1、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 江苏省扬州技师学院技师论文- 2 -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
2、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
3、 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
4、 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
5、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 江苏省扬州技师学院技师论文- 3 -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 52.2、 传 统 加 工 手 段 分 析 52.3、 专 用 夹 具 车 削 法 72.4、 加 工 原 理 82.5、 偏 心 垫 厚 度 计 算 9第 三 章 零 件 图 的 分 析3.1、 零 件 造 型 143.2、 偏 心 工 件 零 件
6、的 工 艺 分 析 163.3、 工 艺 规 程 163.4、 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 174.2、 毛 胚 种 类 的 选 择 174.3、 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 185.2、 心 轴 的 定 位 方 法 185.3、 加 工 方 法 的 选 择 195.4、 加 工 顺 序 的 安 排 205.5、 工 序 设 计 205.6、 机 床 与 工 艺 设 备
7、 的 选 择 205.7、 刀 具 材 料 的 选 择 215.8、 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 256.2、 零 件 程 序 编 制 256.3、 工 艺 卡 片 27第 七 章 小 结 30谢 辞 31参 考 文 献 31江苏省扬州技师学院技师论文- 4 -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
8、 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
9、， 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
10、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
11、 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 。
12、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
13、好 的 夹 具 产 生 之 前 必 不 可 少 的 条 件 。江苏省扬州技师学院技师论文- 5 -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
14、 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
15、 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
16、 爪 车 削 法图 1-1 三 爪 车 削 法 示 意 图江苏省扬州技师学院技师论文- 6 -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 =
17、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. 5 e , 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
18、 , 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
19、 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
20、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
21、,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 。江苏省扬州技师学院技师论文- 7 -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)
22、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
23、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
24、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1) 偏 心 套 偏 心 距 的 确 定 : 偏 心 套 偏 心 距 的 基 本 值 与 所 加 工 工 件 的 偏 心 距 一致 ,偏 心 套 偏 心 距 的 公 差 值 为 所 加 工 工 件 偏 心 距 公 差 值 的 1 /3。江苏
25、省扬州技师学院技师论文- 8 -2) 偏 心 套 与 所 加 工 工 件 的 安 装 配 合 以 H6 /h6 为 宜 。3) 偏 心 套 的 加 工 主 要 考 虑 其 公 差 值 的 不 同 而 异 , 但 偏 心 套 与 所 加 工 工 件 的配 合 孔 表 面 光 洁 度 必 须 达 到 Ra0 . 8 以 上 。4) 工 件 顶 紧 顶 尖 必 须 是 带 钢 球 回 转 顶 尖 。5) 工 件 加 工 时 将 偏 心 套 、 所 加 工 工 件 按 图 2 所 示 安 装 到 车 床 卡 盘 上 ,卡紧 适 当 , 再 用 带 钢 球 回 转 顶 尖 将 所 加 工 工 件 适 当
26、 紧 顶 , 以 防 工 件 窜 动 而 影 响 其加 工 精 度 。6) 工 件 加 工 完 工 后 , 只 要 将 顶 尖 移 开 , 可 取 下 完 工 工 件 ,安 装 未 加 工 工 件 , 重 复 简 单 的 车 工 工 序 即 可 加 工 高 精 度 偏 心 工 件 工 件 。专 用 夹 具 车 削 法 具 有 以 下 优 点 :1) 操 作 性 强 ;2) 对 操 作 者 操 作 技 能 的 依 赖 性 很 低 ;3) 按 要 求 安 装 即 可 进 行 加 工 , 不 需 找 正 偏 心 、 工 件 轴 线 平 行 ,极 大 降 低 了工 人 劳 动 强 度 ;4) 零 件
27、加 工 精 度 不 受 人 为 因 素 的 影 响 ;5) 零 件 加 工 精 度 互 换 性 很 好 ;6) 极 大 提 高 了 生 产 效 率 ;7) 专 用 夹 具 成 本 不 高 , 经 济 性 良 好 。加 工 精 度 要 求 不 高 、 小 偏 心 距 、 单 件 或 小 批 量 偏 心 工 件 类 零 件 的 车 削 加工 ,适 合 采 用 三 爪 车 削 法 ;加 工 精 度 要 求 不 高 、 偏 心 距 较 大 、 单 件 偏 心 工 件 类零 件 的 车 削 加 工 ,适 合 采 用 四 爪 车 削 法 和 花 盘 车 削 法 ;加 工 精 度 要 求 比 较 高 、 小
28、 偏 心 距 、 单 件 偏 心 工 件 类 零 件 的 车 削 加 工 ,适 合 采 用 三 爪 微 调 车 削 法 ; 加 工精 度 要 求 比 较 高 、 或 批 量 较 大 的 偏 心 工 件 类 零 件 的 车 削 加 工 ,适 合 采 用 专 用 夹具 车 削 法 。2.4 加工原理偏 心 加 工 原 理 ： 主 要 是 在 装 夹 方 面 采 取 措 施 ， 即 把 需 要 加 工 偏 心 部 分 的 轴 线 找正 到 与 车 床 主 轴 旋 转 轴 线 相 重 合 。江苏省扬州技师学院技师论文- 9 -2.5 偏心垫厚度计算偏 心 垫 厚 度 可 用 以 下 近 似 公 式 计 算 ：X=1.5e+kK=1.5 e e=e-e 测式 中 e工 件 偏 心 距 mmK偏 心 距 修 正 值 ， 正 负 值 按 实 测 结 果 定 mm e试 切 后 实 测 偏 心 距 误 差 ， mme 测 试 切 后 ， 实 测 偏 心 距 ， mm江苏省扬州技师学院技师论文- 11 -
