工具和工艺流程各不相同。

对可行的各种工艺方案进行技术经济分析，筛选出技术上先进，经济效益好，生产单位现有和可能提供的物质和技术条件允许的最佳方案。

工艺方案的制定：方案一：三爪自定心卡盘夹紧圆形钢的一端，试切端面及外圆，对刀。

手动钻18Φ通孔。

平全长130mm ，车夹头位6245Φ⨯。

粗车内孔至2825Φ⨯。

掉头，三爪卡盘夹62Φ外圆，夹长25。

试切外圆及端面，对刀。

右端为工件零点。

平端面，保证总长128mm 。

粗车56Φ球面外圆至5883Φ⨯（长）。

粗车00.0238-Φ处至4242Φ⨯（长）。

粗车56Φ球面至60.11Φ。

粗车螺纹外径至3435Φ⨯（长）。

距螺纹端面72mm 处切槽448Φ⨯（宽）及车锥面。

三爪卡盘装夹大头62Φ外圆。

在小端车夹持位3235Φ⨯阶梯，左阶梯端面见光（小头端面不加工，全长128mm ）掉头，三爪卡盘夹3235Φ⨯外圆，试切外圆及端面对刀。

精车端面，保证全长尺寸126mm 。

精车00.0258-Φ外圆、锥面及42Φ外圆至尺寸，保证工序长度尺寸54，并外圆倒角245⨯︒。

内孔切槽405Φ⨯、精车内孔0.0303225+Φ⨯（长），倒角。

外圆上切槽34⨯（深）。

掉头，三爪卡盘夹00.0358-Φ外圆，夹长20mm （垫铜片保护已加工表面），百分表校正00.0358-Φ外圆。

试切外圆对刀及精车端面。

保证全长0.050.05125+-。

倒角C2，半精车00.0238-Φ外圆到38.541.5Φ⨯，螺纹外径至3034.5Φ⨯，球面56Φ至56.98Φ。

粗切26Φ退刀槽至26Φ，保证螺纹长度22及左阶梯面长度34.5。

精车球面左端面，保证轴向尺寸700.1±（注意42Φ喉径）。

车螺纹外径到29.7Φ、螺纹尾部倒角C2、26Φ退刀槽至25.9Φ，保证阶梯面长度尺寸350.05±。

精车00.0241.9338-Φ⨯（长）外圆至尺寸，精车56Φ球面至尺寸。

车M302⨯螺纹，去毛刺。

方案二：三爪自定心卡盘夹紧圆形钢的一端，试切端面及外圆，对刀。