轴类零件毕业设计

绪论

随着经济的发展和科学技术的进步，制造技术在现代工业中地位越来越重要。机械制造工艺是机械制造技术的重要内容和核心技术，精密加工、自动加工、高速加工等先进制造技术就是以制造工艺的内容为基础的。

机械制造的过程是将原材料经过工艺系统中的各种加工方法变成机械产品的过程。机械制造工艺就是以制造过程为主线，介绍零件制造的方法和技术，是包括零件机械加工与装配以及机床夹具设计为基本内容的一门应用技术综合课程。

在机械加工工艺教学中，机械制造专业学生及数控技术专业学生都要学习数控车床铣床操作技术。让学生了解相关工种的先进技术，同时培养工作岗位的前瞻性；在讲授数控知识的同时，必须要求学生掌握基本的机械加工工艺，增强系统意识，理解手动操作与自动操作之间的联系，真正把学生培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。数控车工基础工艺理论及技能有机融合，包括夹具的使用、量具的识读和使用、刃具的刃磨及使用、基准定位等，分类叙述了车床操作、数控车床自动编程仿真操作、数控车床编程与操作的初、中级内容。以机械加工中车工工艺学与数控车床技能训练密切结合为主线，常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工，较清晰地展示了数控车工必须掌握的知识和技能的训练途径。对涉及与数控专业相关的基础知识、专业计算，都进行了有针对性的论述，目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业技能型人才。

本文以与切削用量的选择，工件的定位装夹，加工顺序和典型零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。

第1章工艺方案分析

1.1 零件图

图1—1 传动轴

1.2 零件图分析

该轴为一减速箱体里的传动轴，主要由圆柱面、槽、螺纹、和键槽等组成，尺寸标注完整，选用毛坯为优质碳素结构钢45钢，φ55mmX263mm，生产批量为小批生产，此外为提高该轴的综合力学性能安排了调质，该轴的技术要求分析见表2—1。

表1—1 传动轴的技术要求分析

工作部位作用技术要求

轴颈M 轴颈N

安装轴承的支撑轴颈，也是该传动轴的

装配基准尺寸精度高，公差

等级均为IT6，表面粗糙

度值为Ra 0.8μm

轴中间的外圆P 轴左端外圆Q

外圆P装有涡轮，运动可由蜗杆通过涡轮减速后输入传动轴，再通过外圆Q上的齿轮输送出去。

1.3 确定加工方法

加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差等要求全面考虑。

从图样上分析，该轴的部分表面应以车削为主。表面M、N、P和Q的尺寸精度要求很高，表面粗糙度值Ra小，所以车削后，还需要进行磨削。考虑加工的效率和加工的经济性车床选用CK6140，磨床选用M1432A，铣床选用XK6132。

1.4 确定加工方案

拟定工艺路线时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工和热处理，参照附录表可知，这些表面的加工顺序为：粗车—调质—半精车—磨削。要求不高的外圆表面、次要表面如退刀槽、倒角、螺纹，应在半精车时加工。键槽在半精车后再划线、铣削。调质安排在粗车后以便消除粗车时产生的残余应力，调质后和在磨削之前还应用油石或橡胶砂轮在车床上修研中心孔，以提高定位精度。

该轴加工顺序为:粗车各外圆—调质—修研中心孔—半精车各外圆并加工槽和倒角—车螺纹—铣键槽和止动垫圈槽—修研中心孔—磨外圆靠磨台阶。

第2章工件的装夹

2.1 定位基准的选择

在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。

2.2 定位基准选择的原则

1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。

2）便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。

3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。

2.3 确定零件的定位基准

轴类零件的定位基准，最常用的是两中心孔。采用两中心孔作为统一的定位基准加工各外圆表面，不但能在一次装夹中加工出多出外圆和端面，而且可确保各外圆轴线间的同轴度以及端面与轴线的垂直度要求，符合基准统一原则。因此只要有可能，就应尽量采用中心孔定位。

对于空心主轴零件，在加工过程中，作为定位基准的中心孔因钻出通孔而消失，为了在通孔加工之后还能使用中心孔作为定位基准，一般都采用带有中心孔的锥堵或锥套心轴。

粗车时采用轴外圆表面作为定位基面，半径精加工、车螺纹和磨削外圆时采用两中心孔作为定位基面，铣键槽时采用外圆作为定位基面

2.4 数控车床常用的装夹方式

1）在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外

形规则的中、小型工件。

2）在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。

3）用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。

4）用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确。

2.5 铣键槽常用的装夹方法

1)用机用虎钳安装。用机用虎钳安装适用于在中小短轴上铣键槽当工件直径有变化时，工件中心在钳口内也随之变动，影响键槽的对称度和深度尺寸。但装夹简便、稳固，适用于单件生产。若轴的外圆已精加工过，也可用此装夹方法进行批量生产。

2)用V形铁装夹。V形铁装夹适用于长粗轴上的键槽铣削，采用V形铁定位支撑的优点为夹持刚度好，操作方便，铣刀容易对中。其特点是工件中心只在V形铁的角平分线上，随直径的变化而上下变动。因此，当铣刀的中心对准V形铁的角平分线时，能保证键槽的对称度。在铣削一批直径有偏差的工件时，虽对铣削深度有影响，但变化量一般不会超过槽深的尺寸公差。在卧式铣床上用键槽铣刀加工，当工件的直径变化时，键槽的对称度会受影响。

3)工作台上T形槽装夹。将轴件直接安装在铣床工作台T形槽上并使用压板将轴件夹紧的情况，T形槽槽口处的倒角相当于V形铁上的V形槽，能起到定位作用。当加工直径在20—60mm范围内的长轴时，可直接装夹在工作台的T形槽口上，而阶梯轴件和大直径轴件不适合采用这种方法。

4)用分度头装夹。如果是对称键与多槽工件的安装，为了使轴上的键槽位置分布准确，大都采用分度头或者是带有分度装置的夹具装夹。利用分度头的三爪自动定心卡盘和后顶尖装夹工件时，工件轴线必定在三爪自定心卡盘和顶尖的轴心线上，工件轴线位置不会因直径变化而变化，因此，轴上键槽的对称性不会受工件直径变化的影响。

5)轴专用虎钳装夹。使用轴专用虎钳装夹轴类零件时，具有用机用虎钳装夹和V 形铁装夹的优点，装夹简便又迅速。

2.6 确定合理的装夹方式