花键轴加工工艺

花键轴加工工艺 结合子加工工艺说明书 (数控加工工艺课程) 1 前 言 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他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，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。 数控加工工艺课程设计是数控技术类专业同学在学习数控加工工艺、机械加工实训及其他有关课程之后进行的一个重要的实践性教学环节，是第一次较全面的工艺设计训练，其目的是培养学生综合运用数控加工工艺及其他有关先修课程的知识去分析和解决工程实际问题的能力，以进一步巩固、深化、扩展本课程所学到的理论知识，强化工艺设计能力。通过数控加工工艺课程设计，同学应进一步提高识图、制图和机械设计的水平;掌握机械加工工艺设计的，学会查阅和运用有关专业资料、手册等工具书;培养独立思考和工作的能力，为毕业后走向社会从事相关技术工作打下良好的基础。 此次数控加工工艺设计实训，我们在对结合子零件的整个设计过程中，对零件进行工艺分析，拟定其机械加工工艺过程，选择加工过程中适合的刀具，并撰写相关设计说明书。 数控加工工艺设计课程要求我们应该像真正在工厂工作一样的严格要求自己，必须以科学务实和诚信负责的态度对待自己所做的技术决定、数据和计算结果，培养良好的工作作风。 2 目 录 一、数控加工工艺课程任务书 1.1设计题目 …………………………………………………4 1.2设计任务 …………………………………………………4 1.3设计要求 …………………………………………………4 二、零件加工工艺分析 2.1零件图工艺分析 …………………………………………6 2.2确定毛坯 …………………………………………………6 2.3确定加工路线 ……………………………………………6 2.3.1确定走刀路线 ………………………………………7 2.4确定装夹 ……………………………………………7 2.5确定加工顺序 ……………………………………………7 2.6刀具的选择 ………………………………………………8 2.7切削用量选择 ……………………………………………8 2.7.1加工余量 ……………………………………………8 2.7.2切削用量 ……………………………………………8 三、小结 ……………………………………………………………10 四、参考资料 ………………………………………………………11 五、附 ………………………………………………………………11 3 一、数控加工工艺课程设计任务书 1.1设计题目 结合子零件制造工艺设计 1.2设计任务 选择设计指导书附录第113页结合子零件，此零件材料为45钢，为小批量生产类型，需要经过热处理，如下图1-1所示: (1) 对零件进行工艺分析，拟定工艺方案，绘制零件工作图1张。 (2) 确定毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图1张 (3) 拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备(刀具、夹具、量具、辅具)，确定工序的切削用量及工序尺寸。编制机械加工工艺规程卡(工艺过程卡、工序卡片和刀具卡)1套。工序卡片不得少于5份，数控工序卡少于5份的用普通加工工序卡补足5份。 (4) 设计轴类零件的需手工编制数控车削程序并仿真。 (5) 撰写设计说明书1份。 1.3设计要求 (1) 零件图尽量采用1:1比例，画上标题栏，原图如有错误或缺线改正。 (2) 设计说明书要有手写稿(草稿)和电子稿。 (3) 视图达、零件材料、加工规范等一律采用新标准。 (4) 必须以科学务实和诚信负责的态度对待自己所做的技术决定、数据和计算结果，培养良好的工作作风。 (5) 全部资料完成后打包上交 4 零件工作图: 图1-1 5 二(零件图加工工艺 2.1零件图工艺分析 对于该零件的工艺分析，主要从结构形状、尺寸和技术要求，定位基础及毛坯等方面进行。该零件形状复杂，为轴对称图形;零件尺寸标注不全，有误，经 ，0.008，0.023，0.027，0.06讨论已给予合理尺寸标注;Ø，Ø，Ø和轴向的尺寸精度557045120，0.03,0.023，0.003 较高;表面粗糙度较高，均须粗、精加工，后上磨床进行加工;零件有一处花键，需要进行热处理。 2.2确定毛坯 该零件形状结构复杂，若采用棒料直接加工，不能保证零件加工的切削性能，且不经济，故采用模锻制成毛坯，可以节省时间和劳动力，也可提高零件的切削加工性能。 模锻毛坯简图如下: ø114x124(mm) 图1-2 2.3确定加工路线 该零件结构形状复杂，尺寸精度要求高，可以模锻一个毛坯，进行正火提高零件切削加工性能，再通过普通车床进行两端面的加工，上数控车床进行内外轮 6 廓粗加工，后半精车内外轮廓，将零件进行调质处理，使其获得良好的切削加工性能及硬度。该零件有一处花键，用数控铣床加工，并进行表面淬火，再根据表面粗糙度要求到磨床加工。 2.3.1确定走刀路线 如下图1-3所示: 图1-3 2.4确定装夹方案 ，0.023在数控车床加工时，采用边夹边加工的方法，先加工右端Ø的端面，70，0.003以此端面为基准面进行后面尺寸的定位加工，然后调头加工左端的端面，加工 ，0.008Ø时，因要求较高同轴度，可采用芯轴定位加工来保证其同轴度。加工3XØ655,0.023 +0.023+0.3时，采用分度头装夹钻孔。内径为Ø40的花键及4-21槽上数控铣床加工。零件尺寸基准为右端面，加工时先装夹左端车右端尺寸，后装夹右端，车左端。 2.5确定加工顺序 按先面后孔，先粗后精的原则，确定其加工顺序。该零件为回转体零件，且有多处尺寸精度要求较高，确定加工程序为在数控车床上粗、精车零件外轮廓，在镗床完成内孔加工，最后在数控铣床上加工零件左端的槽及3个Ø6的孔，最后上插齿机加工内花键，为保证表面粗糙度，要进行磨床的加工。 7 2.6刀具的选择 在加工内外轮廓时，外轮廓表面是台阶，因而车刀的主偏角为90?~93?;为防止副后刀面与工作表面发生干涉，应选择较大的副偏角。加工内轮廓时用镗刀镗3X0.5的退刀槽。加工花键时选用成型铣刀，外圆槽用二刃立铣刀。如下表1-1: 产品名称或零件名 结合子 零件图号 代号 称 序刀尖半径刀具号 刀具规格名称 数量 加工表面 备注 号 /mm 粗精加工零件外1 T01 93?右偏外圆车刀 1 0.2 25x25 轮廓 粗精加工零件内2 T02 内圆车刀 1 0.2 25x25 轮廓 3 T03 镗刀 1 内圆退刀槽 0.4 20x20 4 T04 ø21mm高速钢立铣刀 1 4-21mm槽 5 T05 Ø6高速钢钻头 1 3- ø6孔 6 T06 拉刀 1 花键 7 T07 切槽刀 1 右端外圆槽 3 25x25 8 T08 砂轮 1 表面粗糙度 细砂 编审蔡无及 批准 09年 1月 4日 共 1 页 第 1 页 制 核 表1-1 2.7切削用量选择 背吃刀量在粗、精加工中应有所不同。粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数;精加工时，为保证零件的加工精度和表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.1~0.4mm较为合适。进给量和切削速度应根据被加工表面质量、刀具材料和工件材料，参考切削用量手册或有关资料并结合机床使用说明书选取。 2.7.1加工余量 该零件毛坯采用模锻制造，为给后面粗、精加工保证尺寸精度，在制造毛坯时，各边多留2mm。在粗加工时根据尺寸要求为半精加工和精加工留一定余量，例如粗加工留0.4，半精加工留0.15，精加工至尺寸要求。见表1-2 2.7.2切削用量 因铣刀直径较小，为了保证精加工时刀具的强度和刚度，确保零件的要 8 求，故选择主轴转速为350r/min,进给速度为105mm/min，车床粗车主转速600r/min,车床精车主转速1000r/min，参考设计任务书P74~79.见表1-2 刀具 车削 余量 a f n p 粗车 0.4 1 0.8 800 外圆车刀 半精车 0.15 0.4 0.3 1000 精车 0 0.2 0.2 1000 粗车 0.4 1 0.8 600 半精车 0.15 0.3 0.2 800 内圆车刀 精车 0 0.1 0.2 800 切槽刀 精车 0 0.3 0.3 600 粗镗 0.12 0.4 0.1 700 镗刀 精镗 0 0.2 0.02 900 粗铣 0.3 0.2 0.15 500 高速钢立铣刀 精铣 0 0.1 0.03 800 高速钢钻头 精钻 0 0.05 0.08 300 粗插 0.3 0.1 0.1 300 插刀 精 0 0.04 0.05 300 砂轮 磨 0 0.01 0.01 1200 表1-2 9 三、小结 能独立完成此次的数控加工工艺课程设计任务书，我觉得挺不容易。之前从未接触过此类的设计，在实训前就开始担心能否完成任务，那时候是什么都不懂，经过一周的实训我能对数控加工工艺课程有所了解，明白了在数控专业中它占有极其重要的位置。我们学习这个就是为了拓宽知识面，增强实践动手能力，使我们初步具有工程实践能力和综合运用知识的能力。 在此次实训过程中，我们遇到不少的困难，但在老师在帮助下我们都勉强度过了，课后也通过上网查询相关内容来解决一些问题。数控加工工艺设计课程实训内容较多，不但要对相应设计零件要有所了解，还要对该零件生产过程中的加工步骤有合理的设计安排。真是书到用时方恨少啊，就我们现在学到东西还远远不够呢，就凭现在的基础我们设计出来的东西估计都是次品废品。当然任何一项技术都是要通过不断的学习钻研才可能有所成就。 大学三年的时间转瞬即逝的，如果只是学好了应用教材的内容，那还是远远不够的。当今社会的就业形式险峻，悲观点的想:毕业之后，前途渺茫。要未雨绸缪，在增加专业知识，接受系统性的学习的同时，要精益求精，学透钻透。要记得有一技傍身，以后再社会上才能有碗饭吃啊。 实训是结束了，但对知识的学习是永远不能停止的。大二相比与大一多了些业余时间，多利用这些空余时间，补补自己的精神空间，丰富专业知识，提高专业技能，提升专业素养，为做一个全面型技术人才努力～ 10 四、主要参考资料 1.赵长旭编著，关雄飞主审，《数控加工工艺》，西安电子科技大学出版社，出版时间:2006年1月。 2(主编赵长旭，参审沈骅，《数控加工工艺课程设计指导书》，西安电子科技大学出版社，出版时间:2007年7年。 3.邓建新、赵军编著，艾兴主审，《数控刀具材料选用手册》，机械工业出版社，出版时间:2005年8月。 4.主编王爱玲，副主编李清，《数控机床加工工艺》，机械工业出版社，出版时间:2006年9月。 5.主编贾凤桐，《简明铣工手册》机械工业出版社，出版时间:2001年4月。 五、附 一张机械加工工艺卡(表1-3)，一张刀具卡(表1-4)，五张加工工序卡(表1-5至1-9)，一张程序表(表1-10): 11 表1-3 产品型号 零件编号 A001 第 1 页 丽水职业技术学院 机械加工工艺过程 零件名称 结合子 共 1 页 材名称 型号及规格 毛坯种类 毛坯尺寸 毛重/Kg 料 45号钢 模锻 ø114x124 净重/Kg 序工序名工艺装备名称与编号 工时定额(小时) 工序内容 设备 号 称 夹具 量具 刃具 辅具 准备 操作 单件 1 备料 模锻:ø114x124 2 热处理 正火 粗车右端面，外轮廓，各部分保留2~3mm， 数控车三爪卡93?外圆车3 车 后精车至尺寸。 床游标卡尺 盘 刀 CK6132 数控车三爪卡4 车 掉头装夹右端，粗、精加工左段 床千分尺 内外圆车刀 盘 CK6132 5 镗 夹右端，粗、精镗内圆轮廓，退刀槽 镗床 镗刀 芯轴 数控铣Ø6高速钢钻6 钻 钻3- ø6圆 分度头 床 头 7 热处理 调质220~240HBS 8 插 插内花键 插齿机 游标卡尺 插齿刀 数控铣Ø15高速钢9 铣 铣零件图左端4-21槽 V型块 游标卡尺 床 立铣刀 10 磨 根据零件图表面粗糙度要求加工 磨床 11 钳 去毛刺 12 检查 按图样技术要求检查项目 修标记 学生班级 学生姓名 指导老师 完成日记 改 记签名 数控0806 蔡无及 李立 陈明 录 12 表1-4 产品名称或代号 零件名称 结合子 零件图号 02 序号 刀具号 刀具规格名称 数量 加工表面 刀尖半径/mm 备注 1 T01 93?右偏外圆车刀 1 粗精加工零件外轮廓 0.2 25x25 2 T02 内圆车刀 1 粗精加工零件内轮廓 0.2 25x25 3 T03 镗刀 1 内圆退刀槽 0.4 20x20 4 T04 Ø15mm高速钢立铣刀 1 零件左端键槽 5 T05 Ø6高速钢钻头 1 3- ø6孔 6 T06 内花键插齿刀 1 花键 7 T07 宽度为3mm的切断刀 1 外圆表面2处凹槽 25x25 8 T08 砂轮 1 表面粗糙度 细砂 编制 蔡无及 审核 批准 2009年 1 月 5 日 共 1 页 第 1 页 13 表1-5 丽水职业技术学院 数控加工工序卡 零件名称 结合子 零件编号 A001 工序号 工序外轮廓加工 名称 3 编号 设备 型号 名称 数控车床 编号 夹具 名称 三爪卡盘 定额 每批件数 1 单件时间 工人级别 学生班级 学生姓名 日期 数控0806 蔡无及 1.3 刀具及辅具 量具 切削用量 机动辅助序工 步 内 容 时间时间规数规号 编号 名称 编号 名称 数量 a f v n pc小时 小时 格 量 格 粗车右端面; 93?右偏外圆1 粗车外圆表面分别至尺寸ø70.4mm、T01 1 千分尺 1 1 0.8 800 车刀 66mm 半精车外轮廓，留余量0.15; 93?右偏外圆2 T01 1 千分尺 1 0.4 0.3 1000 倒圆角，倒斜角 车刀 93?右偏外圆3 精车右端至尺寸 T01 1 千分尺 1 0.2 0.2 1000 车刀 4 切槽刀加工右端两处凹槽 T07 切槽刀 1 游标卡尺 1 1 0.3 500 掉头装夹右端，粗车左端至尺寸93?右偏外圆5 T01 1 千分尺 1 1 0.8 800 ø110.4mm 车刀 93?右偏外圆6 半精车左端外圆，留余量0.15 T01 1 千分尺 1 0.4 0.3 1000 车刀 93?右偏外圆7 精车左端至尺寸 T01 1 千分尺 1 0.2 0.2 1000 车刀 14 表1-6 丽水职业技术学院 数控加工工序卡 零件名称 结合子 零件编号 A001 工序名工序号 内孔加工 称 5 编号 设备 型号 名称 数控车床 镗床 编号 夹具 名称 三爪卡盘 定额 每批件数 1 单件时间(小 时) 工人级别 学生班级 学生姓名 日期 数控0806 蔡无及 1.3 刀具及辅具 量具 切削用量 机动辅助序工 步 内 容 时间时间规号 编号 名称 数量 编号 名称 规格 数量 a f v n pc小时 小时 格 内圆车游标1 夹右端，粗车内圆轮廓，留0.4余量 T02 1 1 1 0.8 600 刀 卡尺 内圆车游标2 半精车至尺寸ø54.6，ø93.6，29.6 T02 1 1 0.3 0.2 800 刀 卡尺 3 粗镗内圆，退刀槽 T03 镗刀 1 0.1 0.4 700 4 精镗内圆 T03 镗刀 1 0.02 0.2 900 镗刀、游标4 镗尺寸ø55有同轴度要求 T03 1 1 0.2 0.2 900 芯轴 卡尺 细5 磨内径ø55 T08 砂轮 1 1200 砂 15 表1-7 丽水职业技术学院 数控加工工序卡 零件名称 结合子 零件编号 A001 工序号 工序名ø6孔加工 称 6 编号 设备 型号 名称 数控车床 编号 夹具 名称 回转台 分度头 定额 每批件数 1 单件时间(小 时) 工人级别 学生班级 学生姓名 日期 数控0806 蔡无及 1.3 刀具及辅具 量具 切削用量 机动辅助序工 步 内 容 时间时间号 编号 名称 规格 数量 编号 名称 规格 数量 a f v n pc小时 小时 1 上回转台，分度头装夹 高速游标0.05~2 定好角度，钻3个间隔120?的ø6孔 T05 钢钻Ø6 1 1 10~18 300 卡尺 0.1 头 16 表1-8 丽水职业技术学院 数控加工工序卡 零件名称 结合子 零件编号 A001 工序号 工序名铣键槽 称 9 编号 设备 型号 名称 数控铣床 编号 夹具 名称 V型块 定额 每批件数 1 单件时间(小 时) 工人级别 学生班级 学生姓名 日期 数控0806 蔡无及 1.3 辅助 刀具及辅具 量具 切削用量 时间机动工小时 工 步 内 容 时间序 小时 编号 名称 规格 数量 编号 名称 规格 数量 a f v n pc 立铣游标0.1~01 粗铣4个槽，留0.3余量 T04 Ø15 1 1 0.2 18~42 500 刀 卡尺 .25 立铣游标0.02~2 精铣4个槽至尺寸 T04 Ø15 1 1 800 刀 卡尺 0.05 3 对槽进行局部淬硬52HRC 4 磨 T08 1200 17 表1-9 丽水职业技术学院 数控加工工序卡 零件名称 结合子 零件编号 A001 工序名工序号 插内花键 称 8 编号 设备 型号 名称 插齿机 编号 夹具 名称 定额 每批件数 1 单件时间(小 时) 工人级别 学生班级 学生姓名 日期 数控0806 蔡无及 1.3 刀具及辅具 量具 切削用量 机动辅助序工 步 内 容 时间时间号 编号 名称 规格 数量 编号 名称 规格 数量 a f v n pc小时 小时 1 拉刀，加工内花键 T06 拉刀 1 0.1 0.05 300 2 磨 T08 砂轮 细砂 1 1200 18 表1-10 程 序 段 号 指 令 及 其 内 容 说 明 001 O0001 程序名称 002 G21 G40 G97 G99 程序初始化 003 T0101 选择外圆车刀 004 M03 S800 主轴正转，主轴800r/mim正转 005 G00 X74.0 Z2.0 刀具快速定位 006 G71 U1.0 R1.5 外圆粗车循环，背吃刀量1.0 007 G71 P10 Q20 U0.5 W0.2 F0.2 留余量X0.5，Z0.2，进给量0.2mm/r 008 N10 G00 X0.0 进刀 009 G01 Z0.0 010 X70.0 012 Z-63.5 外圆车至63.5mm处 013 G02 X76.0 Z-66.5 R3 倒R3圆弧 014 G01 X108 015 X110 Z-68.5 016 Z-122.0 倒2x45?斜角 017 N20 G01 X115 车至115mm，退刀 018 G00 Z2.0 回到程序初始点 019 X74.0 020 M05 主轴停转 021 M00 程序暂停 022 T0202 换切断刀 023 M03 S500 主轴转动，主轴500r/mim正转 024 G00 X74.0 Z2.0 快速定位 025 G01 Z-3.0 刀具慢移至Z3处 026 X68.0 F30 切槽，深2mm 027 X74.0 F200 退刀 028 G00 Z-26.0 快速移至Z26处 029 G01 X68.0 F30 切槽，深2mm 030 X74.0 F200 退刀 031 G00 X74.0 Z2.0 快速回到程序初始点 032 M05 主轴暂停 033 M30 程序停止 19 20