传动轴数控加工工艺职业学院毕业论文.doc

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2、术研究，消化和掌握引进技术，提高自主开发能力，形成常规制造技术与先进制造技术并行的机械制造工业结构。随着生产地发展和科学实验的需要，许多部门，尤其是国防工业部门要求的尖端产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、微型化等方向发展，零件的形状越来越复杂，精度要求越来越高，表面粗糙度要求越来越低。所以这些要求迫使人们去探索新的加工方法和测量方法，相继出现了如化学机械加工、电化学加工、超声波加工、激光加工、超精密研磨与抛光、纳米加工等特种加工、超精密加工技术及复合加工技术。同时也出现了像原子力显微镜、扫描电子显微镜等先进的测量技术。这些技术的进步大大提升了机械制造技术的能力。本设计充分利用了数控机床

3、加工技术、数控编程技术，也包括了机械制造和数控加工过程中的部分内容，主要有机械工程材料、金属材料、金属切削原理与刀具、金属切削机床与夹具、机械制造工艺及装配工艺等。2 零件图工艺性分析本设计的零件简图如图： 1.调 质 处 理 230 8HBS锐 边 倒 角 X45技 术 要 求QP NM 12.5其 余B-A- 6.46.43.2 32BBAA 3.23.23.2 08081.6 1.6图 21 传动轴简图如图所示是本设计的零件简图。它是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、倒角、退刀槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置；倒角可以使零件装配时方便快捷；各环

4、槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩。 根据工作性能与条件，该传动轴图样规定了主要轴颈 M，N，外圆 P、Q 以及粗糙度为 3.2 的轴肩都有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈 M、N 和外圆P、Q 的加工。传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于本传动轴的主要表面 M、N 的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度 Ra 值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。 2.1 传动轴的功用与结构特点轴类零件是机械零件中的关键零件之一。在机

5、器中，它的主要功用是支撑传动零件、传递扭矩、承受载荷，以及保证装在轴上的零件等有一定的回转精度。同样，此传动轴也是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来传递力和扭矩。轴类零件是回转体零件。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等；根据结构外形的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等；加工表面一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、键槽、横向空、内孔和螺纹及相应的端面所组成。轴的长径比小于 5 的称为短轴，大于20 的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。此 传 动 轴 是 短 轴 ， 是 一 个 高 转 速 、 少 支 承 的 回 转 体 零

6、件 。 它 属 于 阶 梯 轴 ， 加工表面有外圆柱面、键槽等。2.2 传动轴的技术要求 本传动轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：2.2.1 尺寸精度尺寸精度包括直径尺寸精度和长度尺寸精度。传动轴的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈（如图中 20 的轴颈） ，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为 IT5IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，及装配轴颈（如图中 14 和 25 的轴颈） ，其精度一般要求较低，通常为IT6IT9。2.

7、2.2 几何形状精度传动轴的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆（如图中 25）表面，应在图纸上标注其允许偏差。2.2.3 相互位置精度传动轴的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.010.03mm，高精度轴（如主轴）通常为 0.0010.005mm。因为本传动轴为普通精度轴，所以它的径向跳动为 0.01mm，直线度为 0.1mm。2.2.4 表面粗糙度轴类

8、零件的表面粗糙度和尺寸精度应与表面工作要求相适应，一般根据加工的可能性和经济性来确定。此传动轴与传动件相配合的轴径表面粗糙度为 Ra1.6m，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为 Ra0.8m。2.3 传动轴材料的分析与热处理轴类零件应根据不同的工作状况，选择不同的材料和热处理规范。一般轴类零件常用中碳钢，如 45 钢，经正火、调质及部分表面淬水等热处理，得到所要求的强度、韧性和硬度。对中等精度而转速较高的轴类零件，一般选用 40Cr 等合金结构钢，经过调质和表面淬火处理，实其具有较高的综合力学性能。对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用 20CrMnTi、20Mn2B、20Cr 等

9、低碳合金钢，经渗碳淬火处理后，使其具有很高的表面硬度，心部则获得较高的强度和韧性。对高转速、高精度的轴，可选用 38CrMoAl 氮化钢，经调质和表面氮化后，使其具有很高的心部强度和表面硬度，优良的耐磨性和耐疲劳性，热处理变形也较小。因为本传动轴是一般轴，所以选用 45 钢。45 钢碳具有较高的强度和较好的塑性、韧性；经正火、调质热处理后，得到所要求的强度、韧性和硬度。3 传动轴的加工工艺设计3.1 毛坯的选择轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件、铸件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件；对于结构比

10、较复杂的轴，如曲轴等，可选用铸件；这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。根据本传动轴的结构特点（外圆直径相差不大），我选择棒料。本传动轴材料为 45 钢，因其属于一般传动轴，故选 45 钢可满足其要求。因本传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择 35mm的热轧圆钢作毛坯。3.2 夹具、刀具的选择在车床上用来装夹工件的装置称为车床夹具。我们知道，它能缩短辅助时间，提高劳动生产率；确保并稳定加工精度，保证产品质量；降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强度；使机

11、床的加工范围得到扩大。数控车床的夹具与普通车床的夹具相同，车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。通用夹具是指能够装夹两种或两种以上 工件的同一类夹具，例如：车床的三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧夹套和通用芯轴等，专用夹具是专门为加工某一指定工件的某一工序而设计的夹具。在本设计中，由于工件为轴类零件，所以我们选择的夹具是三爪卡盘和顶尖。我们知道，要提高数控机床的加工效益，刀具是一个十分关键的因素。刀具的选择主要考虑刀具的材料性能、刀具的几何形状及尺寸。数控机床在选用刀具时,通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与普通机床加工方法相比，数控机床加工对刀具提出了更高的要求。数控机床用刀具要求

12、刚性好，耐用度高，要有良性的断屑性能，还要求安装调整方便。表 31 常见刀具材料的性能比较刀具的材料 切削速度 耐磨性 硬度 硬度随温度的变化高速钢 最低 最差 最低 最大硬质合金 低 差 低 大陶瓷刀片 中 中 中 中金刚石 高 好 高 小但是，如果刀具的刚度不够，不仅会影响生产效率和加工精度，加工过程中还会造成刀具折断事故；如果耐用度不够，则会增加换刀次数，增加准备时间，还可能在加工表面留下接刀痕迹。因此，刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。数控机床在加工工件时，常在一次装夹加工过程中使用多把刀具发。而

13、数控机床加工时就根据程序指令实现自动换刀，因此刀具的配备极为重要。应注意如下几点：(1)尽量使用工件的形状、尺寸标准化，以减少刀具的种类，实现不换刀或少换刀，缩短准备和调整时间。(2)使刀具规格化和通用化，以减少刀具种类，便于刀具管理。(3)尽可能采用可转位刀片。(4)采用高效率切削的刀具。在此零件加工过程中，我们选择材料为硬质合金的刀具，外圆粗车刀、外圆精车刀、切槽刀、铣槽刀、中心钻各一把。3.3 确定定位基准 合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于本传动轴的几个主要配合表面(M、N)均有较高的技术要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。 而粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。