畢業(yè)設(shè)計(jì)-齒輪軸數(shù)控加工畢業(yè)設(shè)計(jì)剖析

1、 論文題目： 齒輪軸數(shù)控加工設(shè)計(jì) 系 別： 專 業(yè)： 班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 齒輪軸數(shù)控加工 摘 要：齒輪軸零件在現(xiàn)代生活中有十分重要和不可忽視的地位，數(shù)控生產(chǎn)的加 工工藝對(duì)于我們熟練應(yīng)用數(shù)控編程等相關(guān)技術(shù)有很大的幫助。在此我通過所學(xué)數(shù)控基 礎(chǔ)知識(shí)和原有的加工工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上對(duì)齒輪軸零件的數(shù)控加工等工藝做出說明，希望 通過這畢業(yè)設(shè)計(jì)使我們?cè)跀?shù)控技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品的加工方面得到一定的經(jīng)驗(yàn)。 關(guān)鍵詞：齒輪軸數(shù)控編程與加工工藝分析 1. 概述 1.1 數(shù)控車床的特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床是機(jī)電一體化的典型代表， 與通用機(jī)床和專用機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有 以下主要特點(diǎn)： （1）具有高度柔性，適于多品種

2、、單件小批零件的加工 縮短了生產(chǎn)、技術(shù)準(zhǔn)備時(shí)間，節(jié)省了大量工藝裝備的費(fèi)用，因此，應(yīng)變能力很強(qiáng)， 適合于多品種、單件小批零件的加工。 （2）加工精度高，多軸聯(lián)動(dòng)可實(shí)現(xiàn)復(fù)雜輪廓的插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)，適于高精度、形狀復(fù)雜零 件的加工 由于數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)采用直流或交流伺服電機(jī)，可實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速。 消除由于刀具磨損、刀具調(diào)整誤差所造成的工件尺寸誤差， 提高了工件加工精度。數(shù) 控機(jī)床可以對(duì)結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜的零件進(jìn)行手工編程或自動(dòng)編程。機(jī)床可進(jìn)行多軸聯(lián)動(dòng)或 多維插補(bǔ)。因此，數(shù)控機(jī)床適于高精度、形狀復(fù)雜零件的加工。 （3）高的加工生產(chǎn)率 良好的結(jié)構(gòu)剛度允許數(shù)控機(jī)床進(jìn)行強(qiáng)力切削、高速切削。數(shù)控機(jī)床移動(dòng)部件的快 速移

3、動(dòng)和定位采用加速與減速措施， 選用了很高的空行程運(yùn)動(dòng)速度。配合加工中心的 刀庫使用，可實(shí)現(xiàn)一次裝夾下進(jìn)行多工序的連續(xù)加工，減少了半成品的工序間周轉(zhuǎn)時(shí) 間，提高了生產(chǎn)率。 （4）減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件 數(shù)控機(jī)床加工前經(jīng)調(diào)整好后，輸人程序并啟動(dòng)，機(jī)床就能自動(dòng)連續(xù)進(jìn)行加工，直 至加工結(jié)束。操作者主要是程序的輸入、編輯，裝卸零件，刀具準(zhǔn)備，加工狀態(tài)的觀 測(cè)，零件的檢驗(yàn)等工作，勞動(dòng)強(qiáng)度極大降低。數(shù)控機(jī)床一般是封閉式加工，既清潔， 又安全。 （5）有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工的現(xiàn)代化管理 數(shù)控機(jī)床加工能準(zhǔn)確地計(jì)算出或自動(dòng)記錄單件加工工時(shí)和總的加工工時(shí)，實(shí)現(xiàn)對(duì) 各學(xué)院名稱2 （全稱） 半成品、成品的統(tǒng)計(jì)與管理；對(duì)

4、所使用的刀具、夾具可進(jìn)行規(guī)范化、現(xiàn)代化管理；能 實(shí)現(xiàn)一臺(tái)中央計(jì)算機(jī)對(duì)幾臺(tái)、十幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床的集中控制和管理 (DNC。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī) 輔助設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM、計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量監(jiān)督(CAQ等的有機(jī)結(jié) 合，是現(xiàn)代集成制造技術(shù)的基礎(chǔ)。 1.2 齒輪軸零件數(shù)控加工的目的 作為一名剛踏出學(xué)校走向社會(huì)的學(xué)生，在平時(shí)的工作實(shí)踐不斷的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)學(xué)習(xí)知 識(shí)是尤為重要的，數(shù)控技術(shù)在生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用越來越廣泛，它使得制造業(yè)生產(chǎn)面貌 煥然一新，它所帶來的巨大效益也受到世界各國(guó)科技界的高度重視，輪軸零件的數(shù)控 生產(chǎn)加工工藝對(duì)我們熟練掌握運(yùn)用數(shù)控編程等相關(guān)技術(shù)具有很大的幫助。為此我們?cè)?原有的加工工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上

5、對(duì)齒輪軸零件的數(shù)控加工等工藝在此作出較為詳細(xì)的闡 述，希望通過對(duì)此設(shè)計(jì)能使我們?cè)跀?shù)控技術(shù)應(yīng)用和產(chǎn)品的加工方面得到一定的經(jīng)驗(yàn)。 數(shù)控技術(shù)是一門全新的技術(shù)，它整合了機(jī)械技術(shù)、物理技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)等多門學(xué)科的知識(shí)。它是先進(jìn)的數(shù)字控制技術(shù)與傳統(tǒng)的機(jī)床制造技術(shù)相 結(jié)合的產(chǎn)物。區(qū)別于普通機(jī)械加工，數(shù)控加工技術(shù)更適合于多品種、小批量、結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、精度要求較高的零件的自動(dòng)化生產(chǎn)，它具有加工精度高、加工對(duì)象適應(yīng)性強(qiáng)、自 動(dòng)化程度高、勞動(dòng)強(qiáng)度低、生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟(jì)效益好、現(xiàn)代化管理程度高等特點(diǎn)。 1.3 數(shù)控編程的特點(diǎn) (1、在一個(gè)程序段中，根據(jù)被加工零件的圖樣標(biāo)注尺寸，從方便編程的角度出

6、發(fā)， 可采用絕對(duì)尺寸編程，增量尺寸編程或二者混合編程。 (2) 加工零件的毛坯通常為圓棒料，加工余量較大，要加工到圖樣標(biāo)注尺寸，需 要一層層切削，如果每層加工都編寫程序，編程工作量將大大增加。數(shù)控系統(tǒng)有毛坯 切削循環(huán)等不同形式的循環(huán)功能以減少編程工作量。 (3) 對(duì)于刀具位置的變化，刀具幾何形狀的變化及刀尖圓弧半徑的變化，都無須 更改加工程序，編程人員可以按照工件的實(shí)際輪廓尺寸進(jìn)行編程。數(shù)控系統(tǒng)具有的刀 具補(bǔ)償功能使編程人員只要將有關(guān)參數(shù)輸入到儲(chǔ)存器中， 數(shù)控系統(tǒng)就能自動(dòng)進(jìn)行刀具 補(bǔ)償。 2零件機(jī)械加工工藝分析 2.1零件圖樣分析 2.1.1 結(jié)構(gòu)分析 該零件由兩部分組成分別是零件左端部分和零

7、件右端部分，由圓柱面，螺紋(內(nèi)、 外)，退刀槽，圓弧面，圓錐面，鏜孔、倒角等構(gòu)成的中等復(fù)雜軸零件圖 2.1.2 分析零件主要尺寸公差和技術(shù)要求 (1) 24 (+0 .0210)孔的尺寸公差很小，公差等級(jí)為IT7級(jí)，但表面粗糙度 要求并不高Ra=1.6um (2) 68 (0 -0.2 )外圓表面對(duì) 24 (+0.20)內(nèi)孔表面的同軸度允許差為 0.05mm (3) 68(0 -0.2 )對(duì) 80右端面的垂直度允許差為 0.05mm (4) 其余地方粗糙度均為Ra=3.2um 2.1.3 保證尺寸公差及形位公差的工藝措施 (1) 22 ( +0.0520)鏜孔表面用精車即能滿足尺寸公差和表面粗

8、糙度的要求， 但測(cè)量時(shí)必須用內(nèi)徑千分尺。 (2) 選擇 66 (0-0.2 )外圓表面為定位基準(zhǔn)面，在一次裝夾加工中 80右 端面(0-0.2 )外圓及 22 (0.052 -0.2 )鏜孔，即可保證他們之間的垂直度和同 軸度要求。 2.1.4 毛坯、余量分析 (1) 零件采用 45X 120的圓柱毛坯，零件左端部分外圓面 28、 32粗加 工后留0.3的余量。 (2) 零件采用 45X 120的圓柱毛坯，零件右端部分外圓面 M3Q 26、 30、 34、 38 粗加工后留0.3的余量。 2.1.5 結(jié)構(gòu)工藝性分析 1、加工零件左端部分工藝分析 工序1:用2號(hào)刀車棒料外圓工序2 :用2號(hào)刀車

9、66外圓和 80外圓面 2、加工零件右端部分工藝分析 工序1:用2號(hào)刀車棒料外圓 工序2 :用2號(hào)刀車 68外圓面、 54圓錐面 工序3:用5號(hào)刀車退刀槽外圓面工序 4 :用4、6號(hào)刀車M60和M64螺紋。 2.2 定位基準(zhǔn)選擇 本文加工的零件是齒輪軸，軸類零件本身的結(jié)構(gòu)特征和主軸上各主要表面的尺寸 要求都決定了以軸線為定位基準(zhǔn)。 根據(jù)粗基準(zhǔn)選擇原則外圓為粗基準(zhǔn)，再根據(jù)基準(zhǔn)統(tǒng)一原則選擇主軸中心線為精基 準(zhǔn) 2.3 確定切削用量 2.3.1 粗、精車外輪廓 所用刀具為T 2, 90外圓車刀，刀具尺寸 20X20,型號(hào)是MVJNR2020K1加工 66和工件左端所有外圓余量為1mm因?yàn)榧庸ち勘容^大

10、，所以分2次走刀切除 66 和工件左端所有外圓的全部余量， 背吃刀量為2。根據(jù)表面粗糙度要求3.2Ra/um,要 求比較高，查機(jī)械加工切削數(shù)據(jù)手冊(cè)得：f=0.29mm/r 查機(jī)械加工切削數(shù)據(jù)手冊(cè)得：切削速度為140mm/min因此根據(jù)公式Vc=n dn/1000 求得轉(zhuǎn)速 n=1100。 2.3.2 粗鏜孔 所用刀具為T3,鏜孔刀，刀具尺寸 20X 20,型號(hào)是SI2K-STTCR11,加工 22 余量為0.3mm因?yàn)榧庸ち勘容^小，所以可以一次走刀切除 22的剩余余量，背吃 刀量為0.3。查機(jī)械加工切削數(shù)據(jù)手冊(cè)得：f=0.18mm/r 查機(jī)械加工切削數(shù)據(jù)手冊(cè)得：切削速度為150mm/min因此

11、根據(jù)公式 Vc = n dvn /1000 求得轉(zhuǎn)速 n=900 2.3.3 精鏜孔 所用刀具為 T3,鏜孔刀，刀具尺寸 20 X 20,型號(hào)是S12K-STTCR1,1加工 22 余量為0.3mm,。因?yàn)榧庸ち勘容^小，所以可以一次走刀切除 22的剩余余量，背吃 刀量為0.3。查機(jī)械加工切削數(shù)據(jù)手冊(cè)得：f=0.18mm/r 查機(jī)械加工切削數(shù)據(jù)手冊(cè)得切削速度為 150mm/min因此根據(jù)公式 Vc=n dn/1000 求得轉(zhuǎn)速 n=1200。 2.4 刀具選擇 根據(jù)刀具的選擇原則，選擇刀具 表1-1 T1號(hào)刀一45彎頭車刀 加工內(nèi)容：車端面 T2號(hào)刀一90 外圓車刀 加工內(nèi)容：軸件左端 66的外

12、圓面和臺(tái) 階。 T3號(hào)刀一鏜孔刀 加工內(nèi)容：粗精鏜 22的內(nèi)圓面 T4號(hào)刀一切槽刀 加工內(nèi)容：車兩處退刀槽 T5號(hào)刀一外螺紋 加工內(nèi)容：車M60X2的螺紋 T6號(hào)刀一內(nèi)螺紋 加工內(nèi)容：車 M24X26H / Z 2 車AT種類的示意圖 E 直頭車刀 2穹頭車刀 3 90傑I刀 4蠅絞車AI 5竭而車刖 6內(nèi)岡車 刀 7成形車刀 8牛WU切斷刀 2.5加工順序(工藝路線) 齒輪軸零件的加工可以分三道工序： 1第一道工序是左端部分外圓柱面、臺(tái)階面、鏜孔加工； 2、第二道工序是右端外圓柱面、圓錐面內(nèi)螺紋孔、切槽加工； 3、第三道工序是按零件精度檢驗(yàn)表和圖樣要求全部檢驗(yàn)。 2.5.1.工序1:零件左端

13、部分1加工 此工序的加工內(nèi)容包括： 1、先加工左端面零件伸出卡盤約 60毫米，找正后夾緊。 2、使用1號(hào)刀粗精車零件左右端面?？焖偻嘶?fù)Q刀點(diǎn)。 3、用2號(hào)刀，采用G71進(jìn)行工件左端面部分的輪廓循環(huán)粗加工。 4、用2號(hào)刀，采用G70進(jìn)行工件左端面部分的輪廓循環(huán)精加工。 5、用3號(hào)刀鏜 22mm勺內(nèi)孔倒角。 6、卸下工件用銅皮包住已經(jīng)加工過的 66 (0- -0.2 ) mm勺外圓，掉頭使工件 上丫 80的臺(tái)階端面與卡盤端面緊密接觸后夾緊，準(zhǔn)備加工工件右端。 7、 手動(dòng)車端面控制工件總長(zhǎng)。如果坯料總長(zhǎng)在加工前已經(jīng)控制在85-90 (mr)i 之間，且兩斷角平整，則不必進(jìn)行此操作。 2.5.2 工序

14、2:零件右端部分2加工 此工序的加工內(nèi)容包括： 1、使用1號(hào)刀粗精車零件左右端面?？焖偻嘶?fù)Q刀點(diǎn) 2、用2號(hào)刀，采用G71進(jìn)行工件右端面部分的輪廓循環(huán)粗加工。 3、用2號(hào)刀，采用G70進(jìn)行工件右端面部分的輪廓循環(huán)精加工。 4、用5號(hào)刀用G75進(jìn)行切槽循環(huán)加工。 5、用4號(hào)和6號(hào)刀用G76進(jìn)行螺紋循環(huán)加工 2.6 加工設(shè)備選擇 根據(jù)數(shù)控實(shí)訓(xùn)中心的數(shù)控機(jī)床切削性能，我選擇西門子臥式K6146?數(shù)控車床。 其有很多優(yōu)點(diǎn)： 1、控制精度高，可靠性好 2、主軸軸承采用國(guó)外進(jìn)口，噪音小，抗震能力強(qiáng)，旋轉(zhuǎn)精度高 3、機(jī)床床身采用特殊加強(qiáng)筋，機(jī)床剛性好 4、機(jī)床導(dǎo)軌采用中頻淬火處理，表面硬度搞，耐磨性好，使用

15、壽命長(zhǎng)； 5、自動(dòng)刀架采用多刀裝夾，系統(tǒng)控制，重復(fù)定位精度高； &縱，橫向進(jìn)刀采用高精度滾珠線桿，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性可靠 3. 結(jié)論 短暫幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)在匆匆忙忙中過去了， 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我受益匪淺，學(xué) 到了很多新的東西，比如工藝設(shè)計(jì)的流程，加工的方案，加工的順序，刀柄刀具的選 擇，切削用量的選擇，以前這些數(shù)據(jù)都是隨便定的，通過這次的實(shí)習(xí)才知道真正設(shè)計(jì) 的時(shí)候都是要通過查閱相關(guān)的手冊(cè)得來的。 在幾個(gè)月的時(shí)間中，我們學(xué)習(xí)了零件的工藝分析、數(shù)控機(jī)床的選用，零件工藝方 案設(shè)計(jì)，包括進(jìn)給路線、加工余量、切削用量、機(jī)床夾具的選擇等內(nèi)容。最終完成零 件的機(jī)械加工工藝過程卡片，數(shù)控加工工序卡片，工件的定位和夾緊

16、方案草圖，數(shù)控 刀具卡片，數(shù)控加工進(jìn)給路線圖。既完成了課程，又對(duì)以往學(xué)習(xí)的知識(shí)進(jìn)行了完整的 復(fù)習(xí)，可以說是一舉多得。大大提高了我們的專業(yè)水平，培養(yǎng)了我們掌握有關(guān)工程設(shè) 計(jì)的程序、方法與技術(shù)規(guī)范，提高工程設(shè)計(jì)計(jì)算、圖紙繪制、編寫技術(shù)文件的能力； 培養(yǎng)我們掌握實(shí)驗(yàn)、測(cè)試等科學(xué)研究的基本方法；鍛煉我們分析與解決工程實(shí)際問題 的能力。給我們樹立正確的設(shè)計(jì)思想和培養(yǎng)我們嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度和嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的工 作作風(fēng)。 我們即將踏入工作崗位，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)為我們的未來打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)， 讓我們更 好的適應(yīng)工作環(huán)境，同時(shí)業(yè)鍛煉了我們堅(jiān)忍不拔，迎難而上的精神。鍛煉了我們發(fā)現(xiàn) 問題，解決問題的能力。使我們的專業(yè)知識(shí)和水平更加的完善。 我們要發(fā)揚(yáng)實(shí)習(xí)期間的能力和精神，成為社會(huì)有用的人才，為自己開創(chuàng)美好的未 來。 在我設(shè)計(jì)過程中，我了解到什么叫工藝設(shè)計(jì)，怎么樣去完成一個(gè)工件的全部工藝 流程，通過查手冊(cè)，找數(shù)據(jù)，給設(shè)計(jì)過程中