数控技术毕业设计（论文）-传动轴零件的机械加工工艺及数控编程【全套图纸】.doc

*职业技术学院综合毕业实践说明书（论文） 标题：传动轴零件的机械加工工艺及数控编程 系 别： 机电工程系 专 业： 机电一体化技术（数控技术） 学 号： 姓 名： 指导教师： 年 月 日摘 要轴类零件是常见的典型零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。关键词：传动轴、工艺分析、程序设计。全套图纸，加153893706目 录摘 要2目 录3引言31、传动轴零件图的分析52、确定毛坯73、确定主要表面的加工方法74、确定定位基准75、划分阶段86、热处理工序安排87、加工尺寸和切削用量98、拟定工艺过程99、传动轴机械加工工艺过程工序简图1210、数控编程15结束语20致 谢21参考文献22传动轴零件的机械加工工艺及数控编程引言减速器是原动机和工作机之间的独立的闭式传动装置，用来降低转速和增大转矩，以满足工作需要，在某些场合也用来增速，称为增速器。 选用减速器时应根据工作机的选用条件，技术参数，动力机的性能，经济性等因素，比较不同类型、品种减速器的外廓尺寸，传动效率，承载能力，质量，价格等，选择最适合的减速器。减速器的类别、品种、型式很多，目前已制定为行（国）标的减速器有40余种。减速器的类别是根据所采用的齿轮齿形、齿廓曲线划分；减速器的品种是根据使用的需要而设计的不同结构的减速器；减速器的型式是在基本结构的基础上根据齿面硬度、传动级数、出轴型式、装配型式、安装型式、联接型式等因素而设计的不同特性的减速器。与减速器联接的工作机载荷状态比较复杂，对减速器的影响很大，是减速器选用及计算的重要因素，减速器的载荷状态即工作机（从动机）的载荷状态，通常分为三类：均匀载荷;中等冲击载荷;强冲击载荷。正确的安装，使用和维护减速器，是保证机械设备正常运行的重要环节。 因此，在您安装减速器时，请务必严格按照下面的安装使用相关事项，认真地装配和使用。第一步是安装前确认电机和减速器是否完好无损，并且严格检查电机与减速器相连接的各部位尺寸是否匹配，这里是电机的定位凸台、输入轴与减速器凹槽等尺寸及配合公差。第二步是旋下减速器法兰外侧防尘孔上的螺钉，调整夹紧环使其侧孔与防尘孔对齐，插入内六角旋紧。之后，取走电机轴键。第三步是将电机与减速器自然连接。连接时必须保证减速器输出轴与电机输入轴同心度一致，且二者外侧法兰平行。如同心度不一致，会导致电机轴折断或减速机齿轮磨损。第 24 页 共 24 页1、传动轴零件图的分析图A-1 传动轴图A-1 所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。根据工作性能与条件，该传动轴图样(图A-1)规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N 和外圆P、Q 的加工。2、确定毛坯该传动轴材料为45 钢，因其属于一般传动轴，故选45 钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大 ，故选择60mm 的热轧圆钢作毛坯。3、确定主要表面的加工方法传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q 的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案(参考表A-3)可为：粗车半精车磨削。4、确定定位基准合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B 均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。但下列情况不能用两中心孔作为定位基面：（1）粗加工外圆时，为提高工件刚度，则采用轴外圆表面为定位基面，或以外圆和中心孔同作定位基面，即一夹一顶。（2）当轴为通孔零件时，在加工过程中，作为定位基面的中心孔因钻出通孔而消失。为了在通孔加工后还能用中心孔作为定位基面，工艺上常采用三种方法。当中心通孔直径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于 2mm的 60o内锥面来代替中心孔； 当轴有圆柱孔时，可采用图4-1所示的锥堵，取1500锥度；当轴孔锥度较小时，取锥堵锥度与工件两端定位孔锥度相同； 当轴通孔的锥度较大时，可采用带锥堵的心轴，简称锥堵心轴。使用锥堵或锥堵心轴时应注意，一般中途不得更换或拆卸，直到精加工完各处加工面，不再使 用中心孔时方能拆卸。4-1锥堵与锥堵心轴5、划分阶段对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。该传动轴加工划分为三个阶段：粗车(粗车外圆、钻中心孔等)，半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各处外圆)。各阶段划分大致以热处理为界。6、热处理工序安排轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火 、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。综合上述分析，传动轴的工艺路线如下：下料车两端面，钻中心孔粗车各外圆调质修研中心孔半精车各外圆，车槽，倒角车螺纹划键槽加工线铣键槽修研中心孔磨削检验。7、加工尺寸和切削用量传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由机械加工工艺手册或切削用量手册中选取。8、拟定工艺过程定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工52mm、44mm 及M24mm 外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。综上所述，所确定的该传动轴加工工艺过程见表A-1。表A-1 传动轴机械加工工艺卡机械加工工艺卡产品名称图号零件名称传动轴共1页第1页毛坯种类圆钢材料牌号45钢毛坯尺寸60mm258mm序号工种工 步工 序 内 容设 备工 具夹具刃具量具1下料60mm258mm2车三爪自定心卡盘装夹毛坯外圆车床1车端面见平C61402钻中心孔中心钻2mm用尾座顶尖顶住中心孔3粗车46mm外圆至48mm，长118mm外圆粗车刀4粗车35mm外圆至37mm，长66mm5粗车M24mm外圆至26mm，长 13mm调头，三爪自定心卡盘夹持48mm处(图上44mm外圆)6车另一端面，保证总长250 mm7钻中心孔中心钻用尾座顶尖顶住中心孔8粗车44mm外圆至46mm，长97mm9粗车35mm外圆至37mm，长93mm10粗车30mm外圆至32mm，长36mm11粗车M24mm外圆至26mm，长 16mm12检验3热调质处理220240HBS4钳修研两端中心孔数控车床5车双顶尖装夹1半精车46mm外圆至46.5mm，长120mm2半精车35mm外圆至35.5mm，长68mm3半精车M24mm外圆至24 ，长15mm4半精车2个3mm0.5mm环槽5半精车3mml.5mm环槽6倒外角1mm45,3处调头，双顶尖装夹7半精车35mm外圆至35.5mm,长95mm8半精车30mm外圆至30.5mm长38mm9半精M24mm外圆至24 mm,长18mm10半精车44mm至尺寸，长4mm11车2个3 mm0.5mm环槽12车3mml.5mm环槽13倒外角lmm45, 4处14检验6车双顶尖装夹1车M24mml.5mm6g至尺寸车床调头，双顶尖装夹2车M24mm1.5mm6g至尺寸3检验7钳划两个键槽及一个止动垫圈槽加工线8铣用V形虎钳装夹，按线找正1铣键槽12mm38mm，保证尺寸4141.25mm普通立铣2铣键槽8mml6mm，保证尺寸2626.25mm3铣止动垫圈槽6mml6mm，保证20.5mm至尺寸4检验9钳修研两端中心孔10磨1磨外圆350.008mm至尺寸外圆磨床2磨轴肩面I3磨外圆300.0065mm至尺寸4磨轴肩面H调头，双顶尖装夹5磨外圆P至尺寸6磨轴肩面G7磨外圆N至尺寸8磨轴肩面F9检验9、传动轴机械加工工艺过程工序简图为了表达清楚各工序的内容及要求，其传动轴加工工艺过程的工序简图见表A-2。表A-2 传动轴加工工序简图工序简图工序2工序4工序5工序6工序8工序9工序1010、数控编程编程是将加工零件的加工顺序、刀具运动轨迹的尺寸数据、工艺参数（主运动和进给运动速度、切削深度）以及辅助操作（换刀、主轴正反转、冷却液开关、刀具夹紧松开等）加工信息，用规定的文字、数字、符号组成的代码，按一定格式编写成加工程序。数控编程又可分为手工编程和自动编程两类。手工编程时，整个程序的编制过程是由人工完成的。这要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则，而且还必须具备有机械加工工艺知识和数值计算能力。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。自动编程是用计算机把人们输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序，就是说数控编程的大部分工作有计算机来实现。（1）工件坐标系的确定该零件为回转型零件，坐标系原点可直接设在轴的端面，即端面的中心。（2）数值的计算该零件的编程数值均可从图上得到，不需要采用任何计算工具，只要口算即可。（3）加工程序清单程序说明O0001(右端程序)程序号T0101(90外圆粗车刀)换1号刀，并调用1号刀补M03 S600主轴正转，转速为600r/minM08切削液开G00 X25 Z2快速运动到循环起点G73 U0.4 R0.2 建立封闭外形切削循环G73 P100 Q200 U0.1 W0.1 F80给精车留0.1mm余量N100 G00 X0精车第一段程序 G01 Z0 F60 X24 Z-16 X33.5 X35.5 W-1 Z-68 X44.5 X46.5 W-1 Z-120 X50 X52 W-1 W-32 G00 X53 Z2N200 X25精车最后一段程序G00 X100 Z100T0202(90外圆精车刀)换2号刀M03 S850G00 X25 Z2G70 P100 Q200精车循环G00 X100 Z100T0303 (切槽刀)换3号刀M03 S450G00 X36 Z-16快速走到要切槽的位置G01 X21 F30X36G00 X53Z-120G01 X45 F30X53G00 X100 Z100T0404 (螺纹车刀)换4号刀M03 S350G00 X25 Z2G76 P0160 Q300 R200螺纹G76切削循环G76 X22.05 Z-14 P1525 Q500 F1.5G00 X100 Z100M30O0002(左端程序)T0101(90外圆粗车刀)M03 S600M08G00 X25 Z1G73 U0.4 R0.2G73 P100 Q200 U0.1 W0.1 F80N100 G00 X0 G01 Z0 F60 X22平面 X24 Z-1倒角 Z-18车外圆 X28.5平面 X30.5 W-1倒角 Z-38车外圆 X33.5 X35.5 W-1 Z-95 X44 Z-99 X50 X52 W-1 X53 G00 Z2N200 X25T0202(90外圆精车刀)M03 S850G00 X25 Z2G70 P100 Q200 G00 X100 Z100T0303 (切槽刀)换3号刀M03 S450G00 X31 Z-18G01 X21 F30 X31G00 X36 Z-38G01 X29 F30 X36G00 X53 Z-95G01 X34 F30 X53G00 X100 Z100T0404 (螺纹车刀)换螺纹刀M03 S350G00 X25 Z2G76 P0160 Q300 R200G76 X22.05 Z-16 P1525 Q500 F1.5G00 X100 Z100M30程序结束加工仿真：将以上程序输入斯沃数控仿真软件V6.20版，进行工件设置，刀具设置后，开始加工，加工仿真效果图如下。右端仿真后的图如下：左端仿真后的图如下：结束语：细长轴是轴类零件中的加工难点，它具有以下特点：（1）细长轴刚性很差，车削时装夹不当，很容易因切削力及重力的作用而发生弯曲变形，产生振动，从而影响加工精度和表面粗糙度。（2）细长轴的热扩散性能差，在切削热作用下，会产生相当大的线膨胀。如果轴的两端为固定支承，则工件会因伸长而顶弯。（3）由于轴较长，一次走刀时间长，刀具磨损大，从而影响零件的几何形状精度。（4）车细长轴时由于使用跟刀架，若支承工件的两个支承块对零件压力不适当，会影响加工精度。若压力过小或不接触，就不起作用，不能提高零件的刚度；若压力过大，零件被压向车刀，切削深度增加，车出的直径就小，当跟刀架继续移动后，支承块支承在小直径外圆处，支承块与工件脱离，切削力使工件向外让开，切削深度减小，车出的直径变大，以后跟