典型轴类零件实验资料报告材料.docx

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典型轴类零件实验资料报告材料

电子科技大学。

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。

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。

学院

实验报告

（实验）课程名称典型轴类零件的数控车削工艺与加工

学生:

………

学号：

10

指导教师：

////

日期：

6-13周

电子科技大学

实验报告

学生：

。

。

。

。

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。

学号：

11指导教师：

、、、

实验地点：

工程训练中心114实验时间：

6-13周

一、实验室名称：

工程训练中心

二、实验项目名称：

典型轴类零件的数控车削工艺与加工

三、实验学时：

32

四、实验原理：

用Mastercam软件设计图形并绘图，运用G代码，将工艺文件编制成数控加工程序，输入数控车床，加工出零件。

5、实验目的：

（一）掌握轴类零件的结构特点、实际应用；

（二）学习Mastercam软件绘图并进行粗工与精工程序编制；

（三）掌握工艺制造工艺，学习对工程手册的使用；

（四）掌握典型零件的毛培制造、热处理、机加工方法；

（五）将传统加工与现代制造技术有机结合，合理制定数控加工工艺，正确使用数控设备及刀夹量具。

6、实验容：

（一）、学习轴类零件的功用、结构特点及技术要求

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。

它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。

轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、孔和螺纹及相应的端面所组成。

根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。

轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。

轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。

轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：

1、尺寸精度

起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5~IT7）。

装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6~IT9）。

2、几何形状精度

轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差围。

对精度要求较高的外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。

3、相互位置精度

轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。

通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。

普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01~0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001~0.005mm。

4、表面粗糙度

一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5~0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63~0.16μm。

（二）、了解轴类零件的毛坯和材料及热处理的过程

1、轴类零件的毛坯

轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。

对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。

根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。

中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。

2、轴类零件的材料及热处理

轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。

45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45~52HRC。

40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。

轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50~58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。

　　　精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用38CrMoAIA氮化钢。

这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。

与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。

（3）、设计轴的结构

轴的结构设计须在经过初步强度计算，已知轴的最小直径以及轴上零件尺寸（主要是毂孔直径及宽度）后才进行。

其主要步骤为：

1．确定轴上零件装配方案：

轴的结构与轴上零件的位置及从轴的哪一端装配有关。

2．确定轴上零件定位方式：

根据具体工作情况，对轴上零件的轴向和周向的定位方式进行选择。

轴向定位通常是轴肩或轴环与套筒、螺母、挡圈等组合使用，周向定位多采用平键、花键或过盈配合联结。

3．确定各轴段直径：

轴的结构设计是在初步估算轴径的基础上进行的，为了零件在轴上定位的需要，通常轴设计为阶梯轴。

根据作用的不同，轴的轴肩可分为定位轴肩和工艺轴肩（为装配方便而设），定位轴肩的高度值有一定的要求；工艺轴肩的高度值则较小，无特别要求。

所以直径的确定是在强度计算基础上，根据轴向定位的要求，定出各轴段的最终直径。

4．确定各轴段长度：

主要根据轴上配合零件毂孔长度、位置、轴承宽度、轴承端盖的厚度等因素确定。

5．确定轴的结构细节：

如倒角尺寸、过渡圆角半径、退刀槽尺寸、轴端螺纹孔尺寸；选择键槽尺寸等。

6．确定轴的加工精度、尺寸公差、形位公差、配合、表面粗糙度及技术要求：

轴的精度根据配合要求和加工可能性而定。

精度越高，成本越高。

通用机器中轴的精度多为IT5～IT7。

轴应根据装配要求，定出合理的形位公差，主要有：

配合轴段的直径相对于轴颈（基准）的同轴度及它的圆度、圆柱度；定位轴肩的垂直度；键槽相对于轴心线的平行度和对称度等。

7．画出轴的工作图：

轴的结构设计常与轴的强度计算和刚度计算、轴承及联轴器尺寸的选择计算、键联结强度校核计算等交叉进行，反复修改，最后确定最佳结构方案，画出轴的结构图。

（4）、安装轴类零件

1、采用两中心孔定位装夹

2、用外圆表面定位装夹

3、用各种堵头或拉杆心轴定位装夹

（5）、轴类零件的工艺过程

1、学习CA6140车床主轴的技术要求和功用

2、学习CA6140主轴加工的要点和措施

3、学习CA6140车床主轴加工定位基准的选择

4、学习CA6140车床主轴主要加工表面的加工工序安排

5、学习CA6140车床主轴加工工艺过程

（六）、用Mastercam软件设计零件图形，编写工艺过程，编写程序，并在车床上加工出所设计的轴类零件。

七、实验器材（设备、元器件）：

计算机、CK6140数控车床、90°外圆车刀、60°螺纹刀、切槽刀、尖头车刀、游标卡尺、金属材料及辅助工具。

八、实验步骤：

1、设计零件，用Mastercam软件设计零件图形；

2、熟悉轴类零件的功用、结构特点及技术要求；

3、选择零件的毛培材料以及零件进行热处理；

4、结构设计、工艺分析、绘制图形；

5、对图形进行粗工，然后进行细工；

6、编程；

7、上机操作加工；

8、检验。

九、实验数据及结果分析：

1、被加工零件的零件图。

（见附件）

2、数控加工工艺文件。

（见附件）

3、数控加工程序。

（见附件）

4、结果分析：

在整个加工过程中，存在加工误差，原因是：

可能是选取工件的精度选取不够，还可能是零件的凹槽深度太大，使得轴变得很细，这样零件自身的重力会使工件变形。

十、实验结论：

1、用Mastercam软件绘图并进行程序的生成，代替了大量的繁琐的手工计算。

2、用Mastercam绘图，并进行粗、精车后可以很好的模拟观察到的零件的结构，便于找出问题进行修改。

3、工艺的优化可以提高加工的效率和工件的品质。

4、正确的选取零件的尺寸精度，表面的粗糙度。

这样节约材料，减轻重量，而且还方便零件的装配调整。

5、正确的选择车床的主轴加工定位基准线可以提高主轴的加工精度，降低加工误差。

十一、总结及心得体会：

1、学到了轴类零件设计的相关知识，有利于综合能力的培养，加深了对数控车床工艺的了解。

2、深刻体会到了工艺对轴类零件加工的重要性。

3、通过使用Mastercam软件绘图和编程，对Mastercam软件有了进一步的认识。

4、在车床上进行零件加工，认识到车床使用过程中的注意事项，车床的功能及操作流程。

5、设计零件图形时，零件不仅要美观实用，零件的尺寸也要合理便于车床的加工。

6、整个实验过程中，绘图是最难也是最关键的，这要看加工者对Mastercam软件的掌握程度，同时还要考验绘图者的耐心。

比如我们组在绘图过程中就遇到了撞刀的问题，因为在绘图过程中比较着急，没有注意到做螺纹的细节，最后在老师的帮助下，才解决了问题。

7、在车床实际加工工件的过程中，要注意安全。

十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议：

实际工件的加工并不复杂，最重要的是三维图形的绘制，需要同学的合作。

分组的时候，最好两三个同学一组，这样能够更好的锻炼绘图能力，提高效率。

加工过程中，尽量减轻零件的质量，这样减少因零件质量而带来的零件变形问题。

附件：

一、轴类零件的数控加工工艺：

二、工艺路线：

1、夹一端，伸出110mm；

2、先粗加工外轮廓￠12的外圆，R20、C16圆锥及￠29的外圆；

3、粗加工R25的圆弧；

4、精加工2、3步；

5、切外圆为12的两个槽，加工螺纹；

6、切断；

7、掉头装夹车削切断端面；

三、程序：

%

O0000

G21

G0T0101

G97S1000M03

G0G54X36.Z0.

G98G1X0.F100.

G0Z2.

G97S900

X30.04

Z4.7

G1Z2.7F180.

Z-90.

X32.868Z-88.586

G0Z4.7

X28.08

G1Z2.7

Z-88.477

G2X29.36Z-89.913R24.8

G1X32.188Z-88.499

G0Z4.7

X26.12

G1Z2.7

Z-85.577

G2X28.48Z-88.953R24.8

G1X31.308Z-87.539

G0Z4.7

X24.16

G1Z2.7

Z-59.29

X24.4Z-60.49

Z-65.

Z-79.103

G2X26.52Z-86.276R24.8

G1X29.348Z-84.862

G0Z4.7

X22.2

G1Z2.7

Z-49.49

X24.4Z-60.49

Z-65.

Z-79.103

G2X24.56Z-81.093R24.8

G1X27.388Z-79.679

G0Z4.7

X20.24

G1Z2.7

Z-15.819

X20.333Z-15.889

G3X20.4Z-16.R.2

G1Z-36.

Z-40.49

X22.6Z-51.49

X25.428Z-50.076

G0Z4.7

X18.28

G1Z2.7

Z-14.349

X20.333Z-15.889

G3X20.4Z-16.R.2

G1Z-36.

Z-40.49

X20.64Z-41.69

X23.468Z-40.276

G0Z4.7

X16.32

G1Z2.7

Z-12.879

X18.68Z-14.649

X21.508Z-13.235

G0Z4.7

X14.36

G1Z2.7

Z-11.409

X16.72Z-13.179

X19.548Z-11.765

G0Z4.7

X12.4

G1Z2.7

Z0.

Z-9.939

X14.76Z-11.709

X17.588Z-10.295

G28U0.W0.M05

T0100

M01

G0T0202

G97S550M03

G0G54X24.4Z-7.3

G1X20.4F100.

Z-16.

G3X20.367Z-16.08R.2F120.

G2X19.804Z-16.752R24.8

G1Z-35.248F100.

G2X20.263Z-35.8R24.8

G1X20.4

X23.228Z-34.386

G0X23.883

Z-17.054

G1X20.204Z-16.269

G2X19.207Z-17.531R24.8F120.

G1Z-34.469F100.

G2X20.204Z-35.731R24.8

G1X23.032Z-34.317

G0X23.335

Z-17.726

G1X19.607Z-17.

G2X18.611Z-18.402R24.8F120.

G1Z-33.598F100.

G2X19.607Z-35.001R24.8

G1X22.436Z-33.586

G0X22.786

Z-18.467

G1X19.011Z-17.806

G2X18.015Z-19.4R24.8F120.

G1Z-32.6F100.

G2X19.011Z-34.194R24.8

G1X21.839Z-32.779

G0X22.238

Z-19.301

G1X18.415Z-18.714

G2X17.418Z-20.595R24.8F120.

G1Z-31.406F100.

G2X18.415Z-33.286R24.8

G1X21.243Z-31.872

G0X21.69

Z-20.269

G1X17.818Z-19.766

G2X16.822Z-22.166R24.8F120.

G1Z-29.834F100.

G2X17.818Z-32.234R24.8

G1X20.647Z-30.82

G0X21.142

Z-21.453

G1X17.222Z-21.054

G2X16.226Z-26.R24.8F120.

X17.222Z-30.946R24.8F100.

G1X20.051Z-29.532

G0X23.

G97S1400

Z2.

X12.

G1Z0.F90.

Z-10.

X20.Z-16.

G2X15.826Z-26.R25.

X20.Z-36.R25.

G1Z-40.5

X24.Z-60.5

Z-65.

Z-79.103

G2X29.Z-90.R25.

G1X31.828Z-88.586

G28U0.W0.M05

T0200

M01

G0T0303

G97S700M03

G0G54X34.Z-64.25

G1X12.F40.

G0X34.

Z-63.5

G1X12.

X12.19Z-63.595

G0X34.

Z-65.

G1X12.

X12.19Z-64.905

G0X34.

Z-65.2

G1X24.

G2X23.6Z-65.R.2

G1X12.

X12.19Z-64.905

G0X34.

Z-63.3

G1X24.

G3X23.6Z-63.5R.2

G1X12.

X12.19Z-63.595

G0X34.

Z-61.886

X26.828

G1X24.Z-63.3

G3X23.6Z-63.5R.2

G1X12.

X12.3Z-63.65

G0X26.828

Z-66.614

G1X24.Z-65.2

G2X23.6Z-65.R.2

G1X12.

X12.3Z-64.85

G0X26.828

X30.

Z-39.75

G1X12.

G0X30.

Z-39.

G1X12.

X12.19Z-39.095

G0X30.

Z-40.5

G1X12.

X12.19Z-40.405

G0X30.

Z-40.7

G1X20.

G2X19.6Z-40.5R.2

G1X12.

X12.19Z-40.405

G0X30.

Z-38.8

G1X20.

G3X19.6Z-39.R.2

G1X12.

X12.19Z-39.095

G0X30.

Z-37.386

X22.828

G1X20.Z-38.8

G3X19.6Z-39.R.2

G1X12.

X12.3Z-39.15

G0X22.828

Z-42.114

G1X20.Z-40.7

G2X19.6Z-40.5R.2

G1X12.

X12.3Z-40.35

G0X22.828

G28U0.W0.M05

T0300

M01

G0T0404

G97S600M03

G0G54X16.Z3.226

X11.734

G99G32Z-9.F1.

G0X16.

Z3.178

X11.559

G32Z-9.F1.

G0X16.

Z3.139

X11.418

G32Z-9.F1.

G0X16.

Z3.105

X11.298

G32Z-9.F1.

G0X16.

Z3.076

X11.19

G32Z-9.F1.

G0X16.

Z3.049

X11.092

G32Z-9.F1.

G0X16.

Z3.023

X11.002

G32Z-9.F1.

G0X16.

Z3.

X10.917

G32Z-9.F1.

G0X16.

Z3.

X10.917

G32Z-9.F1.

G0X16.

Z3.226

G28U0.W0.M05

T0400

M01

G0T0303

G97S600M03

G0G54X37.Z-93.

G98G1X33.F60.

X3.8

X7.8

G0X33.

G28U0.W0.M05

T0300

M30

%