毕业设计论文CA6140主轴加工工艺及数控编程.doc
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1、主轴的加工工艺及数控设计 娄底职业技术学院毕业设计(论文)说明书题 目 主轴加工工艺及数控编程 学 生 系 别 机 电 工 程 系 专 业 班 级 机电一体化(09机大三班) 指 导 教 师 同 组 同 学 开 题 时 间 2011 11 20 完 成 时 间 2011 12 24 - 24 - 摘要机械制造业是一个国家技术进步和社会发展的支柱产业之一,无论是传统产业,还是新兴产业,都离不开各式各样的机械装备。而加快产品上市的时间,提高质量,降低成本,加强服务是制造业追求的永恒主题。此篇论文主要内容是对CA6140主轴加工工艺路线进行的研究、设计和数控编程,其中包括了各道工序的加工方法,机床、
2、刀具、夹具、辅具、量具的选择,准面的选取,定位,夹紧方案的拟定和数控加工程序编写。通过本次毕业设计对典型轴类零件的设计有了很深的认识,本次设计概括了我所学的知识,加深了对本专业的认识水平。本次设计就是进行数控加工工艺设计典型轴类零件,侧重于设计该零件的数控加工工艺和编程,主要设计内容有:完成该零件的工艺规程(包括工艺过程卡、工序卡和数控刀具卡)和主要工序的工装设计。并绘制零件图、夹具图。用G代码编制该零件的数控加工程序,再则学习CAD/ UG相关知识,并编制其构架。使设计有了一定的版图。关键词:轴 夹具 工艺 数控编程 CAD / UGAbstractMachinery manufacturi
3、ng industry is a national technology progress and social development of one of the pillar industries, either traditional industry, or the emerging industry, are inseparable from every kind of machinery and equipment. While speeding up the time to market, improve quality, reduce costs, enhance servic
4、e manufacturing is the pursuit of the eternal theme. This thesis main content is on the CA6140 spindle machining process route for research, design and NC programming, including the procedure of the processing method, machine tools, tools, fixtures, tools, measuring tool selection, the selection of
5、location, quasi, clamping plan design and NC machining programmingKey Through this graduation design of the typical design of shaft typed parts have a deep understanding of, the design outlines of my knowledge, deepen the understanding of the professional knowledge level. This design is for NC machi
6、ning process design of typical shaft parts, focusing on the design of the parts of the NC machining process and programming, the main design elements include: the completion of this part of the process ( including the process cards, process cards and CNC tool cards ) and the main process equipment d
7、esign. And draw the part drawing, fixture graph. Using G code to the preparation of the parts of the NC machining program, for learning CAD / UG related knowledge, and the preparation of its framework.Keywords: shaft jig technology NC programming of CAD / UG目录 第一章 零件图的测绘1 1.1测绘的要求和方法11.2测绘的步骤2第二章 工艺
8、规程的设计42.1零件的分析42.2毛坯的确定及毛坯的制造形式62.3基准的选择72.4制定工艺路线82.5加工工序82.6工序余量及工序尺寸的确定92.7机床和刀具的选择12第三章 夹具设计143.1定位夹紧机构的基本要求及设计思路143.2定位分析143.3.定位基准的选择153.4.选择定位元件153.5.定位误差的分析15第四章 数控程序17 4.1 数控程序的基本介绍17 4.2主轴的数控加工程序19总结与致谢参考文献附图第一章 零件图的测绘1.测绘的要求1层次要分明2粗细要清楚3内外有别4写文字要规范5特殊字符,特殊处理2.测绘的步骤步骤:1.设置图幅设置单位精度。2.建立若干图层
9、。3.设置对象样式。4.选择绘图直线命令,捕捉任意一点为起点,以相对坐标(900,0)为终点,绘制一条水平中心线。5.将“粗实线”图层设置为当前图层,重复选择直线命令,捕捉水平中心线的左端点为起点,以相对坐标(0,26)为终点,绘制一条直线。6.选择修改移动命令,将刚绘制的竖直线向右移动10。7.选择修改偏移命令,将偏移后的竖直线向右分别偏移31、35、75、79、105、109、279、282、388、392、394、504、507、615、619、631、639、665、669、677、731、739、743、789、821、831、843、868、878,如图所示。8. 选择修改偏移命令
10、,将水平中心线向上分别偏移 35、34、37、36、37.6、38.7、38.2、40、39.5、43、42.5、45、49.5、50、47.5、52.5、57.5、56、60、97.5、53,如图所示。9. 选择修改修剪命令,删除多余线段。10.重复选择修剪命令对图进行修剪。11.选择修改倒角命令,设置倒角距离为1,进行倒角操作。12选择绘图直线命令,分别从倒角处向水平中心线绘制垂直线,结果如图所示。13.选择修改圆角命令,设置圆角半径为0.5,对图形进行圆角处理。14.选择修改修剪命令,对上方的水平中心线进行修剪处理。15选择各条偏移后的水平中心线,在图层工具栏中的下拉列表框中选择“粗实线
11、”图层,将水平中心线切换到“粗实线”图层,结果如图所示。16. 选择修改镜像命令,选择已绘制好的轴上半部分轮廓,以水平中心线为镜像轴向下进行镜像处理,结果如图所示。17.重复执行“偏移”命令,将偏移后的直线向右分别偏移295和313,与水平中心线相交。18. 选择绘图圆圆心、半径命令,分别捕捉以上两交点为圆心,绘制半径均为6的圆。19.重复选择直线命令,绘制与两个圆相切的两条直线,然后重复选择“修剪”命令,将多余的线段删除。20.将中心线图层设置为当前图层,选择绘图直线命令,绘制相互垂直的直线。21.将粗实线图层设置为当前图层,然后重复选择圆命令,捕捉刚绘制的两条中心线的交点为圆心,绘制圆。2
12、2.选择修改偏移命令,将刚绘制的水平中心线向上下分别偏移,将竖直中心线向右偏移。23.选择偏移后的直线,在图层工具栏中的图层下拉列表框中选择粗实线图层,将直线切换到粗实线图层24.重复选择修剪命令,对其进行修改。25将“剖面线”图层设置为当前图层,选择绘图图案填充命令,弹出“图案填充和渐变色”对话框,在“图案填充”选项卡的“图案”下拉列表框中选择“ANSI31”作为剖面线形式,将比例设置为1 。26单击添加:拾取点按钮,在绘图区域中选择需要填充的区域,单击确定按钮填充图案,结果如图所示。27.将“尺寸标注”图层设置为当前图层,选择标注半径命令,标注所有圆和圆弧的半径,然后选择标注线性命令,标注
13、相应图形的长度。28.将“文字标注”图层设置为当前图层,选择绘图文字单行文字命令,在标题栏中输入相应的内容。29.选择修改缩放命令,对A3图框进行适当的比例缩放,结果如图所示。第二章 工艺规程的设计2.1零件的分析2.1.1 零件的作用本次设计所给定的零件是CA6140主轴零件图。他主要位于主轴箱部,主要作用是传递回转和扭矩。电动机的回转运动和扭矩是通过各级变速齿轮等传递到主轴,再通过主轴传递给工件或刀具的。主轴必须具有较高的回转精度,以保证工件几何形状的正确;为机床附件和有关工艺装备提供安装基面,直接或间接地支持和导向作用;当棒料(毛坯)需从主轴中心通孔通过作贯穿送料时,主轴内孔还具有支承作
14、用。2.1.2 零件的图样分析 由零件简图可知, 该主轴呈阶梯状, 其上有安装支承轴承、 传动件的圆柱、 圆锥面, 安装滑动齿轮的花键,安装卡盘及顶尖的内外圆锥面,联接紧固螺母的螺旋面,通过棒 料的深孔等。下面分别介绍主轴各主要部分的作用及技术要求: 、 支承轴颈 主轴二个支承轴颈 A、B 圆度公差为 0.005mm,径向跳动公差为 0.005mm;而支承轴颈 112 锥面的接触率70%;表面粗糙度 Ra 为 0.4mm;支承轴颈 尺寸精度为 IT5。因为主轴支承轴颈是用来安装支承轴承,是主轴部件的装配基准面, 所以它的制造精度直接影响到主轴部件的回转精度。 、 端部锥孔 主轴端部内锥孔(莫氏
15、 6 号)对支承轴颈 A、B 的跳动在轴端面处 公差为 0.005mm,离轴端面 300mm 处公差为 0.01 mm;锥面接触率70%;表面粗糙度 Ra 为 0.4mm;硬度要求 4550HRC。该锥孔是用来安装顶尖或工具锥柄的,其轴心线必 须与两个支承轴颈的轴心线严格同轴,否则会使工件(或工具)产生同轴度误差。 、 端部短锥和端面 头部短锥 C 和端面 D 对主轴二个支承轴颈 A、 的径向圆跳 B 动公差为 0.008mm;表面粗糙度 Ra 为 0.8mm。它是安装卡盘的定位面。为保证卡盘的定 心精度,该圆锥面必须与支承轴颈同轴,而端面必须与主轴的回转中心垂直。 、 空套齿轮轴颈 空套齿轮
16、轴颈对支承轴颈 A、 的径向圆跳动公差为 0.015 mm。 B 由于该轴颈是与齿轮孔相配合的表面, 对支承轴颈应有一定的同轴度要求, 否则引起主 轴传动啮合不良,当主轴转速很高时,还会影响齿轮传动平稳性并产生噪声。 、 螺纹 主轴上螺旋面的误差是造成压紧螺母端面跳动的原因之一, 所以应控制 螺纹的加工精度。 当主轴上压紧螺母的端面跳动过大时, 会使被压紧的滚动轴承内环的 轴心线产生倾斜,从而引起主轴的径向圆跳动。 从上述分析可以看出,主轴的主要加工表面是两个支承轴颈、锥孔、前端短锥面 及其端面、以及装齿轮的各个轴颈等。而保证支承轴颈本身的尺寸精度、几何形状精 度、 两个支承轴颈之间的同轴度、
17、 支承轴颈与其它表面的相互位置精度和表面粗糙度, 则是主轴加工的关键。2.1.3 主轴的主要技术要求 (1)尺寸精度和表面粗糙度主轴的支承轴和安装传动齿轮的轴颈是决定机床工作精度的关键表面,其精度要求最高,一般不低于IT5级;表面粗糙度。由于主轴需要在负荷条件下作回转运动,故要求有较高的抗疲劳的能力,表面不允许有裂纹等缺陷。(2)表面几何形状和相互位置精度:主轴支承轴颈的圆度直接影响加工工件的圆度,故要求较高,其误差不大于尺寸的。主轴轴颈对支承轴颈的跳动公差,用标准检验棒检查时,在近主轴端处不大于:在离主轴端处不大于。其他定位表面对支承轴颈的同轴度、平行度或垂直度公差一般为。(3)主轴上螺纹的
18、精度,一般不低于二级。2.1.4 工艺过程分组CA6140车床主轴结构较为复杂,精度要求也较高,在大批量的生产条件下,主轴的机械加工工艺过程有三组加工表面。第一阶段:以毛坯外圆为基准,车和的端面及钻中心孔。第二阶段:以中心孔为基准,粗车外圆,半精车、磨削各阶段外圆、轴颈,铣键槽,车、螺纹、钻端面上各孔、铣花键。第三阶段:以两端面支承轴颈为基准,钻通孔、车、磨小端面锥孔(配锥堵),车、磨大端锥孔(配莫氏号锥堵)。2.2 毛坯的确定及毛坯的制造形式2.2.1毛坯尺寸的确定主轴零件材料 45 钢,硬度 HBS 为 127:162。生产类型为大批量生产,采用 自由锻,设备上使用胎膜锻毛坯,经计算毛坯重
19、量约 30Kg. 由机械加工工艺手册表 2.3-22 得: 直径为 80:100 的余量及偏差为 11+3-4 直径为 101:125 的余量及偏差为 11 +3 -4 直径为 101:125 的余量及偏差为 13 +3 -5 对主轴的零件进行分析:195-106.373 相差 88.627mm 195-120 相差 75mm 120-90 相差 30mm 由于考虑到胎膜锻加工的特征, 故由上面分析可得将对坯模进行二次拔长, 且第一 次拔长时以120 的毛坯尺寸131 +3 mm 为拔长对象,第 2 次拔长是以90mm 的毛坯尺 -4 寸100 +2 mm,毛坯原坯模为208 +3 ,体积约为
20、 0.03 立方米。毛坯图2.2.2 热处理工艺的制定和安排选择合适的材料并在整个加工过程中安排足够和合理的热处理工序, 对于保证主轴 的力学性能、精度要求和改善其切削加工性能非常重要。车床主轴的热处理主要包括:1毛坯热处理 车床主轴的毛坯热处理一般采用正火,其目的是消除锻造应力,细化晶粒,并使 金属组织均匀,以利于切削加工。2预备热处理 在粗加工之后半精加工之前, 安排调质处理, 目的是获得均匀细密的回火索氏体组 织,提高其综合力学性能,同时,细密的索氏体金相组织有利于零件精加工后获得光洁 的表面。 3最终热处理 主轴的某些重要表面(如90g5 轴颈、锥孔及外锥等)需经高频淬火。最终热处 理
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