袁澜峰-减速器轴类零件工艺设计与数控加工修改

湖南交通职业技术学院毕业设计毕业设计类别工艺设计机电工程学院毕业设计减速器减速器传动轴工艺设计与数控加工指导教师 蒋兴方学生姓名 袁澜峰专业名称 数控技术班级名称 数控 1501 班2018年 5 月 10 日目录1概论11.1 数控机床11.2 数控技术的发展方向1 2工艺方案分析32.1 零件图4 2.2 零件图分析52.3 确定加工方法52.4 选取加工方案5 3工件的装夹53.1 定位基准的选择53.2 定位基准的选择原则53.2.1 基准重合原则53.2.2 便于装夹原则53.2.3 便于对刀原则5(去掉)3.3 确定零件的定位基准53.4 装夹方式的选择54 刀具的选择和加工工艺64.1 刀具及切削参数的确定64.1.1 数控刀具特点64.1.2 选择数控刀具的原则64.1.3 加工刀具的选择74.1.4 切削用量的选择74.2 传动轴的加工工艺74.2.1 毛坯的选择74.2.2 加工顺序及进给路线84.3 加工工艺过程卡片8 5 加工程序15 6 设计总结20参考文献211概 论1.1数控机床数控机床是在普通机床的基础上发展起来的自动化加工设备，是一种以数字量作为指令信息形式，通过数控逻辑电路或计算机控制的机床。它综合运用了机械、微电子、自动控制、信息、传感测试、电力电子、计算机、接口和软件编程等多种现代技术，是一种典型的机电一体化产品。数控机床的特点：（1）具有高柔性。（2）生产效率高,减少辅助时间和机动时间。（3）加工精度高,产品质量稳定。（4）自动化程度高,劳动强度低。（5）能加工形状复杂的零件。1952 年，美国麻省理工学院地研制出世界上第一套数控系统，并装在一台铣床上，这并成为了世界上第一台数控机床。我国对数控机床研究和研制相对较晚，1958 年才开始研究数控技术，1965 年我国开始研制晶体管数控系统。不过我国从 70 年代开始，我国的数控技术在车、铣、钻、镗、磨等机加工领域得到了全面的发展，其中我国自主数控研制成功了加工中心。同时数控线切割机床以结构简单，操作简单和维修方便，以及最主要便宜的价格得到了加工行业的认可。80 年代我国从日本 FANUC 数控系统和交流伺服电机、交流主轴电机技术，还从美国、德国引了一些先进技术。这使我国的数控机床在品种多样性上得到了新的发展，在使用性能、实用性、以及最主要的是加工性能得到很大的提升。90 年代以来我国的数控机床主要是往高精度、高自动化的方向去发展数控机床。1.1 数控技术的发展方向随着现代计算机技术的迅速发展，数控行业也进行着快速的变革与发展，现代数控技术不断地采用计算机，控制领域的最新科技成果，使其朝着以下几个方向发展：向高速度、高精度方向发展； 向复合化方向发展；向智能化方向发展； 向开放化方向发展； 向网络化方向发展； 高速度、高精度数控机床的高速化，高精化的实现是由机床 CNC 系统，进给驱动系统，机床本体及其它辅助部分等共同来控制完成的。这些技术不是相互孤立的，它们之间是相互联系，第 15 页 共 23 页相互制约，相互促进，它们当中的每一个部分都决定着整个机床的整体性能。复合化机床的复合加工功能将进一步提高加工工序的集约化，不仅可以减少装卸零件的时间，而且更重要的是，可以避免零件在不同机床上进行工序转化而增加的工序间的输送和等待时间，复合数控机床的高速化，高效化可用数控五面加工龙门铣床说明，它使零件的生产周期比非数控机床缩短 16，又使加工过程中的切削时间比率由 17增加至70，大大提高了机床的利用率，同时也减少了多次安装零件引起的误差，保证了加工零件的精度。智能化随着智能化的快速发展，数控机床也变得越来越智能化。主要表现在以下几个方面：（1）加工参数的智能优化和选择；（2）智能故障自诊断与自修复技术；（3）智能 4M 数控系统;（测量，建模，加工，机器操作）；(4) 加工过程自适应控制技术；(5)智能化交流伺服驱动装置； 开放化新一代数控技术开发的核心是开放性，为解决传统的数控系统封闭性和数控应用的产业化生产存在问题，目前许多国家对开放式系统进行研究，数控系统开放化已经成为数控系统的未开之路。网络化通过手工或 CAD/CAM 将编制好的加工程序送至数控机床，机床工人操作加工出合格的工件，产生切屑等，同时传感器向计算机传回加工完成，机床状态等信息。而现代数控机床的加工程序，控制信号，及测量反馈信号都已经数字化，所以数控机床满足网络化对信息数字化的要求，现代的机械加工都是通过软件设计出零件模型， 通过处理，形成数字信号，将其植入机床数控系统，机床处理系统通过分析数据，进行机加工，生产出所需件，所以现代的数控机床的生厂加工已经顺应当代控制网络的要求， 成为控制网络的发展趋势。2工艺方案分析2.1零件图（在什么设备上？其功能、作用呢？）图 2.1-12.2零件图分析零件由圆柱、键槽、螺纹等表面组成。尺寸标注完备，能进行加工，选用材料为 45 钢，尺寸为65X270 的圆型棒料，加工零件表面至尺寸要求和精度要求;该零件在数控车床加工中需要两次调头装夹应设置两个工件坐标系，两个工件坐标系的工件原点均应选在工件调头装夹后的右端面；该零件在数控铣削加工中只需一次装夹，采用统一的定位基准、统一的工件坐标系和同一把刀具；在磨削加工时需要两次调头装夹。2.3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。零件图上几个精度较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时取其基本尺寸。通过分析，确定的加工方法是：车床铣床 磨床。2.4选取加工方案通过对零件图的分析列出加工方案有：方案一 车床加工，1、先用三爪卡盘装夹工件右端(图纸右端)，加工左端工件表面留磨削余量 0.5mm；2、调头装夹左端（图纸左端），加工右端工件表面留磨削余量0.5mm；磨削加工，磨削轴两端圆柱表面，达到粗糙度要求；铣床加工，用键槽刀铣出两个键槽至尺寸要求。这种方法优点为方便快捷。但是在夹持方面，螺纹区域会由于夹持，以及加工。导致螺纹变形，或者在高速旋转的情况下，导致零件从退刀槽处断裂，不能保证人身以及零件安全。方案二 车床加工，1、先用三爪卡盘装夹工件右端（图纸右端），加工左端工件45k6 圆柱表面留 0.5mm 磨削余量,其他表面至尺寸要求；2、调头装夹左端（图纸左端），铜皮包裹已加工工件表面，加工右端工件45k6 圆柱表面留 0.5mm 磨削余量，其他表面至尺寸要求；磨削加工，磨削轴两端45k6 圆柱表面，达到粗糙度要求；铣床加工，用键槽刀铣出两个键槽至尺寸要求。这种方法加工为常规的加工方法，但是该种方法对于加工以及装夹方面都有较高的要求，并且该表面还有形状位置偏差要求，所以，此方法不满足总体加工方案。方案三 车床加工，1、先用三爪卡盘装夹工件右端（图纸右端），加工左端工件45k6 圆柱表面留 0.5mm 磨削余量,其他表面至尺寸要求；2、调头装夹左端（图纸左端），铜皮包裹已加工工件表面，加工右端工件45k6 圆柱表面留 0.5mm 磨削余量，其他表面至尺寸要求；铣床加工，用键槽刀铣出两个键槽至尺寸要求；磨削加工，磨削轴两端45k6 圆柱表面，达到表面粗糙度要求。此方法满足总体加工方案的设计；在二次加工时装夹表面有进行铜皮包裹这样的要求；加工方式满足加工要求次序，满足零件的加工要求也满足零件的使用要求。综合加工的各方面因素，经过考虑到加工方案实施的可行性，最终选取的方案是方案三。（你这三种方案有什么说服力？为什么选用后面选用的是数控设备？难道这里说了吗？如果用普通机床可以加工，你为什么要选用数控设备加工呢？）3工件的装夹3.1定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时，正确的选择工件的定位的基准有着十分中的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件个表面的加工顺序也有很大的影响。合理的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。3.2定位基准的选择原则3.2.1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，尽量使用工序基准，定位基准、编程原点三者统一。3.2.2便于装夹原则所选的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位夹紧简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。3.2.3便于对刀原则对刀点是指数控加工时，刀具相对工件运动的起点。这个起点也是编程时程序的起点。对刀点选取合理，便于数学处理和编程简单;在机床上容易找正;加工过程中便于检查及引起的加工误差小。3.3确定零件的定位基准数控车床以工件装夹后左端面为基准，数控铣床以工件中心点为基准。3.4装夹方式的选择数控加工中对工件装夹的要求是减少刀具干涉、必须保证最小的加紧变形、夹具装卸工件方便、夹具应力求简单。根据其要求在数控车床加工时，为了保证同轴度和尺寸精度，采用卡盘加顶尖的装夹方式；在数控铣床加工时，为了保证一次装夹完成加工， 采用，采用分度头加顶尖的装夹方式；磨床磨削时为了保证表面质量，采用死顶装夹方式。 4刀具的选择和加工工艺4.1刀具及切削参数的确定4.11数控刀具特点现阶段，数控加工刀具生产过程中，刀具质量测量的依据为刀具耐用度。切削刀具批量生产时，各刀具工件材质及材料间均或多或少地存在某些差异，原因是切削刀具生产将不可避免地受到某些客观因素的影响，如刃磨质量，所以，同一生产环境下生产的切削刀具，其耐用度也将不尽相同。就数控方面而言，刀具耐用度平均指标及其可靠指标Tp均应具备齐全。通常情况下，刀具标准可靠度不宜低于0.9。因数控机床的各设备均存在多个刀具，且切削量相当大，则切削塑性金属过程中，必须确保刀具未被切屑缠绕及工艺和工件装备均应控制其切削不随意喷溅，以确保切削操作人员的安全及零件输送与定位，且避免其影响到切削液喷注施工质量，所以，在切削作业时做好使用振动切削、断屑块刀具等，以提高断削效果。数控刀具的精度应该得到切实的保证，数控刀具精度主要是指刀具形状精度、刀柄及刀片对数控机床主轴相对位置精度、刀柄及刀片拆装及转位重复精度。数控刀具切削部分几何尺寸变化幅度应该被控制在一定的范围内，不宜过大。此外，刀体刀片及刀杆反复装卸精度的稳定性应该得到控制。数控刀具更换的自动化及快速性要求刀柄及刀片高度的规格化、通用化及系列化，且刀具应该具备调整及控制尺寸的功能或自动补偿刀具磨损的装置，以加快刀具换刀调整速度。4.2选择数控刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命， 而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短， 为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取 15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率时， 刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高断屑和排屑性能好，同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。4.1.1 切削用量的选择4.1.2 表 4.1.2-1 车切削用量选择主轴转速 S/（r/min)进给量F(mm/r)吃刀量F(mm/r)背吃刀量ap/mm端面车刀10000.22.52.5外圆车刀8000.22.52.5切槽车刀4000.111表 4.2.4-2 铣削用量选择主轴转速铣削速度进给速度背吃刀量键槽铣刀10001.6200.24.3传动轴的加工工艺（你这个工艺编制经得起查重吗？包括你的整个设计过程有点都险哦，不能纯粹把人家的东西照搬啊）4.3.1毛坯的选择本案例选用实例减速器传动轴，根据其图纸，可以看作为是由轴类加工而来。所以，毛胚料选用棒料65X270 调制钢进行加工，如下图所示。4.3.2加工顺序及进给路线加工顺序按粗到精、由左至右的原则确定。车床加工装夹右端，加工左端6050h745k6M32X1.5；调头装夹左端，加工右45k640h7M32X1.5；铣床加工两顶尖装夹，加工键槽；磨削两端45k6 圆柱。4.4加工工艺过程卡片（书本上用普通机床就完成可以加工了，而你这里却出现了数控机床加工，为什么呢？你的设计感觉越来越不合符常理啊）表 4.3-1数控加工工艺卡机械加工工艺卡片产品型号零部件图号01产品名称减速器零部件名称传动轴共 2 页第 1 页材料牌号45毛坯种类45#热轧圆钢毛坯尺寸65270每毛坯可制件数1每台件数序号工序名称工序工步内容设备工艺装备夹具刀具检具1钳65270锯床钢锯直尺2车夹外圆伸长度 30mm，平左端面， 钻中心孔。 拉出， 一夹一顶， 粗车60mm 、50mm、45mm、左端 M32 处外圆，留余量 2mm。 半精车60mm 、 50mm 至尺寸要求 ， 45mm 外 圆 柱 留 磨 削 余 量0.5mm，半精车左端 M32 处外圆至尺寸。切 3 4 的螺纹退刀槽至尺寸要求。车螺纹 M322。数控车床三爪卡盘，顶尖端面刀外圆刀中心钻切槽刀螺纹刀0 150mm 游标卡尺3车调头装夹，铜皮包裹夹50mm，并靠 台 肩 ， 平 右 端 面 ， 保 证 总 长260mm，钻中心孔。一夹一顶，粗车45mm、40mm、左端 M32 处外圆，留余量 2mm。半精车40mm 至尺寸要求， 45mm 外圆柱留磨削余量 0.5mm，半精车左端 M32 处外圆至尺寸。切 3 4 的螺纹退刀槽至尺寸要求。车螺纹 M322。数控车床三爪卡盘，顶尖端面刀外圆刀中心钻切槽刀螺纹刀0 150mm 游标卡尺4铣粗铣键槽 14mm50mm。精铣键槽 14mm50mm。粗铣键槽 12mm30mm。精铣键槽 12mm30mm。数控铣床万能分度头， 顶尖10 键槽铣刀百分表，0 150mm 游标卡尺5磨磨外圆右端45k6 至尺寸。磨外圆左端45k6 至尺寸。外圆磨床双顶尖砂轮外径分厘卡编制日期编写日期校对日期审核日期表 4.3-2 机械加工工序卡片机械加工工序卡片产品名称图号零件名称工序名称文件编号减速器01-01传动轴下毛坯2017-01材料牌号毛坯外形尺寸45#65270零件毛重零件净重硬度设备型号设备名称锯床专用工艺装备名称代号虎钳机动时间单件工时每台件数技术等级切削液冷却液工序号工步号工序工步内容刀具检具切削用量切削速度进给量背吃刀量转速1据毛料65270钢锯直尺编制日期编写日期校对日期审核日期机械加工工序卡片产品名称图号零件名称工序名称文件编号减速器01-02传动轴端平面钻中心孔2017-02材料牌号毛坯外形尺寸45#零件毛重零件净重硬度设备型号设备名称数控车床专用工艺装备名称代号机动时间单件工时每台件数技术等级切削液乳化液工序号工步号工序工步内容刀具检具切削用量切削速度进给量背吃刀量转速21夹外圆伸长度 30mm，平左端面， 保证其粗糙度要求。端面车刀0-300mm卡尺2600.10.412003钻中心孔。麻花钻编制日期编写日期校对日期审核日期第 22 页 共 23 页机械加工工序卡片产品名称图号零件名称工序名称文件编号减速器01-03传动轴加工左端外圆2017-03材料牌号毛坯外形尺寸45#零件毛重零件净重硬度设备型号设备名称数控车床专用工艺装备名称代号机动时间单件工时每台件数技术等级切削液乳化液工序号工步号工序工步内容刀具检具切削用量切削速度进给量背吃刀量转速31拉出， 一夹一顶， 粗车60mm 、50mm、45mm、左端 M32 处外圆， 留余量 2mm。外圆车刀0-300mm卡尺2200.238002半精车60mm 、 50mm 至尺寸要求 ， 45mm 外 圆 留 磨 削 余 量0.5mm，半精车左端 M32 处外圆至尺寸。外圆车刀2600.10.416003切 3 4 的螺纹退刀槽至尺寸要求。切槽刀300.20.24004车螺纹 M322。螺纹车刀3020.2800编制日期编写日期校对日期审核日期机械加工工序卡片产品名称图号零件名称工序名称文件编号减速器01-04传动轴端平面钻中心孔2017-04材料牌号毛坯外形尺寸45#零件毛重零件净重硬度设备型号设备名称数控车床专用工艺装备名称代号机动时间单件工时每台件数技术等级切削液乳化液工序号工步号工序工步内容刀具检具切削用量切削速度进给量背吃刀量转速41调头装夹，铜皮包裹夹50mm，并靠台肩， 平右端面， 保证总长260mm，以及粗糙度要求。端面车刀0-300mm卡尺2600.10.412002钻中心孔10mm。麻花钻编制日期编写日期校对日期审核日期机械加工工序卡片产品名称图号零件名称工序名称文件编号减速器01-05传动轴加工右端外圆2017-05材料牌号毛坯外形尺寸45#零件毛重零件净重硬度设备型号设备名称数控车床专用工艺装备名称代号机动时间单件工时每台件数技术等级切削液乳化液工序号工步号工序工步内容刀具检具切削用量切削速度进给量背吃刀量转速51一夹一顶，粗车45mm、40mm、左端 M32 处外圆，留余量 2mm。外圆车刀0-300mm卡尺2200.238002半精车40mm 至尺寸要求，45mm 外圆柱留磨削余量 0.5mm，半精车左端 M32 处外圆至尺寸。外圆车刀2600.10.416003切 3 4 的螺纹退刀槽至尺寸要求。切槽刀300.20.24004车螺纹 M322。螺纹刀3020.2800编制日期编写日期校对日期审核日期机械加工工序卡片产品名称图号零件名称工序名称文件编号减速器01-06传动轴铣键槽2017-06材料牌号毛坯外形尺寸45#零件毛重零件净重硬度设备型号设备名称数控铣床专用工艺装备名称代号机动时间单件工时每台件数技术等级切削液乳化液工序号工步号工序工步内容刀具检具切削用量切削速度进给量背吃刀量转速61粗铣键槽 14mm50mm。10mm 键槽铣刀分厘卡420.218002精铣键槽 14mm 50mm 至尺寸要求。180.10.312003粗铣键槽 12mm30mm。420.218004精铣键槽 12mm 30mm 至尺寸要求。180.10.31200编制日期编写日期校对日期审核日期机械加工工序卡片产品名称图号零件名称工序名称文件编号减速器01-07传动轴铣键槽2017-07材料牌号毛坯外形尺寸45#零件毛重零件净重硬度设备型号设备名称磨床专用工艺装备名称代号机动时间单件工时每台件数技术等级切削液工序号工步号工序工步内容刀具检具切削用量切削速度进给量背吃刀量转速71磨右端外圆面45k6 至尺寸砂轮分厘卡2磨左端外圆面45k6 至尺寸编制日期编写日期校对日期审核日期5数控加工程序编制首先用车床，采用数控车床，夹住毛坯右端，加工左端。具体程序如下：00001;G00 X100 Z100;T0101;M03 S800;G00 X65 Z2;G71 U2 R0.5;G71 P80 Q200 U2 W0.5 F0.2N10 G01 X0;Z0;X30;X32 Z-2;Z-20;X43 Z-21;Z-70;X48;X50 Z-71;Z-130;X58;X60 Z-131;Z-145;N20 X65;G00 Z2;M03 S1200;G70 P80 Q200 F0.1;G00 X100;Z100;T0202;M03 S400;G00 X48 Z-20;G01 X24 F0.1;X48;G00 X100;Z100;T0303;M03 S800;G00 X32 Z2;G92 X31.1 Z-18 P2;X30.2;X29.5;X28.7;X28.5;G00 X100;Z100;M30;调头装夹，铜皮包裹夹50h7 的圆柱面，加工右端。具体程序如下：00002;G00 X100 Z100;T0101;M03 S800;G00 X65 Z2;G71 U2 R0.5;G71 P10 Q20 U2 W0.5 F0.2;G01 X0;Z0;X30;X32 Z-2;Z-20;X38;X40 Z-21;Z-60;X43;X45 Z-61;Z-115;X58;X60 Z-116;Z-120;N20 X65;G00 Z2;M03 S1200;G70 P10 Q20 F0.1;G00 X100;Z100;T0202;M03 S400;G00 X45 Z-20;G01 X24 F0.1;X45;G00 X100;Z100;T0303;M03 S800;G00 X32 Z2;G92 X31.1 Z-18 F2;X30.2;X29.5;X28.7;X28.5;G00 X100;Z100;M30; 数控铣床，分度头夹右端，顶尖顶左端，加工两个键槽和一个止动垫圈槽。具体程序如下：00003;G90 G40 G54;G00 Z100;M03 S1200;G00 X37.5 Y0;Z5;G01 Z-5 F50;M98 P60004;G00 Z100;X82 Y0;Z5;G01 Z-10 P50;M98 P50005;G00 Z100;M30;00004;G91 G01 Z-1 F50;G90 G41 G01 Y7;X-55.5;G03 X-55.5 Y-7 R7;G01 X-19.5;G03 X-19.5 Y7 R7;G01 X-37.5;G40 Y0;M99;00005;G91 G01 Z-1 F50;G90 G41 G01 Y6;X73;G03 X73 Y-6 R6;X73;G03 X73 Y-6 R6;G01 X91;G03 X91 Y6 R6;G01 X91;G03 X91 Y6 R6;G01 X82;G40 Y0;M99;6设计总结通过了本次