1、本科毕业论文（20 届）长轴类零件的加工工艺设计所在学院专业班级 机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师完成日期诚信声明本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。本人签名： 年 月 日毕业设计任务书设计题目： 长轴类零件的加工工艺设计 1课题意义及目标 轴类零件是配件中经常遇到的典型零件之一，它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷，按轴类零件结构形式不同，有实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动,确保长轴硬度，韧度，精度。2主要任务研究以下几点：（1）可靠地确保加工精度，整体
2、提高工作效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。（2）保证长轴不变形，不弯曲。 （3）数控加工中编程较为容易，但由于零件的自身特点，在实际操作时会受削力、切削热、机床夹具等多方面的因素干扰，使其在实际加工中不易操作。加工工艺较为复杂，需要注意的细节较多，实际操作需综合考虑。3主要参考资料1.刘敏,姜蕾,季玉琼.细长轴类零件加工工艺过程的研究.中国高新技术企业. 2.黄文超.细长轴类零件在普通车床上的加工方法.机械研究与应用.4进度安排设计各阶段名称 起 止 日 期1 查阅文献，了解研究目的意义，完成开题报告2014.12.01 至2014.12.312 零件结构和技术要求分析以及工艺
3、规程设计 2015.01.01 至2015.03.103 填写工艺文件，完成中期答辩 2015.03.11 至2015.04.304 综合整改，全面完善 2015.05.01 至2015.05.152015.04.305 撰写毕业论文，准备答辩 2015.05.16 至2015.06.10审核人： 年 月 日长轴类零件的加工工艺设计摘 要：轴类零件是机械加工中经常遇到的典型零件之一。它在机械的应用中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等的传动件，以传递扭矩。根据长轴所具有的结构形式，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、实心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴以及各种丝杠，在划分长短轴时，轴的长径比小于 5
4、的被称作为短轴，大于 20 的则称为细长轴，大多数轴的长径比都在这两者之间。它们的精度和表面粗糙度一般要求较高，所以对操作者和车床的要求也很高，由于自身容易变形，会产生腰鼓型、竹节型，这样的缺陷就变得很严重，影响零件的使用。此次长轴的装夹方式有两种，卡盘-顶尖，顶尖-顶尖，根据这两种不同的装夹方式，运用材料力学知识可以对其进行模拟分析，也就是分析了变形的影响要素，最后，根据零件的结构及其功能，运用滚压等知识完成加工工艺设计。关键词：长轴类零件，工艺，滚压The Design of Long Shaft Parts ProcessingAbstract：Shaft is one of the t
5、ypical machining of parts.It is mainly used for supporting the gears, pulleys, cams and connecting rods and other transmission parts, it can transmit torque.According to the form of the long axis of the structure, the shaft can be divided into a stepped shaft, taper, spindle, axis, solid shafts, cra
6、nkshafts, camshafts, eccentric shaft and a variety of screw. The aspect ratio of axis less than 5 is referred to as a minor, more than 20 are called the elongate shaft and most are concluded.Their accuracy and surface roughness generally need higher requirements, so the operator and lathe are the be
7、st.The shaft easily deformed, such as drum type, bamboo-type, it will affect the use of parts.There are two different ways of clamping,Chuck - top , top - top.I analyzed the reason of morph by using materials mechanics.Finally, according to the structure and function of shaft parts, I have completed
8、 the rolling process design. Keywords: Long axis parts,Technology,Rolling. 目录1 前言 .12 轴类零件技术要求 .22. 1 尺寸精度 .22.2 相互位置精度 .22.3 表面粗糙度 .23 轴类零件的毛坯和材料 .53.1 轴类零件的毛坯 .53.2 轴类零件的材料 .54 轴类零件一般加工要求及方法 .74.1 轴类零件加工工艺规程 .74.2 轴类零件加工的技术要求 .75 轴类零件的热处理 .96 数控加工 .126.1 数控加工的概念 .126.2 数控车床加工工艺的优势 .126.3 数控车床加工工艺分
9、析 .136.4 数控编程 .137 细长轴加工变形的理论分析 .217.1 卡盘-顶尖装夹变形分析 .217.2 顶尖-顶尖的装夹方式变形分析 .248 跟刀架的改进 .278.1 现状分析 .278.2 改进方案 .289 滚压加工工艺分析 .299.1 滚压简介 .2910 结论 .31参考文献 .32致谢 .33太原工业学院毕业设计11 前言轴类零件相对都比较复杂，特别是长轴类零件，在加工过程中会有很多因素会影响到零件的质量。机床的振动产生误差，在切削过程中还会有切削热，残余应力等。这一系列的影响，会在轴的弯曲度，表面粗糙度上产很大的影响，加工变形成了轴的加工工艺的难点问题。在国内发展
10、中，轴类零件的加工已经历过很多年，对于传统的工艺方法也比较成熟，无论是在工艺的程序还是热处理方面，都已得到广泛的应用，但是传统的工艺效率相对比较低，大大加长了工时。对于打磨，我们还是有些利用手工进行，并没有达到理想的效果，表面粗糙度反而增加。虽然数控加床在国内已经广泛的使用，在轴类零件的加工余量大，易变形等问题上得以缓解，但是查传统的机床所占的作用也很大，提高精度，首先硬性条件还是从设备上进行改善。在此次的研究中，对于装夹方式的受力给了给分析，主要是工厂里常用的两种方式，卡盘-顶尖和顶尖-顶尖的安装，这里主要根据所学过的材料力学，通过受力分析，我们得到哪些地方容易变形。国际上，对于轴类零件的加
11、工工艺，已经达到了炉火纯青的地步，无论是在精度，还是表面粗糙上，这里并不是崇洋媚外，在一些技术上的问题中，我们还是要学习国际上先进的技术。特别是材料上，制造水平较高，复合材料在抗压性、抗弯性、延展率上具有明显的优势，但是在抗冲击性的问题上还是较差，这是轴类零件的共性问题。综合考虑轴类零件的加工，尽量避免加工过程出现的裂痕和弯曲，选用较适合的复合材料，还有合理的工序，工序卡片在最后，这里详细介绍了工艺的顺序流程。为了进一步防止变形，我们在随刀架也做了改进，工厂里对于这个要求很严格，因为涉及到实用性，必须保证精度。在这里车小头和大端都要用到数控车床，这样对于加工的精度有所保证，并且对于后续的滚压工
12、序有着重要作用。太原工业学院毕业设计22 轴类零件技术要求2. 1 尺寸精度起装配作用的轴为了确保运转正常，这不得不对其尺寸精度要求较高（IT5IT7）。起支撑作用的轴尺寸精度一般要求较低（IT6IT9），但是对其刚度和韧性要求就很高。加工过程中的尺寸精度和几何误差也有关联，成形运动过程中会产生误差，切削刃轮廓在加工中也会产生误差。车床也在误差，自身制造中就会存在，在车间安装中，经过长时间的加工产生的磨损，这些原因都能影响工件的尺寸精度。其次是刀具误差的存在，常用的有成形刀、一般刀、定尺寸刀；这次加工中没有设计专门的夹具，虽然在跟刀架上有所改善，但是所用的还是两种装夹方式，在装夹中也会产误差。
13、加工中经常要进行测量，特别是校直，虽然使用的是校直机可以避免误差，但是其他尺寸的测量误差难免会存在，经常进行测量也会减少误差的存在。试切与实际加工切削层厚度不同，尺寸精度实际切削过程中会受到的影响，比如在精加工时，试切的最后一刀一般都会比较薄，切削刃在这时起到的作用是挤压而不再是切削，这只是理论方面，但正式切削时深度就会较大，为了使切削刃不打滑，因此会多切工件；调整产生的误差，其实在机械加工的层层工序中，根据对精度的要求和工件的偏移，还要对工艺系统进行这样或者那样的调整，这是加工中不可或缺的，不单单在轴类零件加工中，其它零件加工中也要考虑，由于调整后不能完全达到所需精度，在调整中，挡块的行程起
14、着决定性作用。2.2 相互位置精度轴类零件的位置精度要求其实是由于轴在机械中的位置和作用所决定的。一般应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度的要求，否则会影响传动件的传动精度，并产生噪声。对于精度要求一般的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为 0.01 0.03mm ，精度要求较高的轴通常为 0.001 0.005mm。在此次加工的太原工业学院毕业设计3节制杆中，要求的精度较高，各个位置要在允许的范围内，这样才能正常使用。由于工艺中对这方面要求的内容比较少，不做过多的解释。2.3 表面粗糙度磨削的过程会影响表面粗糙度，影响的原因也是多方面的，主要包括塑性变形和机械加工振动。对磨削进行分析
15、可以看出，表面粗糙度与砂轮形成的刻痕有关系，表面的刻痕越多，单位面积通过的磨砺数量就越多，可知砂轮的磨砺就是越细，会产生较小的粗糙度。在这里还有一个因素就是磨削的深度是否均匀，在均匀情况下，同样也会产生较小的表面粗糙度值。磨削的过程中，因为磨粒大多数是具有比较大的负前角，比较粗糙不锋利，所以在磨削过程大多数磨粒中只是对表面产生挤压作用，因为这样的挤压从而使表面出现了塑性变形；对于磨削表面粗糙度来说，实际操作中车床和数控车床的振动会产生很大的原因。在加工面过程中要尽量避免出现，这里一般的避免的方法有三种：第一种是与磨削砂轮有关的因素，在这里指的是砂轮的粒度、硬度以及对砂轮进行的修整过程等，粒度越
16、细的砂轮，就表明砂轮在单位面积上的磨粒的数量就越多。我们可以理解，单位面积上的磨砺数量越多，砂粒越细，表面粗糙度值就越小。但并不是没有限度，如果这两方面因素的范围超过一定的值，这就使表面粗糙度值增大，并且很可能导致波纹和烧伤，砂轮的硬度，是指磨粒受到磨削力以后能从砂轮上脱落掉的难易程度。如果砂轮过硬，磨粒磨损后就很不容易脱落，工件表面就会因此受到强烈的挤压，增加了塑性变形，从而导致表面粗糙度值加大，并且还会引起烧伤；如果砂轮过软，磨粒就会变得容易脱落掉，磨削的作用也就减少，从而增大了表面的粗糙度值。通过对砂轮软硬的理论分析，所以在选择的过程中软硬程度要适中，这里的选择原理就要根据节制杆的加工要
17、求来定。砂轮修整的质量与所用的修整工具有着密不可分的联系，一般情况下，砂轮的修整主要工具就是金刚石，因为砂轮外层已经钝化了的磨粒必须要去除，只有这样才会使磨粒切削刃变得锋利，利用此种方法会使磨削表面的表面粗糙度降低。此外，如果修整后砂轮的纵向的进给量减小，而且修正后的砂轮的切削微小的刃数量如果越多，零件的表面粗糙度值也会呈现递减趋势。第二种是与毛坯材料有关的因素，也就是工件的才材料，在加太原工业学院毕业设计4工过程中，主要涉及到零件材料的硬度、塑性，导热性，这些自身的属性对于表面粗糙度来说有着决定性的影响。举个例子，像铝，铜这样的软材料合金就容易堵塞砂轮，所导致的结果就是很难磨。然而塑性过大、
18、导热性能反而较弱的耐热合金，在加工过程中反而容易使砂轮过早脱落，这种类型产生的结果就是表面粗糙度值会变大。第三种因素是加工条件，磨削用量所产生的影响较大，无论是在进给量、砂轮速度还是在磨削深度。但是提高了砂轮速度，就可以使表层金属塑性变形的速度跟不上磨削速度，也就是说，材料还来不及变形就已经完成了，通过这种方式就会使磨削表面的粗糙度值降低。砂轮磨削过程中会产生较高时温度，热的作用就会占主要地位，此时的切削液作用也就变得很重要，磨削区域会产生高热，在此要用到冷却液，减小温度值，避免烧伤。而且砂粒和切屑也会掉落，工件也不会产生划伤，表面粗糙度值减小。因此实际的加工过程，切削液以及切削方法要根据实际
19、情况选择。在外圆磨床，机床砂轮的主轴精度，在与传动件相配合的轴径表面要求粗糙度值范围在 Ra2.50.63m，进给系统的精度以及平稳性，整个车床刚度和它的抗震性，对于表面粗糙度的影响都有着直接的关系。一般来说，对于实际应用的轴，特别是起到支撑作用的的轴，其表面粗糙在 Ra0.630.16m。工厂里运用的轴，其精准度和表面粗糙度都有着很高的要求，在此次节制杆的加工中，最后要通过滚压的方法进行加工，这会进一步提高表面的粗糙度。太原工业学院毕业设计53 轴类零件的毛坯和材料3.1 轴类零件的毛坯在机械 加工中，制定零件的机械加工工艺规程前，首先要做的的是如何确定毛坯，在这里包括选择毛坯类型，毛坯的制
20、造，还有如何保证毛坯精度。加工过程中，毛坯起着很多决定性的影响，比如材料的消耗多少，工序的数量，投入劳动量的大小。如果所选用的毛坯尺寸与所加工的零件近似，投入劳动量就会减少，材料损耗减少，加工效率提高，当然在一定程度上增加了经济效益。虽然这样的毛坯会有诸多好处但是这样的毛坯制造成本较高。因此选用时根据机械加工和制造成本两方面综合进行考虑，这样的情况才能保证毛坯选择得当。根据零件的用途，就要分析零件的材料，进而可以得出自身的力学性能。毛坯的选用离不开材料的分析。所学习的课本内容可知，形状复杂的钢制零件不适合用自由锻；生产类型单件小批量生产则采用木模手工制造；这是加工工艺中所要遵守的经验与方法。实
21、际加工中，充分结合传统工艺与先进技术，如精铸，精锻，冷轧，冷挤压，粉末冶金法、和工程塑料等，对这些工序要掌握好，能达到所要求的精度和表面粗糙度。有时甚至可以大大降低机械加工劳动量，经济效果十分显著。机械工程材料一书中，对轴类零件的毛坯选择用做过简述，如何选用棒料和锻件，这里的根据是毛坯使用类型，生产条件，设备条件来综合考。这里要根据一个比值的大小来确定，大小外圆直径的比值，比值较小的选用棒料，比值较大的选用锻件。通过这样的方法选择会达很多效果，比如减少了工作量，材料的不必要浪费，提高机械性能。本次研究的节制杆，外圆的直径比值不大，其次还有许多的变截面，通过以上的理论我们可以确定选用棒料。3.2 轴类零件的材料
