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河北机电职业技术院毕业设计传动轴的价格工艺与编程系别机械制造工程系专业数控设备应用与维护班级1201班姓名高磊学号500323120308指导教师张勇完成日期2015年5月20日河北机电职业技术院毕业设计I摘要随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率和质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切屑用量，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需要做一些处理，并在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。对数控机床的特点进行了研究。针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切屑用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度、加工效率、简化工序等方面的优势。关键词工艺分析加工方案机床加工控制尺寸工艺编程河北机电职业技术院毕业设计II背景传动轴是组成机器零件的主要零件之一，一切做回转运动的传动零件（例如：齿轮，蜗轮等）都必须安装在传动轴上才能进行运动及动力的传动。传动轴的主要作用为，传递力矩和扭矩。传动轴常用于变速箱与驱动桥之间的连接，这种轴一般较长，且转速高，只能承受扭矩而不能承受弯矩。应该使传动轴具有足够的强度和高临界转速，在强度计算中，由于所获取的安全系数较大，从而使轴的尺寸过大，本文讨论的传动轴工艺设计方法，并根据现代规范增添了些表面处理的方法比如表面发蓝。主要内容是传动轴的如何选择材料，传动轴的分析和加工。河北机电职业技术院毕业设计目录摘要-----------------------------------I背景------------------------------------II第1章工艺方案的分析-------------------------第1页1.1零件图---------------------------第1页1.2零件图分析-----------------------第1页1.3零件的工艺分析-----------------第2页1.4确定加工方法---------------------第2页1.5确定加工方案---------------------第2页第2章工件的装夹-----------------------------第4页2.1定位基准的选择-----------------------第4页2.2定位基准选择的原则-------------------第4页2.3确定零件的定位基准-------------------第4页2.4装夹方式的选择-----------------------第4页2.5数控车床常用的装夹方式---------------第4页2.6确定合理装夹方式---------------------第5页第3章刀具及切削用量-------------------------第6页3.1选择数控刀具的原则-------------------第6页3.2选择数控车削刀具---------------------第7页3.3设置刀点和换刀点---------------------第7页3.4确定切削用量-------------------------第8页河北机电职业技术院毕业设计第4章传动轴零件的加工-------------------------第9页4.1传动轴零件加工工艺分析-----------------第9页4.2传动轴零件加工工艺---------------------第12页4.3加工坐标系设置-----------------------第14页4.4保证加工精度方法---------------------第17页第5章数控加工程序---------------------------第18页第6章设计总结-------------------------------第28页参考文献---------------------------------第29页附录-------------------------------------第30页河北机电职业技术院毕业设计第1页第1张工艺方案分析1.1零件图1.2零件图分析该零件属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。尺寸完整，该传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择￠60mm的热轧圆钢作毛坯。河北机电职业技术院毕业设计第2页1.3零件的工艺分析（1）对于7级精度、表面粗糙度Ra0.8～0.4μm的一般传动轴，其工艺路线是：正火－车端面钻中心孔－粗车各表面－精车各表面－铣花键、键槽－热处理－修研中心孔－粗磨外圆－精磨外圆－检验。（2）轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铣端面1.4确定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、尺寸大小和行为公差要求等全面考虑。图上几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时没有取平均值，而取其基本尺寸。通过上图数据分析，考虑加工效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为中批量加工，故加工设备采用数控车床。根据加工零件的外形和材料以及环境条件，故选用CA6140数控机床。1.5确定加工方案方案一工序1铣轴的两端面，打中心孔工序2粗车外圆大小端各外径工序3半精车，倒角工序4铣键槽工序5精车，切退刀槽工序河北机电职业技术院毕业设计第3页6调质工序7去毛刺工序8磨削方案二工序1车轴一端打中心孔工序2车轴另一端打中心孔工序3半精车倒角工序4精车，切退刀槽工序5调质工序6铣键槽工序7去毛刺工序8磨削比较上面两方案，方案一在加工两中心孔时存在同轴度误差，若把铣键槽放在精车之前，在精车时断续车削容易引起振动，影响加工质量。综上所述方案二合理本设计的加工方法如下：1两端面：公差等级IT12，表面粗糙度Ra12.5μm,需进行铣削加工。2φ25左外圆表面：公差等级IT7，表面粗糙度为Ra1.6μm，需进行粗车，半精车，精车。3φ30外圆表面：公差等级IT7，表面粗糙度为Ra12.5μm，需进行粗车，半精车，精车。4φ25右外圆表面：公差等级IT6，表面粗糙度为Ra1.6μm，需要进行粗车，半精车或磨削加工。河北机电职业技术院毕业设计第4页第2章工件的装夹2.1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基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理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。2.2定位基准选择的原则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，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。2）便于装夹原则。所选择的定位基准应能保证定位的准确、可靠，定位夹紧机构简单、易操作、敞开性好，能够加工尽可能多的表面。3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。2.3确定零件的定位基准以左右端大端面为定位基准。2.4装夹方式的选择为了工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确位置，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率、加工成本及操作安都有直接影响。2.5数控车床常用的装夹方式1)在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便，省时，但夹紧力小，适用河北机电职业技术院毕业设计第5页于装夹外形规则的中、小型工件。2）在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。3）用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时，要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位基准，应用较广泛。4）用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好轴向定位准确。2.6确定合理的装夹方式装夹方法：先用三爪自定心卡盘毛坯右端，加工左端达到工件精度要求，再工件调头加工，用三爪自定心卡盘卡住毛坯左端￠32，再加工左端达到工件精度要求。河北机电职业技术院毕业设计第6页第3章刀具及切削用量3.1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的比单刃刀具高些。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，提高生产率，刀具寿命可选的低些，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，刀具寿命应选的高些，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的提高时，该工序的刀具寿命要选的低些，当某些工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时，刀具寿命应选的低些。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，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用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。河北机电职业技术院毕业设计第7页3.2数控车削用的工具数控车床车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀等三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成形车刀有小小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线型切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖是由直线型的主副切削刃组成。尖形车刀几何参数的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面的考虑。并应兼顾刀尖本身的强度。圆弧形车刀;圆弧形车刀是以一圆度或轮廓误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖。因此,刀位点不在圆弧上,而在该圆的圆心上圆弧形车刀可以用于车削内外表面,特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面.选择车刀圆弧半径时应考虑两点，车刀切削刃的圆弧半径小于或等于零件凹型轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干涉。该半径不宜选择太小，否则不但造成困难，还会因为刀尖太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。3.3设置刀点和换刀点刀具究竞从什么位置开始移动到指定的位置呢？所以在程序执行的一开始，心须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起点或起刀点，此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称为起刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置，对刀点设置原则是：便于数值处理的简化和简化程序编制，易于找正并在加工过程中便于检查，引起的加工误差小。对刀点可以设置在零件上，也可以设置在夹具河北机电职业技术院毕业设计第8页上或机床上，为了提高