减速机输出轴的数控加工.doc

编号: 毕业论文(设计)题 目 减速机输出轴的数控加工指导教师 学生姓名 学 号 专 业 机械设计制造及其自动化 教学单位 德州学院机电工程系 二O 一二年五月六日德州学院毕业论文（设计）开题报告书2011年11月19日院（系）机电工程系专 业机械设计制造及其自动化姓 名学 号论文（设计）题目减速机输出轴的数控加工一、选题目的和意义本次毕业设计主要的内容是轴类零件的数控加工工艺设计。采用普通机械加工和数控加工相结合的方式，设计编制轴类零件的普通加工工艺规程和数控加工工艺规程，并编制精加工的数控加工程序。这次对于减速机输出轴的加工采用数控车床CK6140进行加工，采用线切割技术把毛坯切好进行热处理，再用车床进行粗加工，先把轴的端面车好，留下一定的余量，对加速轴的两外端进行倒角。接着对键槽用铣刀进行半精加工，最后用CK6140数控车床进行精加工，保证端面的平行度偏差不超过0.1，让各部位尺寸都达到标准。二、本选题在国内外的研究现状和发展趋势数控技术是现代制造技术的基础，它的广泛应用使普通机械被数控机械所代替，使全球制造业发生了根本变化。因此，数控技术的水准、拥有和普及程度已经成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志之一。计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。目前，数控加工技术正朝着高速度、高精度、高工序集中度、高复合化和高可靠性等方向发展。世界数控加工技术及其装备发展趋势体现在高速、高精度、多功能化，加工功能复合化，结构新型化，编程技术自动化，数控系统开放性强等。数控机床使用范围越来越大，国内国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们只有紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平。三、课题设计方案 主要说明：研究（设计）的基本内容、观点及拟采取的研究途径和方法。 基本内容及观点：本次毕业设计主要的内容是轴类零件的数控加工工艺设计采用普通机械加工和数控加工相结合的方式，设计编制减速机输出轴的普通加工工艺规程和数控加工工艺规程，并编制精加工的数控加工程序。研究途径以及方法：在指导老师的帮助和指导下，通过查阅文献和实地调查，来完成工艺编制，将普通机床与数控机床合理的结合，使现有资源合理化，从而实现低成本高收益，首先进行轴类加工方案的确定，然后选择满足图定尺寸要求的机床，从而确定加工工艺。四、计划进度安排 主要说明：起止时间及分阶段的进度要求。2011.11.18-2011.11.25 确定论文题目。2011.11.25-2011.11.30 论文题目再次论证，审核。2011.12.5-2011.12.20 零件实体造型并交由老师指导，确定其可行性。2011.12.21-2012.4.21 工艺分析与编写工艺文件。2012.4.22-2012.4.30 毕业设计中期检查。2012.5.1-2012.5.10 指导老师审批并定稿。五、主要参考文献1杜国臣.王士军.机床数控技术（第二版）.北京大学出版社.2010.12徐宏海.数控加工工艺.化学工艺出版社.2003.113王光志.机床夹具设计手册.上海科学技术出版社.2000.14王茂元.机械制造技术.机械工业出版社2011.65张思弟.贺曙新.数控编程与加工技术.化学工业出版社2010.9.2指导教师意见及建议： 签名： 年 月 日教学单位领导小组审批意见： 组长签名： 年 月 日德州学院毕业论文（设计）中期检查表院(系)：机电工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 2012年4月5日 毕业论文（设计）题目：减速机输出轴的数控加工学生姓名学 号指导教师职 称计划完成时间：2012年5月5日 毕业论文（设计）的进度计划：2011.11.18-2011.11.25 确定论文题目。2011.11.25-2011.11.30 论文题目再次论证，审核。2011.12.5-2011.12.20 零件实体造型并交老师指导，确定其可行性。2011.12.21-2012.4.21 工艺分析与编写工艺文件。2012.4.22-2012.4.30 毕业设计中期检查。2012.5.1-2012.5.10 指导老师审批并定稿。完成情况：毕业论文的撰写已经有一段时间了，经过这段时间的分析和综合，并通过查找相关资料，我已经搞清数控加工过程中的工艺流程及可能碰到的问题及解决方法。在进一步的论文撰写过程中我会加入更多的专业性思考,重新调整和完成更多资料的融合，我很有信心完成这一次的论文撰写工作。指导教师评议（指出优点和不足，如有其它建议，可另附页） 签 名： 年 月 日备 注：目 录摘要和关键词11 引言12 数控加工工艺与分析12.1 数控加工的工艺特点22.2 数控加工工艺的主要内容32.3 数控加工工艺设计33 减速机输出轴的工艺分析53.1 减速机输出轴的工作原理53.2 减速机输出轴零件图样分析53.3 减速机输出轴的工艺分析63.4轴的表面粗糙度和精度要求73.5零件表面加工方法的确定74减速机输出轴加工阶段的划分84.1 加工阶段的划分原因84.2毛坯的选择、尺寸确定与设计84.3 定位基准及夹具的选择124.4数控加工阶段的划分135数控加工编程146结束语17参考文献18谢辞19德州学院 机电工程系 2012届 机械设计制造及其自动化专业 毕业论文 减速机输出轴的数控加工（德州学院机电系，山东德州 253023）摘要：本次毕业设计主要的内容是如减速机输出轴等轴类零件的数控加工工艺设计。本次设计采用普通机械加工和数控机床加工相互结合的方式，设计编制减速机输出轴的普通加工工艺规程和数控加工工艺规程，并编制数控加工的精加工程序。这次对于减速机输出轴的加工需采用数控车床CK6140进行加工，采用线切割技术把毛坯切好进行热处理，再用车床进行粗加工，先把轴的端面车好，留下一定的加工余量，对加速轴的两外端进行倒角。然后对键槽采取用铣刀进行半精加工，最后用CK6140数控车床进行精加工，保证端面的平行度偏差不超过0.1，外圆的尺寸保证在68。以让各部位尺寸都达到标准。关键词：机械加工；数控加工；加工工艺1 引言随着现代科学技术和社会生产的迅速发展，机械产品的日趋复杂性，决定了社会对机械产品的质量和生产率提出越来越高的制造要求。计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。航空航天、造船、军工和计算机等先进制造工业，具有零件精度较高、生产批量小、零件变化大、形状复杂、加工困难、生产效率低、劳动强度大等特点，使其质量难以保证。解决这些问题的最佳途径，便是机械加工工艺过程的自动化和智能化。一种灵活、通用、高精度、高效率的“柔性”自动化生产设在这种情况下应运而生，这就是改变制造业的又一先进技术：数控机床。由于生产力水平的不断提高，数控机床的价格也在不断下降，因此数控机床在机械行业中的使用已是很普遍的了1。随着计算机、微电子、信息、自动控制、精密检测及机械制造技术的高速发展，如刀具及新材料的发展，主轴伺服和进给伺服、超高速切削等技术的发展，以及对机械产品质量的要求越来越高等，加速了数控加工技术的发展。2 数控加工工艺与分析所谓数控加工工艺，就是采用数控机床加工零件的一种方法。工艺分析是数控车削加工的前期工艺准备工作，工艺制定得合理与否，对程序编制、机床的加工效率和零件的加工精度等都有重要影响。因此，编制加工程序前，应遵循一般的工艺原则并结合数控车床的特点，认真而详细地考虑零件图的工艺分析，确定工件在数控车床上的装夹，刀具、夹具和切削用量的选择等。制定车削加工工艺之前，必须先对被加工零件的图样进行分析。数控机床加工工艺与普通机床加工工艺大体相同，只是数控机床加工的零件通常相对于普通机床加工的零件要复杂的多，而且数控机床具备一些普通机床所不可能实现的功能。为了充分发挥数控机床的优势，必须熟悉其性能，掌握其特点及使用方法，并在编程前正确的制定加工工艺方案，进行工艺设计并优化后再进行编程。2.1 数控加工的工艺特点在数控加工编程前，都要对所加工的机械零件进行详尽的工艺分析，并逐步拟定加工工艺方案，选择合适的切削刀具，确定加工余量和切削用量。在编程过程中，对一些例如对刀点和加工路线等等加工工艺问题，也需做一些细化处理。因此，在程序编制中，工艺分析这一步骤是十分重要的2。用工艺规程或工艺卡片在普通机床上加工零件时，规定每道加工工序的操作程序，以便于操作者按照工艺卡上所规定的步骤加工零件。在采用数控机床加工零件时，最主要的是详细分析零件图尺寸，确定加工工艺，把被加工零件的全部工艺加工过程、工艺加工参数、刀具位置和位移等数据编写成程序，并用程序控制机床进行数控加工。传统加工工艺，一般不需要工艺人员在设计工艺和工序步骤时进行过多的工艺规定，零件加工的尺寸精度的选择，也可由试切来保证。许多具体的加工工艺问题，例如工步的安排和工序的划分，道具的尺寸选择和形状确定，走到路线的选择，加工余量等，一般都由加工人员根据其多年的实际加工经验和习惯来自行决定。而在数控加工工艺中，所有有关加工工艺问题，必须事先设计和规划好，并细化编写入程序中。数控加工工艺不仅仅包括详尽的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特殊要求等内容，以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数。数控加工与传统加工在许多方面遵循的原则基本上是一致的。但数控加工自动化程度高、控制功能强、设备费用高，因此也就相应形成了数控加工工艺的自身特点：1）工序的内容更为复杂这是由于虽然数控机床在现代制造业中应用广泛，但是数控机床与普通机床相比，仍然价格昂贵，若只是对简单工序进行加工，在经济上并不合算，所以经常采取普通机床加工和数控加工相结合的方式，而在数控机床上通常安排比较复杂的加工工序和在普通机床上难以加工的工序。2）工步的安排更为详尽这是因为在普通机床上加工时，工步的安排、对刀点、换刀点以及加工路线的确定等问题并不需要考虑，但是在编制数控机床加工工艺时却万万不能忽略。3）依靠程序完成所有工艺过程。4）数控机械加工程序是数控机床的指令性文件。5）数控机床受控于程序指令，加工的全过程都是按程序指令自动进行的。6）数控机械加工程序不仅包括零件的工艺过程，而且还包括了完成工艺过程所必需的工艺参数，如切削用量、进给路线、刀具尺寸编号以及机床的运动过程。7）数控加工效率高，加工精度高，劳动强度低，对不同工件适应能力强。2.2 数控加工工艺的主要内容数控加工的工艺设计是对工件进行的数控加工前期工艺准备工作，必须在程序编制以前完成。只有在工艺方案合理确定后，编程才有依据。实践和经验证明，工艺分析设计考虑不周是造成数控加工出错的重要原因之一。因为工艺设计的差错，往往造成后续工作的困难，有时甚至要推倒重来。因此编程前，一定要把工艺设计工作做的尽可能细致。1）根据数控加工适应性，选择并确定零件的数控加工内容2）对零件进行数控加工的工艺性分析3）确定工艺过程及工艺路线4）编写加工程序5）程序输入数控系统6）程序校验及首件试切7） 数控加工专用技术文件的编写2.3 数控加工工艺设计数控加工与传统加工在许多方面遵循的原则和内容基本上是一致的。但数控加工自动化程度更高、控制功能更强、设备费用更高，因此也有其自身特点。2.3.1确定零件数控加工的内容 数控机床有其一系列的优点，具有直线和圆弧插补功能以及在加工过程中能自动变速等特点，但价格昂贵，加上消耗大，维护费用高，导致加工成本的增加。因此从技术和经济等角度出发，对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程到适合在数控机床上进行，而往往只选择其中一部分内容采用数控加工。因此，必须对零件图纸进行详细的工艺分析，选择那些适合而需要进行数控加工的内容和工序进行数控加工。1）精度要求高的零件零件的精度要求主要指尺寸、形状、位置和表面等精度要求，其中的表面精度主要指表面粗糙度。由于数控车床刚性好，制造和对刀精度高，并能方便、精确地进行人工补偿和自动补偿，所以能加工尺寸精度要求较高的零件，有些场合能达到以车代磨的效果。另外，由于数控车床的运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现，所以它能加工直线度、圆度、圆柱度等形状精度要求高的零件。由于数控车床一次装夹能完成加工的内容较多，所以它能有效提高零件的位置精度，并且加工质量稳定。数控车床具有恒线速度切削功能，所以它不仅能加工出表面粗糙度小而均匀的零件，而且还适合车削各部位表面粗糙度要求不同的零件。一般数控车床的加工精度可达0001 mm，表面粗糙度Ra可达016m(精密数控车床可达002m)。2）表面粗糙度值小的零件困为在材质、精车余量和刀具已定的情况下，表面粗糙度取决于进给量和切削速度。切削速度的变化会导致车削后的各表面粗糙度值不一致。数控车床具有恒线速切削的功能特点，能加工出要求表面粗糙度值小而均匀的机械零件。运用恒限速切削功能，可选用最佳的线速度来加工粗糙度要求较小的零件的锥面、球面和端面等，使车削后的表面粗糙度值小而且一致。3）表面轮廓形状复杂的零件由于数控车床具有直线和圆弧插补功能(部分数控车床还有某些非圆弧曲线插补功能)，所以它可以车削由任意直线和各类平面曲线组成的形状复杂的回转体零件，包括通过拟合计算处理后的、不能用方程式描述的列表曲线。4）带特殊螺纹的零件数控车床具有加工各类螺纹的功能，包括任何等导程的直、锥和端面螺纹，增导程、减导程以及要求等导程与变导程之间平滑过渡的螺纹。通常在主轴箱内安装有脉冲编码器，主轴的运动通过同步带1：1地传到脉冲编码器。采用伺服电动机驱动主轴旋转，当主轴旋转时，脉冲编码器便发出检测脉冲信号给数控系统，使主轴电动机的旋转与刀架的切削进给保持同步关系，即实现加工螺纹时主轴转一转，刀架Z向移动工件一个导程的运动关系。而且车削出来的螺纹精度高，表面粗糙度值小。2.3.2 选择数控加工方法加工方法的选择原则是保证加工表面的加工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、尺寸大小和热处理要求等全面考虑。1）旋转体类零件的加工。这类零件采用数控车床或数控磨床进行加工。通常车削零件毛坯多为棒料或锻坯，加工余量较大且不均匀，编程时，粗的加工路线往往是考虑的主要问题。2）孔系零件加工。孔系零件一般采用钻、镗、铰等工艺，其尺寸精度主要由刀具保证，而位置精度主要由机床或夹具导向保证。数控机床一般不采用夹具导向进行孔系加工，而是直接依靠数控机床的坐标控制功能满足孔间的位置精度要求。这类零件通常采用数控钻、镗、铣类机床或加工中心进行加工。从功能上讲，数控铣床或加工中心覆盖了数控钻、镗床，而用于机械行业的纯金属切削类数控钻床作为商业化产品几乎没有生存空间。目前，对于一般单工序的简单孔系加工，通常采用数控铣或数控镗床进行加工；而对于复合工序的复杂孔系加工，一般采用加工中心在一次装夹下，通过自动换刀依次进行加工。3）平面或曲面轮廓零件的加工。这类零件需要两坐标联动或三坐标联动插补才能进行加工，通常在数控铣床或加工中心上进行。现代数控铣床类系统一般都具备三轴插补功能。对于复杂曲面的加工往往还要增加控制轴才能进行加工。4）曲面型腔零件的加工。对于模具型腔类零件，其表面复杂且不规则，表面质量及尺寸精度要求较高。当零件材料硬度不高时，通常采用数控铣床进行加工。当零件材料硬度很高时，在淬火前进行粗铣，留一定余量在淬火后以电火花成型机加工。随着数控机床技术的发展，高速铣削技术的推广，高硬度模具的加工已经逐步由高速铣削加工来实现，即在淬火前进行粗铣，淬火后进行高速精铣，从而不仅使得模具加工精度高，效率高，周期短，而且模具寿命有较大的提高。3 减速机输出轴的工艺分析3.1 减速机输出轴的工作原理减速机一般适用于低转速、大扭矩的传动设备，把电动机、内燃机或其它高速运转的动力，通过减速机的输入轴上的齿数少的齿轮，啮合输出轴上的大齿轮来达到减速的目的，普通的减速机也会有几对相同原理齿轮达到理想的减速效果，大小齿轮的齿数之比，就是传动比。轴的工作原理：轴套上的两个齿轮一端置于减速箱内，一端置于输出终端，作用是输出转矩，传递动力，所以材料具有较高的抗弯强度、扭转强度3。3.2 减速机输出轴零件图样分析如下图所示减速器输出轴尺寸标注，根据此图制定加工工艺。图1 减速机输出轴图样1）由上图可知，该输出轴零件轴段的安排是呈阶梯型，中间粗两端细，符合强度外形原则，便于安装和拆卸。其加工精度要求较高，要有较高的形位公差，表面粗糙度最高达到了0.8m。零件的中心轴是设计基准和工艺基准。2）mm对公共轴线的圆跳动为0.012mm。3）48mm的左端面对公共轴线的圆跳动度为0.012mm。4）35mm对公共轴线的的圆跳动度为0.012mm。5）mm35mm键槽对基准D平行度为0.08mm。6）mm26mm键槽对基准C的平行度为0.06mm 7）零件的材料为45钢。8）正火调制热处理。9）mm为轴承配合，所以轴表面的精度，配合要求较高，粗糙度为0.8m。10）各轴肩处过度圆角R=1。11）轴端加工出45倒角，是为了便于装配。3.3 减速机输出轴的工艺分析1）零件的毛坯材料为45钢，是典型的轴用材料，综合机械性能良好。45钢是优质碳素钢，经调制处理之后会具有良好的力学性能和切削加工性能。经淬火加高温回火后具有良好的综合力学性能，具有较高的强度、较好的韧性和塑性。2）该轴是阶梯轴，其结构复杂程度不高，该轴有三个过渡台阶。根据表面粗糙度要求，表面加工分为粗加工和精加工。加工时应把精加工和粗加工分开，这样经多次加工后逐渐减少了零件的变形误差。3）此零件的毛坯为模锻件，外形不需要加工。4）该轴的加工以车削为主，车削时应保证外圆的同轴度。5）在精车前安排了热处理工艺，以提高轴的疲劳强度和保证零件的内应力减少，稳定尺寸、减少零件变形。并能保证工件变形之后能在半精车时纠正。6）同一轴心线上各轴 孔的同轴度误差会导致轴承装置时歪斜，影响轴的同轴度和轴承的使用寿命。所以在车削磨削过程中，要保证其同轴度。3.4轴的表面粗糙度和精度要求减速箱输出轴的表面粗糙度、形状和位置精度要求与表面粗糙度要求见表1：表 1输出轴的各精度要求加工表面尺寸及偏差（mm）公差及精度等级表面粗糙度Ra（m）形位公差主轴左轴面IT70.80.012A-B主轴左轴面4812.5主轴左轴面IT61.6左端锥面12.5锥度5：1635轴面IT70.80.012A-B35轴面 IT63.20.012A-B主轴右轴面IT51.6主轴右端内螺孔M62-1012P9351.60.08D8P6261.60.06C3.5零件表面加工方法的确定典型加工路线轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。对于普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下：毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽热处理磨削终检根据本次加工零件图各表面得加工要求以及材料性质等各因素，该轴为阶梯轴，应以车削工为主，由于48的左端面的粗糙度值Ra为0.8m，所以采用磨削加工。减速箱输出轴的各表面及其具体的加工方法如表2表 2 各表面具体的加工方法加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra（m）加工方法外圆面IT60.8粗车半精车48外圆面IT1212.5粗车外圆面IT71.6粗车半精车精车锥面3.2粗车半精车外圆表面IT60.8粗车半精车IT63.2粗车半精车IT61.6粗车半精车精车左端面IT1212.5粗车右端面IT1212.5粗车螺纹孔IT1212.5钻12P9键IT71.6粗铣半精铣8P6键IT71.6粗铣半精铣4减速机输出轴加工阶段的划分4.1 加工阶段的划分原因保证加工质量合理，划分加工阶段能合理地使用机床设备，便与热处理工序的安排，便于及时发现毛坯的缺陷，保护精加工过后的表面。4.2毛坯的选择、尺寸确定与设计轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及其结构，选用棒料、铸件或锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对外圆直径相差比较大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样即节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能；对于某些大型的、结构复杂的轴（如曲轴）才采用铸件4。经过锻造的毛坯，内部的纤维组织分布均匀，抗拉、抗弯及扭转强度比较高，通常主轴均使用这种毛坯。常用毛坯的锻造方式有自由锻和模锻，生产规模不同所选用的锻造方式也不同。单件及中小批生产多用自由锻造方式，着是因为自由锻造设备简单、易投产、但所锻毛坯精度较差，因为模锻的毛坯精度较高，加工余量小，生产效率高。而且可以锻造形状较复杂的毛坯，但是模锻需要昂贵的设备和专用锻模。4.2.1 毛坯的选择轴类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件三种5。锻件：适用与零件强度较高,形状较简单的零件。尺寸大的零件因受设备限制，故一般用自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的刚质零件不宜用自由锻。铸件：适用于形状复杂的毛坯。钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。根据该轴零件的结构形状和外轮廓尺寸，所以采用锻件。在此次设计中，因为减速箱输出轴在工作过程中要承受冲击载荷、扭转力矩。且载荷比较大。为增强它的抗扭强度和冲击韧度，毛坯应选用优质低碳钢。应为生产类型属于小批量生产，为了提高生产效率宜采用模锻方法制造毛坯。用型材作毛坯时，按所需长度切断。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行。对高硬度棒料的切断，可在带有薄片砂轮的切割机上进行，即采用线切割技术。根据减速机输出轴的零件图，可得切割后的毛坯尺寸如下图所示：图 2毛坯尺寸图4.2.2毛坯的尺寸公差及加工余量分析1）公差等级根据零件图个部分的加工精度要求，锻件的尺寸公差等级为8-12级，加工余量等级为普通级，故取IT=12级。锻件的质量估算与形状复杂系数S的确定。锻件的质量为mf=2.2kg形状系数S等于mf/mn其中mf为锻件的质量，mn为相应的锻件外廓包容体质量，S=2.2/2.8=0.786根据S值查相关文献可知锻件的形状复杂系数为S1级，既简单级。 2）零件表面粗糙度根据零件图可知该轴各加工表面的粗糙度为0.8m。3）毛坯加工余量的确定根据上面估算的锻件的质量、形状复杂系数与零件的长度，查表可得单边余量的范围为1.72.2mm。由于零件为阶梯轴，可以把台阶相差不大的轴的毛坯合成为同一节。对轴左端的外圆表面粗糙度0.8m的要求，对其加工方案为粗车半精车。查工艺手册得：半精车的加工余量为1.5，粗车的加工余量为4.5，总得加工余量为6.4，所以去总的加工余量为6，将粗车的加工余量修正为4.1 。精车后工序的基本尺寸为35mm，其它各工序的基本尺寸为：半精车：35.4+1.5=36.9粗车：36.9+4.1=41确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度：由工艺手册6查得：精车后为IT7，Ra为0.8m。半精车后为IT8,Ra为3.2m，粗车后为IT11,Ra为16m。 对于48和40的外圆端面，为了提高加工效率，可以作为同一台阶。40的外圆表面粗糙度为1.6m，确定其加工方案为：粗车半精车精车。由工艺手册查得：精车的加工余量为1.1，半精车的加工余量为1.5，粗车的加工余量为4.5，所以总加工余量为7.1，取加工余量为10，修正粗车余量为7.4 。精车后工序的基本尺寸为40，其他各工序的基本尺寸为:精车：40+1.1=41.1半精车：41.1+1.5=42.6粗车：42.6+7.4=50确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度：精车后为IT7，Ra0.8m，半精车后为IT8，Ra3.2m ，粗车后为IT11，Ra16m。对48的外圆端面，加工方案为粗车。粗车的加工余量为2.0.其工序尺寸为粗车：48+2.0=5035和 30的毛坯加工余量的确定：由于台阶相差较小，在确定毛坯时可处于同一台阶面，以35为对象，其外圆的表面粗糙度为Ra0.8m ,确定其加工法案为：粗车半精车。精车后的尺寸为35，其它各工序的基本尺寸为：半精车：35.4+1.5=36.9粗车：36.9+4.1=41确定各工序的加工经济精度和表面粗糙度：查找工艺手册得：半精车后为IT8,Ra为3.2m，粗车后为IT11,粗糙度Ra为16m。所以30的总加工余量为41-30=11对轴端面加工余量的确定：根据轴的尺寸长度与零件直径，查工艺手册得端面的加工余量为2。根据以上分析，经过普通车床对毛坯加工后，数控加工轴件准备完毕，精加工前的尺寸如下图所示：图3 粗加工后尺寸图4半精加工后各尺寸4.3 定位基准及夹具的选择4.3.1轴的定位基准的选择减速轴的定位基准的选择：正确的选择定位基准是设计工艺过程中的一项重要的内容，也是保证加工精度的关键，定为基准分为精基准和粗基准，以下为定位基准的选择。1）粗基准的选择粗基准的选择应能保证加工面与非加工面之间的位置精度，合理分配各加工面的余量，为后续工序提供精基准。所以为了便于定位、装夹和加工，可选轴的外圆表面为定为基准，或用外圆表面和顶尖孔共同作为定为基准。用外圆表面定位时，因基准面加工和工作装夹都比较方便，一般用卡盘装夹。为了保证重要表面的粗加工余量小而均匀，应选该表面为粗基准，并且要保证工件加工面与其他不加工表面之间的位置精度。2）精基准的选择根据减速箱输出轴的技术要求和装配要求，应选择轴右端面和端面为精基准。零件上的很多表面都可以以两端面作为基准进行加工。可避免基准转化误差，也遵循基准统一原则。两端的中心轴线是设计基准。选用中心轴线为定为基准，可保证表面最后的加工位置精度，实现了设计基准和工艺基准的重合。由于两轴面的精加工工序要求余量小且均匀，可利用其自身作为基准7。4.3.2夹具的选择选择夹具的基本原则：数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。除此之外，还要考虑以下四点： 当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具及其他通用夹具，以缩短生产准备时间、节省生产费用。 在成批生产时才考虑专用夹具，并力求结构简单。 零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。 夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀(如产生碰撞等) 8。对减速机输出轴的装夹方案选择，应使用三爪自定心卡盘夹持，考虑到此工序需要加工的零件较长所以需要在右端面加一顶尖，采取一夹一顶的方式进行装夹，如下图所示：图 5 减速机输出轴的装夹图4.4数控加工阶段的划分减速机输出轴的加工质量要求较高，其中表面粗糙度的要求最高为Ra 0.8m，另外几处的圆跳动也有较高的位置精度要求。精加工方案的确定，可将加工阶段详细分为粗加工、半精加工和精加工等几个加工阶段。粗加工阶段主要是为了切除各加工表面上的大部分余量，提高生产量。将右端30mm，左端35mm的精基准的粗加工完成。是后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其它表面的精度要求，粗车左右端面。在半精加工阶段，是为各主要表面的精加工做准备，完成、轴表面的加工。在精加工阶段，对以及中段两处进行加工。使其达到规定的质量要求。车削加工完成后则对48左端面，12P9、8P6键槽进行铣削。4.4.1数控加工工序的安排数控加工工序一般均穿插于零件加工的整个工艺过程中间，因此在工艺路线设计中一定要全面考虑，瞻前顾后，使之与整个工艺过程掷调。为此数控加工工序的安排应遵循以下原则9：1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧。2）先内后外，即先进行内部型腔(内孔)的加工，后进行外形的加工。3）以相同的安装或使用同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重新定位或换刀所引起的误荠4）在同一次安装中，应先进行对工件刚性影响较小的工序。4.4.2减速机输出轴的加工工序安排对减速机输出轴的加工工序安排，采用工序集中原则，有利于保证各加工面之间的位置精度要求，节省安装工件的时间，减少工件的搬动次数，使生产计划、生产组织工作得到简化，工作装夹次数减少，辅助时间缩短。1）按先基准平面后其他的原则：机械加工工艺安排是总是先加工好定位基准面，所以应先安排为后续工序准备好定为基准。先加工精基准面，转中心孔及车表面的外圆。2）按先粗后精的原则：先安排粗加工工序，后安排精加工工序。先安排精度要求较高的各主要表面，后安排精加工。3）按先主后次的原则:先加工主要表面，如车外圆各个表面，端面等。后加工次要表面，如铣键槽等。4）先外后内，先大后小原则：先加工外圆再以外圆定位加工内孔，加工阶梯外圆时先加工直径较大的后加工直径小的。5）次要表面的加工安排：键槽等次要表面的加工通常安排在外圆精车或粗磨之后，精磨外圆之前。6）对于轴左端35mm和中间35mm加工质量要求较高的表面，安排在后面，并在前几道工序中注意形位公差，在加工过程中不断调整、保证其形位公差。7）先面后孔原则：先加工端面，再铣键槽，钻螺孔。综上所述，减速机输出轴的工艺路线总结为下表表3 加工工艺路线工序名称机床设备刀具量具粗车左右端面及45倒角C616A45刀游标卡尺钻中心孔C616A麻花钻卡尺粗车外圆C616A60刀游标卡尺调质处理半精车外圆C616A60刀游标卡尺、尺规校正游标卡尺精车外圆Ck614060刀游标卡尺功右端螺纹钻床Z515钻头游标卡尺磨削M1412砂轮游标卡尺粗铣键槽铣床X083铣刀游标卡尺半精铣键槽铣床X083铣刀游标卡尺去毛刺手锤最终热处理和清洗最终热处理卡尺 塞规5数控加工编程数控编程一般分为两种：一种是手工编程，另一种是自动编程。手工编程：是由分析零件图，确定工艺过程，数值计算，编写零件加工程序单，程序的输入和检验都是由工人完成的。特点：对于加工形状简单的零件，计算比较简单，程序不是很多，采用手工编程（仍被广泛应用）较容易完成，而且经济、及时，因此在点位加工及直线与圆弧组成的轮廓加工中，仍然首先考虑采取手工编程，但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线，不规则边缘曲面，列表曲线的零件，用手工编程就有一定的困难，出错的机率增大，有的无法编程序。自动编程：用计算机编制数控加工程序的过程。特点：计算机自动识图编程，编程准确，不易出错，安排走刀路线合理，从而使加工准确。本零件的凸轮加工就采用自动编程来完成的10。数控车床中确定编程坐标系及编程原点是很重要的一步，数控机床采用右手笛卡儿直角坐标系，其基本坐标轴为X、T、Z直角坐标系，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。编程原点也称工件原点，一般用G92或G54-G59（对于数控镗铣床）和G50（对于数控车床）设置。根据以上可以知道，编程坐标系及编程原点的选择要满足以下几个方面的要求：1）所选的编程原点及坐标系要使程序编制简单。2）编程原点应选在容易找正，并在加工过程中便于检查的位置。3）引起的加工误差小。4）一般回转体零件的编程零点选在其加工面的回转轴线与端面交点处。遵循以上原则，进行下列分析：1)零件图工艺分析 该零件表面由圆柱及键槽等表面组成 。其中多个直径尺寸有较严格的尺寸精度和表面粗糙度等要求。零件材料为45钢，无热处理和硬度要求。 通过上述分析，采取以下几点工艺措施11。对图样上给定的几个公差等级(IT7IT8)要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。在轮廓曲线上，有3处为过象限圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。 为便于装夹，毛坯件左端应预先车出夹持部分(双点画线部分)，右端面也应先车出并钻好中心孔。毛坯选60mm棒料。2) 确定装夹方案 确定毛坯件轴线和左端大端面(设计基准)为定位基准。左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖支承的装夹方式 。 3) 确定加工顺序 加工顺序按由粗到精的原则确定。即先从右到左进行粗车(留0.20mm精车余量)，然后从右到左进行精车，最后车削螺纹。4) 数值计算 为方便编程，可利用 AutoCAD 画出零件图形，然后取出必要的基点坐标值 ；利用公式对螺纹大径、小径进行计算5) 选择刀具 粗车、精车均选用35菱形涂层硬质合金外圆车刀，副偏角48，刀尖半径 0.4mm，为防止与工件轮廓发生干涉，必要时应用 AutoCAD 作图检验。车螺纹选用硬质合金60 外螺纹车刀，取刀尖圆弧半径0.2 mm 。6) 选择切削用量 背吃刀量。粗车循环时，确定其背吃刀量ap=2mm；精车时，确定其背吃刀量 ap =0.2 mm 12。主轴转速和进给量。车直线和圆弧轮廓时的主轴转速：查表并取粗车时的切削速度v=90m/min，精车时的切削速度v=120m/min，根据坯件直径(精车时取平均直径) ，利用式n=1000v/(D)计算，并结合机床说明书选取。粗车时主轴转速n=500r/min，精车时的主轴转速n=1200r/min 。 进给量：粗车时，选取进给量f=0.3mm/r，精车时，选取f=0.05mm/r。车螺纹的进给量等于螺纹导程，即f=2mm/r。对本次轴零件的加，工装夹左端，右端顶尖顶住，编程如下。其中，1号刀为90粗车刀，2号刀为90精车刀。对此轴类零件，可以采用一端由液压卡盘装夹来进行车削加工。如图所示为要车削的短轴零件，编程原点设置在右端面，采用两次车削，精车余量单边为0.2mm，其数控程序编写如下：00005 程序名N0 G21 公制单位设定N2 G0 T0101 快速移动N4 G97 S800 M03 主轴正转，恒转速N6 G42 G0 G54 X26.Z0.M8 刀具半径偏右补正N8 G98 G1 X30.Z-2.F100. 每分钟进给量设定N10 Z-55. N12 X35.N14 Z-137N16 X40.Z-145.N18 Z-175.N20 X48.N22 G40 Z-182. 刀具半径补正取消N24 M9 N26 G28 U0.W0.M05 自动经中间点复归机械原点N28 T0100N30 M306结束语减速机输出轴是典型的轴类零件，其重要的加工步骤便是他的数控加工。在本次设计中，我们采取普通加工和数控加工相结合的方法。首先要选定减速机输出轴的各尺寸和精度要求，对其进行详细的工艺分析，确定轴上隔断的加工方法，然后进入正式加工阶段。应本次设计的要求，在普通加工时，包含了选取毛坯材料、夹具、轴段的粗车、半精车等具体问题。在数控加工时，主要是对数控加工工艺路线的确定。由于这一部分是零件的精加工，因此事零件成型的最关键的一步，其中也包含多项需要遵循的原则。最后一步的编程，为保证数控加工的顺利进行提供依据。参考文献：1王兵.数控车工M.北京:化学工业出版社,2010. 232杜国臣,王士军.机床数控技术（第二版）M.北京:北京大学出版社,2010.233王茂元.机械制造技术M.北京:机械工业出版社,2011.52584徐宏海.数控加工工艺M.北京:化学工艺出版社,2003.34405陈宏钧.车工实用技术M.北京:机械工业出版社,2004.54586杨断宏.数控加工工艺手册M.北京:化学工艺出版社,2008.3153177张晓陆.典型薄壁零件的数控加工工艺J.CAD/CAM与制造信息化,2010（5）:14188王光志.机床夹具设计手册M.上海:上海科学技术出版社,2000.1301429崔兆华.数控加工工艺M.山东:山东科学技术出版社,2005.10310610张思弟,贺曙新.数控编程与加工技术M.北京:化学工业出版社,2010. 747511田坤.数控机床与编程M.湖北:华中科技大学出版社,2001.637412艾兴.切削用量简明手册M.北京:机械工业出版社,2004.1328谢辞经过了近半年的学习和工作，我终于成功完成了毕业设计。从开始思考论文题目到将其系统的实现，再到论文设计的最终完成，每走一步对我来说都是新的尝试和挑战，这也是