轴类零件的数控加工工艺规程设计

题 目: 轴类零件的数控加工工艺规程设计系 别: 机械工程系专 业 班 级: 数控0714班学 生 姓 名: 秦文学 号: 23指 导 教 师: 熊文学 肖延量 日期：　　　　2009年0 6月 15 日目录 一、设计任务书 ………………………………………………2 二、零件工艺过程的分析与计算……………………………3二、毛坯的选择……………………………………………5三、定位基准的选择………………………………………5四、热处理选择……………………………………………6　五、加工方案………………………………………………6六、初步拟定工艺路线……………………………………6七、设备、刀具．量具和辅助量工具选择………………7八、各工序的加工尺寸工序尺寸及公差…………………7九、切削用量的选择………………………………………9十、刀具的几何角度（车刀）……………………………10十二、填写工艺规程………………………………………10十一、检验内容及方法……………………………………10十二、附录及总结………………………………………………13一.设计任务书如图所示的轴类零件简图，该轴的材料为45号钢，淬火，淬火硬度为HRC58—63。

在单件中批量生产条件下制定该轴的加工工艺规程 图:轴类零件二.零分析研究产品的装配图和零件图 分析研究产品的装配图和零件图 1、审查图纸的完整性和正确性 审查零件的尺寸和技术要求正确、合理 2、分析零件的技术要求 1）、尺寸精度的分析: 　轴类零件的支承轴颈一般与轴承配合，是轴类零件的主要表面，通常对其尺寸精度较高为IT7～IT8，齿轮尺寸精度要较低为IT7～IT9．键槽与键相配合，要求精度较低为IT7～IT9,螺纹中径精度为IT6～IT8. 2）、位置精度分析　　　轴的位置精度主要有轴颈之间的同轴度（φ16的轴颈的同轴度为φ0.03，φ40齿轮的同轴度为φ0.03, φ40齿轮的端面圆跳动为0.03.） 　3）、表面粗糙度的分析　　φ16的轴颈表面粗糙度Ra=1.6um，φ40的齿面Ra=3.2um，键槽侧面表面粗糙度Ra=6.3um，键槽地面表面粗糙度Ra=12.5，φ14的轴颈表面粗糙度Ra=3.2.4）、性能分析功用：作主动轴,传递动力负载：齿轮、键槽负载大，轴颈扭矩较大，而且齿轮为周期性交变载荷（根据齿轮键槽的载荷选择锻件，而且在粗加工之前经退火、正火改善材料加工性能，在精加工之前的热处理，齿轮和键槽要经淬火，提高齿轮齿面、键槽侧面、螺纹面的硬度及耐磨性。

3、审查零件材料是否恰当 齿轮及键槽的载荷较大，其表面的迁都和硬度要求较高，所以选45号钢锻造，并进行淬火所选材料合理、符合要求4、审查零件的结构工艺性 经审查该零件结构工艺性符合要求二、毛坯的选择　　选锻件，毛坯尺寸φ45×140三、定位基准的选择 （一）粗基准的选择原则： 1）、为了保证不加工表面与加工面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准 2）、对于工件上的某些重要表面，为了尽可能使其加工余量均匀，则应选择重要表面作粗基准 3）、粗基准应避免重复使用 4）、选择踧踖准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠 根据图形和粗基准的选择原则可确定粗踖准为φ45的外圆表面（二）精基准的选择原则如下：（1）基准重合原则，直接选取用设计基准为定位基准，称为基准重合原则采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的定位误差，尺寸精度和位置精度能可靠地得到保证2）基准统一原则，同一零件的多道工序尽可能选择同一个定位基准，称为基准统一原则这样可以保证各加工表机间的相互位置精度，避免或减少因基准转换而引起的误差，并且简化了夹具的设计和制造工作降低了成本，缩短了生产周期。

3）自为基准，精加工或光整加工工艺要求余量小而均匀，用加工表面本身作精基准，这称自为基准原则，该加工表面与其它表面之间相互位置精度则由先行工艺保证4）互为基准原则，为使各加工表面有较高的位置精度，或为使加工表面具有均匀的加工余量，有时可采用两个加工表面互为基准反复加工的方法，这称为互为基准原则5）便于装夹原则，所选精基准应能保证工件定位准确、稳定、装夹方便可靠,夹具结构简单适用定位基准应有足够大的接触面及分布面积，才能承 受较大的切削力，使定位稳定可靠为保证同轴度的要求，此题采用互为基准反复加工的方式，以达到零件加工的精度要求和技术要求在加工左端时应选右端φ16的外圆表面作为精基准，选右端φ16的外圆表面作为精基准符合基准重合原则和互为基准的原则在加工右端时应选左端φ16的外圆表面作为精基，选左端φ16的外圆表面作为精基准符合基准重合原则和互为基准的原则　四、热处理选择1、锻---正火（粗加工之前改善加工性能）2、齿面、键槽、螺纹---淬火（精加工之前提高齿面、键槽侧面的硬度及耐磨性）五、加工方案对于轴类零件，主要是车削加工该零件应先粗撤出轮廓，在进行精加工，最后在对重要表面精加工以及热处理。

　六、初步拟定工艺路线根据轴的结构特点，可知轴的加工方法一般有车、磨削1、 预备加工　　　由此例可知，由于此轴上有齿轮用来传动，其传动比应固定齿轮有足够的强度所有要先进行锻造，并进行校准2、 粗车外圆　　　为保证轴在车削中的刚度，应先车大直径，然后再车小直径外圆3、 热处理　　　此轴为主动齿轮，故对其质量要求较高（因为齿轮要用来传动），故应在粗车后进行调质处理，使其硬度达到（200～250HB），以便消除工件的内应力，提高机械性能．4、 半精车外圆　　　对于φ14长14的外圆先进行半精车并留有一定余量，为精国作好准备5、 粗车外圆　　　为了保证定位精度，对本例中精度要求较高的表面如：齿顶面侧面的　φ16的外圆表面Ra=1.6　必须粗车后留有足够的磨削或光整加工余量6、 粗磨两端面轴颈或中间轴颈　　　　当更换精基准或提高工件刚度时，应先把精基准（两端轴颈）和中间轴颈加工出来7、 粗加工成形工或非同轴线的表面轴上的成形表面、非同轴线的表面指Ra=1.6的齿轮表面，花键以及M12*1.5-6h的螺纹等表面.8、 加工次要表面本例中轴上的次要表面指L＝12的键槽表面9、 齿形的加工由于是中批生产，考虑到对该轴的工作环境成本及经济效率方面的因素应采用滚齿加工。

滚齿的加工效率高，且运动精度发与插齿10、 磨削和光整加工对质量要求较高的表面，在本例中如齿轮的分度圆的表面，轴颈φ16的端面，以及φ16及φ14的外圆表面应进行磨削和光整加工，且在磨削前应对进行热处理（淬火、调质）过的顶尖进行研磨，以消除氧化皮和提高顶尖孔的质量11、 清洗、检验轴加工完后进行清洗，然后检验其精度和粗糙度　　 根据以上分析，结合零件的技术要求和加工的经济精度，经济表面粗糙度要求，考虑是中批生产，本例“泵的主动齿轮轴”的工艺路线拟订为：下料-→→锻造→→热处理（正火、调质）→→粗车轴的两端面（使其长度为134并打中心孔）→→粗车外圆→→精车外圆→→切槽倒角、车螺纹→→铣键槽→→热处理→→磨各轴颈外圆及齿顶圆→→清洗、检验有七、设备、刀具．量具和辅助量工具选择1　、设备的选择　考虑到本例“泵的主动齿轮轴”的外形尺寸（中等轴类零件），加工精度（最高为IT6），生产类型（中批生产），机床设备选用普通车床，普通磨床，打顶尖孔的专用机床，花键槽铣床，正火炉，高频淬火炉，滚齿机，倒角机等2、刀具的选择　　综合考虑“泵的主动齿轮轴”的加工工序所采用的加工方法，加工表面尺寸、粗糙度、工件材料、加工精度、生产率和经济性，应选用牌号为YT15的硬质合金刀具、花键滚刀等。

3、量具的选择游标卡尺、端面跳动仪、公划线千分尺、百分表、齿形齿向综合仪、硬度仪及表面粗糙度测量仪4、工艺装备主要是夹具，本例选用三爪卡盘即可，V形块八、各工序的加工尺寸工序尺寸及公差　　　　1、加工余量的确定：粗车处圆（长度≤200）的加工余量一般为1.5～3.0mm,精车外圆的加工余量一般为0.8～2.0mm，磨削外圆的加工余量一般为0.1～0.5 mm．　　　　2、计算工序尺寸及公差　　　　设计基准为轴线，定位基准为轴线，符合基准重合原则，采用基准重合来确定0/寸及其公差　　　φ16外圆的加工工艺路线为：1) 确定各工序余量（见八（1））2) 计算各工序尺寸(基本尺寸)磨削工序尺寸：16精车工序尺寸：16+0.2=16.2粗车工序尺寸：16.2+1.8=18毛坯工序尺寸：16+29=453）确定各工序的公差　磨削：16　精车：φ16.2　粗车：φ184）确定各工序的表面粗糙度　磨削：Ra=1.6　精车：Ra=6.3粗车：Ra=12画表φ16的轴颈工序名称工序余量工序的经济精度工序尺寸工序尺寸公差表面粗糙度磨削0.2 f716φ16Ra=1.6精车1.8f816.2φ16.2Ra=6.3粗车3.0 f918φ18Ra=12毛坯2945φ14的轴颈工序名称工序余量工序的经济精度工序尺寸工序尺寸公差表面粗糙度精车2h614φ14Ra=3.2粗车3h914+2=16φ16Ra=12毛坯31h1214+31=45φ40 的齿轮顶面工序名称工序余量工序的经济精度工序尺寸工序尺寸公差表面粗糙度磨削0.2f740.0φ40Ra=1.6精车1.8f840.2φ40.2Ra=6.3粗车3.0f942.0φ42Ra=12毛坯5.045.0φ40的齿面工序名称工序余量工序的经济精度工序尺寸工序尺寸公差表面粗糙度磨削0.073.93Ra=3.2滚尺0.14.0Ra=4.0键槽两侧面工序名称工序余量工序的经济精度工序尺寸工序尺寸公差表面粗糙度粗铣0.1h94.04.0Ra=6.3键槽底面工序名称工序余量工序的经济精度工序尺寸工序尺寸公差表面粗糙度粗铣0.111.511.5Ra=12.5九、切削用量的选择如下列表：Ap(mm)F(mm)V(m/min)车削加工粗车2.50.580精车0.30.2100铣削加工粗铣0.50.415根据图形以及毛坯的材料查表，在粗加工车外圆时选背吃刀量为2.5mm，每齿进给量为0.5mm，切削速度为80m/min，根据公式V=∏*D*n/1000可计算出转速为556r/min，精车外圆时的背吃刀量为0.3mm,每齿进给量为0.2mm,切削速度为100m/min,根据公式计算转速为1990 r/min。

铣削键槽时的背吃刀量为0.5mm，每齿进给量为0.4mm，切削速度为15m/min，根据公式计算转速为1194r/min.十、刀具的几何角度（车刀）前角后角主偏角副偏角车刀粗车10°～15°5°～7°60°5°～10°精车15°～20°6°～8°60°5°～10°十一、检验内容及方法1. 外圆直径、长度、尺寸精度，键槽宽、深度---------游标卡尺2. 齿轮端面跳动、同轴度--------------------------跳动仪3. 表面粗糙度-------------------------------------千分表4. 齿轮齿距、齿宽---------------------------------综合仪十二、填写工艺规程 工作小结 时光飞逝，为期两个多月的毕业设计已经接近尾声回首这两个多月的设计过程，感慨万千使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西受益匪浅！在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了使我真正感受到了知识的重要性这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。

在毕业设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的在毕业设计中还用到了CAD制图和一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本但不久就能熟练的画了CAD制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的因此，这次毕业设计真正将以前所学的联系到实际应用中来了在这次毕业设计中，还有一个重要的就是关于专用夹具的设计，因为机床夹具的设计在学习的过程中只是作为理论知识讲的，并没有亲自设计过，因此，在开始的设计过程中，存在这样那样的问题，在老师的细心指导下，我根据步骤一步一步的设计，画图，查阅各种关于专用夹具的设计资料，终于将它设计了出来，我感到很高兴，因为在这之中我学到了以前没有学到的知识，也懂得了很多东西，真正做到了理论联系实际在这次毕业设计中，我学到了很多知识，有一点更是重要，就是我能作为一个设计人员，设计一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一个零件，每件产品都是先设计出来，再加工的，因此，作为一个设计人员，在设计的过程中一点不能马虎，每个步骤都必须有理有据，不是凭空捏造的。

而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且设计一个零件，需要花好长时间亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简单单就能完成的，是要付出大量代价的因此，我们也要用心去体会每个设计者的心思，这样才能像他们一样设计出好的作品在这次毕业设计中，对我来说有所收获也存在着不足之处收获：（1）能把以前所学的各种知识，综合的运用的这次设计中，巩固了以前所学的知识  （2）学会了参阅各种资料及查各种余量、切削用量等手册  （3）学会了，分析问题，解决问题的能力不足之处：（1）有些步骤，问题解决的方法不是很好，需在以后的学习、实践中进一步改进  （2）有些工艺路线制定的不是太好，而且余量、切削用量设计不是很精确，需在以后的实践中积累经验，进一步改进综上所述：这次的毕业设计对我以后的工作起了很大的帮助，我认识到，无论是工作还是学习都必须做到认真、谨慎，时时处处细心参考文献1.      顾崇衍 等编著机械制造工艺学陕西：科技技术出版社，19812.      倪森寿 主编机械制造工艺与装备化学工业出版社，20013.      张进生 主编机械制造工艺与夹具设计指导机械工业出版社，1994。

4.      姜敏凤 主编工程材料及热成型工艺高等教育出版社，20035.      机械制造工艺及设备设计手册编写组 编机械制造工艺及设备设计手册机械工业出版社，19896.      胡家秀 主编简明机械零件设计实用手册机械工业出版社，19997.      江南学院 肖继德 南京金陵职业大学 陈宁平 主编机床夹具设计（第二版）机械工业出版社，19978.      倪森寿 主编机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书化学工业出版社，20019.      刘越 主编机械制造技术化学工业出版社，200110.  赵如福主编金属机械加工工艺人员手册（第三版）上海科技技术出版社，198111.  南京工程学院 陈于萍 主编 沈阳大学周兆元副主编互换性与测量技术基础机械工业出版社，200412.  孙本绪 熊万武 编机械加工余量手册国防工业出版社，199913.  哈尔滨工业大学 上海工业大学主编机床夹具设计（第二版）上海科技出版社，198914.  王启平 主编机床夹具设计哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，199815.  浦林祥 主编金属切削机床夹具设计手册北京：机械工业出版社，1995。

16.  张耀宸 主编机械加工工艺设计实用手册北京：航空工业出版社，199317.  艾兴，肖诗纲编切削用量手册18.  马贤智 主编机械加工余量与公差手册北京：中国标准出版社，199419.  张龙勋主编机械制造工艺学课程设计指导书及习题北京：机械工业出版社，199420.  赵家齐 主编机械制造工艺学课程设计指导书北京：机械工业出版社，1993。