任翔 传动轴数控加工工艺设计.doc

常州信息职业技术学院 学生毕业设计（论文）报告系 别： 机电系 专 业： 数控技术 班 号： 084 学 生 姓 名：任翔 学 生 学 号： 设计（论文）题目： 传动轴数控加工工艺设计 指 导 教 师： 宋书善 设 计 地 点： 常州信息职业技术学院 起 迄 日 期： 2010-8-12009-8-20 毕业设计（论文）任务书专业 数控技术 班级 084 姓名 任翔 一、课题名称： 传动轴数控加工工艺设计 二、主要技术指标：1、此传动轴需批量生产，生产纲领为5000。 2、粗加工在热处理前完成，可以使用普通机床。 3、60和32轴段公差等级较高分别要达到6级和7级公差。 4、3260轴段表面粗糙度要求较高要达到1.6。 5、60的轴心线相对于32的轴心线的同轴度公差为0.03。 三、工作内容和要求：1、零件结构性、工艺性分析。 2、零件加工内容分析与工序安排 。 3、加工工艺装备的选择（机床、刀具、量具、夹具等） 4、工序尺寸的计算与切削参数的选择与计算。 5、 编制工序卡片、过程卡片和数控加工程序 四、主要参考文献：主要参考文献：1李志华主编.数控加工工艺与装备M.第一版本.出版地：清华大学出版社，2006 2孙学强主编.机械加工技术M. 第一版本.出版地：机械工业出版社，2007 3赵长旭主编.数控加工工艺西安M. 第一版本.出版地：电子科技大学出版社，2009 4宋书善主编.数控加工工艺M. 第一版本.出版地：电子科大出版社,2008 5王凡主编.实用机械制造工艺设计手册M. 第一版本.出版地：机械工业出版社,2008 6邱坤主编.MasterCAM数控自动编程M. 第一版本.出版地：中国林业出版社 ,2007 学 生（签名） 年 月 日 指 导 教师（签名） 年 月 日 教研室主任（签名） 年 月 日 系 主 任（签名） 年 月 日毕业设计（论文）开题报告设计（论文）题目传动轴数控加工工艺设计一、 选题的背景和意义：制造业是我国国民经济的支柱产业，其增加值约占我国国内生产总值的40%以上，而先进的制造技术是振兴制造业系统工程的重要组成部分。数控加工又是其核心技术，它的出现及所带来的巨大效益，以引起了世界各国科技与工业界的普遍重视。现正值做毕业设计阶段，而数控加工又是机械加工核心技术。输出轴是机械行业很常见的车削类零件。所以我做的输出轴的数控加工工艺设计就是其中的一个体现。而且，在此阶段，我们还可以温故前面所学，将原先学得很分散的东西做一个整合。如机械制图，机械设计，机械制造，编程等。我想通过这次做毕业设计，必可将我的独立思考能力达到一个质的飞跃。二、 课题研究的主要内容：1. 工艺设计准备阶段2. 零件结构性、工艺性分析 3. 零件加工内容分析与工序安排 4. 加工工艺装备的选择（机床、刀具、量具、夹具等） 5. 工序尺寸的计算与切削参数的选择与计算 6. 编制工序卡片、过程卡片和数控加工程序7. 整理和编写设计说明书8. 答辩 三、 主要研究（设计）方法论述：1. 上网查看相关的资料2. 到图书馆翻阅相关的书籍3. 运用CADCAM辅助设计4. 运用模仿到创新的方法设计四、设计（论文）进度安排：时间（迄止日期）工 作 内 容8.1下达任务书8.28.4 熟悉课题明确目标，收集和整理相关资料8.5确定方案开始写开题报告8.68.7工艺设计准备阶段8.88.11零件结构性、工艺性分析和零件加工内容分析与工序安排8.128.15选择工艺装备和计算工序尺寸及切削参数的选择与计算，最后并交老师审查。8.168.17编制工序卡片、过程卡片和数控加工程序8.188.19整理和编写设计说明书8.208.22撰写论文初稿，并完成后叫老师审查指导，最后修改完善审稿。8.228.24审核定稿五、指导教师意见： 指导教师签名： 年 月 日六、系部意见： 系主任签名： 年 月 日传动轴的数控加工工艺设计目录摘要7引言8. 第一章 零件图样分析1.1零件精度及加工内容分析9.1.2零件的形状分析91.3零件的完整性与合理性分析10.第二章 零件的工艺性分析2.1安装与定位方式的分析10.2.2确定加工顺序和进给路线102.3零件毛坯的选择10.第三章 装备的选择3.1机床的选择10.3.2夹具的选择11.3.3刀具的选择123.4刀具的选择133.5切削用量的选择14.第四章 工艺卡片的制定与程序编制4.1编制输出轴数控加工工艺过程卡154.2编制数控加工工序卡154.3编制程序附录24结论27参考文献27致谢28毕业设计（论文）成绩评定表29传动轴的数控加工工艺设计任翔摘要本设计对象为传动轴的数控加工工艺。它的主要内容是：工艺设计的准备阶段。零件的结构性、工艺性分析。零件加工内容分析与工序安排。加工工艺装备的选择（如机床、刀具、量具、夹具等）。工序尺寸的计算与切削参数的选择与计算。编制工序卡片、过程卡片和数控加工程序。此设计的成果是：通过将近20天的努力，做出了输出轴的数控加工工艺设计。在此阶段，我还可以温故前面所学，将原先学得很分散的东西做一个整合。如机械制图，机械设计，机械制造，编程等。我想通过这次做毕业设计，必可将我的独立思考能力达到一个质的飞跃。此设计的特点是：1.它比较贴近我们平时所学2.它是典型的轴类零件数控加工工艺设计。 关键词：数控加工 工艺 输出轴AbstractThis design object for output shaft's numerical control processing craft. Its primary coverage is: technological design preparatory stage. components constitutive property, technological analysis. components processing content analysis and working procedure arrangement. processing craft equipment choice (for example engine bed, cutting tool, measuring instrument, jig and so on). working procedure size computation and cutting parameter choice and computation. establishment operation card, process card and numerical control processing program. This design's achievement is: Through will be near 20 day-long endeavor, has made output shaft's numerical control processing technological design. Therefore in this stage, I may also heat front study, will study scattered thing to make a conformity the very much originally. If mechanical drawing, machine design, machine manufacture, programming and so on. I want through this time to make the graduation project, must be possible to achieve mine independent thinking ability a qualitative leap. This design's characteristic is: 1. it compares draws close to us usually to study 2. it is the typical axis class components numerical control processing technological design.Key word: Numerical control processing Craft Output shaft0前 言 制造业是我国国民经济的支柱产业，其增加值约占我国国内生产总值的40%以上，而先进的制造技术是振兴制造业系统工程的重要组成部分。数控加工又是其核心技术，它的出现及所带来的巨大效益，以引起了世界各国科技与工业界的普遍重视。当今社会数控加工又很常见。可以加工盘、盖，、箱体和轴类等零件。输出轴是机械行业很常见的车削类零件。所以我做的输出轴的数控加工工艺设计就是其中的一个体现。下面的图0-1即为输出轴图纸。为了从视觉上更形象的识图，图0-2即为输出轴的三维造型图。 图0-1传动轴图纸 图0-2传动轴三维造型图一、零件图样分析1.1零件精度及加工内容分析：1)32f7Ra1.6两处，50n7Ra1.6一处,属于较高精度要求。2)轴段50n7相对于基准A的同轴度公差为0.03位置精度相对要求较高。3)槽，倒角C2和螺纹（M22X1.5-6g）属于一般要求，加工时需在半精车时完成。4)盲孔7深3，通孔7和键槽（表面粗糙度要求为Ra3.2）及四个小头平面（表面粗糙度要求为Ra3.2），属于一般精度要求。它需在精加工以后上数控铣床进行加工。5)输出轴精度总体要求较高，加工时注意刀具和切削三要素的选择。1.2零件的形状分析： 此传动轴有两个32轴段，中间为50轴段。所以它属于阶梯轴，中间有台阶。有常规性的铣键槽铣扁，打孔，以及切槽车螺纹。另外此轴在位置度要求方面是：轴段50n7相对于基准A的同轴度公差为0.03。其他无特殊要求，故加工加工时按一般轴类零件加工就可以了。1.3零件完整性、合理性分析：1)图样中构成轮廓的几何元素完整、充分；2)所有加工内容明确无误；3)各加工内容计算坐标点有依据，坐标计算或转换较方便。二、零件的工艺性分析2.1安装与定位方式分析：定位基准：为了设计、工艺与编程计算的基准统一（+重合），这样有利于提编程时数值计算的简便性和精确性，确定棒料的轴线，在轴两端打中心孔，以两端中心孔替代理想中心线作定位进行加工。装夹方式：左端采用三爪自定心卡盘夹紧，右端采用顶尖顶紧的装夹方式。2.2确定加工顺序及进给路线加工按照由粗到精，由远及近的原则确定。即先从右到左进行粗车，然后从右到左进行半精车和精车。粗加工时要内角倒钝和倒角，在半精车后完成进行键槽和平面及再次倒角的加工。然后再进行精加工。此输出轴的具体加工步骤大体如下：1.粗车22、27、32、50外圆。2.半精车27、32、50外圆和切槽车螺纹3.精车32，50外圆4. 铣键槽，铣平面，最后钻7深3的盲孔和7通孔。2.3零件的毛坯选择：因为: 1)批量生产。2）需要较小的余量与之匹配。3)常用材料45钢，能符合一般性能要求。所以：1)选用45圆钢（棒料）。2)下料尺寸：55×200。三、零件的机床、夹具、刀具、量具以及切削用量的选择3.1机床的选择1）粗车选卧式CA6136普通车床。因为毛坯加工时要讲究粗精分开原则，而且要考虑到其要求和效率，综合以上因素所以粗加工选用卧式CA6136普通车床。2）半精车、精车选CK320K数控车床。因为半精车和精车时余量已经比较小，且精度要求比较高，综合以上因素所以半精加工精加工选用CK320K数控车床3）铣削选XK5025B立式车铣中心。因为铣削时有键槽、孔、小头平面，加工部位比较多所以铣削时选用XK5025B立式车铣中心。4）机床具体选择见表3-1表3-1机床的选择序号机床名称加工内容型号规格参数1普通车床粗车3250外圆CA6136360 ×850见附表一2数控车床半精车、精车3250外圆和车M22X1.5-6g的螺纹CK320K320×300见附表二3数控铣床铣宽14的键槽、铣7深3的盲孔和7的通孔、铣四个小头平面XK5025B500×280×100见附表三3.2夹具的选择装夹方式：确定零件轴线为定位基准。加工外轮廓时为保证一安装加工出全部外轮廓，需用三爪卡盘夹住左端，右端留有中心孔并用尾座顶尖顶紧以提高工艺系统的刚性。上铣床时用V型块定位。表3-2工装（夹具）的选择序号零件名称输出轴工序选用机床夹具名称1粗加工3250外圆CA6136普通车床三爪卡盘 顶针2半精加工3250外圆和M22X1.5-6g螺纹CK320K数控车床3精加工3250外圆4铣宽14-0.018 -0.061的键槽XK5025B立式车铣中心V型块 分度头等5铣7深3的盲孔和7通孔6铣四个小头平面3.3刀具的选择轴类零件加工的内容主要是车削为主，且都须粗、精加工分开，中间还有半精加工工序。因此，加工中选用的刀具根据加工内容的不同，则用不同要求的刀具，一般在粗加工中注重刀具的效率性能，而精加工更强调刀具的精度能力。首先了解加工内容、加工顺序及加工内容的精度要求，然后选择加工必要的刀具。这里将3250外圆同时进行精加工，要注意的是需用左右偏刀。刀具的具体选择见表3-3。表3-3刀具的选择序号加工内容及精度要求加工方法与刀具选择加工方法刀具内容刀具名称规格刀具号1端面和倒角车45°车刀16T012中心孔钻2的中心钻A-2T0232×32-0.025 -0.050的外圆Ra1.6粗车90°车刀20T03半精车93°车刀22T04精车左右偏刀22T05450+0.033 +0.017的外圆Ra1.6粗车90°车刀20T03半精车93°车刀22T04精车左右偏刀22T055M22X1.5-6g螺纹车削螺纹车刀T066宽14-0.018 -0.061的键槽铣键槽键槽铣刀A-5T07小头平面端铣端铣刀A-50T087的盲孔和通孔钻孔7的钻头7T093.4量具的选择检验是一个零件的内、外径尺寸精度是否符合图纸要求，首先应选择合理的量具。所谓的合理是指所选的量具能真实、正确、有效地测量出零件的尺寸精度。通常选择量具依据为：1.被测量零件的部位和项目。如有测量零件孔径的尺寸，就应该选择游标卡尺、内径千分尺或内径百分表。2.被测量零件的精度（公称尺寸和公差）。在选择量具时，首先应先看零件尺寸精度，公差较小时，应选择千分尺;公差较大时，为测量方便、快速可选择游标卡尺。3.测量的经济性。选择合理的量具其中一条就是要考虑测量的经济性。同样一个尺寸有时可以选择不同的量具来实现。表3-4量具的选择序号加工内容及精度要求量具名称规格精度132-0.025 -0.050和50+0.033 +0.017的外园Ra1.6外径千分尺5075mm/2550mm0.001mm游标卡尺0-200mm0.02 mm表面粗糙度仪2M22X1.5-6g的螺纹螺纹通止规3宽14-0.018 -0.061的键槽内径千分尺025mm0.001mm深度千分尺025mm0.001mm47深3的盲孔和7通孔/四个小头平面游标卡尺0-200mm0.02 mm3.5切削用量的选择 在加工工序中需要给定切削用量（背吃到刀量，主轴转速和进给量），所以在工艺处理中必须确定数控加工的切削用量。在选定刀具耐用度的情况下，根据数控机床使用说明书，被加工材料类型（是铸铁，钢材还是有色金属等），加工要求（粗加工，半精加工还是精加工）以及其他工艺要求，并结合实际经验来确定切削用量。同时，切削用量的选取还应考虑机床的动态刚度，为了适应数控机床的动态特性，应取较高的切削速度和较小的进给量。切削用量选择的原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥机床性能，最大限度提高生产效率，降低成本。切削用量的具体选择见表3-4。切削速度V c换算成转速的公式如下：n=1000V c/3.14d(r/min)式中，d切削表面直径（mm）;V c切削速度m/min。表3-4切削用量选择序号工序内容切削三要素背吃刀量(mm)进给量(mm/r)切削速度(m/min)1粗车22，27，32外圆2.50.41082粗车32，50外圆2.50.41083半精车32外圆0.50.21324车螺纹805半精车27，32，50外圆0.50.21327精车32，50外圆0.20.11506精车32外圆0.20.11508.铣键槽2.750.31209铣平面2.50.312010钻7深3的盲孔和7通孔70.1516四、编制输出轴的数控加工过程卡和数控加工工序卡4.1编制输出轴的机械加工过程卡片数控加工工艺过程卡片是以工序为单位说明零件机械加工过程的一种工艺文件。它概略了加工过程的全貌，是制定其他工艺文件的基础。此种卡片对各工序的规定及说明不够具体，所以在成批生产和大量生产时一般不能知道工人操作，而多作为生产管理数控加工使用，需编制数控加工工序卡，对操作者进行指导。但在单件小批量生产中，通常不再编制更详细的工艺文件，可用它直接指导生产，指导工人操作。这里针对本例输出轴进行数控加工工艺过程卡片编制和编制数控加工工序卡，如表4-1.1至4-1.2所示是输出轴数控加工工艺过程卡。4.2编制机械加工工序卡片数控加工工序卡片是用来指导生产的一种详细的工艺文件。它详细地说明了该工序中的每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求、所用设备和工艺装备等。一般都有工序简图，注明该工序的加工表面和应达到的尺寸公差、形位公差和表面粗糙度值。如表4-2.1至4-2.6所示是输出轴数控加工工序卡片。4.3编制程序FANUC Oi Mate-Tc 系统O1000N010 G54 G98 G21N020 M03 S1500N030 T0101N040 G00 X60.0 Z5.0N050 G71 u1.5 R1.0N060 G71 P070 Q170 u0.5 w0.5 F150N070 G00 X0.0N080 G01 Z0.0 F100N090 X28.0N100 X32.0 Z-2.0N110 Z-35.0N120 X46.0N130 X50.0 Z-98.0N140 M30O1001N010 G54 G98 G21N020 M03 S1000N030 T0202N040 GOO X60.0 Z5.0N050 G71 u1.5 R1.0N060 G71 P070 Q170 u0.5 w0.5 F150N070 G00 X0.0N080 G01 Z0.0 F100N090 X18.0N100 X21.8 Z-2.0N110 X-37.0N120 X31.0N130 Z-55.0N140 X32.0 Z-97.0N150 G02 X38.0 Z-100.0 R3.0N160 G01 X46.0N170 X50.0 Z-102.0N180 G00 X100.0 Z100.0N190 M0N200 M03 S1500N210 T0303N220 G00 X60.0 Z60.0N230 G75 R0.5N240 G75 X18.5 Z-35.0 P0 Q0 F20 N250 G00 X100.0 Z100.0 N260 M0N270 M03 S600N280 T0404N290 G00 X30.0 Z4.0 F1.5N300 G92 X21.5 Z-33.0N310 X20.7N320 X20.1N330 X19.8N340 X19.7N350 X19.6N360 X19.5N370 X19.5N380 X19.5 N390 G00 X100.0 Z100.0N400 M30信院数控加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称 输出轴共2页第1页材 料 牌 号45钢毛 坯 种 类圆钢毛坯外形尺寸55×200每毛坯件数1每 台 件 数1备 注工序号工 名序 称 工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备卡片工 时夹具量具工序协作检验 准终 单件0落料圆钢55×200检10粗车一1.车右端面，打中心孔机加CA6136三爪卡盘 顶针游标卡尺2.粗车22，27，32外圆，并倒内圆弧和倒角15粗车二1.车左端面，打中心孔.机加CA6136同上同上2.粗车32，50外圆，并倒角20热处理调质HB220250HB外协25精车二1.半精车右端面，修正中心孔机加CK320A同上三爪卡盘 顶针游标卡尺2.半精车22，27，32外圆，并割槽，倒角，倒内圆弧和车螺纹外径千分尺螺纹通止规 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）任翔2010-8-16任翔2010-8-16任翔2010-8-16标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期表4-1.1表4-1.2常信院数控加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称输出轴共2页第2页材 料 牌 号45钢毛 坯 种 类圆钢毛坯外形尺寸55×200每毛坯件数1每 台 件 数1备 注工序号工 名序 称 工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备卡片工 时夹具量具工序协作检验 准终 单件30精车一1.半精车左端面，修正中心孔机加CK320A同上游标卡尺2. 半精车32，50外圆，并倒角外径千分尺35精车二1.精车两个32外园和50外圆，并倒角机加CK320A同上外径千分尺40铣削1.铣键槽，平面，盲孔和通孔机加XK5025BV形块、分度头深度千分尺 内径千分尺游标卡尺45钳工去毛刺、倒钝机加50检检验、入库检验 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）任翔2010-8-16任翔2010-8-16任翔2010-8-16标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期表4-2.1常信院数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 零件名称输出轴共6页第1页技术要求：尖角倒钝C0.5，内角倒钝R1. 工序号工序名称材 料 牌 号机加工10粗车一45钢毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数圆钢55×20011设备名称设备型号设备编号同时加工件数普通车床CA61361夹具编号夹具名称切削液三爪卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件游标卡尺工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1粗车端面（去1.5mm），打中心孔三爪卡盘 顶针100048050.512粗车22外圆游标卡尺6301080.42.57粗车27外圆6301080.42.56粗车32外圆,并倒内圆弧，倒角6301080.42.55 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）任翔2010-8-16任翔2010-8-16任翔2010-8-16标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期表4-2.2常信院数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 零件名称输出轴共6页第2页技术要求：尖角倒钝C0.5，内角倒钝R1. 车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工15粗车二45钢毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数圆钢55×20011设备名称设备型号设备编号同时加工件数普通车床CA61361夹具编号夹具名称切削液三爪卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件游标卡尺工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1车端面（去1.5mm），打中心孔三爪卡盘 顶针100048050.512粗车32外圆游标卡尺6301080.42.553粗车50外圆，并倒角6301080.42.51 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）任翔2010-8-16任翔2010-8-16任翔2010-8-16标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日