毕业设计（论文）-专用机械传动轴的加工工艺流程设计.doc

I 专用机械传动轴的加工工艺流程设计 摘 要 机械加工工艺流程设计能力是从事机械制造专业的科研 工程技术人员必须 具备的基本素质之一 机械加工工艺流程设计作为高等工科院校教学的基本科目 在实践中占有极其重要的地位 工艺流程设计在加深对专业课程基本理论的理解 和加强对解决工程实际问题的能力培养方面所发挥的作用是显而易见的 本设计是传动轴的加工工艺流程设计 其结构虽然规则 但是精度要求比较 高 所以工艺要求比较复杂 需要粗车 数车 铣车 磨销 其中数车是加工关 键 数控车床加工工艺是以机械制造中的工艺基本理论为基础 结合数控车床的 特点 综合运用多方面的知识解决数控车床加工过程中面临的工艺问题 工艺流程是保证机械产品高质量 低成本的一种重要的工艺依据 工艺流程 设计在机械加工中就显得更为突出 因此中小型零件加工的流程设计常被选作毕 业设计的主要内容之一 关键词 传动轴 工艺流程 粗车 数控车床 编程 THE DESIGN OF DRIVE SHAFT MACHINTNG PROCESS II ABSTRACT The ability of machine finishing process design is one of the basic abilities which the machinery manufacture specialized scientific researcher engineers and technicians are engaged in must be have The machine finishing process design as a basical subject that all the higher engineering course colleges and universities teaching took holding the extremely important position in the practice The machine finishing process design has a significantly function which is deepening on the specialized curriculum elementary theory understanding and strengthening the ability to solve the function that the project actual problem This design is drive shaft s machine finishing process design it s structure is rule but the accuracy requirement is quite high needing rough turning NC processing milling grinding and NC processing is the key CNC processing machinery is in the process based on the basic theory combining the characteristics of CNC comprehensive use of various aspects of knowledge to solve CNC in the process of facing the problem The machine finishing process design is an important craft basis that guarantee high grade low cost machine finishing The process design appears more prominent in the machine finishing therefore middle and small scale components machine finishing process design is selected frequently to do graduation project KEY WORDS drive shaft technical process rough turning CNC programming 目 录 前 言 1 第 1 章 零件分析 2 III 1 1 计算生产纲领 确定生产类型 2 1 2 轴类零件的作用 分类及技术要求 2 1 3 工艺分析 5 第 2 章 工艺流程设计 7 2 1 确定毛坯制造形式及尺寸 7 2 2 基准的选择 7 2 2 1 粗基准的选择 7 2 2 2 精基准的选择 8 2 3 主要工序加工方法 8 2 4 工艺流程的拟定 10 第 3 章 工序设计 13 3 1 选择加工设备和工艺设备 13 3 1 1 选择机床 13 3 1 2 选择夹具 13 3 1 2 选择刀具 13 3 1 3 选择量具 16 3 2 确定工序尺寸 17 3 3 确定切削用量 18 3 3 1 确定工序 4 的切削用量 18 3 3 2 确定工序 6 12 的切削用量 20 3 3 3 确定工序 13 的切削用量 30 3 3 4 确定工序 15 的切削用量 31 结 论 32 参考文献 33 致 谢 34 1 前 言 在现在机械制造工业中 切削加工仍然是将金属毛坯加工成规定的几何形状 尺寸和表面质量的主要加工方法 目前 全球经济正处于一个根本性的变革时期 人类社会正逐步由工业经济时代步入知识经济时代 知识经济是在工业经济高度 发展的基础上建立的 是生产力发展的崭新阶段 在知识经济条件下 制造业是 一个国家经济发展的支柱 是国民经济收入的重要来源 在整个国民经济中处于 十分重要的地位 制造业的发展对一个国家的经济及社会文化具有巨大和深刻的 影响 国民经济的发展速度在很大程度上取决于机械制造技术水平的高低和发展 速度 据统计 20 世纪 90 年代各工业化国家机械制造业所创造的财富占国内生 产总值 GDP 的比例平均为 22 15 美国财富的 68 来源于制造业 日本国内 生产总值的 49 是由制造业提供 我国制造业产值占工业总产值的比例为 45 机械制造业的技术发展水平不仅决定企业现时的竞争力 更决定了全社会的长远 利益和经济的持续增长 可以说 制造业是实现经济增长的物质保证 没有机械 制造业的发展和振兴 就没有整个国名经济的发展和振兴 国民经济各部门的生 产技术水平和经济效益 在很大的程度上取决于机械工业所能提供的装备的技术 性能质量和可靠性 通过本设计使我们对制造过程有一个总体的认识 掌握金属 切削过程的规律和控制方法及机械加工过程机械加工精度和加工表面质量分析的 基础知识 并能结合实际合理地选择加工方法和切削参数以及机床 刀具 夹具 具备制订机械加工和装配工艺规程的能力 能对具体的工艺问题进行分析 提出 改进产品质量 提高生产率 降低成本的工艺措施 了解现代制造技术的现状与 发展趋势 经过二十多年的改革开放 我国现代化建设正在蓬勃发展 面对国内生产任 务的增长和国际竞争形势的严峻 各个生产部门对机械产品的技术装备提出了日 益增长的需要 所以我们一定要学好机械的设计基本理论 基本知识和基本技能 通过毕业设计提高自己的能力 2 第 1 章 零件分析 1 1 计算生产纲领 确定生产类型 本设计为某产品的传动轴零件 该产品的年生产量 400 台 其设备品率为 5 机械加工废品率为 1 则可知 件 该零件年生产量 424 件 且现已知该产品属于轻型机械 则根据表确 1 1 1 2 定生产类型与生产纲领的关系 可确定其生产类型为小批量生产 1 2 轴类零件的作用 分类及技术要求 本设计零件是轴类零件 轴是组成机器的重要零件之一 轴的主要功用是支 承旋转零件 例如齿轮 蜗轮等 传递运动和动力 按轴承受的载荷不同 轴 类零件可以分为心轴 转轴 传动轴等 心轴工作时仅承受弯矩而不传递转矩 如下图 1 1 所示自行车轴 图 1 1 转轴工作时既承受弯矩又承受转矩 如下图 1 2 所示减速器中的轴 3 图 1 2 传动轴则只传递转矩而不承受弯矩 如下图 1 3 所示汽车中联接变速箱与后 桥之间的轴 图 1 3 轴的材料主要是碳钢和合金钢 钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件 锻件的 内部组织均匀 强度比较好 重要的轴 大尺寸或阶梯尺寸变化较大的轴 应采 用锻制毛坯 对直径较小的轴 可直接用圆钢加工 由于碳钢比合金钢价廉 对 4 应力集中的敏感性较低 同时也可以用热处理的办法提高耐磨性和抗疲劳强度 故轴采用碳钢制造最广泛 其中最常用的是钢 不重要或低速轻载的轴以及 45 一般传动的轴也可以使用 Q235 Q275 等碳钢制造 合金钢比碳钢具有更高的力 学性能和更好的淬火性能 因此 在传递大动力 并要求减小尺寸与质量 提高 轴的耐磨性 以及处于高温条件下工作的轴 常采用合金钢 高强度铸铁和球墨 铸铁容易作成复杂的形状 而且价廉 吸振性和耐磨性好 对应力集中的敏感性 较低 故常用于制造外形复杂的轴 轴的结构如下图 1 4 所示应便于加工与装配 形状力求简单 阶梯轴的级数尽可能少 而且各段直径不易相差太大 轴上需磨 削的轴段应设计出砂轮越程槽 需车制螺纹的轴段应有退刀槽 轴上各圆角 倒 角 砂轮越程槽以及退刀槽等尺寸尽可能统一 同一轴上的各个键槽应该开在同 一母线位置上 为便于装配 轴端应有倒角 轴肩高度不能妨碍零件的拆卸 对 于阶梯轴一般设计成两端小中间大的形状 以便于零件从两端装拆 图 1 4 5 1 3 工艺分析 工艺分析前应最好先熟悉一下有关产品的装配图 了解产品的用途 性能 工作条件以及该零件在产品中的地位和作用 然后根据零件图对其全部技术要求 做全面的分析 既要了解全局 又要抓住关键 然后从加工的角度出发 对零件 进行工艺分析 其主要内容有 首先检查零件的图纸是否完整和正确 分析零件 主要表面的精度 表面完整性 技术要求等在现有生产条件下能否达到 其次检 查零件材料的选择是否恰当 是否会使工艺变得困难和复杂 再次审查零件的结 构工艺性 检查零件结构是否能经济地 有效地加工出来 如果发现问题 应及 时提出 并与有关设计人员共同研究 按规定程序对原图纸进行修改与补充 本设计零件属于传动轴 既只传动扭矩不传动弯矩 形状规则 轴线对称零 件 尺寸和位置精度要求高 参阅下图 1 5 所示零件图主要技术要求分析如下 1 轴 3 段处轴肩与其轴线的垂直度为 0 025mm 以 C D 公共轴线为基准的端面圆跳动公差为 0 025mm 2 轴 7 段是以 C D 公共轴线为基准的径向圆跳动公差为 0 05mm 3 轴 8 段轴肩端面与 D 轴线的垂直度为 0 025mm 以 C D 公共轴线为基准的端面圆跳动公差为 0 025mm 4 注意键槽尺寸精度 5 轴 10 段尺寸精度 6 轴肩处尺寸突变产生应力集中 易发生疲劳破环 为此采用凹圆 角以增大过度圆角半径降低应力集中 7 多处砂轮越程槽 螺纹退刀槽 6 中心孔 锥度1 10 中心孔 技术要求 1 未注倒角均为1 5 45 2 经调质处理 HB230 270 3 热处理 HRC45 50 4 未注长度尺寸允许偏差 0 5mm 5 加工的螺纹表面不允许有黑皮 磕碰 刮扣和毛刺等缺陷 其余 比例材料 制图 审核 件数0001 河南科技大学 王柱 许元奎 学号 04410081 45钢 422 II轴 图 1 5 零件图 7 第 2 章 工艺流程设计 2 1 确定毛坯制造形式及尺寸 轴的材料主要是碳钢和合金钢 考虑经济性以及设计对材料要求 本设计采 用钢 为提高经济性和生产率 对这种碳钢材料制成的零件 尤其需要重视 45 精化毛坯 尽量减小加工余量 节约金属和加工工时 还应采用先进的工艺方法 力求在可靠地保证质量的前提下 减少切削加工工序的数目和工序成本 由零件 图和生产纲领可知此轴直径相差不大且是小批量生产 所以宜采用棒料 由于带 台阶的轴最大直径接近于中间部分 应按最大直径选择毛坯直径 由零件图则可 知最大直径接近中间部分 尺寸为 36mm 则零件的长度与基本尺寸之比为 n l d 200 36 6 查表棒料毛坯直径应该选择 40mm 查表毛 1 2 234 2 2 235 坯长度应选 205mm 既毛坯尺寸为 40mm 205mm 2 2 基准的选择 2 2 1 粗基准的选择 为使所有加工表面都有足够的加工余量和保证各加工表面对不加工表面具有 一定的位置精度 粗基准选择应遵守以下原则 一 为保证不加工表面与加工表面之间的位置要求应选用不加工表面为粗基 准 如果零件上有不需加工的表面 则应选择该面作粗基准 以保证不加工表面 与加工表面之间的相互位置精度 当零件上有几个不需加工的表面时 应选择与 加工表面之间相互位置精度要求较高的表面作粗基准 二 为保证工件某重要表面的余量均匀 选择该表面为粗基准 选择重要表 面或加工余量最小的表面作为粗基准 若工件所有表面都需加工 应选择工件上 的重要表面或加工余量最小的表面作为粗基准 可使各加工表面都有足够的加工 余量 并使重要表面的余量均匀 三 选择较为平整光洁 面积较大的表面作粗基准 这是为了保证定位的准 确 夹紧牢靠 不宜选择有浇口 冒口 飞边的表面和分型面等作粗基准 四 粗基准应避免重复使用 特别是主要定位基准 因为粗基准本身是毛坯 8 面 精度和表面粗糙度很差 重复使用会导致加工表面产生较大的位置误差 依据以上原则本设计粗车时以外圆和两端面为粗基准 2 2 2 精基准的选择 选择精基准应丛整个工艺过程考虑如何保证工件的尺寸精度与位置精度 并 使装夹方便可靠 其选择原则如下 一 用工序基准做精基准 实现基准重合 以免产生基准不重合误差 二 当用一组精基准定位可以较方便加工其它各表面时 应尽可能多采用此 组精基准定位 实现基准统一 减少工装费用 避免基准转换误差 三 当精基准要求加工余量小而且均匀时 应选择加工表面自身为精基准 实现自为基准原则 四 为获得均匀的加工余量或较高的位置精度 可遵循互为基准 反复加工 原则 五 选择定位准确 稳定 夹紧可靠 使夹具结构简单原则 依据以上原则本设计精车时以两侧端面中心孔为精基准 2 3 主要工序加工方法 根据零件的加工要求和零件的结构特点等因素选用相应的加工方法 选用加 工方法时 还要考虑到现有加工方法的改进和发展 新加工方法的推广以及毛坯 制造新技术发展等 具有一定技术要求的加工表面 一般都不是只加工一次就能 达到图样要求的 对于精密零件的主要表面往往要通过几次加工才能逐步达到规 定的精度 而达到同一精度要求所采用的加工方法有多种方案可供选择 但在选 择某一表面的加工方法时 一般总是首先选定它的最佳加工方法 然后再逐一选 定各前道工序的加工方法 但是 无论何种加工表面 在考虑它的加工时 都应 注意如下几个方面 一 所选加工方法的经济精度及表面粗糙度要与加工表面的精度要求和表面 粗糙度要求相适应 经济加工精度是指在正常加工条件下 采用标准的设备 工 艺装备和标准技术等级的工人 不延长加工时间 所能保证的加工精度 二 所选加工方法要能确保加工面的几何形状精度和表面间相互位置精度的 要求 某些加工方法如拉削 珩磨 超精加工等 一般不能提高加工面的位置精 度 而只能提高加工面的尺寸精度 形状精度及降低表面粗糙度的要求 9 三 加工方法要与零件材料的可加工性相适应 如硬度很低而韧性较高的金 属材料 如非铁金属 一般不宜采用磨削方法加工 而淬火钢 耐热钢因硬度高 则最好采用磨削加工方法 四 加工方法要与生产类型相适应 大批量生产时 应采用高效率的机床设 备和先进的加工方法 如加工内孔和平苗时 可采用拉床和拉刀 轴类零件加工 可采用半自动液压仿形车床和常规加工方法 五 加工方法要与企业现有生产条件相适应 选择加工方法不能脱离本厂现 有设备状况和工人技术水平 既要充分利用现有设备 也要注意不断地对原有设 备和工艺进行技术改造 适应生产的发展 六 几种加工方法要互相配合 对精度高和表面粗糙度小的表面 若单独采 用某一种加工方法 都难以经济高效地加工出来 所以 应根据零件表面的具体 要求 考虑各种加工方法的特点以及应用 将几种加工方法结合起来 逐步地完 成零件表面的加工 本设计依据以上原则以及表确定主要工序加工方法如下 1 1 46 一 轴 1 段 未标注尺寸公差 根据 GB1800 79 规定其公差等级应为 IT14 表面粗糙度为 1 6 需进行粗车 半精车 精车 m 二 轴 2 段 公差等级 IT10 表面粗糙度为 1 6 则需进行粗车 半精m 车 精车 三 轴 3 段 公差等级 IT6 表面粗糙度 0 8 需要进行粗车 半精车 m 磨削 四 轴 4 6 段 未标注尺寸公差 则可以根据 GB1800 79 规定其公差等级 IT14 表面粗糙度为 6 3 需要进行粗车 半精车 m 五 轴 7 段 其公差等级为 IT6 表面粗糙度为 1 6 需进行粗车 半精m 车 精车 六 轴 8 段 其公差等级为 IT7 表面粗糙度为 0 8 需进行粗车 半精m 车 磨削 七 轴 10 段 公差等级为 IT11 表面粗糙度为 6 3 需进行粗车 铣车 m 八 其他 圆弧需要数车 键槽长 IT11 3 2 键槽宽 IT8 3 2m 需铣车 m 10 2 4 工艺流程的拟定 不同的零件 由于结构 尺寸 精度和表面粗糙度等要求不同 其加工工艺 也随之不同 即使是同一零件 由于生产批量 机床设备以及夹量具等条件的不 同 其加工工艺也不尽相同 一个零件可能有几种工艺方案 但其中总有一个是 更为合理的 合理的加工工艺在一定的生产条件下 使生产率最高 成本最低 有良好 安全的劳动条件 因此 制订一个合理的加工工艺 除须具备一定的工 艺理论知识和实践经验外 还应该深入工厂 了解实际情况 一个较复杂零件的 工艺 往往要经过反复实践 反复修改 使其逐步完善的过程 考虑零件的生产 纲领 几何形状 尺寸精度及位置精度等技术要求 且根据先粗后精 先主后次 先面后孔 基面先行等原则制定工艺流程如下 工艺流程一 工序号 工序内容 1 下料 棒料 40 205 2 调质 HB230 270 3 40 外圆定位 伸出 110mm 找正夹紧 车端面 钻 A2 5 中心孔 4 车外圆 34 长 104mm 车外圆 28 长 42mm 5 调头 34 及端面定位夹紧 车端面 卡长 96 mm 间接保证 L 200 mm 钻中心孔 A5 车外圆 34 卡 长 60 mm 钻 M6 底孔 5 深 20 mm 扩孔 6 4 深 至 2 mm 饺孔 6 数车 22 外圆 并倒角 车 24mm 25 4mm 30mm 外圆分别至 24mm 25 6mm 30 2mm 长分别为 25mm 12mm 50mm 7 车退刀槽 3 1 5 粗车螺纹 M24 2 8 精车 22mm 25 4mm 30mm 外圆分别至 22mm 25 45mm 30mm 精车螺纹 9 车 处砂轮越程槽 10 掉头并夹紧 车 30mm 30 4mm 36mm 分别至 11 30 2mm 30 6mm 36 5mm 长分别为 48mm 12mm 35mm 11 精车锥度 1 10 圆锥面 长 25mm 精车 30mm 30 4mm 36mm 分别至 30mm 30 45mm 36mm 长分别为 23mm 12mm 35mm 12 车 R30 圆弧 车 处砂轮越程槽 13 铣键槽及四棱面轴段 14 热处理 淬火 HRC45 50 15 磨中心孔 16 磨外圆 0 021 0 008 30 250 1 17 终检 工艺流程二 工序号 工序内容 1 下料 棒料 40 205 2 调质 HB230 270 3 40 外圆定位 伸出 110mm 找正夹紧 车端面 钻 A2 5 中心孔 4 调头并以 40 外圆及端面定位夹紧 车端面 卡长 96 mm 间接保证 L 200 mm 钻中心孔 A5 钻 M6 底孔 5 深 20 mm 扩孔 6 4 深 2 mm 饺孔 5 车外圆 34 长 104mm 车外圆 28 长 42mm 车 外圆 34 卡长 60 mm 6 数车 22 外圆 并倒角 车 24mm 25 4mm 30mm 外圆分别至 24mm 25 6mm 30 2mm 长分别为 25mm 12mm 50mm 7 车退刀槽 3 1 5 粗车螺纹 M24 2 8 精车 22mm 25 4mm 30mm 外圆分别至 22mm 25 45mm 30mm 精车螺纹 9 车 处砂轮越程槽 10 掉头并夹紧 车 30mm 30 4mm 36mm 分别至 12 30 2mm 30 6mm 36 5mm 长分别为 48mm 12mm 35mm 11 精车锥度 1 10 圆锥面 长 25mm 精车 30mm 30 4mm 36mm 分别至 30mm 30 45mm 36mm 长分别为 23mm 12mm 35mm 12 车 R30 圆弧 车 处砂轮越程槽 13 铣键槽及四棱面轴段 14 热处理 淬火 HRC45 50 15 磨中心孔 16 磨外圆 0 021 0 008 30 250 1 17 终检 工艺流程一与工艺流程二除在粗车部分工序不一样 其他的部分相同 工艺流程一先车右端面 钻中心孔 车右端外圆 再车左端面 钻中心孔 车左端面外圆 需要两次装夹工件 同时自定心三爪卡盘的作用使工件的刚 度比工艺流程二的刚度好 工艺流程二的外圆加工工序集中 易于操作和保 证加工面的相互位置精度 但是需要三次装夹 工件加工过程中的辅助时间 和使用粗基准的次数都没有流程一合适 同时工件的刚度在加工时没有工艺 流程一的刚度高 综合比较本设计选择工艺流程一 13 第 3 章 工序设计 3 1 选择加工设备和工艺设备 3 1 1 选择机床 机床选择的原则 一 机床的加工范围应与零件的尺寸相适应 二 机床的精度应与工序要求的精度相适应 三 机床生产效率应与零件的生产类型相适应 经以上选用原则 又知生产类型是单件小批量生产 故加工设备采用砂轮切 割机 普通车床 数控车床 铣床及磨床 具体安排如下 一 下料用砂轮切割机 二 工序 3 5 工序 4 的工步不多 本设计为小批量生产 不要求很高的生产 率 故选用卧式车床就能满足要求 零件的外廓尺寸不大 此段工序精度要求不 高 选用最常用的 CA6132 卧式车床即可 表 1 4 27 三 工序 6 12 由于圆弧加工用普通机床难以加工 本设计选用数控车床 本设计采用经济型数控卧式车床 CJK6132 四 工序 13 需铣键槽及四方 键槽需要粗铣 半精铣 本设计采用 X6120 型万能铣床 五 工序 15 采用 MM1432A 型磨床 3 1 2 选择夹具 本设计为一直径相差不大的阶梯轴 坯料选择为棒料 生产纲领为小批量生 产 故粗车和数控加工用三爪自定心卡盘和顶尖即可 铣削部分由于轴端四棱面 呈正方形分布 因此需要分度头来调节装夹 磨削部分需用磨床通用夹具 3 1 2 选择刀具 一 本设计粗加工部分保证的尺寸精度要求不高可用游标卡尺测量 属粗加 工 因此可用 90 度外圆车刀 既采用 YT 类硬质合金 YT5 GB5343 1 85 GB5343 2 85 数据如下表 3 1 所示 14 表 3 1 YT5 刀具数据卡片 数据来源参考书 3 序号项目 数据来源或 公式计算 序号采用值 1 车刀 外行 表 2 6 2 7焊接式 900 强力外圆车刀 刀片 材料 YT5 2 刀杆 材料 45 钢 3 几何 角度 表 2 8 2 9 00 120 60 40 s o o o 90 0 100 0 8mm r K r K 4 断削 参数 前面 型式 表 2 11 2 12 f 0 48mm r 带倒棱曲面圆弧卷削槽前面 8 5mm 200 n l 1 o r 0 6 mm 9 3mm 1 r b n q 5过渡刃表 2 13直线过渡刃 450 1mm re Kb 6 刀片 型号 表 2 3 A420 L 20mm B 12mm C 7mm R 12 5 r 1mm e 0 8mm 7 车刀外 型结构 尺寸 表 2 1 2 2 2 5 B H 20mm 30mm L 150mm M 8mm 900 弯头车刀 8 刀槽 型式 表 2 4 j c 18 3 5 3 Hc 24mmBc 10 6mm Lc 19 4mm 二 数控加工部分采用车刀如下 15 1 T01 90 硬质合金外圆车刀 2 T02 硬质合金 60 外螺纹车刀 3 T03 3mm 切槽刀 4 T04 圆形车刀 将所选定的刀具参数如下表 3 2 所示 表 3 2 数控加工刀具卡片 序号刀具号刀具规格名称加工表面刀尖半径 mm 备注 1T01 90 硬质合金外 圆车刀 外轮廓加工 2T02硬质合金 60 外螺纹车刀 车外螺纹0 2 3T033mm 切槽刀切退刀槽 4T04切砂轮越程槽 三 铣刀的选择如下 铣削部分铣键槽时需要粗铣 半精铣 查表本设计选错齿三面刃铣 1 3 1 40 刀 GB1128 85 零件要求铣切深度 4mm 按表 所选铣刀直径应为 1 3 1 28 50 75mm 因此查表所选铣刀数据如下 进行半精铣工序铣刀直径应为 1 2 840 D 63mm 宽 L 8mm 孔径 D 22mm 齿数 Z 14 个 粗铣时由于留有双面余量 2mm 表 槽宽加工到 6mm 所选铣刀规格为 D 63mm L 6mm 孔径 1 2 322 D 22mm 齿数 Z 14 个 具体如下表 3 3 示 表 3 3 加工类型直径 d宽 L孔径 D齿数 Z 半精铣6382214 粗铣6362214 3 1 3 选择量具 本零件属于小批量生产 一般采用通用量具 如下表 3 4 所示 16 表 3 4 3 2 确定工序尺寸 在加工过程中 多数情况属于基准重合 此时 可按如下方法确定各工序尺 寸和公差 17 一 确定各工序加工余量 二 从最终加工工序开始 即从设计尺寸开始 逐次加上 对于被包容面 或减去 对于包容面 每道工序的加工余量 可分别得到各工序的基本尺寸 三 除最终加工工序取设计尺寸公差外 其余各工序按各自采用的加工方 法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差 四 除最终加工工序按图纸标注公差外 其余各工序按 入体原则 标注工序 尺寸公差 五 一般毛坯余量 即总余量 已事先确定 故第一道加工工序的由毛坯余 量 总余量 减去后续各半精加工和精加工的工序余量之和而求得 本设计工序 尺寸如下表 3 5 所示 表 3 5 工序号工序内容余量工序尺寸粗糙度 3车端面单面余量 2 5202 56 3 粗车外圆 34双面余量 6346 3 4 粗车外圆 28双面余量 6286 3 车端面单面余量 2 52006 3 5 粗车外圆 34双面余量 6346 3 数车外圆 22双面余量 6226 3 数车外圆 24双面余量 4246 3 车外圆 25 4双面余量 8 625 66 3 6 数车外圆 30双面余量 3 830 26 3 车外圆 25 4双面余量 0 1525 451 6 8 数车外圆 30双面余量 0 2 0 0 084 30 1 6 数车外圆 30双面余量 430 26 3 车外圆 30 4双面余量 3 430 66 310 数车外圆 36双面余量 3 536 56 3 数车外圆 30双面余量 0 2 0 007 0 028 30 1 6 车外圆 30 4双面余量 0 1530 451 611 数车外圆 36双面余量 0 5366 3 18 磨外圆 30双面余量 0 4 0 021 0 008 30 0 8 15 磨外圆 25双面余量 0 4 25 0 1 0 8 3 3 确定切削用量 合理选择切削用量 对保证加工精度和加工质量 提高生产率和刀具耐用度 有很大影响 选择切削用量是要选定切削深度 进给量和切削速度 在这三个因 素中 对刀具耐用度影响最大的是切削速度 其次是进给量 切削深度最低 对 表面粗糙度影响最大的是进给量 而对切削力影响最大的是切削深度 在粗加工 阶段 选择尽可能大的切削深度 其次要选择较大的进给量 最后确定一个切削 速度 在半精 精加工阶段 由于加工精度和表面质量要求较高 一般选择较小 的切削深度和进给量 3 3 1 确定工序 4 的切削用量 本工序为粗车 已知加工材料为 HB230 270 型材为棒料 且有外皮 45 机床为 CA6132 普通车床 工件装夹在三爪自定心卡盘中 一 确定粗车外圆 34 mm 的切削用量 所选刀具为 YT5 硬质合金车刀 刀杆尺寸 B H 16mm 25mm 刀片厚为 4 5mm 根据表 选择刀具几何角度应为 00 120 60 3 5 113 s o o 40 90 0 100 0 8mm o r K r K 1 确定背吃刀量 p a 背吃刀量根据加工余量确定 在机床 工件和刀具刚度允许的情况下 等于 加工余量 这是提高生产率的一个有效措施 为了保证零件的加工精度和表面粗 糙度 一般应留一定的余量进行精加工 数控机床的精加工余量可略小于普通机 床 粗加工 10 80 一次进给应尽可能切除全部余量 在中等功率机床上 a Rm 背吃刀量可达 8 10mm 半精加工 1 25 10 时 背吃刀量 0 25 2mm a Rm 精加工 0 32 1 25 背吃刀量 0 2 0 4mm 在工艺系统刚性不足或毛坯 a Rm 余量非常大 或余量不均匀时 粗加工要分几次进给 并且应当把第一 二次进 给的背吃刀量尽量取得大一些 粗车双边余量为 6mm 则加工余量为 3mm p a 2 确定进给量 f 粗加工时 由于对工件表面质量没有太高的要求 这时主要考虑机床进给机 19 构的强度和刚性及刀杆的强度和刚性等限制因素 可根据加工材料 刀杆尺寸 工件直径及已确定的背吃刀量来选择进给量 在半精加工和精加工时 则按表面 粗糙度要求 根据工件材料 刀尖圆弧半径 切削速度来选择进给量 如精铣时 可取 20 25mm min 精车时可取 0 10 0 20mm r 最大进给量受机床刚度和进给 系统的性能限制 在选择进给量时 还应注意零件加工中的某些特殊因素 比如 在轮廓加工中 选择进给量时 应考虑轮廓拐角处的超程问题 特别是在拐角较大 进给速度较高时 在接近拐角处适当降低进给速度 在拐角后应逐渐升速 以保证 加工精度 根据表在粗车钢料 刀杆尺寸 16mm 25mm 3mm 工件 2 551 p a 直径在 20 40mm 时 f 0 4 0 5mm r 查表选 CA6140 车床的横向进给量 2 527 f 0 48mm r 3 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表 车刀后刀面最大磨损量取 1mm 时 车刀的耐用度为 2 556 T 60min 4 确定切削速度 V 根据表和表当用 YT5 硬质合金车刀加工硬度为 HB230 270 的 2 557 2 558 时 242 m 0 2 0 15 0 35 修正系数为 45Cv v x v y 0 77 1 24 0 9 0 81 1 mv K Hv K hv K rv K tv K 则 3 1 vv v xym pz c vkv Tf 0 20 150 35 242 0 77 1 24 0 9 0 81 1 6030 48 v 81 81m min 故 3 2 1000 c w v n d 1000 579r min 根据表与 579相近较小的转速为 560 2 527 minrminr 则实际切削速度为 3 3 w c dn v 20 79 13m min 5 校验机床功率 c p 根据表 当HB 230 270 ap 3mm f 0 75mm r V 79 13m min 3 5 125 时 2 4KW c p 切削功率的修正系数为 1 0 0 94 1 11 0 9 1 0 1 0 crp k k c kpr k 0c Tp k c sp k c tp k c Mp k 故实际切削时的功率为 2 25KW c p 根据表机床主轴功率P 7 5kW 效率为 80 则主轴允许功率 3 529 7 5 80 6kW 故所选切削用量可在 CA6140 机床上加工 最后确定 E P c P E P 的切削用量为 3mm 0 48mm r V 79 13m min n 560r min p af 二 同样可以确定粗车外圆 28 mm 的切削用量 背吃刀量为 3mm 进给量 f 0 48mm r 主轴转速 V 560r min 切削速度 p a 为 87 9m min 三 确定基本时间 由公式粗车外圆 34 mm 时间T L i nf可知粗车外圆 1 L 2 L 3 L 34 mm 时间T为 23 66s 同样粗车外圆 28 mm 时间 T 为 9 82s 所以本工序 基本时间为 33 48s 3 3 2 确定工序 6 12 的切削用量 此段工序为数控加工 数控加工选择切削用量 粗加工时 一般以提高生产率为主 但也应考虑经济性和加工成本 半精加 工和精加工时 应在保证加工质量的前提下 兼顾切削效率 经济性和加工成本 具体数值应根据机床说明书 切削用量手册 并结合经验而定 一 切削深度 t 在机床 工件和刀具刚度允许的情况下 t 就等于加工余量 这是提高生产 率的一个有效措施 为了保证零件的加工精度和表面粗糙度 一般应留一定的余 量进行精加工 数控机床的精加工余量可略小于普通机床 二 切削宽度 L 一般 L 与刀具直径 d 成正比 与切削深度成反比 经济型数控加工 一般 L 的取值范围为 L 0 6 0 9 d 三 切削速度 v 21 提高 v 也是提高生产率的一个措施 但 v 与刀具耐用度的关系密切 随着 v 的增大 刀具耐用度急剧下降 故 v 的选择主要取决于刀具耐用度 另外 切削 速度与加工材料也有很大关系 例如用立铣刀铣削合金刚 30CrNi2MoVA 时 v 可采用 8m min 左右 用同样的立铣刀铣削铝合金时 v 可选 200m min 以上 四 主轴转速 n r min 主轴转速一般根据切削速度 v 来选定 计算公式为 3 2 式中为刀具或 w d 工件直径 mm 数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调 倍率 开关 可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整 五 进给速度 V V 应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择 V 的增加也可以提高生产效率 加工表面粗糙度要求低时 V 可选择得大些 在数 控程序的编制过程中 要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量 因此 编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定 从而保证零件的加工质量 和加工效率 充分发挥数控机床的优点 提高企业的经济效益和生产水平 结合上述各参数的选择原则 切削用量的选择结果如下表 3 6 所示 表 3 6 切削用量 切削表面 主轴转速 r min进给速度 mm r 车外圆5000 06 切退刀槽5002 车螺纹4000 15 车砂轮越程槽5000 1 填写工序卡片如下表 3 7 所示 表 3 7 产品名称或代号零件名称零件图号 单位 名称 河南科技大学数控精车传动轴工 序卡片 传动轴0001 工序 号 程序编号夹具名称使用设备车间 22 6O001 O002双顶尖CJK6132数控 工 步 号 工步 内容 刀具 号 刀具规格 mm 主轴 转速 r min 进给 速度 mm r 背吃 刀量 mm 备 注 01 车 22mm 外圆 长 18mm 并倒 角 T0120 205000 151 5 自 动 02 车 M24mm 外圆 至 24mm 长 25mm T0120 205000 22 1 自 动 03 车 25 4mm 外 圆至 25 6mm 长 12mm T0120 205000 22 2 自 动 04 车 30mm 外圆 至 30 2mm 长 50mm T0120 205000 21 9 自 动 工序 号 程序编号夹具名称使用设备车间 7O001 O002双顶尖CJK6132数控 工 步 号 工步 内容 刀具 号 刀具规格 mm 主轴 转速 r min 进给 速度 mm r 背吃 刀量 mm 备 注 01 车退刀槽 3mm 1 5mm 至 尺寸 T03B 35000 06 自 动 02 车螺纹 M24mm 2mm 至尺寸 T0220 204002 自 动 工序 号 程序编号夹具名称使用设备车间 23 8O001 O002双顶尖CJK6132数控 工 步 号 工步 内容 刀具 号 刀具规格 mm 主轴 转速 r min 进给 速度 mm r 背吃 刀量 mm 备 注 01 精车 22mm 外 圆 长 18mm 并 倒角 T0120 205000 10 25 自 动 02 精车 25 4mm 外圆至 25 45mm 长 12mm T0120 205000 10 075 自 动 03 精车 30mm 外 圆至尺寸 T0120 205000 10 1 自 动 04 精车螺纹 M24mm 2mm T0220 204002 自 动 工序 号 程序编号夹具名称使用设备车间 9O001 O002双顶尖CJK6132数控 工 步 号 工步 内容 刀具 号 刀具规格 mm 主轴 转速 r min 进给 速度 mm r 背吃 刀量 mm 备 注 01 车 处砂轮越程 槽 T0425 255000 1 自 动 02 车 处砂轮越程 槽至尺寸 T0425 255000 1 自 动 工序 号 程序编号夹具名称使用设备车间 10O001 O002双顶尖CJK6132数控 工 步 工步 内容 刀具 号 刀具规格 mm 主轴 转速 进给 速度 背吃 刀量 备 注 24 号 r min mm r mm 01 吊头装夹 车 30mm 外圆至 30 2mm 长 48mm T0120 205000 11 9 自 动 02 车 30 4mm 外 圆至 30 6mm 长 12mm T0120 205000 11 7 自 动 03 车 36mm 至 36 5mm 长 35mm T0120 205000 11 75 自 动 工序 号 程序编号夹具名称使用设备车间 11O001 O002双顶尖CJK6132数控 工 步 号 工步 内容 刀具 号 刀具规格 mm 主轴 转速 r min 进给 速度 mm r 背吃 刀量 mm 备 注 01 精车锥度为 1 10 的圆锥面至尺寸 长 25mm T0120 205000 060 3 自 动 02 精车 30mm 外 圆至尺寸长 23mm T0120 205000 060 1 自 动 03 精车 30 4mm 外圆至 30 45 T0120 205000 060 075 自 动 04 精车 36mm 至 尺寸长 35mm T0120 205000 060 25 自 动 工序 号 程序编号夹具名称使用设备车间 11O001 O002双顶尖CJK6132数控 25 工 步 号 工步 内容 刀具 号 刀具规格 mm 主轴 转速 r min 进给 速度 mm r 背吃 刀量 mm 备 注 01 车 R30mm 圆弧 至尺寸 T0120 205000 06 自 动 02 车 处砂轮越程 槽至尺寸 T0425 255000 06 自 动 编制审核批准年 月 日共 页 本设计以工件右端面与轴中心线的交点 O 为工件原点 建立 XOZ 工件坐标 系 采用手动试切对刀方法把点 O 作为对刀点 换刀点设置在工件坐标系下 X200 Z1 处 该机床可以采用绝对值和增量值混合编程 采用绝对值用 X Z 地 址 增量值用 U W 地址 其加工程序及加工工序图如下表 3 8 和图 3 1 所示 表 3 8 O0001 N05 M03 S500 N10 T0101 G99 N20 G00 X25 Z1 M08 N30 G01 Z 18 F0 15 N40 X28 W 1 5 N50 G00 Z0 5 N60 X22 N70 G01 Z 18 F0 15 N80 X23 8 W 1 5 N90 Z 43 N100 X30 N110 Z 55 N120 X31 N130 G00 Z 43 N140 G01 X23 9 F0 2 N150 X25 6 W 1 5 O0002 N10 M03 S500 T0303 G99 N20 G00 Z1 N30 X42 M08 N40 Z 60 N50 G01 X35 F0 1 N60 W5 N70 G00 X200 N80 Z1 T0300 N90 T0101 G99 N100 G00 X100 N110 Z1 N120 X30 2 N130 G01 Z 48 F0 1 N140 X30 6 N150 Z 60 N160 X36 5 26 N160 Z 55 N170 X27 2 N180 X30 2 W 1 5 N190 Z 105 N200 X33 N210 X36 W 1 3 N220 Z 106 5 N230 X33 Z 104 9 N240 G00 X200 Z1 T0100 N250 T0303 N260 M03 S500 N270 G00 X27 Z 43 N280 G01 X21 F0 06 N290 X24 F0 5 N300 W0 7 N310 X21 W 0 7 F0 06 N320 X26 N330 G00 X200 Z1 T0300 N340 M03 S400 T0202 N350 G00 Z 16 N360 X26 N370 G01 X21 6 F0 1 N380 G00 X26 N390 G92 X23 5 Z 40 3 F2 N400 X23 2 N410 X23 N420 X22 8 N430 X22 6 N440 X22 4 N450 X22 2 N170 Z 97 N180 X38 N190 G00 Z1 N200 X27 4 N210 G01 Z0 F0 2 N220 X30 Z 24 9 F0 06 N230 Z1 F0 1 N240 X27 3 N250 G01 Z0 F0 2 N260 X29 93 Z 25 F0 06 N270 Z 48 N280 X30 45 N290 Z 60 N300 X34 5 N310 X36 W 1 5 N320 Z 97 N330 X37 N340 G00 Z1 N350 X200 T0100 N360 T0202 N370 G00 Z1 N380 X38 N390 Z 70 N400 G01 X36 F0 2 N410 G02 X32 Z 77 5 R30 F0 06 N420 G02 X36 Z 85 R30 F0 06 N430 G01 X37 F1 N440 Z 65 27 N460 X22 N470 X21 8 N480 X21 7 N490 X21 6 N500 G00 X200 Z1 T0200 N510 T0101 N520 G00 Z0 N530 X23 N540 G01 X20 F0 2 N550 X21 5 W 1 5 F0