轴类零件加工工艺分析及精度检测

哈尔滨应用职业技术学院 毕业设计 标题:轴类零件加工工艺分析及精度检测 学生姓名:王建鑫 系部:机械工程系 专业:数控技术 指导教师:王海燕 起止时间: 2011-6-20 目录 摘要 (1) ABSERACT (2) 引言 (3) 第1章零件图及简介 (4) 1.1A UTO CAD图样 (4) 1.2零件介绍: (5) 第2章.零件加工工艺分析 (6) 2.1工艺路线选择 (6) 2.1.1加工顺序的安排 (6) 2.1.2工序集中的选择 (6) 2.1.3走刀路线的确定 (6) 2.2工件工艺分析 (7) 2.3刀具切削参数 (9) 2.4刀具、夹具、量具、材料选择 (10) 第3章程序编写 (11) 3.1程序编写介绍 (11) 3.1.1 G代码指令: (11) 3.1.2 M代码指令: (11) 3.2程序编辑 (12) 第4章零件精度检测及误差分析 (16) 4.1误差分析 (16) 4.1.1误差来源分析 (16) 4.1.2测量误差 (16) 4.2测量结果 (17) 4.2.1计量器选择依据 (17) 4.2.2加工工件的部分重要尺寸检测结果 (17) 4.3如何避免误差 (18) 总结 (20) 参考文献 (21) 致谢 (22) 摘要 在数控车削加工中,加工工艺指导整个加工过程。加工工艺的不同不同,必然引起加工工艺工序的不同。合理的选择加工工艺可以提高数控车床的加工效率,选择合理的加工路亦是可以事半功倍。本文将从走刀路线、程序的编制等细节出发,分析在数控车削中程序的编制及合理的加工工序,并将加工的零件进行检测。 关键词:加工工艺加工工序精度检测 Abseract In the numerical control turning processing, processing technology guides the machining process. Processing craft different different, must cause the different processing process. The choice of reasonable processing technology can improve the efficiency of the CNC lathe processing, choice of the reasonable processing road is also can be easier. This paper from the sword go line, programming, and other details, the author analyzes the numerical control turning in the programming method and the reasonable processing operations, and will test the parts processing. Key words: process processing precision testing process. 引言 近年来,随着计算机技术的发展,数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域,尤其是机械制造业中,普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。随着科学技术不断发展,数控机床的发展也越来越快,数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。 本文利用F-0i数控车床进行加工,经过对工件进行工艺分析、拟定加工、合理选择刀具后,针对两件的加工特点选择合理的切削用量,并在加工过程中控制好精度要求,使其达到良好的加工效果。 第1章零件图及简介 1.1AutoCAD图样 本文加工的工件图样如下: 图1-1件一 注:A、B点标注:A(36,-35) B(46,-40) 图1-2件二 1.2零件介绍: 该零件是俩个轴类零件的配合件,工件起到连接的作用,承受一定的载荷量;件1加工时就要从左端往右端加工,无需调头加工,但是内孔加工时要掉头加工的,内孔加工时要注意不要打刀;件2是一个简单的轴类零件,只要从右端加工,加工后的右端的倒角可以手动加工,也可以调头加工,无论是什么加工方法,都要在料端做个与件2配合的螺纹内孔,不要直接夹持螺纹端;零件加工后的精度检测是检验零件的合不合格的,不符合要求要及时改正。 第2章.零件加工工艺分析 2.1工艺路线选择 2.1.1加工顺序的安排 1.机械加工顺序的安排 1)先粗后精 2)先近后远 3)先内后外 4)先次后主 2.热处理的工序的安排 1)预备热处理 2)最终热处理 3.辅助工序的安排 检验、试验、去磁、去毛刺、清洗除 2.1.2工序集中的选择 单件小批量的生产应该采用工序集中的,工件一次性装夹中就可以加工较多的表面,缩短生产周期,以提高生产效率。 2.1.3走刀路线的确定 确定走刀路线时应该注意的几点: a)寻求最短加工路线 b)最终轮廓走刀一次完成 c)选择切入切去方向 d)选择使工件的加工后变形小的路线 件1与件2的走刀路线如下图: 2.2工件工艺分析 (1)一号工件(图1-2):该零件为轴类零件,因此在设计工序时,应先进行粗车,去除毛刺后再进行精车加工。 此工件有通孔,所以要预钻φ18的孔,长度为65mm。在选择加工时要合理安排加工工序,保证精度。 选工件左端为装夹面,外圆加工步骤如下: 1)用35°外圆刀加工,并采用一次性装夹完成的方法,即先粗车φ48的外圆,再精车外圆,在M42x2的外螺纹处先去掉0.2mm的余量,为螺纹加工做准备。 2)用60°外螺纹车刀加工螺纹,分粗、精加工(精加工修正牙形)。 3)用刃宽3mm的外沟槽刀在45mm处割出沟槽,完成外圆加工。 孔的尺寸精度要求较高,粗糙度值较小,选择内孔精车到时,刀杆既要尺寸适合、强度高;又要与孔壁间有较充裕的排屑空间,防止铁削拉伤孔壁。此外,选择合理的车刀角度、选择合理的切削速度并辅以适当的切削液是车好内孔的重要保证[1]。 内孔加工步骤如下: 1)用内镗刀先粗车内孔,加工长度在原尺寸的60mm长度上加出1mm,实际加工长度为61mm,目的是为了以下割断做准备,使工件左端内孔边缘好去毛刺。再精加工内孔。 2)用梯形螺纹刀粗、精加工内梯形螺纹。内孔加工结束。 割断加工步骤如下: 1)用刀宽为3mm的沟槽刀割断,并在工件左端割45°,长度为1mm的工艺倒角。 (2)二号工件(图1-3):以件二左端为装夹面进行加工,步骤如下: 1)用90°外圆车刀粗加工外圆,加工长度为原尺寸60mm的长度上加5mm,实际加工长度为65mm,为以下割断程序做准备。然后精加工外圆,在螺纹处去除0.2mm的余量,为以下螺纹程序做准备。 2)用外梯形螺纹刀加工外梯形螺纹。 3)用外沟槽刀割断,并在工件左端割长度为1mm的45°工艺倒角。 2.3刀具切削参数 (1) 切削速度 ()min /1000 m Dn V π= 式中: D ——工件或刀具的外径(mm ); n ——工件或刀具的每分钟转速(转/每分)。 (2) 吃刀深度 Pn=D-d/2 式中: D ——待加工表面直径(mm ) d ——已加工表面直径(mm ) 切削参数的合理选择直接影响工件的精度,本文所选用的参数如下表: 工序号 工序内容 刀具号 主轴转速 进给速度 背吃到量 备注 1 粗车外圆 1 S1000 F0.3 1.5 2 精车外圆 1 S1500 F0.1 0.15 3 割槽 3 S600 F0.1 4 外三角螺纹 2 S600 F0.2 5 内孔粗车 4 S600 F0.2 1.2 6 内孔精车 4 S800 F0.1 0.15 7 内梯形螺纹 5 S400 F0.1 8 外梯形螺纹 6 S400 F0.2 2.4刀具、夹具、量具、材料选择 所需刀具:外圆刀,外割槽刀,外梯形螺纹刀,外螺纹刀,内孔镗刀,内梯形螺纹刀。 所需量具:游标卡尺、外径千分尺、深度尺、内经百分表、杠杆百分表、量规。 毛坯选择:选料为φ50的45钢,长100mm的毛坯料,数量X2。 所用夹具:选用三爪自定心卡盘、顶尖 第3章程序编写 3.1程序编写介绍 本文运用的G代码和M代码指令的部分介绍如下: 3.1.1 G代码指令: 代码名称和功能简述: G00------快速定位 G01------直线插补 G02------顺时针方向圆弧插补 G03------逆时针方向圆弧插补 G71------切削循环加工 G90------绝对尺寸 G91------相对尺寸 G94------进给率,每分钟进给 G95------进给率,每转进给 3.1.2 M代码指令: M代码和功能简述: M00------程序停止 M01------条件程序停止 M02------程序结束 M03------主轴正转 M04------主轴反转 M05------主轴停止 M08------冷却开 M09------冷却关 M30------程序结束并返回程序头 3.2程序编辑 程序编辑如下表格: o0001 件1的外形加工 t0101 外圆车刀,1号刀具,1号刀补m03s1000 主轴正转,转速1000r/mm g00x50.z5. 循环起始点x50.z5. g71u1.r3. G71循环加工 g71p1q2u1.w0.5f0.3 进给0.3 n1g01x36.m08 打开切削液 z0 x42.z-3. z-15. x36.w-3. z-35. g02x46.z-40.r5. g01x48. n2z-60. g00x50.m09 切削液关闭 z5. t0202 2号刀割断刀 m03s600 g00x55.z-55. g01x42.f0.1 x55. w5. x42. x55. z200. t0808 8号是螺纹刀 M03s400 g00x42.z2. g92x42.Z-20.f2. G92螺纹循环加工X41.5 X41. X40. X39.7 X39.5 X39.4 G00x50.z50. 退刀x50.z50. M05 主轴停止 M30 程序停止并返回 o0002 t0303 镗刀 m03s600 g00x0.z5. g71u1.r3. G71循环加工 g71p1q2u1.W0.5f0.3 n1g01x32. z0 x26.z-20. x24.w-1. x20. w-16.25 x20. n2z-60. g00z50. t0404 内割刀(刀宽4mm) m03s800 g00x5.z5. g01z-41.25f0.1 x34. x5. z50. t0505 内割刀(刀宽1mm) m03s600 g00x5.z5. g01Z-36.25 X24. X27.W-2. x5. z5. t0707 内孔螺纹刀 m03s400 g92x24.z-37.25f3. G92螺纹循环加工x23. x22. x21. x20.5 x20.2 x20.1 z30. m05 M30 o0003 T0404 内割刀(刀宽4mm) m03s600 g00x20.z5. g01z-19.f0.2 x20. x26.W-4. x10. z50. m05 m30 o0004 t0101 外圆车刀 m03s1500 g00x40.z5. g71u1.r3. g71p1q2u1.w0.5f0.1 n1g01x20. z0 x24.w-2. z-25. x25.75 x34.5w-20. x36. x38.w-1. n2z-60. g00x50. t0808 外螺纹刀 m03s400 g00x24.z2.f0.2 x23. x22. x21.7 x21.5 x21.4 m05 m30 o0005 t0101 外圆车刀m03s600 g0040.z5. g01x36.f0.2 z0 x38.z-1. z-15. x50. m05 m30 第4章零件精度检测及误差分析 4.1误差分析 4.1.1误差来源分析 (1)零件在车削中产生尺寸精度超差; (2)零件在车削中产生锥度,前后尺寸公差不一样; (3)零件在加工完毕后,表面粗糙度不一。外形达到表面粗糙度要求,内孔比较毛糙,达不到粗糙度要求。 4.1.2测量误差 (1)测量误差的概念 由于计量器具本身具有误差和测量条件的限制,任何测量过程都不可避免地存在误差。测量所得的值是被测量的真值,测得值与被测得的真值之间的差异在数值上的表现为测量误差。测量误差可以表示为绝对误差和相对误差。 (2)测量误差的来源 1)计量器具的误差 计量器具的误差是指计量器具本身在设计、制造和使用过程中造成的各项误差。这些误差的综合反映可以用计量器具的示值精度或不正确来表示。 2)标准件误差 标准件误差是指作为标准的标准件本身的制造误差和检定误差。 3)测量方法误差 测量方法误差是指由于测量方法不完善所引起的误差。 4)测量环境误差 测量环境误差是指测量时的环境条件不符合标准条件所引起的误差。 5)人员误差 人员误差是指由于测量人员的主观因素所引起的误差。 4.2测量结果 4.2.1计量器选择依据 (1)如何选择计量器 在选择计量器具时,要综合考虑计量器具的技术指标和经济性,在保证工件性能质量的前题下还要综合考虑加工和检验的经济性。具体考虑时要注意: 1)选择计量器具应与被测工件的外形、位置、尺寸的大小及被测参数特性相对应,是所选计量器具的测量范围能满足工件的要求。 2)选择计量器具应考虑精简的尺寸公差,使所选计量器具的测量不确定值既能保证测量要求,又符合经济性要求。 (2)本文所涉及的计量器具 1)游标卡尺 2)外径千分尺 3)深度尺 4)内径百分表 5)螺纹通规、 止规 6)公法线尺 4.2.2加工工件的部分重要尺寸检测结果 工件尺寸检测结果: 序号标准 尺寸 上偏差下偏差使用量具测量结果结果判定 1 Φ48 (件一) 0 -0.039 外径千分尺Φ47.98 OK 2 Φ20 (件一) +0.029 0 内径千分尺Φ19.01 OK 3 Φ38 (件二) 0 -0.033 外径千分尺Φ38.01 NG 4 M42x2 (件一)螺纹环规通规不进,止 规不进 NG 5 Tr26x3 (件一) +0.085 -0.335 公法线尺 24.52 OK 6 10 (件一) +0.03 -0.03 游标卡尺10.01 OK 7 60 (件一) +0.037 -0.037 游标卡尺 59.99 OK 8 60 (件二) +0.05 -0.05 游标卡尺 60.06 NG 9 80 (配合) +0.05 -0.05 游标卡尺 80.04 OK 上述尺寸超差的解决方法: (1)Φ38的外圆尺寸超差 修正方法: 修改刀补,使其达到理想值。 (2)螺纹M42x2尺寸超差 修正方法:通规不进,止规不进。表明其尺寸偏大,需修正螺纹牙顶宽度。 (3)60mm长度尺寸超差 修正方法:以右端面为基准,夹住工件55mm处,利用外圆车刀对左端面进行端面切削,使其达到理想值。 4.3如何避免误差 (1)尺寸误差避免措施是: 1)要认真看清图纸,看图时要反复多看几遍. 2)量具使用前,必须仔细检查和调整零件,正确使用量具。特别是精车时,游标卡尺和千分尺必须配合使用,以防测量时多一圈或少一圈。 3)选择刀尖倒棱,刀尖圆弧半径小的刀具,精细研磨刃口,提高刀具刚性。 (2)形位误差避免措施是: 1)分粗车、精车工序。 2)工件装夹松紧要适当,检查顶尖回转精度,及时修理或更换。 (3)粗糙度误差避免措施是: 1)应消除或防止由于车床刚性不足引起的振动,适当调整车床。 2)增加车刀刚性和正确装夹车刀,增加工件的装夹刚性,加设工件辅助支承,采用弹性刀杆,防止车削时引起振动。 3)合理选择车刀角度,适当增大前角、后角和主偏角来防止工件表面挤压现象的出现,正确刃磨车刀,刃口与刀尖要锋利。 4)选用合理的切削用量,进给量不宜太大,精车余量和切削速度应选择恰当,来提高工件表面粗糙度。 总结 实际的加工证明,在加工零件前要做好充分的准备工作,对零件图纸进行分析,确定正确的加工工艺。熟练掌握机床操作,在加工过程中,要测量尺寸精度,形位精度,让零件在公差允许的范围内,避免不必要的误差,确保零件之间能够互相配合,这样才能加工出合格的工件。 参考文献 [1].袁锋.数控车床.[M]--北京:机械工业出版社.2008. 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