Y2-160M1-2型電機(jī)轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)

錄 文本成果 摘要 1 關(guān)鍵詞 1 引言 1 1 設(shè)計(jì)任務(wù)分析 1 2 方案的初步選定 2 3 方案的詳細(xì)設(shè)計(jì) 3 3 確定工藝路線 3 3.1 毛坯材料的確定 3 3.2 機(jī)床的選擇 3 3.3 刀具的確定 4 3.4 夾具的選擇 4 3.5 切削用量的確定 4 3.6 進(jìn)給速度的確定 7 3.7 工序的劃分 9 3.8 定位基準(zhǔn)的選擇 9 3.9 電機(jī)轉(zhuǎn)軸工藝規(guī)程制定 9 3.10 電機(jī)轉(zhuǎn)軸數(shù)控加工程序 10 4 總結(jié)評(píng)價(jià) 14 致謝 15 參考文獻(xiàn) 15 實(shí)際成果 Y2-160M1-2 型電機(jī)轉(zhuǎn)軸實(shí)物照片 16臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 1 - Y2-160M1-2 型電機(jī)轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì) 陳 才 摘 要： 本文以電機(jī)轉(zhuǎn)軸為設(shè)計(jì)對(duì)象，對(duì)數(shù)控加工工藝進(jìn)行分析以及程序設(shè)計(jì)，重點(diǎn)分析了零件的加工工藝，選擇了合理的加工工藝參數(shù)，從而 有效地保證了加工的準(zhǔn)確性，精確性，節(jié)約了加工原材料，提高了生產(chǎn)效率。 關(guān)鍵詞 ： 圖樣分析、數(shù)控加工、工藝分析、程序 引言 數(shù)控技術(shù)就是指一種采用計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)械加工過程中的各種控制信息進(jìn)行數(shù)字化運(yùn)算、處理、并驅(qū)動(dòng)單元對(duì)機(jī)械執(zhí)行構(gòu)件進(jìn)行自動(dòng)化控制的技術(shù)。其在制造業(yè)的擴(kuò)展與延伸所產(chǎn)生的輻射作用和波及效果，足以給機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方式及管理模式等帶來深刻的變化。 近年來，我國(guó)對(duì)數(shù)控加工和數(shù)控設(shè)備的應(yīng)用呈現(xiàn)突飛猛進(jìn)之勢(shì)，包括以組合機(jī)床為主的大量生產(chǎn)方式現(xiàn)在都向以數(shù)控設(shè)備為主的生產(chǎn)方式 轉(zhuǎn)變，社會(huì)上對(duì)掌握數(shù)控技術(shù)的人才需求越來越大，特別是對(duì)掌握數(shù)控加工技術(shù)的人才需求量更大。此次設(shè)計(jì)，要求對(duì)圖示零件進(jìn)行數(shù)控加工工藝分析和手工編寫程序指令，這就對(duì)我們關(guān)于數(shù)控技術(shù)的掌握提出了比較高的要求，并且讓我們對(duì)數(shù)控方面的知識(shí)更加了解，是對(duì)我們?nèi)蘸蟮木蜆I(yè)能力的初測(cè)試。 1 設(shè)計(jì)任務(wù)分析 本文以 Y2-160M1-2 型電機(jī)轉(zhuǎn)軸為研究對(duì)象，進(jìn)行該軸的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)。下圖為 Y2-160M1-2 型電機(jī)轉(zhuǎn)軸圖樣。生產(chǎn)批量為大批生產(chǎn)。材料為 45 熱軋圓鋼。它屬于臺(tái)階軸類零件，轉(zhuǎn)軸結(jié)構(gòu)由圓柱面、軸肩、軸承檔、退刀槽和鍵槽 組成。軸承檔用來安裝軸承，精度要求較高。鍵槽用于安裝鍵，以傳遞轉(zhuǎn)矩。 臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 2 - 2 方案的初步選定 Y2-160M1-2 型電機(jī)轉(zhuǎn)軸 材料選型 機(jī)床、夾具、刀具 的選擇 Y2-160M1-2 型電機(jī)轉(zhuǎn)軸 工藝分析 Y2-160M1-2 型電機(jī)轉(zhuǎn)軸 數(shù)控加工工藝編制 定位基準(zhǔn)、進(jìn)給速度、背吃刀量的確定 加工工序的安排及程序的編寫 臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 3 - 3 方案的詳細(xì)設(shè)計(jì) 3.1 毛坯材料的確定 毛坯的選擇和擬定毛坯圖是制定工藝規(guī)程的最初階段工作之一，也是一個(gè)比較重要的一個(gè)階段。毛坯的形狀和特征（硬度、精度、粗糙度等）對(duì)機(jī)械加工的難易、工序數(shù)量的多少有直接影響，因此，合理選用毛坯，在生產(chǎn)中占相當(dāng)重要的位置。毛坯的選擇原則有： （ 1） 根據(jù)零件的材料及力學(xué)性能； （ 2） 零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸； （ 3） 根據(jù)生產(chǎn)類型，大量 選擇生產(chǎn)精度高的； （ 4） 根據(jù)現(xiàn)有生產(chǎn)條件； （ 5） 充分考慮利用新工藝、新技術(shù)。 該階梯軸屬于一般傳動(dòng)軸，故選材料 45鋼可滿足其要求。 3.2 機(jī)床的選擇 由于零件的生產(chǎn)類型是大批量及零件的加工要求，同時(shí)兼顧廠里的加工條件，所以選用型號(hào)為 CK6150H 數(shù)控車床。 機(jī)床主要參數(shù)如下： 表 1.1CK6150H 數(shù)控車床的主要參數(shù) 技術(shù)參數(shù) CK6150H-Y 床身導(dǎo)軌寬度 (mm) 460 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 (mm) 500 拖板上最大回轉(zhuǎn)直徑 (mm) 210 最大工件長(zhǎng)度 (mm) 500 主軸通孔直徑 (mm) 70 主軸轉(zhuǎn)速 (r/min) 2304000 主軸電機(jī)功率 (KW) 7.5 卡盤尺寸 200 X 快移速度 (m/min) 6 最小設(shè)定單位 (mm) 0.001 臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 4 - 軸 重復(fù)定位精度 (mm) 0.007 Y 軸 快移速度 (m/min) 10 最小設(shè)定單位 (mm) 0.001 重復(fù)定位精度 (mm 0.010 尾 架 尾架套筒直徑 (mm) 70 尾架套筒錐孔 MT5 最大行程 (mm) 150 刀架工位數(shù) (把 ) 4/12 外形尺寸 (長(zhǎng) 寬 高 ) 21001200 1400 重量 (噸 ) 2.2 系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)選配 KMD 系統(tǒng) /進(jìn)口系統(tǒng) 選項(xiàng) 液壓夾卡盤 液壓尾座 3.3 刀具的確定 表 1.2 外圓車刀、切槽切斷刀 刀具型號(hào) H（尺寸偏差） B（尺寸偏差） L（尺寸偏差） 備注 粗車外圓車刀 12 -0.50 12 -0.60 60 -1.51.5 75度 精車外圓車刀 12 -0.50 12 -0.60 60 -1.51.5 90度 切槽切斷刀 12 -0.50 12 -0.60 50 -1.51.5 刃寬 3mm 臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 5 - 3.4 夾具的選擇 數(shù)控車床上的夾具主要有兩類：一類用于盤類或短軸類零件，工件毛坯裝夾在帶可調(diào)卡爪的卡盤（三爪、四爪）中，由卡盤傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)；另一類用于軸類零件，毛坯裝在主軸頂尖和尾架頂尖間，工件由主軸上的撥動(dòng)卡盤傳動(dòng)旋轉(zhuǎn)。 數(shù)控車床上的夾具，一般安裝在工 作臺(tái)上，其形式根據(jù)被加工工件的特點(diǎn)可多種多樣。如：三爪卡盤，四爪卡盤。 數(shù)控加工對(duì)夾具主要有兩大要求： 1、夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度； 2、夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。選用夾具時(shí)，通?？紤]以下幾點(diǎn)： (1) 盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間。 (2) 在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 (3) 裝卸工件要迅速方便，以減少機(jī)床的停機(jī)時(shí)間。 (4) 夾具在機(jī)床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。 Y2-160M1-2 型電機(jī)轉(zhuǎn)軸三爪卡盤 進(jìn)行裝 夾，調(diào)正夾具，固定裝夾。 選擇該通用夾具實(shí)用簡(jiǎn)單，使用方便，取得了較好的應(yīng)用效果。 3.5 切削用量的確定 數(shù)控車削加工中的切削用量包括：背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速或切削速度、進(jìn)給速度或進(jìn)給量。在編制加工程序的過程中，選擇好切削用量，使背吃刀量、主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度三者間能互相適應(yīng)，以形成最佳切削參數(shù)，這是工藝處理的重要內(nèi)容之一。切削用量應(yīng)結(jié)合車削加工的特點(diǎn)，在機(jī)床給定的允許范圍內(nèi)選取，其選擇方法如下： 一、背吃刀量（ ap）的確定 在車床主體 -夾具 -刀具 -零件這一系統(tǒng)剛性允許的條件下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減 少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。當(dāng)零件的精度要求較高時(shí)，則應(yīng)考慮留出精車余量，常取 0.1 0.5mm。 臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 6 - 二、主軸轉(zhuǎn)速的確定 光車時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速的確定應(yīng)根據(jù)零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具的材料及加工性質(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。在實(shí)際生產(chǎn)中，主軸轉(zhuǎn)速可用下式計(jì)算： n=1000Vc d 式中， n 是主軸轉(zhuǎn)速（ r min）； Vc 是切削速度（ r min）； d 是零件待加工表面的直徑（ mm）。 在確定主軸轉(zhuǎn)速時(shí)，首先需要確定其切削速度，而切削速度又與背吃刀量和進(jìn)給量有關(guān)。 三、進(jìn)給量（ f） 進(jìn)給量是指工件每轉(zhuǎn)一周，車刀沿進(jìn)給方向移動(dòng)的距離（ mm r），它與背吃刀量有著較密切的關(guān)系。粗車時(shí)一般取為 0.3 0.8 mm r，精車時(shí)常取 0.1 0.3 mm r，切斷時(shí)宜取 0.05 0.2 mm r，具體選擇時(shí)，可參考表 1.3 進(jìn)行。 表 1.3 硬質(zhì)合金外圓車刀切削速度的參考值 工件材料 熱處理狀態(tài) p=0.3 2mm p=2 6mm p=6 10mm f=0.08 0.3mm/r f=0.3 0.6mm/r f=0.6 1mm/r c/m min c/m min c/m min 低碳鋼易切割 熱軋 140 180 100 120 70 90 中碳鋼 熱軋 調(diào)質(zhì) 130 160 100 130 90 110 70 90 60 80 50 70 臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 7 - 合金結(jié)構(gòu)鋼 熱軋 調(diào)質(zhì) 100 130 80 110 70 90 50 70 50 70 40 60 工具鋼 退火 90 120 60 80 50 70 灰鑄鐵 HBS 190 HBS=190225 90 120 80 110 60 80 50 70 50 70 40 60 高錳鋼 10 20 銅及銅合金 200 250 120 180 90 120 鋁及鋁合金 300 600 200 400 150 200 鑄鋁合金 100 180 80 150 60 100 注：切削鋼及灰鑄鐵時(shí)刀具耐用度約為 60min. 四、切削速度（ Vc） 切削速度又稱為線速度，是指車刀切削刃上某一點(diǎn)相對(duì)于待加工表面在主運(yùn)動(dòng)方向上的瞬時(shí)速度。 如何確定加工時(shí)的切削速度，除了參考 1.3 列出的數(shù)值外，主要根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。 3.6 進(jìn)給速度的確定 進(jìn)給速度是指在單位時(shí)間里，刀具沿進(jìn)給方向移動(dòng) 的距離（ mm min）。有些數(shù)控車床規(guī)定可以選用以進(jìn)給量（ mm r）表示的進(jìn)給速度。 進(jìn)給速度的大小直接影響表面粗糙度的值和車削效率，因此進(jìn)給速度的確定應(yīng)在保證表面質(zhì)量的前提下，選擇較高的進(jìn)給速度。一般應(yīng)根據(jù)零件的表面粗糙度、刀具及工件材料等因素，查閱切削用量手冊(cè)選取。需要說明的是切削用量手冊(cè)給出的是每轉(zhuǎn)進(jìn)給量，因此要根據(jù) Vf=f*n 計(jì)算進(jìn)給速度。表 1.4、表 1.5 分臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 8 - 別給出了硬質(zhì)合金車刀粗車外圓、端面的進(jìn)給量和半精車、精車的進(jìn)給量參考值，供參考選用。 表 1.4 硬質(zhì)合金車刀粗車外圓及端面的進(jìn)給量 工 件 材 料 刀 桿 尺 寸 工 件 直 徑 背 吃 刀 量 (mm) 3 35 58 812 12 進(jìn) 給 量 f（ mm/r） 碳素結(jié)構(gòu)鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼及耐熱鋼 1625 20 0.3 0.4 40 0.4 0.5 0.3 0.4 60 0.5 0.7 0.4 0.6 0.3 0.5 100 0.6 0.9 0.5 0.7 0.5 0.6 0.4 0.5 400 0.8 1.2 0.7 1.0 0.6 0.8 0.5 0.6 2030 2525 20 0.3 0.4 40 0.4 0.5 0.3 0.4 60 0.5 0.7 0.5 0.7 0.4 0.6 100 0.8 1.0 0.7 0.9 0.5 0.7 0.4 0.7 400 1.2 1.4 1.0 1.2 0.8 1.0 0.6 0.9 0.4 0.6 鑄鐵及銅合金 1625 40 0.4 0.5 60 0.5 0.8 0.5 0.8 0.4 0.6 100 0.8 1.2 0.7 1.0 0.6 0.8 0.5 0.7 400 1.0 1.4 1.0 1.2 0.8 1.0 0.6 0.8 2030 2525 40 0.4 0.5 60 0.5 0.9 0.5 0.8 0.4 0.7 100 0.9 1.3 0.8 1.2 0.7 1.0 0.5 0.8 400 1.2 1.8 1.2 1.6 1.0 1.3 0.9 1.1 0.7 0.9 注： 1、加工斷續(xù)表面及有沖擊的工件時(shí)，表內(nèi)進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù) K 0.75 0.85； 2、在無外皮加工時(shí)，表內(nèi)進(jìn)給量應(yīng)乘第數(shù) K 1.1； 臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 9 - 3、加工耐熱鋼及其合金時(shí)，進(jìn)給量不大于 1mm/r； 4、加工淬硬鋼時(shí)，進(jìn)給量應(yīng)減小。當(dāng)鋼的硬度為 44 56HRC 時(shí)，乘系數(shù)K=0.8；當(dāng)鋼的硬度為 57 62HRC 時(shí)，乘系數(shù) K=0.5。 5、可轉(zhuǎn)位刀片的允許最大進(jìn)給量不應(yīng)超過其刀尖圓弧半徑數(shù)值的 80。 表 1.5 按表面粗糙度選擇進(jìn)給量的參考值 3.7 工序的劃分 對(duì)精度要求較高的零件，其粗、精加工應(yīng)分開，以保證零件的質(zhì)量。該軸加工劃分為三個(gè)階段：粗車（粗車外圓），精車（精車各處外圓），磨（磨軸承檔）。 3.8 定位基準(zhǔn)的選擇 合理地選擇定位基準(zhǔn)，對(duì)于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。為了保證零件精度和大批量生產(chǎn)的要求，應(yīng)選擇兩端中心孔為基準(zhǔn)，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。 中心孔的加 工 通常用 B 型中心鉆（又稱帶護(hù)錐的 60復(fù)合中心鉆）加工。因 為有了 120的保護(hù)圓錐體，所以 60中心孔不會(huì)損傷與破壞。 3.9 電機(jī)轉(zhuǎn)軸工藝規(guī)程制定 擬定轉(zhuǎn)軸的工藝過程是，在考慮主要表面加工的同時(shí)，還要考慮次要表面的加工。在精加工 40mm、 45mm、 60mm 外圓時(shí)，應(yīng)車到圖樣規(guī)定的尺寸，同臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 10 - 時(shí)加工出各退刀槽、倒角。 工序號(hào) 工種 工序內(nèi)容 設(shè)備 1 下料 64 587 鋸床 2 銑、鉆 磨軸的兩個(gè)端面，鉆出中心孔 組合機(jī)床 3 車 用雙頂針頂住，從右往左先粗加工，掉頭再?gòu)挠彝蟠旨庸ぃ購(gòu)?右往左進(jìn)行精加工，掉頭加工另一面 CK6150H 4 銑 銑鍵槽 普通銑床 5 磨 磨軸伸端和 2 個(gè)軸承檔 外圓磨床 6 檢 檢驗(yàn) 3.10 電機(jī)轉(zhuǎn)軸數(shù)控加工程序 根據(jù)零件的外形要求，選擇如下刀具， T01：精外圓車刀： T02：粗外圓車刀： T03:切槽刀 /粗車左 O0001； M03S520； T0202； G0Z2.5； X60.3； G1Z-222.5F260； X64； G0Z2.5； X52； G1Z-169F280； X54.55F300； Z-221.8F300； X57； G0Z2.5； 臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 11 - X43.3； G1Z-109F300； X46.3； Z-168.5F300； G0X220Z2.5； M05； M30； /粗車右 O0002； M03S520； T0202； G0Z2.5； X60.3； G1Z-189.5； X64； G0Z2.5； X52； G1Z-107F280； X54.55F300； Z-189.5F300； X57； G0Z2.5； X44； G1Z-47F300； X46.3； Z-107F300； G0X220Z2.5； M05； M30； 臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 12 - /精車 左 O0003 M03S550； T0101； G0Z2； X61.2； Z-215.5； G1Z-384.5F260； X63； G00X220Z2； M03S750； T0202； G00Z2； X39.5； G1Z0F160； X42.36Z-2F100； G1Z-110F200； X45.32； Z-170F200； G1X54.1； X54.6W-0.6F100； X60.1F120； G0Z-214.5； G1Z-385.5X60.13F200； X63； G0X200Z2； S250； T0303； /換切槽刀 G0Z-110； 臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 13 - X42.8； G1X41.2F30； G0X45.8； Z-170； G1X44.3F30； G0X45.8； X200Z2； M05； T0101； M30； /精車右 O0004； M03S850； T0101； G0Z2； X39.8； G1Z0.45F150； X43.04Z-1.1F120； G1Z-47F170； X44.58； Z-88F180； X45.3； G1Z-107F180； X45.3； G1Z-107F180； X54.1； X54.6W-0.8F120； G0X200Z2； S200； 臺(tái)州科技職業(yè)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） - 14 - T0303； G0X43.8Z-8.3； G1X40.1F30； G0X45.8； Z-47； G1X42； G0X45.8； Z-107； G1X44.2F30； G0X45.8； X200Z2.5； M05； T0101； M30； 補(bǔ)充說明： （ 1） 盡量避免截面形狀的突然變化，在截面尺寸變化處盡量采用較大的過 度圓角，盡量避免在軸上開橫孔、切口或凹槽。在重要結(jié)