系統(tǒng)論述典型軸類零件加工設(shè)計

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）標 題： 典型軸類零件加工設(shè)計 學生姓名： 肖 瀟 系 部： 機械工程系 專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù) 班 級： 高數(shù)控0703班 指導教師： 左 旺 武漢大學教務(wù)處制一、軸類零件的功用、結(jié)構(gòu)特點及技術(shù)要求 軸類零件是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉(zhuǎn)體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內(nèi)孔和螺紋及相應的端面所組成。根據(jù)結(jié)構(gòu)形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。 軸的長徑比小于5的稱為短軸，大于20的稱為細長軸，大多數(shù)軸介于兩者之間。 軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準，

2、它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術(shù)要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾項： (一)尺寸精度 起支承作用的軸頸為了確定軸的位置，通常對其尺寸精度要求較高（it5it7）。裝配傳動件的軸頸尺寸精度一般要求較低（it6it9）。 (二)幾何形狀精度 軸類零件的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面、莫氏錐孔等的圓度、圓柱度等，一般應將其公差限制在尺寸公差范圍內(nèi)。對精度要求較高的內(nèi)外圓表面，應在圖紙上標注其允許偏差。 (三)相互位置精度 軸類零件的位置精度要求主要是由軸在機械中的位置和功用決定的。通常應保證裝配傳動件的軸頸對支承軸頸的同軸度要求，否則會影響傳動件（齒輪等）的傳動精度，并

3、產(chǎn)生噪聲。普通精度的軸，其配合軸段對支承軸頸的徑向跳動一般為0.010.03mm，高精度軸（如主軸）通常為0.0010.005mm。 (四)表面粗糙度 一般與傳動件相配合的軸徑表面粗糙度為ra2.50.63m，與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為ra0.630.16m。 二、軸類零件的毛坯和材料 (一)軸類零件的毛坯 軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件等毛坯形式。對于外圓直徑相差不大的軸，一般以棒料為主；而對于外圓直徑相差大的階梯軸或重要的軸，常選用鍛件，這樣既節(jié)約材料又減少機械加工的工作量，還可改善機械性能。 根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種

4、。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。 (二)軸類零件的材料 軸類零件應根據(jù)不同的工作條件和使用要求選用不同的材料并采用不同的熱處理規(guī)范（如調(diào)質(zhì)、正火、淬火等），以獲得一定的強度、韌性和耐磨性。 45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經(jīng)過調(diào)質(zhì)（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達4552hrc。 40cr等合金結(jié)構(gòu)鋼適用于中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，這類鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和淬火后，具有較好的綜合機械性能。 軸承鋼gcr15和彈簧鋼65mn，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面高頻淬火后，表面硬度可達5058hrc，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可

5、制造較高精度的軸。 精密機床的主軸（例如磨床砂輪軸、坐標鏜床主軸）可選用38crmoaia氮化鋼。這種鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，不僅能獲得很高的表面硬度，而且能保持較軟的芯部，因此耐沖擊韌性好。與滲碳淬火鋼比較，它有熱處理變形很小，硬度更高的特性。 摘自jxcad第三十講軸類零件加工工藝傳動軸機械加工工藝實例軸類零件是常見的典型零件之一。按軸類零件結(jié)構(gòu)形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類；或分為實心軸、空心軸等。它們在機器中用來支承齒輪、帶輪等傳動零件，以傳遞轉(zhuǎn)矩或運動。臺階軸的加工工藝較為典型，反映了軸類零件加工的大部分內(nèi)容與基本規(guī)律。下面就以減速箱中的傳動軸為例，介紹一般臺階軸的加工工

6、藝。 1零件圖樣分析1 圖a-1傳動軸圖a-1所示零件是減速器中的傳動軸。它屬于臺階軸類零件，由圓柱面、軸肩、螺紋、螺尾退刀槽、砂輪越程槽和鍵槽等組成。軸肩一般用來確定安裝在軸上零件的軸向位置，各環(huán)槽的作用是使零件裝配時有一個正確的位置，并使加工中磨削外圓或車螺紋時退刀方便；鍵槽用于安裝鍵，以傳遞轉(zhuǎn)矩；螺紋用于安裝各種鎖緊螺母和調(diào)整螺母。根據(jù)工作性能與條件，該傳動軸圖樣(圖a-1)規(guī)定了主要軸頸m，n，外圓p、q以及軸肩g、h、i有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值，并有熱處理要求。這些技術(shù)要求必須在加工中給予保證。因此，該傳動軸的關(guān)鍵工序是軸頸m、n和外圓p、q的加工。2確定毛坯該傳動

7、軸材料為45鋼，因其屬于一般傳動軸，故選45鋼可滿足其要求。本例傳動軸屬于中、小傳動軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇60mm的熱軋圓鋼作毛坯。3確定主要表面的加工方法傳動軸大都是回轉(zhuǎn)表面，主要采用車削與外圓磨削成形。由于該傳動軸的主要表面m、n、p、q的公差等級(it6)較高，表面粗糙度ra值(ra=0.8 um)較小，故車削后還需磨削。外圓表面的加工方案(參考表a-3)可為：粗車半精車磨削。4確定定位基準合理地選擇定位基準，對于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。由于該傳動軸的幾個主要配合表面(q、p、n、m)及軸肩面(h、g)對基準軸線a-b均有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求，它

8、又是實心軸，所以應選擇兩端中心孔為基準，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術(shù)要求。粗基準采用熱軋圓鋼的毛坯外圓。中心孔加工采用三爪自定心卡盤裝夾熱軋圓鋼的毛坯外圓，車端面、鉆中心孔。但必須注意，一般不能用毛坯外圓裝夾兩次鉆兩端中心孔，而應該以毛坯外圓作粗基準，先加工一個端面，鉆中心孔，車出一端外圓；然后以已車過的外圓作基準，用三爪自定心卡盤裝夾(有時在上工步已車外圓處搭中心架)，車另一端面，鉆中心孔。如此加工中心孔，才能保證兩中心孔同軸。5劃分階段對精度要求較高的零件，其粗、精加工應分開，以保證零件的質(zhì)量。該傳動軸加工劃分為三個階段：粗車(粗車外圓、鉆中心孔等)，半精車(半精車各處外圓、臺階和

9、修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各處外圓)。各階段劃分大致以熱處理為界。6熱處理工序安排軸的熱處理要根據(jù)其材料和使用要求確定。對于傳動軸，正火、調(diào)質(zhì)和表面淬火用得較多。該軸要求調(diào)質(zhì)處理，并安排在粗車各外圓之后，半精車各外圓之前。綜合上述分析，傳動軸的工藝路線如下：下料車兩端面，鉆中心孔粗車各外圓調(diào)質(zhì)修研中心孔半精車各外圓，車槽，倒角車螺紋劃鍵槽加工線銑鍵槽修研中心孔磨削檢驗。7加工尺寸和切削用量傳動軸磨削余量可取0.5mm，半精車余量可選用1.5mm。加工尺寸可由此而定，見該軸加工工藝卡的工序內(nèi)容。車削用量的選擇，單件、小批量生產(chǎn)時，可根據(jù)加工情況由工人確定；一般可由機械加工工藝手

10、冊或切削用量手冊中選取。8擬定工藝過程定位精基準面中心孔應在粗加工之前加工，在調(diào)質(zhì)之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。調(diào)質(zhì)之后修研中心孔為消除中心孔的熱處理變形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是為提高定位精基準面的精度和減小錐面的表面粗糙度值。擬定傳動軸的工藝過程時，在考慮主要表面加工的同時，還要考慮次要表面的加工。在半精加工52mm、44mm及m24mm外圓時，應車到圖樣規(guī)定的尺寸，同時加工出各退刀槽、倒角和螺紋；三個鍵槽應在半精車后以及磨削之前銑削加工出來，這樣可保證銑鍵槽時有較精確的定位基準，又可避免在精磨后銑鍵槽時破壞已精加工的外圓表面。在擬定工藝過程時，應考慮檢驗工序的安排、檢查

11、項目及檢驗方法的確定。綜上所述，所確定的該傳動軸加工工藝過程見表a-1。表a-1 傳動軸機械加工工藝卡臺職院機電系機械加工工藝卡產(chǎn)品名稱 圖 號 零件名稱傳動軸共 1頁第 1 頁毛坯種類圓 鋼材料牌號45鋼毛坯尺寸60mm265mm序號工種工步工 序 內(nèi) 容設(shè)備工 具夾 具刃 具量 具1下料60mm265mm 2車 三爪自定心卡盤夾持工件毛坯外圓車床 1車端面見平c6140 2鉆中心孔中心鉆2mm 用尾座頂尖頂住中心孔3粗車46mm外圓至48mm，長118mm4粗車35mm外圓至37mm，長66mm 5粗車m24mm外圓至26mm，長14mm 調(diào)頭，三爪自定心卡盤夾持48mm處 (44mm外圓

12、)6車另一端面，保證總長250 mm7鉆中心孔 用尾座頂尖頂住中心孔8粗車52mm外圓至54mm a粗車35mm外圓至37mm，長a3mm 10粗車30mm外圓至32mm，長36mm 11粗車m24mm外圓至26mm，長16mm 12檢驗3熱 調(diào)質(zhì)處理220240hbs4鉗 修研兩端中心孔車床 5車 雙頂尖裝夾車床 1半精車46mm外圓至46.5mm，長120mm2半精車35mm外圓至35.5mm，長68mm3半精車m24mm外圓至240.10.2 mm，長16mm4半精車23mm0.5mm環(huán)槽5半精車3mml.5mm環(huán)槽6倒外角1mm45,3處 調(diào)頭，雙頂尖裝夾7半精車35mm外圓至35.5

13、mm,長a5mm8半精車30mm外圓至35.5mm長38mm9半精m24mm外圓至240.10.2 mm mm,長18mm10半精車44mm至尺寸，長4mm11車23 mm0.5mm環(huán)槽12車3mml.5mm環(huán)槽13倒外角lmm45, 4處14檢驗6車 雙頂尖裝夾1車m24mml.5mm6g至尺寸車床 調(diào)頭，雙頂尖裝夾2車m24mm1.5mm6g至尺寸3檢驗7鉗 劃兩個鍵槽及一個止動墊圈槽加工線8銑 用v形虎鉗裝夾，按線找正1銑鍵槽12mm36mm，保證尺寸4141.25mm立銑 2銑鍵槽8mml6mm，保證尺寸2626.25mm3銑止動墊圈槽6mml6mm，保證20.5mm至尺寸4檢驗9鉗

14、修研兩端中心孔車床 10磨1磨外圓350.008mm至尺寸外圓磨床 2 磨軸肩面i3 磨外圓300.0065mm至尺寸4磨軸肩面h 調(diào)頭，雙頂尖裝夾 5磨外圓p至尺寸 6 磨軸肩面g 7磨外圓n至尺寸8磨軸肩面f 9檢驗9傳動軸機械加工工藝過程工序簡圖為了表達清楚各工序的內(nèi)容及要求，其傳動軸加工工藝過程的工序簡圖見表a-2。表a-2傳動軸加工工序簡圖 _網(wǎng)站制作、維護: 臺州職業(yè)技術(shù)學院.機電工程學院.hwy.歡迎多提寶貴意見聯(lián)系電話665695)電子信箱:1.1 夾具的特點在機床上加工工件時,我們可以看到兩種不同的情況:一種是用劃針或指示

15、表等量具,按工件的某一表面,或者按工件表面上所劃的線進行找正,使工件在機床上處于所需要的正確位置,然后夾緊工件進行加工;另一種是把工件安裝字夾具上進行加工。為了在工件的某一部位上加工出符合規(guī)定技術(shù)要求的表面,一般都按工件的結(jié)構(gòu)形狀,加工方法和生產(chǎn)批量的不同,采用各種不同的裝置將工件準確,方便的而可靠地安裝在機床上,然后進行加工.這種用來安裝的工件以確定工件與切削刀具的相對位置并將工件夾緊的裝置稱為“機床夾具”。在實際的生產(chǎn)中,例如活塞,連桿的生產(chǎn)線上,幾乎每道工序中都采用了夾具。十分明顯,如果不采用夾具,不但工件的加工精度難以保證,而且加工生產(chǎn)率也會大大降低,有時甚至會造成無法加工的情況。除了

16、機床加工時需要使用夾具外,有時在檢驗,裝配等的工序中也要用到夾具,因之在這種場合中用到的夾具可分別稱為“檢驗夾具”和“裝配夾具”。 機床夾具通常是指裝夾工件用的裝置:至于裝夾各種刀具用的裝置,則一般稱為“輔助工具”。輔助工具有時也廣義地包括在機床夾具的范圍內(nèi)。按照機床夾具的應用范圍,一般可分為通用夾具,專用夾具和可調(diào)整式夾具等。通用夾具是在普通機床上一般都附有通用夾具,如車床上的卡盤,銑床上的回轉(zhuǎn)工作臺,分度頭,頂尖座等。它們都一標準化了,具有一定的通用性,可以用來安裝一定形狀尺寸范圍內(nèi)的各種工件而不需要進行特殊的調(diào)整。但是,在實際生產(chǎn)中,通用夾具常常不能夠滿足各種零件加工的需要;或者因為生產(chǎn)

17、率低而必須把通用夾具進行適當?shù)母倪M;或者由于工件的形狀,加工的要求等的不同須專門設(shè)計制造一種專用夾具,以解決生產(chǎn)實際的需要。專用夾具是為了適應某一工件的某一工序加工的要求而專門設(shè)計制造的,其功用主要有下列幾個方面:1.保證工件被加工表面的位置精度,例如與其他表面間的距離精度,平行度,同軸度等。對于外行比較復雜,位置精度要求比較高的工件,使用通用夾具進行加工往往難以達到精度要求。2.縮短了工序時間,從而提高了勞動生產(chǎn)率。進行某一工序所需要的時間,其中主要包括加工工件所需要的機動時間和裝卸工件等所需要的輔助時間兩部分。采用專用夾具后,安裝工件和轉(zhuǎn)換工位的工作都可以大為簡化,不再需要畫線和找正,縮短

18、了工序的輔助時間并且節(jié)省了畫線這個工序,從而提高了勞動生產(chǎn)率.在生產(chǎn)中由于采用了多工件平行加工的夾具,使同時加工的幾個工件的機動時間將與加工一個工件的機動時間相同。采用回轉(zhuǎn)式多工位連續(xù)加工夾具,可以在進行切削加工某個工件的同時,進行其它工件的裝卸工作,從而使輔助時間與機動時間相重合?？傊?隨著專用夾具的采用和進一步改善,可以有效地縮短工序時間,滿足生產(chǎn)不斷發(fā)展的需要。3.采用專用夾具還能擴大機床的工藝范圍。例如在普通車床上附加鏜模夾具后,便可以代替鏜床工作;裝上專用夾具后可以車削成型表面等,以充分發(fā)揮通用機床的作用。4.減輕勞動強度,保障安全生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)需要,采用一些氣動,液壓或其它機械化,

19、自動化程度較高的專用夾具,對于減輕工人的勞動強度,保障生產(chǎn)安全和產(chǎn)品的穩(wěn)質(zhì)高產(chǎn)都有很大作用。加工大型工件時,例如加工車床床身上,下兩面上的螺孔,需要把床身工件翻轉(zhuǎn)幾次進行加工,勞動強度大而且不安全。采用電動回轉(zhuǎn)式鉆床家具后,就能夠達到提高生產(chǎn)效率,減輕勞動強度,保障生產(chǎn)安全的目的。專用夾具在生產(chǎn)上起著很大的作用,那么是不是在任何場合都要設(shè)計和采用呢!這個問題就是具體問題具體的分析。上面說的關(guān)于專用夾具在生產(chǎn)中的作用,只是事物的一個方面。另一方面,由于夾具的設(shè)計,制造和所用的材料等須消耗一定的費用,增加了產(chǎn)品的成本。因之,在什么情況下采用什么樣的夾具才是經(jīng)濟合算的,這是一個大問題,特別對于重大的

20、,設(shè)計制造工作量大的專用夾具需與工人師傅等三結(jié)合共同研究解決。事物總是一分為二的,專用夾具也存在缺點,即專用夾具的專用性和產(chǎn)品多樣性的矛盾。由于專用夾具只適用于一個工件加工的某一個工序,因而隨著產(chǎn)品品種的不斷增多,夾具數(shù)量也不斷上升,造成存放和管理上的困難;而當某產(chǎn)品不再進行生產(chǎn)時,原來的夾具一般都無法重新利用,造成浪費.同時,專用夾具的設(shè)計生產(chǎn)時間周期長,與生產(chǎn)的迅速發(fā)展也有矛盾。但是在當前成批生產(chǎn)的機械工廠中,多數(shù)還是采用通用機床加上專用夾具進行工件的機械加工?？烧{(diào)整夾具是為了擴大夾具的使用范圍,彌補專用夾具只適用與一個工件的某一特定工序的缺點,正在逐步推廣使用可調(diào)整式的夾具?？烧{(diào)整式夾具

21、一般可分為標準化夾具,成組夾具和組合夾具等。1.標準化夾具:標準化夾具就是利用本廠已規(guī)格化了的部分或全部標準零件裝配成的專用夾具。專用夾具中的大件,如夾具體,以及定位元件,夾緊件和機械夾緊用的氣缸部件等,經(jīng)過標準化,尺寸規(guī)格化后有利于工廠成批準備配件,成批加工,這樣可使夾具的設(shè)計,制造工作加快,節(jié)省費用。另外,當產(chǎn)品更改,夾具不再使用時可以拆開,把標準零件保存起來,備以后使用。2.成組夾具:多品種,小批量生產(chǎn)的機械加工車間中,往往可以采用成組加工法。采用成組加工法,是把多種產(chǎn)品的零件按加工所用的機床和刀具,夾具等工藝裝備的共性分組,同一組的零件能在同一臺機床上用共同的工藝裝備和調(diào)整方法進行加工

22、。例如分成軸類,套類,盤類,齒輪,杠桿,支架類等各種零件。成組夾具就是根據(jù)一組安裝方法相類似的零件而設(shè)計的,只要稍作調(diào)整或更換夾具上的某些定位,夾緊件,就可以從加工某一工件轉(zhuǎn)為加工另一工件。3.組合夾具:組合夾具是有一套專門設(shè)計制造,便于組裝和拆卸的有各種不同的形狀,不同尺寸規(guī)格并且有完全互換性和耐磨性的標準元件和合件所組成。利用這些元件和合件,根據(jù)加工工件的需要可以組裝成車,磨,銑,刨,鉆,鏜等工序用的各種不同的機床夾具。夾具使用完畢,可以方便的拆開,洗凈元件存放起來,留待以后組裝新夾具時再用。因之組合夾具是具有高度標準化和系列化元件的新型工藝裝備。關(guān)于組合夾具的問題,其設(shè)計原理基本相同。在

23、實際生產(chǎn)中應用的夾具很多,分類方法也有很多種。通常還可按使用夾具的工序不同分為車床夾具,銑床夾具等;還可以根據(jù)在機床上運動的特點歸并成以下幾類,(1)車床類夾具:包括車床,內(nèi)外圓磨床,螺紋磨床用夾具,其特點是夾具與工件一起作旋轉(zhuǎn)運動。(2)銑床類夾具:包括銑床,刨床,平面磨床等機床用夾具,其特點是夾具固定字工作臺上,只作縱向或橫向往復運動或回轉(zhuǎn)運動。(3)鉆,鏜床類夾具:用于在鉆床上鉆,擴,鉸等工序或在鏜孔工序,其實就是夾具固定在機床上,刀具通過夾具上的導向裝置進行送進運動。上述的各種夾具都是固定在機床上的,但是在自動線加工中,有的夾具帶著工件由生產(chǎn)線的輸送裝置,挨著每臺機床逐步向前輸送,這類

24、夾具通常稱為“隨行夾具”。自動線上的隨行夾具除了完成工件的定位,支承和夾緊外,還帶著工件沿自動線的加工機床進行定位(相對于每臺機床的刀具位置),夾緊,待加工完了再自動送至下一臺機床加工,以便通過自動線的各臺機床,完成工件的全部工序加工。隨行夾具主要適用于采用組合機床自動線加工,但又無良好的輸送基面和定位基面的工件,以便將這種畸形工件先裝夾于基面完整的隨行夾具上,然后在通過自動線進行加工。對一些有色金屬等軟件性材料的工件,雖然具有良好的輸送基面,但為了保護工件的基面不受劃傷,有時也采用隨行夾具。通用可調(diào)夾具,若產(chǎn)品中有若干零件具有相似性,有選用通用可調(diào)整夾具的可能,應進一步探索,應用下面三方面分

25、析判斷(1)工件結(jié)構(gòu)要素的相似性,主要是被加工表面形式和部位的相似,工序內(nèi)容和技術(shù)要求基本相似;能有相似或相同的定位基準和定位方式。(2)有可能采用功能相同的定位方式和夾緊方式(包括夾緊動力源)。(3)工件尺寸要素相似,如定位基準和外廓尺寸的近似程度,看能否使用,可調(diào)夾具結(jié)構(gòu)緊湊,布局協(xié)調(diào)的夾具。綜上所述,機床夾具已成為機械加工中的重要裝備。機床夾具的設(shè)計和使用是促進生產(chǎn)發(fā)展的重要工藝措施之一。隨著我國機械工業(yè)生產(chǎn)的不斷發(fā)展,機床夾具的改進和創(chuàng)造已成為廣大機械工人和技術(shù)人員在技術(shù)革新中的一項重要任務(wù)。4082063382007-07-24 11:091.2 研究夾具的目的和意義隨著我國改革開放

26、的不斷深入，市場經(jīng)濟體系的不斷完善，我國工業(yè)逐漸向成熟化發(fā)展。在整個機械工業(yè)中，設(shè)計在其中占有的地位日益顯現(xiàn)出來。工業(yè)設(shè)計主要包括三個方面的內(nèi)容。第一是產(chǎn)品設(shè)計,第二是與產(chǎn)品有關(guān)的視覺傳達設(shè)計，如產(chǎn)品的包裝、商業(yè)廣告等平面設(shè)計。第三是由產(chǎn)品設(shè)計擴展的環(huán)境設(shè)計如產(chǎn)品的展示與陳列，商品櫥窗設(shè)計以及室內(nèi)設(shè)計等。產(chǎn)品設(shè)計作為工業(yè)設(shè)計的核心，它涉及的面廣，從人們的衣食住行，到社會的各行各業(yè)，產(chǎn)品設(shè)計無時不有，無時不在。產(chǎn)品設(shè)計的對象既包括一般的日用生活制品，也包括工業(yè)生產(chǎn)的機床，加工工具；既包括家用小電器產(chǎn)品，也包括專業(yè)的儀器，儀表；既包括私有的自行車，摩托車，也包括大型的汽車，飛機等交通工具；“從口紅

27、到宇宙飛船”都是屬于產(chǎn)品的設(shè)計的范疇，本論文主要針對加工工具設(shè)計，在一定范圍內(nèi)又稱“加工輔助設(shè)計”，即機床夾具體的設(shè)計。機床夾具設(shè)計是工藝裝備設(shè)計中的一個重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率的一項重要技術(shù)措施。在設(shè)計過程中應深人實際，進行調(diào)查研究，吸取國內(nèi)外的先進技術(shù)，制定出合理的設(shè)計方案，再進行具體的設(shè)計。而深入生產(chǎn)實際調(diào)查研究中，應當掌握下面的一些資料：(1)工件圖紙；詳細閱讀工件的圖紙，了解工件被加工表面是技術(shù)要求，該件在機器中的位置和作用，以及裝置中的特殊要求。(2)工藝文件：了解工件的工藝過程，本工序的加工要求，工件被加工表面及待加工面狀況，基準面選擇的情況，可用機床設(shè)備的主

28、要規(guī)格，與夾具連接部分的尺寸及切削用量等。(3)生產(chǎn)綱領(lǐng)：夾具的結(jié)構(gòu)形式應與工件的批量大小相適應，做到經(jīng)濟合理。(4)制造與使用夾具的情況，有無通用零部件可供選用。工廠有無壓縮空氣站；制造和使用夾具的工人的技術(shù)狀況等。夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。摘 要本小主軸加工工藝設(shè)計是參考機械加工工藝、數(shù)控加工工藝、機械加工技術(shù)等編寫的。對球頭螺桿的工藝及加工進行了分析。通過對一個中等復雜軸類零件的機械加工工藝規(guī)程的設(shè)計，對理論知識進行一次綜合性，使用性，和實踐性較強的應用。小主軸是紡織機械中主要的傳動件，屬于易損件，需要大批量加工，所以對于

29、這個論題需要我試圖找到一些既合適又能較高效率完成加工的方法，這正是我這次畢業(yè)設(shè)計力圖解決的方法，由于自身專業(yè)水平的有限和自己閱歷的不足，設(shè)計中難免有很多不足之處，還希望各位老師和同學指正之。這樣的論題就要求我們在熟練掌握已學只是的基礎(chǔ)上，更要有一種運用所學知識的應用能力，并且還包括在自己知識面不及的地方，要求要有一種搜集篩選有效信息的能力，而且同樣，要求運用到整個設(shè)計的過程中。這也正是學院安排畢業(yè)設(shè)計這一教學內(nèi)容的初衷吧，而我在這篇小主軸的工藝設(shè)計中所體現(xiàn)的內(nèi)容應該較完滿地解決了這一問題。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控技術(shù) 畢業(yè)設(shè)計 軸類零件 工藝分析 小主軸第一章 圖樣的工藝分析1.1 零件的結(jié)構(gòu)分析小主

30、軸主要使用于紡織機械當中，起支撐作用，以傳遞扭矩，屬于易損件。在數(shù)控車削加工中，該零件屬于是較典型的軸類零件。首先，該零件輪廓是一個由外圓柱面、外三角形螺紋、球面以及內(nèi)圓孔面等幾何元素構(gòu)成的外形較復雜的軸類零件。20的內(nèi)孔加工精度要求較高，32的外圓柱面和20的內(nèi)孔的表面的表面粗糙度要求均為ra 1.6。對于該軸類零件的加工程序的編制，需要先根據(jù)該零件圖樣計算各幾何元素的坐標點。所以，該零件不僅加工難度大，而且軌跡精度要求高，該零件既要求準確的加工精度，而且要求保證正確的幾何精度。而且，通常，長度與直徑之比（長徑比）小于4（l/d4）的軸稱為短軸。顯然，該軸類零件長徑比為10，較細長，所以在加

31、工中我采用一夾一頂?shù)难b夾方式進行車削加工。1.2零件的材料分析材料是人類社會所能夠接受的經(jīng)濟地制造有用器件的物質(zhì)。其中，又以工程材料的代表性尤為突出，現(xiàn)在它早已廣泛用于現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及科學技術(shù)等部門。而在工程材料中，又鋼鐵為代表，應用最為廣泛。鋼鐵材料按含碳量可分為鋼和鑄鐵兩大類。鋼的韌性、塑性較好，強度、硬度較高。強度要求較高、形狀較復雜的零件可以用鋼來制造。針對小主軸材料在紡織機械中的功能和要求，并且要求保證良好的加工性和較高的強度，因此，選用45鋼。1.3零件的精度及表面粗糙度分析機械加工精度是指機械加工后零件的實際幾何參數(shù)與零件理想幾何參數(shù)的符合程度。符合程度越高，機械加工精度越高；

32、符合程度越低，則機械加工精度越低。機械加工精度包括尺寸精度、形狀精度、和位置精度三個方面。顯然，根據(jù)該零件的零件圖可知：在該零件的數(shù)控車削中，該零件的重要徑向加工部位有：32的圓柱段，38的圓柱段，還有該零件的左支撐部位35圓柱段，右支撐部位40的圓柱段，s45球體部，上述各部位的徑向尺寸均有幾何形位公差要求。而該零件重要的軸向加工部位有：38、40的圓柱段的軸向長度為83 ，40的圓柱段距球心間的軸向長度為68，零件。該零件以兩端的b型中心孔為定位基準。第二章 加工設(shè)備及相應工藝設(shè)備的選用2.1加工設(shè)備的選擇車床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱表面、圓錐表面、回轉(zhuǎn)曲面和端面等，有些車床還

33、能加工螺紋面。由于多數(shù)機器零件具有回轉(zhuǎn)表面，車床的通用性較廣泛。臥式車床的工藝范圍很廣，能進行多種表面的加工，如各種軸類、套類和盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面（如車削內(nèi)外圓柱面、圓錐面、環(huán)槽及回轉(zhuǎn)曲面），端面，螺紋，還可以進行鉆孔、擴孔、鉸孔和滾花等工作。數(shù)控機床又稱數(shù)字控制機床，是相對于模擬控制而言的。數(shù)控車床又稱為 cnc車床，即計算機數(shù)字控制車床，是目前國內(nèi)使用量最大，覆蓋面最廣的一種數(shù)控機床。數(shù)控車床，是一種高精度、高效率的自動化機床。它具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋。具有直線插補、圓弧插補各種補償功能，并在復雜零件的批量生產(chǎn)中發(fā)揮了良好的經(jīng)濟效用。數(shù)控車床適合加

34、工形狀比較復雜的軸類零件和由復雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔。顯然，該零件的加工精度要求較高，更適合于在數(shù)控車床上加工。2.2加工刀具的選擇機械加工刀具是機械制造過程中不可缺少的重要工具，也是切削加工中影響生產(chǎn)率、加工質(zhì)量與成本的最活躍的因素，因此，在加工過程中針對相應的零件幾何形狀和加工要求選擇合適的刀具進行加工，是相當重要的。 根據(jù)該零件的加工要求，我選擇的加工刀具及刀具材料如下兩表：所選用刀具材料允許切削速度硬度耐熱性硬質(zhì)合金v 允30(米/分)63-70hrc600-700高速鋼v允80-100(米/分)71-76hrc800-1000表1刀具材料表名稱及型號規(guī)格刀具號刀具材料 90度外圓

35、車刀t0101硬質(zhì)合金切槽刀，刀寬3mmt0202硬質(zhì)合金60度螺紋車刀t0303硬質(zhì)合金90度外圓車刀主偏角93度，副偏角55度t0404硬質(zhì)合金盲孔鏜刀t0505硬質(zhì)合金中心鉆t0606高速鋼麻花鉆t0707高速鋼表2選用的刀具表2.3夾具的選擇在零件的數(shù)控加工過程中，夾具作為機械加工工藝系統(tǒng)的重要組成部分，占有十分重要的作用。夾具的機械加工過程中起定位和夾緊的功用。且機床夾具按其通用特性可分為通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和自動線夾具等。良好的夾具對于以高效率、低成本保證零件的加工精度，起著非常重要的作用。因此在該零件的加工中，我選用的是通用夾具。利用fanuc 數(shù)控車床上的三爪

36、自動定心卡盤、雙頂尖等相關(guān)裝夾輔具以實現(xiàn)快速定位，提高該零件的精度。2.4量具的選擇在數(shù)控加工中我們通常會在零件粗加工或是半徑加工后對零件的尺寸以及精度進行檢測，為了更好的保證精加工的質(zhì)量，使加工出的零件的精度更高質(zhì)量越好。因此，對于合理選用量具進行精度的檢測是不可或缺的一個環(huán)節(jié)。選擇量具時應使量具的精度與工件加工精度相適應，量具的量程與工件的被測尺寸大小相適應，量具的類型與被測要素的性質(zhì)（孔或外圓的尺寸值還是形狀位置誤差值）和生產(chǎn)類型相適應。一般來說，小批量生產(chǎn)廣泛采用游標卡尺、千分尺等通用量具，大批量生產(chǎn)則采用極限量規(guī)和高效專用量儀等。根據(jù)以上選用量具的原則，對于該零件的加工過程，我選擇如

37、下量具進行測量：游標卡尺 0150mm,0.02mm0300mm,0.02mm 萬能角度尺 0270，2 外徑千分尺 025mm 2550mm 內(nèi)徑千分尺 530mm2.5毛坯的選擇毛坯的確定，不僅影響毛坯制造的經(jīng)濟性，而且影響機械加工的經(jīng)濟性。所以在選擇毛坯時，既要考慮加工方面的因素，也要兼顧冷加工方面的要求，以便從確定毛坯這一環(huán)節(jié)中盡可能的降低零件的制造成本。根據(jù)該零件的加工要求，由于該零件為批量加工，所以，毛坯采用鑄造成形，工件輪廓外的切削余量不均勻，在切削過程中會產(chǎn)生變形。因而要先進行粗車加工。對于該小主軸的加工我選用毛坯尺寸為100x250mm，這點在下章的加工方法選擇中有體現(xiàn)。第三

38、章 工藝規(guī)程的設(shè)計工藝規(guī)程是指在具體的生產(chǎn)條件下，將比較合理的工藝過程確定下來填寫或表格，并規(guī)定強制執(zhí)行的一種工藝文件形式。其中，規(guī)定零件機械加工工藝過程和操作方法的工藝文件叫做機械加工工藝規(guī)程；而機械加工工藝路線又是制訂機械加工工藝規(guī)程的核心。其主要內(nèi)容包括：選擇定位基準、確定加工方法、安排加工順序以及安排熱處理、檢驗和其他工序等3.1定位基準的選擇基準是用來確定生產(chǎn)對象上幾何要素之間的幾何關(guān)系所依據(jù)的那些點、線或面。正確地選擇定位基準對保證零件表面間的位置要求和安排加工順序都有很大影響。用夾具裝夾時還會影響夾具的結(jié)構(gòu)。從設(shè)計和工藝兩個方面看，可把基準分為兩大類，即設(shè)計基準和工藝基準。設(shè)計基

39、準是零件尺寸的起始位置，而工藝基準是在加工工藝過程中所采用的基準稱為工藝基準。工藝基準又可分為：工序基準、定位基準、測量基準和裝配基準。對于定位基準的選用，軸類零件應遵循的原則是，盡量以零件兩端的中心孔為定位基準。該小主軸零件的各外圓表面，外螺紋等表面的設(shè)計基準都是該零件的中心軸線，以保證工件的圓柱度和同軸度形位誤差。3.2表面加工方法的選擇零件都是由一些最基本的幾何表面構(gòu)成的，因此選用合適的零件表面加工方法，表面加工方法的選擇，首先要保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。 零件上內(nèi)孔：16 r1.6粗加工半精加工精加工，精加工之后也可采用磨削都能達到所需精度 球 ：s45 r3.2粗加工

40、半精加工精加工螺紋：m30x1.5-6h r3.2粗加工半精加工精加工 也可采用磨削都能達到所需精度 外圓：32,35,38,40,45 r1.6和r0.8粗加工半精加工精加工，精加工之后也可采用磨削都能達到所需精度 以上選用的加工工序的劃分，可以在最大的程度上，以最經(jīng)濟的方法，是零件加工達到其技術(shù)要求。3.3加工階段的劃分當零件的精度要求較高時若將加工面從毛坯面開始到最終的精加工或精密加工都集中在一個工序中連續(xù)完成，則難以保證零件的精度要求，或浪費人力、物力資源。劃分加工階段的作用是：避免毛坯內(nèi)應力釋放而影響加工精度：避免粗加工時較大的夾緊力和切削力所引起的彈性變形和熱變形對精加工的影響；粗

41、精加工階段分開，可較及時地發(fā)現(xiàn)毛坯的內(nèi)在缺陷；適應加工過程中安排熱處理的需要根據(jù)該零件的要求達到的精度要求，我將該零件的加工階段劃分如下：粗加工階段主要是切除較多的加工余量；半精加工階段為主要表面的精加工做好準備；精加工階段使各主要表面達到規(guī)定的質(zhì)量要求；光整加工階段對精度要求高的零件進行最終加工。3.4工序順序的安排（1）“先基準后其他”原則，即基準先行的原則（2）“先主后次”原則。（3）“先粗后精”原則。3.5加工工藝路線的合理選擇該小主軸零件屬典型軸類零件，針對踢加工方法和工藝路線可有多種選擇。在此，我特選擇兩種方法進行比較分析，以探求一種對于該零件最經(jīng)濟及適用的方法。加工方案一：1、

42、下料100x250mm2、 夾30外圓30mm長一端，車端面，打中心孔，得到基準d3、 調(diào)頭，夾45外圓30mm長一端，取總長244mm，車端面，打中心孔，得到另一基準c4、 粗車5、 調(diào)質(zhì)處理6、 一夾一頂。夾45外圓25mm長，精車以上外圓的大徑部分。7、 粗精車幾處退刀槽，螺紋及各處倒角8、 精車螺紋9、 調(diào)頭。一夾一頂，夾30外圓25mm長一端，精車球體。10、 鉆孔11、 精車內(nèi)孔及孔口倒角12、 精磨內(nèi)孔至零件要求尺寸。加工方案二：1、 備料2、 夾30mm外圓毛坯30mm長一端，車端面，打中心孔。3、 一夾一頂。粗車30外圓。4、 調(diào)質(zhì)處理5、 一夾一頂。夾45外圓25mm長，精

43、車30mm外圓等。6、 粗、精車兩處退刀槽，粗車螺紋處。7、 精車螺紋8、 精車內(nèi)孔及孔口倒角9、 精磨內(nèi)孔10、 一夾一頂。夾30外圓，精車球體。11、 淬火和回火。對于這兩種加工方案進行比較分析后可知，在方案二中，雖然調(diào)頭次數(shù)少，省時。但是不可能能夠保證該零件上幾個外圓處的圓跳動值在規(guī)定值之內(nèi)，且加工完孔之后，再用一夾一頂?shù)难b夾方式時，不便于球體的工藝加工。另外，最終的淬火和回火熱工藝，會導致零件的變形，且45號鋼調(diào)制后硬度達到了hbs229，而對于一般小型零件采用調(diào)制處理即可。不需要最終淬火及回火這一熱工藝，雖然這一工序能夠強化鋼材性能，提高機械零件的使用壽命，但這也在無形中造成了對資源

44、和設(shè)備的浪費。所以，在該零件的加工過程中，我采用第一種加工方案。 3.6熱處理工序的安排熱處理是根據(jù)零件的材料和熱處理的目的安排的。熱處理分為預備熱處理和最終熱處理。預備熱處理主要用來改善金屬的可切削性能，消除毛坯制造中的應力。一般安排在機加工之前進行退貨與正火。而最終熱處理是為了提高零件的強度、表面硬度和耐磨性，常用淬火和調(diào)制處理，常用于半精加工后精加工之前。對于該小主軸零件的加工，粗加工后，安排進行調(diào)質(zhì)處理，改善毛坯的組織和應力狀態(tài)，以獲得一定的強度和韌性，且利于加工。第四章切削用量的確定金屬切削過程是指通過切削運動，刀具從工件表面上切除金屬、形成切削和已加工表面的過程。這個過程中伴隨著金

45、屬的彈性變形和塑性變形，影響了工件的加工精度。并且，直接表現(xiàn)為產(chǎn)生積屑瘤，振動等現(xiàn)象。因此，在機械加工過程中合理地選擇切削用量，可以提高切削效率，降低成本，改善加工質(zhì)量。是進行現(xiàn)場加工之前非常重要的一個步驟。切削用量包括切削速度v（m/min）或主軸轉(zhuǎn)速n(r/min)、進給量f(mm/r)或進給速度v(mm/min)、切削深度（背吃刀量）a(mm)。選擇好切削用量是工藝處理的重要內(nèi)容之一。切削用量的選擇原則。一般地，粗加工時，應盡量保證較高的金屬切削率和必要的刀具耐用度，故選擇切削用量時應首先選取盡可能大的切削深度；其次根據(jù)機床功率和剛性的限制條件，選取盡可能大的進給量；最后根據(jù)刀具耐用度的

46、要求，確定合適的切削速度。精加工時，首先根據(jù)粗加工的余量確定切削深度；其次根據(jù)已加工表面的粗糙度要求，選取合適的進給量；最后在保證刀具耐用度的前提下，選取較高的切削速度。4.1 切削深度的選擇切削深度主要根據(jù)機床、刀具、夾具、零件的剛度而定。粗加工時，在系統(tǒng)剛性允許的條件下，盡可能選擇較大的切削深度，以減少進給次數(shù)，提高生產(chǎn)率；精加工時，通常選取較小的切削深度，以保證加工精度及表面粗糙度。切削表面有硬皮的鍛鑄件時，應盡量使切削深度大于硬皮層的厚度，以保護刀尖。于該小主軸零件的的切削深度選擇，由于其精度要求不是很高，所以我根據(jù)粗、精加工分別選擇為p =4mm、p =0.8mm。4.2 進給量的選擇進給量（或進給速度）主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料和性質(zhì)選取。粗加工時，一般選用盡可能大的進給量；精加工時，當表面粗糙度要求較高時，宜選用較小的進給量；在切斷、車削深孔或用高速鋼刀