螺紋配合件的設(shè)計與加工

1、摘要隨著改革開放的進一步深入，中國的制造行業(yè)得到了迅速發(fā)展，特別是數(shù)控加工的應用呈突飛猛進之勢，自從我國進入WTO后，社會上對數(shù)控加工技術(shù)的要求也更高了。我所設(shè)計和加工的螺紋配合零件時一種集合各種工藝設(shè)計在內(nèi)的綜合型零件。它能夠有效地把我們二年所學的各類知識綜合在一起運用。我從數(shù)控加工工藝分析，設(shè)備的選擇，螺紋配合精度，刀具，夾具的選擇，切削用量的選擇，工藝卡片的制作，都經(jīng)過了慎重考慮。為使零件經(jīng)過數(shù)控加工得到最佳的精度和工藝設(shè)計要求，我還查閱了輔導設(shè)計與輔助制造（CAD/CAM）、數(shù)控加工工藝、數(shù)控刀具等書籍。確定了該零件的合理的數(shù)控加工工藝方案，最終才完成的零件的加工。關(guān)鍵詞 工藝分析 螺

2、紋配合精度 刀具選擇 數(shù)控加工目錄摘要5引言7第一章 數(shù)控機床概述81.1 數(shù)控機床的組成81.2 數(shù)控機床的分類8按工藝用途分類81.2.2 按數(shù)控機床的運動軌跡分類8按伺服系統(tǒng)的控制方式分類81.2.4 按數(shù)控裝置分類9第二章 數(shù)控加工工藝分析102.1 加工方法和加工方案的選擇102.2 加工順序的安排10第三章 螺紋配合113.1 零件工藝分析113.2 確定加工方案113.3 確定工序順序、進給路線和所用刀具11粗車外表面12精車外表面123.3.3 切槽123.3.4 切螺紋13切斷133.4確定切削用量143.5填寫工藝文件15第四章 程序編制174.1 螺紋配合零件程序編程17

3、第五章 結(jié)果分析195.1零件的精度與尺寸檢驗195.2產(chǎn)生誤差的主要因素19結(jié)論20參考文獻20致謝21引言今年來，數(shù)控加工技術(shù)的應用呈突飛猛進之勢，包括以組合機床為主的大量生產(chǎn)方式都向以數(shù)控設(shè)備為主的生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，社會上對掌握數(shù)控技術(shù)的人才需求量越來越大，特別是對數(shù)控加工技術(shù)的人才需求量更大，而數(shù)控設(shè)備的高精度，高效率決定數(shù)控設(shè)備是當前我國機械制造業(yè)的基礎(chǔ)，也是未來工廠自動化的基礎(chǔ)。本課題主要是螺紋配合的設(shè)計與加工，是根據(jù)仔細查閱相關(guān)資料文獻及網(wǎng)上查閱資料進行設(shè)計。利用手工編織零件程序，在CJK6132A數(shù)控機床進行零件車削加工。對零件尺寸和形狀進行設(shè)計時，考慮到是一組配合件，要求精巧，配

4、合精度高，形狀美觀，尺寸設(shè)計較大，選擇鋼件作為加工材料，要求對零件圖形進行工藝分析，選擇機床，刀具，確定加工方案，涉及到內(nèi)螺紋與外螺紋軸的配合，尺寸設(shè)計較大，加工起來在進給量，轉(zhuǎn)速，背吃刀量等有一定的難度，所以要合理選擇，雖然兩個零件選擇的是數(shù)控機床炯性加工，但是切削用量的選擇原則與通用機床加工相似。螺紋配合軸零件加工的切削用量的選擇是按零件材料和刀具材料以及加工經(jīng)驗等確定的。還得分析進給速度的選擇，應與主軸轉(zhuǎn)速和背吃刀量相適應。第一章 數(shù)控機床概述1.1 數(shù)控機床的組成數(shù)控機床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床本體組成。圖1-1所示為開環(huán)控制的數(shù)控機床框圖圖1-1 數(shù)控機床的組成1.2

5、 數(shù)控機床的分類按工藝用途分類 1一般數(shù)控機床 2 數(shù)控加工中心數(shù)控機床 3特種數(shù)控機床 按數(shù)控機床的運動軌跡分類 1 點位控制數(shù)控機床2點位直線控制數(shù)控機床3 輪廓控制數(shù)控機床按伺服系統(tǒng)的控制方式分類 1 開環(huán)控制數(shù)控機床 2閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng) 3半閉環(huán)控制數(shù)控機床 按數(shù)控裝置分類數(shù)控機床若按其實現(xiàn)數(shù)控邏輯功能控制的數(shù)控裝置來分，有硬線數(shù)控和軟線數(shù)控兩種第二章 數(shù)控加工工藝分析2.1 加工方法和加工方案的選擇在選擇加工表面的加工方法和加工方案時，應考慮一下因素：（1）加工表面的技術(shù)要求（2）工件材料的性質(zhì)（3）工件的形狀和尺寸（4）生產(chǎn)類型（5）具體生產(chǎn)條件2.2 加工順序的安排零件表面的加工

6、方法和加工方案確定后，就要安排加工工序。當零件的加工質(zhì)量要求比較高時，往往不可能在一道工序中完成全部加工的內(nèi)容，而必須分幾個階段來進行加工。 （1）加工階段 （2）劃分加工階段的原因第三章 螺紋配合3.1 零件工藝分析圖3.1 的形狀圖該零件圖3.1所示，零件時86mm×60mm，所以，經(jīng)過考慮，最終選擇的零件毛坯為160mm×62mm的45鋼，它是由圓弧、圓柱面、螺紋、退刀槽、錐面、端面連接而成，結(jié)構(gòu)形狀復雜，加工部位多，對槽的右端外螺紋尺寸精度，位置精度和形狀精度要求高，表面粗糙度Ra1.6.這類零件有一定的加工難度，非常適合數(shù)控車床加工。3.2 確定加工方案這個零件從

7、圖紙上可以看出，對于加工裝夾上還是比較好裝夾的，為了使工序基準與定位基準重合，便于加工所有的需加工部位，將毛坯的任意端用三爪卡盤裝夾固定就可以，利用這樣一種簡單的裝夾方法，可以限制供件的四個自由度，可以有效保證零件在加工中的定位，達到加工效果。3.3 確定工序順序、進給路線和所用刀具在這個零件加工過程中，所需要的工序很少，對加工刀具形狀的要求不是很高，只是在加工中注意到幾個處圓弧，錐面相互夾角的處理就可以，所以選用一把刀尖角為30度的硬質(zhì)合金尖刀和一把硬質(zhì)合金的5mm切斷刀，就可以解決零件的加工，但因加工的材料是鋼件，同時也得注意刃磨刀具。根據(jù)工步順序和切削加工進給路線的確定原則，本工序具體的

8、工步順序，進給路線及所用刀具具體確定如下：粗車外表面選用刀尖角為30度的硬質(zhì)合金尖刀對外表面進行粗車，走刀路線及加工部位如圖3-2所示。由于粗車的外表面是通過遞增且具有圓弧，加工零件的材料又是鋼件。可以采用這把刀尖角為30度的硬質(zhì)合金尖刀直接將工件車削成型，在編制加工程序的時候采用的是FANUC系統(tǒng)的G71外圓循環(huán)加工指令，所以在進行這段加工的時候，走刀路線和一般的加工不同。加工步驟： 切斷面-切圓弧-切外圓-切圓弧-切外圓-退刀-回到起點精車外表面選用刀尖角為30度的硬質(zhì)合金尖刀對零件進行精加工，其加工步驟及走刀路線如圖3-3所示：圖3-3 走刀路線圖 切槽 選用刀尖寬度為5mm的切槽刀，加

9、工部位及走到路線如圖3-4所示：圖3-4 切槽部位走刀路線圖 切螺紋選用刀尖角度為60度的硬質(zhì)合金材料的螺紋刀，在編制螺紋加工程序時，為了能使與內(nèi)螺紋完全配合的得當，加工時應使外螺紋小于圖紙尺寸的0.1mm0.2mm，其加工部位及走刀路線如圖3-5所示：圖3-5 切螺紋走刀路線切斷在精車削完畢后，將進行零件的切斷，選用5mm切斷刀，其走刀路線如圖3-6所示：圖3-6 切斷走刀路線3.4確定切削用量 數(shù)控加工的切削用量包括：背吃刀量，主軸轉(zhuǎn)速、進給速度。切削用量的選擇原則與普通機床加工相似，具體數(shù)值應根據(jù)數(shù)控機床使用說明書和金屬切削原理中規(guī)定的方法及原則，結(jié)合實際加工經(jīng)驗來確定。在工藝系統(tǒng)剛性和

10、機床功率允許的條件下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少進給次數(shù)。光車時主軸轉(zhuǎn)速應根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料以及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。在程序設(shè)計時，必須確定每道工序的切削用量，選擇切削用量時一定要充分考慮影響切削的各種因素，正確的選擇切削條件，合理的確定切削用量，可以有效地提高機械加工的質(zhì)量和效率。根據(jù)加工要求確定切削用量，具體確定如下：（1） 粗車外表面車削端面時主軸轉(zhuǎn)1000r/min，圓弧、直外圓面、錐面S=800r/min，圓弧f=0.18-0.2mm/r直外圓面、錐面f=0.2-0.25mm/r。（2） 精車外表面車削端面時主軸轉(zhuǎn)速1500r/mi

11、n，圓弧、直外圓面、端部倒角S=1500r/min位圓弧，直外圓面、錐面f=0.1mm/r（3） 切斷主軸轉(zhuǎn)速S=300r/min，進給量f=0.12mm/r.(4)數(shù)學計算M30×2螺紋計算：牙深（直徑）：t=1.3p×2=2.6螺紋大徑：D大+=D公稱-0.1P=30-0.1×2=29.8螺紋小徑：D小=D公稱-1.3P=30-1.3×2=27.4根據(jù)牙深，螺紋分為五刀加工，第一刀：0.9mm，第二刀：0.6mm，第三刀：0.6mm，第四刀：0.4mm，第五刀：0.1mm。3.5填寫工藝文件（1）將選定的各工部所用刀具的刀具型號、刀片型號及刀劍圓弧半

12、徑等填入31數(shù)控加工刀具卡片中。(2)按加工順序?qū)⒏鞴げ降募庸?nèi)容、所用刀具及 用量等填入表32數(shù)控加工工序卡片中。第四章 程序編制4.1 螺紋配合零件程序編程續(xù)上表第五章 結(jié)果分析5.1零件的精度與尺寸檢驗零件的加工質(zhì)量對其工作性能和使用壽命有著較大的影響，現(xiàn)對加工后零件質(zhì)量分析；零件的尺寸精度基本得到保證，零件的上下表面粗糙度值偏大。原因是其加工精度與機床，夾具，刀具本身誤差和使用中的調(diào)速誤差及工件的裝夾定位誤差以及自己的操作技能水平等多方面因素有關(guān)，這些原始誤差反映到工件質(zhì)量上，形成零件的加工誤差。5.2產(chǎn)生誤差的主要因素從零件加工質(zhì)量分析得出；（1） 零件出現(xiàn)誤差或粗糙度值偏大與刀具，

13、夾具的誤差及工件的定位誤差有關(guān)，機床主軸或因為刀具的裝夾不當引起的徑向或端面的圓跳動等因素，都會使工件產(chǎn)生誤差。（2） 夾緊力對加工精度也有影響，工件在加緊時，由于工件的剛度較低加緊的作用力或方向不當，均可造成定位端面不垂直。（3） 切削用量對加工精度的影響，從零件的表面質(zhì)量分析，這與合理選擇切削用量很有關(guān)系，選擇較大的切削速度V適量減小進給量f。 通過對零件的系統(tǒng)分析得知，零件表面粗糙度值，尺寸精度基本得到保證。之所以出現(xiàn)這些問題與安排加工的工藝過程，刀具的質(zhì)量，機床的定位，零件的裝夾、定位基準的選擇以及自己的操作技術(shù)水平也有關(guān)系?？梢酝ㄟ^合理的選擇刀具的幾何參數(shù)，合理的選擇切削用量，從而提高零件的加工精度。結(jié)論通過這次畢業(yè)設(shè)計，我學會很多東西，也真正體會到了設(shè)計和加工的樂趣，同時也培養(yǎng)了我的自主學習，獨立思考問題的能力，也重新鞏固了以前的各科專業(yè)知識。我相信，我在這次畢業(yè)設(shè)計中所學到的知識和技能對我以后的幫助肯定很大。在這之中我也體會到團隊合作，團隊精神的重要性，在我今后的工作中也會起到很大的作用。參考文獻（1） 王紀安，工程材料與材料形成工藝，北京，高等教育出版社，2003（2） 林其駿，數(shù)控加工與應用，北京，機械工業(yè)出版社，1992（3） 王明耀，劉光虎，數(shù)控編程基礎(chǔ)，宜賓職業(yè)技術(shù)學院出版，2007（4） 周虹，數(shù)控原理與編程實訓，北京，人民