阶梯轴零件范文（精选9篇）
阶梯轴零件 第1篇
楔横轧轧制是一种轴类零件成形新工艺、新技术, 具有生产效率高、节材、降低模具成本等优点, 是适合专业化、经济化、大批量生产轴类零件的有效工艺手段, 其基本工作原理是具有多个楔形模具的轧辊同时对轧件进行径向压缩和轴向延伸的塑性成形。
随着楔横轧工艺技术的发展和广泛应用, 急切需要掌握其变形规律, 为工艺设汁和生产实际提供指导。这就需要在物理模拟的基础上, 应用有限元仿真对其变形过程进行定量的分析。本文以阶梯轴类零件为例, 应用有限元软件ANSYS/LS-DYNA对阶梯轴类零件的楔横轧成形过程进行仿真模拟, 得到轧件的应力场和应变场的分布规律。
1 有限元模型的建立
轴类零件楔横轧成形既有径向压缩和轴向延伸, 又存在横向扩展, 它不但存在材料非线性、几何非线性, 而且其边界条件也很复杂。在建立有限元模型时, 只有充分考虑上述多种因素, 才能得到成形过程比较真实的描述。
图1所示为阶梯轴类零件楔横轧成形数值模拟采用的有限元模型图[4], 其主要工艺参数为:展宽角β=6°, 成形角α=28°, 轧辊直径D=610mm, 坯料直径d。=40mm, , 断面收缩率ψ=50%。
由于轧辊的刚度过大, 建模时忽略轧辊的变形, 采用刚性壳单元 (Shell 163) 进行网格划分, 轧辊的弹性模量E=210 GPa。轧件材料为7.415 8号2钢1, 0假3k定g材/料m3为多段线形弹塑性材料模型, 轧件采用八节点实体单元 (Solid 164) 进行网格划分, 轧件弹性模量E=90 GPa, 泊松比v=0.13, 质量密度ρ=7.182×103kg/m3。忽略导板存在。轧件与上下模具采用自动的表面——表面接触模型, 轧辊表面为目标面, 轧件表面为接触面。接触摩擦简化为库伦摩擦。由于结构的对称性, 取模具和轧件的1/2模型进行数值模拟, 并在对称面上给于轴向约束。
2 应力与应变的分析
楔横轧整个轧制过程分为3个阶段, 即楔入段、展宽段和精整段。其中, 展宽段是楔横轧成形的主要阶段, 轧件的径向压缩、轴向延伸这一主要变形在这里完成。因此, 本论文主要对展宽段轧制过程应力应变进行分析。
轧件展宽段横截面上的x方向应力如图1所示。可以看出, 模具压下方向应力σx在轧制力作用区域内为压应力, 并随着距轧制力作用区域距离的增加压应力逐渐减小, 轧件心部由于受到金属横向流动的作用变为拉应力。在平行于模具的非直接受力区的作用区域, 金属发生横向堆积, 轧件直径有变大倾向, σx变为拉应力。
轧件展宽段横截面上的y方向应力, 横向应力σy在轧制力作用区域内为压应力, 随着离轧制力作用区域距离的增加而压应力逐渐减小, 拉应力逐渐增大, 轧件内部平行于模具成形面的金属, 随着变形的不断进行, 在其心部已变成明显的两向受拉的应力状态。
轧件展宽段横截面上的z方向应力, 轴向应力σz在轧制力直接作用区域内同样为压应力, 随着离轧制力作用区域距离的增加而压应力逐渐减小, 在平行于模具的间接受力区的作用区域, 金属由于堆积变形, 受到拉应力作用, 并向轧件心部扩展, 但应力逐渐变小。
展宽段轧件纵截面上的应力场。模具压下方向应力σx在模具作用下方区域均为压应力, 轧件外层压应力较大, 向轧件外侧没有与模具接触部位扩散, 逐渐减小。横向应力σy和轴向应力σz在模具作用下方区域也为压应力, 并向外扩散逐渐减小, 在远离模具成形面的轧件中心部位, 变为拉应力。
轧件变形为复杂的三维变形, 即径向压缩、轴向延伸和横向展宽。展宽段模具作用下方金属的变形随压下量的增大已渗透到轧件内部, 其径向应变εx和横向应变εy为压缩应变。这是由于变形区金属在模具作用下径向压缩、横向展宽, 这两部分变形相叠加, 径向压缩变形比横向展宽变形大。轴向应变εz为拉伸应变。
显然, 轧件上已轧细部分的模具压下方向应变εx和横向变εy为压缩应变, 这是因为金属在模具作用下受径向压缩、横向展宽的原因, 轴向应变εz为拉伸应变。从3个方向的应变图可以看出, 轧件上已轧细部分z方向应变值εz较大, 且其数值比较平均, 而x方向和y方向心部受到不同程度的压应变。
3 结论
对阶梯轴类零件楔横轧轧制过程进行了数值仿真模拟, 得到了轧件成形过程中轧件内部应力场和应变场信息, 应力表现为两拉一压状态, 且轧件心部应力较大;应变表现为轧件轧细部分应变较大, 应变由外层到内层逐渐减小, 轧件心部应变最小。通过分析掌握了轧件在轧制过程中的内部变化规律, 为以后楔横轧理论研究和工艺发展提供了良好的基础。
摘要：建立楔横轧轧制阶梯轴的有限元模型, 对楔横轧阶梯轴进行轧制过程的模拟仿真, 分析了轧件在展宽段内应力场、应变场的分布情况和轧件变形过程中金属的受力和流动情况, 为以后楔横轧理论研究和工艺发展提供了良好的基础。
关键词：阶梯轴,楔横轧,分析
参考文献
数控轴零件加工过程优化分析 第2篇
摘 要：任何一个生产设备都需要轴零件，轴零件是整个设备不可或缺的主要原器件之一，文章主要针对数控轴零件加工的过程中如何优化加工提出一些见解，希望能够达到节约加工时间，提高加工效率的主要目的。
关键词：轴零件；数控机床；优化
中图分类号：TG659 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2015）17-0089-01
伴随着新世纪计算机技术的快速发展，每个制造行业或者每个行业中计算机技术都被大量的运用，而且越来越靠近数字智能化，数控机械加工也越来越智能化。轴零件是每一个生产设备最为重要的零件之一，数控机床在进行轴零件加工时质量的好坏将直接影响到整个生产设备质量的好坏。如何进行数控机床轴零件加工的优化是本文将要重点研究的问题。
1 数控轴零件的加工
在数控轴零件加工时，通常情况下，我们会采用两种方法来对数控轴零件加工的特征描述。这两种方法为轴零件的分层特征和层次特征法。我们在进行数控轴零件的加工处理时，轴零件的特征里面就有需要加工零件的材料尺寸，加工时要加工成哪一种形状，用什么材料来进行轴零件的加工等等，这些都属于我们的特征描述。
①进行轴零件的外形特征，这一部分主要是指轴零件加工以后的形状以及尺寸大小等。
②轴零件在加工时要具备的硬度刚值度的多少，这将直接影响轴零件在加工以后被运用到生产设备的质量好坏，硬度不够将直接造成设备的损坏，并且容易发生安全事故。那么，我们计算机技术的大量运用使得这些数值变得越来越准确。计算机技术的引进，使得数控机床在加工效率质量以及精度方面都得到了大量的提升。
对于切割用量的合理选取，在利用数控机床进行零件加工时，切割用量的多少将直接影响机器在进行切割时的力度多少。其中最主要的参数值就是速度值、深度以及轴转速这几个方面。在进行加工时，我们不仅要进行切割量的初步计算确定，而且还要进行实际情况的微细调整来达到最大化的加工处理。这种调整可以利用数控机床上的转速开关来进行相关参数的调整，只有达到最好的切割量，才能够得到最好的产品。一般在进行这种调整时，需要具有一定加工经验的师傅来进行操作。
2 轴零件加工的优化措施
在进行轴零件加工时，一定要用相应的表格来进行具体的公差内容的表示，图框中要有一些需要具备的参数，例如项目符号，公差数值等。
2.1 数控机床加工程序的优化操作
在进行加工前要进行样纸的分析，这是整个加工中最基本也是最为重要的一个环节，一个图纸的好坏将直接影响轴零件的好坏。图纸是整个加工的基础，也是最为重要的一个部分。对于图纸的分析，主要是从零件的尺寸精确以及各个数据的标示来了解。只有在图纸上确定好相关参数和尺寸才能够依照图纸制造出合格的轴零件。在进行轴零件数控机床加工时，其中有两个方向我们用X和Y来进行横纵坐标的标示。那么X轴就是水平运动，Y轴就是上下运动。
一定要确保移动方向是和主轴一致，如果在进行加工时没有和机床的主轴保持一致将会对整个的轴零件成品的形成造成不可估量的后果。在进行加工之前要进行相关的编程数据的输入时就要考虑到整个的参数和工艺的需求来进行数值的设定。如果输入的是轴零件的主要因素，在进行测试时要保证箭头与尺寸线必须是整齐一致的。
如果是进行形状要素的检测，整个的箭头位置要和形状因素相反，要呈现90 ？觷的垂直角度。如果是进行圆度公差的确定，那么主要位置就要和中心轴一致。在进行加工时，公差的形状为非方形结构时，在进行公式处理时就要在公式前面加上一些符号来标明。如果还要添加条件，就要作相关的说明来进行公式的运算。
2.2 轴零件精度的控制
数控机床零件加工的精准度的多少主要是受到以下几个方面的影响：
①如果数控机床摆放的位置不够水平，在进行机械加工时就会造成零件的形状和实际需要的形状不相同，所以一定要水平放置好数控加工机床。
②在电动机的刀片以及木板中间的螺丝的牢固度将会影响零件的精确度，这一块的螺丝的松和紧将会造成零件加工时刀片的松紧程度与否。
③机床的中心轴上的螺丝松和紧将影响零件整个的外形的圆弧度。
④在进行电动刀塔的移动时一定要注意位置，一但处理不好将会造成机械加工轴零件的精确度大大下降。
其余可以优化的地方还有机床中的刀路线的排布，零件的多少以及加工的深度等，这些方面都是可以进行优化。
走刀的排布要经过仔细的思考和安排，用最简洁的画面来进行刀路的排布，这是因为走刀路线是整个零件加工形状的直接切割者，排布将直接影响零件加工的形状。这一路线主要有精加工和空行程这两个主要的路线。所谓的走刀就是刀片从开始切割开始到最后回来一个运转的路线途经。如果要增加零件的精确度，就要进行刀具的选取，好的刀具不仅能保证好切割量的精确，而且还能够把损耗值降到最小。刀具的硬度提升上去以后，将大大减少加工时的损耗值，能够得到最好的零件成品。
除了上面的一些方面以外，在进行数控机床轴零件加工的精确度提升方面还有下面一些方面：
在进行加工制造前把零件的尺寸大小控制到最好，并且这种控制要在大批量生产前进行定点的确定。轴零件的半径大小一定要控制好，不管用哪一种刀具进行轴零件的加工，一定要保证平面的整齐，充分利用切割时产生的摩擦力量来进行刀具支架的移动，要特别注意的就是整个架面的平衡。大型数控机床中有的移动部分是利用杠杆原理来进行的移动和防滑作用的。在进行切割时，方向是从上至下来进行切割加工的。从下面往上面进行移动等也都是利用了支架的防滑作用。后面的切割运输机的部分不仅仅有和支架相互联系的装置，而且还有防滑托板来进行二次防滑作用。这种二次防滑称之为“燕尾”，这一装置是安装在支架的后半部分，是一个可以移动的滑动卡槽。这种装置和机床支架的底板之间是利用了耳销的连接方式，防滑装置和后部的底槽之间的导向卡槽的机械卡口进行契合从而使防滑装置起到作用。这样能够使得整个支架和运输机能够相互之间成为依靠，不仅能起到防滑的作用，而且还能够防止因为大力造成支架扭曲等问题的发生。
3 结 语
综上所述，在进行数控机床轴零件加工的优化过程中，可以通过对轴零件的相关精确度的控制或者加工时的精确度控制来进行优化。我们还可以通过进行刀具的选取来进行数控机床轴零件的优化加工。在优化工程中，只有提升轴零件的精确度，才能够达到最好的加工精确的目的。提高数控轴零件的精确度，才能够保证生产设备在运行时能够发挥最大的效率，轴零件会直接影响到生产设备质量。通过不断优化数控机床，才能够更好地提升轴零件的精确度，最后发挥整个轴零件的价值。
参考文献：
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阶梯形状外罩类零件复合模具设计 第3篇
1设计思想
从图1可以看出, 该零件除两个切口外, 其余部分较保守的加工方法是, 先落料拉伸, 而后再整形, 最后冲孔, 这样需要三副模具, 由于在每道工序的冲压过程中不可避免的会因各种因素而造成加工累积误差, 位置精度受到很大的影响, 尤其是对一些精度高、无切削加工的薄壁件更难以保证。如果能够在一副模具上完成落料、拉伸、冲孔, 不但降低了模具的制作费用, 还可以大大提高生产效率和精度要求, 实践证明一次完成落料、拉伸、冲孔是可行的, 零件精度达到了设计要求。
2落料、拉伸和切底工艺分析
(1) 落料。
成形凸模的刃面稍低于落料凹模的刃面约2mm, 使落料完毕后才进行拉伸。
(2) 拉伸。
(1) 由图1可知, 此外罩是一个阶梯圆筒件, 两相邻的阶梯直径相差很小, 拉伸时, 相当于先收成近似为Φ116mm的形状, 而后再把上半部分拉伸成Φ116mm, 下半部分拉伸成Φ111.5mm。但由于该件有一个阶梯并且圆角比较小, 它的存在必将使成形受阻, 拉伸阻力增大, 相应的材料承受的拉应力也增大, 材料有可能被拉裂。
(2) 零件凸缘部分要求平整、无划痕, 关键是解决起皱问题, 所以该模具必须采用较光洁的压料板, 压料力的大小采用橡胶来调整。
综上分析, 通过降低凸、凹模工作部分表面粗糙度值, 采用合适的凸、凹模间隙, 使材料处于较小的拉应力状态, 一次拉伸成形是可以实现的。
(3) 切底。
切底凸模与成形凸模一起, 并比成形凸模高2mm左右, 切底凹模同时也起压料作用, 并且在切底凹模上加工两个小孔起到排气作用。
3模具结构设计
根据设计思想及工艺分析, 设计了一副外罩落料拉伸切底模具, 其结构见图2。
通过试拉伸, 成形凸、凹模间隙取2.05mm。成形凸模8设计为阶梯整体式, 中间留有Φ102.15mm的孔, 与切底凸模9配合, 材料选用GCr15, 工作部分的硬度为60～64HRC, 成形凸模8固定在下模座13上。成形凹模4固定在模板1上, 材料为GCr15, 硬度为60～64HRC。切口凹模5同时也是压料作用, 可以在成形凹模4内可以上下移动, 材料为GCr15, 硬度为56～60HRC。模具自2000年投产使用至今, 运行正常, 达到了设计技术要求, 效率高, 产品质量稳定。
摘要：阶梯形状外罩类模具的结构设计, 通过对落料、拉伸和切底工艺分析, 设计出了一副外罩落料拉伸切底模具, 该模具结构简单, 易于操作, 产品符合设计要求, 质量稳定, , 并证实了该结构的可行性和实用性。
阶梯轴零件 第4篇
【关键词】数控加工 工艺分析 加工方案
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2016）06B-0084-03
随着我国制造业快速发展，数控机床已经普遍装配到各生产一线。它具有适应性强、加工精度高、尺寸一致性好、生产效率高、容易实现复杂形状及曲面零件的加工、有利于生产管理的现代化等优点。在数控车床的零件加工中，加工工艺分析、零件的加工顺序和程序编辑是影响加工质量和加工效率的关键因素。不管是手工编程还是软件编程，在编辑程序前都需要对零件图进行加工工艺的分析、拟定加工顺序和装夹方案、合理选用刀具和车削参数，处理好零件的加工工艺问题（如装夹位置、加工路线等）。这样才能有效地提高数控机床的利用率，改善零件加工质量。
对于数控、模具等机械类专业的学生来讲，毕业后大多将从事数控加工、模具制造、机械制造等行业。所以学好数控技术对以后从事机械加工相关的工作有着重要的意义。
一、数控编程的方法
数控机床编程常用到的有两种方法：第一种是手工编程；第二种是使用编程软件编程。这两种程序的编辑方法都有各自优点和缺点，加工范围也有所不同。手工编辑的程序比较简单精炼、容易读懂、程序修改方便，相对简单的零件就比较适合用手工编程，遇到相对复杂的曲面零件，手工编程就难以编程了。软件自动编程是指使用计算机编程软件来编制数控加工程序，软件编程具有效率高、不易出错、操作可靠安全的特点，对于复杂的曲面零件加工程序也能较容易编写，缺点是软件编程编写的程序比较长、不够简短，另外，由于受到软件本身的限制，有些情况下走刀路径不是很合理，加工时间比较长。所以，不同的零件加工编序要选择合适的编程方式。
二、零件加工工艺分析
以下面的零件加工为例，对零件加工工艺进行分析。
（一）零件图
见图1-1
（二）工艺性分析
如图1-1所示，工件的加工形面较多，有圆柱、圆弧、外槽、外螺纹、倒角等。加工时，要考虑工件的变形及调头后工件的找正等问题。由于工件左端有外槽和螺纹，加工时要考虑到它比右端受力大，但左端Φ40mm外圆长度尺寸较长，可用作加工右端的夹位。故先加工左端，然后夹左端Φ40mm外圆，来加工右端锥面及圆弧等。这样，就可以避免工件调头加工时由于夹紧力不够大而容易导致掉落的现象发生。
（三）数值处理
除圆锥小端直径外，其他编程基点已知。圆锥小直径由以下公式可求：
（D-d）/L=C
式中，D——大端直径（mm）
d——小端直径（mm）
L——圆锥长度（mm）
C——锥度比
圆锥小径计算：
（30-d）/25=0.2
（30-d）=25×0.2
30-d=5
d=30-5
d=25
经计算得知，圆锥小径为 25 mm。
（四）毛坯选择
材料：45#圆钢
尺寸：Φ55 mm×120 mm
（五）零件的装夹方案
在制订加工工艺规程时，很关键的一点是要选择正确的零件的定位基准。定位基准不仅会直接影响到零件的位置精度，而且还会对零件各个外圆的加工顺序产生影响，因此，要想更好地保证零件的加工精度就要选择合理的定位基准。这样做不但能简化零件的加工工序，而且也会提高零件的加工生产效率。
该零件的装夹夹具可用三爪自定心卡盘，三个卡爪可以同步运动且能自动定心，对于装夹要求不高的工件加工来说，可以不用找正。三爪自定心卡盘装夹容易装夹工件，装夹速度快，但相比四爪卡盘来说，它夹紧力小，不适合装复杂形状的零件。在调头装夹时，要用磁性表座对工件进行找正，并加垫铜皮，以防夹伤已经加工好的零件表面，详见表2-1。
（六）工件零点选择
工件零点设定在工件右端面中心处，详见表2-1。
（七）确定加工方案
加工高精度的零件，一般分为粗车加工、半精车加工和精车加工的精度控制方式。第一步先夹持毛坯35 mm处车左端轮廓，车 Φ52 mm的外轮廓长度，车至 75 mm，车 Φ40 mm、Φ30 mm、切退刀槽和外圆槽、车M 30×2 的螺纹。第二步调头找正车圆锥面、Φ30 mm的外轮廓、R4 的圆弧。
该典型轴加工顺序如表2-1零件加工工艺简卡所示：
三、刀具、车削用量的选用
（一）数控刀具的选用
数控车刀的选用和车削用量的参数设定是数控车加工工艺中的重要内容，两者会影响产品的生产效率和零件的加工质量，所以要考虑：（1）车刀要能方便安装和调整；（2）要有较高的刚性、高的耐用度和可靠性；（3）要有较高的自动换刀及重复定位精度。在满足加工要求的前提下，应尽量少垫垫刀片，且车刀长度要尽量短，以提高车刀的刚性。
（二）车削用量的选用
数控车床的切削用量选用原则为，（1）粗车切削要以提高产品的生产效率为主，一般尽量取较大的吃刀量；（2）半精车切削和精车切削时，应根据粗车加工后的加工余量来确定吃刀量。实际加工参数可以查看所用机床的说明书和切削用量手册来确定，同时也要根据加工经验来定。
1.车削的吃刀深度 t 。在数控车床、工件装夹和车刀刚度的允许下，t 可以跟加工余量相同，这样能有效地提高生产效率。
2.进给速度v（mm/r）。进给速度的提高能提高产品生产效率，一般地，粗车为（0.2-0.5）mm/r，精车为（0.05-0.1）mm/r。
3.主轴转速 n（r/min）。一般地，粗车为（600-1000）r/min，精车为（1200-15000）r/min。
四、工艺文件
（一）零件加工刀具卡
用数控车床加工零件的加工刀具卡如表2-2，表2-3所示。
（二）零件加工工艺卡
用数控车床加工零件的工艺卡如表2-4所示。
五、程序编辑
（一）手工编程见表2-5及表2-6
利用手工编程方法进行编程加工时，其编程见表2-5及表2-6。
六、计算机自动编程介绍
计算机软件自动编程是以计算机辅助设计（CAD）建立起来的零件几何模型作为基础，以计算机辅助制造软件（CAM）为手段，通过零件图形交互方式生产加工刀迹轨迹和加工程序的方法，称为计算机软件自动编程，简称自动编程。这种编程的方法通常使用于曲面或曲线和形状比较复杂的零件编程加工，而数控车自动编程软件常用的有“CAXA数控车”和 “Mastercam”等，在此不作具体的介绍。通过对本零件的加工，可掌握工件加工的一些常用的步骤和流程，并从中学会分析零件图纸、制订加工工艺、选择正确的加工路线、合理选择刀具和切削用量、软件编程，为以后工作打下坚实的基础。
【参考文献】
[1]李一民.数控机床[M].南京：东南大学出版社，2005
[2]眭润舟.数控编程与加工技术[M].北京：机械工业出版社，2006（第一版）
典型轴类零件的加工分析 第5篇
从零件图上看, 该零件是细长轴典型的零件, 结构比较简单, 其主要加工的面有Ф30、Ф44、Ф45、Ф55的外圆柱面, 图中所给的尺寸精度高, 大部分是IT6级;粗糙度方面表现在键槽两侧面、Ф44外圆柱面为Ra3.2um、Ф30、Ф44的外圆柱面为Ra1.6um, φ55外圆柱面为Ra0.8um, 其余为Ra6.3um, 要求不高;位置要求较严格, 表现在Ф30外圆柱面对Ф44、Ф55外圆轴线的跳动量为0.05mm, Ф55外圆柱面对Ф44、Ф30外圆轴线的跳动为0.03mm, 键槽对Ф55外圆轴线的对称度为0.03mm;热处理方面需要调质处理, 到HBS240-300, 保持均匀。
机床:车床CA6140、万能外圆磨床M1432A、铣床
工装:鸡心夹头、跟刀架、硬质合金顶尖
刀具:90°外圆车刀、刀宽为3mm的切断刀、60°外螺纹车刀、钻头、铣刀、砂轮
2 毛坯的分析和选择
毛坯种类的选择决定与零件的实际作用, 材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性, 毛坯的制造方法主要有以下几种: (1) 型材; (2) 锻造; (3) 铸造; (4) 焊接; (5) 其他毛坯。该轴材料为45钢, 因其属于一般传动轴, 故选45钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴, 并且各外圆直径尺寸相差不大, 故选择Ф60mm的热轧圆钢作毛坯。
3 确定主要表面的加工方法
轴大都是回转表面, 主要采用车削与外圆磨削成形。由于该轴Ф30、Ф44、Ф45、Ф55的外圆柱面的公差等级 (IT6) 较高, 表面粗糙度Ra值 (Ra=0.8um) 较小, 故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为:粗车→半精车→磨削。
4 定位基准的选择
由于该圆锯轴的几个主要配合表面及轴肩面对基准轴线A-B均有径向跳动和对称的要求, 它又是实心轴, 所以应选择两端中心孔为基准, 采用双顶尖装夹方法, 使零件基准重合, 统一, 以便保证零件的技术要求。
中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹毛坯外圆, 车端面、钻中心孔。但必须注意, 一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔, 而应该以毛坯外圆作粗基准, 先加工一个端面, 钻中心孔, 车出一端外圆;然后以已车过的外圆作基准, 用三爪自定心卡盘装夹 (有时在上工步已车外圆处搭中心架) , 车另一端面, 钻中心孔。如此加工中心孔, 才能保证两中心孔同轴。
5 加工阶段的划分及注意事项
5.1 加工阶段划分
对于那些加工质量要求较高或较复杂的零件, 通常将整个工艺路线划分为粗加工阶段、半精加工阶段、精加工阶段、光整加工阶段等。
5.2 加工注意事项
为减少加工时换刀时间及装夹工件时间, 同根轴上所有圆角半径、倒角尺寸、退刀槽宽度应尽可能统一。当轴上有两个以上键槽时, 应置于轴的同一条母线上, 以便一次装夹后就能加工。轴上的某轴段需磨削时, 应留有砂轮的越程槽;需切制螺纹时, 应留有退刀槽。为去掉毛刺, 利于装配, 轴端应倒角。
6 确定加工尺寸和切削用量
粗车加工余量可选用1mm, 半精车余量可选用1mm, 圆锯轴磨削余量可取0.5mm。车削用量的选择, 单件、小批量生产时, 可根据加工情况由工人确定;一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。
7 检验
检验是确保轴类零件加工质量的一个重要环节。轴类零件的检验包括精度和表面质量检验两个方面, 检精度检验包括尺寸精度、位置精度、形状精度等项目;表面质量检验包括表面粗糙度和表面力学物理性能检验。检验分工序检验和成品检验。工序检验可以检查出工序中存在的问题, 便于及时纠正并监督工艺过程的正常进行, 工序检验一般安排在:关键工序或工时较长的工序前后;零件转换车间前后, 特别是进行热处理工序的前后;各加工阶段的前后, 在粗加工后精加工前, 精加工后精密加工前。成品检验则是在零件全部加工完毕后进行, 通过检验可以确定零件是否达到设计要求, 检验各个项目的依据是零件图。
检验的步骤和方法如下:
(1) 外圆柱面尺寸精度的检验
尺寸精度可采用通用量具:钢直尺、游标卡尺、千分尺、卡钳、百分表及深度游标卡尺等检验工具来测量轴径和轴长。
(2) 形状位置公差的检验
用跳动测量仪对外圆柱表面Ф30、Ф45两处进行位置公差检验。
(3) 表面粗糙度的检验
表面粗糙度的测量方法, 常用的有比较法、光切法、干涉法和感触法。
(4) 热处理硬度的检验
布氏硬度的测定原理是用一定大小的试验力F (N) , 把直径为D (mm) 的淬火钢球或硬质合金球压入被测金属的表面, 保持规定时间后卸除试验力, 用读数显微镜测出压痕平均直径d (mm) , 然后按公式求出布氏硬度HB值, 或者根据d从已备好的布氏硬度表中查出HB值。
参考文献
[1]赵家齐.机械制造工艺课程设计指导书[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社, 2009.
椭圆轴零件的工艺分析及夹具设计 第6篇
该零件 (如图1所示) 表面由圆柱、圆弧、椭圆弧、锥面、槽、普通螺纹等表面组成。其中多个直径有装配需要, 故有较严格的尺寸精度和表面粗糙度要求。尺寸标注完整, 轮廓描述清楚。选用毛坯为45#钢, 无热处理和硬度要求。
通过上述分析, 采取以下几点工艺措拖。
(1) 对零件图上多个精度要求较高的尺寸, 由于其公差值较小, 故编程时不必取平均值, 而全部取其基本尺寸即可。
(2) 零件总长为125 mm, 以中间直径最大ϕ58 mm圆柱为分界线, 将工件分为左右两端, 考虑到总长超过80 mm, 一次装夹加工成形容易造成工件刚性及稳定性不足, 故将左、右两端分两次装夹加工。
(3) 零件的左端分别为圆柱、锥面、螺纹、槽、椭圆弧特征, 其中锥面、螺纹、椭圆弧装夹困难, 圆柱ϕ22长度仅12 mm, 左端不具备直接装夹的条件;右端分别为圆柱、锥面、圆弧特征, 圆柱面最长部分仅15 mm, 右端也不具直接装夹的条件。
(4) 结合第二、三个特点, 综合分析考虑, 考虑设计一个夹具, 利用左端螺纹特征, 确保机床主轴的扭矩通过夹具传递工件, 同时保证夹持左端加工右端时的装夹刚性和精度。
(5) 零件左端有一斜椭圆弧特征, 但在现行的数控系统不具备直接加工椭圆、双曲线、抛物线之类的非圆曲线插补功能, 故需通过坐标旋转平移、椭圆参数方程等数学处理, 运用宏程序编程, 完成斜椭圆弧在数控车床上的加工[1,2,3]。
2 确定椭圆轴零件加工方案
(1) 预备加工:粗车两端面, 控制毛坯总长125 mm, 毛坯右侧粗车ϕ47×25夹持部分, 钻削零件左侧中心孔, 设置左端面中心点为坐标原点1 (如图2所示) ;
(2) 毛坯先夹紧右侧, 然后调用外圆车刀粗、精车左侧ϕ22外圆, 锥面, M36螺纹表面, 椭圆弧, ϕ58外圆及倒角, 车长度约85 mm, 并控制尺寸精度和表面质量;
(3) 调用切槽刀, 粗、精车ϕ28×5槽并切出螺纹倒角, 并控制尺寸精度;
(4) 调用螺纹车刀加工M36×2的外螺纹;
(5) 制作夹具 (如图3所示) , 以ϕ43.553椭圆回转面的左端面、ϕ22外圆及锥面为定位面, 以内外螺纹联接作为传递扭矩进行加工零件右侧的外圆、锥面、圆弧等特征, 保证其同轴度;
(6) 调头加工:将已加工零件左侧旋入夹具上, 设置零件右端面中心为坐标原点2, 然后调用外圆车刀粗、精车零件右侧ϕ25外圆、锥面、ϕ48外圆、ϕ58外圆及倒角, 并控制尺寸精度和表面质量;
(7) 先调用切槽刀, 按下图所设计尺寸编程粗加工圆弧表面, 尽可能使精加工余量均匀, 然后调用R5圆弧形车刀直接车削到要求尺寸;
(8) 返回坐标原点, 换回外圆车刀, 消除刀补, 结束程序。
3 斜椭圆宏程序编制[4,5]
(1) 图形分析 (如图4所示)
椭圆的长半轴和短半轴分别为25 mm和12.5mm, 从图形上部看是水平椭圆逆时针旋转15°得到的斜椭圆, 从下部看是水平椭圆顺时针旋转15°得到的斜椭圆, 即|α|=15°。这里取正值还是负值哪?根据笔者实践经验是这样的:按“从起始点1到终止点2的运动要使椭圆上运动点和椭圆中心的连线与Z轴的正方向的夹角愈来愈大”的原则, 来确定是按图形上部旋转还是按图形下部旋转确定旋转角的正负。这里α=-15°。
(2) 坐标平移
椭圆中心距离编程原点距离为I=35.47 (X方向) 、K=-50.852 (Z方向) , 那么点A在编程坐标系的坐标:
(3) 计算起始、终止角参数角
在上图中以椭圆中心为坐标原点, 以水平和竖直方向为坐标轴建立ZOX坐标系, 以椭圆长轴和短轴为坐标轴建立Z′OX′坐标系。在ZOX坐标系中, 借助CAD/CAM软件绘制椭圆弧, 经测量得得::
起始角θ1=119.68°终止角θ2=180°
4 结束语
在加工零件前应全面分析零件图纸的要求, 根据外形特点、加工项目、装夹基准、尺寸分析、形位公差等技术要求, 考虑切削力大小及形位公差确定装夹方式和定位基准, 并细化加工步骤。对有些工件不便于装夹可进行夹具的设计, 合理的定位基准和装夹方式是关键, 要保证工件装夹的稳定性和刚性, 并尽量减少变形, 同时保证装夹的同轴度等形位公差要求。
摘要：通过典型的数控车零件的工艺分析, 引出椭圆轴加工工艺分析、斜椭圆宏程序的编制及夹具的结构设计, 充分考虑每一道工序的装夹问题, 制定合理的加工工艺, 达到便于装夹、便于加工、便于测量和保质保量的目的。
关键词：椭圆轴工艺分析,加工方案,斜椭圆编程,夹具设计
参考文献
[1]邹新宇.数控编程[M].北京:清华大学出版社, 2006.
[2]陈子银, 徐鲲鹏.数控加工技术[M].北京:北京理工大学出版社, 2006.
[3]余英良.数控加工编程与操作[M].北京:高等教育出版社, 2004.
[4]黄卫.数控技术与数控编程[M].北京:机械工业出版社, 2004.
浅议偏心轴类零件的车削加工 第7篇
1 偏心零件传统加工手段分析
⑴三爪车削法。三爪车削加工偏心轴类零件, 适用于车削加工批量小、偏心距小、精度相对较低的偏心轴类零件, 由于此方法需要较高的理论知识, 因此, 对操作者的要求比较高。三爪车削工件时, 需要在一个爪上垫个垫块, 但由于垫块轴向尺寸的影响, 对偏心轴类零件的轴线的平行度造成了直接的影响。⑵三爪车削法存在的缺陷。尽管确定了垫块的厚度和其轴向尺寸的长度, 但由于偏心轴类零件的材料以及加工要求的差别, 在一定的程度上了影响了工件的加工精度。偏心轴类零件的轴线平行度找正时, 必须保证其最低侧面母线或是最高侧面母线同偏心轴类零件轴线的平行。⑶四爪车削法和花盘车削法。四爪车削和花盘车削加工偏心轴类零件, 适用于车削加工单件、大偏心距、精度相对不高的偏心轴类零件, 车削时, 首先将偏心轴类零件的非偏心部分的外圆加工成成品, 之后划定出偏心部分的中心线, 调整好四个卡爪的相对位置, 使彼此相对的卡爪呈对称布置, 装夹相比于三爪车削法, 此两种加工方法不需要具备较高的理论知识, 但在装夹中存在一定的难度, 对操作者的技能提出了更高的要求。⑷两种方法存在的缺陷。偏心轴类零件的轴线平行度找正时, 必须保证其最低侧面母线或是最高侧面母线同偏心轴类零件轴线的平行, 找正的效果不容易。而且装夹比较麻烦。
2 专用夹具车削法
⑴偏心夹具的设计。专用夹具车削加工偏心轴类零件, 适用于车削大批量、高精度的偏心轴类零件, 利用专用夹具加工工件的作用是将工件偏心部分的中心轴线转换到机床的主轴中心, 因此, 可以达到车削偏心轴类零件的要求, 其中左端用三爪自定心卡盘或四爪卡盘进行装夹, 加工前根据工件的偏心距先加工出相应的偏心轴或偏心轴套, 然后将工件装夹在偏心轴或是偏心套上, 之后用三个紧固螺钉进行固定。⑵偏心夹具的注意事项。1) 偏心轴套的偏心距的大小应与加工工件的偏心轴保持一致, 其轴套的公差值是工件公差值的1/3, 同时, 偏心轴套与工件的装配一般选择H6/h6。2) 偏心轴套的加工因工件公差值的不同而不同, 但是偏心轴套与工件配合孔的表面粗糙度至少达到Ra0.8之上。⑶专用夹具装夹的优点。安装的过程中不需要找正偏心和偏心轴类零件轴线的平行, 因此, 对操作者的操作机能要求不高。零件的加工精度不受操作者操作技能的影响, 有很好的互换性, 同时, 使用专用夹具具有较低的成本, 从而达到提高了工件的生产效率。
3 专用夹具的典型实例分析
由于传统车削偏心轴零件的加工精度很低, 为满足其加工表面质量的影响, 加工搅拌机的搅拌轴零件需要利用专用的夹具进行装夹定位, 夹具装配的示意图如下图1所示。
⑴搅拌轴零件的技术要求。图中的虚线部分为搅拌轴零件, 由于Φ25中心孔用于和其它零部件间的配合, 要求有较高的配合精度, 处于同心的阶梯孔Φ20和Φ22需要与传递动力的轴进行配合, 需要有其较高的加工精度, 偏心距的距离为50mm。
⑵偏心夹具的装夹设计。由于搅拌轴的偏心距较大, 不能直接装夹在零件上, 需要设计一套夹具进行装夹。首先在12mm的钢板上切割Φ260的圆板, 在保证其精度的要求下, 加工出Φ22的中心孔, 以其为基准加工Φ260圆板, 之后加工Φ30, 保证Φ22和Φ30处在Φ260的圆心位置。在距离中心孔65mm的左右两侧带有螺纹的销轴, 用于固定零件。Φ25的中心孔起到导向、定位的作用, 最后, 为了平衡夹具的重量, 在圆盘上焊接一个铁块。
⑶定位误差的分析。由于两个M18的销轴用来定位, 需要进行精加工, 保证其尺寸误差为0.01, 销轴是以加工过的定位, 产生的基准位移误差Δ=2×0.02=0.04mm;以底面作为高度定位的基准, 通过M18的螺帽来压紧凸台, 与工序基准Φ25的中心孔不重合, 引起基准不重合误差的产生。基准尺寸φ1400+0.04的定位点与圆盘中心的夹角成360, 零件的中心点在水平方向上的定位误差:△=0.04×cos360=0.0324, 产生的基准不重合误差为0.0324mm, 根据偏心距的公差为0.04mm, 以上分析的两类定位误差都满足其加工的要求, 控制在加工精度的范围之内。
4 结论
偏心轴类零件已广泛应用于汽车、采矿等诸多的机械产品中, 对于加工精度相对不高, 偏心距较小, 小批量的加工, 适合于传统的车削加工, 随着市场对加工质量的要求越来越高, 对于大批量、精度要求很高的工件就需要专门的夹具完成装夹进行车削, 采用专用夹具装夹车削不仅提高了加工的生产效率, 而且满足了工件表面质量的要求, 从而达到了良好的效果。
摘要：本文通过利用专用夹具进行装夹工件, 使得加工的效率大大提高, 达到了良好的效果, 最后, 通过对典型实例的分析, 加深了对专用夹具车削偏心轴类的了解。
关键词：偏心轴,加工方法,专用夹具
参考文献
[1]郑玉山.车削偏心工件的技巧.机械制造.2007.
[2]吴拓.简明机床夹具设计手册.北京:化学工业出版社.2010.
阶梯轴零件 第8篇
随着科技的高速发展，要求人们的工作效率也要不断提高，但在机械设计的过程中，一些常用零件的设计变得很复杂，工作量也越来越大，因此我们需要一种快速、简洁的设计方法来代替过去陈旧的设计方法，来减轻设计负担。
二次开发即借助一定的开发工具，通过编写程序或其他的有效方法实现软件的某些特定功能或使软件的功能更加完善。借助于二次开发，用户可以在某些应用软件中增加自己的某些特定功能，从而大大节省设计时间，提高了工作效率。
在计算机技术飞速发展的今天，各种计算机辅助设计软件应运而生，并且发挥出极为强大的功能。考虑到计算机技术在机械工业领域应用中越来越重要的实际，选择研究课题“UG的二次开发———实心阶梯轴的参数CAD设计”。
设计内容是在UG界面设计对话框，使用户能通过输入参数实现阶梯轴的绘制及校核，下面将详细介绍设计过程及程序说明。
1 对话框的制作
在UG界面中打开Application菜单项，进入UIStyler.
在File菜单中选取新建对话框项，此时系统将显示一个Top对话框。如图1所示。
下面将依此对话框为基础，进行添加按钮的操作，过程如下：
(1)在主菜单中点击选中的按钮，将有对应的按钮出现在对话框上。
(2)修改对话框及按钮属性。在Object Browser框中选取操作对象。之后在下面的property sheet dialog框中将显示具体的操作内容。主选项由3项构成：
(a) Attributes项
Dialog Title对话框的名称。
Cue Message提示信息。
Prefix Name提示前缀名称。
Launch Dialog From设置对话框类型：所有类型，回调型，菜单和用户退出型。
Navigation Buttons选中控制按钮项目并设置灵敏度。
(b) Seletion项
选中Enable Selection后，在选择类型中选择一项Robust(旋转型)。当有零件被激活时将有旋转型的选择球出现。
(c) Callbacks项
设置回调函数。
(3)保存对话框文件。
在文件中选择保存后将有3个文件生成：对话框文件*.dlg程序文件*.c和头文件*.h。本次设计的对话框如下：
2 程序编制及功能
(1)模板C程序与VC++环境的连接
(a) VC++环境的设置
进入VC++后，首先在新建文件中选择UG/Open AppWizard项，键入工程位置及名称，确定后，选择标C程序，生成C程序模板文件。
修改工程设置如下：
(2)程序结构及说明
略
3 菜单文件的定制
通过修改标准菜单文件，可以方便地定制用户自定的简单菜单文件。下面以本次设计使用的*.MEN文件为例说明其结构与用法。例程序如下。
4 程序连接及运行
(1)运行程序。
将以上程序调试成功以后，将生成一个*.dll的文件。
(2)建立一个主目录，例如E:user_program
主目录下建立二个子目录，分别是application, startup, udo
(3)将*.dlg文件放于application目录中。
将*.dll和ufstyler_sample.men文件置于startup目录中。
(4)用记事本打开UGII/MENU/CUSTOM_DIRS.DAT文件，添加你的目录。例如E：user_program，此时重新启动UG即可出现你添加的对话框并能实现它的功能。
5 结束语
借助于VisualC++和UG软件提供的二次开发工具UG Open，通过定制菜单和编制程序在UG软件中添加用户自定义的菜单项，用户借助于该工具通过输入基本数据就可以方便地实现阶梯轴的设计、绘制与校核工作，从而简化了轴的设计过程，提高了工作效率。
参考文献
[1]张维纪.金属切削原理及刀具[M].杭州:浙江大学出版社, 2002.
[2]郑友益, 徐云龙.成形车刀的计算机辅助设计[J].精密制造与自动化, 2002 (4) .
[3]张鹏.棱体成形车刀的三维参数化设计[J].工具技术, 2003 (6) .
数控加工中心四轴零件加工方向探讨 第9篇
数控加工中心是一种功能较全的数控加工机床。它把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上, 使其具有多种工艺手段。加工中心设置有刀库, 刀库中存放着不同数量的各种刀具或检具, 在加工过程中由程序自动选用和更换。这是它与数控铣床、数控镗床的主要区别。加工中心是一种综合加工能力较强的设备, 工件一次装夹后能完成较多的加工步骤, 加工精度较高, 就中等加工难度的批量工件, 其效率是普通设备的5~10倍, 特别是它能完成许多普通设备不能完成的加工。加工中心对形状较复杂, 精度要求高的单件加工或中小批量多品种生产更为适用。特别是对于必需采用工装和专机设备来保证产品质量和效率的工件, 采用加工中心加工, 可以省去工装和专机。这会为新产品的研制和改型换代节省大量的时间和费用, 从而使企业具有较强的竞争能力。
目前加工中心的系统有很多, 知名的有:欧美的西门子、海德汉、法格;日本的发那科、三菱;国产的华中等等, 还有很多系统只为自己的机床配备如美国哈斯, 日本马扎克、兄弟等等。本文笔者运用的数控设备是FANUC0i-MB四轴立式加工中心。
2 数控加工中心四轴零件CADCAM实例分析
2.1 CAD建模
2.1.1 打开UG7.5软件, 进入UG的初始界面, 点击新建按钮, 创建文件名“MOXING”保存于电脑D盘SG文件夹中。
2.1.2 点击开始按钮中的建模, 进入UG7.5的建模模块, 点击工具栏中的基准平面按钮, 创建建模所需的基准面, 如图1所示。
2.1.3 在插入中点击草图按钮, 在草图界面中运用曲线命令, 以设计尺寸, 在X-Y平面内绘制曲线, 如图2所示。
2.1.4 点击完成草图按钮, 退出草图界面, 选择YZ平面为基准面, 进入草图界面, 运用点与曲线命令, 绘制曲线, 如图3所示。
2.1.5 点击完成草图按钮, 退出草图界面, 选择XZ平面为基准面, 进入草图界面, 运用点与曲线命令, 绘制曲线, 如图4所示。
2.1.6 点击完成草图按钮, 退出草图界面, 点击曲线命令中的艺术样条命令, 运用艺术样条绘制三维曲线, 点击曲面功能中的N边曲面命令, 按信息栏提示信息操作, 选择底面边框线条, 创建底平面, 如图5所示。
2.1.7 通过网格曲面命令建立元宝四壁面, 点击网格命令, 进入网格建模界面, 选择主曲线2条, 如图所示, 选择交叉曲线4条, 点击应用按钮生成曲面, 如图6所示。
2.1.8 点击回转命令按钮, 选择截面曲线一条, 选择回转轴线, 设定回转面角度参数, 点击应用按钮生产回转曲面, 运用修剪体命令修剪多余体, 点击修剪体命令, 选择目标体与工具体, 选择修剪保留部分, 运用缝合命令缝合所有面, 如图7所示。
2.1.9 元宝主体建模完成, 四周的花纹建模方法如同上述曲面建模, 构建花纹边框线, 搭建三维曲线, 运用曲面生成命令构建所有曲面, 如图8所示。
2.1.10 运用缝合命令缝合视图中所有曲面, 生成实体模型, 建模完成, 如图9所示。
2.2 工艺分析
2.2.1 如图9所示该零件整体为曲面拼接而成, 加工基准清晰, 尺寸公差要求正负0.1mm, 形状和位置公差要求一般, 表面粗糙度要求为Ra1.6μm。毛坯材料为6061铝合金, 毛坯尺寸:80×80×45mm。
2.2.2 定位装夹方式:以加工出的φ20圆台为定心基准, 以加工的40×20的方台一边为角向基准。如图10所示。
2.2.3 加工设备
选择四轴立式加工中心来加工。根据零件的结构特点和技术要求, 选择四轴的立式加工中心。该加工中心工作台面大小为1300mm×560mm, 刀库容量为24把, 工作台右侧装有以X轴为旋转中心的回转轴, 该加工中心一次装夹可完成不同工位的钻、扩、铰、铣、攻螺纹等工步。分度头可实现四轴联动曲面加工。
2.2.4 工艺路线
先在立式加工中心上以机用虎钳为定位工具, 铣成如图11所示形状;后以三抓卡盘为夹具, 铣产品主视面形状如图12所示;后以四轴卡盘为定位基准, 40×20方台的40长边为角向基准由粗到精加工产品四周曲面, 后由车床对产品底部进行切断加工, 最后对加工完的产品进行表面打磨抛光处理。
2.3 CAM加工
2.3.1 打开UG7.5软件, 加载已建的模型, 点击开始中的加工, 进入UG的多轴加工编程模式, 以模型底面中心为坐标原点, 安全平面为10mm, 创建加工几何体及加工毛坯, 如图13所示。
2.3.2 创建此工序所需的刀具, 对应机床刀库中的刀具号, T01号刀具直径12mm的球刀和T02号刀具直径6mm的球刀刀具库中已经存在, 此工序需创建T05号刀具直径1的球刀, 点击创建刀具, 如图14所示。
2.3.3 点击创建操作按钮, 选择多轴铣模式, 选定加工面及驱动曲面, 设定合理的刀轴参数, 设定恰当的切削参数, 生成四轴粗加工轨迹, 如图15所示。
2.3.4 同上操作步骤相似, 改变加工刀具及加工参数, 分别生成半精加工和精加工轨迹, 如图16所示。
2.3.5 选定此工序创建的多轴加工操作, 对加工设置进行模拟仿真, 点击确认键, 选择2D模拟, 如图17所示。
2.3.6 模拟确认正确, 选定此工序的操作, 点击四轴后处理按钮, 进行程序的生成, 修改并保存程序, 程序保存名为“四轴加工程序”, 如图18所示。
2.4 实际上机加工
2.4.1 打开机床, 机床回原点, 按照制定工艺安装工件, 安装对应刀具, 设定机床加工原点, 导入已生成程序, 加工出零件。
2.4.2 零件后续处理
此产品粗糙度有一定的要求, 机械加工出来的产品表面有刀具加工的痕迹, 需要对产品进行后续处理。用细沙纸对产品表面进行抛光处理, 产品成型。
2.4.3 附成品图片, 如图19所示。
结语
数控技术是由机械学、控制学、电子学和计算机科学四大基础学科发展起来的一门综合新型学科。辅助软件的CADCAM功能与实际生产相结合, 使加工中心的功能充分开发出来, 在不久的将来, 我国的数控技术会走向世界前列水平。
参考文献
[1]李善术.数控机床及其应用[M].北京:机械工业出版社, 2001.
[2]刘有才, 肖继德.机床夹具设计[M].北京:机械工业出版社.
[3]王荣兴.加工中心培训教程[M].北京:机械工业出版社, 2006.
[4]黄康美.数控加工实训教程[M].北京:电子工业出版社, 2004.
[5]廖效果.数控技术[M].武汉:湖北科学技术出版社, 2000.