江苏省扬州技师学院技师论文江苏省国家职业资格鉴定数控车工二级技师论文题 目 偏心件的孔轴配合加工 专 业 数控技术与机械加工 班 级 08数控技师（本） 学生姓名 张 赛 健 学 号 0 7 指导教师 王磊 吴艳 2012 年 5 月 摘 要 随着社会的需要和科学技术的快速发展产品的竞争愈来愈激烈，学习数控技术的人不断增长，而真正掌握这项技术的人必定是少数。科学水平的不断发展，也使社会生产力得到了空前的进步，不断催生而出的新的加工制造业越来越多的应用于生产实践之中，并对社会进步发挥着巨大的推进作用。数控加工就是其中最具代表性的技术之一。机械传动中，由回转运动变为往复运动，往往是由偏心轴和曲轴来完成的。机械的开会和缩紧也往由偏心零件来完成的，可见偏心零件在机械制造中运用的非常广泛。本课题来源于生产实践，充分利用所学的机械制图、机械设计及机械制造等课程，了解针对偏心工件的特点，通过CAD软件，利用该软件制图功能，完成偏心工件类零件偏心外圆车组合夹具的设计。通过分析偏心工件类零件传统加工手段和三爪微调车削法, 得出了加工困难、 效率低、 互换性差及精度不易保证的结论,针对其缺陷提出了高效加工高精度偏心工件类零件的工艺方案组合夹具车削法。在课题的研究设计阶段，首先从众多的零件中选择一个作为设计夹具的零件。针对该零件的结构特点，制定该零件的加工工艺。其次要了解夹具的相关知识，结合零件的结构特点选择需要的夹具元件，设计出夹具的大体结构。为了保证夹具组装精度，需要学习了解工件定位原理。根据这些原理结合零件的结构特点确定零件在夹具中以轴外圆作为定位，计算夹具的定位精度与夹紧力保证零件在夹具上的加工精度。关键词：数控技术 偏心 加工工艺 工件定位 目 录第一章 前言4第二章 偏心工件的车削加工简介 2.1、偏心工件的车削加工方法5 2.2、传统加工手段分析5 2.3、专用夹具车削法7 2.4、加工原理8 2.5、偏心垫厚度计算9第三章 零件图的分析 3.1、零件造型14 3.2、偏心工件零件的工艺分析16 3.3、工艺规程16 3.4、生产类型的确定17第四章 毛胚的选择 4.1、选择毛胚时的考虑因素17 4.2、毛胚种类的选择17 4.3、毛胚是结构形状和外形尺寸的选择17第五章 加工心轴是定位与加工工艺的选择 5.1、定位基准的选择18 5.2、心轴的定位方法18 5.3、加工方法的选择19 5.4、加工顺序的安排20 5.5、工序设计20 5.6、机床与工艺设备的选择20 5.7、刀具材料的选择21 5.8、切削用量的选择23第六章 完成心轴的加工 6.1、心轴的切削加工25 6.2、零件程序编制25 6.3、工艺卡片27第七章 小结 30 谢辞31 参考文献 31第一章 前言数控车床又称为 CNC车床，即计算机数字控制车床，是目前国内使用量最大，覆盖面最广的一种数控机床，约占数控机床总数的25%。数控机床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（it、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。而且随着世界制造业的转移，中国正逐步成为世界加工厂，美国，韩国，英国等国家已经进入工业化发展的高科技密集时代与微电子时代，钢铁，机械，化工等重工业正逐步向发展中国家转移，我国正处于重工业发展中期，所以数控技术的发展对发展中国家的发展尤为重要。本课题来源于偏心工件零件的生产制造，在设计加工传动机构中偏心工件时，首先要清楚偏心工件在传动机构中所起到的作用。偏心工件是传动机构完成往复运动相互转换的功能，它根据机械传动的要求，按往复线程的长短，偏心工件能够很好的完成功能转换。它对机器的工作性能，可靠性和耐久性有很大的影响。因此在生产时可靠的生产加工工艺和组装工艺是非常重要的。在本设计的前半部分花了比较长的篇幅讲了有关偏心工件方面的加工工艺，为本次设计作一个详尽的前期准备工作。夹具设计必须满足工艺要求，结构性能可靠，使用安全，操作方便，有利于实现优质、高产、低耗，改善劳动条件，提高标准化、通用化、系列化水平。在设计时还应尽量采用有关的国家标准、行业标准、企业标准。这些都是一个好的夹具产生之前必不可少的条件。第二章 偏心工件的车削加工的简介2.1偏心工件的车削加工方法在传动机构中,一般常用偏心工件或曲轴等偏心件来完成回转运动与往复运动相互转换的功能, 因此偏心件在机械传动中应用的十分广泛。偏心件加工工艺水平的高低( 特别是大型偏心工件)可以反映出一个企业的机械加工工艺能力。偏心类工件是轴线与轴线平行但不重合的工件,其中外圆与外圆偏心的工件称为偏心工件,内孔与外圆偏心的工件称为偏心套,轴线之间的距离称为偏心距。车削加工偏心类工件的方法很多, 如三爪自定心卡盘车削法、 四爪单动卡盘车削法、 双重卡盘车削法、 花盘车削法、 偏心卡盘车削法、 两顶尖车削法和专用夹具车削法。偏心工件工件在机械加工中比较常见,属于轴类零件中比较难加工的,常见的车削加工方法有三爪车削法、 四爪车削法、 花盘车削法、三爪微调车削法和专用夹具车削法。2.2传统加工手段分析传统加工手段车削加工偏心工件类工件, 工件装夹有一定的难度, 要求具有较强的操作技能。在单件或小批量加工偏心工件类零件时, 传统的加工手段一般有三爪车削法、 四爪车削法和花盘车削法等方法。（1）三爪车削法图1-1 三爪车削法示意图三爪车削法车削加工偏心工件类工件, 适用车削加工单件小批量、 小偏心距、 精度要求不高的工件。这种加工方法需要数学计算,要求操作者有较高的专业理论知识。三爪车削法车削加工偏心工件类工件, 在三爪卡盘的其中 1个卡爪上垫 1个垫块 (见图 1-1), 垫块厚度X 的计算方法如下: X = 1 . 5e+ k , 式中: X 为垫块厚度, e为工件偏心距, k为工件偏心距修正值(其正负按实测结果确定); k = 1. 5e , 式中 e为试切后的偏心距实测误差; e= e - e 测,式中 e测 为试切后实测偏心距。这样垫块的厚度尺寸虽确定了, 但值得注意的是垫块轴向长度尺寸,其大小直接影响偏心工件轴线的平行度。实践证明, 垫块轴向尺寸小于 15mm时, 不能保证偏心工件轴线的平行度; 当其大于30mm时,容易保证偏心工件的平行度, 有利于保证偏心工件加工精度。三爪车削法加工偏心工件类工件,从理论上讲非常正确,但在实际应用中可操作性太差,具有以下缺陷。1) 虽明确了垫块的厚度尺寸和轴向长度尺寸,但其材质、 加工要求不同也严重影响工件的加工精度, 多数满足不了偏心工件的加工要求;2) 找正偏心工件类工件轴线平行度时, 必须找正最高侧面母线或最低侧母线与主轴轴线平行, 费时费工又不一定取得很好的效果;3) 实测偏心距, 百分表最高侧母线与最低侧母线之间的读数差的一半即是偏心距, 也就是说百分表触及最高侧母线和最低侧母线的位置误差直接影响偏心距的测量精度, 从而直接影响工件的加工精度;4) 卸下工件再次安装时卡盘精度和人为安装因素也直接影响工件的加工精度, 很难保证工件精度和互换性。（2）四爪车削法和花盘车削法四爪车削法和花盘车削法加工偏心工件类工件,适用于车削加工单件、 偏心距较大、 精度要求不高的工件。这种加工方法虽然不需要数学计算和专业理论知识,但要求操作者具有较强的操作技能,装夹工件有一定的难度,也能充分体现操作者的综合能力。四爪单动卡盘车削法和花盘车削法加工偏心工件类工件,从理论上讲可行,但实际操作性很差, 对操作者操作技能的依赖性很强,也同三爪车削法一样具有以下缺陷。1) 找正偏心工件类工件轴线平行度时,必须找正最高侧面母线或最低侧母线与主轴轴线平行, 费时费工又不一定取得好效果;2) 实测偏心距, 百分表最高侧母线与最低侧母线之间的读数差的一半即是偏心距, 也就是说百分表触及最高侧母线和最低侧母线的位置误差直接影响偏心距的测量精度, 人为因素直接影响工件的加工精度;3) 工件的找正、 测量偏心距比三爪车削法还麻烦、费时;4) 卸下工件再次安装时需重新找正、 重新测量偏心距,根本没有互换性可言。 2.3专用夹具车削法偏心工件类零件传统加工手段和改进三爪车削法虽能完成偏心工件类零件加工的任务, 但其加工困难、效率低、互换性和精度难保证的缺陷是现代高效高精加工理念所不容的。为了降低工人劳动强度、提高偏心零件加工精度和互换性、 提高生产效率,经多次与有经验的老师傅探讨, 针对批量生产提出了高效加工高精度偏心工件类零件的方案专用夹具车削法。为此, 我们以简单的偏心套和带钢球回转顶尖结合的专用夹具结构作简单分析,如图 1-2所示,此专用夹具设计时主要考虑如下内容:图1-2 偏心套和带钢球回转顶尖结合的专用夹具车削法示意图