轴类零件毕业设计

绪论随着经济的发展和科学技术的进步，制造技术在现代工业中地位越来越重要。

机械制造工艺是机械制造技术的重要内容和核心技术，精密加工、自动加工、高速加工等先进制造技术就是以制造工艺的内容为基础的。

机械制造的过程是将原材料经过工艺系统中的各种加工方法变成机械产品的过程。

机械制造工艺就是以制造过程为主线，介绍零件制造的方法和技术，是包括零件机械加工与装配以及机床夹具设计为基本内容的一门应用技术综合课程。

在机械加工工艺教学中，机械制造专业学生及数控技术专业学生都要学习数控车床铣床操作技术。

让学生了解相关工种的先进技术，同时培养工作岗位的前瞻性；在讲授数控知识的同时，必须要求学生掌握基本的机械加工工艺，增强系统意识，理解手动操作与自动操作之间的联系，真正把学生培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。

数控车工基础工艺理论及技能有机融合，包括夹具的使用、量具的识读和使用、刃具的刃磨及使用、基准定位等，分类叙述了车床操作、数控车床自动编程仿真操作、数控车床编程与操作的初、中级内容。

以机械加工中车工工艺学与数控车床技能训练密切结合为主线，常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工，较清晰地展示了数控车工必须掌握的知识和技能的训练途径。

对涉及与数控专业相关的基础知识、专业计算，都进行了有针对性的论述，目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业技能型人才。

本文以与切削用量的选择，工件的定位装夹，加工顺序和典型零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。

在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。

最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。

第1章工艺方案分析1.1 零件图图1—1 传动轴1.2 零件图分析该轴为一减速箱体里的传动轴，主要由圆柱面、槽、螺纹、和键槽等组成，尺寸标注完整，选用毛坯为优质碳素结构钢45钢，φ55mmX263mm，生产批量为小批生产，此外为提高该轴的综合力学性能安排了调质，该轴的技术要求分析见表2—1。

表1—1 传动轴的技术要求分析工作部位作用技术要求轴颈M 轴颈N安装轴承的支撑轴颈，也是该传动轴的装配基准尺寸精度高，公差等级均为IT6，表面粗糙度值为Ra 0.8μm轴中间的外圆P 轴左端外圆Q外圆P装有涡轮，运动可由蜗杆通过涡轮减速后输入传动轴，再通过外圆Q上的齿轮输送出去。

1.3 确定加工方法加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差等要求全面考虑。

从图样上分析，该轴的部分表面应以车削为主。

表面M、N、P和Q的尺寸精度要求很高，表面粗糙度值Ra小，所以车削后，还需要进行磨削。

考虑加工的效率和加工的经济性车床选用CK6140，磨床选用M1432A，铣床选用XK6132。

1.4 确定加工方案拟定工艺路线时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工和热处理，参照附录表可知，这些表面的加工顺序为：粗车—调质—半精车—磨削。

要求不高的外圆表面、次要表面如退刀槽、倒角、螺纹，应在半精车时加工。

键槽在半精车后再划线、铣削。

调质安排在粗车后以便消除粗车时产生的残余应力，调质后和在磨削之前还应用油石或橡胶砂轮在车床上修研中心孔，以提高定位精度。

该轴加工顺序为:粗车各外圆—调质—修研中心孔—半精车各外圆并加工槽和倒角—车螺纹—铣键槽和止动垫圈槽—修研中心孔—磨外圆靠磨台阶。

第2章工件的装夹2.1 定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。

定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。

合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。

2.2 定位基准选择的原则1）基准重合原则。

为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。

2）便于装夹的原则。

所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。

3）便于对刀的原则。

批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。

2.3 确定零件的定位基准轴类零件的定位基准，最常用的是两中心孔。

采用两中心孔作为统一的定位基准加工各外圆表面，不但能在一次装夹中加工出多出外圆和端面，而且可确保各外圆轴线间的同轴度以及端面与轴线的垂直度要求，符合基准统一原则。

因此只要有可能，就应尽量采用中心孔定位。

对于空心主轴零件，在加工过程中，作为定位基准的中心孔因钻出通孔而消失，为了在通孔加工之后还能使用中心孔作为定位基准，一般都采用带有中心孔的锥堵或锥套心轴。

粗车时采用轴外圆表面作为定位基面，半径精加工、车螺纹和磨削外圆时采用两中心孔作为定位基面，铣键槽时采用外圆作为定位基面2.4 数控车床常用的装夹方式1）在三爪自定心卡盘上装夹。

三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。

该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。

2）在两顶尖之间装夹。

对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。

该装夹方式适用于多序加工或精加工。

3）用卡盘和顶尖装夹。

当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。

这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。

4）用心轴装夹。

当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。

这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确。

2.5 铣键槽常用的装夹方法1)用机用虎钳安装。

用机用虎钳安装适用于在中小短轴上铣键槽当工件直径有变化时，工件中心在钳口内也随之变动，影响键槽的对称度和深度尺寸。

但装夹简便、稳固，适用于单件生产。

若轴的外圆已精加工过，也可用此装夹方法进行批量生产。

2)用V形铁装夹。

V形铁装夹适用于长粗轴上的键槽铣削，采用V形铁定位支撑的优点为夹持刚度好，操作方便，铣刀容易对中。

其特点是工件中心只在V形铁的角平分线上，随直径的变化而上下变动。

因此，当铣刀的中心对准V形铁的角平分线时，能保证键槽的对称度。

在铣削一批直径有偏差的工件时，虽对铣削深度有影响，但变化量一般不会超过槽深的尺寸公差。

在卧式铣床上用键槽铣刀加工，当工件的直径变化时，键槽的对称度会受影响。

3)工作台上T形槽装夹。

将轴件直接安装在铣床工作台T形槽上并使用压板将轴件夹紧的情况，T形槽槽口处的倒角相当于V形铁上的V形槽，能起到定位作用。

当加工直径在20—60mm范围内的长轴时，可直接装夹在工作台的T形槽口上，而阶梯轴件和大直径轴件不适合采用这种方法。

4)用分度头装夹。

如果是对称键与多槽工件的安装，为了使轴上的键槽位置分布准确，大都采用分度头或者是带有分度装置的夹具装夹。

利用分度头的三爪自动定心卡盘和后顶尖装夹工件时，工件轴线必定在三爪自定心卡盘和顶尖的轴心线上，工件轴线位置不会因直径变化而变化，因此，轴上键槽的对称性不会受工件直径变化的影响。

5)轴专用虎钳装夹。

使用轴专用虎钳装夹轴类零件时，具有用机用虎钳装夹和V 形铁装夹的优点，装夹简便又迅速。

2.6 确定合理的装夹方式粗车时用卡盘和顶尖采用一夹一顶的方式，半精车、车螺纹和磨削外圆时用双顶尖装夹，铣键槽时用V形铁装夹并用压板压紧。

第3章刀具和切削用量3.1 数控加工刀具的选择3.1.1 刀具选择应考虑的主要因素数控刀具分两大系统：车削系统和铣镗削系统。

数控机床必须有与其相适应的切削刀具配合，才能充分发挥作用。

数控刀具中所用的刀具，必须适应数控机床所特有的工作条件，才能与机床在最配合条件下工作，从而发挥数控机床应有的作用。

数控刀具要求精度高、刚性好、装夹调整方便，切削性能强、耐用度高。

合理选用既能提高加工效率又能提高产品质量。

刀具的选择是根据零件材料种类、硬度，以及加工表面粗糙度要求和加工余量等已知条件来决定刀片的几何结构（如刀尖圆角）、进给量、切削速度和刀片牌号等。

刀具选择应考虑的主要因素如下。

1）被加工工件的材料和性能。

如金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。

2）加工工艺类别。

如车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。

3）加工工件信息。

如工件几何形状、加工余量、零件的技术指标。

4）刀具能承受的切削用量。

主要包括切削用量三要素，主轴转速、切削速度与切削深度。

5）辅助因数，如操作间断时间、振动、电力波动或突然中断等。

3.1.2 数控刀具材料1）高速钢。

高速钢是一种加入较多的W、Mo、Cr、V等合金元素的高合金钢工具，具有较高的热稳定性、韧性、一定的硬度和耐磨性，因此高速钢刀具可以加工从有色金属到高温合金的广泛材料。

2）硬质合金。

硬质合金刀具是数控加工刀具的主导产品，耐磨性很高，硬度（89HRA~93HRA）,其切削性能比高速钢高的多，但硬质合金的抗弯强度比高速钢低得多，故不能像高速钢那样承受打的切削振动和冲击载荷。

绝大多数的车刀片和端铣刀片都采用硬质合金制造，深孔钻、铰刀等刃具也广泛采用硬质合金，一些复杂刀具如齿轮滚刀也采用硬质合金。

3）陶瓷刀具。

陶瓷刀具具有很高的硬度、耐磨性及良好的高温力学性，与金属亲和力小，不易与金属产生粘结，并且化学稳定性好。

陶瓷刀具主要应用于钢、铸铁及其合金和难加工材料的切削加工，可以用于超高速切削、高速切削和硬材料切削。

4）超硬材料。

所谓超硬材料是指人造金刚石和立方氮化硼（简称CBN），以及用这些粉末与结合剂烧结而成的聚晶金刚石（简称PCD）和聚晶立方氮化硼（简称PCBN）等。

超硬材料具有优良的耐磨性，主要运用于高速切削及难加工材料的加工。

3.1.3 确定加工所需刀具该传动轴加工所需刀具如下表3.2 切削用量的选择数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。

切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。

对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。

切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。

在钻中心孔时应提高主轴的转速，以免中心钻折断而影响零件的加工在工厂的实际生产过程中，切削用量一般根据经验并通过查表的方式进行选取。