凸輪軸零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)及數(shù)控編程【含CAD圖紙全套】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)中期報(bào)告題目: 凸輪軸零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)及數(shù)控編程系 別 機(jī)電信息系 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 導(dǎo) 師 2013年3月12日1. 設(shè)計(jì)(論文)進(jìn)展?fàn)顩r 畢業(yè)設(shè)計(jì)工作已馬上到了中期,我對(duì)自己的課題有了一定深度的認(rèn)識(shí)。在初期,我已經(jīng)完成了原理圖的設(shè)計(jì)及開題報(bào)告的相關(guān)工作。在假期的時(shí)間里,我又下載了有關(guān)于凸輪軸以及數(shù)控加工方面的外文數(shù)據(jù),以及對(duì)其進(jìn)行了翻譯。并且我從開學(xué)到現(xiàn)在的這幾個(gè)星期里對(duì)自己的凸輪軸進(jìn)行了工藝分析,夾具設(shè)計(jì)以及工藝卡片的制作。1.1生產(chǎn)綱領(lǐng) 生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小對(duì)生產(chǎn)組織和零件加工工藝過程起著重要的作用,它決定了各工序所需專業(yè)化和自動(dòng)化的程度,以及所應(yīng)選用的工藝方法和工藝裝備。零件生產(chǎn)綱領(lǐng)可按下式計(jì)算: N=Qn(1+a%+b%)由此公式可以算的凸輪軸的年生產(chǎn)量為10萬件,根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型的關(guān)系可以確定其生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)。表1生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)類型的關(guān)系11生產(chǎn)類型零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)(件)重型零件中型零件輕型零件單件生產(chǎn)小批生產(chǎn)中批生產(chǎn)大批生產(chǎn)大量生產(chǎn)5510010030030010001000101020020050050050005000100100500500500050050000500001.2材料的選擇凸輪軸材料的選擇:由于軸的載荷通常是變載荷,或變應(yīng)力,故材料應(yīng)具有較好的強(qiáng)度和韌性;對(duì)軸的表面與支承有相對(duì)滑動(dòng)的軸,還須要求較好的耐磨性。材料 常用材料與熱處理:凸輪軸常用材料是20Cr,20Cr的熱處理及主要機(jī)構(gòu)性能(參考)如表110表2 20Cr主要機(jī)構(gòu)性能材料牌號(hào)熱處理毛坯直徑mm硬 度HBS抗拉強(qiáng)度極限b (Mpa)彎曲疲勞極限-1(Mpa)扭轉(zhuǎn)疲勞極限-1/Mpa屈服極限s/Mpa20Cr滲碳淬火回火153060表面HRC50608506506505504004003752802802151601601.3熱處理分析軸類零件的熱處理是保證軸類零件性能的重要工藝過程,它對(duì)軸類零件的如下性能有著直接的影響:61)軸類零件的制造精度:組織轉(zhuǎn)變不均勻、不徹底及熱處理后形成的殘余應(yīng)力過大軸在熱處理后的加工、裝配和使用過程中的變形,從而降低軸的精度,甚至報(bào)廢。2)軸類零件的強(qiáng)度:熱處理工藝制定不當(dāng)、熱處理操作不規(guī)范或熱處理設(shè)備狀態(tài)不完好,造成被處理軸的強(qiáng)度(硬度)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。3)軸的工作壽命:熱處理造成的組織結(jié)構(gòu)不合理、晶粒度超標(biāo)等,導(dǎo)致主要性能如軸的韌性、抗磨損性能等下降,影響軸的工作壽命。4)軸的制造成本:作為軸制造過程的中間環(huán)節(jié)或最終工序,熱處理造成的開裂、變形超差及性能超差,大多數(shù)情況下會(huì)使軸報(bào)廢,即使通過修補(bǔ)可以使用,也會(huì)增加工時(shí),從而增加了軸的成本。凸輪軸材料是20Cr,對(duì)強(qiáng)度和韌性要求比較高,而表面易磨損需滲碳。滲碳的目的就是增加軸的耐磨性能、表面硬度、抗拉強(qiáng)度及疲勞極限。滲碳以后首先要進(jìn)行淬火,用來提高其硬度和強(qiáng)度極限。但淬火時(shí)會(huì)引起內(nèi)應(yīng)力使之變脆,所以淬火以后必須要回火,回火的目的就是用來消除淬火后的脆性和內(nèi)應(yīng)力,提高其塑性和沖擊韌度。但是對(duì)于凸輪軸來說,半成品熱處理以前還有一道重要的工序,就是要對(duì)第一和第二個(gè)凸輪之間的外圓;第五和第六個(gè)凸輪之間的外圓用兩頂?shù)难b加方式進(jìn)行粗磨。這樣做是因?yàn)檩S類零件熱處理以后會(huì)產(chǎn)生變形,既保證其同軸度。以便在熱處理以后以這兩個(gè)外圓為基準(zhǔn)進(jìn)行校核。1.4 夾具的設(shè)計(jì)磨床夾具按其通用化的程度和結(jié)構(gòu)特點(diǎn),可以分為通用夾具、專用夾具、組合夾具和成組可調(diào)夾具等等。凸輪軸加工時(shí)采用的是傳動(dòng)夾頭,屬于組合夾具類型。組合夾具是在夾具零部件標(biāo)準(zhǔn)化的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型工藝裝備。它是由一套預(yù)先制造好的標(biāo)準(zhǔn)元件組裝而成的。這些元件有各種不同的形狀、不同規(guī)格的尺寸,它們相互配合部分的尺寸精度高、硬度高、耐磨性好,且具有完全的互換性。根據(jù)加工工藝的要求,可通過選擇和使用標(biāo)準(zhǔn)元件和組合元件,很快裝配出機(jī)械加工、檢驗(yàn)、裝配等所需的夾具來。使用完畢,可方便地拆卸、清洗、存放、留待以后再使用。組合夾具的特點(diǎn):1、靈活多變;2、保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率;3、節(jié)省人力和物力;4、減少夾具存放面積。組合夾具的元件按其用途不同可以分為八大類,即:基礎(chǔ)元件、支承元件、定位元件、導(dǎo)向元件、壓緊元件、緊固元件、輔助元件及合件。其中,緊固元件包括各種螺栓、螺釘、螺母和墊圈等這些緊固元件均為常用的標(biāo)準(zhǔn)件。圖1圖1 夾具圖傳動(dòng)夾頭由非標(biāo)準(zhǔn)件手柄、定位銷、定位板、彈簧、螺母、壓蓋、定位螺釘、傳動(dòng)板和標(biāo)準(zhǔn)件圓柱銷、螺釘組合而成。 圖2 傳動(dòng)板傳動(dòng)板是整個(gè)夾具的夾具體,也是夾具的關(guān)鍵部位(如圖2),它上面有一個(gè)錐度孔,用來裝夾凸輪軸的錐形端面。錐度孔和錐度面有自鎖,在磨削時(shí)對(duì)凸輪軸進(jìn)行夾緊,限制其自由度。 圖3定位板定位板是通過定位螺桿固定在傳動(dòng)板上,它的作用是用來放置定位銷(如圖3)所示。 圖 4手柄手柄是用來裝定位銷的,以便于定位銷在使用時(shí)方便。如圖4所示圖5定位銷定位銷是在加工時(shí)對(duì)凸輪軸進(jìn)行定位,裝夾時(shí)定位銷應(yīng)放在凸輪軸裝夾端的鍵槽內(nèi),限制凸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)的自由度。如圖5所示1.5 擬定工藝路線清洗熱處理鉆中心孔車螺紋外圓磨(中間軸頸,軸間軸頸,錐面)凸輪磨(凸輪以及偏心輪)輔助加工清洗去毛刺檢驗(yàn)入1.6磨削加工1.6.1外圓磨削1、機(jī)床選定:選用最常見的有MB1320外圓磨床和MK1620端面外圓磨床2、夾緊方案:利用螺母和兩頂尖進(jìn)行夾緊3、刀 具:外圓磨砂輪4、切削用量的選擇:切削用量選擇的順序是先確定背吃刀量ap,再確定進(jìn)給量f,最后確定切削速度uc。背吃刀量ap應(yīng)選擇盡量大的背吃刀量,盡量在一次走刀中,把本工序加工應(yīng)切除的加工余量切除掉。在粗加工時(shí),當(dāng)加工余量過大或工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí),也可分兩次走刀。在這一道工序中采用一次進(jìn)刀: ap(2/33/4)A(2/33/4)0.99式中 A單邊余量,mm進(jìn)給量f定義:工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時(shí),刀具與工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移量。進(jìn)給量的選擇與背吃刀量也有關(guān),在已選定背吃刀量為0.99的前提下,查有關(guān)手冊(cè),選擇進(jìn)給量為:0.8mm/r切削速度ucUcD n粗/1000式中 D刀具直徑 n加工時(shí)的速度查有關(guān)手冊(cè),取加工時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為400r/mm。所以, UcD n粗/1000 1.98400/1000 74.1mm/r1.6.2凸輪磨削1、機(jī)床選定:常選用的機(jī)床有MXBS8312A凸輪磨床和CF41數(shù)控凸輪磨床2、夾緊方案:專用夾具和機(jī)床兩頂尖3、刀 具:凸輪磨專用砂輪4、削用量的選擇:切削用量選擇的順序是先確定背吃刀量ap,再確定進(jìn)給量f,最后確定切削速度uc。背吃刀量ap應(yīng)選擇盡量大的背吃刀量,盡量在一次走刀中,把本工序加工應(yīng)切除的加工余量切除掉。在粗加工時(shí),當(dāng)加工余量過大或工藝系統(tǒng)剛性較差時(shí),也可分兩次走刀。在這一道工序中采用一次進(jìn)刀:ap(2/33/4)A(2/33/4)*(0.350.4)0.230.33式中 A單邊余量mm進(jìn)給量f定義:工件或刀具每轉(zhuǎn)一周時(shí),刀具與工件在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方向上的相對(duì)位移量。切削速度uc UcD n粗/1000式中 D刀具直徑 n加工時(shí)的速度查有關(guān)手冊(cè),取加工時(shí)的主軸轉(zhuǎn)速為3000r/mm。所以, UcD n粗/1000 1.983000/1000 18651600mm/r2. 存在的問題及解決措施本課題主要研究的是凸輪軸零件的數(shù)控加工,主要難點(diǎn)就在于對(duì)凸輪軸的上的凸輪的定位進(jìn)行加工,刀具的選擇等。還有就是自己的數(shù)控模擬仿真技術(shù)軟件的運(yùn)用還不太熟練。解決措施:認(rèn)真下功夫進(jìn)行軟件的學(xué)習(xí)并進(jìn)行多次的模擬實(shí)踐,和老師進(jìn)行溝通,自己查閱書籍對(duì)凸輪軸進(jìn)行更深一步的了解,借鑒別人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行對(duì)自己的凸輪軸加工方案的修改。3. 后期工作安排(1)9 -12周:完成工藝規(guī)程方案設(shè)計(jì)以及其他的零件圖繪制(2)13-14周:撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 (3)15 周: 準(zhǔn)備論文答辯 指導(dǎo)教師簽字: 年 月 日- 7 -
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