二级减速器输出轴的设计与加工工艺

1、 编号 淮安信息职业技术学院淮安信息职业技术学院 毕毕业业论论文文 题 目 减速器输出轴的设计 与加工工艺 学生姓名 学 号 院 系机电工程系 专 业机械制造与自动化 班 级 指导教师 顾问教师 摘 要 i 摘摘 要要 轴类零件是机械中常见的典型零件之一，其主要功用是支承传动零件部件 （如齿轮，皮带轮，离合器等） ，传递扭矩和承受载荷。按其功用可分为主轴、 异形轴和其他轴 3 类。根据其形状与结构特点可分为光轴、空心轴、半轴、阶 梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴、曲轴、凸轮轴等。 本次毕业设计主要的内容是减速器输出轴零件的设计与加工工艺。本次设 计采用数控机床的加工方式，设计减速器输出轴传递数控加

2、工工艺规程，并编 制数控加工程序。对减速器输出轴采用数控车床进行粗精加工，并进行热处理。 然后键槽采用铣刀进行加工，并保证各部分的尺寸达到标准。 关键词关键词：数控加工 加工工艺 工艺路线 abstract ii a abstractbstract shaft parts is one of the typical mechanical parts in common, and its main function is to support the transmission parts and components (such as gears, pulleys, clutches, etc.

3、), transmission torque and load bearing. their function can be divided into spindle shaped shaft axis and the other three categories. according to its shape and structural features can be divided into the optical axis, hollow shaft, axle, stepped shaft, spline shaft, cross shaft, eccentric shaft, cr

4、ankshaft, camshaft, etc. the graduation project is the design and content of the main processing speed reducer output shaft and other shaft parts. the design uses a cnc machine processing methods, design reducer output shaft to pass cnc machining process planning and preparation of cnc machining pro

5、cess. reducer output shaft on the use of cnc lathe ck6140 rough finishing and heat treatment. then using keyway milling processing, and ensure that the size of each part up to standard. keywords: cnc machining process routings 目 录 iii 目目 录录 摘摘 要要.i abstract.ii 第一章第一章 绪论绪论.1 1.1 制造业与制造技术 .1 1.1.1 机械制

6、造技术发展方向 .1 1.1.2机械制造技术包括 .1 第二章第二章 数控加工工艺数控加工工艺.3 2.1数控加工工艺与分析.3 2.2数控加工的特点.3 2.3数控加工工艺内容.4 第三章第三章 减速器输出轴的工艺分析减速器输出轴的工艺分析.5 3.1加速器输出轴的工作原理.5 3.2减速器输出轴零件图样的分析.5 3.3减速器输出轴的工艺分析.6 3.3.1轴的加工工艺过程 .6 3.3.2轴的加工工艺特点 .7 3.3.3轴的加工工艺分析的步骤 .7 3.3.4轴的表面粗糙度和精度要求 .7 3.3.5零件表面加工方法的确定 .8 第四章第四章 减速器输出轴加工阶段的划分减速器输出轴加工

7、阶段的划分.9 4.1加工划分的原因.9 4.2毛坯的选择、尺寸确定与设计.9 4.2.1毛坯的选择 .9 4.2.2选择毛坯要综合考虑以下几个方面的问题： .9 4.2.3根据减速器输出轴的零件图，可得的毛坯尺寸如下图所示 .10 4.3毛坯的尺寸公差及加工余量的分析.10 4.3.1影响工序余量的因素 .10 4.3.2公差等级 .10 4.3.3零件表面粗糙度 .11 4.3.4毛坯加工余量的确定 .11 4.4定位基准及夹具的选择.13 4.4.1轴的定位基准的选择 .13 4.4.2夹具的选择.14 4.5数控阶段的划分.14 4.6减速器输出轴的加工工序安排.15 第五章第五章 键

8、的选择键的选择.17 第六章第六章 数控加工编程数控加工编程.19 6.1数控加工编程可以分为手动编程和自动编程.19 目 录 iv 6.1.1手动编程 .19 6.1.2自动编程 .19 6.2其数控编程如下.19 第七章第七章 总结与展望总结与展望.21 7.1总结.21 7.2展望.21 致谢致谢.23 参考文献参考文献.25 附录附录 1.27 第一章 绪论 1 第一章第一章 绪论绪论 1.1 制造业与制造技术 制造技术是当代科学技术发展最为活跃的领域，是产品更新、生产发展、 国际间经济竞争的重要手段。制造业国民经济的基础产业，也是各种产业发展 的有力支持。制造技术的发展水平对于制造业

9、的发展有着至关重要的影响。 1.1.1 机械制造技术发展方向 向高柔性化和自动化方向发展。其中以解决中小批量生产自动化问题为主 要目标的 cnc（计算机数控） 、cad/cam(计算机辅助设计/计算机辅助制造)、 cims（计算机集成系统）等高新技术，越来越受到重视。 精密加工和超精密加工的应用将日益广泛。在现代高科技领域中，产品的 精度要求越来越高，掌握精密和超精密加工技术，在未来的激烈竞争中具有重 要意义，也是一个国家制造水平的重要标志。 发展高速切削、强力切削。其发展方向包括高速软切削、高速硬切削、高 速干切削、大进给切削等。高速切削能够大幅度提高生产效率和单位时间内材 料切除率，改善加

10、工表面质量，降低加工费用。 多种加工技术并行发展。如特种加工：利用声、光、电、磁、原子等能源 实现的物理的，化学的加工方法（超声波加工、电火花加工、激光加工、电子 束加工、电解加工等） ，在一些新型材料、难加工材料的加工和精密机工中取得 了良好的效果；表面功能性覆盖层技术通过附着（电镀、涂层、氧化） 、注入 （渗氮、离子溅射、多元共渗） 、热处理（激光表面处理）等手段，使工件表面 有耐磨、耐蚀、耐疲劳、耐热、减摩擦等特殊功能。 1.1.2 机械制造技术包括 材料（金属与非金属）成型技术：铸造、焊接、锻造、冲压、注塑、热处 理技术，以及无余量或少余量的精密成型技术等。 切削加工技术：通常指车削、

11、铣削、磨削、镗削、钻削等加工方法，此类 技术的应用占机械制造过程总工作量 60%以上，是通过刀具和工件的相对运动 及在相互力的作用下，切除毛坯上多余部分，形成所需要的零件形状。 特种加工技术对形状复杂的轮廓表面、难加工材料进行加工，避免刀具碰 撞等约束条件，在模具制造中有特殊的作用。 机械装配技术是指把加工好的零件按照一定顺序和技术连接到一起，成为 完整的机械产品，并且可靠地实现产品对的设计功能的技术。将零件或部件配 合与之连接，使之成为半成品或成品的过程称为装配。装配是机械制造过程中 的最后环节，是最终保证机械产品质量的环节。装配工作的基本内容有清洗、 连接、调整、平衡、试验与验收等。 淮安

12、信息职业技术学院毕业设计论文 2 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。本 次毕业设计主要运用数控加工技术对减速器输出轴进行加工。 第二章 数控加工工艺 3 第二章第二章 数控加工工艺数控加工工艺 2.1 数控加工工艺与分析 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

13、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。 2.2 数控加工的特点 自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度。数控加工过程是按照输 入的程序自动完成的，操作者只需起

14、始对刀、装卸工件、更换刀具，在加工过 程中，主要是观察和监督机床运行。但是，由于数控机床的技术含量高，操作 者的脑力劳动强度相应提高。 加工的零件精度高，质量稳定。数控机床的定位精度和重复定位精度都很 高，较容易保证一批零件尺寸烦人一致性，只要工艺设计和程序正确合理，加 之精心操作，就可以保证零件获得较高的加工精度，也便于对加工过程实行质 量控制。 生产效率高。数控机床加工时能在一次装夹时加工多个表面，一般指检测 首件，所以可以省去普通机床时的不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减少 了辅助时间，而且由于数控加工出的零件质量稳定，为后续工序带来方便，起 综合效率明显提高。 便于新产品研制和改型。

15、数控加工一般不需要很多复杂的工艺装备，通过 编制加工程序就可以把形状复杂和精度要求较高的零件加工出来，当产品改型， 更改设计时，只要改变程序，而不需要重新设计工装。所以，数控加工能大大 缩短产品研制周期，为新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。 可向更高级的制造系统发展。数控机床及其加工技术是计算机辅助制造的 基础。 初始投资较大。这是由于数控机床设备费用高，首次加工准备周期较长， 维修成本高等因素造成的。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 4 维修要求高。数控机床是技术密集型的机电一体化的典型产品，需要维修 人员既懂机械，又要懂微电子维修方法的知识，同时还要配备较好的维修装备。 2.

16、3 数控加工工艺内容 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。 a)分析零件图，制定加工工艺方案。 b)数字处理。 c)编写零件加工程序 d)制备控制介质并输入到数控机床。 e)程序校验和试切。 第三章 减速器输出轴的工艺分析 5 第三章第三章 减速器输出轴的工艺分析减速器输出轴的工艺分析 3.1 加速器输出轴的工作原理 减速

17、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。 3.2 减速器输出轴零件图样的分析 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 3-1 减速器输出轴 a)该输出轴零件轴段的安排呈阶梯状，便于安装于装卸。其加工精度要求高， 要有较高的行位公差，表面粗糙度最

18、高达到了 0.8m。零件的中心轴度是设计基 准和工艺基准。 b)55 对公共轴线的圆跳动为 0.012mm。 c)65 对公共轴线的圆跳动为 0.012mm。 d)70 对公共轴线的圆跳动为 0.012mm。 e)左边 16x10 x63 键槽的同轴度为 0.08。 f)右边 20 x12x6 键槽的同轴度为 0.06。 g)零件的材料为 45 钢。 h)正火调制热处理 i)65 为轴承配合，所以轴表面的精度，配合要求较高，其粗糙度为 0.8m。 j)各轴肩处过渡圆角如图所示，分别为 r1.5、r2.5、r2。 k)轴端面加工出 45倒角，为了便于装配。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 6

19、3.3 减速器输出轴的工艺分析 3.3.1 轴的加工工艺过程 轴类零件的加工工艺过程需要根据轴类零件的技术要领、生产需要、生产 纲领，毛坯种类等的不同而制定出不同的工艺规程。轴类零件的工艺规程具有 很大的共性，尤其是在单件小批量生产和维修中，都遵循工序集中原则，工艺 过程及其相似。单件小批量生产中的轴类零件加工的基本工艺路线如下：下料 校直车端面、钻中心孔粗车外圆表面正火或调制修研中 心孔粗车、精磨外圆校验。 图 3-2 轴的零件图 表 3.1 轴的工艺路线 序号序号工序名称工序名称工序内容工序内容设备设备 1 1 下料下料4545 钢钢 三爪卡盘夹持工件，车端面钻中心孔，三爪卡盘夹持工件，车

20、端面钻中心孔， 用尾座顶尖顶住，粗车用尾座顶尖顶住，粗车 5555、6060、6565、7070 的的 4 4 个台个台 阶，直径长度均留阶，直径长度均留 2 2 mmmm 余量余量 2 2 车削车削 调头，三爪卡盘夹持工件另一端车端调头，三爪卡盘夹持工件另一端车端 面，保证总长面，保证总长 331cm331cm，钻中心孔，用，钻中心孔，用 尾座顶尖顶住，粗车尾座顶尖顶住，粗车 7878、6565 的的 台阶，直径长度均保留台阶，直径长度均保留 2mm2mm 余量余量 车床车床 3 3 热处理热处理调制处理硬度调制处理硬度 hrc2428hrc2428 4 4 钳钳俢研两端中心孔俢研两端中心孔

21、车床车床 双顶尖装夹，半精车双顶尖装夹，半精车 5555、6666、6565、7070 的四个台的四个台 阶，倒角阶，倒角 5 5 个个 5 5 车削车削 调头，双顶尖装夹，半精车余下的三调头，双顶尖装夹，半精车余下的三 个台阶，达到尺寸规定，倒角个台阶，达到尺寸规定，倒角 2 2 个个 车床车床 6 6 铣铣 铣两个键槽。键槽深度比图纸大铣两个键槽。键槽深度比图纸大 0.25mm0.25mm，作为外圆磨床的余量，作为外圆磨床的余量 铣床铣床 7 7 磨磨磨外圆磨外圆 6565，达到图纸规定，达到图纸规定磨床磨床 8 8 检检检验检验 第三章 减速器输出轴的工艺分析 7 轴的加工工艺特点 车削

22、和磨削是轴类零件的主要加工方法。一般精度要求低的轴，经过粗车 和精车即可；精度要求较高、表面粗糙度值较小或需进行表面淬火的轴，在粗 车、半精车或热处理后，还需进行粗磨和精磨。车削和磨削可以完成轴类零件 上的内外圆柱面、螺纹、圆锥面、端面等表面的加工。 需要安排必要的热处理工序。在轴类零件加工中，安排热处理工序，一是 根据轴类的技术要求，通过热处理保证其力学性能；二是按照轴类的加工要求， 通过热处理改善材料的可加工性。若轴类零件毛坯是锻件，大多需要进行正火 处理，以消除锻造内应力、改善材料内部金相组织和降低其硬度，使材料的可 加工性提高。 普遍采用中心孔定位。无论是轴类零件加工时采用的顶两头、一

23、夹一顶的 定位方法，还是轮盘类零件加工时采用的心轴装夹的定位方式，其定位基准大 多为中心孔。 广泛采用通用设备和通用工艺装备。单件小批量生产轴类零件，大多在卧 式车床、外圆磨床等通用设备上进行加工。所需要的工艺装备主要是卡盘、顶 尖、中心架或跟刀架等通用夹具以及普通车刀、砂轮等通用切削工具。这些加 工设备和工艺装备的类型、规格和技术性能应与零件的外形尺寸和精度要求相 适应。 3.3.3 轴的加工工艺分析的步骤 零件的毛坯材料为 45 钢。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。 根据

24、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，经多次加工逐渐减少零件的变形误差。 主要以车削为主，车削时应保证其外圆的同轴度。 精车前应安排热处理工艺，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，并保证工件在变形之后，能在半精车是纠正。 同一轴线上的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需保证同轴度。 3.3.4 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 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 8 图 3-3 轴的零件图 表 3.2 轴表面精度要

25、求 加工表面加工表面尺寸尺寸公差及精度等级公差及精度等级表面粗糙度表面粗糙度几何公差几何公差 5555it6it63.23.20.0120.012 6060it6it63.23.2 6565it7it70.80.80.0120.012 7070it6it63.23.20.0120.012 7878it6it63.23.2 6565it7it70.80.80.0120.012 16x10 x6316x10 x63 的键的键 it6it61.61.60.080.08 轴表面轴表面 20 x12x620 x12x6 的键的键 it6it61.61.60.060.06 3.3.5 零件表面加工方法的确

26、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 预加工车削外圆热处理铣键槽磨削终检 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 65 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 表 3.3 轴表面加工方法 加工表面加工表面尺寸等级尺寸等级表面粗糙度表面粗糙度加工方法加工方法 5555it6it63.23.2 粗车粗车半精车半精车 6060it6

27、it63.23.2 粗车粗车半精车半精车 6565 左左 it7it70.80.8 粗车粗车精车精车 7070it6it63.23.2 粗车粗车半精车半精车 7878it6it63.23.2 粗车粗车半精车半精车 6565 右右 it7it70.80.8 粗车粗车精车精车 16x10 x6316x10 x63 的键的键 it6it61.61.6 粗铣粗铣半精铣半精铣 第三章 减速器输出轴的工艺分析 9 20 x12x620 x12x6 的键的键 it6it61.61.6 粗铣粗铣半精铣半精铣 左端面左端面 it12it1212.512.5 粗车粗车 右端面右端面 it12it1212.512.

28、5 粗车粗车 第四章 减速器输出轴加工阶段的划分 9 第四章第四章 减速器输出轴加工阶段的划分减速器输出轴加工阶段的划分 4.1 加工划分的原因 对于较复杂的零件，通常应考虑划分加工阶段。由于输出轴是多阶梯的零 件，切除大量的金属后会产生残余应力，因此在安排工序时，应该将粗、精加 工分开，主要表面的精加工放在最后进行。各阶段的划分大致以热处理为界。 整个输出轴加工的工艺过程，就是以主要表面的粗加工、半精加工和精加工为 主线，穿插其他表面的加工工序而组成的。 要保证加工质量合理，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

29、坯的选择、尺寸确定与设计 轴类零件的毛坯通常采用棒料、锻件和铸件等毛坯形式。一般光轴或外圆 直径相差不大的阶梯轴采用棒料；外圆直径相差较大或较重要的轴常采用锻件； 某些大型的或结构复杂的轴（如曲轴）可采用铸件。一般轴类零件，用低碳钢 （如 45 钢） ，经正火、调制及部分表面淬火等热处理，得到所要求的强度、韧 性和硬度。对于中等精度而转速转速较高的轴类零件，一般采用合金钢（如 20cr 等） ，经过调制和表面淬火处理，使其具有较高的综合力学性能。对于在高 转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可采用 20crmnti、20mn2b、20cr 等 低碳合金钢，经渗碳淬火处理后，使其具有很高的表面硬

30、度，心部则获得较高 的强度和韧性。对于高精度和高转速的轴，可选用 38crmoal 钢，其热处理变形 较小，经调制和表面渗氮处理，可达到很高额心部强度和表面硬度，从而获得 优良的耐磨性和耐疲劳性。 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。 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。 4.2.2 选择毛坯要综合考虑以下几个方面的问题： 考虑零件材

31、料的工艺性及对材料组织和力学性能的要求。 考虑零件的结构形状和尺寸。对于阶梯轴，如果各台阶直径相差不大，可 直接采用棒料作为毛坯，使毛坯准备工作简化；当阶梯轴各台阶直径相差较大， 宜采用锻件作为毛坯，以节省材料和减少机械加工的加工量。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 10 考虑生产类型。大批、大量生产时，宜采用精度高和生产率比较高的毛坯 制造工艺，如模锻、压铸等。 考虑现有生产条件。选择毛坯应考虑毛坯制造车间的工艺水平、设备状况、 技术状况，同时应考虑采用先进工艺制造毛坯的可行性和经济性。 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

32、和冲击韧度，毛坯应选用优质低碳钢。 4.2.3 根据减速器输出轴的零件图，可得的毛坯尺寸如下图所示 图 4-1 轴的毛坯尺寸 4.3 毛坯的尺寸公差及加工余量的分析 加工余量是指在机械加工过程中从加工表面上切除的金属层厚度。加工余 量的大小直接影响着生产率和加工成本的高低。若毛坯的余量过大，一是浪费 材料，二是增加机械加工的劳动量，从而使生产率下降，产品成本增加；反之， 若余量过小，一方面提高了对毛坯的要求使加工困难，另一方面会因余量过小 使安装困难，甚至造成废品。 4.3.1 影响工序余量的因素 前道工序的表面质量：前一道工序形成的表面粗糙度、轮廓最大高度和表 面缺陷层深度，应在本工序加工中

33、切除。 上道工序的公差：上道工序尺寸公差的大小对本工序余量有着直接的影响， 也就是说，上道工序的公差越大，本工序余量变化就越大。 前道工序的形状和位置公差：当工件上有些形状和位置偏差不包括在尺寸 公差的范围内时，这些误差就必须在本工序的加工中纠正，本工序加工余量中 必须包括形状和位置偏差，否则加工后必然为废品。 本工序的安装误差：安装误差包括工件的定位误差和夹紧误差，由于这部 分误差要影响被加工表面和刀具的相对位置，依次也应该计在工序余量中。 4.3.2 公差等级 第四章 减速器输出轴加工阶段的划分 11 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

34、级，故取 it=12 级。 图 4-2 轴的零件图 表 4.1 轴的表面粗糙度 加工表面加工表面尺寸尺寸公差及精度等级公差及精度等级表面粗糙度表面粗糙度几何公差几何公差 5555it6it63.23.20.0120.012 6060it6it63.23.2 6565it7it70.80.80.0120.012 7070it6it63.23.20.0120.012 7878it6it63.23.2 6565it7it70.80.80.0120.012 16x10 x6316x10 x63 的键的键 it6it61.61.60.080.08 轴表面轴表面 20 x12x620 x12x6 的键的键

35、 it6it61.61.60.060.06 4.3.3 零件表面粗糙度 根据表 4.1 可知该轴各加工表面的粗糙度为 0.8m、1.6m、3.2m、12.5m.。 4.3.4 毛坯加工余量的确定 （1）对轴左端 55mm 与 60mm 的外圆粗糙度为 3.2m,对其加工方案为粗车 半精车。查数控加工工艺手册得：半精车的加工余量为 1.5mm，粗车的加 工余量为 4.5mm，总的加工余量为 6mm。 55 的轴表面精车后工序的基本尺寸为 55mm，其他各工序的基本尺寸为： 半精车：55+1.5=56.5mm；粗车：56.5+4.5=61mm。 60 的轴表面精车后工序的基本尺寸为 60mm，其他

36、各工序的基本尺寸为： 半精车：60+1.5=61.5mm；粗车：61.5+4.5=66mm。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 12 由数控加工工艺手册查得，半精车后为 it8，粗糙度 ra 为 3.2m；粗车后 为 it11，粗糙度 ra 为 16m。 （2）对轴左端 65mm（左/右）的外圆粗糙度为 0.8m,对其加工方案为粗车 半精车精车。查数控加工工艺手册的：精车的加工余量为 1.1mm，半精 车的加工余量为 1.5mm，粗车的加工余量为 4.5mm，总的加工余量为 7.1mm， 修正粗车加工余量为 5.4mm，所以修正后的总的加工余量为 8mm。 65mm 的轴表面精车后工序的基本尺

37、寸为 65，其他各工序的基本尺寸为： 精车：65+1.1=66.1mm；半精车：66.1+1.5=67.6mm；粗车：67.6+5.4=73mm。 由数控加工工艺手册查得，精车后 it7，粗糙度 ra 为 0.8m；半精车后为 it8，粗糙度 ra 为 3.2m；粗车后为 it11，粗糙度 ra 为 16m。 （3）对轴左端 70mm 的外圆粗糙度为 3.2m,对其加工方案为粗车半精车。 查数控加工工艺手册查得，半精车的加工余量为 1.5mm，粗车的加工余量为 4.5mm，总的加工余量为 6mm。 70mm 的轴表面精车后工序的基本尺寸为 70mm，其他各工序的基本尺寸 为：半精车：70+1.

38、5=71.5mm；粗车：71.5+4.5=76mm。 由数控加工工艺手册查的：半精车后为 it8，粗糙度 ra 为 3.2m；粗车后 为 it11，粗糙度 ra 为 16m。 （4）对轴左端 78mm 的外圆粗糙度为 3.2m,对其加工方案为粗车半精车。 查数控加工工艺手册查得，半精车的加工余量为 1.5mm，粗车的加工余量为 4.5mm，总的加工余量为 6mm。 78 的轴表面精车后工序的基本尺寸为 78mm，其他各工序的基本尺寸为： 半精车：78+1.5=79.5mm；粗车：79.5+4.5=84mm。 由数控加工工艺手册查的：半精车后为 it8，粗糙度 ra 为 3.2m；粗车后 为 i

39、t11，粗糙度 ra 为 16m。 （5）对轴端面加工余量的确定：根据输出轴的尺寸长度与轴的直径查数控加工 工艺手册得，端面的加工余量为 2。 图 4-2 轴的粗加工尺寸 第四章 减速器输出轴加工阶段的划分 13 图 4-3 轴的半精加工尺寸 4.4 定位基准及夹具的选择 机械加工时，为使工件的被加工表面获得规定的尺寸和位置精度，首先要 求工件必须在机床上或夹具中占有正确的位置，工件在机床上或夹具占有正确 的位置的过程便为定位；其次在加工中不因切削力、惯性力等外力作用而破坏 工件的定位，为此就要夹紧。工件的装夹过程就是工件在机床上或夹具中定位 与夹紧的过程。工件只有在机床上装好与夹紧，才能进行

40、机械加工。装夹是否 正确、稳定、迅速和方便，对于保证加工质量、提高生产效率、降低加工成本 具有重要的影响作用，因此工件的装夹时制定工艺过程是必须认真考虑的重要 问题之一。 4.4.1 轴的定位基准的选择 正确选择定位基准是制定机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。从定 位的作用来看，它主要是为了保证加工表面的位置精度，所以选择定位基准的 原则，是从有位置精度要求的表面中进行选择。 粗基准的选择，主要考虑如何保证加工表面与不加工表面之间的位置和尺 寸要求，加工表面的加工余量是否均匀和足够，以及减少装夹次数等。选择粗 基准应遵循如下原则： （1）如果零件上有一个不需要加工的表面在该表面能够被利用的

41、情况下，应尽 量选择该表面作为粗基准。 （2）如果零件上有几个不需要加工的表面，应选择其中与加工表面有较高位置 精度要求的不加工表面作为第一次装夹的粗基准。 （3）如果零件上所有表面都需要加工，则应选择加工余量最小的毛坯表面作为 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 14 粗基准。 （4）同一尺寸方向上，粗基准只能使用一次。 （5）粗基准要选择平整、面积大的表面。 所以，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

42、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。 精基准的选择，精基准的选择应遵循以下的 5 个原则： （1）基准重合原则。 （2）基准统一原则。 （3）自为基准原则。 （4）互为基准原则。 （5）保证工件定位准确，夹紧安全可靠，操作方便、省力的原则。 根据减速器输出轴的技术要求和装配要求，应选择轴右端面 78 和端面 65 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

43、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。 夹具的选择 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： （1）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。 （2）在成批生产时才考虑专用夹具，并力求结构简单。 （3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间。 （4）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

44、不能影响加工中的走刀(如产生碰撞等) 。 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： 第四章 减速器输出轴加工阶段的划分 15 图 4-4 轴的装夹 数控阶段的划分 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 ra0.8m，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 78mm，左 端 65mm 的精基准的粗加工完成。是后

45、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 55mm、60mm、65mm、70mm 轴表面的加工。 在精加工阶段，对 65mm 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 65mm 的两个端面上的键槽进行铣削。 图 4-5 轴的精加工 4.6 减速器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。 先主后次的原则。首先考虑主要表面

46、的加工顺序，次要表面可适当穿插在 主要表面加工工序之间。 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 16 先粗后精原则。先安排各表面的粗加工，中间安排半精加工，最后安排主 要表面的精加工和光整加工；次要表面的精度要求不高，一般在粗、半精加工 阶段即可完成；对于那些同主要表面相对位置关系密切的表面，通常多放在主 要表面精加工之后加工。 先基后面原则。先加工基准表面，后加工其他表面。在零件加工的各阶段， 应该把基准面加工出来，以便于安装。 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。 对于 65 轴表面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

47、公差，在加工过程中不断调整、保证其形位公差。 先面后孔原则。先加工平面，后加工内孔。 表 4.1 轴的工艺路线 工序名称工序名称机床设备机床设备刀具刀具量具量具 粗车左右端面以及倒角粗车左右端面以及倒角数控车床数控车床外圆车刀外圆车刀游标卡尺游标卡尺 粗车外圆粗车外圆数控车床数控车床外圆车刀外圆车刀千分尺千分尺 钻中心孔钻中心孔麻花钻麻花钻卡尺卡尺 调制处理调制处理 半精车外圆半精车外圆数控车床数控车床外圆车刀外圆车刀千分尺千分尺 校正校正 精车外圆精车外圆数控车床数控车床外圆车刀外圆车刀千分尺千分尺 磨磨 6565 轴表面轴表面磨床磨床磨刀磨刀千分尺千分尺 粗铣键槽粗铣键槽铣床铣床铣刀铣刀游

48、标卡尺游标卡尺 半精铣键槽半精铣键槽铣床铣床铣刀铣刀游标卡尺游标卡尺 去毛刺去毛刺手锤手锤 最终热处理和清洗最终热处理和清洗 最终热处理最终热处理卡尺、塞规卡尺、塞规 第五章 键的选择 17 第五章第五章 键的选择键的选择 键联接通常分为平键联接、半圆键联接、楔键联接、切向键联接等几种类 型。 平键联接的剖面形状为矩形，其两侧面为工作面，而上表面与轮毂槽底之 间有间隙，工作时靠键与键槽侧面的挤压来传递载荷。这种键联接结构简单， 装拆方便，对中性好，应用广泛。常用的平键有普通平键、导向平键。 本次设计减速器输出轴中的键选择的是平键联接中的普通平键。 普通平键联接为静联接，即轴与轮毂间无相对的轴向

49、运动。按键的端部形 状可分为圆头、平头、半圆头三种。其中以圆头键用的最广，半圆头键仅用于 轴端。 平键的剖面尺寸 bh（b 为键宽，h 为键高）按轴的直径 d 从标准中查出， 键的长度 l 则按轮毂的宽度而定，一般等于或略短于轮毂宽度，而且也应符合 标准的长度系列。以普通平键为例，其主要尺寸见如下表格。键的材料一般采 用抗拉强度不小于 600mpa 的碳素钢，常用 45 钢。 表 5.1 键与键槽的选择 键键键槽键槽 轴的公称直径轴的公称直径 d d公称尺寸公称尺寸 bhbh 长度长度 l l键槽深键槽深 t t毂槽深毂槽深 h h 键长的标准系列键长的标准系列 自自 5858 610610

50、10121012 12171217 17221722 22302230 30383038 38443844 44504450 50585058 58655865 65756575 75857585 85958595 9511095110 110130110130 2222 3333 4444 5555 6666 8787 108108 128128 149149 16101610 18111811 20122012 22142214 26142614 28162816 32183218 620620 636636 845845 10561056 14701470 18901890 221102

51、2110 2814028140 3616036160 4518045180 5020050200 5522055220 6525065250 7028070280 8032080320 9036090360 1.21.2 1.81.8 2.52.5 3.03.0 3.53.5 4.04.0 5.05.0 5.05.0 5.55.5 6.06.0 7.07.0 7.57.5 8.08.0 9.09.0 10.010.0 11.011.0 1 1 1.41.4 1.81.8 2.32.3 2.82.8 3.33.3 3.33.3 3.83.8 3.83.8 4.34.3 4.44.4 4.84.8

52、 5.45.4 5.45.4 6.46.4 7.47.4 6,8,10,12,14,16,6,8,10,12,14,16, 18,20,22,25,28,18,20,22,25,28, 32,36,68,70,80,32,36,68,70,80, 90,100,110,125,90,100,110,125, 140,160,180,140,160,180, 200,220,260,200,220,260, 280,320,360,280,320,360, 400,450,500400,450,500 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 18 第六章 数控加工编程 19 第六章第六章 数控加工编程

53、数控加工编程 6.1 数控加工编程可以分为手动编程和自动编程 6.1.1 手动编程 手动编程就是指数控编程内容的工作全部由人工完成。对形状较简单的工 件，其计算值小，程序短，手工编程快捷、简便。对形状复杂的工件采用手工 编程有一定的困难，有时甚至无法实现。一般来说，由直线和圆弧组成的工件 轮廓采用手工编程，非圆曲线、列表曲线组成的轮廓采用自动编程。 6.1.2 自动编程 自动编程就是利用计算机专用软件完成数控程序的编制工作。编程人员只 需要根据零件图样的要求，使用数控语言，由计算机进行数值计算和工艺参数 处理，自动生成加工程序，在通过通信方式传入数控机床。 编程坐标系及编程原点的选择要满足以下

54、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。 6.2 其数控编程如下 o0001o0001；（切右端外圆）；（切右端外圆） n10n10 m03m03 s500;s500; n20n20 t0101;t0101; n30n30 g00g00 x110x110 z5;z5; n40n40 g73g73 u15u15 w0w0 r15;r15; n50n50 g73g73 p60p60 q120q120 u0.5u0.5 w

55、0w0 r15;r15; n60n60 g01g01 x0x0 z0z0 f0.1;f0.1; n70n70 x61;x61; n80n80 x65x65 z-2;z-2; n90n90 z-33;z-33; n100n100 g02g02 x74x74 z-35z-35 r2;r2; n110n110 x78;x78; n120n120 z-126;z-126; n130n130 g00g00 x150x150 ; ; n140n140 z200;z200; n150n150 m03m03 s800s800 t0101;t0101; n160n160 g00g00 x100x100 z5;z

56、5; n170n170 g70g70 p60p60 q120;q120; n180n180 g00g00 x150;x150; n190n190 z200;z200; n200n200 m05;m05; n210n210 m30;m30; 淮安信息职业技术学院毕业设计论文 20 o0002;(o0002;(切左端的外圆切左端的外圆) ) n10n10 m03m03 s500s500 t0101;t0101; n20n20 g00g00 x110x110 z5;z5; n30n30 g73g73 u18u18 w0w0 r18;r18; n40n40 g73g73 p50p50 q170q170

57、 u0.5u0.5 w0w0 f0.2;f0.2; n50n50 g01g01 x0x0 z0z0 f0.1;f0.1; n60n60 x55x55 c2;c2; n70n70 z-74.5;z-74.5; n80n80 g02g02 x58x58 z-76z-76 r1.5;r1.5; n90n90 g01g01 x60;x60; n100n100 z-124.5;z-124.5; n110n110 g02g02 x63x63 z-126z-126 r1.5;r1.5; n120n120 g01g01 x65;x65; n130n130 z-184.5;z-184.5; n140n140 g02g02 x70x70 z-187z-187 r2.5;r2.5; n150n150 g01g