傳動軸加工工藝設計

河南質(zhì)量工程職業(yè)學院摘要隨著重工業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)品的可靠性和實用性成為產(chǎn)品的一個重要指標。傳動軸作為機器中的一個重要部件。我們知道，隨著我國數(shù)控技術及數(shù)控機床在今機械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家基礎工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機械制造工業(yè)提升改造和實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)地重要手段和標志。數(shù)控技術及數(shù)控機床的廣泛應用，給機械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品種類和檔次及生產(chǎn)方式帶來了革命性的變化。數(shù)控機床是現(xiàn)代加工車間最重要的裝備。它的發(fā)展是信息技術（IT）與制造技術（MT）結(jié)合發(fā)展的結(jié)果?，F(xiàn)代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技術，都是建立在數(shù)控技術之上的。掌握現(xiàn)代數(shù)控技術知識是現(xiàn)代機電類專業(yè)學生必不可少的。本次設計內(nèi)容介紹了數(shù)控加工工件的材料選擇、零件圖分析、加工工藝分析以及數(shù)控編程等。在此以本設計（傳動軸的設計與加工工藝）為例。關鍵詞：數(shù)控技術 傳動軸 加工工藝 數(shù)控編程AbstractAlong with the development of heavy industry, the credibility and function of the product become an importance index sign of product.Spread to move stalk as an importance parts in the machine.We know that along with our country number control a technique and number control tool machine in now the machine manufacturing industry of importance posi tion and huge performance, manifestation it is in the nation the primary industry the modernization of strategic function, and have become tradition the machine manufacture industry promote reformation and realization automation, gentle turn, integration turn productively importance means and marking.Number control a technique and number control tool machine of extensive application, brought industrial structure, product category and file time and mode of production of machine manufacturing industry revolution variety.Number control tool machine is a modern to process a car most importance of material. It of the development be an information technique (IT) with manufacturing the technique (MT) combine development of result. The CAD/CAM, FMS, CIMS of the modern, nimble manufacturing and intelligence manufacturing technique, all is establishment at number control a technique on of.Control a modern number to control technique knowledge is a modern machine electricity type profession students essential to have of.This time design contents introduction number control material of process the work piece choice, spare parts diagram analysis, process a craft analysis and number control plait distance etc.Take this design(spread to move stalk of design with process a craft) as an example here.Keyword: Number control a technique to spread to move stalk to process a craft number to control a plait distance第一章 緒論本設計主要研究材料數(shù)控加工工藝的綜合性技術，它是發(fā)展國民經(jīng)濟的重要基礎學科之一。數(shù)控技術是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎，數(shù)控技術的應用是提高制造業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率必不可少的重要手段，數(shù)控機床是國防工業(yè)現(xiàn)代化的戰(zhàn)略裝備，是關系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力水平的重要標志。它集現(xiàn)代精密機械、計算機、通信、液壓氣動、充電等學科技術為一體，具有高效率，高精度，高自動化和兼并性的特點，是當代機械制造業(yè)的主流裝備，它可加工一般機床無法加工的復雜零件，同時具有很高的加工質(zhì)量和效率。因此，有專家說：21世紀機械制造業(yè)的競爭，實質(zhì)上是數(shù)控技術和數(shù)控人才的競爭。我們知道，我國機械制造業(yè)是在1949年以后才逐步建立和發(fā)展起來的，50多年來，我國的機械制造技術和材料加工工藝等都有了很大的發(fā)展，已經(jīng)建成了機械制造、治金、交通運輸、石油加工、航空航天、機密儀表等許多現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)基地，為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技、國防提供了大量的機械產(chǎn)品和設備，為我國國民經(jīng)濟的發(fā)展做出了巨大貢獻。我國的機械制造業(yè)除了要不斷提高常規(guī)機械生產(chǎn)的工藝裝備和工藝水平外，還必須研究開發(fā)優(yōu)質(zhì)高效精密裝備與工藝，為提高技術產(chǎn)品的生產(chǎn)提供新工藝、新裝備;同時加強基礎技術研究，消化和掌握引進技術，提高自主開發(fā)能力，形成常規(guī)制造技術與先進制造技術并行的機械制造工業(yè)結(jié)構(gòu)。隨著生產(chǎn)地發(fā)展和科學實驗的需要，許多部門，尤其是國防工業(yè)部門要求的尖端產(chǎn)品向高精度、高速度、高溫、高壓、大功率、微型化等方向發(fā)展，零件的形狀越來越復雜，精度要求越來越高，表面粗糙度要求越來越低。所以這些要求迫使人們?nèi)ヌ剿餍碌募庸し椒ê蜏y量方法，相繼出現(xiàn)了如化學機械加工、電化學加工、超聲波加工、激光加工、超精密研磨與拋光、納米加工等特種加工、超精密加工技術及復合加工技術。同時也出現(xiàn)了像原子力顯微鏡、掃描電子顯微鏡等先進的測量技術。這些技術的進步大大提升了機械制造技術的能力。本設計充分利用了數(shù)控機床加工技術、數(shù)控編程技術，也包括了機械制造和數(shù)控加工過程中的部分內(nèi)容，主要有機械工程材料、金屬材料、金屬切削原理與刀具、金屬切削機床與夾具、機械制造工藝及裝配工藝等，并靈活運用了AutoCAD、CAXA、數(shù)控宇龍仿真等軟件，使內(nèi)容豐富精煉，通俗易懂。第二章 傳動軸的功用、結(jié)構(gòu)特點及技術要求2.1 傳動軸的功用與結(jié)構(gòu)特點軸類零件是機械零件中的關鍵零件之一。在機器中，它的主要功用是支撐傳動零件、傳遞扭矩、承受載荷，以及保證裝在軸上的零件等有一定的回轉(zhuǎn)精度。同樣，此傳動軸也是機器中經(jīng)常遇到的典型零件之一。它主要用來傳遞力和扭矩。軸類零件是回轉(zhuǎn)體零件。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、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等；根據(jù)結(jié)構(gòu)外形的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等；加工表面一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、鍵槽、橫向空、內(nèi)孔和螺紋及相應的端面所組成。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。 此傳動軸是短軸，是一個高轉(zhuǎn)速、少支承的回轉(zhuǎn)體零件。它屬于階梯軸，加工表面有外圓柱面、鍵槽等。2.2 傳動軸的技術要求 本傳動軸用軸承支承，與軸承配合的軸段稱為軸頸。軸頸是軸的裝配基準，它們的精度和表面質(zhì)量一般要求較高，其技術要求一般根據(jù)軸的主要功用和工作條件制定，通常有以下幾項：2.2.1尺寸精度尺寸精度包括直徑尺寸精度和長度尺寸精度。傳動軸的主要表面常為兩類，一類是與軸承的內(nèi)圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸（如圖中20的軸頸），用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT5IT7；另一類為與各類傳動件配合的軸頸，及裝配軸頸（如圖中14和25的軸頸），其精度一般要求較低，通常為IT6IT9。2.2.2幾何形狀精度傳動軸的幾何形狀精度主要是指軸頸、外錐面等的圓度、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（如圖中25）表面，應在圖紙上標注其允許偏差。2.2.3相互位置精度傳動軸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。 因為本傳動軸為普通精度軸，所以它的徑向跳動為0.01mm，直線度為0.1mm。2.2.4表面粗糙度軸類零件的表面粗糙度和尺寸精度應與表面工作要求相適應，一般根據(jù)加工的可能性和經(jīng)濟性來確定。此傳動軸與傳動件相配合的軸徑表面粗糙度為Ra1.6m，與軸承相配合的支承軸徑的表面粗糙度為Ra0.8m。第三章 傳動軸材料的分析與熱處理 軸類零件應根據(jù)不同的工作狀況，選擇不同的材料和熱處理規(guī)范。一般軸類零件常用中碳鋼，如45鋼，經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)及部分表面淬水等熱處理，得到所要求的強度、韌性和硬度。對中等精度而轉(zhuǎn)速較高的軸類零件，一般選用40Cr等合金結(jié)構(gòu)鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)和表面淬火處理，實其具有較高的綜合力學性能。對在高轉(zhuǎn)速、重載荷等條件下工作的軸類零件，可選用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼，經(jīng)滲碳淬火處理后，使其具有很高的表面硬度，心部則獲得較高的強度和韌性。對高轉(zhuǎn)速、高精度的軸，可選用38CrMoAl氮化鋼，經(jīng)調(diào)質(zhì)和表面氮化后，使其具有很高的心部強度和表面硬度，優(yōu)良的耐磨性和耐疲勞性，熱處理變形也較小。 因為本傳動軸是一般軸，所以選用45鋼。因45鋼碳的質(zhì)量分數(shù)適中，故具有較高的強度和較好的塑性、韌性；經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)熱處理后，得到所要求的強度、韌性和硬度。第四章 零件圖樣分析本設計的零件簡圖如圖A1圖A1 圖A1所示是本設計的零件簡圖。它是減速器中的傳動軸。它屬于臺階軸類零件，由圓柱面、軸肩、倒角、退刀槽和鍵槽等組成。軸肩一般用來確定安裝在軸上零件的軸向位置；倒角可以使零件裝配時方便快捷；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退刀方便；鍵槽用于安裝鍵，以傳遞轉(zhuǎn)矩。 根據(jù)工作性能與條件，該傳動軸圖樣(圖A1)規(guī)定了主要軸頸M，N，外圓P、Q以及粗糙度為3.2的軸肩都有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值，并有熱處理要求。這些技術要求必須在加工中給予保證。因此，該傳動軸的關鍵工序是軸頸M、N和外圓P、Q的加工。 第五章 毛坯的選擇和確定5.1 毛坯的選擇軸類零件可根據(jù)使用要求、生產(chǎn)類型、設備條件及結(jié)構(gòu)，選用棒料、鍛件、鑄件等毛坯形式。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；對于結(jié)構(gòu)比較復雜的軸，如曲軸等，可選用鑄件；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。中小批生產(chǎn)多采用自由鍛，大批大量生產(chǎn)時采用模鍛。根據(jù)本傳動軸的結(jié)構(gòu)特點（外圓直徑相差不大），我選擇棒料。5.2 確定毛坯 本傳動軸材料為45鋼，因其屬于一般傳動軸，故選45鋼可滿足其要求。 因本傳動軸屬于中、小傳動軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇35mm的熱軋圓鋼作毛坯。第六章 傳動軸的加工工藝設計6.1 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。由于本傳動軸的主要表面M、N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B-1)可為： 粗車半精車磨削。 6.2 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。由于本傳動軸的幾個主要配合表面(M、N)均有較高的技術要求，它又是實心軸，所以應選擇兩端中心孔為基準，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術要求。 而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。 但有些情況下是不能用中心孔作定位基面的,例如： （一）粗加工外圓時，為提高工件剛度，則采用軸外圓表面為定位基面，或以外圓和中心孔同作定位基面，即一夾一頂。（二）當軸為通孔零件時，在加工過程中，作為定位基面的中心孔因鉆出通孔而消失。為了在通孔加工后還能用中心孔作定位基面,工序上采用如下三種方法： 當中心通孔直徑較小時，可直接在孔口倒出寬度不大于2mm的60o內(nèi)錐面來代替中心孔； 當軸有圓柱孔時，可采用圖A2（a）所示的錐堵，取1500錐度；當軸孔錐度較小時，取錐堵錐度與工件兩端定位孔錐度相同； 軸通孔的錐度較大時，可采用帶錐堵的心軸，簡稱錐堵心軸。如圖A2（b）圖A26.3 加工階段劃分 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。 本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。除了應遵循加工順序安排的一般原則，如先粗后精、先主后次等，還應注意：（1）外表面加工順序為：先加工大直徑外圓，再加工小直徑外圓，以免降低工件剛度。（2）軸上的退刀槽、鍵槽等表面的加工應為：半精車之后，精磨之前。（3）對于有花鍵的軸：通常采用銑削和磨削加工，產(chǎn)量大時常用花鍵滾刀在花鍵銑床上加工。以外徑定心的花鍵軸，通常只磨削外徑，而內(nèi)徑銑出后不必進行磨削，但如經(jīng)過淬火而使花鍵扭曲變形過大時，也要對側(cè)面進行磨削加工，以內(nèi)徑定心的花鍵，其內(nèi)徑和鍵側(cè)均需磨削加工。加工工序應放在半精車之后，精磨之前。（4）對于帶螺紋的軸：螺紋一般有較高的精度，如果安排在局部淬火之前進行加工，則淬火后產(chǎn)生的變形會影響螺蚊的精度。因此，螺紋加工宜安排在工件局部淬火后進行。6.4 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，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、倒角銑鍵槽修研中心孔磨削檢驗。6.5 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。擬定本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14mm、20mm及25mm外圓時，應車到圖樣規(guī)定的尺寸，同時加工出各退刀槽和倒角；二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，又可避免在磨削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、檢查項目及檢驗方法的確定。 綜上所述，所確定的本傳動軸加工工藝過程見表B-1。 表B-1 傳動軸的加工工藝過程序號工序名稱工序內(nèi)容定位及夾緊1下料35mm的熱軋圓鋼125mm2熱處理正火3車端面車端面，總長120mm外圓4鉆中心孔鉆中心孔外圓5粗車粗車外圓，留余量23mm夾一端，頂另一端6熱處理調(diào)質(zhì)處理230280HBS7修研中心孔用鑄鐵頂尖修研中心孔8半精車半精車各外圓、倒角，留余量0.5mm中心孔9車退刀槽車兩個退刀槽中心孔10磨端面磨端面至尺寸中心孔11粗磨外圓粗磨14、20、25外圓中心孔12銑鍵槽銑兩個鍵槽托14及25外圓13修研中心孔用鑄鐵頂尖修研中心孔14精磨外圓精磨20外圓至尺寸中心孔15檢驗按圖紙要求檢驗6.6 本傳動軸的加工工藝過程簡圖表B-2 傳動軸的加工工藝過程簡圖序號工序名稱工序內(nèi)容加工簡圖機床1下料35mm的熱軋圓鋼125mm2熱處理正火3車三爪卡盤夾持工件，車兩端面見平，總長120mm車床4鉆三爪卡盤夾持工件，鉆兩中心孔車床5車三爪卡盤夾持工件，用尾架頂尖頂住，粗車三個臺階，直徑、長度均留余量2mm車床調(diào)頭，三爪卡盤夾持另一端，用尾架頂尖頂住，粗車另外三個臺階，直徑、長度均留余量2mm6熱處理調(diào)質(zhì)處理230280HBS7鉗修研兩端中心孔車床8車雙頂尖裝夾，半精車三個臺階，直徑上留余量0.5mm，25、30臺階車到圖紙規(guī)定的尺寸，車槽一個，倒角三個車床調(diào)頭，雙頂尖裝夾，半精車余下的所有臺階，14、16臺階車到圖紙規(guī)定的尺寸，其余臺階直徑上留余量0.5mm，車槽一個，倒角三個9磨雙頂尖裝夾，粗磨14、20、25外圓外圓磨床10銑銑兩個鍵槽，深度比圖紙規(guī)定尺寸多銑0.2mm，作為磨削的余量立銑床11鉗修研兩端中心孔12磨精磨20外圓至尺寸外圓磨床13檢檢驗第七章 傳動軸加工工藝裝配的確定與加工參數(shù)的分析7.1 加工工藝裝配的確定7.1.1刀具的選擇我們知道，要提高數(shù)控機床的加工效益，刀具是一個十分關鍵的因素。刀具的選擇主要考慮刀具的材料性能（參見表B3）、刀具的幾何形狀及尺寸。數(shù)控機床在選用刀具時,通常要考慮機床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。與普通機床加工方法相比，數(shù)控機床加工對刀具提出了更高的要求。數(shù)控機床用刀具要求剛性好，耐用度高，要有良性的斷屑性能，還要求安裝調(diào)整方便。表B3 常見刀具材料的性能比較刀具的材料切削速度耐磨性硬度硬度隨溫度的變化高速鋼最低最差最低最大硬質(zhì)合金低差低大陶瓷刀片中中中中金剛石高好高小但是，如果刀具的剛度不夠，不僅會影響生產(chǎn)效率和加工精度，加工過程中還會造成刀具折斷事故；如果耐用度不夠，則會增加換刀次數(shù)，增加準備時間，還可能在加工表面留下接刀痕跡。因此，刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。數(shù)控機床在加工工件時，常在一次裝夾加工過程中使用多把刀具發(fā)。而數(shù)控機床加工時就根據(jù)程序指令實現(xiàn)自動換刀，因此刀具的配備極為重要。應注意如下幾點： 盡量使用工件的形狀、尺寸標準化，以減少刀具的種類，實現(xiàn)不換刀或少換刀，縮短準備和調(diào)整時間。 使刀具規(guī)格化和通用化，以減少刀具種類，便于刀具管理。 盡可能采用可轉(zhuǎn)位刀片。采用高效率切削的刀具。在此零件加工過程中，我們選擇材料為硬質(zhì)合金的刀具，外圓粗車刀、外圓精車刀、切槽刀、銑槽刀、中心鉆各一把，具體規(guī)格見表B127.1.2夾具的選擇在車床上用來裝夾工件的裝置稱為車床夾具。我們知道，它能縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率；確保并穩(wěn)定加工精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量；降低對操作工人的技術要求和工人的勞動強度；使機床的加工范圍得到擴大。數(shù)控車床的夾具與普通車床的夾具相同，車床夾具可分為通用夾具和專用夾具兩大類。通用夾具是指能夠裝夾兩種或兩種以上工件的同一類夾具，例如：車床的三爪卡盤、四爪卡盤、彈簧夾套和通用芯軸等，專用夾具是專門為加工某一指定工件的某一工序而設計的夾具。在本設計中，由于工件為軸類零件，所以我們選擇的夾具是三爪卡盤和頂尖。7.1.3機床設備的選擇金屬切削機床是利用刀具對金屬毛坯（或半成品）進行切削加工的一種加工設備。所以金屬切削機床是一種制造機器的機器，又稱為工作母機或工具機，通常簡稱為機床。在一般的機械制造廠中，機床可占機器總臺數(shù)的5070，機床所負擔的加工量，約占機器制造總工作量的4060，可見，機床的技術性能的高低直接影響著機械產(chǎn)品的質(zhì)量及其制造經(jīng)濟性。在本設計的零件加工工程中，由于工件是軸，且粗糙度要求較高，為了加工方便和提高生產(chǎn)效率，我們選用CAK50系列數(shù)控車床和普通立銑床。7.1.4切削液的選擇我們知道，切削液起冷卻、潤滑、清洗、防銹作用。在加工零件時，帶走切削過程產(chǎn)生的切削熱，降低工件、刀具、夾具和機床的溫升，減少刀具與工件的摩擦和磨損，提高刀具壽命和工件表面加工質(zhì)量。使用冷卻液后，通?？梢蕴岣咔邢饔昧?。表B4為常用切削液的種類和選用。表B4 切削液的種類和選用序號名稱組成主要用途1水溶液硝酸鈉、碳酸鈉等溶于水的溶液，用100200倍的水稀釋而成磨削2乳化油礦物油少許，主要為表面活化劑的乳化油，用4080倍的水稀釋而成，冷卻和清洗性好車削、鉆孔以礦物油為主，少量表面活化劑的乳化油，用1020倍水稀釋而成，冷卻和潤滑性好車削、攻螺紋在乳化液中加入極壓添加劑高速車削、鉆孔3切削油礦物油（10號或20號機械油）單獨使用滾齒、插齒礦物油加植物油或動物油形成混合油，潤滑性好車削精密螺紋礦物油或混合油中加入極壓添加劑形成極壓油高速滾齒、插齒、車螺紋等4其他液態(tài)二氧化碳主要用于冷卻二硫化鉬+硬脂酸+石蠟做成石蠟，涂于刀具表面攻螺紋7.2加工參數(shù)分析7.2.1切削用量的選擇所謂合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和機床性能，在保證加工質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。 我們知道，不同的加工性質(zhì)，對切削加工的要求是不一樣的。因此，在選擇切削用量時，考慮的側(cè)重點也應有所區(qū)別。粗加工時，應盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度，故一般優(yōu)先選擇盡可能大的切削深度，其次選擇較大的進給量，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度。精加工時，首先應保證工件的加工精度和表面質(zhì)量要求，故一般選用較小的進給量f和切削深度，而盡可能選用較高的切削速度。切削用量的選擇原則是：粗加工時以提高生產(chǎn)率為主，同時兼顧經(jīng)濟性和加工成本的考慮；半精加工和精加工時，應同時兼顧切削效率和加工成本的前提下，保證零件的加工質(zhì)量。表B5、B6為刀具車削用量推薦表值得我們注意的是，切削用量（主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進給量）是一個有機的整體，只有三者相互適應，達到最合理的匹配值，才能獲得最佳的切削用量。確定切削用量時除了遵循一般的原則和方法外，還應考慮以下因素的影響： 刀具差異的影響不同的刀具廠家生產(chǎn)的刀具質(zhì)量差異很大，所以切削用量需根據(jù)實際用刀具和現(xiàn)場經(jīng)驗加以修正。 機床特性的影響切削性能受數(shù)控機床的功率和機床的剛性限制，必須在機床說明書規(guī)定的范圍內(nèi)選擇。避免因機床功率不夠發(fā)生悶車現(xiàn)象，或剛性不足產(chǎn)生大的機床振動現(xiàn)象，影響零件的加工質(zhì)量、精度和表面粗糙度。 數(shù)控機床生產(chǎn)率的影響數(shù)控機床的工時費用較高，相對而言，刀具的損耗成本所占的比重較低，應盡量采用高的切削用量，通過適當降低刀具壽命來提高數(shù)控機床的生產(chǎn)率。表B5 硬質(zhì)合金刀具切削用量推薦表刀具材料工件材料粗加工精加工切削速度（m/min）進給量（mm/r）背吃刀量mm切削速度（m/min）進給量（mm/r）背吃刀量mm硬質(zhì)合金或涂層硬質(zhì)合金碳鋼2200.232600.10.4低合金鋼1800.232200.10.4高合金鋼1200.231600.10.4鑄鐵800.231200.10.4不銹鋼80.22600.10.4鈦合金400.21.51500.10.4灰鑄鐵1200.221200.150.5球墨鑄鐵1000.20.321200.150.5鋁合金16000.21.516000.10.51）切削深度的選擇切削深度應根據(jù)工件的加工余量來確定。粗加工時，除留下精加工余量外，一次走刀應盡可能切除全部余量。當加工余量過大，工藝系統(tǒng)剛度較低，機床功率不足，刀具強度不夠 或斷續(xù)切削的沖擊振動較大時，可分多次走刀。切削表面層有硬皮的鑄鍛件時，應盡量使切削深度大于硬皮層的厚度，以保護刀尖。半精加工和精加工的加工余量一般較小時，可一次切除，但有時為了保證工件的加工精度和表面質(zhì)量，也可采用二次走刀。多次走刀時，應盡量將第一次走刀的切削深度取大些，一般為總加工余量的2/3-3/4。在中等功率的機床上、粗加工時的切削深度可達8-10mm，半徑加工（表面粗糙度為Ra6.3-3.2m）時，切削深度取為0.5-2mm，精加工（表面粗糙度為Ra1.6-0.8m）時，切削深度取為0.1-0.4mm。表B6 常用切削用量推薦表工件材料加工內(nèi)容背吃刀量mm切削速度(m/min)進給量(mm/r)刀具材料碳素鋼粗加工5760800.20.4YT類粗加工23801200.20.4精加工261201500.10.2鉆中心孔500800鉆中心孔W18Cr4V鉆孔2530鉆孔切斷：d5mm701100.10.2切斷YT類鑄鐵粗加工50700.20.4YG類精加工701000.10.2切斷：d5mm50700.10.2切斷2）進給量f的選擇在切削深度選定后，接著我們就應盡可能選定進給量f。粗加工時，進給量的選擇主要受切削力的限制，在工藝系統(tǒng)的剛度良好的情況下，可選用較大的進給量值。表B7為粗車時進給量的參考值。表B7 硬質(zhì)合金及高速鋼車刀粗車外圓和端面時的進給量工件材料車刀刀桿尺寸B/mmH/mm工件直徑/mm背吃刀量/mm3355881212進給量/（mm/r）碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼1625200.30.4400.40.50.30.4600.50.70.40.60.30.51000.60.90.50.70.50.60.40.54000.81.20.71.00.60.80.50.620302525200.30.4400.40.50.30.4600.60.70.50.70.40.61000.81.00.70.90.50.70.40.76001.21.41.01.20.81.00.60.90.40.62540600.60.90.50.80.40.71000.81.20.71.10.60.90.50.810001.21.51.11.50.91.20.81.00.70.8鑄鐵及銅合金1625400.40.5600.60.80.50.80.40.61000.81.20.71.00.60.80.50.74001.01.41.01.20.81.00.60.820302525400.40.5600.60.90.50.80.40.71000.91.30.81.20.71.00.50.86001.21.81.21.61.01.30.91.10.70.9半精加工和精加工時，最大進給量主要受工件加工表面粗糙度的限制。工廠中，進給量一般多根據(jù)經(jīng)驗按一定表格選取,有條件的情況下，可通過對切削數(shù)據(jù)庫進行檢索和優(yōu)化。3）切削速度的選擇在切削深度和進給量f選定以后，可在保證刀具合理耐用度的條件下，可用查表（參見表B8確定切削速度的值。表B8 切削速度參照表零件材料刀具材料切削深度(mm)0.130.380.382.402.404.704.709.50進給量(mm/r)0.050.130.130.380.380.760.761.30進給速度(m/min)低碳鋼高速鋼709045602040硬質(zhì)合金21536516521512016590120中碳鋼高速鋼456030401520硬質(zhì)合金130165100130751005575灰鑄鋼高速鋼354525352025硬質(zhì)合金135185105135751056075黃銅青銅高速鋼8510570854570硬質(zhì)合金215245185215150185120150鋁合金高速鋼1051507010545703045硬質(zhì)合金215300135215901356090在具體確定切削速度值時，一般應遵循下述原則： 粗車時，切削深度和進給量均較大，故選擇較低的切削速度；精車時，則選擇較高的切削速度。 工件材料的加工性較差時，應選較低的切削速度。故加工灰鑄鐵的切削速度應較加工中碳鋼低，而加工鋁合金和銅合金的切削速度則較加工鋼高得多。刀具材料的切削性能越好時，切削速度也可選得越高。因此，硬質(zhì)合金刀具的切削速度可選得比高速鋼高度好幾倍，而涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石立方氧化硼刀具的切削速度又可選得比硬質(zhì)合金刀具高許多。此外，在確定精加工、半精加工的切削速度時應注意避開積屑瘤和鱗刺產(chǎn)生的區(qū)域；在易發(fā)生振動的情況下，切削速度應避開自激震動的臨界速度，在加工帶硬皮的鑄鍛件時，加工大件、細長件和薄壁件時，以及斷續(xù)切削時，應選用較低的切削速度。表B9為車削外圓時切削速度的參考值。表B9 硬質(zhì)合金外圓車刀切削速度參考值工件材料熱處理狀態(tài)ap=0.32mmap=26mmap=610mmf=0.080.3mm/rf=0.30.6mm/rf=0.61mm/rV/(m/s)低碳鋼熱軋2.333.01.672.01.171.5易削鋼中碳鋼熱軋2.172.671.51.831.01.33調(diào)質(zhì)1.672.171.171.50.831.17合金結(jié)構(gòu)鋼熱軋1.672.171.171.50.831.17調(diào)質(zhì)1.331.830.831.170.671.0工具鋼退火1.52.01.01.330.831.17不銹鋼1.171.331.01.170.831.17灰鑄鐵HBS1901.52.01.01.330.831.17HBS=1902251.331.830.831.170.671.0高錳鋼0.170.33銅及銅合金3.334.172.00.301.52.0鋁及鋁合金5.110.03.336.672.55.0鑄鋁合金1.673.01.332.51.01.677.2.2車削時主軸轉(zhuǎn)速的確定主軸轉(zhuǎn)速的確定方法，除螺紋加工外與普通車削加工一樣，可根據(jù)零件上被加工部位的直徑、零件、刀具的材料、加工要求等條件允許的切削速度來確定。在實際生產(chǎn)中，主軸轉(zhuǎn)速可按下式計算：n= (1000v)/ (d)式中 n主軸轉(zhuǎn)速(r/min) v切削速度（m/min） d零件待加工表面直徑（mm）綜上所述，在本設計零件的加工過程中，切削用量的選擇見表B10表B10 切削用量工序刀具切削用量的選擇主軸轉(zhuǎn)速(r/min)進給速度(mm/r)背吃刀量mm粗車外圓15000.22.0半精車外圓28000.10.5切退刀槽34000.151.0銑鍵槽4、55001203.5第八章 傳動軸的加工工藝與編程8.1傳動軸的加工工藝8.1.1確定工件的裝夾方式及加工工藝路線在本軸的加工過程中，以工件兩端面及外圓為安裝基準，分別用一夾一頂和雙頂尖方式安裝。該工件的加工工藝路線為1）粗加工工藝路線粗車外圓各部分，留精車余量。2）精加工工藝路線倒角精車20外圓精車25外圓精車30外圓車20.5退刀槽倒角精車14外圓精車16外圓精車20外圓車20.5退刀槽銑兩鍵槽8.1.2刀具的確定根據(jù)加工要求，分別選外圓粗車刀、外圓精車刀、切槽刀各一把，立銑刀兩把。1號刀為外圓粗車刀，2號刀為外圓精車刀，3號刀為切槽刀，4號和5號刀為立銑刀。8.1.3填寫相關工藝卡片1）數(shù)控加工工藝卡數(shù)控加工工藝卡見表B-11表B-11 數(shù)控加工工藝卡工序名稱工藝要求工作者備注1下料2車車端面3鉆打中心孔4數(shù)控車工歩工歩內(nèi)容刀具號1粗車外圓T012半精車外圓T023切退刀槽T034銑鍵槽T04用立銑床T055檢驗2）數(shù)控加工刀具卡數(shù)控加工刀具卡見表B-12表B-12 數(shù)控加工刀具卡刀具號刀具規(guī)格名稱數(shù)量加工內(nèi)容主軸轉(zhuǎn)速（r/min）進給速度（mm/r）備注T0190外圓偏刀1粗車工件外輪廓5000.2T0283外圓偏刀1精車工件外輪廓8000.1T03切槽刀1車退刀槽4000.15T045的立銑刀1銑鍵槽500T058的立銑刀1銑鍵槽5008.2傳動軸的數(shù)控加工程序本設計的加工程序如下：26粗車大端O0001; T0101;G99 G97 G54 G40;S400 M03;G00 X36.0 Z5.0;G71 U2.0 R2.0;G71 P10 Q20 U2.0 W2.0 F0.2;N10 G01 X20.0;Z-18.0;X25.0;Z-68.0;X30.0;Z-73.0;N20 X36.0;G00 X100.0 Z50.0;M05;M30;粗車小端O0002;T0101;G99 G97 G54 G40;S400 M03;G00 X36.0 Z5.0;G71 U2.0 R2.0;G71 P10 Q20 U2.0 W2.0 F0.2;N10 G01 X14.0;Z-23.0;X16.0;Z-28.0;X20.0;Z-44.0;N20 X36.0;G00 X100.0 Z50.0;M05;M30;精車大端和退刀槽O0003;T0202;G99 G97 G54 G40;S400 M03;G00 X33.0 Z2.0;G71 U0.5 R2.0;G71 P10 Q20 U0.5 F0.2;N10 G01 X12.5 Z2.0;X20.0 Z-2.0;Z-18.0;X23.0;X25.0 Z-19.0;Z-68.0;X28.0;X30.0 Z-69.0;Z-73.0;N20 X33.0;G70 P10 Q20 S800 F0.1;G00 X100.0 Z50.0;T0303 S400;G00 X27.0 Z-18.0;G01 X19.0 F0.15;X30.0;G00 X100.0 Z50.0;M05;M30;精車小端和退刀槽O0004;T0202;G99 G97 G54 G40;S400 M03;G00 X33.0 Z2.0;G71 U0.5 R2.0;G71 P10 Q20 U0.5 F0.2;N10 G01 X10.0 Z1.0;X14.0 Z-1.0;Z-23.0;X16.0;Z-28.0;X18.5;X20.5 Z-29.0;Z-44.0;X28.0;X30.0 Z-45.0;Z-48.0;N20 X33.0;G70 P10 Q20 S800 F0.1;G00 X100.0 Z50.0;T0303 S400;G00 X33.0 Z-44.0;G01 X19.0 F0.15;X33.0;G00 X100.0 Z50.0;M05;M30;銑鍵槽O0005;G90 G80 G94 G49 G21 G17 G40;G28 Z0;T04 M06;G54 G00 X-27.0 Y0;G00 Z5.0 H01;S500 M03 M08;G01 Z-4.0;X-59.0 F120;Z10.0;G28 Z0;T05 M06;G54 G00 X-98.5 Y0;G00 Z5.0 H05;S500 M03;G01 Z-3.0;X-111.5;Z10.0;G49 G28 Z0 M09;M05;M30; 零件圖總結(jié)通過這次畢業(yè)設計,我了解到自己在傳動軸設計方面還有很多不足，但在實踐過程中加深了我對帶輪的了解。在此次畢業(yè)設計中，發(fā)現(xiàn)自己的知識有很多漏洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提高。在此次課程設計中，我綜合運用了教材、機械類書籍和其他選修課程的理論知識和生產(chǎn)實際知識，使理論知識與生產(chǎn)實際知識緊密結(jié)合起來，從而這些知識得到進一步的鞏固、加深和擴展。同樣，也為后續(xù)走入社會對專業(yè)課的學習、工作文件設計及工程問題的解決打下了良好的基礎。在此，我想說：生活就是這樣，汗水預示著結(jié)果，也見證著收獲。勞動是人類生存生活永恒不變的話題。這次課程設計，對我而言，知識上的收獲重要，精神上的豐收更加可喜。讓我知道了學無止境的道理。我們每一個人永遠不能滿足于現(xiàn)有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面還有更高的山峰在等著你。挫折是一份財富，經(jīng)歷是一份擁有。這次課程設計必將成為我人生旅途上一個非常美好的回憶！所以說，坐而言不如立而行，對于本專業(yè)知識來講，還是應該自己動手實際操作才會有深刻理解。致謝在畢業(yè)設計即將結(jié)束之際我向所有幫助過我的老師和同學說一聲，謝謝！這次做論文的經(jīng)歷使我受益匪淺，我感受到做論文就像做事一樣，是自己的學習過程、努力過程、研究過程，在次過程中。本次設計我綜合性地運用幾年內(nèi)所學知識去分析、解決每一個問題，所學知識得到疏理和運用，它既是一次檢閱，又是一次鍛煉。感到自己的實踐動手、動筆能力得到鍛煉，增強了即將跨入社會去競爭，去創(chuàng)造的自信心。就我個人而言，我希望能通過這次畢業(yè)設計對自己即將從事的工作進行更深刻的了解，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力和社會實踐能力。在這次畢業(yè)設計中我遇到了很多的問題，孫迎遠老師給了許多的幫助和鼓勵，并得到了機電工程系有關領導和老師的幫助與支持，在次過程中，孫迎遠老師和付石磊老師隨時詢問我畢業(yè)設計的進展情況并細心的指導我，在此表示衷心的感謝。參考文獻1蘇建修主編.機械制造基礎.北京：機械工業(yè)出版社，2006.2孫平主編.機械制造基礎.北京：國防工業(yè)出版社，1998.3管殿柱主編.AutoCAD2005機械制圖.北京：機械工業(yè)出版社，2007.4楊琳主編.數(shù)控車床加工工藝與編程.北京：中國勞動社會保障出版社，2005.5趙政主編.數(shù)控銑床/加工中心加工工藝與編程.北京：中國勞動社會保障出版社，20066吳道金主編.金屬切削原理及刀具.重慶：重慶大學出版社，1993.7邱宣懷主編.機械設計.北京：高等教育出版社，1997.8何銘新，錢可強主編.機械制圖.北京：高等教育出版社，2004.9吳宗澤，羅圣國主編.機械設計課程設計手冊：高等教育出版社，1992.10王大康，盧頌峰主編.機械設計課程設計.北京：北京工業(yè)大學出版社，2000.11馬素玲主編機械制造基礎北京：中國輕工業(yè)出版社，20078