天津冶金职业技术学院 毕业课题 轴类零件的加工工艺与编辑 系 别 机械工程系 专 业 机电一体化 班 级 机电 12-3 学生姓名 马强 指导教师 张新广 2015年4月6日 摘要随着数控技术的不断发展和应用领域的逐渐扩大，数控技术对国计民生的一些重业要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的法发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。告诉、高精加工技术科技可极大地提高效率，益高产品的质量和档次，短期生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工，无论是手工编程还是自动数控编程再编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工法案，选择合适的道具，确定切削用量，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需要做一些处理。兵在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工成合格的产品。 本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，惊醒了工艺方案的分析，零件装夹方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制一些列问题的论述。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。 关键词：数控加工，工艺过程，加工工序，目录摘要11 轴的概述3 1.1主要功用和类型3 1.2轴类零件的材料和毛坯选择31.3 轴的磨损分析31.4轴的技术要求41.5轴上零件的定位52 CAXA制造工程师的概述82.1 CAXA的概念82.2caxa的曲面应用82.3caxa的数控加工应用93轴的分析113.1轴的二维Autocad图11 3.2加工设备的选择113.2.1机床113.2.2刀具123.2.3量具143.2.4夹具153.3定位元件的选择163.5夹紧元件的选择174轴的三维造型与仿真加工184.1轴的三维造型184.2轴的仿真加工20课题总结22参考文献231 轴的概述1.1主要功用和类型 （1）传递动力和动力（转矩） （2）支承回转零件（如齿轮、带轮） (3)轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件，但也有少部分是方型的。轴是支承转动零件 （4）轴类零件是常见的典型零件之一，其主要功用是支持传动零部件（齿轮、皮带轮、离合器等），传递扭矩和承受载荷，就其功用可分为：主轴、异形轴和其它轴三类，主轴除支持齿轮或皮带轮、离合器外，还将旋转运动及扭转力矩通过主轴端部的夹具传给工件或刀具；异形轴可通过凸轮、偏心和曲拐部分将回转运动变为直线运动，其它轴则主要传递扭矩或承受载荷。 （5）从轴类零件的结构特性来看，它们是长度（L）大于直径（d）的回转体零件，若L/d12，通常称为刚性轴；而L/d12称为挠性轴，其被加工表面常有内外圆柱表面、圆锥面及花键、键槽、螺纹等。根据轴类零件的结构特点和精度要求，应选择合理的定位基准和加工方法进行加工。1.2 轴类零件的材料和毛坯选择轴类零件应根据不同的工件条件和使用要求选用不同的材料。45号钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜，经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，局部淬火后在回火，表面硬度可达HRC4552。40Cr等合金钢结构钢适用于中等精度，而转速较高的轴类零件，具有较高的综合机械性能。轴承钢GCr15和弹簧钢Mn 可制造较高精度的轴。20CrMnTi、18CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢含铬、锰钛和硼等元素，可用来制造在高速度、重载荷等条件下的轴类零件。 轴杆类零件是机械产品中支承传动件、承受载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件，其结构特征是轴向（纵向）尺寸远大于径向（横向）尺寸，包括各种动轴、机床主轴、丝杆、光杆、偏心轮、凸轮轴、齿轮轴等。轴类零件最常用的毛坯是型材和锻件，对于某些大型的结构形状复杂的轴也可用铸件或焊接结构件。对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用型材（即热轧或冷拉圆钢）作为毛坯。对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和交变应力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。当生产批量较小时，应采用自由锻件；当生产批量较大时，应采用模锻件。对于结构形状复杂的大型轴类零件，其毛坯可用砂型铸造件、焊接结构件或铸焊结构毛坯。本次设计加工的零件为输出轴，需要较高的强度和韧性等综合机械性能，工作载荷基本平衡，故选用45号钢。由于该轴工作时不承受冲击载荷，工作性质一般，且各阶梯轴径相差不大，因此可选用热轧圆钢作为毛胚。1.3轴的磨损分析 轴类磨损是轴使用过程中最常见的设备问题。1.3.1磨损原因 轴类零件出现磨损的原因有很多，但是最主要的而原因就是用来制造轴的金属特性决定的，金属虽然硬度高，但是退让性差，（变形后无法复原），抗冲击性能较差，抗疲劳性能差，因此容易造成粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、微动磨损等，大部分的轴类磨损不易察觉，只有出熰漺噩高温、跳动幅度大、异响等情况时，才会引起人们的察觉，但是人们发觉时，大部分轴都已磨损，从而造成机器停机。1.3.2针对技术大型设备轴头磨损后的修复是一个值得关注的问题。当轴的材质45钢（调质处理）时，如果仅采用堆焊处理，则会产生焊接内应力，在重载荷或高速运转的情况下，可能在轴肩处出现裂纹乃至断裂的现象。如果采用去应力退火，则难于操作，且加工周期长，检修费高。当轴的材质为HT200时，采用焊接也不了理想。国内针对轴类磨损一般采用的是补焊、镶轴套、打麻点等，如果停机时间短又有备件，一般采用更新轴，一些维修技术较高的企业会采用电刷镀、激光焊、微弧焊甚至冷焊等，这些维修技术需要采购高昂的设备和高薪聘请技术工人，国内一些中小企业一般通过技术较高外协来帮助修复高价值轴，只不过支付高昂的维修费用和运输费用。1.4轴的技术要求（1）尺寸精度：轴类零件的主要便面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圈轴颈即支撑轴颈，用于确定轴的位置幦浯撑轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5-IT7：应一类为与各类传动配合的轴颈，及配合轴颈，其精度较低，常为IT6-IT9。（2）几何精度：轴类零件一般是用两个轴颈支撑在轴承上，这两个轴颈称为支撑轴颈，也是轴的装配基准。除了吃醋精度外，一般对支撑轴颈的几何精度（圆度、圆柱度）提出要求。对于一般精度的轴颈，几何形状误差应限制在直径公差范围内，应在零件图样上另行规定其语允许的公差值。（3）相互位置精度：包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。（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决定。支承轴颈常为0.2-0.6um，传动件配合轴颈为0.4-3.2um。1.5轴上零件的定位 为了防止轴上零件受力时发生沿轴向或周向的相对运动，轴上零件除了有游动或空转的要求者外，都必须进行必要的轴向和周向定位，以保证其正确的工作位置。轴上零件的轴向定位是以轴肩、套筒、圆螺母、轴端挡圈和轴承端盖等来保证的。轴肩分为定位轴肩和非定位轴肩两类，利用轴肩定位是最方便可靠的方法，但采用轴肩就必然会使轴的直径加大，而且轴肩处将因截面突变而引起应力集中。另外，轴肩过多时也不利于加工。因此，轴肩定位多用于轴向力较大的场合。定位轴肩的高度h一般取为h=（0.070.1）d，d为与零件相配处的轴径尺寸。滚动轴承的定位轴肩高度必须低于轴承内圈端面的高度，以便拆卸轴承，轴肩的高度可查手册中轴承的安装尺寸。为了使零件能靠紧轴肩而得到准确可靠的定位，轴肩处的过渡圆角半径r必须小于与之相配的零件毂孔端部的圆角半径R或倒角尺寸C。轴和零件上的倒角和圆角尺寸的常用范围见下表。非定位轴肩是为了加工和装配方便而设置的，其高度没有严格的规定，一般取为12mm。1.套筒定位结构简单，定位可靠，轴上不需开槽钻孔和切制螺纹，因而不影响轴的疲劳强度，一般用于轴上两个零件之间的定位。如两零件的间距较大时，不宜采用套筒定位，以免增大套筒的质量及材料用量。因套筒与轴的配合较松，如轴的转速较高时，也不宜采用套筒定位。2.圆螺母定位可承受大的轴向力，但轴上螺纹处有较大的应力集中，会降低轴的疲劳强度，故一般用于固定轴端的零件，有双圆螺母和圆螺母与止动垫片两种型式。当轴上两零件间距离较大不宜使用套筒定位时，也常采用圆螺母定位。3.轴端挡圈适用于固定轴端零件，可以承受较大的轴向力。4.轴承端盖用螺钉或榫槽与箱体联接而使滚动轴承的外圈得到轴向定位。在一般情况下，整个轴的轴向定位也常利用轴承端盖来实现。利用弹性挡圈紧定螺钉及锁紧挡圈等进行轴向定位，只适用于零件上的轴向力不大之处。紧定螺钉和锁紧挡圈常用亏凍轴上零件的定位。此外，对于承受冲击载荷和同心度要求较高的轴端零件，也可采用圆锥面定位。2 CAXA制造工程师的概述2.1 CAXA的概念CAXA制造工程师是北航海尔软件有限公司研制开发的全中文、面向数控铣床和加工中心的三维CAD/CAM软件。CAXA制造工程师基于微机平台，采用原创Windows菜单和交互方式，全中文界面，便于轻松学习和操作，并且价格较低。CAXA制造工程师可以生成35轴的加工代码，可用于加工具有复杂三维曲面的零件。CAXA制造工程师不仅是是一款高效易学，具有很好工艺性的数控加工编程软件，而且还是一套Windows原创风格，全中文三维造型与曲面实体完美结合的CAD/CAM一体化系统。CAXA制造工程师为数控加工行业提供了从造型设计到加工代码生成、校验一体化的全面解决方案。2.2caxa的曲面应用 1、方便的特征实体造型 采用精确的特征实体造型技术，可将设计信息用特征术语来描述，简便而准确。通常的特征包括孔、槽、型腔、凸台、圆柱体、圆锥体、球体和管子等，CAXA制造工程师可以方便地建立和管理这些特征信息。实体模型的生成可以用增料方式，通过拉伸、旋转、导动、放样或加厚曲面来实现，也可以通过减料方式，从实体中减掉实体或用曲面裁剪来实现，还可以用等半径过渡、变半径过渡、倒角、打孔、增加拔模斜度和抽壳等高级特征功能来实现。 2、强大的NURBS自由曲面造型 CAXA制造工程师从线框到曲面，提供了丰富的建模手段。可通过列表数据、数学模型、字体文件及各种测量数据生成样条曲线，通过扫描、放样、拉伸、导动、等距、边界网格等多种形式生成复杂曲面，并可对曲面进行任意裁剪、过渡、拉伸、缝合、拼接、相交和变形等，建立任意复杂的零件模型。通过曲面模型生成的真实感图，可直观显示设计结果。3、灵活的曲面实体复合造型基于实体的“精确特征造型”技术，使曲面融合进实体中，形成统一的曲面实体复合造型模式。利用这一模式，可实现曲面裁剪实体、曲面生成实体、曲面约束实体等混合操作，是用户设计产品和模具的有力工具。2.3caxa的数控加工应用 CAXA制造工程师将CAD模