专用机械传动轴的加工工艺流程设计

专用机械传动轴的加工工艺流程设计 专用机械传动轴的加工工艺流程设计 摘 要 机械加工工艺流程设计能力是从事机械制造专业的科研、工程技术人员必须具备的基本素 质之一。机械加工工艺流程设计作为高等工科院校教学的基本科目，在实践中占有极其重要 的地位，工艺流程设计在加深对专业课程基本理论的理解和加强对解决工程实际问题的能力 培养方面所发挥的作用是显而易见的。 本设计是传动轴的加工工艺流程设计，其结构虽然规则，但是精度要求比较高，所以工艺 要求比较复杂。需要粗车、数车、铣车、磨销，其中数车是加工关键。数控车床加工工艺是 以机械制造中的工艺基本理论为基础，结合数控车床的特点，综合运用多方面的知识解决数 控车床加工过程中面临的工艺问题。 工艺流程是保证机械产品高质量、低成本的一种重要的工艺依据，工艺流程设计在机械加 工中就显得更为突出，因此中小型零件加工的流程设计常被选作毕业设计的主要内容之一。 关键词:传动轴，工艺流程，粗车，数控车床，编程 I THE DESIGN OF DRIVE SHAFT MACHINTNG PROCESS ABSTRACT The ability of machine-finishing process design is one of the basic abilities which the machinery manufacture specialized scientific researcher, engineers and technicians are engaged in must be have.The machine-finishing process design as a basical subject that all the higher engineering course colleges and universities teaching took,holding the extremely important position in the practice.The machine-finishing process design has a significantly function which is deepening on the specialized curriculum elementary theory understanding and strengthening the ability to solve the function that the project actual problem. This design is drive shaft’s machine-finishing process design， it’s structure is rule, but the accuracy requirement is quite high.needing rough turning, NC processing, milling, grinding, and NC processing is the key. CNC processing machinery is in the process based on the basic theory, combining the characteristics of CNC, comprehensive use of various aspects of knowledge to solve CNC in the process of facing the problem. The machine-finishing process design is an important craft basis that guarantee high grade, low cost machine-finishing. The process design appears more prominent in the machine-finishing,therefore middle and small scale components machine-finishing process design is selected frequently to do graduation project. KEY WORDS:drive shaft，technical process，rough turning，CNC，programming 目 录 II 前 言 ................................................................................................1 第1章 零件分析 .............................................................................2 ?1.1 计算生产纲领，确定 生产类型 ...........................................2 ?1.2轴类零件的作用、分类及技术要求 ....................................2 ?1.3工艺分析 ..............................................................................5 第2章 工艺流程设计 .....................................................................7 ?2.1确定毛坯制造形式及尺寸 ...................................................7 ?2.2基准的选择 ...........................................................................7 ?2.2.1 粗基准的选择 ...............................................................7 ?2.2.2 精基准的选择 ...............................................................8 ?2.3主要工序加工方法 ...............................................................8 ?2.4工艺流程的拟定 ................................................................. 10 第3章 工序设计 ........................................................................... 13 ?3.1选择加工设备和工艺设备 ................................................. 13 ?3.1.1 选择机床 ..................................................................... 13 ?3.1.2 选择夹具 ..................................................................... 13 ?3.1.2 选择刀具 ..................................................................... 13 ?3.1.3 选择量具 ..................................................................... 16 ?3.2确定工序尺寸 ..................................................................... 17 ?3.3确定切削用量 ..................................................................... 18 ?3.3.1确定工序4的切削用量 .............................................. 18 ?3.3.2确定工序6,12的切削用量 ....................................... 20 ?3.3.3确定工序13的切削用量 ............................................ 30 ?3.3.4确定工序15的切削用量 ............................................ 31 结 论 .............................................................................................. 32 参考文献 ........................................................................................ 33 致 谢 .............................................................................................. 34 III 前 言 在现在机械制造工业中，切削加工仍然是将金属毛坯加工成规定的几何形状、尺寸和表面 质量的主要加工方法。目前，全球经济正处于一个根本性的变革时期，人类社会正逐步由工 业经济时代步入知识经济时代。知识经济是在工业经济高度发展的基础上建立的，是生产力 发展的崭新阶段。在知识经济条件下，制造业是一个国家经济发展的支柱，是国民经济收入 的重要来源，在整个国民经济中处于十分重要的地位。制造业的发展对一个国家的经济及社 会文化具有巨大和深刻的影响，国民经济的发展速度在很大程度上取决于机械制造技术水平的高低和发展速度。据统计，20世纪90年代各工业化国家机械制造业所创造的财富占国内生产总值(GDP)的比例平均为22.15%，美国财富的68%来源于制造业;日本国内生产总值的49%是由制造业提供;我国制造业产值占工业总产值的比例为45%。机械制造业的技术发展水平不仅决定企业现时的竞争力，更决定了全社会的长远利益和经济的持续增长。可以说，制造业是实现经济增长的物质保证，没有机械制造业的发展和振兴，就没有整个国名经济的发展和振兴。国民经济各部门的生产技术水平和经济效益，在很大的程度上取决于机械工业所能提供的装备的技术性能质量和可靠性。通过本设计使我们对制造过程有一个总体的认识，掌握金属切削过程的规律和控制方法及机械加工过程机械加工精度和加工表面质量分析的基础知识，并能结合实际合理地选择加工方法和切削参数以及机床、刀具、夹具，具备制订机械加工和装配工艺规程的能力，能对具体的工艺问题进行分析，提出改进产品质量，提高生产率，降低成本的工艺措施，了解现代制造技术的现状与发展趋势。 经过二十多年的改革开放，我国现代化建设正在蓬勃发展，面对国内生产任务的增长和国际竞争形势的严峻，各个生产部门对机械产品的技术装备提出了日益增长的需要，所以我们一定要学好机械的设计基本理论、基本知识和基本技能，通过毕业设计提高自己的能力。 1 第1章 零件分析 ?1.1 计算生产纲领，确定生产类型 本设计为某产品的传动轴零件，该产品的年生产量400台，其设备品率为5%，机械加工废品率为1%，则可知: 件 该零件年生产量424件，且现已知该产品属于轻型机械，则根据表1.1,2[1]确定生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为小批量生产。 ?1.2轴类零件的作用、分类及技术要求 本设计零件是轴类零件，轴是组成机器的重要零件之一。轴的主要功用是支承旋转零件(例如齿轮、蜗轮等)、传递运动和动力。按轴承受的载荷不同，轴类零件可以分为心轴、转轴、传动轴等。心轴工作时仅承受弯矩而不传递转矩，如下图1-1所示自行车轴。 图1-1 转轴工作时既承受弯矩又承受转矩，如下图1-2所示减速器中的轴。 2 图1-2 传动轴则只传递转矩而不承受弯矩，如下图1-3所示汽车中联接变速箱与后桥之间的轴。 图1-3 轴的材料主要是碳钢和合金钢。钢轴的毛坯多数用轧制圆钢和锻件，锻件的内部组织均匀，强度比较好，重要的轴、大尺寸或阶梯尺寸变化较大的轴，应采用锻制毛坯，对直径较小的轴，可直接用圆钢加工。由于碳钢比合金钢价廉，对应力集中的敏感性较低，同时也可以用热处理的办法提高耐磨 3 性和抗疲劳强度，故轴采用碳钢制造最广泛，其中最常用的是45#钢。不重要或低速轻载的轴以及一般传动的轴也可以使用Q235、Q275等碳钢制造。合金钢比碳钢具有更高的力学性能和更好的淬火性能。因此，在传递大动力，并要求减小尺寸与质量，提高轴的耐磨性，以及处于高温条件下工作的轴，常采用合金钢。高强度铸铁和球墨铸铁容易作成复杂的形状，而且价廉，吸振性和耐磨性好，对应力集中的敏感性较低，故常用于制造外形复杂的轴。轴的结构如下图1-4所示应便于加工与装配。形状力求简单，阶梯轴的级数尽可能少，而且各段直径不易相差太大。轴上需磨削的轴段应设计出砂轮越程槽，需车制螺纹的轴段应有退刀槽。轴上各圆角、倒角、砂轮越程槽以及退刀槽等尺寸尽可能统一，同一轴上的各个键槽应该开在同一母线位置上。为便于装配，轴端应有倒角。轴肩高度不能妨碍零件的拆卸。对于阶梯轴一般设计成两端小中间大的形状，以便于零件从两端装拆。 图1-4 4 ?1.3工艺分析 工艺分析前应最好先熟悉一下有关产品的装配图，了解产品的用途、性能、工作条件以及该零件在产品中的地位和作用。然后根据零件图对其全部技术要求做全面的分析，既要了解全局，又要抓住关键。然后从加工的角度出发，对零件进行工艺分析，其主要 注意键槽尺寸精度; (5) 轴10 段尺寸精度; (6) 轴肩处尺寸突变产生应力集中，易发生疲劳破环，为此采用凹圆角以增大过度圆角半径降低应力集中; (7) 多处砂轮越程槽、螺纹退刀槽。 5 图1-5 零件图 6 第2章 工艺流程设计 ?2.1确定毛坯制造形式及尺寸 轴的材料主要是碳钢和合金钢，考虑经济性以及设计对材料要求，本设计采用45#钢。为提高经济性和生产率，对这种碳钢材料制成的零件，尤其需要重视精化毛坯，尽量减小加工余量，节约金属和加工工时。还应采用先进的工艺方法力求在可靠地保证质量的前提下，减少切削加工工序的数目和工序成本。由零件图和生产纲领可知此轴直径相差不大且是小批量生产，所以宜采用棒料。由于带台阶的轴最大直径接近于中间部分，应按最大直径选择毛坯直径。由零件图则可知最大直径接近中间部分，尺寸为36mm，则零件的长度与基本尺寸之比为n=l/d=200/366。查表2.2,34[1]棒料毛坯直径应该 ,选择40mm，查表2.2[2]35毛坯长度应选205mm，既毛坯尺寸为40mm205mm。 ?2.2基准的选择 ?2.2.1 粗基准的选择 为使所有加工表面都有足够的加工余量和保证各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度，粗基准选择应遵守以下原则: 一、为保证不加工表面与加工表面之间的位置要求应选用不加工表面为粗基准，如果零件上有不需加工的表面，则应选择该面作粗基准，以保证不加工表面与加工表面之间的相互位置精度。当零件上有几个不需加工的表面时，应选择与加工表面之间相互位置精度要求较高的表面作粗基准; 二、为保证工件某重要表面的余量均匀，选择该表面为粗基准，选择重要表面或加工余量最小的表面作为粗基准，若工件所有表面都需加工，应选择工件上的重要表面或加工余量最小的表面作为粗基准，可使各加工表面都有足够的加工余量，并使重要表面的余量均匀; 三、选择较为平整光洁、面积较大的表面作粗基准，这是为了保证定位的准确，夹紧牢靠。不宜选择有浇口、冒口、飞边的表面和分型面等作粗基 7 准; 四、粗基准应避免重复使用，特别是主要定位基准，因为粗基准本身是毛坯面，精度和表面粗糙度很差，重复使用会导致加工表面产生较大的位置误差。 依据以上原则本设计粗车时以外圆和两端面为粗基准。 ?2.2.2 精基准的选择 选择精基准应丛整个工艺过程考虑如何保证工件的尺寸精度与位置精度，并使装夹方便可靠。其选择原则如下: 一、用工序基准做精基准，实现基准重合，以免产生基准不重合误差; 二、当用一组精基准定位可以较方便加工其它各表面时，应尽可能多采用此组精基准定位，实现基准统一，减少工装费用，避免基准转换误差; 三、当精基准要求加工余量小而且均匀时，应选择加工表面自身为精基准，实现自为基准原则; 四、为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循互为基准，反复加工原则; 五、选择定位准确、稳定、夹紧可靠，使夹具结构简单原则。 依据以上原则本设计精车时以两侧端面中心孔为精基准。 ?2.3主要工序加工方法 根据零件的加工要求和零件的结构特点等因素选用相应的加工方法。选用加工方法时，还要考虑到现有加工方法的改进和发展、新加工方法的推广以及毛坯制造新技术发展等。具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只加工一次就能达到图样要求的，对于精密零件的主要表面往往要通过几次加工才能逐步达到规定的精度。而达到同一精度要求所采用的加工方法有多种可供选择，但在选择某一表面的加工方法时，一般总是首先选定它的最佳加工方法，然后再逐一选定各前道工序的加工方法。但是，无论何种加工表面，在考虑它的加工时，都应注意如下几个方面: 一、所选加工方法的经济精度及表面粗糙度要与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。经济加工精度是指在正常加工条件下(采用的设备、工艺装备和标准技术等级的工人、不延长加工时间)所能保证的加工 8 精度。 二、所选加工方法要能确保加工面的几何形状精度和表面间相互位置精度的要求。某些加工方法如拉削、珩磨、超精加工等，一般不能提高加工面的位置精度，而只能提高加工面的尺寸精度、形状精度及降低表面粗糙度的要求。 三、加工方法要与零件材料的可加工性相适应。如硬度很低而韧性较高的金属材料(如非铁金属)一般不宜采用磨削方法加工，而淬火钢、耐热钢因硬度高则最好采用磨削加工方法。 四、加工方法要与生产类型相适应。大批量生产时，应采用高效率的机床设备和先进的加工方法。如加工内孔和平苗时，可采用拉床和拉刀;轴类零件加工可采用半自动液压仿形车床和常规加工方法。 五、加工方法要与企业现有生产条件相适应。选择加工方法不能脱离本厂现有设备状况和工人技术水平。既要充分利用现有设备，也要注意不断地对原有设备和工艺进行技术改造，适应生产的发展。 六、几种加工方法要互相配合。对精度高和表面粗糙度小的表面，若单独采用某一种加工方法，都难以经济高效地加工出来。所以，应根据零件表面的具体要求，考虑各种加工方法的特点以及应用，将几种加工方法结合起来，逐步地完成零件表面的加工。 本设计依据以上原则以及表1.4,6[1]确定主要工序加工方法如下: 一、轴1段:未标注尺寸公差，根据GB1800—79规定其公差等级应为IT14，表面粗糙度为1.6 m，需进行粗车、半精车、精车; 二、轴2段:公差等级IT10，表面粗糙度为1.6 m，则需进行粗车、半精车、精车; 三、轴3段:公差等级IT6，表面粗糙度0.8 m，需要进行粗车、半精车、磨削; 四、轴4、6段:未标注尺寸公差，则可以根据GB1800—79规定其公差等级IT14，表面粗糙度为6.3 m，需要进行粗车、半精车; 五、轴7段:其公差等级为IT6，表面粗糙度为1.6 m，需进行粗车、半精车、精车; 六、轴8段:其公差等级为IT7，表面粗糙度为0.8 m，需进行粗车、半精车、磨削; 9 七、轴10段:公差等级为IT11，表面粗糙度为6.3 m，需进行粗车、铣车; 八、其他:圆弧需要数车，键槽长(IT11， 3.2 m)，键槽宽(IT8， 3.2 m)需铣车。 ?2.4工艺流程的拟定 不同的零件，由于结构、尺寸、精度和表面粗糙度等要求不同，其加工工艺也随之不同。即使是同一零件，由于生产批量、机床设备以及夹量具等条件的不同，其加工工艺也不尽相同。一个零件可能有几种工艺方案，但其中总有一个是更为合理的。合理的加工工艺在一定的生产条件下，使生产率最高，成本最低;有良好、安全的劳动条件。因此，制订一个合理的加工工艺，除须具备一定的工艺理论知识和实践外，还应该深入工厂，了解实际情况。一个较复杂零件的工艺，往往要经过反复实践、反复修改，使其逐步完善的过程。考虑零件的生产纲领、几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，且根据先粗后精、先主后次、先面后孔、基面先行等原则制定工艺流程如下: 工艺流程一 工序号 工序 调质——HB230—270; 3 φ40外圆定位，伸出110mm，找正夹紧，车端面， 钻 A2.5中心孔; 4 车外圆φ34，长104mm，车外圆φ28，长42mm; 5 调头φ34及端面定位夹紧，车端面，卡长96 mm， 间接保证L=200 mm，钻中心孔A5，车外圆φ34， 卡长60 mm，钻M6底孔φ5，深20 mm， 扩孔6.4， 深至2 mm，饺孔; 6 数车22外圆，并倒角，车φ24mm、φ25.4mm、 φ30mm外圆分别至φ24mm、φ25.6mm、φ 30.2mm，长分别为25mm、12mm、50mm; 10 7 车退刀槽3×1.5，粗车螺纹M24×2; 8 精车φ22mm、φ25.4mm、φ30mm外圆分别至 22mm、25.45mm、30mm，精车螺纹; 9 车?、?处砂轮越程槽; 10 掉头并夹紧，车φ30mm、φ30.4mm、φ36mm分11 12 13 14 15 16 17 工艺流程二 工序号 1 2 3 4 5 6 别至 φ30.2mm、φ30.6mm、φ36.5mm，长分别为48mm、12mm、35mm; 精车锥度1:10圆锥面，长25mm，精车φ30mm、φ30.4mm、φ36mm分别至φ30mm、φ30.45mm、φ36mm长分别为23mm、12mm、35mm; 车R30圆弧，车?处砂轮越程槽; 铣键槽及四棱面轴段; 热处理——淬火HRC45—50; 磨中心孔 磨外圆φ30,0.021,0.008、φ25 0.1; 终检。 工序φ40外圆定位，伸出110mm，找正夹紧，车端面，钻 A2.5中心孔; 调头并以φ40外圆及端面定位夹紧，车端面，卡长96 mm，间接保证L=200 mm，钻中心孔A5，钻M6底孔φ5，深20 mm ，扩孔6.4，深2 mm，饺孔; 车外圆φ34，长104mm，车外圆φ28，长42mm，车外圆φ34，卡长60 mm; 数车22外圆，并倒角，车φ24mm、φ25.4mm、 φ30mm外圆分别至φ24mm、φ25.6mm、φ 30.2mm，长分别为25mm、12mm、50mm; 11 7 车退刀槽3×1.5，粗车螺纹M24×2; 8 精车φ22mm、φ25.4mm、φ30mm外圆分别至 22mm、25.45mm、30mm，精车螺纹; 9 车?、?处砂轮越程槽; 10 掉头并夹紧，车φ30mm、φ30.4mm、φ36mm分 别至 φ30.2mm、φ30.6mm、φ36.5mm，长分别为 48mm、12mm、35mm; 11 精车锥度1:10圆锥面，长25mm，精车φ30mm、 φ30.4mm、φ36mm分别至φ30mm、φ30.45mm、 φ36mm长分别为23mm、12mm、35mm; 12 车R30圆弧，车?处砂轮越程槽; 13 铣键槽及四棱面轴段; 14 热处理——淬火HRC45—50; 15 磨中心孔 0.02125 0.1; 16 磨外圆φ30, ,0.008、φ 17 终检。 工艺流程一与工艺流程二除在粗车部分工序不一样，其他的部分相同。工艺流程一先车右端面，钻中心孔，车右端外圆，再车左端面，钻中心孔，车左端面外圆。需要两次装夹工件，同时自定心三爪卡盘的作用使工件的刚度比工艺流程二的刚度好;工艺流程二的外圆加工工序集中，易于操作和保证加工面的相互位置精度，但是需要三次装夹，工件加工过程中的辅助时间和使用粗基准的次数都没有流程一合适，同时工件的刚度在加工时没有工艺流程一的刚度高。综合比较本设计选择工艺流程一。 12 第3章 工序设计 ?3.1选择加工设备和工艺设备 ?3.1.1 选择机床 机床选择的原则: 一、机床的加工范围应与零件的尺寸相适应; 二、机床的精度应与工序要求的精度相适应; 三、机床生产效率应与零件的生产类型相适应。 经以上选用原则，又知生产类型是单件小批量生产，故加工设备采用砂轮切割机、普通车床、数控车床、铣床及磨床，具体安排如下: 一、下料用砂轮切割机 二、工序3~5工序4的工步不多，本设计为小批量生产，不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求，零件的外廓尺寸不大，此段工序精度要求不高，选用最常用的CA6132卧式车床即可(表4.2,7[1])。 三、工序6~12由于圆弧加工用普通机床难以加工，本设计选用数控车床，本设计采用经济型数控卧式车床CJK6132。 四、工序13需铣键槽及四方，键槽需要粗铣、半精铣，本设计采用X6120型万能铣床。 五、工序15采用MM1432A型磨床。 ?3.1.2 选择夹具 本设计为一直径相差不大的阶梯轴，坯料选择为棒料，生产纲领为小批量生产，故粗车和数控加工用三爪自定心卡盘和顶尖即可;铣削部分由于轴端四棱面呈正方形分布，因此需要分度头来调节装夹;磨削部分需用磨床通用夹具。 ?3.1.2 选择刀具 一、本设计粗加工部分保证的尺寸精度要求不高可用游标卡尺测量，属粗加工，因此可用90度外圆车刀，既采用YT类硬质合金，YT5(GB5343.1 13 —85，GB5343.2—85)数据如下表3-1所示: 表3-1 YT5刀具数据卡片(数据来源参考书[3]) 14 二、 数控加工部分采用车刀如下: 1、T01 90?硬质合金外圆车刀 2、T02 硬质合金60?外螺纹车刀 3、T03 3mm切槽刀 4、T04 圆形车刀 将所选定的刀具参数如下表3-2所示: 表3-2 数控加工刀具卡片 三、铣刀的选择如下: 铣削部分铣键槽时需要粗铣、半精铣，查表3.1,40[1]本设计选错齿三面刃铣刀(GB1128—85)。零件要求铣切深度4mm，按表3.1,28[1]，所选铣刀直径应为50~75mm，因此查表2.8,40[1]所选铣刀数据如下:进行半精铣工序铣刀直径应为D=63mm，宽L=8mm，孔径D=22mm，齿数Z=14个;粗铣时由于留有双面余量2mm表2.3,22[1]，槽宽加工到6mm，所选铣刀规格为D=63mm，L=6mm，孔径D=22mm，齿数Z=14个。具体如下表3-3示: 表3-3 15 ?3.1.3 选择量具 本零件属于小批量生产，一般采用通用量具，如下表3-4所示: 表 3-4 16 ?3.2确定工序尺寸 在加工过程中，多数情况属于基准重合。此时，可按如下方法确定各工序尺寸和公差: 一、 确定各工序加工余量; 二、从最终加工工序开始，即从设计尺寸开始，逐次加上(对于被包容面)或减去(对于包容面)每道工序的加工余量，可分别得到各工序的基本尺寸; 三、 除最终加工工序取设计尺寸公差外，其余各工序按各自采用的加工方法所对应的加工经济精度确定工序尺寸公差; 四、除最终加工工序按图纸标注公差外，其余各工序按"入体原则"标注工序尺寸公差; 五、 一般毛坯余量(即总余量)已事先确定，故第一道加工工序的由毛 坯余量(总余量)减去后续各半精加工和精加工的工序余量之和而求得。本设计工序尺寸如下表3-5所示: 表3-5 17 ?3.3确定切削用量 合理选择切削用量，对保证加工精度和加工质量，提高生产率和刀具耐用度有很大影响。选择切削用量是要选定切削深度，进给量和切削速度。在这三个因素中，对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，切削深度最低。对表面粗糙度影响最大的是进给量，而对切削力影响最大的是切削深度。在粗加工阶段，选择尽可能大的切削深度，其次要选择较大的进给量，最后确定一个切削速度。在半精、精加工阶段，由于加工精度和表面质量要求较高，一般选择较小的切削深度和进给量。 ?3.3.1确定工序4的切削用量 本工序为粗车，已知加工材料为45#，HB230-270，型材为棒料，且有外皮，机床为CA6132普通车床，工件装夹在三爪自定心卡盘中。 一、确定粗车外圆φ34 mm的切削用量 所选刀具为YT5硬质合金车刀，刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚为4.5mm，根据表5,113[3]，选择刀具几何角度应为 s=0 ， o=12 ， o=6 , o’=4 , Kr=90 ，Kr’=10 ， =0.8mm 1、确定背吃刀量ap 背吃刀量根据加工余量确定。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下, 等于加工余量, 这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度, 一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。粗加工(Ra10,80 m)一次进给应尽可能切除全部余量。在中 18 0 0 0 等功率机床上, 背吃刀量可达( 8,10mm)。半精加工(Ra1.25,10 m) 时, 背吃刀量(0.25,2mm)。精加工( Ra0.32,1.25 m)背吃刀量( 0.2,0.4mm) 。在工艺系统刚性不足或毛坯余量非常大, 或余量不均匀时，粗加工要分几次进给, 并且应当把第一、二次进给的背吃刀量尽量取得大一些。粗车双边余量为6mm，则加工余量为ap=3mm 2、确定进给量f 粗加工时，由于对工件表面质量没有太高的要求，这时主要考虑机床进给机构的强度和刚性及刀杆的强度和刚性等限制因素，可根据加工材料、刀杆尺寸、工件直径及已确定的背吃刀量来选择进给量。在半精加工和精加工时, 则按表面粗糙度要求, 根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度来选择进给量。如精铣时可取20,25mm/min, 精车时可取0.10,0.20mm/r。最大进给量受机床刚度和进给系统的性能限制。在选择进给量时, 还应注意零件加工中的某些特殊因素。比如在轮廓加工中, 选择进给量时,应考虑轮廓拐角处的超程问题。特别是在拐角较大、进给速度较高时, 在接近拐角处适当降低 [2]进给速度, 在拐角后应逐渐升速, 以保证加工精度。根据表5,51在粗车钢 料，刀杆尺寸16mm×25mm，ap=3mm，工件直径在20—40mm时 f=0.4—0.5mm/r，查表5,27[2]选CA6140车床的横向进给量f=0.48mm/r。 3、选择车刀磨钝标准及耐用度 [2]根据表5,56，车刀后刀面最大磨损量取1mm时，车刀的耐用度为 T=60min。 4、确定切削速度V 根据表5,57[2]和表5,58[2]当用YT5硬质合金车刀加工硬度为HB230-270的45#时，m=0.2，xv=0.15，yv=0.35，修正系数为Kmv=0.77，Cv=242，KHv=1.24，Khv=0.9，Krv=0.81，Ktv=1。 则v cv T pfzmxvyv kv (3-1)v 242 0.77 1.24 0.9 0.81 1 600.2 30.15 0.480.35 =81.81m/min 故n 1000 vc (3-2) dw 19 1000 ,, , ,, =579r/min 根据表5,27[2]与579rmin相近较小的转速为560rmin 则实际切削速度为 vc dw n (3-3) ,,,, =79.13m/min 5、校验机床功率pc 根据表5,125[3]，当HB 230-270，ap? 3mm，f，0.75mm/r，V= 79.13m/min时，pc=2.4KW 切削功率的修正系数为: kkrpc=1.0, kr0kpc=0.94 ,kTpc=1.11, kspc=0.9 ,ktp=1.0 ,kMpc=1.0。 c 故实际切削时的功率为pc=2.25KW。 [3]根据表5,29机床主轴功率P=7.5kW 效率为80% 则主轴允许功率 PE=7.5×80%=6kW, Pc<PE 故所选切削用量可在CA6140机床上加工。最后确定的切削用量为:ap=3mm，f=0.48mm/r，V=79.13m/min，n=560r/min。 二、同样可以确定粗车外圆φ28 mm的切削用量 背吃刀量为ap=3mm，进给量f=0.48mm/r，主轴转速V=560r/min，切削 速度为87.9m/min。 三、确定基本时间 由公式粗车外圆φ34 mm时间T=(L+L1+L2+L3)×i/nf可知粗车外圆 φ34 mm时间T为23.66s，同样粗车外圆φ28 mm时间T为9.82s。所以本工序基本时间为33.48s。 ?3.3.2确定工序6,12的切削用量 此段工序为数控加工，数控加工选择切削用量: 粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本;半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。 一、切削深度t 20 在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，t就等于加工余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工，数控机床的精加工余量可略小于普通机床。 二、切削宽度L 一般L与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控加工，一般L的取值范围为L=(0.6,0.9)d。 三、切削速度v 提高v也是提高生产率的一个措施，但v与刀具耐用度的关系密切。随着v的增大，刀具耐用度急剧下降，故v的选择主要取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立铣刀铣削合金刚30CrNi2MoVA时，v可采用8m/min左右;用同样的立铣刀铣削铝合金时，v可选200m/min以上。 四、主轴转速n(r/min) 主轴转速一般根据切削速度v来选定。计算公式为(3-2)，式中dw为刀 具或工件直径(mm)。 数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。 五、进给速度V V应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。V的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低时，V可选择得大些。在数控程序的编制过程中，要在人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉刀具的选择方法和切削用量的确定，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。 结合上述各参数的选择原则，切削用量的选择结果如下表3-6所示: 表3-6 21 填写工序卡片如下表3-7所示: 表3-7 22 23 24 本设计以工件右端面与轴中心线的交点O为工件原点，建立XOZ工件坐标系。采用手动试切对刀方法把点O作为对刀点。换刀点设置在工件坐标系下X200、Z1处。该机床可以采用绝对值和增量值混合编程，采用绝对值用X、Z地址，增量值用U、W地址，其加工程序及加工工序图如下表3-8和图3-1所示: 表3-8 25 26 27 28 图3-1 数控加工工序图 29 ?3.3.3确定工序13的切削用量 此段工序为铣键槽及四棱面轴段，键槽需要粗铣和半精铣，四棱面轴端需要粗铣，选用X6120万能铣床，其主要参数如下: 一、 铣槽的切削用量 本设计粗铣走刀一次ap=3.5mm，精铣ap=0.5mm。大进给量用于小的铣销深度和铣销宽度，小的进给量用于大的铣销深度和铣销宽度。查表2.5,44[4]粗铣槽每齿进给量为0.04~0.06mm/z，本设计选取0.05mm/z，精铣量为0.5~1.2mm/r，本设计选取1.0mm/r。粗铣时，切削负荷大铣销速度应取小值，精铣时为了降低表面粗糙度，切削速度应取大值。查表2.5,42[4]铣销速度为1.00~1.92m/s取精铣时100m/min，粗铣时60m/min。由主轴转速公式可以算的粗铣主轴转速为300r/min，精铣时主轴转速为500r/min。 二、 铣四方的切削用量 30 [4] 铣四方时只需粗铣即可，最大加工余量为2.5mm。查表2.5,44粗铣槽[4] 每齿进给量为0.04~0.06mm/z，本设计选取0.05mm/z，查表2.5,42铣销速 度为1.00~1.92m/s，取60m/min，主轴转速公式可以算的粗铣主轴转速为300r/min。 ?3.3.4确定工序15的切削用量 0.021 ,,,，所用磨床为MM1432A,其参数此段工序为磨外圆 30,,0.008,、 如下: 表3-10 磨床MM1432A [4]0.021 查表2.6,31砂轮旋转速度选为30m/s，查表2.6,32[4]磨 30,,0.008,时工件 ,工件转速为25m/s，工件纵向进给量为fa 转速为32m/s，磨 ,,时 0.021 =(0.4~0.6) bs=0.4×25=10mm/r，磨 30,,0.008,时工作台单行程磨销进给量ap1 (mm/st)为0.0034，磨 ,,,时工作台单行程磨销进给量ap2 (mm/st)为0.0036，磨销修正系数k11=0.9，k12=1.1，k21=0.9，k22=0.9，所以ap1=0.0034×0.9×0.9=0.0028，ap2=0.0036×0.9×1.1=0.0036。 31 结 论 经过几个月紧张而有序的努力，毕业设计工作已经告一段落。在这几个月中，完成了“专用机械传动轴的加工工艺流程设计”这一题目的设计。 毕业设计是一个将学习的东西用于实际的设计中去，也是一个温故而知新的过程。在毕业设计中，从论文的题目、要求到设计，需要搜集大量的资料、进而思考，定出设计思路，然后按照这个设计思路进行设计。在设计过程中体会到好多东西:如做一个自始自终的人。尽力把每一章节都做好，一切按照要求做，发挥自己的想象和展现自己的能力。 设计是一个创新的过程，通过设计掌握更多的知识，并且能够了解更多新知识和信息，要说也是一个学习的过程， 同时，作为即将毕业的学生，能够搞传动轴工艺流程编制的设计，确实从中学到了很多的知识。在项目设计方面，打破了以往单纯为解决问题的观念，树立了良好的项目设计思想。看到项目，首先要分析项目的可行性，如果项目可行，则可进行项目的方案论证，从中找出最优的设计方案，在列好设计提纲，并逐一对其进行设计与论证，最后进行全局的汇总和优化。在内容设计方面，比较深入的学习了车床夹具方面的知识，补充了自己知识上的不足，更重要的是给自己找到了一个发展的方向。 通过这次毕业设计，使我在本专业领域增长了知识，增多了常识，加深了认识。同时这次实战训练也使我更清楚认识到自己作为一个工程技术人员来说知识的匮乏，理论基础的不扎实和实践经验的不足，让我更清楚的认识到更深更广泛学习的必要性、重要性和紧迫性。毕业设计使我受益匪浅。 由于本次设计是一次创新和尝试，加之时间、经验和能力有限，在设计中有不少的不足之处，还需要更多的学习实践，在以后的学习和设计中，应该全面的考虑，吸取经验，达到实用性和经济效益的最佳结合，创造出更大的价值。 32 参考文献 【1】 李益民 《机械制造工艺设计简明手册》 北京 机械工业出版社 2000 【2】 叶伟昌 《机械工程自动化简明设计手册》 北京 机械工业出版社2001 【3】 刘华明 《刀具课程设计》 机械工业出版社 1986 【4】 陈榕林 《机械制造工艺与机床夹具》 第二版 北京 机械工业出版社 2000 【5】 刘守勇 《机械设计制造常用数据与新旧标准对照手册》北京 科学技 术文献出版社 1995 【6】 黎桂英 《最新实用机械加工手册》 广州 广州科技出版社 1995 【7】 艾兴、肖诗钢 《切削用量简明手册》 北京 机械工业出版社 1993 【8】 韩建海 《数控技术及装备》 武汉 华中科技大学出版社 2007 【9】 赵大兴 《工程制图》 北京 高等教育出版社 2004 【10】何永熹，武充沛 《几何精度学》 北京 北京理工大学出版社 2006 【11】刘伟，祝凌云 《AutoCAD2006自学手册》 北京 人民邮电出版社 2006 【12】文九巴 《机械工程材料》 北京 机械工业出版社 2002 【13】汝元功，唐照民 《机械设计手册》 北京 高等教育出版社 1995 【14】蔡安江 《机械制造技术基础》 北京 机械工业出版社 2007 【15】陈宏钧 《典型零件机械加工生产实例》 北京 机械工业出版社 2004 33 致 谢 在***悉心指导和同组同学的大力帮助下，经过这段时间的努力设计，完成了此次的毕业设计——专用机械传动轴的加工工艺流程设计。 本次设计是在***全面指导和同学们的通力合作下完成的，设计的全过程无不渗透着***和自己的努力。在设计中的每一点提高都来源于***教导和同学们的热情帮助。许老师知识的渊博，治学严谨的态度，一丝不苟的作风，对科学研究的热爱以及不断进取的精神，给我们留下了深刻印象，并会对我们以后工作产生深远影响，使我终身受益，与同学们的通力合作,也使我受益匪浅。 在设计过程中，同组同学给予了诸多的帮助和支持。我们共同研究，相互鼓励，使我们之间营造了一个良好的团体协作氛围。同时，也对周围同学的鼓励和支持表示感谢。在我的设计过程中，正是由于老师严谨、求实、细致、认真负责的工作态度和对学生无微不至的关怀，使我在大学里最后的设计中受益匪浅，为以后步入工作岗位打下了坚实的基础。在此感谢指导老师在设计中的辅导与帮助，感谢大学期间所有帮助我的老师和同学。在即将毕业之际，我向各位老师问好:老师们，你们辛苦了，谢谢你们。 34