真空泵傳動軸零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u15105一、真空泵傳動軸零件工藝設(shè)計 摘要本文敘述了在真空泵傳動軸上進行工藝分析，確定毛坯，設(shè)計工藝路線，完成工件CNC工藝，編制程序。在查閱相關(guān)手冊、書籍的過程中，對工序的安排、加工余量的計算、切削用量的選擇等進行了確定。零件加工設(shè)計的過程中，主要是通過對圖紙的閱讀，對加工部分的一些基本要求進行了解，再按照圖紙對零件加工技術(shù)利用CK6140、利用矩形毛坯料。在加工參數(shù)的計算中，主要是在加工參數(shù)的確定中，完成了一部分加工流程。本文討論了真空泵驅(qū)動軸類零件的制造方法，并結(jié)合驅(qū)動軸類零件的制造實例，闡述了該零件的制造方法及制造流程。關(guān)鍵詞：真空泵驅(qū)動軸；工藝分析；制造真空泵傳動軸零件工藝設(shè)計真空泵傳動軸是中真空泵最為重要的零件之一。本文在設(shè)計當中主要的的功能是支撐傳動零件、傳遞扭矩、承受載荷、以及保證裝在真空泵傳動軸上的零件的回轉(zhuǎn)精度。圖1真空泵的傳動軸圖二、真空泵傳動軸分析（一）真空泵傳動軸的特性分析真空泵傳動軸的作用主要是為了支撐傳動零件（齒輪、皮帶輪等）、傳動扭矩、承受載荷，以及確保裝在主軸上的工件或刀具具有一定的回轉(zhuǎn)精度。對軸頸的尺寸精度、軸頸的幾何精度（圓度，圓柱度）以及軸頸的表面粗糙度的要求。隨著轉(zhuǎn)速的增加，精度的增加，對真空泵的傳動軸也提出了更高的要求。（二）真空泵傳動軸加工工藝的特點一般真空泵傳動軸會選擇車削和磨削兩種加工方式，如果對真空泵傳動軸表面質(zhì)量要求較高，還需要進行光整加工處理，其加工工藝特點如下：1.預(yù)備加工在預(yù)處理中，主要包括校直、切割端面、切割和中心孔的鉆。在鉆孔時要注意：要保證中央孔有充分的精確的錐形角度和充分的尺寸。因為在加工時，工件的切削力和重力作用下，中心孔錐角不精確，或尺寸太小，都會導(dǎo)致頂端或中心孔過快的損耗。對中間的兩個孔口，必須保證它們在同一個軸線上。如果端頭和中孔處的接觸不佳，那么將會造成磨耗和變形，從而造成被加工的外圓產(chǎn)生圓度誤差。2.零部件定位基準的選擇在對真空泵驅(qū)動軸進行機械加工時，必須以兩個中間孔為參考來進行定位。在外圓加工時，首先要對軸頭的兩個端面和鉆中心孔進行加工，為后續(xù)的加工提供一個定位的參考。軸線的中心線通常為零件的各種外圓、螺紋、錐孔等曲面設(shè)計參考，因此，兩中心孔的選取也要符合參考一致的原理，在加工過程中，要盡量保持彼此的高度一致，同時要便于裝配，因此，雙中心孔的選取是最常見的一種。三、真空泵傳動軸分析（一）工藝分析本產(chǎn)品是一種真空泵的傳動軸，它的功能是支撐傳動部件，承載負載，傳遞扭矩。對零件圖的完整性與正確性進行了分析，從圖1可以看出，該零件是一個真空泵傳動軸，并且對尺寸及有關(guān)的技術(shù)要求進行了詳細的標注，其中兩個R10的圓同時與Φ45的外圓表面和R16的圓弧面相切；C2的斜面是在線切割過程中自動產(chǎn)生的。該部件的技術(shù)要求如表2-1所示。表2-1真空泵的傳動軸加工表面加工表面尺寸精度位置精度表面粗糙度備注基本尺寸公差等級類型公差值基準Φ48外圓480.03IT8同軸度Φ0.02A1.6Φ36內(nèi)孔360.02IT71.6Φ20內(nèi)孔200.02IT73.2左端面至Φ20右端面的軸向尺寸450.1IT10零件的總長度1120.1IT10尺寸標注方法分析對制件圖紙進行尺寸標定的方式主要有：局部分散標定、集中標定、坐標標定等。這個部件是用CNC車削出來的，用同樣的基準做標記，就是用坐標標記的方法。該標記方式不僅方便了程序的編制，而且還有助于實現(xiàn)設(shè)計基準、工藝基準和程序起點的一致性。零件的材料分析在零部件的選材上，以滿足其功能性為原則，宜采用價格低廉的零部件。本產(chǎn)品主要用于承托傳動部件和傳遞扭矩，沒有其它特別用途。由于45鋼的性能較好，且價格相對低廉，因此選擇了45鋼作為試驗材料。（二）工藝路線設(shè)計根據(jù)工藝路線，可以為每道工序選擇工藝參考，確定工序尺寸、設(shè)備、工裝、切削用量和時間定額等。生產(chǎn)技術(shù)方案制定得好不好，對生產(chǎn)技術(shù)方案的合理性、科學性、經(jīng)濟性都有很大的影響。在工藝路線制訂的過程中，最重要的工作就是對各個表面的加工方法和加工方案進行選擇，確定各個表面的加工順序以及工序集中與分散的程度，合理地選用機床和刀具，確定所用夾具的大致結(jié)構(gòu)等。該零件的結(jié)構(gòu)形狀主要由外圓柱面、內(nèi)圓柱面、圓弧表面、錐面、螺紋組成。根據(jù)《數(shù)控加工工藝》中表2-2根據(jù)各表面的表面質(zhì)量要求確定加工方法如下：表2-2各表面加工工藝左、右端面粗車、半精車、精車φ48外圓粗車、半精車、精車外圓錐面粗車、半精車、精車M32的螺紋面粗車、半精車、精車、車螺紋φ18的內(nèi)孔鉆孔φ20的內(nèi)孔鉸孔φ36的內(nèi)孔粗車、半精車、精車圓錐表面粗車、半精車、精車（三）加工階段的劃分在對工件有高精度的情況下，通常不能采用單一的工藝方法，而是采用多個工藝方法，一步一步地完成。根據(jù)加工過程的特點，一般將工件的加工分為四個階段：粗加工，半精加工，精加工，拋光。為了確保加工質(zhì)量，合理地利用設(shè)備，并能及時地發(fā)現(xiàn)毛坯的問題，按照加工質(zhì)量的要求，把這種工件的加工分為三個階段：粗加工、半精加工、精加工。（四）加工順序的安排零件的加工工序通常包括切削加工工序、熱處理工序和輔助工序。=1\*GB3①切削加工工序安排切削加工工序一般遵循以下原則：（1）基面先行原則（2）先粗后精原則（3）先主后次原則（4）先面后孔原則=2\*GB3②熱處理工序為提高材料的力學性能，改善材料的切削加工性和消除工件內(nèi)的殘余應(yīng)力，在工藝過程中要適當?shù)陌才乓恍崽幚砉ば颉Ｔ摿慵]有特殊的力學性能，而且加工比較簡單，只安排預(yù)備熱處理即可=3\*GB3③輔助工序的安排輔助工序主要包括：檢驗、清洗、去毛刺、去磁、防銹和平衡等。該零件需要檢驗、清洗、去毛刺。（五）工序設(shè)計1.機床的選擇在確定了工件的表面處理方式后，基本上就可以決定使用什么樣的機器。在選擇機床的時候，還要綜合考慮機床的工藝范圍、技術(shù)規(guī)格、加工精度、表面粗糙度等因素，以零件的尺寸、質(zhì)量要求為依據(jù)，進行合理的選擇。從《機械切削手冊》中可以看出，選擇的是SK6140型銑床。2.定位基準與加緊方案的確定粗略參考的選擇原則：（1）為了確保未加工表面和已加工表面的位置符合要求，以未加工表面作為粗略參考。(2)為了確保已切削表面上的裕度均一，需要選取已切削表面上的重要表面作為粗測點。(3)為了確保每一個被機加工的曲面都具有充分的機加工裕度，應(yīng)當選取一個具有最小余度的曲面作為粗點。(4)粗略的參考值較為粗略，而且準確度較差，在相同的維度上通常不會反復(fù)利用。(5)用來做粗略參考的面，要盡可能的平坦，不能有其他如澆口、冒口、毛刺等的表面瑕疵，這樣才能保證工件的定位和裝夾。精基準的選擇原則：（1）基準重合原則（2）基準統(tǒng)一原則（3）自為基準原則（4）互為基準原則根據(jù)粗、精基準的選擇原則，該零件粗加工外圓時以中心軸為精基準，符合基準重合原則；加工內(nèi)表面時以外圓表面為粗基準。加工基準的選擇在工藝設(shè)計的過程中至關(guān)重要，加工基準的選擇主要是分為粗基準和精基準兩種，粗基準一般不能夠重復(fù)使用，在加工過程中，一般選擇較大較平整的面或者加工余量均勻的面作為粗基準，加工出零件的一個精基準，然后在后續(xù)的加工過程中使用同一個精基準進行加工，或者在精基準之間進行加工基準的轉(zhuǎn)換，都是可以保證零件的各個加工面之間的形位公差。在此次的傳動軸零件設(shè)計中，零件加工定位的基準轉(zhuǎn)換如下：1）首先加工出零件的φ32mm外圓，在此次裝夾的過程中使用毛坯的外圓作為零件加工的粗基準；2）在加工出零件的φ32mm外圓以后掉頭裝夾，夾持φ32mm外圓加工零件右側(cè)，此次裝夾過程中φ32mm外圓為加工的精基準。3）在銑鍵槽加工的過程中使用兩端φ30mm臺階作為加工的定位精基準。參考轉(zhuǎn)換的設(shè)計和選擇的基本原理可用于確保加工表面的位置關(guān)系，加工步長φ24mm，與φ32mm同軸度的步長，這樣我們就可以有效地保證臺階和φ32mm和φ24毫米同軸度。這是第一次確定加工零件的加工方法。將加工過程分為最終確定的圖紙最終部分的一部分，然后確定最終零件加工方法和最終零件。在此基礎(chǔ)上，選擇通過適當?shù)拇旨庸ず桶刖庸は闹饕庸び嗔吭诰植坎季种?，必須有不同的處理方案，同時有一些用于比較。設(shè)計處理路線分為兩部分：表2-3加工路線一1下料φ40×145mm2調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理：217-225HBW3數(shù)控車1車外圓φ30、φ32、φ36mm，切槽2×1mm4數(shù)控車2車外圓φ24mm、φ27mm、Φ30mm、，切槽2×1mm5數(shù)控銑銑5mm及6mm鍵槽至圖紙尺寸6鉗工去除所有毛刺7檢測檢測所有尺寸8入庫封油入庫表2-3加工路線二1下料φ40×145mm2調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理：217-225HBW3數(shù)控車1車外圓φ30、φ32、φ36mm，切槽2×1mm4數(shù)控銑1銑5mm鍵槽至圖紙尺寸5數(shù)控車2車外圓φ24mm、φ27mm、Φ30mm、，切槽2×1mm6數(shù)控銑2銑6mm鍵槽至圖紙尺寸7鉗工去除所有毛刺8檢測檢測所有尺寸9入庫封油入庫綜合比較方案和計劃2，更合理，在車床加工零件左側(cè)部分的鍵槽左側(cè)計劃2，然后使用加工零件的右側(cè)部分，再加工出右側(cè)的鍵槽，此時鍵槽的相對位置不是很好確定，需要制作專用的定位工裝，且零件的加工工序變得極其繁瑣，方案一調(diào)理清晰，最終選擇了方案一作為零件加工的最終的加工工序。3.夾具的選擇根據(jù)零件的生產(chǎn)類型選擇確定夾具。該零件是小批量生產(chǎn)，選擇組合夾具、通用夾具、可調(diào)夾具，可以節(jié)省費用，縮短生產(chǎn)準備時間。選擇三爪自定心卡盤即可滿足要求。4.刀具的選擇刀具的選型、規(guī)格及精度水平要滿足切削工藝的需要，刀具的材質(zhì)要與切削的工件的材質(zhì)相匹配。以下是所選擇的工具：（1）粗車左端面φ48外圓、圓弧表面、φ32的外圓表面、圓錐表面：外圓粗車刀T0101。（2）精車左端面φ48外圓、圓弧表面、φ32的外圓表面、圓錐表面：外圓精車刀T0202。（3）鉆孔：Φ18的鉆頭T0303（4）粗車內(nèi)表面：內(nèi)圓粗車刀T0404（5）精車內(nèi)表面：內(nèi)圓精車刀T0505（6）4mm的槽：寬度為4mm的切槽刀（7）螺紋：螺紋刀5.切削用量的確定切削用量應(yīng)根據(jù)加工性質(zhì)、加工要求、工件材料及刀具的材料查閱切削手冊確定。根據(jù)零件圖并查閱《機械設(shè)計手冊》查的各切削用量如下表2-4所示：表2-4各切削用量工序切削深度主軸轉(zhuǎn)速進給速度232mm800r/min150mm/min粗加工1mm1000r/min100mm/min半精加工0.5mm1500r/min80mm/min精加工4-450r/min-51mm500r/min100mm/min粗加工0.6600r/min80mm/min半精加工0.4mm800r/min60mm/min精加工672mm800r/min150mm/min粗加工1mm1000r/min100mm/min半精加工0.5mm1500r/min80mm/min精加工8-450r/min20mm/min9-400r/min2mm/min6.加工工序的設(shè)計圖2-1毛坯備料圖1 下料 φ40×145mm2 調(diào)質(zhì)處理 調(diào)質(zhì)處理：217-225HBW圖2-2數(shù)控車1序圖3 數(shù)控車1 三爪卡盤夾持毛坯外圓1 平端面見光2 粗車外圓φ30、φ32、φ36mm，留加工余量0.3mm3 精車外圓φ30、φ32、φ36mm，達到圖紙要求。4 切槽2×1mm圖2-3數(shù)控車2序圖4 數(shù)控車2 夾持φ32mm外圓1 平端面控制總長142mm2 粗車外圓φ24mm、φ27mm、Φ30mm、，留加工余量0.3mm3 車外圓φ24mm、φ27mm、Φ30mm、倒角達到圖紙要求。4 切槽2×1mm槽圖2-4銑鍵槽序圖5 數(shù)控銑 銑5mm及6mm鍵槽至圖紙尺寸1 粗銑5mm及6mm鍵槽，留加工余量0.3mm2 精銑5mm及6mm鍵槽至圖紙尺寸6 鉗工 去除所有毛刺7 檢測 檢測所有尺寸8 入庫 封油入庫四、真空泵零件加工過程（一）工藝過程卡表3-1工藝表機械加工工藝過程卡產(chǎn)品名稱零件名稱零件圖號傳動軸材料名稱及牌號45#毛坯材料規(guī)格φ40×145的矩形毛坯料工序號工序名稱工序簡要內(nèi)容設(shè)備名稱及型號夾具量具工時1下料φ40×145mm鋸床鋼皮尺（0-150mm)2調(diào)質(zhì)處理調(diào)質(zhì)處理：217-225HBW3數(shù)控車1車外圓φ30、φ32、φ36mm，切槽2×1mm數(shù)控車床三爪卡盤游標卡尺（0-150mm)千分尺（25-50mm）4數(shù)控車2車外圓φ24mm、φ27mm、Φ30mm、，切槽2×1mm數(shù)控車床三爪卡盤游標卡尺（0-150mm)千分尺（25-50mm/0-25mm）5數(shù)控銑銑5mm及6mm鍵槽至圖紙尺寸數(shù)控車床平口虎鉗游標卡尺（0-150mm)6鉗工去除所有毛刺平口鉗千分尺，游標卡尺7檢測檢測所有尺寸千分尺，游標卡尺入庫封油入庫（二）程序清單數(shù)控車間數(shù)控加工程序清單零件圖號零件名稱電機異性軸設(shè)備名稱數(shù)車數(shù)控系統(tǒng)法拉克零件材料45設(shè)備型號CK6140程序號O0001工序名稱數(shù)車1編程員數(shù)控系統(tǒng)法拉克程序號O0001程序O0001T0101S1000M03G99G00X40Z5G71U1R1G71P1Q2U0.3W0.2F0.1N1G0X26G1Z0X30W-2Z-31X32Z-56X36N2Z-75S1000M03G70P1Q2G0X200Z300M5M1T0202S600M03G00X35Z5Z-31G1X28F0.1G0X40G0X300Z300M5M30工序圖刀路仿真利用聯(lián)軸節(jié)可以補償兩軸的相對位移，直到緩沖、減振和安全防護的作用。當同軸度誤差超差后，軸的位置不正將造成軸承上受有附加力，從而嚴重地降低軸承的使用壽命，并加快軸承密封件的磨損，導(dǎo)致設(shè)備的泄漏現(xiàn)象出現(xiàn)。數(shù)控車間數(shù)控加工程序清單零件圖號零件名稱電機異性軸設(shè)備名稱數(shù)車數(shù)控系統(tǒng)法拉克零件材料45設(shè)備型號CK6140程序號O0001工序名稱數(shù)車1編程員數(shù)控系統(tǒng)法拉克程序號O0001程序O0001T0101S1000M03G00X40Z5G71U1R1G71P1Q2U0.3W0.2F0.1N1G0X20G1Z0X24W-2Z-32G02X26W-1R1G01X27Z-57X30W-16N2G01X36S1050M03G70P1Q2G0X200Z300M5M9M1T0202S600M03G00X35Z5Z-36G1X28F0.1G0X40G0X300Z300M5M30工序圖刀路仿真數(shù)控車間數(shù)控加工程序清單零件圖號零件名稱電機異性軸設(shè)備名稱數(shù)銑數(shù)控系統(tǒng)法拉克零件材料45設(shè)備型號L850程序號O0001工序名稱數(shù)車1編程員數(shù)控系統(tǒng)法拉克程序號O0001程序O0001N0010G40G17G90G70N0020G91G28Z0.0N0030T01M06N0040G00G90X-1.4111Y.5469S0M03N0050G43Z.3937H01N0060Z.0394N0070G01Z-.0787F9.8M08N0080X-.7179Y.9596N0090G02X-.5568Y1.0039I.1611J-.2706N0100G01X.5568N0110G02X.7179Y.9596I0.0J-.315N0120G01X1.4111Y.5469N0130Z.0394N0140G00Z.3937N0150X.5469Y1.4111N3990G02X-.5568Y1.0039I.1611J-.2706N4000G01X.5568N4010G02X.7179Y.9596I0.0J-.315N4020G01X1.4111Y.5469N4030Z-.6693N4040G00Z300.3937N4050M30工序圖刀路仿真五、結(jié)果分析（一）零件加工難點及采取的工藝措施當旋轉(zhuǎn)部件并固定成U形時，如果部件直徑為32mm，則完成的φ32mm步驟將是適當?shù)膮⒖?，并且固定表面將被固定。改善措施：使用精細的橡膠爪，精細的卡爪，增加接觸面積，有效地避免成品零件表面的擠壓;有效地防止φ32mm表面的銅表面被部件的精加工表面擠壓;（二）加工中存在的問題及改進措施問題1：加工表面粗糙度很差。改進：提高速度，提高切削速度，降低進給速度，并使用新工具。問題2：加工尺寸精度太低；改進措施：使用更精確的測量工具，準確測量零件的實際加工尺寸，修改加工過程中刀具的附加值，修改加工尺寸；問題3：銑削鍵槽時，工件不夠剛性，沖擊刀；改進措施：在零件的一端，使用頂部來增加零件的剛度。在零件的工藝分析和設(shè)計中，取得了以下成果：總結(jié)與展望本文通過對簡單真空泵傳動軸的加工工序和加工方法進行了分析和總結(jié)加工過程中對產(chǎn)品的質(zhì)量控制和精度要求所采取的工藝方法進行總結(jié)，對目前大型真空泵傳動軸的加工提供參考和幫助，在實際制造過程中因存在一定條件因素，如材