Y2-160M1-2型电机转轴的设计

录 文本成果 摘要 1 关键词 1 引言 1 1 设计任务分析 1 2 方案的初步选定 2 3 方案的详细设计 3 3 确定工艺路线 3 3.1 毛坯材料的确定 3 3.2 机床的选择 3 3.3 刀具的确定 4 3.4 夹具的选择 4 3.5 切削用量的确定 4 3.6 进给速度的确定 7 3.7 工序的划分 9 3.8 定位基准的选择 9 3.9 电机转轴工艺规程制定 9 3.10 电机转轴数控加工程序 10 4 总结评价 14 致谢 15 参考文献 15 实际成果 Y2-160M1-2 型电机转轴实物照片 16台州科技职业学院毕业设计（论文） - 1 - Y2-160M1-2 型电机转轴的设计 陈 才 摘 要： 本文以电机转轴为设计对象，对数控加工工艺进行分析以及程序设计，重点分析了零件的加工工艺，选择了合理的加工工艺参数，从而 有效地保证了加工的准确性，精确性，节约了加工原材料，提高了生产效率。 关键词 ： 图样分析、数控加工、工艺分析、程序 引言 数控技术就是指一种采用计算机对机械加工过程中的各种控制信息进行数字化运算、处理、并驱动单元对机械执行构件进行自动化控制的技术。其在制造业的扩展与延伸所产生的辐射作用和波及效果，足以给机械制造业的产业结构、产品结构、制造方式及管理模式等带来深刻的变化。 近年来，我国对数控加工和数控设备的应用呈现突飞猛进之势，包括以组合机床为主的大量生产方式现在都向以数控设备为主的生产方式 转变，社会上对掌握数控技术的人才需求越来越大，特别是对掌握数控加工技术的人才需求量更大。此次设计，要求对图示零件进行数控加工工艺分析和手工编写程序指令，这就对我们关于数控技术的掌握提出了比较高的要求，并且让我们对数控方面的知识更加了解，是对我们日后的就业能力的初测试。 1 设计任务分析 本文以 Y2-160M1-2 型电机转轴为研究对象，进行该轴的数控加工工艺设计。下图为 Y2-160M1-2 型电机转轴图样。生产批量为大批生产。材料为 45 热轧圆钢。它属于台阶轴类零件，转轴结构由圆柱面、轴肩、轴承档、退刀槽和键槽 组成。轴承档用来安装轴承，精度要求较高。键槽用于安装键，以传递转矩。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 2 - 2 方案的初步选定 Y2-160M1-2 型电机转轴 材料选型 机床、夹具、刀具 的选择 Y2-160M1-2 型电机转轴 工艺分析 Y2-160M1-2 型电机转轴 数控加工工艺编制 定位基准、进给速度、背吃刀量的确定 加工工序的安排及程序的编写 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 3 - 3 方案的详细设计 3.1 毛坯材料的确定 毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的一个阶段。毛坯的形状和特征（硬度、精度、粗糙度等）对机械加工的难易、工序数量的多少有直接影响，因此，合理选用毛坯，在生产中占相当重要的位置。毛坯的选择原则有： （ 1） 根据零件的材料及力学性能； （ 2） 零件的结构形状和外形尺寸； （ 3） 根据生产类型，大量 选择生产精度高的； （ 4） 根据现有生产条件； （ 5） 充分考虑利用新工艺、新技术。 该阶梯轴属于一般传动轴，故选材料 45钢可满足其要求。 3.2 机床的选择 由于零件的生产类型是大批量及零件的加工要求，同时兼顾厂里的加工条件，所以选用型号为 CK6150H 数控车床。 机床主要参数如下： 表 1.1CK6150H 数控车床的主要参数 技术参数 CK6150H-Y 床身导轨宽度 (mm) 460 床身上最大回转直径 (mm) 500 拖板上最大回转直径 (mm) 210 最大工件长度 (mm) 500 主轴通孔直径 (mm) 70 主轴转速 (r/min) 2304000 主轴电机功率 (KW) 7.5 卡盘尺寸 200 X 快移速度 (m/min) 6 最小设定单位 (mm) 0.001 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 4 - 轴 重复定位精度 (mm) 0.007 Y 轴 快移速度 (m/min) 10 最小设定单位 (mm) 0.001 重复定位精度 (mm 0.010 尾 架 尾架套筒直径 (mm) 70 尾架套筒锥孔 MT5 最大行程 (mm) 150 刀架工位数 (把 ) 4/12 外形尺寸 (长 宽 高 ) 21001200 1400 重量 (吨 ) 2.2 系统驱动选配 KMD 系统 /进口系统 选项 液压夹卡盘 液压尾座 3.3 刀具的确定 表 1.2 外圆车刀、切槽切断刀 刀具型号 H（尺寸偏差） B（尺寸偏差） L（尺寸偏差） 备注 粗车外圆车刀 12 -0.50 12 -0.60 60 -1.51.5 75度 精车外圆车刀 12 -0.50 12 -0.60 60 -1.51.5 90度 切槽切断刀 12 -0.50 12 -0.60 50 -1.51.5 刃宽 3mm 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 5 - 3.4 夹具的选择 数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。 数控车床上的夹具，一般安装在工 作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。如：三爪卡盘，四爪卡盘。 数控加工对夹具主要有两大要求： 1、夹具应具有足够的精度和刚度； 2、夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点： (1) 尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。 (2) 在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 (3) 装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。 (4) 夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。 Y2-160M1-2 型电机转轴三爪卡盘 进行装 夹，调正夹具，固定装夹。 选择该通用夹具实用简单，使用方便，取得了较好的应用效果。 3.5 切削用量的确定 数控车削加工中的切削用量包括：背吃刀量、主轴转速或切削速度、进给速度或进给量。在编制加工程序的过程中，选择好切削用量，使背吃刀量、主轴转速和进给速度三者间能互相适应，以形成最佳切削参数，这是工艺处理的重要内容之一。切削用量应结合车削加工的特点，在机床给定的允许范围内选取，其选择方法如下： 一、背吃刀量（ ap）的确定 在车床主体 -夹具 -刀具 -零件这一系统刚性允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减 少走刀次数，提高生产效率。当零件的精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，常取 0.1 0.5mm。 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 6 - 二、主轴转速的确定 光车时，主轴转速的确定应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。在实际生产中，主轴转速可用下式计算： n=1000Vc d 式中， n 是主轴转速（ r min）； Vc 是切削速度（ r min）； d 是零件待加工表面的直径（ mm）。 在确定主轴转速时，首先需要确定其切削速度，而切削速度又与背吃刀量和进给量有关。 三、进给量（ f） 进给量是指工件每转一周，车刀沿进给方向移动的距离（ mm r），它与背吃刀量有着较密切的关系。粗车时一般取为 0.3 0.8 mm r，精车时常取 0.1 0.3 mm r，切断时宜取 0.05 0.2 mm r，具体选择时，可参考表 1.3 进行。 表 1.3 硬质合金外圆车刀切削速度的参考值 工件材料 热处理状态 p=0.3 2mm p=2 6mm p=6 10mm f=0.08 0.3mm/r f=0.3 0.6mm/r f=0.6 1mm/r c/m min c/m min c/m min 低碳钢易切割 热轧 140 180 100 120 70 90 中碳钢 热轧 调质 130 160 100 130 90 110 70 90 60 80 50 70 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 7 - 合金结构钢 热轧 调质 100 130 80 110 70 90 50 70 50 70 40 60 工具钢 退火 90 120 60 80 50 70 灰铸铁 HBS 190 HBS=190225 90 120 80 110 60 80 50 70 50 70 40 60 高锰钢 10 20 铜及铜合金 200 250 120 180 90 120 铝及铝合金 300 600 200 400 150 200 铸铝合金 100 180 80 150 60 100 注：切削钢及灰铸铁时刀具耐用度约为 60min. 四、切削速度（ Vc） 切削速度又称为线速度，是指车刀切削刃上某一点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度。 如何确定加工时的切削速度，除了参考 1.3 列出的数值外，主要根据实践经验进行确定。 3.6 进给速度的确定 进给速度是指在单位时间里，刀具沿进给方向移动 的距离（ mm min）。有些数控车床规定可以选用以进给量（ mm r）表示的进给速度。 进给速度的大小直接影响表面粗糙度的值和车削效率，因此进给速度的确定应在保证表面质量的前提下，选择较高的进给速度。一般应根据零件的表面粗糙度、刀具及工件材料等因素，查阅切削用量手册选取。需要说明的是切削用量手册给出的是每转进给量，因此要根据 Vf=f*n 计算进给速度。表 1.4、表 1.5 分台州科技职业学院毕业设计（论文） - 8 - 别给出了硬质合金车刀粗车外圆、端面的进给量和半精车、精车的进给量参考值，供参考选用。 表 1.4 硬质合金车刀粗车外圆及端面的进给量 工 件 材 料 刀 杆 尺 寸 工 件 直 径 背 吃 刀 量 (mm) 3 35 58 812 12 进 给 量 f（ mm/r） 碳素结构钢、合金结构钢及耐热钢 1625 20 0.3 0.4 40 0.4 0.5 0.3 0.4 60 0.5 0.7 0.4 0.6 0.3 0.5 100 0.6 0.9 0.5 0.7 0.5 0.6 0.4 0.5 400 0.8 1.2 0.7 1.0 0.6 0.8 0.5 0.6 2030 2525 20 0.3 0.4 40 0.4 0.5 0.3 0.4 60 0.5 0.7 0.5 0.7 0.4 0.6 100 0.8 1.0 0.7 0.9 0.5 0.7 0.4 0.7 400 1.2 1.4 1.0 1.2 0.8 1.0 0.6 0.9 0.4 0.6 铸铁及铜合金 1625 40 0.4 0.5 60 0.5 0.8 0.5 0.8 0.4 0.6 100 0.8 1.2 0.7 1.0 0.6 0.8 0.5 0.7 400 1.0 1.4 1.0 1.2 0.8 1.0 0.6 0.8 2030 2525 40 0.4 0.5 60 0.5 0.9 0.5 0.8 0.4 0.7 100 0.9 1.3 0.8 1.2 0.7 1.0 0.5 0.8 400 1.2 1.8 1.2 1.6 1.0 1.3 0.9 1.1 0.7 0.9 注： 1、加工断续表面及有冲击的工件时，表内进给量应乘系数 K 0.75 0.85； 2、在无外皮加工时，表内进给量应乘第数 K 1.1； 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 9 - 3、加工耐热钢及其合金时，进给量不大于 1mm/r； 4、加工淬硬钢时，进给量应减小。当钢的硬度为 44 56HRC 时，乘系数K=0.8；当钢的硬度为 57 62HRC 时，乘系数 K=0.5。 5、可转位刀片的允许最大进给量不应超过其刀尖圆弧半径数值的 80。 表 1.5 按表面粗糙度选择进给量的参考值 3.7 工序的划分 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。该轴加工划分为三个阶段：粗车（粗车外圆），精车（精车各处外圆），磨（磨轴承档）。 3.8 定位基准的选择 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。为了保证零件精度和大批量生产的要求，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。 中心孔的加 工 通常用 B 型中心钻（又称带护锥的 60复合中心钻）加工。因 为有了 120的保护圆锥体，所以 60中心孔不会损伤与破坏。 3.9 电机转轴工艺规程制定 拟定转轴的工艺过程是，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在精加工 40mm、 45mm、 60mm 外圆时，应车到图样规定的尺寸，同台州科技职业学院毕业设计（论文） - 10 - 时加工出各退刀槽、倒角。 工序号 工种 工序内容 设备 1 下料 64 587 锯床 2 铣、钻 磨轴的两个端面，钻出中心孔 组合机床 3 车 用双顶针顶住，从右往左先粗加工，掉头再从右往左粗加工，再从 右往左进行精加工，掉头加工另一面 CK6150H 4 铣 铣键槽 普通铣床 5 磨 磨轴伸端和 2 个轴承档 外圆磨床 6 检 检验 3.10 电机转轴数控加工程序 根据零件的外形要求，选择如下刀具， T01：精外圆车刀： T02：粗外圆车刀： T03:切槽刀 /粗车左 O0001； M03S520； T0202； G0Z2.5； X60.3； G1Z-222.5F260； X64； G0Z2.5； X52； G1Z-169F280； X54.55F300； Z-221.8F300； X57； G0Z2.5； 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 11 - X43.3； G1Z-109F300； X46.3； Z-168.5F300； G0X220Z2.5； M05； M30； /粗车右 O0002； M03S520； T0202； G0Z2.5； X60.3； G1Z-189.5； X64； G0Z2.5； X52； G1Z-107F280； X54.55F300； Z-189.5F300； X57； G0Z2.5； X44； G1Z-47F300； X46.3； Z-107F300； G0X220Z2.5； M05； M30； 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 12 - /精车 左 O0003 M03S550； T0101； G0Z2； X61.2； Z-215.5； G1Z-384.5F260； X63； G00X220Z2； M03S750； T0202； G00Z2； X39.5； G1Z0F160； X42.36Z-2F100； G1Z-110F200； X45.32； Z-170F200； G1X54.1； X54.6W-0.6F100； X60.1F120； G0Z-214.5； G1Z-385.5X60.13F200； X63； G0X200Z2； S250； T0303； /换切槽刀 G0Z-110； 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 13 - X42.8； G1X41.2F30； G0X45.8； Z-170； G1X44.3F30； G0X45.8； X200Z2； M05； T0101； M30； /精车右 O0004； M03S850； T0101； G0Z2； X39.8； G1Z0.45F150； X43.04Z-1.1F120； G1Z-47F170； X44.58； Z-88F180； X45.3； G1Z-107F180； X45.3； G1Z-107F180； X54.1； X54.6W-0.8F120； G0X200Z2； S200； 台州科技职业学院毕业设计（论文） - 14 - T0303； G0X43.8Z-8.3； G1X40.1F30； G0X45.8； Z-47； G1X42； G0X45.8； Z-107； G1X44.2F30； G0X45.8； X200Z2.5； M05； T0101； M30； 补充说明： （ 1） 尽量避免截面形状的突然变化，在截面尺寸变化处尽量采用较大的过 度圆角，尽量避免在轴上开横孔、切口或凹槽。在重要结