1、数 控技术专业毕业设计 - 1 - 第一部分 工艺设计说明书 1.零件图工艺性分析 1.1 零件结构功用分析 跟据零件简图分析：该主轴零件的结构具有如下特点：从形状上看该工件为阶梯结构的花键轴，由于长度与直径之比 L/D 5，所以该工件属于钢性主轴。从表面加工类型看。主要加工表面有圆柱面、花键、单键槽、螺纹，属于典型的加工表面，易加工。 1.2 零件技术条件分析 1、 尺寸精度：两端轴段为 008.020 ，中间轴段为 0 03.025 ， 0 01.026 ，花键外圆 0 03.033 ， 健齿宽 01.006.08 ，键槽宽度 15.065.05 键槽低与外圆母线的距离 01.022 ，花
2、键轴总长 0 05.0166 左端面与花键左端的距离 3.057 ，花键左端与 0 01.026 轴段右端面的距离3.095 。 2、位置精度：螺纹 M24 1.5 的左端面和 0 01.026 的右端面相对于 A、 B 两基面轴线的圆动误差为 0.04mm。花键齿面相对于 A、 B 两基面轴线的平行度误差为 38:0.03mm,键槽与花键轴线的对称度误差为 0.05mm。 3、表面粗糙度：两端轴端 008.020 外圆和 0 03.025 、 0 01.026 外圆为 Ra=0.8um,花键齿面及其左端面、螺纹 M24 1.5 的左端面和 0 01.026 的右端面为 Ra=1.6um， M
3、241.5 的螺纹及花键右端面为 Ra=3.2um,花键齿根圆为 Ra=6.3um,其余为 Ra=6.3um。 1.3 零件结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用的要求的前提下，制造的可行性和经济性，它是评价零件结构设计优劣的主要技术经济指标之一。零件切削加工的结构工艺性涉及加工时的装夹、对刀、测量和切削效率等。 结论：该轴结构较规则且为阶梯结构的花键轴，由于长度与直径之比 L/D 5，所以该工件属于钢行主轴。从表面加工类 型看。主要加工表面有圆柱面、花键、单键槽、螺纹，属于典型的加工表面，采用一般的加工即可，但有些面表面精度要求较高，需进行磨削方可满足要求。在加工键槽和中
4、心孔时，采用专用夹具定位和加紧，螺纹加工安排在半精加工后。 2.毛坯选择 数 控技术专业毕业设计 - 2 - 2.1 毛坯类型 毛坯是用来加工各种工件的坯料，毛坯主要有：铸件，锻件，焊件，冲压件及型材等。 （ 1） 铸件 对形状较复杂的毛坯，一般可以用铸造的方法制造。目前大多数铸件采用砂型铸造，对尺寸精度要求较高的小型铸件，可采用特种铸造，如永久型铸造，精密型铸造，压力铸造等。 （ 2） 锻件 锻件毛坯由于经锻造后 可得到连续和均匀的金属纤维组织，因此锻件的力学性能较好，常用于受力复杂的重要钢质零件。其中自由锻件的精度和生产率较低，主要用于小批生产和大批生产锻件的制造。模型锻件的尺寸精度和生产
5、率较高，主要用于产量较大的中小型锻件。 （ 3） 型材 型材主要有板材，棒材，线材等，常用截面形状有圆形，方形和特殊截面形状。就其制造方法，又分为热轧和冷拉两大类。热轧型材尺寸较大，精度较低，用于一般的机械零件。冷拉型材尺寸较小，精度较高，主要用于毛坯精度要求较高的中小型零件。 （ 4） 焊接件 焊接件主要用于单件小批生产和大型零件及样机试制。其优点 是制造简单，生产周期短，节省材料，重量轻。但其抗震性较差，变形大，需经时效处理后才能进行机械加工。 根据轴类零件的特性：在传递力矩过程中要承受很强 的冲击力和很 大的交变载荷，要求材料应有较高的强度、冲击韧性、疲劳强度和耐磨性，而且其轮廓形状不复
6、杂，故采用锻件。 零件尺寸不大，而且零件属于中批量生产，故采用模锻。 2.2 毛坯余量确定 毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，则零件的机械加工劳动量越少，材料消耗越少，可充分提高劳动生产率，降低成本，但是毛坯制造费用会提高，在确定毛坯时，应根据机械加工和毛坯 制造两方面考虑。 由于毛坯制造技术的限制，零件被加工表面的技术要求还不能从毛坯制造直接得到，因此毛坯上某些表面需要留一定的加工余量，通过机械加工达到零件的质量要求。 查机械设计与制造工艺简明手册表 10-8 得：毛坯单边余量公差为 3 5.21 ， L=176mm。各倒角 R=1mm。 数 控技术专业毕业设计 - 3 - 2
7、.3 毛坯零件合图草图 4 39 5 0 . 31 6 60- 0 . 0 85 7 0 . 34 555M24X1.5250-0.03330-0.03260-0.015.53.52.55.55353200.008200.0083、机械加工工艺路线确定 方案 I： 5 锻件 10 热处理 正火。 15 车 粗车左端面及外圆各段，打中心孔。 20 车 半精车左端外圆及倒角切退刀槽。 25 车 车螺纹。 30 车 粗车右端面及外圆各段，打中心孔。 35 半 半精车右端外圆及倒角切退刀槽。 40 热处理 局部淬火。 42 修研 修研中心孔 45 磨 磨各轴段外圆。 50 铣 粗铣花键。 55 铣 精
8、铣花键。 60 铣 铣键槽。 62 铣 铣键槽 65 磨 磨花键。 68 磨 磨键槽 70 清理 去毛刺。 75 检验。 数 控技术专业毕业设计 - 4 - 80 入库。 方案 II： 5 锻件 10 热处理 15 车 粗车左端面，打中心孔。 20 车 粗车右端面，打中心孔。 25 粗车 粗车右端外圆各部。 30 粗车 粗车左端外圆各部。 35 修 研 修研两中心孔。 40 半精车 左端外圆及倒角切退刀槽。 45 半精车 右端外圆及倒角切退刀槽。 50 精车 右端外圆及倒角切退刀槽。 55 精车 左端外圆及倒角切退刀槽。 60 半精车 螺纹。 65 铣 粗铣花键。 70 铣 半精铣花键。 75
9、 铣 精铣花键。 80 热处理 局部淬火。 85 铣 铣键槽。 90 修研 修研中心孔。 95 磨 磨花键。 100 磨 磨各轴段外圆。 105 检验。 110 入库。 根据生产纲领，零件结构特点及技术要求条件和产品的发展情况等因素来综合考虑分析，对于数控机床零件的一般采用工序集中地原则（缩短辅助时间，而且易于保证加工表面之间的相互位置精度，并且减少了操作工人的人数和生产面积；缩短了工艺流程），所以对于内外圆柱面的加工选择方案 I。 3.1 加工方法分析 确定 由于零件精度要求高，为使其达到要求，加工方法有粗车，半精车，磨削。 数 控技术专业毕业设计 - 5 - 根据各表面加工要求各种加工方法
10、所能达到的经济精度查表选择零件主要表面的加工方法。 008.020 外圆柱面： 加工方案： 粗车 -半精车 -磨削 公差等级： IT11 IT9 IT7 粗糙度： 12.5 3.2 0.8 花键宽： 5 015.0065.0 加工 方案： 粗铣 -半精铣 -磨削 公差等级： IT11 IT9 IT8 粗糙度： 12.5 3.2 1.6 0 01.026 外圆柱面： 加工方案： 粗车 -半精车 -磨削 公差等级： IT11 IT9 IT7 粗糙度： 12.5 3.2 0.8 3.2 加工顺序的安排 车 端面打中心孔 车外圆 车螺纹 磨削 -铣花键键槽 加工工序的划分： 1 加工基准面 从图可知，
11、先以两端面为开始工序进行加工这样就可以为后序的加工提供精基准。 2 划分加工阶段 该零件的加工质量要求较高，因此加工阶段划分为：粗加工、半精加工、磨削三个阶段。 3 次要表面可穿插在各阶段间进行加工 在加工各短轴肩时，放在半精加工，这样能使加工阶段更加明显。 热处理工序的划分： 由于材料是 20Cr,进行加工时工件易变形，为了提高它的加工性能，在加工锻造该零件前，要进行正火处理。由于该零件的花键加工精度高，使它的耐磨性高，因此要进行局部淬火。 数 控技术专业毕业设计 - 6 - 3.3 定位基准选择 （ 1）选择精基准：以两中心孔为精基准，采用两顶装夹定位，便于位置精度的保证。为后续加工提供精
12、基准。 （ 2）选择粗基准：以外圆柱面为粗基准。 3.4 加工阶段的划分 说明 粗车左端面及外圆各段，打中心孔： 工序 15 半精车左端外圆及倒角切退刀槽： 工序 20 车螺纹： 工序 25 粗车 右端面及外圆各段，打中心孔： 工序 30 半精车右端外圆及倒角切退刀槽： 工序 35 磨各轴段外圆： 工序 45 粗铣花键。 工序 50 铣键槽： 工序 60 3.5 主要机加工工序简图 15 车 粗车左端面及外圆各段，打中心孔。 20 车 半精车左端外圆及倒角切退刀槽。 25 车 车螺纹。 数 控技术专业毕业设计 - 7 - 30 车 粗车右端面及外圆各段，打中心孔。 35 车 半精车右端外圆及倒
13、角切退刀槽。 45 磨 磨各轴段外圆。 数 控技术专业毕业设计 - 8 - 50 铣 粗铣花键。 60 铣 铣键槽。 4 工序尺寸及其 .公差确定 4.1 基准重合时工序尺寸确定 加工表面 0 03.033 加工内容 加工余量 精度等级 基本尺寸 工序尺寸及其公差 毛坯 （ 5.21） 39 5.2139 粗车 4mm IT11（ 062.0） 35 0 62.035 半精车 1.6mm IT9( 016.0) 33.4 0 16.04.33 磨削 0.4mm IT7( 003.0) 33 0 03.033 数 控技术专业毕业设计 - 9 - 加工表面 0 01.026 加工内容 加工余量 精
14、度等级 基本尺寸 工序尺寸及公差 毛坯 ( 5.21) 31 5.2131 粗车 3mm IT11( 058.0) 28 0 58.028 半精车 1.6mm IT9（ 012.0） 26.4 0 12.04.26 磨削 0.4mm IT( 001.0) 26 0 01.026 4.2 基准不重合时工序尺寸确定 （ 1） 根据增减环的判别方法确定： 1A , 2A 为减环， 3A 分别为增环。 3A = 3.057 0 019.02 18A 0 019.01 25A 基本尺寸： 0A = 3A 1A 2A =14 3A 2A1A 0A 数 控技术专业毕业设计 - 10 - 计算上偏差： 0ES
15、 = 3ES 1EI 2EI =0.3+0.019+0.019=0.338 计算下偏差： 0EI = 3EI 1ES 2ES = 0.3 计算公差： 10 TT 2T 3T =0.019 0.019 0.6=0.638 公差一致 故： 0A = 338.03.014 5.设备及其工艺装备确定 选择机床 CK6140、 X52K、 M131W 选择夹具 夹具有：铣床专用夹具、车床专用夹具、卡盘， V 型块 选择道具 在车床上加工的工序，均选用 YT15 硬质合金车刀。 铣花键外圆，磨花键用 PZA400 50 203A80M4V35 选择量具 该零件属于中批量生产，一般情况下尽量采用通用量具，根
16、据零件表面的精度要求和形状特点，参考有关资料如下：外圆表面的公差级别为 7 级，在粗车，半精车中使用读数值 0.02，测量范围 0 500 游标 卡尺，在精车中因为批量较大，为提高测量效率，故采用专用卡规来测量。 （此部分主要是确定各工序所用设备及其工装：机床，刀具，夹具，量具的选择 6切削用量及工时定额确定 0 03.033 因表面粗糙度和尺寸有一定的要求故粗车，半精车，磨削，粗铣花键，精铣花键 1、粗车 选择切削深度：单边总余量为 3，粗车工序中 Ap=2 留下 0.8 给半精车， 0.2 给磨。 选择进给量：考虑刀杆尺寸，工件直径及一定的切削深度，从表 3-13 中选 f=0.5mm/r 选择切割深度：根据工件材料 20cr 热处理（正 火）及选定切削深度和进给量，从表 3
