數(shù)控技術(shù)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）齒輪油泵主動(dòng)軸的數(shù)控加工

1、河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 論 文 河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)論文題目：齒輪油泵主動(dòng)軸的數(shù)控加工班 級(jí)：姓 名：專 業(yè)：數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用指導(dǎo)教師：答辯日期：年 月 日4河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術(shù) 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 摘 要齒輪油泵是機(jī)器中用來輸送潤滑油的一個(gè)部件,其構(gòu)成的主要零部件有泵體、左、右端蓋、運(yùn)動(dòng)零件（傳動(dòng)齒輪、齒輪軸等），密封零件及標(biāo)準(zhǔn)件等所組成。通過對齒輪油泵原理及主要零部件-軸的加工工藝進(jìn)行分析，選出傳動(dòng)軸所用的材料，加工所用的刀具、夾具、機(jī)床，并且編寫出一套工藝規(guī)程。同時(shí)用autocad繪出工程圖和裝配圖，用pro/e進(jìn)行實(shí)體造型，用mastercam進(jìn)

2、行模擬加工并生成程序。關(guān)鍵詞： 主動(dòng)軸工藝分析 數(shù)控加工 程序目 錄摘 要(1)1 緒 論1.1數(shù)控機(jī)床的概述(3)1.2數(shù)控加工技術(shù)(3)1.3數(shù)控加工工藝 (3)1.4 cad/cam技術(shù) (4)2 零件的分析2.1零件的作用(5)2.2零件的工藝分析(5)3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1 確定軸的材料及毛坯的鑄造形式(6)3.2 基面的選擇(10)3.3 制定工藝路線(11)3.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定(12)3.5 確定切削用量及基本工時(shí)(13)3.6 工藝裝備的選擇(22)3.7 程序的確定(23)3.8 軸的加工程序(24)總結(jié)(33)致謝(34)參考文獻(xiàn)(35)31 緒

3、論1.1 數(shù)控機(jī)床的概述數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)是微電子技術(shù)同傳統(tǒng)機(jī)械技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是一種技術(shù)密集型的產(chǎn)品和技術(shù)。它是根據(jù)機(jī)械加工工藝的要求，使電子計(jì)算機(jī)對整個(gè)加工過程進(jìn)行信息處理與控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化。較好地解決了復(fù)雜、精密、多品種、中小批量機(jī)械零件加工問題，是一種通用、靈活、高效能的自動(dòng)化機(jī)床。同時(shí)，數(shù)控技術(shù)又是柔性制造系統(tǒng)(fms)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（cims）的技術(shù)基礎(chǔ)之一，是機(jī)電一體化高新科技的重要組成部分。1.2.數(shù)控加工技術(shù)數(shù)控加工技術(shù)是現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的一門新型的發(fā)展十分迅速的高新技術(shù)，它將制造技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、微電子技術(shù)、監(jiān)控檢測技術(shù)等多種高新建設(shè)傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)有效地

4、結(jié)合起來，成為制造自動(dòng)化領(lǐng)域最重要的基礎(chǔ)技術(shù)。數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展十分迅速，從第一代的電子管元件數(shù)控裝置，經(jīng)歷了晶體管電路、小中規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路控制系統(tǒng)，發(fā)展到計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。數(shù)控裝置體積越來越小，精度越來越高，在工業(yè)生產(chǎn)中日益發(fā)揮著重要作用。1.3 數(shù)控加工工藝 所謂數(shù)控加工工藝，就是用數(shù)控機(jī)床加工零件的一種方法。在數(shù)控機(jī)床上加工時(shí)，將記錄在控制介質(zhì)上、描述加工過程所需的全部工藝信息，即原先在通用機(jī)床上加工時(shí)需要操作者考慮和決定的內(nèi)容及動(dòng)作的數(shù)碼信息輸人數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置，對輸入信息進(jìn)行運(yùn)算和控制，并不斷向伺服機(jī)構(gòu)使機(jī)床實(shí)現(xiàn)加工運(yùn)動(dòng)的機(jī)電功能轉(zhuǎn)換部件發(fā)送脈沖信號(hào)，伺服機(jī)構(gòu)對脈沖信號(hào)

5、進(jìn)行轉(zhuǎn)換與放大處理，然后由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)機(jī)床按所編程序進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，便可加工出我們所需要的零件?？梢?，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工，編程是關(guān)鍵。但必須有編程前的數(shù)控工藝做必要準(zhǔn)備工作和編程后的善后處理工作。嚴(yán)格說來，數(shù)控編程也屬于數(shù)控工藝的范疇。因此，數(shù)控加工工藝主要包括以下幾方面的內(nèi)容： 1)選擇并確定需要進(jìn)行數(shù)控加工的零件及內(nèi)容。 2)進(jìn)行數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)。 3)對零件圖形進(jìn)行必要的數(shù)學(xué)處理。 4)編寫加工程序(自動(dòng)編程時(shí)為源程序，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)生成目標(biāo)程序加工程序)。 5)按程序單制作控制介質(zhì)。 6)對程序進(jìn)行校驗(yàn)與修改。 7)首件試加工與現(xiàn)場問題處理。 8)數(shù)控加工工藝技術(shù)文件的編寫與歸檔。1.4 cadca

6、m技術(shù) 1963年，美國麻省理工學(xué)院首次提出cad(computer aided design計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì))的概念。mit小組初步設(shè)想了采用計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)、分析，并開發(fā)了交互式圖形處理系統(tǒng)、繪制出了工程圖，從而使cad由試驗(yàn)階段過渡到了實(shí)施階段。 cam(computer aided manufacturing計(jì)算機(jī)輔助制造)是從apt開始的。它是20世紀(jì)50年代mit設(shè)計(jì)的一種專門用于零件nc加工的自動(dòng)編程語言，到1967年apt系統(tǒng)己實(shí)用化。從l974年開始，人們把cad系統(tǒng)和生產(chǎn)計(jì)劃管理及力學(xué)計(jì)算相結(jié)合，發(fā)展成為cadcam綜合系統(tǒng)。70年代后期，cadcam進(jìn)人初期實(shí)用階段。 cadca

7、m技術(shù)推動(dòng)了幾乎一切領(lǐng)域的設(shè)計(jì)革命，cad技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用水平已成為衡量一個(gè)國家科技現(xiàn)代化和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。cadcam技術(shù)從根本上改變了過去的手工繪圖、發(fā)圖、憑圖樣組織整個(gè)生產(chǎn)過程的技術(shù)管理方式，將它變?yōu)樵趫D形工作站上交互設(shè)計(jì)、用數(shù)據(jù)文件發(fā)送產(chǎn)品定義、在統(tǒng)一的數(shù)字化產(chǎn)品模型下進(jìn)行產(chǎn)品的設(shè)計(jì)打樣、分析計(jì)算、工藝計(jì)劃、工藝裝備設(shè)計(jì)、數(shù)控加工、質(zhì)量控制、編印產(chǎn)品維護(hù)手冊、組織備件訂貨供應(yīng)等等。2.零件的分析2.1零件的作用軸是機(jī)械加工中常見的典型零件之一。它在機(jī)械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等傳動(dòng)件，以傳遞扭矩。按結(jié)構(gòu)形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸

8、、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等，其中階梯傳動(dòng)軸應(yīng)用較廣，其加工工藝能較全面地反映軸類零件的加工規(guī)律和共性。所設(shè)計(jì)為齒輪油泵的主動(dòng)軸。其作用是：一是支承回轉(zhuǎn)零件，支承主動(dòng)齒輪使其正常轉(zhuǎn)動(dòng)；二是把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過主動(dòng)齒輪傳遞給其它部件。如在和處分別安裝齒輪和連軸器以傳遞轉(zhuǎn)矩使其正常工作。在工作中，主軸不但承受扭轉(zhuǎn)力矩，而且承受彎曲力矩。,如圖所示：2.2 零件的工藝分析所設(shè)計(jì)的軸如下圖所示：共有兩組加工表面，且應(yīng)滿足一定的位置要求，現(xiàn)分析如下1.外圓柱加工表面外圓柱加工表面包括一個(gè)的圓柱面和倒圓角以及的圓柱面，車m10螺紋。2.以軸線為中心的鍵槽這一組加工包括、的兩槽寬。由以上分析可知，對于兩組加工表面

9、而言，可以先加工一組表面，然后借助專用夾具加工另一組表面，并保證它們之間的位置要求。3 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1 確定軸的材料及毛坯的制造形式一 材料機(jī)械制造中最常用的材料是鋼和鑄鐵，其次是有色金屬合金，非金屬材料如塑料、橡膠等，在機(jī)械制造中也得到廣泛的應(yīng)用。金屬材料主要指鑄鐵和鋼，它們都是鐵碳合金，它們的區(qū)別主要在于含碳量的不同。含碳量小于2%的鐵碳合金稱為鋼，含碳量大于2%的稱為鐵。1鑄鐵常用的鑄鐵有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、可鍛鑄鐵、合金鑄鐵等。其中灰鑄鐵和球墨鑄鐵屬脆性材料，不能輾壓和鍛造，不易焊接，但具有適當(dāng)?shù)囊兹坌院土己玫囊簯B(tài)流動(dòng)性，因而可鑄成形狀復(fù)雜的零件。灰鑄鐵的抗壓強(qiáng)度高，耐磨性、減振性好

10、，對應(yīng)力集中的敏感性小，價(jià)格便宜，但其抗拉強(qiáng)度較鋼差。灰鑄鐵常用作機(jī)架或殼座。球墨鑄鐵強(qiáng)度較灰鑄鐵高且具有一定的塑性，球墨鑄鐵可代替鑄鋼和鍛鋼用來制造曲軸、凸輪軸、油泵齒輪、閥體等。2鋼鋼的強(qiáng)度較高，塑性較好，可通過軋制、鍛造、沖壓、焊接和鑄造方法加工各種機(jī)械零件，并且可以用熱處理和表面處理方法提高機(jī)械性能，因此其應(yīng)用極為廣泛。鋼的類型很多，按用途分，鋼可分為結(jié)構(gòu)鋼、工具鋼和特殊用途鋼。結(jié)構(gòu)鋼可用于加工機(jī)械零件和各種工程結(jié)構(gòu)。工具鋼可用于制造各種刀具、模具等。特殊用途鋼（不銹鋼、耐熱鋼、耐腐蝕鋼）主要用于特殊的工況條件下。按化學(xué)成分鋼可分為碳素鋼和合金鋼。碳素鋼的性能主要取決于含碳量，含碳量越

11、多，其強(qiáng)度越高，但塑性越低。碳素鋼包括普通碳素結(jié)構(gòu)鋼和優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。普通碳素結(jié)構(gòu)鋼（如q215、q235）一般只保證機(jī)械強(qiáng)度而不保證化學(xué)成分，不宜進(jìn)行熱處理，通常用于不太重要的零件和機(jī)械結(jié)構(gòu)中。碳素鋼的性能主要取決于其含碳量。低碳鋼的含碳量低于0.25%，其強(qiáng)度極限和屈服極限較低，塑性很高，可焊性好，通常用于制作螺釘、螺母、墊圈和焊接件等。含碳量在0.1%0.2%的低碳鋼零件可通過滲碳淬火使其表面硬而心部韌，一般用于制造齒輪、鏈輪等要求表面耐磨而且耐沖擊的零件。中碳鋼的含碳量在0.3%0.5%之間，它的綜合力學(xué)性能較好，因此可用于制造受力較大的螺栓、螺母、鍵、齒輪和軸等零件。含碳量在0.55

12、%0.7%的高碳鋼具有高的強(qiáng)度和剛性，通常用于制作普通的板彈簧、螺旋彈簧和鋼絲繩。合金結(jié)構(gòu)鋼是在碳鋼中加入某些合金元素冶煉而成。每一種合金元素低于2%或合金元素總量低于5%的稱為低合金鋼。每一種合金元素含量為2%5%或合金元素總含量為5%10%的稱為中合金鋼。每一種合金元素含量高于5%或合金元素總含量高于10%的稱為高合金鋼。加入不同的合金元素可改變鋼的機(jī)械性能并具有各種特殊性質(zhì)。例如鉻能提高鋼的硬度，并在高溫時(shí)防銹耐酸；鎳使鋼具有良好的淬透性和耐磨性。但合金鋼零件一般都需經(jīng)過熱處理才能提高其機(jī)械性能；此外，合金鋼較碳素鋼價(jià)格高，對應(yīng)力集中亦較敏感，因此只用于碳素鋼難于勝任工作時(shí)才考慮采用。用

13、碳素鋼和合金鋼澆鑄而成的鑄件稱為鑄鋼，通常用于制造結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大的零件，但鑄鋼的液態(tài)流動(dòng)性比鑄鐵差，且其收縮率的鑄鐵件大，故鑄鋼的壁厚常大于10，其圓角和不同壁厚的過渡部分應(yīng)比鑄鐵件大。表1-1是常用的金屬材料的機(jī)械性能。表1-1 常用鋼鐵材料的機(jī)械性能材料機(jī)械性能名稱牌號(hào)抗拉強(qiáng)度sb(n/mm2)屈服強(qiáng)度ss(n/mm2)硬度(hbs)普通碳素結(jié)構(gòu)鋼q215q235q255q275335410375460410510490610215235255275優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼203545410530600245315355156197220合金結(jié)構(gòu)鋼18cr2ni4w35simn40cr40crn

14、imo20crmnti65mn1187859819801079735835510785835834430260229247269217285鑄鋼zg230-450zg270-500zg310-570450550570230270310130143153灰鑄鐵ht150ht200ht250145195240150200170220190240球墨鑄鐵qt450-10qt500-7qt600-3qt700-2450500600700310320370420160210170230190270225305二、材料選用原則從各種各樣的材料中選擇出合用的材料是一項(xiàng)受到多方面因素制約的工作，通常應(yīng)考慮下面

15、的原則：（1） 載荷的大小和性質(zhì)，應(yīng)力的大小、性質(zhì)及其分布狀況對于承受拉伸載荷為主的零件宜選用鋼材，承受壓縮載荷的零件應(yīng)選鑄鐵。脆性材料原則上只適用于制造承受靜載荷的零件，承受沖擊載荷時(shí)應(yīng)選擇塑性材料。（2） 零件的工作條件在腐蝕介質(zhì)中工作的零件應(yīng)選用耐腐蝕材料，在高溫下工作的零件應(yīng)選耐熱材料，在濕熱環(huán)境下工作的零件，應(yīng)選防銹能力好的材料，如不銹鋼、銅合金等。零件在工作中有可能發(fā)生磨損之處，要提高其表面硬度，以增強(qiáng)耐磨性，應(yīng)選擇適于進(jìn)行表面處理的淬火鋼、滲碳鋼、氮化鋼。金屬材料的性能可通過熱處理和表面強(qiáng)化（如噴丸、滾壓等）來提高和改善，因此要充分利用熱處理和表面處理的手段來發(fā)揮材料的潛力。（3

16、） 零件的尺寸及質(zhì)量零件尺寸的大小及質(zhì)量的好壞與材料的品種及毛坯制取方法有關(guān)，對外形復(fù)雜、尺寸較大的零件，若考慮用鑄造毛坯，則應(yīng)選用適合鑄造的材料；若考慮用焊接毛坯，則應(yīng)選用焊接性能較好的材料；尺寸小、外形簡單、批量大的零件，適于沖壓和模鍛，所選材料就應(yīng)具有較好的塑性。（4） 經(jīng)濟(jì)性選擇零件材料時(shí)，當(dāng)用價(jià)格低廉的材料能滿足使用要求時(shí)，就不應(yīng)選擇價(jià)格高的材料，這對于大批量制造的零件尤為重要。此外還應(yīng)考慮加工成本及維修費(fèi)用。為了簡化供應(yīng)和儲(chǔ)存的材料品種，對于小批制造的零件，應(yīng)盡可能減少同一部設(shè)備上使用材料的品種和規(guī)格，使綜合經(jīng)濟(jì)效益最高。三.確定軸的材料由以上分析可以選擇軸的材料，35鋼、45鋼、

17、t10、40cr等都可以滿足要求，因?yàn)?5鋼的硬度在220hbs250hbs之間，其綜合力學(xué)性能好 有較高的強(qiáng)度和韌性以防止變形和斷裂；高的疲勞強(qiáng)度，以防止疲勞斷裂。軸在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)受到各種載荷作用，如彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊等，故要求軸具有抵抗各種載荷的能力。承受交變彎曲載荷或交變扭轉(zhuǎn)荷 其載荷作用應(yīng)力在軸的載面上分布是不均勻的，表面應(yīng)力值越往中心越小，因此不一定選擇淬透性好的鋼種，只需淬透1213故選用45鋼，或40cr等。結(jié)合以上兩點(diǎn)以及其經(jīng)濟(jì)性選用45鋼。四.確定毛坯的制造形式零件材料為45鋼，本可以先用模鍛，其精度高加工余量小又可以用與形狀復(fù)雜、大批量生產(chǎn)，但其設(shè)備昂貴。又考慮到軸的應(yīng)用場合在中小

18、型攪拌機(jī)中其受力不大強(qiáng)度要求不高生產(chǎn)綱領(lǐng)又不是太大。結(jié)合生產(chǎn)條件以及經(jīng)濟(jì)性故選取形鋼又因?yàn)槠渥畲笾睆教帪?6mm故選取直徑為21mm的形鋼為毛坯。3.2 基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理可以保證加工質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率，否則,就會(huì)使加工工藝過程問題百出,嚴(yán)重的還會(huì)造成零件大批報(bào)廢,使生產(chǎn)加工無法進(jìn)行。一.粗基準(zhǔn)的選擇對于一般軸類零件以外圓作為粗基準(zhǔn),也可以用兩頂尖以中心孔定位。但本軸所要求的加工精度不高，用一夾一頂即可滿足要求即夾緊一端用頂尖頂住另一端車削外圓留直徑23mm的余量即可.二.精基準(zhǔn)的選擇以軸兩端的中心孔為精基準(zhǔn) 以軸兩端的中心孔為精基準(zhǔn)除了使設(shè)

19、計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合外,同時(shí)也可以獲得較高的定位精度.即使兩次裝夾調(diào)頭加工也能得到較好的位置精度. 加工鍵槽時(shí)為保證與軸線的對稱與平行并達(dá)到一定的深度則用鍵槽所在的外圓表面定位,此時(shí)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合,其技術(shù)要求能得到很好的保證。3.3 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定并結(jié)合現(xiàn)有的設(shè)備以制定其工藝路線，結(jié)合現(xiàn)有條件并考慮經(jīng)濟(jì)效果，以降低生產(chǎn)成本。該軸材料為45鋼且為20mm的形鋼，此主動(dòng)軸應(yīng)首先車削成形，對于精度較高在車削之后還應(yīng)磨削。車削和磨削時(shí)以兩端的中心孔作為定位精基準(zhǔn)，中心孔可在粗車之前加工。因

20、此，該傳動(dòng)軸的工藝過程主要有加工中心孔、粗車、半精車和磨削四個(gè)階段。結(jié)合以上幾點(diǎn)制定加工工藝路線如下：一 工藝路線方案1：工序1 車端面、鉆中心孔，表面粗糙度12.5，；工序2 粗車16mm，直徑余3mm，表面粗糙度12.5，尺寸公差14級(jí)；工序3 粗車12mm、10mm，定位基準(zhǔn)為16mm，采用一夾一頂，表面粗糙度12.5、尺寸公差14級(jí)、直徑余量3mm，； 工序4 半精車各階梯軸，直徑余量0.5mm；工序5 精加工各階梯部分表面，粗糙度1.6、尺寸公差6級(jí)；工序6 精加工21.2和21退刀槽，并且精加工出m10螺紋； 工序7 劃兩鍵槽加工線；銑鍵槽工序8 質(zhì)檢。上述工藝過程符合軸的一般加工

21、工藝，即加工中心孔、粗車、調(diào)質(zhì)處理、半精車、車螺紋、磨削等步驟。但還要對制定的工序進(jìn)一步審核以確定整個(gè)工藝的合理性及經(jīng)濟(jì)性達(dá)到最大的經(jīng)濟(jì)精度。經(jīng)過進(jìn)一步審核發(fā)現(xiàn)工藝過程中有一定的問題。如工序2中粗車16mm的直徑余量為3mm，工序3中12mm等小直徑余量定的過大，應(yīng)結(jié)合其直徑大小確定加工余量。16mm直徑余量為3mm，12加工余量定為2.5mm，同時(shí)使軸的切削層中調(diào)質(zhì)層減少，提高了軸的硬度。在粗車過程中的表面粗糙度要求過高難以達(dá)到，查機(jī)加手冊可知一般車床在粗車時(shí)最高可達(dá)到。但表面粗糙度值過大又會(huì)影響到其尺寸精度，過小又會(huì)加大加工難度增大加工的生產(chǎn)成本。所以應(yīng)定在一個(gè)比較合適的范圍內(nèi)。查機(jī)加手冊

22、表面粗糙度定在比較合適。工序7中半精車階梯軸直徑余量過大應(yīng)定在0.3mm左右。工序8與工序9之間應(yīng)加上一步修磨中心孔，因?yàn)樵谝陨霞庸み^程中中心孔本身的精度就不高，其在加工過程中的磨損精度進(jìn)一步降低，軸的中心線是軸的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)也是加工的工藝基準(zhǔn)，所要求是非常高的，因此要在工序8與工序9之間加上一步修研中心孔。綜合以上所分析軸的加工工藝已經(jīng)比較完善了，因此結(jié)合現(xiàn)有的生產(chǎn)條件主動(dòng)軸的加工工藝路線方案應(yīng)為以下所述：工序1：正火；車端面，鉆中心孔。以21mm的外圓輪廓為定位基準(zhǔn)，選ca6140臥式車床和專用夾具；工序2：粗車16mm，直徑余量1mm，表面粗糙度16、尺寸公差14級(jí)；工序3：粗車12mm、1

23、0mm,直徑余量2mm，定位基準(zhǔn)都用16mm采用一次裝夾減少定位誤差采用一夾一頂，表面粗糙度16、尺寸公差14級(jí)；工序4：半精車各階梯軸，直徑余量0.5mm，表面粗糙度6.3、尺寸公差9級(jí),倒圓角145；工序5：劃線銑鍵槽，采用專用夾具x51立式銑床加工表面粗糙度6.3；工序6：精加工整個(gè)軸的各階梯部分余量0.2，表面粗糙度3.2、尺寸公差8級(jí)；工序7：精加工21.2和21退刀槽，并且精加工出m10螺紋；工序8：磨外圓，達(dá)到各級(jí)精度要求；工序9：質(zhì)檢。以上工藝過程詳見附表11機(jī)械加工工藝過程卡和附表22機(jī)械加工工序卡片3.4 機(jī)械加工加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定齒輪油泵主動(dòng)軸零件材料為4

24、5鋼，硬度為220250hbs毛坯重量約為10kg，生產(chǎn)類型為中小批量生產(chǎn)，結(jié)合生產(chǎn)條件及其經(jīng)濟(jì)性選用21的形鋼作為毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下（機(jī)械加工余量及其工序尺寸可用反求法計(jì)算即從零件的最后一道工序向前推算）：1磨削余量查機(jī)加手冊可預(yù)留0.2mm0.3mm2精加工余量1 mm；3半精加工余量1.5 mm1.8mm;4粗加工余量2.5 mm3.5mm;從毛坯到成品總的加工余量為5.2 mm6.8mm，軸的最大直徑處為16 mm。 16（5.2 mm6.8mm）21.2mm22.8mm即毛坯的最小直徑21.2mm，毛坯的選擇不可

25、滿足使用要求。實(shí)際上21mm的形鋼的氧化皮一般只有4mm左右，切除5mm故不影響其使用性能，另外12mm處只是一個(gè)軸肩，16mm處才是傳遞力的關(guān)鍵部位，因此完全滿足使用要求。由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工誤差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量。實(shí)際加工余量有最大與最小之分。各工序或工步的真實(shí)加工余量及工序尺寸詳見工序卡22。3.5 確定切削用量及基本工時(shí)工序1、車削端面，本工序采用計(jì)算法確定切削用量。1.加工條件工件材料：45鋼正火，硬度220hbs250hbs，毛坯為21mm的形鋼。加工要求：車端面，表面粗糙度值為6.3um。機(jī)床：ca6140臥式車床。刀具、刀片材料為yt

26、5，刀桿尺寸為16mm25mm，刀具幾何角度：kr90、r15、a8、r0.5mm。2.計(jì)算切削用量（1）確定端面最大加工余量：已知毛坯總長133mm，兩端面都應(yīng)切削且應(yīng)平均分配，一端面切除2.5mm,即a2.5mm，長度公差it13。（2）確定進(jìn)給量f：根據(jù)切削用量簡明手冊（以下簡稱切削手冊）表1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm25mm，a3 mm以及工件直徑為16 mm時(shí) f0.3-0.4mmr按ca6140車床說明書取f0.4mmr（3）計(jì)算切削速度：按切削手冊表1.27，切削速度的計(jì)算公式為（壽命選t60min）式中，m=0.2見切削用量簡明手冊表1.28即所以（4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 按機(jī)床

27、說明書，與560r/min相近的有560r/min，現(xiàn)選取560r/min。所以實(shí)際切削速度 （5）切削工時(shí)按金屬切削原理與刀具1-5公式工序2、粗車16mm外圓柱面,同時(shí)應(yīng)校驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。1.加工條件工件材料：45鋼正火，硬度220hbs250hbs，毛坯為21mm的形鋼。加工要求：車外圓16mm，直徑余量1mm，表面粗糙度值為16um。尺寸公差14級(jí)。機(jī)床：ca6140臥式車床。刀具：刀片材料為yt5刀桿尺寸為20mm30mm，kr75，060=8。2計(jì)算切削用量（1）粗車16mm的切削用量a切削深度按加工余量計(jì)算的結(jié)果粗加工應(yīng)加工到17mm，查機(jī)械制造工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指

28、導(dǎo) 21mm-17mm=4mm故可分為二次切削加工即b進(jìn)給量查機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-19取之間并結(jié)合機(jī)床說明書取。c切削速度 工件材料45鋼正火查機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-20，并考慮已選的切削深度和進(jìn)給量得，刀具壽命。d確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算值為 對照機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速表取實(shí)際轉(zhuǎn)速為。故實(shí)際切削速度為 e計(jì)算切削工時(shí) f校驗(yàn)機(jī)床功率查金屬切削原理與刀具由表2-1查得得當(dāng)比切削功率由表2-8查得時(shí)，。故切削功率為 ca6140型車床電動(dòng)機(jī)功率為7.8kw,轉(zhuǎn)速為560r/min時(shí)傳遞的最大功率為6.2kw故可以滿足使用要求. g.校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度查金屬切削原理與刀具表2-1可知比切削力故主切削

29、力為:查表2-7當(dāng)kr75時(shí)因此 若機(jī)床進(jìn)給導(dǎo)軌與溜板磨擦系數(shù)為0.1,進(jìn)給機(jī)構(gòu)在縱向進(jìn)給方向受力為:由機(jī)床的說明書可知機(jī)床允許的最大進(jìn)給力不低于3000n.因此可以滿足要求.（3）粗車12mm、10mm的外圓端面a切削深度按前面加工余量分析，應(yīng)保留的加工到15mm，故此步工序切除量為：21-15=6mm查機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-20又因切削深度直接影響切削力并結(jié)合第一步加工16時(shí)的經(jīng)驗(yàn)，切削深度取2mm比校合適?？煞?次切削。b進(jìn)給量查金屬切削原理與刀具表4-6刀桿尺寸為20mm30mm以及工件直徑12mm取之間并結(jié)合ca6140機(jī)床說明書取。詳見機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表3-9。c切削速度 工件材料45鋼正

30、火查機(jī)械設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-20，并考慮已選的切削深度和進(jìn)給量得，刀具壽命。d確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算值為 對照機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速表取實(shí)際轉(zhuǎn)速為。故實(shí)際切削速度為 e計(jì)算切削工時(shí)（2）粗車10mm的切削用量與12mm處大同小異故此不在重復(fù)敘述，只是削切工時(shí)不同。詳見工序卡片。工序4： 半精車軸各部位1.加工條件工件材料：45鋼正火，硬度220hbs250hbs，毛坯為21mm的形鋼。加工要求：半精車階梯軸外圓柱面，直徑余量0.5mm，表面粗糙度值為6.3um。尺寸公差9級(jí)，倒圓角145。機(jī)床：ca6140臥式車床。刀具：刀片材料為yt5刀桿尺寸為20mm30mm，kr90，。2計(jì)算切削用量（1）

31、半精車16的切削用量a切削深度按加工余量計(jì)算的結(jié)果粗加工應(yīng)加工到16.516.5-16=0.5mm查機(jī)械制造設(shè)計(jì)指導(dǎo)表2-15可知應(yīng)分為一次切削加工即b進(jìn)給量查金屬切削表4-9切削深度小于2mm并結(jié)合機(jī)床說明書取。c切削速度 工件材料45鋼調(diào)質(zhì)查金屬切削表4-9，并考慮已選的切削深度和進(jìn)給量得，刀具壽命。 d確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速的計(jì)算值為對照機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速表取實(shí)際轉(zhuǎn)速為710r/min。故實(shí)際切削速e計(jì)算切削工時(shí)（2）半精車12mm的切削用量以及10mm等各處與16mm處大同小異故此不在重復(fù)敘述，只是削切工時(shí)不同。詳見工序卡片2-2。工序5：銑鍵槽按銑削用量的選擇原則為保證表面質(zhì)量增加切

32、削速度減小進(jìn)給量。1.鍵槽。查切削手冊表3.13確定切削用量。a.銑削深度為3mmb.進(jìn)給量0.25mm/zc.銑削速度采用高速鋼立銑刀d=16mm齒數(shù)z=3則主軸轉(zhuǎn)速為現(xiàn)選用x51立式銑床，根據(jù)機(jī)床使用說明書取n=800r/min，故實(shí)際切削速度為：當(dāng)n=800r/min時(shí)工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量f應(yīng)為：查機(jī)床說明書d.銑削工時(shí)升降進(jìn)給選60mm/min，在高度行程為8則驗(yàn)證切削功率 查切削手冊表3.28而x51立式銑床電機(jī)功率為4.5，而轉(zhuǎn)速為800r/min時(shí)傳遞功率為3.8，故可以滿足要求。2.銑鍵槽時(shí)a.銑削深度為2.5mmb.進(jìn)給量c. 確定銑削速度采用高速鋼立銑刀d=16mm齒數(shù)z=3

33、則主軸轉(zhuǎn)速取n=800r/min實(shí)際當(dāng)n=725r/min時(shí)，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給f應(yīng)為查機(jī)加說明書取但一步加工成形沒有精加工，故選升降取d. 銑削工時(shí)驗(yàn)證切削功率同上，可滿足使用要求。工序6：精加工整個(gè)軸的各階梯部分余量0.25，表面粗糙度3.2、尺寸公差8級(jí)；同工序4： 半精車軸各部位只是切削時(shí)各主要參數(shù)不同，詳見工序卡2-4工序7：車螺紋m10 1）切削速度的計(jì)算：參見切削用量手冊表21，刀具壽命t=60min,采用高速鋼螺紋車刀，規(guī)定粗車螺紋時(shí)走到次數(shù)i=4，精車螺紋時(shí)，走刀次數(shù)i=2。式中所以粗車螺紋時(shí):精車螺紋時(shí)： 2）確定主軸轉(zhuǎn)速粗車螺紋時(shí)： 按機(jī)床說明書取 n=100r/min使際

34、切削速度 精車螺紋時(shí)： 3)切削工時(shí)：取切入長度，粗車螺紋工時(shí)： 精車螺紋工時(shí) 所以車螺紋的總工時(shí)為 工序8：終檢；3.6工藝裝備的選擇 工藝裝備選擇的合理與否，將直接影響工件的加工精度、生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)根據(jù)地生產(chǎn)類型、具體加工條件、工件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求等選擇工藝裝備。 一、夾具的選擇 單件、小批生產(chǎn)應(yīng)首先采用各種通用夾具和機(jī)床附件，如卡盤、機(jī)床用平口虎鉗、分度頭等；對于大批和大量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)率應(yīng)采用專用高效夾具；多品種中、小批量生產(chǎn)可采用可調(diào)夾具或成組夾具。因?yàn)楸菊n題所要加工的軸形狀較簡單，采用通用夾具即可，因此選用三角卡盤。二、 刀具的選擇 一般優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)刀具。若采用機(jī)械集中

35、，則可采用各種高效的專用刀具、復(fù)合刀具和多刃刀具等。刀具的類型、規(guī)格和精度等級(jí)應(yīng)符合加工要求。其次在選用刀具時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：1）在數(shù)控機(jī)床上銑削平面時(shí)，應(yīng)采用鑲裝可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的銑刀。一般采用兩次走刀，一次粗銑，一次精銑。當(dāng)連續(xù)切削時(shí)，粗銑刀直徑要小一些，精銑刀直徑要大一些，最好能包容待加工面的整個(gè)寬度。加工余量大，且加工面又不均勻時(shí)，刀具直徑要選得小些，否則當(dāng)粗加工時(shí)會(huì)因接刀刀痕過深而影響加工質(zhì)量。2）高速鋼立銑刀多用于加工凸臺(tái)和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因?yàn)槊髅嬗杏不瘜雍蛫A砂現(xiàn)象，刀具會(huì)很快被磨損。3）加工余量較小，并且要求表面粗糙度值較低時(shí)，應(yīng)采用鑲立方氮化硼刀片的端銑刀或

36、鑲陶瓷刀片的端銑刀。 4）鑲硬質(zhì)合金的立銑刀可用于加工凹槽、窗口面、凸臺(tái)面和毛坯表面。 5）鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀可以進(jìn)行強(qiáng)力切削，銑削毛坯表面和用于孔的粗加工。 6）精度要求較高的凹槽加工時(shí)，可以采用直徑比槽寬小一些的立銑刀，先銑槽的中間部分，然后利用刀具半徑補(bǔ)償功能銑削槽的兩邊，直到達(dá)到精度要求為止。 7）在數(shù)控銑床上鉆孔，一般不采用鉆模，鉆孔深度為直徑的5倍左右的深孔加工容易折斷鉆頭，應(yīng)注意冷卻和排屑。鉆孔前最好先用中心鉆鉆一個(gè)中心孔或用一個(gè)剛性好的短鉆頭锪窩引正。锪窩除了可以解決毛坯表面鉆孔引正問題外，還可以代替孔口倒角。三、量具的選擇 單件、小批生產(chǎn)應(yīng)廣泛采用通用量具，如游標(biāo)卡尺、百分

37、尺和千分表等；大批、大量生產(chǎn)應(yīng)采用極限量塊和高效的專用檢驗(yàn)夾具和量儀等。量具的精度必須與加工精度相適應(yīng)。因本零件屬于小批量生產(chǎn)，因此，選用通用量具即可。3.7 程序的確定一、數(shù)控指令的介紹數(shù)控程序的指令由一系列的程序字組成，而程序字通常由地址（address）和數(shù)值（number）兩部分組成，地址通常是某個(gè)大寫字母。數(shù)控程序中的地址代碼意義如表1-1所示。表 1-1 功 能地 址意 義程序號(hào)：(iso)，o (eia)程序序號(hào)順序號(hào)n順序號(hào)準(zhǔn)備功能g動(dòng)作模式（直線、圓弧等）尺寸字x、y、z坐標(biāo)移動(dòng)指令a、b、c、u、v、w附加軸移動(dòng)指令r圓弧半徑i、j、k圓弧中心坐標(biāo)進(jìn)給功能f進(jìn)給速率主軸旋轉(zhuǎn)

38、功能s主軸轉(zhuǎn)速刀具功能t刀具號(hào)、刀具補(bǔ)償號(hào)輔助功能m輔助裝置的接通和斷開補(bǔ)償號(hào)h、d補(bǔ)償序號(hào)暫停p、x暫停時(shí)間子程序號(hào)指定p子程序序號(hào)子程序重復(fù)次數(shù)l重復(fù)次數(shù)參數(shù)p、q、r固定循環(huán)二、程序編制方法的確定程序編制分為：手工編程和自動(dòng)編程兩種。1.手動(dòng)編程：整個(gè)編程過程由人工完成。對編程人員的要求高（不僅要熟悉數(shù)控代碼和編程規(guī)則，而且還必須具備機(jī)械加工工藝知識(shí)和數(shù)值計(jì)算能力）手工編程適用于：幾何形狀不太復(fù)雜的零件。2.自動(dòng)編程：編程人員只要根據(jù)零件圖紙的要求，按照某個(gè)自動(dòng)編程系統(tǒng)的規(guī)定， 將零件的加工信息用較簡便的方式送入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行程序的編制，編程系統(tǒng)能自動(dòng)打印出程序單和制備控制介質(zhì)

39、。自動(dòng)編程適用于：形狀復(fù)雜的零件、雖不復(fù)雜但編程工作量很大的零件（如有數(shù)千個(gè)孔的零件）、雖不復(fù)雜但計(jì)算工作量大的零件（如輪廓加工時(shí)，非圓曲線的計(jì)算）。根據(jù)以上各種程序編制的特點(diǎn)，對軸的加工程序的編制進(jìn)行以下選擇：由于軸的幾何形狀不太復(fù)雜，因此對其外圓表面的加工，應(yīng)選擇手工編程；其軸上的鍵槽雖不復(fù)雜但計(jì)算工作量大，因此選擇自動(dòng)編程。3.8 軸的加工程序 一、軸外圓表面的加工程序如下：1) 確定工藝方案采用三角自定心卡盤夾持外圓，棒料伸出110mm，找正后完成加工。2) 刀具分析零件圖以后，確認(rèn)該零件加工需用三把刀具。選定一號(hào)刀為硬質(zhì)合金機(jī)加車刀；二號(hào)刀為硬質(zhì)合金切槽刀；三號(hào)刀為硬質(zhì)合金外圓車刀。

40、3）工藝路線設(shè)計(jì)（1）選用一號(hào)刀進(jìn)行輪廓的粗車和精車（2）二號(hào)刀進(jìn)行車槽和切斷加工（3）三號(hào)刀進(jìn)行車外圓加工左端面的加工程序如下：o8704n100 g54n102 s560 m03n104 m08n106 t0101n108 g00x30.0 z5.0n110 g94x0 z-2.5 f0.4n112 g71u2.0 r2.0n114 g71p n116 g00x16.0n120 g01z-98.5 f0.4 s710n122 g00x100 z100n124 t0202n126 g00x30.0 z-5.5 s600n128 g01x15.2 f0.15n130 g04x2.0n132 g

41、00x100 n134 z100n136 t0303n138 g00x16 z10n140 g01z-3.5n142 g00x100n144 z100n146 m09n148 m05n150 m30右端面及螺紋的加工程序：o0429n152 g54n154 s560 m03n156 m08n158 t0101n160 g00x30.0 z5.0n162 g94x0 z-2.5 f0.3n164 g71u2.0 r2.0n166 g71n168 g00x10.0n170 g01z-18.25 f0.51 s900n172 x12.0n174 z-34.5n176 g00x100 z100n178

42、 t0202n180 g00x30.0 z-16.25n182 g01x7.6 f0.15n184 g04x2.0n186 g00x30.0n188 z-32.5n190 g01x11.0n192 g04x2.0n194 g00x100n196 y100n198 t0303n200 g00x10.0 z10.0n202 g01z-3.5n204 g00x100n206 z100n208 t0404 n210 g00x10.0 z-2.5n212 g76x8.5 z-16.5 i0 k0.75 d0.3 f2.0a60 p1n214 g00x100z100n216 m09n218 m05n220

43、 m30二、軸上鍵槽的銑削路徑如圖所示：28 程序如下：%(刀具名稱= 刀具號(hào)碼=1 刀徑補(bǔ)正=0 刀長補(bǔ)正=0 刀具直徑=3. 刀角半徑=0. )(加工余量: xy方向=0. z方向=0. )(工件坐標(biāo)= g54 )n100 g0 g17 g40 g49 g80 g90n102 g91g28 z0.n104 s800 m3n106 g0 g90 g54 x.5 y-103.9n108 z16.5n110 a90.n112 g1 z6. f0.n114 y-97.9 f.3n116 g3 x-.5 r.5n118 g1 y-103.9n120 g3 x.5 r.5n122 g1 z5.5 f0

44、.n124 y-97.9 f.3n126 g3 x-.5 r.5n128 g1 y-103.9n130 g3 x.5 r.5n132 g1 z5. f0.n134 y-97.9 f.3n136 g3 x-.5 r.5n138 g1 y-103.9n140 g3 x.5 r.5n142 g1 z4.5 f0.n144 y-97.9 f.3n146 g3 x-.5 r.5n148 g1 y-103.9n150 g3 x.5 r.5n152 g1 z4. f0.n154 y-97.9 f.3n156 g3 x-.5 r.5n158 g1 y-103.9n160 g3 x.5 r.5n162 g1 z

45、3.75 f0.n164 y-97.9 f.3n166 g3 x-.5 r.5n168 g1 y-103.9n170 g3 x.5 r.5n172 g1 z3.5 f0.n174 y-97.9 f.3n176 g3 x-.5 r.5n178 g1 y-103.9n180 g3 x.5 r.5n182 g1 f0.n184 y-97.9 f.3n186 g3 x-.5 r.5n188 g1 y-103.9n190 g3 x.5 r.5n192 g1 f0.n194 y-97.9 f.3n196 g3 x-.5 r.5n198 g1 y-103.9n200 g3 x.5 r.5n202 g1 z1

46、3.5 f0.n204 m5n206 g0 x1. y-55.4 z17.5n208 g1 z7.n210 y-28.4 f.3n212 g3 x-1. r1.n214 g1 y-55.4n216 g3 x1. r1.n218 g1 z6.5 f0.n220 y-28.4 f.3n222 g3 x-1. r1.n224 g1 y-55.4n226 g3 x1. r1.n228 g1 z6. f0.n230 y-28.4 f.3n232 g3 x-1. r1.n234 g1 y-55.4n236 g3 x1. r1.n238 g1 z5.5 f0.n240 y-28.4 f.3n242 g3 x

47、-1. r1.n244 g1 y-55.4n246 g3 x1. r1.n248 g1 z5.25 f0.n250 y-28.4 f.3n252 g3 x-1. r1.n254 g1 y-55.4n256 g3 x1. r1.n258 g1 z5. f0.n260 y-28.4 f.3n262 g3 x-1. r1.n264 g1 y-55.4n266 g3 x1. r1.n268 g1 z15. f0.n270 g91 g0 g28 z0.n272 m05n274 m30% 總結(jié)緊張而又辛苦的畢業(yè)設(shè)計(jì)結(jié)束了。當(dāng)我快完成老師下達(dá)給我的任務(wù)時(shí)，我仿佛經(jīng)過一次翻山越嶺，登上了高山之顛，頓感心曠神怡，眼前豁然開朗。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會(huì)、從事職業(yè)工作前一個(gè)必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次課程設(shè)計(jì)，我深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義。說實(shí)話，畢業(yè)設(shè)計(jì)真是有點(diǎn)累。然而，當(dāng)我