數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計（論文）花鍵軸的機械加工工藝說明

1、數(shù)控技術(shù)專業(yè)畢業(yè)設(shè)計 班級：數(shù)控3802 學(xué)號：21308245 姓名：秦俊棚 第一部分工藝設(shè)計說明書1.零件圖工藝性分析1.1零件結(jié)構(gòu)功用分析跟據(jù)零件簡圖分析：該主軸零件的結(jié)構(gòu)具有如下特點：從形狀上看該工件為階梯結(jié)構(gòu)的花鍵軸，由于長度與直徑之比l/d5，所以該工件屬于鋼性主軸。從表面加工類型看。主要加工表面有圓柱面、花鍵、單鍵槽、螺紋，屬于典型的加工表面，易加工。1.2零件技術(shù)條件分析1、尺寸精度：兩端軸段為，中間軸段為，花鍵外圓， 健齒寬，鍵槽寬度鍵槽低與外圓母線的距離，花鍵軸總長左端面與花鍵左端的距離，花鍵左端與軸段右端面的距離。 2、位置精度：螺紋m241.5的左端面和的右端面相對于a

2、、b兩基面軸線的圓動誤差為0.04mm?；ㄦI齒面相對于a、b兩基面軸線的平行度誤差為38:0.03mm,鍵槽與花鍵軸線的對稱度誤差為0.05mm。 3、表面粗糙度：兩端軸端外圓和、外圓為ra=0.8um,花鍵齒面及其左端面、螺紋m241.5的左端面和的右端面為ra=1.6um，m241.5的螺紋及花鍵右端面為ra=3.2um,花鍵齒根圓為ra=6.3um,其余為ra=6.3um。1.3零件結(jié)構(gòu)工藝性分析零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指所設(shè)計的零件在滿足使用的要求的前提下，制造的可行性和經(jīng)濟性，它是評價零件結(jié)構(gòu)設(shè)計優(yōu)劣的主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)之一。零件切削加工的結(jié)構(gòu)工藝性涉及加工時的裝夾、對刀、測量和切削效率等。

3、結(jié)論：該軸結(jié)構(gòu)較規(guī)則且為階梯結(jié)構(gòu)的花鍵軸，由于長度與直徑之比l/d5，所以該工件屬于鋼行主軸。從表面加工類型看。主要加工表面有圓柱面、花鍵、單鍵槽、螺紋，屬于典型的加工表面，采用一般的加工即可，但有些面表面精度要求較高，需進行磨削方可滿足要求。在加工鍵槽和中心孔時，采用專用夾具定位和加緊，螺紋加工安排在半精加工后。2.毛坯選擇2.1毛坯類型毛坯是用來加工各種工件的坯料，毛坯主要有：鑄件，鍛件，焊件，沖壓件及型材等。（1） 鑄件對形狀較復(fù)雜的毛坯，一般可以用鑄造的方法制造。目前大多數(shù)鑄件采用砂型鑄造，對尺寸精度要求較高的小型鑄件，可采用特種鑄造，如永久型鑄造，精密型鑄造，壓力鑄造等。（2） 鍛件

4、鍛件毛坯由于經(jīng)鍛造后可得到連續(xù)和均勻的金屬纖維組織，因此鍛件的力學(xué)性能較好，常用于受力復(fù)雜的重要鋼質(zhì)零件。其中自由鍛件的精度和生產(chǎn)率較低，主要用于小批生產(chǎn)和大批生產(chǎn)鍛件的制造。模型鍛件的尺寸精度和生產(chǎn)率較高，主要用于產(chǎn)量較大的中小型鍛件。（3） 型材型材主要有板材，棒材，線材等，常用截面形狀有圓形，方形和特殊截面形狀。就其制造方法，又分為熱軋和冷拉兩大類。熱軋型材尺寸較大，精度較低，用于一般的機械零件。冷拉型材尺寸較小，精度較高，主要用于毛坯精度要求較高的中小型零件。（4） 焊接件焊接件主要用于單件小批生產(chǎn)和大型零件及樣機試制。其優(yōu)點是制造簡單，生產(chǎn)周期短，節(jié)省材料，重量輕。但其抗震性較差，變

5、形大，需經(jīng)時效處理后才能進行機械加工。根據(jù)軸類零件的特性：在傳遞力矩過程中要承受很強的沖擊力和很大的交變載荷，要求材料應(yīng)有較高的強度、沖擊韌性、疲勞強度和耐磨性，而且其輪廓形狀不復(fù)雜，故采用鍛件。零件尺寸不大，而且零件屬于中批量生產(chǎn)，故采用模鍛。2.2毛坯余量確定毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，則零件的機械加工勞動量越少，材料消耗越少，可充分提高勞動生產(chǎn)率，降低成本，但是毛坯制造費用會提高，在確定毛坯時，應(yīng)根據(jù)機械加工和毛坯制造兩方面考慮。由于毛坯制造技術(shù)的限制，零件被加工表面的技術(shù)要求還不能從毛坯制造直接得到，因此毛坯上某些表面需要留一定的加工余量，通過機械加工達到零件的質(zhì)量

6、要求。查機械設(shè)計與制造工藝簡明手冊表10-8得：毛坯單邊余量公差為3，l=176mm。各倒角r=1mm。 2.3毛坯零件合圖草圖3、機械加工工藝路線確定方案i：5 鍛件10 熱處理 正火。15 車 粗車左端面及外圓各段，打中心孔。20 車 半精車左端外圓及倒角切退刀槽。25 車 車螺紋。30 車 粗車右端面及外圓各段，打中心孔。35 半 半精車右端外圓及倒角切退刀槽。40 熱處理 局部淬火。42 修研 修研中心孔45 磨 磨各軸段外圓。50 銑 粗銑花鍵。55 銑 精銑花鍵。60 銑 銑鍵槽。62 銑 銑鍵槽65 磨 磨花鍵。68 磨 磨鍵槽70 清理 去毛刺。75 檢驗。80 入庫。方案ii

7、：5 鍛件10 熱處理15 車 粗車左端面，打中心孔。20 車 粗車右端面，打中心孔。25 粗車 粗車右端外圓各部。30 粗車 粗車左端外圓各部。35 修研 修研兩中心孔。40 半精車 左端外圓及倒角切退刀槽。45 半精車 右端外圓及倒角切退刀槽。50 精車 右端外圓及倒角切退刀槽。55 精車 左端外圓及倒角切退刀槽。60 半精車 螺紋。65 銑 粗銑花鍵。70 銑 半精銑花鍵。75 銑 精銑花鍵。80 熱處理 局部淬火。85 銑 銑鍵槽。90 修研 修研中心孔。95 磨 磨花鍵。100 磨 磨各軸段外圓。105 檢驗。110 入庫。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，零件結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)要求條件和產(chǎn)品的發(fā)展情況等因

8、素來綜合考慮分析，對于數(shù)控機床零件的一般采用工序集中地原則（縮短輔助時間，而且易于保證加工表面之間的相互位置精度，并且減少了操作工人的人數(shù)和生產(chǎn)面積；縮短了工藝流程），所以對于內(nèi)外圓柱面的加工選擇方案i。3.1加工方法分析確定由于零件精度要求高，為使其達到要求，加工方法有粗車，半精車，磨削。 根據(jù)各表面加工要求各種加工方法所能達到的經(jīng)濟精度查表選擇零件主要表面的加工方法。 外圓柱面：加工方案： 粗車-半精車-磨削公差等級： it11 it9 it7 粗糙度： 12.5 3.2 0.8花鍵寬：5加工方案： 粗銑-半精銑-磨削公差等級： it11 it9 it8 粗糙度： 12.5 3.2 1.6

9、外圓柱面：加工方案： 粗車-半精車-磨削公差等級： it11 it9 it7粗糙度： 12.5 3.2 0.83.2加工順序的安排車端面打中心孔車外圓車螺紋磨削-銑花鍵鍵槽加工工序的劃分： 加工基準(zhǔn)面 從圖可知，先以兩端面為開始工序進行加工這樣就可以為后序的加工提供精基準(zhǔn)。 劃分加工階段 該零件的加工質(zhì)量要求較高，因此加工階段劃分為：粗加工、半精加工、磨削三個階段。 次要表面可穿插在各階段間進行加工 在加工各短軸肩時，放在半精加工，這樣能使加工階段更加明顯。熱處理工序的劃分：由于材料是20cr,進行加工時工件易變形，為了提高它的加工性能，在加工鍛造該零件前，要進行正火處理。由于該零件的花鍵加工

10、精度高，使它的耐磨性高，因此要進行局部淬火。3.3定位基準(zhǔn)選擇（1）選擇精基準(zhǔn)：以兩中心孔為精基準(zhǔn)，采用兩頂裝夾定位，便于位置精度的保證。為后續(xù)加工提供精基準(zhǔn)。（2）選擇粗基準(zhǔn)：以外圓柱面為粗基準(zhǔn)。3.4加工階段的劃分說明 粗車左端面及外圓各段，打中心孔： 工序15半精車左端外圓及倒角切退刀槽： 工序20車螺紋： 工序25粗車右端面及外圓各段，打中心孔： 工序30半精車右端外圓及倒角切退刀槽： 工序35磨各軸段外圓： 工序45粗銑花鍵。 工序50銑鍵槽： 工序603.5主要機加工工序簡圖15 車 粗車左端面及外圓各段，打中心孔。20 車 半精車左端外圓及倒角切退刀槽。25 車 車螺紋。30 車

11、 粗車右端面及外圓各段，打中心孔。35 車 半精車右端外圓及倒角切退刀槽。45 磨 磨各軸段外圓。50 銑 粗銑花鍵。60 銑 銑鍵槽。4工序尺寸及其.公差確定4.1基準(zhǔn)重合時工序尺寸確定加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級基本尺寸工序尺寸及其公差毛坯（）39粗車4mmit11（）35半精車1.6mmit9()33.4磨削0.4mmit7()33加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級基本尺寸工序尺寸及公差毛坯()31粗車3mmit11()28半精車1.6mmit9（）26.4磨削0.4mmit()264.2基準(zhǔn)不重合時工序尺寸確定（1）根據(jù)增減環(huán)的判別方法確定：,為減環(huán)，分別為增環(huán)。= 基本尺寸：=14

12、計算上偏差： =0.3+0.019+0.019=0.338 計算下偏差： =0.3計算公差：=0.0190.0190.6=0.638 公差一致 故：=5.設(shè)備及其工藝裝備確定選擇機床ck6140、 x52k、 m131w選擇夾具夾具有：銑床專用夾具、車床專用夾具、卡盤，v型塊選擇道具在車床上加工的工序，均選用yt15硬質(zhì)合金車刀。銑花鍵外圓，磨花鍵用pza40050203a80m4v35選擇量具 該零件屬于中批量生產(chǎn)，一般情況下盡量采用通用量具，根據(jù)零件表面的精度要求和形狀特點，參考有關(guān)資料如下：外圓表面的公差級別為7級，在粗車，半精車中使用讀數(shù)值0.02，測量范圍0500游標(biāo)卡尺，在精車中因

13、為批量較大，為提高測量效率，故采用專用卡規(guī)來測量。（此部分主要是確定各工序所用設(shè)備及其工裝：機床，刀具，夾具，量具的選擇6切削用量及工時定額確定因表面粗糙度和尺寸有一定的要求故粗車，半精車，磨削，粗銑花鍵，精銑花鍵1、粗車選擇切削深度：單邊總余量為3，粗車工序中ap=2留下0.8給半精車， 0.2給磨。選擇進給量：考慮刀桿尺寸，工件直徑及一定的切削深度，從表3-13中選f=0.5mm/r選擇切割深度：根據(jù)工件材料20cr熱處理（正火）及選定切削深度和進給量，從表319中選u=1.4m/s(85m/min)確定機床主軸轉(zhuǎn)速：機床主軸轉(zhuǎn)速n的計算值為n=1000v/3.1443=630r/min從

14、表4.3-1機床軸箱標(biāo)牌上查得實際的主軸的轉(zhuǎn)速取710r/min故切削速度v=3.14dn/1000=3.1443710/1000=1.6m/s（95.8m/min）計算切削工時：取切入長度i=2mm 切出長度i2=2mm則切削工時：tm=272=2+2/7100.5=25s2、半精車選擇切削深度：ap=1mm選擇進給速度：根據(jù)工作材料及選定切削深度及進給量從表3-19中選取v=1.7m/s定機床主軸轉(zhuǎn)速：n=10001.760/3.14(43-6)=877.9r/min從主軸箱表牌上查實際主軸轉(zhuǎn)速取為900r/min(4)計算切削工時：nf=76/9000.3=16.8min3、粗銑花鍵定銑

15、削深度：由于加工余量不大，故可一次走刀完成，擇ac=zb0.7mm確定每齒進給量：af=0.1mm計算切削速度：根據(jù)表3-27選刀具耐用度t=7.81000由表3-29確定cv=68.5,zv=0.25,xv=0.3,yv=0.2,uv=0.1,pv=0.1,m=0.2v=81.68s/min選定機床主軸轉(zhuǎn)速n=1000v/3.14d=100081.68/3.14100=260r/min根據(jù)機床說明書選n=255r/min實際切削速度為v=3.14dn/1000=3.14/100=80.07m/min(5)計算基本工時 首先計算每分鐘進給量fm=afzn=0.1625153mm/min 根據(jù)機

16、床說明書選fm=165m/min 基本工時：t基=l/fm=72+8.5+8.5/165=0.55min7工藝設(shè)計總通過一段時間的總結(jié)，在老師的指導(dǎo)下、及我和組員們的共同協(xié)作下，我初步完成了零件的基本工藝設(shè)計，其中包括了零件的結(jié)構(gòu)功用分析、技術(shù)分析、結(jié)構(gòu)工藝性分析，毛坯的選擇，機加工工藝路線的選擇，工序尺寸及其公差確定，設(shè)備及其工藝裝備設(shè)定，切削用量及其工時定額的確等七大部分內(nèi)容。每一個小標(biāo)題所要求的內(nèi)容，我都細心用心的分析、查書、計算最后得出結(jié)果。從中我收獲了不少東西： 像余量的確定及計算、工序尺寸及其公差的確定、切削用量等，都可以在機械制造技術(shù)教程中查到。對于零件毛坯的選擇及確定可以查書數(shù)

17、控加工工藝設(shè)計，加工路線及順序需要根據(jù)零件的性能及技術(shù)要求才能得出，這就要求我們対零件分析時細心注意精度要求、技術(shù)要求、表面質(zhì)量要求等。很短的時間內(nèi)，我鞏固了以前學(xué)過的一些重要內(nèi)容，如：機械制圖、機械制造技術(shù)、公差中學(xué)過的知識，還對今年所學(xué)的數(shù)控化加工工藝中的知識掌握的更加牢靠。同時我深深的發(fā)現(xiàn)，自己對學(xué)過的東西很多時候都是“丟了芝麻忘了西瓜”，這次翻書以后，才知道什么叫“書到用時方恨少”，真的是受益匪淺。當(dāng)然了，這對我后面的設(shè)計也是有很大的幫助的。第二部分第60號工序夾具設(shè)計說明書1.工序尺寸精度分析本工序加工鍵槽，保證軸肩與鍵槽右端的長度為7，和外圓到鍵槽底部的距離22及鍵寬5該工序在x5

18、2k機床上加工，零件屬于中批量生產(chǎn)。2.定位方案確定根據(jù)工件的加工要求，該工件必須限制工件的六個自由度，現(xiàn)根據(jù)加工要求來分析其必須限制的自由度數(shù)目及基準(zhǔn)選擇的合理性。（1） 為了保證 必須限制z向的移動及x向的轉(zhuǎn)動。（2） 為了保證和槽面的對稱度必須保證z向的轉(zhuǎn)動，x向的移動，y向的轉(zhuǎn)動。（3） 為了保證軸肩與鍵槽右端的長度為7，必須限制y向的移動。3.定位元件確定綜上分析：為了限制六個自由度，其中的z移動z轉(zhuǎn)動x移動x轉(zhuǎn)動用兩個v型塊限制，y移動由右端v型塊上帶有一擋塊擋在的右端面限制，y的轉(zhuǎn)動由的外圓柱面上的夾緊力限制。4.定位誤差分析計算注：v型塊夾角=90。基準(zhǔn)位移誤差：工件以外圓柱面

19、在v型塊定位，由于工件定位面外圓直徑有公差d，因此對一批工件來說，當(dāng)直徑由最小dd變大到d時，工件中心（即定位基準(zhǔn)）將在v型塊的對稱中心平面內(nèi)上下偏移，左右不發(fā)生偏移，即工件由變大到,其變化量（即基準(zhǔn)位移誤差）從圖（a）中的幾何關(guān)系退出：y=基準(zhǔn)不重合誤差：從圖（b）中設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，假設(shè)定位基準(zhǔn)不動，當(dāng)工件直徑由最小dd變到最大d時，設(shè)計基準(zhǔn)的變化量為，即基準(zhǔn)不重合誤差b=。從圖(c)中可知，設(shè)計基準(zhǔn)為工件的下母線。即，上述方向由a到a與定位基準(zhǔn)變到的方向相反，故其定位誤差d是y與b之差. d=yb=0.207d=0.2070.01=0.00207d=0.00207t 即滿足要求5

20、.夾緊方案及元件確定工件在定位時為了保證定位的精度需要在外圓面上加個壓板。6.夾具總裝草圖 第三部分第45號工序量具設(shè)計說明書1.工序尺寸精度分析本工序是測量軸精度等級為it7. 2.量具類型確定，對尺寸用卡規(guī)來進行檢測，量具的材料為t10a，測量面的硬度為hrc5865。3.極限量具尺寸公差確定（1）確定工作量規(guī)制造公差和位置要素值，因的上篇差為es=+0.008,下偏差ei=0.008，查表6-1得it7，尺寸為it7的量規(guī)公差t=0.0024mm，位置要素z=0.0034mm。（2）計算工作量規(guī)的極限偏差it7軸用卡規(guī)：通規(guī)：上偏差=esz+=0.0080.0034=0.0058下偏差=

21、esz=0.0080.0034=0.0034通規(guī)尺寸：dt=磨損極限為es=0.008止規(guī)： 上偏差=eit=0.0080.0024=0.0056下偏差=ei=0.008止規(guī)尺寸：dz= 4.極限量具尺寸公差帶圖5. 極限量具結(jié)構(gòu)設(shè)計第四部分第35號工序數(shù)控編程設(shè)計說明書1.工序數(shù)控加工工藝性分析第35號工序為半精車，完成零件右端外圓各段的加工，尺寸精度要求較高，需要將加工面的粗糙度加工至3.2，以便磨削加工精度達到0.8。2.走刀路線的確定（1）采用三抓卡盤裝夾，半精車右端各段。（2）精車槽子。3.刀具及切削用量的選擇（1）刀具的確定該零件的數(shù)控加工中主要為車外圓，車槽子，槽子端面精度要求較

22、高，所以要求一把外圓車刀，切槽刀。具體的刀具選擇如下：刀具編號刀具名稱刀具規(guī)格刀具材料加工表面t0101外圓車刀90刀尖yt15外圓t0202切槽刀刀寬2mmyt15槽子（2）切削用量的確定切削用量的合理選擇直接影響到零件的表面質(zhì)量以及加工效率，因此切削用量的選擇是數(shù)控加工工藝編制中必不可少的一部分。根據(jù)經(jīng)驗以及查表確定該零件在數(shù)控加工中的切削用量，如下表所示加工表面刀具號主軸轉(zhuǎn)速r/min背吃刀量mm進給速度mm/min車外圓t01019000.8100切槽t0202400504.編程原點的確定及數(shù)值計算（宋體、加黑、四號）本零件屬于軸類零件，編程原點可直接設(shè)在零件的軸端面中心上該零件的數(shù)值

23、均為小數(shù)，在編程時，各進給刀點的數(shù)據(jù)可以通過計算得知，具體對照程序。5.程序編寫及程序說明編程是零件加工的加工順序，刀具運動軌跡的數(shù)據(jù)，工藝參數(shù)（主運動和進給運動速度，切削深度）以及輔助操作加工信息。n10 o0001程序號n20 t0101換1號刀，調(diào)用1號刀具補償n30 m03 s1000主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速1000r/minn40 m08切削液開n50 g00 x30 z5快速運動到循環(huán)起點n60 g71 u1 r1n70 g71 p80 q170 uo.3 w0 n80 goo x18循環(huán)程序第一段n90 g01 z0 f0.15 s1000靠近工件n100 x20 z-1倒角n110 z-

24、14車外圓n120 x24車右端面n130 x26 z-15倒角n140 z-59車外圓n150 x27車右端面n160 x33 z-62倒角n170 g00 x100 z100退刀，遠離工件n180 t0202換2號刀調(diào)用2號刀具補償n190 mo3 s500主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為500/minn200 goo x30 z-14刀具運動到指定位置n210 g01 x19 f0.08切槽n220 x30退刀n230 z-59 f0.2刀具運動到指定位置n240 x24 f0.08切槽n250 x40 f0.2退刀n260 g00 x100 z100遠離工件n270 m09切削液關(guān)n280 m05主軸停止n290 m30程序結(jié)束第五部分畢業(yè)設(shè)計體會時至今日，兩個月的畢業(yè)設(shè)計終于可以畫上一個句號，但是現(xiàn)在回想起來做畢業(yè)設(shè)計的整個過程，頗有心得，其中有苦也有甜，不過樂趣盡在其中。這是我第一次從事這種有難度的題目，接受任務(wù)以前覺得畢業(yè)設(shè)計只是對這近幾年來所學(xué)知識的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計發(fā)現(xiàn)自己的看法太片面。畢業(yè)設(shè)計不僅是對前面所學(xué)知識的一種考驗，而且也是對自己能力的一種提高。下面