257_4535138_加工中心加工螺母论文-最新.doc

廊坊燕京职业技术学院毕业设计（论文）加工中心加工螺母 学生姓名： 李佳宁 学 号： 1011209 指导教师： 王爱红 专 业：机械制造与自动化 年 级： 2010级 2013年 05 月 23 日廊坊燕京职业技术学院毕业设计（论文）目 录摘 要1引 言11 加工中心介绍2 1.1按机床形态分类21.1.1立式加工中心21.2按运动做标数和同时控制的坐标数分类31.3按工作台数量和功能分类3 1.4 特点及功能32 加工中心常用的系统43 加工中心的加工工艺5 3.1加工中心的工艺特点53.2加工中心的工艺路线设计53.3加工中心的工步设计63.4工件定位与装夹63.5加工中心夹具的选择和使用63.6加工中心刀具的选用74 螺母的用途85 螺母的加工工艺95.1螺母的种类95.2螺母的技术要求96 加工工艺过程106.1典型工艺路线107 工艺规程编制标准11 7.1毛料工序117.2螺母热处理118 螺母的检验138.1外观检验13结 论14参考文献15i第 1 页 共 1页加工中心加工螺母摘 要螺纹连接是应用最广泛的一种机械连接方式，其主要的失效形式是疲劳断裂和连接松动。本文主要是写关于利用数控车床加工圆锥螺母套的一些加工工艺分析、加工方法、注意事项，以及加工所需的机床、刀具、切削参数。关键词：加工中心介绍，数控车床，工艺分析第 1 页 共 1页mechanical manufacturing and automationsummary threaded connection is a kind of machinery which is widely used for the connection， the main failure is fatigue fracture and loose connections. this paper is mainly about some of the processing technology of numerical control lathe machining cone nut using analysis， processing methods， points for attention， and the processing required for the machine tool， cutting tool， cutting parameter。 keyword: machining center，cnc lathe，process analysis第 15 页 共 15 页引 言工厂为了提高机器的某些性能或者降低成本，需要找机械加工厂定做的零件，常常会因为设备、技术或者工艺规程制定的不是很好，加工出来的部件无法满足使用要求。 本课题主要研究轴类零件加工过程，加工工艺注意点及改进的方法，所以需要一次次的总结，改进加工工艺，从而完善产品。经过总结了生产上出现的问题，写下了这篇论文。 轴套类零件是机器中广泛的一种零件，通常使用于支承传动零件（如齿轮、带轮等），传递扭矩和承受载荷，构成轴类零件的表面主要有圆柱面、圆锥面、螺纹表面、花键、和沟槽等，按其表面类型和结构特征的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、半轴、空心轴、花键轴、凸轮轴、偏心轴、曲轴等。 主运动为回转运动的各种金属切削机床的主轴，是轴类零件中具有代表性的零件。主轴的精度要求精度高，加工难度大。如果对主轴加工中遇到一些重要问题，如基准的选择、工艺路线的拟定等， 出正确的分析和解决，则其他轴类零件的加工就能迎刃而解。1 加工中心简介加工中心是目前世界上产量最高、应用最广泛的数控机床之一。其上带有刀库和自动换刀装置，加工时，工件经一次装夹后，就能连续地对工件表面自动地完成铣镗、钻、铰及攻丝等多种工序的加工。1.1按机床形态分类1.1.1立式加工中心其主轴中心线为垂直状态设置，有固定立柱式和移动立柱式两种结构形式，多采用固定式结构。优点：结构简单，占地面积小，价格相对较低，装夹工件方便，调试程序容易，应用广泛。缺点：不能加工太高的零件；在加工型腔或下凹的型面时切屑不易排除，严重时会损坏刀具，破坏已加工表面，影响加工的顺利进行。应用：最适宜加工高度方向尺寸相对较小的工件。1.1.2卧式加工中心其主轴中心线为水平状态设置，多采用移动式立柱结构，通常都带有可进行回转运动的方形分度工作台，一般具有3到5个运动坐标，常见的是三个直线运动坐标加一个回转运动坐标也就是回转工作台。优点：加工排容易。缺点：与立式加工中心相比较，卧式加工中心在调试程序及试切时不宜观察，加工时不便监视，零件装夹和测量不方便：卧式加工中心的结构复杂，占地面积大，价格也比较高。应用：最适合加工箱体零件。1.1.3龙门加工中心其形状龙门铣床相似，主轴多为垂直设置，除自动换刀装置以外，还带有可更换的主轴附件，数控装置的软件功能也比较齐全，能够一机多用。其具有立式加工中心和卧式加工中心的功能，工件一次安装后能完成除安装面外的所有侧面和顶面五个面的加工，也称为万能加工中心或复合加工中心。它有两种形式，一种是其主轴可以旋转90，可以进行立式和卧式加工；另一种是其主轴不改变方向，而由工作台带着工件旋转90，完成对工件的五个便面的加工。优点：这种加工方式可以最大限度地减少工件的装夹次数，减少工件的形位误差，从而提高生产效率，降低加工成本。缺点：但是由于五面加工中心存在着结构复杂、造价高、占地面积大等，多以它的使用远不如其他类型的加工中心。1.2按运动做标数和同时控制的坐标数分类加工中心可分为三轴二联动，三轴三联动，四周三联动，五轴四联动，六轴五联动等。1.3按工作台数量和功能分类加工中心可分为单工作台加工中心、双工作台加工中心和多工作台加工中心。1.4 特点及功能 加工中心是数控铣床或数控镗床的基础上增加了自动换刀装置，一次装夹，可完成多道工序加工。加工中心如果带有自动分度回转工作台或能自动摆角的主轴箱，可使工作在一次装夹后，自动完成多个平面和多个角度位置的工序加工。加工中心如果带有自动交换工作台，一个工件在工作位置的工作台上进行加工的同时，另外的工件在装卸位置的工作台上进行装卸，大大缩短了辅助时间，提高了生产率。2 加工中心常用的系统2.1进口系统日本三菱控制器系统(m64sm，m64as，e60等) 日本发那科系统(oi，18i，25i)又名富士通和法兰克 德国西门子系统 西班牙法格系统(主要用于雕铣机) 台湾宝元系统(主要用于雕铣机)2.2国产系统 华中数控、广州数控，另有一些不知名的数控系统有待于市场的验证，目前最普遍使用的系统有日本三菱和发那科，日本三菱的性价比更高一些，而发那科多用于一些高档机，高速机上。3 加工中心的加工工艺3.1加工中心的工艺特点可减少工件的装夹次数，消除因多次装夹带来的定位误差，提高加工精度。可减少机床数量，并相应减少操作工人，节省占用的车间面积。可减少周转次数和运输工作量，缩短生产周期。在制品数量少，简化生产调度和管理。使用各种道具进行多工序集中加工，在进行公益设计时要处理好道具在换刀及加工时与工件、夹具设置机床相关比为的干涉为题。若在加工中心上连续进行粗加工和精加工，夹具既要能适应粗加工时切削力大、夹紧力大的要求，又必须适应精加工时定位精度高，零件夹紧变形尽可能减小的要求。由于采用自动换刀和自动回转工作台进行多工位加工，决定了卧式加工中心只能悬臂加工。多工序的集中加工，要及时处理切屑。在将毛坯加工为成品德过程中，零件不能进行时效，内应力难以消除。技术复杂，对使用、维修、管理要求较高。加工中心一次性投资大，还需配置其他辅助装置，如道具预调设备、数控工具系统或三坐标测量机等。3.2加工中心的工艺路线设计单台加工中心或多台加工中心构成的fmc或fms在工艺设计上有较大的差别。单台加工中心，安排加工顺序时，要根据工件的毛坯种类，现有加工中心机床种类、构成和应用习惯，确定定零件是否要进行加工中心工序前的的预加工及后续加工。要照顾各个方向的尺寸，留给加工中心的余量要充分且均匀。最好在加工中心上一次定位装夹中完成预加工面在内的所有内容。加工质量要求较高的零件，应尽量将粗、精加工分开进行。在具有良好冷却系统的加工中心上，可在加工中心上一次或两次装夹完成全部粗、精加工工序。当加工中心处在fmc或fms中时，其工艺设计应着重考虑每台加工设备的加工负荷，生产节拍，加工要求的保证以及工件的流动路线等问题。3.3加工中心的工步设计设计加工中心机床的加工工艺实际就是设计各个表面的加工工步。同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工分开进行。对于既要铣面又要镗孔的零件，如各种发动机箱体，可以铣面后镗孔。相同工位集中加工，应尽量按就近位置加工，以缩短道具移动距离，减少空运行的时间。按所用刀具划分工步。当加工工件批量比较大而工序又不太长时，可在工作台上一次装夹多个工件同时加工，以减少换刀次数。考虑到加工中存在着重复定位误差，对于同轴度要求很高的孔隙，应该在一次定位后，通过顺序换刀，加工完该同轴的全部孔后，再加工其他坐标位置孔。在一次定位装夹中，尽可能完成所有能够加工的表面。3.4工件定位与装夹加工中心定位基准的选择，尽量选择零件上的设计基准作为定位基准。一次装夹就能够完成全部关键部位的加工。当既加工基准又完成各工位的加工时，其定位基准的选择需考虑完成金肯呢个多的加工内容。当零件的定位基准与设计基准难以重合时，通过尺寸链的计算，严格规定定位基准与设计基准间的贡茶范围，确保加工精度。3.5加工中心夹具的选择和使用一般夹具的选择原则是：在单件生产中尽可能采用通用夹具；批量生产时优先考虑组合夹具，其次考虑可调夹具，最后考虑成组夹具和专用夹具。尽量采用气动、液压夹紧装置。夹具要尽量开敞，夹紧原件的位置应尽量低，给刀具运动轨迹留有空间。夹具在机床工作台上的安装位置应确保在主轴的行程范围内能使工件的加工内容全部完成。自动换刀和交换工作台时不能与夹具或工件发生干涉。要考虑拆除定位元件后，工件定位精度的保持问题。尽量不要在加工中途更换夹紧点。在进行多工位零件的加工时，应综合计算各工位的各加工表面到机床主轴断面的距离以选择最佳的刀具长度，提高工艺系统的刚性，从而保证加工精度。3.6加工中心刀具的选用加工中心使用的刀具由刃具和刀柄两部分组成。刃具部分和通用刃具一样。刀柄要满足机床主轴的自动松开和拉紧定位，并能准确地安装各种切削刃具，适应机械手的夹持和搬用。决定零件加工质量的重要因素是刀具的正确选择和使用，在选择刀具材料时，一般尽可能选用硬质合金刀具，精密镗孔等还可以选用性能更好、更耐磨的立方氮化硼和金刚石刀具。 加工中心使用的刀具包括：铣刀、麻花钻、扩孔钻、铰刀、镗刀、丝锥以及螺纹铣刀等。刀柄可分为整体式与模块式两类刀柄可分为整体式和模块式两类。常用的刀柄有：er弹簧夹头刀柄、强力夹头刀柄、莫氏锥度刀柄、侧固式刀柄、面铣刀刀柄、钻夹头刀柄、丝锥夹头刀柄、镗刀刀柄、增速刀柄、中心冷却刀柄、转角刀柄、多轴刀柄等。4 螺母的用途普通外六角应用比较广泛，特点是紧固力量比较大，缺点是在安装时要有足够的操作空间来，安装时可以使用活扳手或者开口扳手，或者眼镜扳手以上扳手都需要很大的操作空间。 圆柱头内六角是所有螺钉中使用最广泛的，因为他紧固力比较大，使用内六角扳手就可以操作，安装时很方便，几乎使用于各种结构，外观比较美观整齐，缺点是紧固力梢低于外六角，另外反复使用容易损坏内六角造成无法拆卸。 盘头内六角机械上很少使用，机械性能同上，特殊环境及条件下使用。 无头内六角某些结构上必须使用，比如需要很大顶紧力的顶丝结构，或者需要隐藏圆柱头的地方。 沉头内六角国标里好像没有这样的螺钉。 呢绒螺母无摩擦表面，防止火花的结构，机械上很少使用。 法兰螺母不太了解，有那种需要防锈的发蓝螺母。 普通外六角螺母用于普通螺钉。5 螺母的加工工艺5.1螺母的种类螺母的种类很多，有典型的六角螺母、外加螺母、槽形螺母、支点螺母、锁紧螺母、活动接头螺母、外套螺母、小圆螺母、连接螺母、六角薄螺母、支板螺母、双耳自锁螺母等；在航空发动机上起着连接零件的作用，主要负责管路部件、密封零件的连接及各部件的连接，其加工质量的好坏对其部件的传动性、紧固性、密封性有着直接的影响，直接影响到发动机的整体性能，因此保证其加工质量是零件加工中的技术关键。5.2螺母的技术要求尺寸和公差螺母的尺寸和公差按设计图样及相应标准要求，一般尺寸公差按hb5800；对于用六角形棒材车削制成的螺母，扳拧处尺寸的公差、六角形外接圆直径的公差，以及六角平面粗糙度等级按原材料标准的规定。允许螺母表面形状公差对于六角螺母、圆螺母以及用于过盈配合的螺母，它们的支撑端凹入度x不大于0.1mm。它们的支撑端面的凸起度x1不应超过如下规定值：对于公称直径小于等于8mm的螺母，x1不大于0.05mm；对于公称直径大于8mm的螺母，x1不大于0.08mm。同轴度标准中规定:六边形外表面轴线相对于螺纹轴线的同轴度，或者直径为d的外圆轴线相对于螺纹轴线的同轴度，均允许有偏差x2。同轴度的公差等于六边形尺寸公差或直径d的尺寸公差。对称度六面体(扳手尺寸)与螺纹孔轴线的对称度按垂直度螺母支承端面对螺纹中心线的垂直度见。螺纹型式规定，螺纹倒角按hb5829、oct100010。螺纹应该是光滑的，没有毛刺、凹痕和残缺的丝扣，允许:在保持螺纹内径的情况下，允许在牙形的顶部带有圆角；螺母的一个端面上，在两倍螺距范围内，螺纹小径增大值小于0.5mm；允许在螺纹深度的范围内加工30的螺纹倒角；允许在第一圈螺纹上折弯的锋利边缘。抗拉强度螺母的抗拉强度按设计图样及相应标准规定进行。6 加工工艺过程6.1典型工艺路线 38cra、1cr17ni2六角螺母的加工路线：圆(六方)棒料打磨棒料两端倒角自动机车加工锪倒角铣六方去毛刺洗涤热处理攻螺纹车端面钻锁丝孔去毛刺洗涤最终检验表面处理1cr18ni9ti六角花槽螺母的加工路线：圆(六方)棒料打磨棒材两端头自动机车加工锪倒角铣六方去毛刺洗涤热处理铣花槽去毛刺清除内孔毛刺攻螺纹去毛刺洗涤最终检验表面处理1cr11niw2mov六角螺母的加工路线：圆(六方)棒材下料毛料热处理打磨棒料两端头六角车加工锪倒角铣六方去毛刺钻锁丝孔去毛刺攻螺纹去毛刺洗涤强度试验最终检验表面处理tc6六角螺母的加工路线：圆棒材下料车环环槽热处理六角车加去毛刺钻锁丝孔去毛刺攻螺纹锪倒角铣螺纹去毛刺洗涤时效处理最终检验7工艺规程编制标准7.1毛料工序编制工序图表时，注意保证螺母的技术要求。普通内螺纹工艺底孔按hb3874切削内螺纹工艺底孔直径与偏差选择。mj内螺纹按hb6222切制mj内螺纹工艺底孔的基本尺寸与偏差选择。普通螺纹工艺底孔直径按hb38753886测量内螺纹工艺底孔用光滑塞规选用量规进行测量。内螺纹孔口两端倒角按hb5829螺纹倒角型式与尺寸选择计算。铣六方工序只是为用圆棒料生产时准备的，其表面粗糙度与技术要求按有关技术文件规定执行。铣加工时要注意保证六方表面对螺纹孔的对称度符合规定要求；铣六方工序夹具选用分度转位夹具及双铣刀加工。铣六方工序也可以在攻螺纹后进行；铣六方后要安排去毛刺工序，将零件锐边磨钝(圆角半径r不大于0.1mm0.5mm)或倒角(0.1mm05mm)45。注意保持六方对角线最小尺寸要求。7.2螺母热处理热处理工序螺母热处理工序，由热处理车间组织进行，保证螺母设计图样热处理硬度、强度的要求。安排热处理工序的位置主要从材料硬度对加工刀具寿命的影响、对零件尺寸、表面粗糙度及对机床寿命的影响来考虑。一般材料硬度低于hrc40以下安排在毛料或半成品(未加工螺纹之前)热处理，材料硬度高于hrc40以上安排在成品(加工螺纹之后)热处理。高硬度材料的螺母加工，考虑螺纹刀具寿命，则安排毛料固溶处理，使材料软化后加工螺纹。加工螺纹后进行成品时效(氩气保护)处理。要求热处理用纯净的氩气保护，热处理时不产生氧化，对产品尺寸及精度无损伤。7.3铣花槽工序螺母花槽按设计图样及技术要求加工。 六槽螺母槽与槽之间为60，四槽螺母槽与槽之间应该成90；加工时注意槽的对称度与六方表面的位置，以装夹六方面作为定位基准；铣花槽工序要安排在攻螺纹前，便于打毛刺。因铣槽时倒向内孔方向的毛刺不易去除，则采用钻头再重新通孔，从孔里侧将粘在槽边的毛刺去掉。螺纹加工工序螺纹型式按设计图样规定，螺纹尺寸按标准选择，粗糙度按技术文件。螺纹是螺母的主要构成部分，牙型公差较小。若螺纹安排在热处理前加工时，热处理产生的氧化皮不易除净，且影响螺纹中径及螺纹牙型尺寸，表面粗糙度也会降低，所以尽量安排在热处理后进行攻螺纹。加工螺纹的方法有攻螺纹、铣螺纹和车螺纹。m12以下采用丝锥在立式螺纹刀具按hb36593680及专用刀具选择。加工螺纹时要注意保证螺母端面对螺纹轴线的垂直度要求。要调整螺纹底孔与螺纹中径同轴，防止螺纹偏心；螺纹中径用标准hb38883891螺纹塞规或专用螺纹塞规检查，螺纹外径由成型刀具保证；检查螺母支承端面对螺纹中心线的垂直度，采用内螺纹垂直度量规。测量时将螺纹量规拧入到和螺母支承端面相接触为止，然后用塞尺塞进螺母端面与螺纹量规端面之间的空隙中，测量其垂直度的大小。车端面工序螺母端面对螺纹中心线垂直度的要求较高，尤其是螺纹垂直度要求在005以下均安排以螺纹轴线为基准车螺母端面工序，以保证技术条件要求。此端面的倒角在前道工序应做大些，便于减少车端面时螺纹进出口处的毛刺。钻锁丝孔工序按设计图样及hb09螺纹零件保险孔的要求与规定加工，由于六角螺母是在斜面上钻孔，钻头下滑量较大，所以在加工中允许采用按hb09中工艺孔加工。也可在钻具上钻孔，钻具设计时要考虑钻头下滑量，保证锁丝孔的最小壁厚。8 螺母的检验8.1外观检验螺母的检验在室温下进行，通过目视对螺母进行外观检查。对于直径小于25mm的螺母允许用58倍放大镜进行观查检验；螺母表面粗糙度符合设计图样要求，螺纹表面粗糙度按技术文件规定。外观:螺母表面不应该有裂纹、毛刺、凹痕、疤痕和其它机械损伤，螺母表面锐边应倒钝。允许存在材料技术条件中允许存在的表面缺陷；允许有刀具(工具)留下的凹痕和刻痕，但不应超过所检验尺寸公差的一半。尺寸检验螺母尺寸与形位公差按设计图样要求。选用极限量规、样板、通用量具等工具进行检查。螺纹用螺纹塞规综合检查。其它检验工序通过磁力探伤、荧光等检验方法对螺