某零件加工工藝設計與分析

摘要：本文對某零件的加工工藝進行了簡要分析。

關鍵詞：零件 加工工藝 分析

1 零件的結構工藝性分析

零件的結構工藝性是指所設計的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經濟性，即所設計的零件結構應便于成形，并且成本低，效率高。

1.1 零件圖紙的工藝分析

本文設計的零件圖紙如圖所示。

1.2 零件結構分析

由圖我們可知，本零件上由圓柱面、內孔、內圓錐面、圓弧面、溝槽、和螺紋等部分組成。零件車削加工成形輪廓的結構形狀較復雜、需兩頭加工，零件的加工精度和表面質量要求都很高。該零件重要的徑向加工部位有 mm圓柱段（表面粗糙度Rɑ=1.6μm）、圓柱段（表面粗糙度Rɑ=1.6μm）、R6mm圓弧與R20mm圓弧相切過渡區、的內孔（表面粗糙度Rɑ=1.6μm）、長徑比為1：2的內錐（小端直徑為、M20x2-6g三角形外螺紋，其余表面粗糙度均為Rɑ=3.2μm）。零件符合數控加工尺寸標注要求。

2 零件技術要求分析

小批量生產條件編程，不準用砂布和銼刀修飾平面，這是對平面高精度的要求，未注公差尺寸按GB1804-M，熱處理，調質處理，HRC25-35，未注粗糙度部分光潔度按Ra6.3，毛胚尺寸ф50mmx1

30mm。通過分析圖紙可知，此零件對平面度的要求高，左端更有內輪廓加工，為提高零件質量，采用以下加工方案：①對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，編程時采用中間值。②在輪廓曲線上，有一處既過象限又改變進給方向的輪廓曲線，因此在加工時應進行機械間隙補償，以保證輪廓曲線的準確性。③零圖紙中含有圓柱度，為保證其形位公差，應盡量一次裝夾完成左端面的加工以保證其數值。④螺紋加工時，為保證其精度，在精車時選擇改程序的方法，將螺紋的大徑值減小0.18-0.2mm，加工螺紋時利用螺紋千分尺或螺紋環規保證精度要求。

選擇以上措施可保證尺寸、形狀、精度和表面粗糙度。

3 零件毛坯、材料的分析

該軸零件加工中，刀具與工件之間的切削力較大。工件材料的可切削性能。強度、硬度、塑性、提供冷切削加工、機械性能都跟工件的材料有關。所以選擇45鋼為該軸類零件的材料。45鋼的化學成分中含C0.42%～0.50%，Si0.17%～0.37%，Mn0.50～0.80%，P≤0.035%，S≤0.035%，Cr≤0.25%，N≤0.25%，Cu≤0.25%.45鋼在進行冷加工時硬度要求，熱軋鋼，壓痕直徑不小于3.9，布氏硬度不小于241HB，退火鋼壓痕直徑不小于4.4，布氏硬度不小于187HB，45鋼的機械性能：δs≥335Mpa，δb≥600Mpa，∮≥40％，Ak≥47J。45鋼相對切削性硬質合金刀具1.0，高速鋼刀具1.0，45鋼經濟合理對加工刀具的要求也合理，45鋼用途廣泛，主要是用來制造汽輪機、壓縮機，泵的運動零件制造齒輪、軸活塞銷等零件。

4零件設備的選擇

數控車床能對軸類或盤類等回轉體零件自動地完成內外圓柱面、圓錐表面、圓弧面等工序的切削加工，并能進行切槽、鉆、擴等的工作。根據零件的工藝要求，可以選擇經濟型數控車床，一般采用步進電動機形式半閉環伺服系統。此類車床機構簡單，價格相對較低，這類車床設置三爪自定心卡盤、普通尾座或數控液壓尾座，適合車削較長的軸類零件。根據主軸的配置的要求選擇臥式數控車床。

5 確定工件的定位與夾具方案

5.1 確定裝夾方案 在數控車床上工件定位安裝的基本原則與普通機床相同。工件的裝夾方法影響工件的加工精度和效率，為了充分發揮數控機床的工作特點，本零件設計使用三爪自定心卡盤夾持零件的毛坯外圓，確定零件伸出合適的長度。零件需要加工兩端，因此需要考慮兩次裝夾的位置，考慮到左端的Φ38mmx35mm的臺階可以用來裝夾，因此先加工左端，然后調頭夾住Φ38mmx35mm的臺階加工右端。

5.2 定位基準 由于這個工件是個實心軸，末端要鏜一個30的錐孔，因軸的長度不是很長，所以采用工件的右端面和48的外圓作定位基準，使用普通三爪卡盤夾緊工件，取工件的右端面中心為工件坐標的原點，對刀點在（100.100）處。加工左端時選擇在毛坯外圓柱段的右端外圓表面，加工右端時選擇在Φ38mm外圓柱段的表面，以體現定位基準是軸的中心線。

6 確定走刀順序和路線

根據先粗后精、先主后次、先面后孔、基面先行等要求，此零件的的加工順序如下：①車左端面，將毛坯車為127mm的棒料；②左端面打中心孔選用Φ5mm的中心鉆（手動鉆孔）；③左端鉆孔（鉆Φ20mm深-32mm的孔）手動鉆孔；④工序Ⅳ：粗、精車左端內孔至要求尺寸；⑤粗、精車零件左端面各部、倒角；⑥調頭車右端面將零件車至要求；⑦調頭粗、精車右端面各部倒角、切外螺紋退刀槽、三角形螺紋。

7 刀具與切削用量的選擇

7.1 刀具的選擇 數控刀具的選擇和切削用量的確定是數控加工工藝中的重要內容，它不僅影響數控機床的加工效率，而且直接影響加工質量。本零件的加工：①選用φ5mm中心鉆鉆削中心孔。用ф20mm的鉆頭加工左端的孔。②粗車及平端面選用35°硬質合金左偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉，副偏角不宜太小，選Kr′=35°。為減少刀具數量和換刀次數，精車和車螺紋選用硬質合金60°外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應小于輪廓最小圓角半徑，取re=0.15～0.2mm。

7.2 切削用量的選擇 主軸轉速應根據允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。根據本例中零件的加工要求，考慮工件材料為45鋼，刀具材料為硬質合金鋼，粗加工選擇轉速500r/min，精加工選擇1000r/min車削外圓，考慮細牙螺紋切削力不大，采用400r/min來車螺紋，而內孔由于剛性較差，采用粗車600r/min，比較容易達到加工要求，切槽的切削刀較大，采用350r/min更穩妥。

8 保證加工精度的方法

為了保證和提高加工精度，必須根據生產加工誤差的主要原因，采取相應的誤差預防或誤差補償等有效的工藝途徑措施來直接控制原始誤差或控制原始誤差對零件加工精度的影響。

8.1 刀具半徑的選定 ①刀具的半徑R比工件轉角處半徑大時不能加工。②刀具較小時不能用較大的切削量加工。

8.2 采用合適的切削液 ①切削液主要用來減少切削過程中的摩擦和降低切削溫度。合理使用切削液，對提高刀具耐用度和加工表面質量、加工精度起重要的作用。②非水溶性切削液：切削油、固體潤滑劑，非溶性切削液主要起潤滑作用。③水溶性切削液：水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷卻作用和清洗作用。

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