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1、毕业设计说明书内江职业技术学院 机械工程系二一年十一月 项目名称： 齿轮轴的加工工艺与编程 学生组别：08级数控一班 专 业： 数 控 技 术 应 用学生班级：08级数控大专（三年）一 班指导教师： 熊 勇完成时间： 2010年11月29日目 录1 前言22.1 实训项目名称32.2 选用软件32.3 图形绘制33 机械加工工艺规程设计53.1 零件工艺分析53.2 零件技术要求分析53.3 零件毛坯选择63.4 工艺方案设计63.6 机床、夹具、刀具、量具和切削液的选择93.7 切削用量与工时定额的确定123.8 主要工序的技术要求和检验方法的确定134 生成NC代码程序及程序说明155 机
2、械加工工文件157 综合实训工作小结188 致谢语199 参考文献2110 附录211 前言数控加工工艺与编程课程综合实训是在学完数控加工工艺与编程课程后一个重要教学环节，是考核基础理论与专业知识、技术水平以及实际应用能力和文字、语言表达能力，是综合运用所学理论技能知识与生产实践相结合能力的重要依据，是培养和提高综合应用能力的重要环节。我们必须运用所学理论知识和技能知识，并结合生产实践按要求完成数控加工工艺与编程课程综合实训任务书所规定的全部内容。2 设计内容与步骤2.1 实训项目名称 齿轮轴的加工工艺与编程2.2 选用软件 1、 CAD软件、 2、PRO/E软件、 3、CAXA制造工程师 4
3、、CAXA数车 5、CAXA工艺手册2.3 图形绘制图1 CAD二维图3 机械加工工艺规程设计3.1 零件工艺分析1零件结构形状分析 如图所示该零件表面由圆柱面、外螺纹、螺纹孔、齿轮等组成的。其中多个径向尺寸和轴向尺寸有较高的尺寸精度、表面粗糙度和位置公差要求。零件图尺寸标注完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整。该零件属于锻件，毛坯外形尺寸为68212mm，切削工艺性良好。3.2 零件技术要求分析尺寸精度：该零件3233、4050这两段轴的尺寸精度为IT4，3933这段轴的尺寸精度为IT6,6465这段齿轮轴的尺寸精度为IT8。形状精度：该零件无形状精度要求。位置精度：该零件有圆跳
4、动和同轴度的位置公差要求，其同轴度即以齿轮轴32和40两处的轴线为基准，齿轮轴处与其基准的同轴度公差为0.03mm。其圆跳动即以轴40外圆处的轴线为基准，零件最左边外圆与该基准的圆跳动公差为0.012mm。表面粗糙度：3233、4050外圆表面处粗糙度为1.6，齿轮表面处的粗糙度为3.2, 外螺纹表面粗糙度为1.6,该零件其余表面粗糙度为3.2。材料：轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。鉴于该零件有齿轮而且
5、其直径相差太大，为了减少机械加工的工作量，所以该材料选用锻件。热处理：热处理分为预备热处理和最终热处理两种。预备热处理的主要作用是消除毛坯内应力，改善材料的切削性能，高碳钢需要退火，以降低材料的硬度；低碳钢需要正火，以提高材料的硬度。为消除应力，铸件、锻件、焊件需要退火。预备热处理的方法有退火、正火、调质、时效等。鉴于该零件的材料是锻件，所以在锻件之后选用退火的热处理办法来消除应力。然后再进行粗加工，在粗加工之后再进行调质，调质处理表面硬度220250HBS。在齿轮轴加工成型后再进行齿轮表面渗碳，再进行齿轮面的研磨。2.加工（技术）难点与工艺（措施）处理 加工技术的难点是：（1）、整个零件的尺
6、寸精度达不到要求（2）、外圆圆柱度的超差（3）、工件的表面粗糙度达不到要求。 工艺（措施）处理：（1）、根据加工余量算出背吃刀量，进行试切削，然后修正背吃刀量。正确使用量具，必须检查和调整零位，仔细计算工件的各部分尺寸，对留有磨削余量的工件，车槽时应考虑磨削余量。注意及时关闭机动进给或提前关闭机动进给，用手动进给刀长度尺寸。认真看清图样尺寸要求，正确使用刻度盘，看清刻度值。（2）、车削前，找正后顶尖，使之与主轴轴线同轴：调整车床主轴与床身导轨的平行度；尽量减少工件的伸出长度，或另一端用顶尖支承，增加装夹刚性；选择适合的刀具材料，或适当降低切削速度。（3）、消除或防止由于车床刚性不足而引起的振动
7、（如调整车床各部件的间隙）；增加车刀刚性和正确装夹车刀；同时增加工件的装夹性；合理选择车刀角度（如适当增大前角，选择合理的前角、后角和主偏角）；进给量不宜太大，精车余量和切削速度应选择恰当。3.3 零件毛坯选择类型：锻件材料：45钢状态：锻造3.4 工艺方案设计1定位基准的选择 在粗基准工序中，只能使用工件上未加工的毛坯表面来定位，所以装夹在 毛坯右端长1100mm处。 在精基准工序中，采用经过加工的表面来定位，所以装夹在工件左端39外圆处，装夹时垫上铜皮预防装夹时夹坏外圆表面。2零件各表面加工方法和加工方案的确定（加工阶段划分、工序顺序安排、辅助工序的安排） 加工阶段划分： （1）备料：下料
8、、毛坯处理、锻造、退火 （2）粗加工阶段：车端面、外圆、钻中心孔、钻孔、车内外螺纹、铣键槽和滚齿等。 （3）精加工阶段：精车外圆、精车外螺纹、精铣键槽和磨齿。 工序顺序安排： （1）备料 （2）锻造 （3）退火 （4）粗加工外圆表面 （5）钻孔 （6）粗车内外螺纹 （7）铣键槽 （8）滚齿 （9）调质处理 （10）精加工外圆表面 （11）精车内外螺纹 （12）齿轮表面渗碳 （13）磨齿 （14）检验 （15）入库3零件总体加工工艺路线设计（加工方案和工艺流程） 加工方案： 锻造退火粗精车外圆、端面及螺纹钻孔铣键槽滚齿磨齿检验入库工艺流程： 1、夹持工件右端，车左端面 2、用2.5的中心钻钻中心
9、 3、用18的麻花钻钻20的孔至尺寸要求 4、粗车39、36、32的外圆，留0.2mm精车余量 5、精车39、32的外圆至尺寸要求 6、车52的退刀槽 7、精车36的外圆至尺寸要求，倒角245 8、粗车M362的外螺纹 9、精车M362的外螺纹 10、车M202内螺纹及螺纹孔倒角 11、调头夹持工件左端，车右端面至尺寸要求 12、粗车64、40外圆，留0.2mm精车余量 13、精车64、40外圆至尺寸要求，倒角245 14、用2.5的中心钻钻中心孔 15、用7的麻花钻钻8的孔 16、用7.75的扩孔钻扩孔 17、用8的铰刀铰孔至尺寸要求 18、在铣床上粗铣R6键槽留0.2mm余量 19、精铣R
10、6键槽至尺寸要求 20、滚64的齿轮 21、磨齿3.5 工序尺寸及公差的确定 1加工余量的确定车外圆留0.2mm精车余量铣键槽留0.2mm精铣余量 2中间工序尺寸的确定 3. 绘制坯件图毛坯锻件图 3.6 机床、夹具、刀具、量具和切削液的选择1 机床的选择 （每一道工序的加工机床类型。） 工序 机床类型1夹持工件右端，车左端面 采用CK6140型车床 2用2.5的中心钻钻中心孔 采用CK6140型车床 3用18的麻花钻钻20的孔至尺寸要求 采用CK6140型车床4粗车39、36、32的外圆，留2mm精车余量 采用CK6140型车床 5精车39、32的外圆至尺寸要求 采用CK6140型车床 6车
11、52的退刀槽 采用CK6140型车床7精车36的外圆至尺寸要求，倒角245 采用CK6140型车床 8粗车M362的外螺纹 采用CK6140型车床9精车M362的外螺纹 采用CK6140型车床10车M202内螺纹及螺纹孔倒角 采用CK6140型车床11调头夹持工件左端，车右端面至尺寸要求 采用CK6140型车床12粗车64、40外圆，留2mm精车余量 采用CK6140型车床13精车64、40外圆至尺寸要求，倒角245 采用CK6140型车床14用2.5的中心钻钻中心孔 采用摇臂钻床Z3032型15用7的麻花钻钻8的孔 采用摇臂钻床Z3032型16用7.75的扩孔钻扩孔 采用摇臂钻床Z3032型
12、17用8的铰刀铰孔至尺寸要求 采用摇臂钻床Z3032型18在铣床上粗铣R6键槽留0.2mm余量 采用X5025型铣床19精铣R6键槽至尺寸要求 采用X5025型铣床20滚64的齿轮 Y3150型滚齿机21磨齿 YS7332型卧式磨齿机2 夹具的选择 （每一道工序的加工夹具类型。） 工序 夹具类型1夹持工件右端，车左端面 采用三爪卡盘 2用2.5的中心钻钻中心孔 采用三爪卡盘 3用18的麻花钻钻20的孔至尺寸要求 采用三爪卡盘 4粗车39、36、32的外圆，留2mm精车余量 采用三爪卡盘 5精车39、32的外圆至尺寸要求 采用三爪卡盘6车52的退刀槽 采用三爪卡盘7精车36的外圆至尺寸要求，倒角
13、245 采用三爪卡盘 8粗车M362的外螺纹 采用三爪卡盘 9精车M362的外螺纹 采用三爪卡盘10车M202内螺纹及螺纹孔倒角 采用三爪卡盘11调头夹持工件左端，车右端面至尺寸要求 采用三爪卡盘12粗车64、40外圆，留2mm精车余量 采用三爪卡盘13精车64、40外圆至尺寸要求，倒角245 采用三爪卡盘14用2.5的中心钻钻中心孔 采用V型块15用7的麻花钻钻8的孔 采用V型块16用7.75的扩孔钻扩孔 采用V型块17用8的铰刀铰孔至尺寸要求 采用V型块 18在铣床上粗铣R6键槽留0.2mm余量 采用平口钳19精铣R6键槽至尺寸要求 采用平口钳20滚64的齿轮 采用四爪卡片21磨齿 分度夹
14、头3刀具的选择（每一道工序（走刀）的加工刀具类型。） 工步 刀具类型 1粗车左端面 45硬质合金刀 2用2.5的中心钻钻中心孔 2.5中心钻3用18的麻花钻钻20的孔至尺寸要求 18的麻花钻4粗车39、36、32的外圆，留2mm精车余量 90硬质合金车刀 5精车39、32的外圆至尺寸要求 90硬质合金车刀 6车52的退刀槽 5mm槽刀7精车36的外圆至尺寸要求，倒角245 90硬质合金车刀 8粗车M362的外螺纹 60硬质合金螺纹车刀 9精车M362的外螺纹 60硬质合金螺纹车刀 10车M202内螺纹及螺纹孔倒角 60内螺纹车刀11调头夹持工件左端，车右端面至尺寸要求 45硬质合金刀12粗车6
15、4、40外圆，留2mm精车余量 90硬质合金车刀13精车64、40外圆至尺寸要求，倒角245 90硬质合金车刀 14用2.5的中心钻钻中心孔 2.5中心钻 15用7的麻花钻钻8的孔 7高速钢麻花钻 16用7.75的扩孔钻扩孔 7.75扩孔刀17用8的铰刀铰孔至尺寸要求 8铰刀 18在铣床上粗铣R6键槽留0.2mm余量 12硬质合金立铣刀 19精铣R6键槽至尺寸要求 12硬质合金立铣刀 20滚64的齿轮 模数为3的滚齿刀21磨齿 选用成形砂轮4 量具的选择1粗车左端面 游标卡尺 2用2.5的中心钻钻中心孔 游标卡尺3用18的麻花钻钻20的孔至尺寸要求 内径千分尺、游标卡尺 4粗车39、36、32
16、的外圆，留2mm精车余量 游标卡尺5精车39、32的外圆至尺寸要求 千分尺6车52的退刀槽 游标卡尺7精车36的外圆至尺寸要求，倒角245 千分尺8粗车M362的外螺纹 通规9精车M362的外螺纹 通规和止规10车M202内螺纹及螺纹孔倒角 通规和止规11调头夹持工件左端，粗车右端面至尺寸要求 游标卡尺12粗车64、40外圆，留2mm精车余量 游标卡尺13精车64、40外圆至尺寸要求，倒角245 千分尺 14用2.5的中心钻钻中心孔 游标卡尺15用7的麻花钻钻8的孔 游标卡尺16用7.75的扩孔钻扩孔 游标卡尺17用8的铰刀铰孔至尺寸要求 内径千分尺、游标卡尺18在铣床上粗铣R6键槽留0.2m
17、m余量 游标卡尺19精铣R6键槽至尺寸要求 游标卡尺20滚64的齿轮 游标卡尺21磨齿 游标卡尺5切削液的选择 粗加工选用乳化液，精加工选用切削油。3.7 切削用量与工时定额的确定 切削速度、进给量、背吃刀量统称为切削三要素。工序 切削速度 进给量 背吃刀量 m/min mm/r mm1粗车左端面 70 0.4 2.52用2.5的中心钻钻中心孔 20 0.1 1 3用18的麻花钻钻20的孔至尺寸要求 25 0.25 13.54粗车39、36、32的外圆，留2mm精车余量 70 0.4 2.5 5精车39、32的外圆至尺寸要求 114 0.4 0.16车52的退刀槽 98 0.4 17精车36的
18、外圆至尺寸要求，倒角245 113 0.4 0.18粗车M362的外螺纹 59 0.02 19精车M362的外螺纹 91 0.02 0.110车M202内螺纹及螺纹孔倒角 33 0.02 111调头夹持工件左端，粗车右端面至尺寸要求 70 0.4 2.512粗车64、40外圆，留2mm精车余量 128 0.4 213精车64、40外圆至尺寸要求，倒角245 142 0.3 1 14用2.5的中心钻钻中心孔 20 0.1 1 15用7的麻花钻钻8的孔 12 0.1 1 16用7.75的扩孔钻扩孔 18 0.15 6 17用8的铰刀铰孔至尺寸要求 8 0.35 0.12518在铣床上粗铣R6键槽留
19、0.2mm余量 38 0.03 2.5 19精铣R6键槽至尺寸要求 65 0.028 0.01 20滚64的齿轮 160 0.02 121磨齿 124 0.05 0.13.8 主要工序的技术要求和检验方法的确定工序 技术要求 检验方法1粗车左端面 端面的平整度 用刀口直尺透光检查2用2.5的中心钻钻中心孔 孔的深度 钢直尺3用18的麻花钻钻20的孔至尺寸要求 孔径 的大小 用内卡钳检查4粗车39、36、32的外圆，留2mm精车余量 粗糙度1.6 粗糙度仪检验5精车39、32的外圆至尺寸要求 上偏差 0 用内径 下偏差-0.025 百分表检查6车52的退刀槽 粗糙度3.2 粗糙度仪检验7精车36
20、的外圆至尺寸要求，倒角245 粗糙度1.6 粗糙度仪检验8粗车M362的外螺纹 止规和通规9精车M362的外螺纹 粗糙度1.6 粗糙度仪检验10车M202内螺纹及螺纹孔倒角 粗糙度3.2 粗糙度仪检验 11调头夹持工件左端，粗车右端面至尺寸要求 端面的平整度 用刀口直尺透 光检查12粗车64、40外圆，留2mm精车余量 粗糙度1.6 粗糙度仪检验13精车64、40外圆至尺寸要求，倒角245 上偏差 0 用内径 下偏差-0.033 百分表检查14用2.5的中心钻钻中心孔 孔的深度 钢直尺 15用7的麻花钻钻8的孔 孔径 的大小 用内卡钳检查 16用7.75的扩孔钻扩孔 孔径 的大小 用内卡钳检查
21、 17用8的铰刀铰孔至尺寸要求 粗糙度3.2 粗糙度仪检验 18在铣床上粗铣R6键槽留0.2mm余量 粗糙度3.2 粗糙度仪检验 19精铣R6键槽至尺寸要求 平行度0.05 20滚64的齿轮 粗糙度3.2 粗糙度仪检验 21磨齿 粗糙度3.2 粗糙度仪检验 4 生成NC代码程序及程序说明（采用自动编程方式生成零件的NC代码程序（形状简单的平面类零件可以采用手工编程方式），步骤如下：将绘制好的产品零部件图输出到某一CAD/CAM软件环境中（若直接在该软件中绘图则可以省略此步）；按照已确定好的加工方式和加工参数进行设置，生成加工刀具路径；选用合适的后置处理器，生成加工该零件的NC代码。若没有与现有
22、数控系统格式相同的后置处理器，则需选用相近的后置处理器，并对生成的NC代码进行一定的修改。）5 机械加工工文件见附表 6 数控加工1 仿真 （1）轨迹仿真 图 4 右端走刀路线图 右端走刀路线图（2） 加工仿真 左端仿真图 2零件加工（利用学院现有数控加工设备加工该产品的各零件，加工步骤如下：准备加工机床，并检查机床各部件的运行情况和运动精度。必要时利用水平仪和千分表检测机床导轨和主轴精度。准备所需要的工、夹、量具等工具设备，并进行一定的精度检查。若需要专用工、夹、量具，还应特别制作。在此因时间原因不提倡采用专用工、夹、量具。检查NC代码程序。包括检查程序的格式、主轴转速、切削速度、换刀方式等
23、的设置有无错漏等。将生成的NC代码程序传输到数控机床进行加工。加工中应密切注意加工情况，一旦出现危险情况应紧急停止，以防出现伤害意外。加工后应注意收拾工具、机床回位和清理机床。）7 综合实训工作小结经过几周的设计，成功地完成了零件数控加工的编程设计与仿真。整个设计方案选择合理，程序编制正确。通过本综合实训，我对数控加工的整个过程有了全面系统的了解，经过设计中选择刀具，我对数控机床工具系统的和数控加工中心刀具材料和适用范围有了较深的了解，基本掌握了数控机床刀具的选用方法，经过设计加工工艺方案，进一步了解了工件定位的基本原则，定位方式与定位元件及数控机床专用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的
24、选择原则与数控加工刀具的选择方法有了更深的理解；另外，我还学会了利用制图软件CAXA制造工程师XP对零件进行造型、加工轨迹生成、后置处理及加工程序编制的技术和方法，虽然在整个设计过程中任务比较繁重，但我通过不断学习和实践，克服了种种困难，最终顺利地完成了本综合实训。8 致谢语敬爱的谢老师，您辛苦了！感谢您的关怀，感谢您的帮助，感谢您为我们 所做的一切。请接受学生们美好的祝愿，祝您永远事业顺心，天天快乐！ 您的每次上课，都教导我们如何学习理论基础，如何把理论基础与实践结合，如何认真的对待每次课程设计，这对于我们的帮助莫大万分。在此我们第五组成员深表感谢的说一声“谢老师，您辛苦了！”有人说，师恩如
25、山。高山仰止，当更催后来之人奋发不已。正所谓“新竹高于旧竹枝，全凭老干为扶持”。全班的点滴进步和些许成绩全都凝聚着您辛勤的汗水。所以，不管何时何地，无论天涯海角，我都将由衷地呼唤您敬爱的老师！在这个神圣而崇高的字眼面前，我永远是需要您启蒙的学生！ 老师，您教我们知识的同时也教会了我们做人做事的道理，您指导我们课程设计的同时也给予了我们设计的真理，您每次细心教导的同时教会了我们认真负责的态度。您就像是烈焰的蜡烛，燃烧自己，照亮别人。您的付出学生是莫此难忘的，您的奉献将给予我们强大的力量，今天我以您为荣，明天您将以我为荣，请相信你的学生。敬爱的谢老师，请放心吧！我一定会铭记您的谆谆教诲，不辜负您的
26、殷切希望，在环境优美、绿树成荫屏风山下，像取得骄人成绩的新老校友那样，怀更大的志向，抱更高的理想，进一步弘扬“桂工精神”，珍惜时光，发奋读书，努力成为国家的栋梁之材，用丰硕的成果和辉煌的业绩，回报学校对我们的厚望和培养。我们第五组全体成员以团队精神为中心，发扬各成员之间分工协作，共同完成这次课程设计，以达到这次课程设计完美的效果。在这次的学习中，我们分工合作，彼此监督，大家都找到了自己的不足和同学的长处，我们相互激励相互学习，团结的力量就是如此的伟大。我们第五组成员都将在以后的工作中继续发挥团队合作精神，以包容的心和相互协作为前提，在将来认真负责的对待自己的工作，学会更好的组织和协调工作任务，
27、为学校和老师争光添彩。这次课程设计虽然是困难重重，但是给了我们非常好的锻炼，在锻炼中学习，在锻炼中学会解决，在锻炼中学会成长。老师我们不得不说这都是你教育课程的创新，锻炼了我们，成就了我们，我们成长的经历因您而精彩，在我们即将毕业的同时，我们有这段经历，将是我们今生抹不掉的回忆，千言万语都说不尽我们对您“谢老师”的感谢，但我们只能用一种方式铭记于心。 第五组全体成员再一次感谢您一年来对我们的栽培!您辛苦了,敬爱的谢老师。9 参考文献1数控机床及编程2机械CAD/CAM3Pro/Engineer 2001教程4数控加工工艺5机械零件加工工艺手册10 附录附卡片一 机械加工工艺过程卡附卡片二 机械
28、加工工序卡片（1）附卡片三 机械加工工序卡片（2）附卡片四 机械加工工序卡片（3）附卡片五 刀具卡片附录NC代码程序左端程序O1234N10 G50 S1000N12 G00 G96 S120 T101N14 M03N16 M08 N18 G00 X50.000 Z10.697 f200N20 G00 X62.531 Z7.997 N22 G42 N24 G01 X43.782 F5.000 N26 G01 X43.940 Z7.000 N28 G18 G03 X50.400 Z-0.000 R9.200 F0.001 N30 G01 Z-29.273 N32 G18 G03 X52.000
29、Z-30.457 R9.200 N34 G01 X52.531 Z-29.493 F1000.000 N36 G01 X62.814 N38 G00 Z6.907 N40 G01 X-3.374 F5.000 N42 G01 X-1.960 Z6.200 N44 G01 X0.000 F0.001 N46 G01 X32.000 N48 G18 G03 X44.400 Z0.000 R6.200 N50 G01 Z-30.432 N52 G01 X44.768 Z-30.616 N54 G18 G03 X48.400 Z-35.000 R6.200 N56 G01 Z-53.000 N58 G
30、18 G03 X47.400 Z-55.439 R6.200 N60 G18 G03 X51.400 Z-60.000 R6.200 N62 G01 Z-93.000 N64 G01 Z-93.714 N66 G01 X52.814 Z-93.007 F1000.000 N68 G01 X62.814 N70 G00 Z3.907 N72 G01 X-3.414 F5.000 N74 G01 X-2.000 Z3.200 N76 G01 X0.000 F0.001 N78 G01 X32.000 N80 G18 G03 X38.400 Z0.000 R3.200 N82 G01 Z-31.67
31、5 N84 G01 X40.525 Z-32.737 N86 G18 G03 X42.400 Z-35.000 R3.200 N88 G01 Z-53.000 N90 G18 G03 X40.903 Z-55.057 R3.200 N92 G01 X38.400 Z-56.548 N94 G01 Z-56.800 N96 G01 X39.000 N98 G18 G03 X45.400 Z-60.000 R3.200 N100 G01 Z-93.000 N102 G01 Z-94.000 N104 G01 X46.814 Z-93.293 F1000.000 N106 G01 X56.814 N108 G00 Z0.907 N110 G01 X-3.414 F5.000 N112 G01 X-2.000 Z0.200 N114 G01 X0.000 F0.001 N116 G01 X32.000
