数控技术毕业设计（论文）花键轴的机械加工工艺说明.doc

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1、 第一部分工艺设计说明书1.零件图工艺性分析1.1零件结构功用分析跟据零件简图分析：该主轴零件的结构具有如下特点：从形状上看该工件为阶梯结构的花键轴，由于长度与直径之比L/D5，所以该工件属于钢性主轴。从表面加工类型看。主要加工表面有圆柱面、花键、单键槽、螺纹，属于典型的加工表面，易加工。1.2零件技术条件分析1、尺寸精度：两端轴段为，中间轴段为，花键外圆， 健齿宽，键槽宽度键槽低与外圆母线的距离，花键轴总长左端面与花键左端的距离，花键左端与轴段右端面的距离。 2、位置精度：螺纹M241.5的左端面和的右端面相对于A、B两基面轴线的圆动误差为0.04mm。花键齿面相对于A、B两基面轴线的平行度

2、误差为38:0.03mm,键槽与花键轴线的对称度误差为0.05mm。 3、表面粗糙度：两端轴端外圆和、外圆为Ra=0.8um,花键齿面及其左端面、螺纹M241.5的左端面和的右端面为Ra=1.6um，M241.5的螺纹及花键右端面为Ra=3.2um,花键齿根圆为Ra=6.3um,其余为Ra=6.3um。1.3零件结构工艺性分析零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用的要求的前提下，制造的可行性和经济性，它是评价零件结构设计优劣的主要技术经济指标之一。零件切削加工的结构工艺性涉及加工时的装夹、对刀、测量和切削效率等。结论：该轴结构较规则且为阶梯结构的花键轴，由于长度与直径之比L/D5，所以该工

3、件属于钢行主轴。从表面加工类型看。主要加工表面有圆柱面、花键、单键槽、螺纹，属于典型的加工表面，采用一般的加工即可，但有些面表面精度要求较高，需进行磨削方可满足要求。在加工键槽和中心孔时，采用专用夹具定位和加紧，螺纹加工安排在半精加工后。2.毛坯选择2.1毛坯类型毛坯是用来加工各种工件的坯料，毛坯主要有：铸件，锻件，焊件，冲压件及型材等。（1） 铸件对形状较复杂的毛坯，一般可以用铸造的方法制造。目前大多数铸件采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造，精密型铸造，压力铸造等。（2） 锻件锻件毛坯由于经锻造后可得到连续和均匀的金属纤维组织，因此锻件的力学性能较好，常

4、用于受力复杂的重要钢质零件。其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大批生产锻件的制造。模型锻件的尺寸精度和生产率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。（3） 型材型材主要有板材，棒材，线材等，常用截面形状有圆形，方形和特殊截面形状。就其制造方法，又分为热轧和冷拉两大类。热轧型材尺寸较大，精度较低，用于一般的机械零件。冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。（4） 焊接件焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。其优点是制造简单，生产周期短，节省材料，重量轻。但其抗震性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。根据轴类零件的特性：在传递力矩过程中要承

5、受很强的冲击力和很大的交变载荷，要求材料应有较高的强度、冲击韧性、疲劳强度和耐磨性，而且其轮廓形状不复杂，故采用锻件。零件尺寸不大，而且零件属于中批量生产，故采用模锻。2.2毛坯余量确定毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，则零件的机械加工劳动量越少，材料消耗越少，可充分提高劳动生产率，降低成本，但是毛坯制造费用会提高，在确定毛坯时，应根据机械加工和毛坯制造两方面考虑。由于毛坯制造技术的限制，零件被加工表面的技术要求还不能从毛坯制造直接得到，因此毛坯上某些表面需要留一定的加工余量，通过机械加工达到零件的质量要求。查机械设计与制造工艺简明手册表10-8得：毛坯单边余量公差为3，L=17

6、6mm。各倒角R=1mm。 2.3毛坯零件合图草图3、机械加工工艺路线确定方案I：5 锻件10 热处理 正火。15 车 粗车左端面及外圆各段，打中心孔。20 车 半精车左端外圆及倒角切退刀槽。25 车 车螺纹。30 车 粗车右端面及外圆各段，打中心孔。35 半 半精车右端外圆及倒角切退刀槽。40 热处理 局部淬火。42 修研 修研中心孔45 磨 磨各轴段外圆。50 铣 粗铣花键。55 铣 精铣花键。60 铣 铣键槽。62 铣 铣键槽65 磨 磨花键。68 磨 磨键槽70 清理 去毛刺。75 检验。80 入库。方案II：5 锻件10 热处理15 车 粗车左端面，打中心孔。20 车 粗车右端面，打

7、中心孔。25 粗车 粗车右端外圆各部。30 粗车 粗车左端外圆各部。35 修研 修研两中心孔。40 半精车 左端外圆及倒角切退刀槽。45 半精车 右端外圆及倒角切退刀槽。50 精车 右端外圆及倒角切退刀槽。55 精车 左端外圆及倒角切退刀槽。60 半精车 螺纹。65 铣 粗铣花键。70 铣 半精铣花键。75 铣 精铣花键。80 热处理 局部淬火。85 铣 铣键槽。90 修研 修研中心孔。95 磨 磨花键。100 磨 磨各轴段外圆。105 检验。110 入库。根据生产纲领，零件结构特点及技术要求条件和产品的发展情况等因素来综合考虑分析，对于数控机床零件的一般采用工序集中地原则（缩短辅助时间，而且

8、易于保证加工表面之间的相互位置精度，并且减少了操作工人的人数和生产面积；缩短了工艺流程），所以对于内外圆柱面的加工选择方案I。3.1加工方法分析确定由于零件精度要求高，为使其达到要求，加工方法有粗车，半精车，磨削。 根据各表面加工要求各种加工方法所能达到的经济精度查表选择零件主要表面的加工方法。 外圆柱面：加工方案： 粗车-半精车-磨削公差等级： IT11 IT9 IT7 粗糙度： 12.5 3.2 0.8花键宽：5加工方案： 粗铣-半精铣-磨削公差等级： IT11 IT9 IT8 粗糙度： 12.5 3.2 1.6外圆柱面：加工方案： 粗车-半精车-磨削公差等级： IT11 IT9 IT7粗

9、糙度： 12.5 3.2 0.83.2加工顺序的安排车端面打中心孔车外圆车螺纹磨削-铣花键键槽加工工序的划分： 加工基准面 从图可知，先以两端面为开始工序进行加工这样就可以为后序的加工提供精基准。 划分加工阶段 该零件的加工质量要求较高，因此加工阶段划分为：粗加工、半精加工、磨削三个阶段。 次要表面可穿插在各阶段间进行加工 在加工各短轴肩时，放在半精加工，这样能使加工阶段更加明显。热处理工序的划分：由于材料是20Cr,进行加工时工件易变形，为了提高它的加工性能，在加工锻造该零件前，要进行正火处理。由于该零件的花键加工精度高，使它的耐磨性高，因此要进行局部淬火。3.3定位基准选择（1）选择精基准

10、：以两中心孔为精基准，采用两顶装夹定位，便于位置精度的保证。为后续加工提供精基准。（2）选择粗基准：以外圆柱面为粗基准。3.4加工阶段的划分说明 粗车左端面及外圆各段，打中心孔： 工序15半精车左端外圆及倒角切退刀槽： 工序20车螺纹： 工序25粗车右端面及外圆各段，打中心孔： 工序30半精车右端外圆及倒角切退刀槽： 工序35磨各轴段外圆： 工序45粗铣花键。 工序50铣键槽： 工序603.5主要机加工工序简图15 车 粗车左端面及外圆各段，打中心孔。20 车 半精车左端外圆及倒角切退刀槽。25 车 车螺纹。30 车 粗车右端面及外圆各段，打中心孔。35 车 半精车右端外圆及倒角切退刀槽。45

11、 磨 磨各轴段外圆。50 铣 粗铣花键。60 铣 铣键槽。4工序尺寸及其.公差确定4.1基准重合时工序尺寸确定加工表面加工内容加工余量精度等级基本尺寸工序尺寸及其公差毛坯（）39粗车4mmIT11（）35半精车1.6mmIT9()33.4磨削0.4mmIT7()33加工表面加工内容加工余量精度等级基本尺寸工序尺寸及公差毛坯()31粗车3mmIT11()28半精车1.6mmIT9（）26.4磨削0.4mmIT()264.2基准不重合时工序尺寸确定（1）根据增减环的判别方法确定：,为减环，分别为增环。= 基本尺寸：=14计算上偏差： =0.3+0.019+0.019=0.338 计算下偏差： =0

12、.3计算公差：=0.0190.0190.6=0.638 公差一致 故：=5.设备及其工艺装备确定选择机床CK6140、 X52K、 M131W选择夹具夹具有：铣床专用夹具、车床专用夹具、卡盘，V型块选择道具在车床上加工的工序，均选用YT15硬质合金车刀。铣花键外圆，磨花键用PZA40050203A80M4V35选择量具 该零件属于中批量生产，一般情况下尽量采用通用量具，根据零件表面的精度要求和形状特点，参考有关资料如下：外圆表面的公差级别为7级，在粗车，半精车中使用读数值0.02，测量范围0500游标卡尺，在精车中因为批量较大，为提高测量效率，故采用专用卡规来测量。（此部分主要是确定各工序所用

13、设备及其工装：机床，刀具，夹具，量具的选择6切削用量及工时定额确定因表面粗糙度和尺寸有一定的要求故粗车，半精车，磨削，粗铣花键，精铣花键1、粗车选择切削深度：单边总余量为3，粗车工序中Ap=2留下0.8给半精车， 0.2给磨。选择进给量：考虑刀杆尺寸，工件直径及一定的切削深度，从表3-13中选f=0.5mm/r选择切割深度：根据工件材料20cr热处理（正火）及选定切削深度和进给量，从表319中选u=1.4m/s(85m/min)确定机床主轴转速：机床主轴转速n的计算值为n=1000v/3.1443=630r/min从表4.3-1机床轴箱标牌上查得实际的主轴的转速取710r/min故切削速度v=

14、3.14dn/1000=3.1443710/1000=1.6m/s（95.8m/min）计算切削工时：取切入长度I=2mm 切出长度I2=2mm则切削工时：tm=272=2+2/7100.5=25s2、半精车选择切削深度：ap=1mm选择进给速度：根据工作材料及选定切削深度及进给量从表3-19中选取v=1.7m/s定机床主轴转速：n=10001.760/3.14(43-6)=877.9r/min从主轴箱表牌上查实际主轴转速取为900r/min(4)计算切削工时：nf=76/9000.3=16.8min3、粗铣花键定铣削深度：由于加工余量不大，故可一次走刀完成，择ac=zb0.7mm确定每齿进给

15、量：af=0.1mm计算切削速度：根据表3-27选刀具耐用度t=7.81000由表3-29确定cv=68.5,zv=0.25,xv=0.3,yv=0.2,uv=0.1,pv=0.1,m=0.2v=81.68s/min选定机床主轴转速n=1000v/3.14d=100081.68/3.14100=260r/min根据机床说明书选n=255r/min实际切削速度为v=3.14dn/1000=3.14/100=80.07m/min(5)计算基本工时 首先计算每分钟进给量fm=afzn=0.1625153mm/min 根据机床说明书选fm=165m/min 基本工时：T基=L/fm=72+8.5+8.

16、5/165=0.55min7工艺设计总通过一段时间的总结，在老师的指导下、及我和组员们的共同协作下，我初步完成了零件的基本工艺设计，其中包括了零件的结构功用分析、技术分析、结构工艺性分析，毛坯的选择，机加工工艺路线的选择，工序尺寸及其公差确定，设备及其工艺装备设定，切削用量及其工时定额的确等七大部分内容。每一个小标题所要求的内容，我都细心用心的分析、查书、计算最后得出结果。从中我收获了不少东西： 像余量的确定及计算、工序尺寸及其公差的确定、切削用量等，都可以在机械制造技术教程中查到。对于零件毛坯的选择及确定可以查书数控加工工艺设计，加工路线及顺序需要根据零件的性能及技术要求才能得出，这就要求我

17、们対零件分析时细心注意精度要求、技术要求、表面质量要求等。很短的时间内，我巩固了以前学过的一些重要内容，如：机械制图、机械制造技术、公差中学过的知识，还对今年所学的数控化加工工艺中的知识掌握的更加牢靠。同时我深深的发现，自己对学过的东西很多时候都是“丢了芝麻忘了西瓜”，这次翻书以后，才知道什么叫“书到用时方恨少”，真的是受益匪浅。当然了，这对我后面的设计也是有很大的帮助的。第二部分第60号工序夹具设计说明书1.工序尺寸精度分析本工序加工键槽，保证轴肩与键槽右端的长度为7，和外圆到键槽底部的距离22及键宽5该工序在X52K机床上加工，零件属于中批量生产。2.定位方案确定根据工件的加工要求，该工件

18、必须限制工件的六个自由度，现根据加工要求来分析其必须限制的自由度数目及基准选择的合理性。（1） 为了保证 必须限制Z向的移动及X向的转动。（2） 为了保证和槽面的对称度必须保证Z向的转动，X向的移动，Y向的转动。（3） 为了保证轴肩与键槽右端的长度为7，必须限制Y向的移动。3.定位元件确定综上分析：为了限制六个自由度，其中的Z移动Z转动X移动X转动用两个V型块限制，Y移动由右端V型块上带有一挡块挡在的右端面限制，Y的转动由的外圆柱面上的夹紧力限制。4.定位误差分析计算注：V型块夹角=90。基准位移误差：工件以外圆柱面在V型块定位，由于工件定位面外圆直径有公差D，因此对一批工件来说，当直径由最小

19、DD变大到D时，工件中心（即定位基准）将在V型块的对称中心平面内上下偏移，左右不发生偏移，即工件由变大到,其变化量（即基准位移误差）从图（a）中的几何关系退出：Y=基准不重合误差：从图（b）中设计基准与定位基准不重合，假设定位基准不动，当工件直径由最小DD变到最大D时，设计基准的变化量为，即基准不重合误差B=。从图(c)中可知，设计基准为工件的下母线。即，上述方向由a到a与定位基准变到的方向相反，故其定位误差D是Y与B之差. D=YB=0.207D=0.2070.01=0.00207D=0.00207T 即满足要求5.夹紧方案及元件确定工件在定位时为了保证定位的精度需要在外圆面上加个压板。6.

20、夹具总装草图 第三部分第45号工序量具设计说明书1.工序尺寸精度分析本工序是测量轴精度等级为IT7. 2.量具类型确定，对尺寸用卡规来进行检测，量具的材料为T10A，测量面的硬度为HRC5865。3.极限量具尺寸公差确定（1）确定工作量规制造公差和位置要素值，因的上篇差为es=+0.008,下偏差ei=0.008，查表6-1得IT7，尺寸为IT7的量规公差T=0.0024mm，位置要素Z=0.0034mm。（2）计算工作量规的极限偏差IT7轴用卡规：通规：上偏差=esZ+=0.0080.0034=0.0058下偏差=esZ=0.0080.0034=0.0034通规尺寸：Dt=磨损极限为es=0

21、.008止规： 上偏差=eiT=0.0080.0024=0.0056下偏差=ei=0.008止规尺寸：Dz= 4.极限量具尺寸公差带图5. 极限量具结构设计第四部分第35号工序数控编程设计说明书1.工序数控加工工艺性分析第35号工序为半精车，完成零件右端外圆各段的加工，尺寸精度要求较高，需要将加工面的粗糙度加工至3.2，以便磨削加工精度达到0.8。2.走刀路线的确定（1）采用三抓卡盘装夹，半精车右端各段。（2）精车槽子。3.刀具及切削用量的选择（1）刀具的确定该零件的数控加工中主要为车外圆，车槽子，槽子端面精度要求较高，所以要求一把外圆车刀，切槽刀。具体的刀具选择如下：刀具编号刀具名称刀具规格

22、刀具材料加工表面T0101外圆车刀90刀尖YT15外圆T0202切槽刀刀宽2mmYT15槽子（2）切削用量的确定切削用量的合理选择直接影响到零件的表面质量以及加工效率，因此切削用量的选择是数控加工工艺编制中必不可少的一部分。根据经验以及查表确定该零件在数控加工中的切削用量，如下表所示加工表面刀具号主轴转速r/min背吃刀量mm进给速度mm/min车外圆T01019000.8100切槽T0202400504.编程原点的确定及数值计算（宋体、加黑、四号）本零件属于轴类零件，编程原点可直接设在零件的轴端面中心上该零件的数值均为小数，在编程时，各进给刀点的数据可以通过计算得知，具体对照程序。5.程序编

23、写及程序说明编程是零件加工的加工顺序，刀具运动轨迹的数据，工艺参数（主运动和进给运动速度，切削深度）以及辅助操作加工信息。N10 O0001程序号N20 T0101换1号刀，调用1号刀具补偿N30 M03 S1000主轴正转，转速1000r/minN40 M08切削液开N50 G00 X30 Z5快速运动到循环起点N60 G71 U1 R1N70 G71 P80 Q170 UO.3 W0 N80 GOO X18循环程序第一段N90 G01 Z0 F0.15 S1000靠近工件N100 X20 Z-1倒角N110 Z-14车外圆N120 X24车右端面N130 X26 Z-15倒角N140 Z-

24、59车外圆N150 X27车右端面N160 X33 Z-62倒角N170 G00 X100 Z100退刀，远离工件N180 T0202换2号刀调用2号刀具补偿N190 MO3 S500主轴正转，转速为500/minN200 GOO X30 Z-14刀具运动到指定位置N210 G01 X19 F0.08切槽N220 X30退刀N230 Z-59 F0.2刀具运动到指定位置N240 X24 F0.08切槽N250 X40 F0.2退刀N260 G00 X100 Z100远离工件N270 M09切削液关N280 M05主轴停止N290 M30程序结束第五部分毕业设计体会时至今日，两个月的毕业设计终于

25、可以画上一个句号，但是现在回想起来做毕业设计的整个过程，颇有心得，其中有苦也有甜，不过乐趣尽在其中。这是我第一次从事这种有难度的题目，接受任务以前觉得毕业设计只是对这近几年来所学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现自己的看法太片面。毕业设计不仅是对前面所学知识的一种考验，而且也是对自己能力的一种提高。下面我对做整个毕业设计的过程做一下总结;第一、接受任务以后分析是，理清思路，确定方案，安排两个月的设计进程。第二、方案确定好以后找资料，查资料时做毕业设计的前期准备工作，好的开端就相当与成功的一半，因此资料是否全面，关系到整个毕业设计的进程。第三、通过上面的过程，已经积累了不少资料，对所涉及

26、的题目也大概有了一些了解。这一步就是在这样一个基础上，综合已有的资料来更透彻的分析题目。分析一下题目该用哪种工艺路线。工艺路线确定好以后，那么就可以在这条路上大显身手了，这样虽然有一定的难度，哪怕做出一点点也是进步。第四、有了上面步骤做铺垫，就可以做后面的内容。我的心得也就这么多了，总之，不管学会的还是没学会的，的确困难比较多，真是完事开头难，不知道如何入手。最后终于做完了，得出的结论:知识必须通过应用才能实现其价值!有些东西以为学会了，但真正用起来还是不会，所以我认为只有到真正会用的时候才是真的学会了。在此要感谢我的指导老师刘武等几位老师，感谢老师对我的悉心指导，感谢老师给我做这样的机会锻炼

27、。在设计过程中，通过查阅大量的资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，是自己学到了不少知识，虽然遇到很多困难，但收获巨大。在这次毕业设计过程中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作有非常重要的影响。虽然这个花键轴的设计过程中有很多问题遗留，但是在这次设计过程中所学到的知识是这次毕业设计的最大收获和财富，使我终身受益。，第六部分 参考资料（1）机械零件课程设计 主编：任青剑 贺敬宏（2）机床夹具设计手册 主编：杨黎明（3）公差配合与技术测量 主编：徐茂功 桂定一（4）机械加工工艺设计资料 主编：张征祥（5）刀具设计手册 主编：袁哲俊 刘华明（6）机械制造工艺学 主编： 郑修本（7）机械加工工艺装备设计手册 编委会编制（8）光面量规及技术条件 中华人民共和国第五工业部标准