数控技术毕业设计（论文）减速机输出轴的加工

河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文河南工业职业技术学院毕业论文题目：减速机输出轴的加工班 级：姓 名：专 业：数控技术及应用指导教师：答辩日期：摘 要 随着机电一体化的加工技术的迅猛发展，数控机床的应用已日趋普及，机械制造业正在越来越多地采用数控技术来改善其生产加工方式，社会对其相应技术人才的需求也越来越高为此，我国机电产品呈现机电一体化发展的趋势，在机械设计中开始应用可靠性设计，优化设计和计算机辅助设计等现代设计方法，消化了引进先进技术和新材料，新工艺在产品设计中的推广采用技术标准向国际标准靠拢，标准化工作也有了新的发展，因而大大提高了机械设计和产品水平。数控加工的目的是让加工精度更高，效率更高，减少人为的加工失误为了满足和适应这个新的形势因此，本人概述了轴类典型零件的加工工艺及加工方案，通过自己所学专业知识和实际加工经验并把数控机床与普通机床合理的结合在一起，更好的应用到实际当中 对于企业来说，产品的质量是企业生存的基础，那么产品工艺合理性就是根本中的根本本人经过工艺编制，将普通机床与数控机床合理的结合，使现有资源合理化，从而实现低成本高收益，首先进行轴类加工方案的确定，然后选择满足图定尺寸要求的机床，从而确定加工工艺。本次毕业设计主要的内容是轴类零件的数控加工工艺设计采用普通机械加工和数控加工相结合的方式，设计编制轴类零件的普通加工工艺规程和数控加工工艺规程，并编制精加工的数控加工程序。这次对于减速机输出轴的加工采用数控车床C616A进行加工，采用线切割技术把毛坯切好进行热处理，再用车床进行粗加工，先把轴的端面车好，留下一定的余量，对加速轴的两外端进行倒角。接着对键槽用铣刀进行半精加工，最后用C616A数控车床进行精加工磨砂保证亮端面的平行度偏差不超过0.1，外圆的尺寸保证在68。让各部位尺寸都达到标准。关键词： 机械加工 数控加工 加工工艺目 录摘要.21 绪论.42 数控加工工艺与分析.53 刀具的选择124 轴类零件加工.135 轴类零件的毛坯，材料及热处理156 轴的加工工艺.177 切削用量选择.198 轴的实例加工.219 展望.24结束语.25参考文献.261绪论1.1数控起源与发展1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从此，传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的发展。1.1.1数控（NC）阶段（19521970年）早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路"搭"成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段历经了三代，即1952年的第一代-电子管；1959年的第二代-晶体管；1965年的第三代-小规模集成电路。1.1.2计算机数控（CNC）阶段（1970年现在）到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有的"通用"两个字省略了）。到1971年，美国INTEL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件-运算器和控制器，采用大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功能太强，控制一台机床能力有富裕（故当时曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采用微处理器经济合理。而且当时的小型机可靠性也不理想。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决。由于微处理器是通用计算机的核心部件，故仍称为计算机数控。到了1990年，PC机（个人计算机，国内习惯称微机）的性能已发展到很高的阶段，可以满足作为数控系统核心部件的要求。数控系统从此进入了基于PC的阶段。总之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年的第四代-小型计算机；1974年的第五代-微处理器和1990年的第六代-基于PC（国外称为PC-BASED）。还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即CNC）了，而我国仍习惯称数控（NC）。所以我们日常讲的"数控"，实质上已是指"计算机数控"了。1.2 国内数控机床量的现状近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少量机床以FMS模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。2001年，我国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国的53.67亿美元，消费额比上一年增长25%。但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增长27.3%。目前，中国机床工业厂多人众。2000年，金切机床制造厂约358家(20.6万人)，成形机床制造厂191家(约6.5万人)，共计549家(27.1万人)。其中生产数控金切机床的约150家，生产数控成形机床的约30家，共计约180家，占厂家总数的1/3。2001年金切机床产量19.2万台内数控金切机床1.752万台，约占9%。 2数控加工工艺与分析所谓数控加工工艺，就是采用数控机床加工零件的一种方法。在数控机床上加工零件，首先要考虑的是工艺问题。数控机床加工工艺与普通机床加工工艺大体相同，只是数控机床加工的零件通常相对于普通机床加工的零件要复杂的多，而且数控机床具备一些普通机床所不可能实现的功能。为了充分发挥数控机床的优势，必须熟悉其性能，掌握其特点及使用方法，并在编程前正确的制定加工工艺方案，进行工艺设计并优化后再进行编程。2.1 数控加工工艺主要包括以下内容：1） 选择并确定数控加工的零件和内容2） 零件图纸的数控加工工艺分析3） 数控加工工艺设计4） 零件图形的数学处理5） 数控程序编制6） 程序的输入校验与修改7） 首件加工及现场问题的处理8） 数控加工专用技术文件的定型与归档2.2 数控加工的工艺特点数控加工与传统加工在许多方面遵循的原则基本上是一致的。但数控加工自动化程度高、控制功能强、设备费用高，因此也就相应形成了数控加工工艺的自身特点：2.2.1 数控加工的工艺内容十分具体在传统通用机床上进行单件小批加工时，一些具体的工艺问题，如工序中各工步的划分安排，刀具的形状、材料、走刀路线，切削用量等很大程度上都是由操作工人根据自己的经验习惯自行考虑确定的，一般无需工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定。而在数控加工时，上述这些具体的工艺问题，不仅成为数控工艺设计时必须考虑的内容，而且还必须作出正确的选择并编入加工程序中。也就是说，在传统加工中由操作工人在加工中灵活掌握，并可适时地调整许多具体工艺问题和细节，在数控加工时就转变成编程人员必须事先设计和安排的内容。2.2.2 数控加工的工艺工作十分严密在传统通用机床加工时，操作者可根据加工中出现的问题，适时灵活地进行人为调整，以适应实际加工情况。数控加工是按事先编制好的程序自动进行的，在不具备完善的诊断与自适应功能等的情况下，一旦出现故障或事故将可能导致其进一步扩大化。因此，自动化加工必须周密考虑每个细微环节，避免故障或事故的产生。例如钻小孔或小孔攻丝等容易出现断钻或断丝锥情况，工艺上应采取严密周到的措施，尽可能避免出现差错。又如零件图形数学处理的结果将用于编程，其正确性将直接影响最终的加工结果。2.2.3 工序相对集中数控机床通常载有刀库（加工中心）或动力刀架（车削中心）等，并具有立卧主轴或主轴能实现立卧转换，可以完成自动换刀从而实现工序复合，即在一台机床上可完成不同加工面的铣、扩、铰、镗、攻丝等，实现工序的高度集中。2.3 数控加工工艺设计的主要内容数控加工工艺设计是对工件进行的数控加工前期工艺准备工作，必须在程序编制以前完成。只有在工艺方案确定后，编程才有依据。实践证明，工艺设计考虑不周是造成数控加工出错的主要原因之一。因为工艺设计的差错，往往造成后续工作的困难，有时甚至要推倒重来。因此，编程前，一定要把工艺设计工作做的尽可能细致，周到。数控加工工艺设计主要包括下列工作内容：1） 根据数控加工适应性，选择并确定零件的数控加工内容2） 对零件进行数控加工的工艺性分析3） 数控加工工艺路线设计拟订4） 数控加工工序设计5） 数控加工专用技术文件的编写2.4 数控加工工艺设计数控加工工艺设计原则与内容在许多方面与相应的普通加工工艺相同。只是由于数控加工的一些特点，带来了一些新的不同内容。下面对这些不同点进行简要介绍。2.4.1 学则并确定零件数控加工的内容数控机床有其一系列的优点，但价格昂贵，加上消耗大，维护费用高，导致加工成本的增加。因此从技术和经济等角度出发，对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程到适合在数控机床上进行，而往往只选择其中一部分内容采用数控加工。因此，必须对零件图纸进行详细的工艺分析，选择那些适合而需要进行数控加工的内容和工序进行数控加工。工作中应注意结合本单位实际和社会协作情况，立足与解决难题，攻克关键和提高生产率，充分发挥数控加工的优势。一般按以下原则顺序考虑选择。 普通机床无法加工的内容优先 普通机床加工困难，质量难以保证的内容作为重点 普通机床加工效率低，劳动强度大的内容作为平衡上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量，生产率及综合经济效益等方面一般都会得到明显提高。相比之下，下列一些加工内容则不宜采用数控加工 需要通过较长时间占机调整的加工内容，如一毛坯采用划线定位装夹来加工的工序 必须按专用工装协调的孔及其他加工内容 不能在一次安装中加工完成的其他部位此外在选择正确加工内容时，还要选择生产批量，生产周期，工序间周转情况等。尽量做到合理，以充分发挥数控机床的优势，达到多，快，好，省的目的。2.4.2 选择数控加工方法 旋转体类零件的加工。这类零件采用数控车床或数控磨床进行加工。通常车削零件毛坯多为棒料或锻坯，加工余量较大且不均匀，编程时，粗的加工路线往往是考虑的主要问题。孔系零件加工。孔系零件一般采用钻、镗、铰等工艺，其尺寸精度主要由刀具保证，而位置精度主要由机床或夹具导向保证。数控机床一般不采用夹具导向进行孔系加工，而是直接依靠数控机床的坐标控制功能满足孔间的位置精度要求。这类零件通常采用数控钻、镗、铣类机床或加工中心进行加工。从功能上讲，数控铣床或加工中心覆盖了数控钻、镗床，而用于机械行业的纯金属切削类数控钻床作为商业化产品几乎没有生存空间。目前，对于一般单工序的简单孔系加工，通常采用数控铣或数控镗床进行加工；而对于复合工序的复杂孔系加工，一般采用加工中心在一次装夹下，通过自动换刀依次进行加工。平面或曲面轮廓零件的加工。这类零件需要两坐标联动或三坐标联动插补才能进行加工，通常在数控铣床或加工中心上进行。现代数控铣床类系统一般都具备三轴插补功能。对于复杂曲面的加工往往还要增加控制轴才能进行加工。曲面型腔零件的加工。对于一些模具型腔类零件，其表面复杂且不规则，表面质量及尺寸精度要求较高。当零件材料硬度不高时，通常采用数控铣床进行加工。当零件材料硬度很高时，在淬火前进行粗铣，留一定余量在淬火后以电火花成型机加工。随着数控机床技术的发展，高速铣削技术的推广，高硬度模具的加工已经逐步由高速铣削加工来实现，即在淬火前进行粗铣，淬火后进行高速精铣，从而不仅使得模具加工精度高，效率高，周期短，而且模具寿命有较大的提高。2.5 数控加工工艺分析数控加工工艺性分析设计面很广，再此仅从数控加工的可能性和方便性两方面进行考虑。2.5.1 零件尺寸标注是否合编程方便原则 零件图尺寸标注应适应数控加工的特点在数控加工的零件图上，最好以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种方法既便于编程，也便于尺寸间的相互协调，在保持设计基准，工艺基准，测量基准与编程原点设置一致性方面带来很大的方便。由于零件设计人员在标注尺寸时，一般较多从零件的功能作用及装配关系方面考虑，实际图纸上往往会出现局部分散的尺寸标注形式，这就会给数控编程加工带来许多不便。通常将局部分散的标注尺寸换算成同一基准集中引注尺寸或直接给出坐标尺寸的标注方法。 构成轮廓的几何元素的条件应充分而不矛盾。在手工编程中，要计算每个节点的坐标；在自动编程中，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此，在编程时必须充分掌握零件轮廓的几何要素间的相互关系，分析所给条件是否充分。如圆弧与直线、圆弧与圆弧间的连接是否相切必须明确而不能含糊或自相矛盾等。由于设计人员在设计过程中考虑不周等原因，难免会出现参数不全或不明及自相矛盾的情况。此时应与设计人员沟通协商解决。2.5.2 零件各加工部位的结构工艺性是否符合数控加工的特点 零件的内腔与外形在满足使用要求的前提下，最好采用统一的几何类型和尺寸，从而可以减少刀具规格和换刀次数、简化编程、提高加工效率。 内槽圆角的大小决定了加工刀具的最大直径，因而内槽圆角半径不能过小。 零件底平面铣削时，槽底圆角半径不应过大。因为槽底圆角半径不应过大，将致使铣刀圆角过大，而铣刀端刃铣削平面的宽度就越小，加工表面的能力就越差，工艺性越差。 采用统一的基准定位。在加工中，若没有统一的定位基准，无法保证加工后各表面相对位置的准确性。工件重新安装时，会因基准不重合而导致加工后不同表面上轮廓位置及尺寸的不协调。通常要求零件上最好有合适的孔作为定位基准。若没有设置工艺孔。如选择零件上的某次要孔作为工艺孔，将其加工精度提高后作为定位孔。必要时，可在零件上增加工艺凸耳，并在其上作出工艺孔作为后续加工的定位基准，加工完成后视实际情况考虑是否将其切除。此外，通常还要分析零件所要求的加工精度，包括尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等是否合适并能否得到保证，有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。2.6数控加工工艺路线设计2.6.1 工序的划分数控机床加工零件，工序一般相对比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。首先应根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作，若不能则应决定其中哪一部分在数控机床上加工，哪一部分在其他机床上加工，即对零件的加工工序进行划分。一般工序划分有以下几种方式。 按零件装夹定位方式划分工序。由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时其定位方式则各有差异。一般加工外形时，以内形定位，加工内形时又以外形定位，因而可根据定位方式的不同来划分工序。 按粗、精加工划分工序。根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精。此时，可用不同的机床或不同的刀具进行加工。对于刚性差的工件，便于穿插时效、校正工序或调整加紧力。通常在一次装夹中，不允许将零件某一部分表面加工完毕后再加工零件的其他表面，而是应先切除整个零件各加工面的大部分余量。再将其表面精加工一遍，以保证加工精度和表面粗糙度要求。 按所用刀具划分工序。为了减少换刀次数、压缩空程时间、减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位。在专用数控机床和加工中心中常采用这种方法。2.6.2 工步的划分工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则。 同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。 对于既有铣面又有镗孔的零件可先铣面后镗孔。按此方法划分工步，可以提高孔的加工精度。因为铣削时切削力较大，工件易发生变形。先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，可减少有变形引起的对孔的精度的影响，并避免孔口产生毛刺。 按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。2.6.3 加工顺序的安排加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的需要来考虑，重点是保证定位夹紧时工件的刚性和有利于保证加工精度。加工顺序安排一般应按下致电原则进行。 上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧。 先进行外型加工工序，后进行内型加工工序。 以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重复定位次数（有色金属零件尤其重要），换刀次数与挪动压紧元件次数。 在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。2.6.4 数控加工工序与普通工序的衔接数控加工的工艺路线设计常常仅是几道数控加工工艺过程，而不是反映毛坯到成品的整个工艺过程。由于数控加工工序常常穿插于零件加工的整个工艺过程中间，在工艺路线设计中应使之与整个工艺过程协调，因此必须建立相互状态要求，如留多少加工余量、定位面与定位孔的精度要求及形位公差、对校形工序的技术要求、对毛坯的热处理状态要求等。目的是达到相互能满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。数控加工工艺路线设计是下一步工序设计的基础，其设计的质量会直接影响零件的加工质量与生产效率。设计工艺路线时应对零件图、毛坯图认真消化，结合数控加工的特点灵活运用普通加工工艺的一般原则，尽量把数控加工工艺路线设计行更合理一些。3刀具的选择 刀具寿命与切削用量有密切关系在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定 3.1 据刀具复杂程度，制造和磨刀成本来选择。 复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取分钟； 对于装刀，换刀和调刀比较复杂的多元机床，组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性；车间内某一工序的生产率限制了整个车间车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些；当某工序单位时间内所分担到的全厂开支较大时，刀具寿命也应选得低些；大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定；与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好，精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，段屑和排屑性能好，同时要求安装调整方便，这样来满足数空机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料，并使用可转位刀片。3.2 根据数控车削车刀的不同类型来选择。 数控车削车刀常用的一般分为成型车刀，尖型车刀，圆弧形车刀三类成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀，非矩形车槽刀和螺纹刀等在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀；尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如度内外圆车刀，左右端面车刀，切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线，加工干涉等）进行全面考虑，并应兼顾刀尖本身的强度；三是圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，因此，刀尖点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接的成型面选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干涉，该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏根据我本人这次加工的零件我选用的刀具有以下几种：45°端面车刀90°外圆车刀，10铣刀，8铣刀，切断刀。3.3铣床 用台虎钳装夹工件先划出键槽的具体位置，再分别用75和75的槽刀铣出两槽，键槽的深度比实际的尺寸深0.2mm左右，待磨削加工。4轴类零件加工4.1 实践目的与要求掌握轴类零件的结构特点，掌握轴类零件机械加工工艺规程制订中应遵循的原则，对轴类零件机械加工过程中出现的问题应能正确的进行分析并找到解决措施。了解轴类零件切削加工刀具的选用原则。4.2课程内容4.2.1概述1）主轴的功用与分类2）主轴主要技术条件分析3）主轴的毛坯、材料及热处理4.2.2主轴机械加工工艺路线的拟定1）主轴机械加工工艺路线的分析2）主轴机械加工工艺过程4.2.3主轴机械加工中主要工艺问题的分析1）中心孔质量对加工精度的影响2）主轴深孔的加工3）主轴锥孔的加工4）主轴外圆的磨削加工质量分析4.2.4主轴的测量1）轴、孔尺寸测量2）表面粗糙度测量3）形位误差测量4）花键检测4.2.5机夹可转位刀具1）可转位刀片2）机夹可转位车刀的结构3）可转位端铣刀普通车床主轴零件图，它的主要技术要求如下表：车床主轴的技术要求加工表面精度要求（mm） （允许值）粗糙度值硬度HRC支承轴颈尺寸精度 (TI5)圆度和素线平行度（0.005-0.008）同轴度 （0.005-0.01）0.32-0.6340-50莫氏锥度对支承轴颈的颈项跳动近轴端处 （<0.007）离端面300m处 （0.015）接触精度 （不小于70）0.63-1.2540-50前端大外圆尺寸精度 （TI6）对支承轴颈的颈项跳动 （0.005）0.63-1.2545以上前端面对支承轴颈的颈项跳动 （0.01）0.63-1.2545以上齿轮安装面及1：12锥面尺寸精度 （TI6）圆度 （0.005）对支承轴颈的颈项跳动 （0.005）0.32-0.63轴向定位支承面对支承轴颈的颈项跳动 （0.01）0.63-1.2545以上螺纹螺纹精度 （2级）对支承轴颈的颈项跳动（0.025-0.05）键槽对轴线的对称度 （0.02）2.5-55轴类零件的毛坯，材料及热处理5.1 轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及其结构，选用棒料，铸件或锻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；而对外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样即节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能；对于某些大型的、结构复杂的轴（如曲轴）才采用铸件。经过锻造的毛坯，内部纤维组织分布均匀，抗拉、抗弯及扭转强度较高，通常主轴均使用这种毛坯。常用毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种，生产规模不同所选用的锻造方式也不同。单件及中小批生产多用自由锻造方式，着是因为自由锻造设备简单、易投产、但所锻毛坯精度较差，因为模锻的毛坯精度较高，加工余量小，生产效率高。而且可以锻造形状较复杂的毛坯，但是模锻需要昂贵的设备和专用锻模。5.2 轴类零件的材料及热处理轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料和不同的热处理规范（如调质、正火、退火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。钢是轴类零件的常用材料，它价格较便宜，经过调质（正火）后，可的到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，局部退火后再回火，表面退火可达。r等合金结构钢适用于中等精度而转速较高淬火再回火，表面硬度可达，并具有较高的耐疲劳性能和较好耐磨性能，可制造较高精度的轴。轴承刚GCr15弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后再回火，表面硬度可达到HRC5058，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。20等低碳合金钢含铬、锰、钛和硼等元素，经正火和渗碳淬火处理可获得很高的表面硬度、较软的芯部，因此耐冲击韧性好，可用来制造在高速、重载荷等条件下工作的轴类零件。其主要缺点是热处理变形较大。中碳合金氮化钢 38CrMoALA,由于氮化温度比一般淬火温度低，经调质和表面氮化后，变形很小，且硬度也很高，具有良好的耐磨性和耐疲劳性。机床主轴是机床的重要零件，除要求有足够的强度、较大的刚性外，它发端部、锥部、轴颈（及花键）部分还必须有较高的硬度及一定的冲击韧性和耐磨性。主轴材料的选择及所需热处理方法可参看下表： 主轴材料及热处理主轴类别工作情况材料预备热处理最后热处理表面硬度HRC车床、铣床主轴外圆磨车砂轮轴铣床专用车床主轴齿轮磨床主轴镗床和精密床主轴中等转速及载荷高 转 速较高精度高精度、高速或重载荷对变形有严格要求4565Mn40Cr18CrMnTi38CrMoALA正火或调质退火或调质正火或调质正 火退火或调质局部加热淬火后回火局部加热淬火后回火局部加热淬火后回火渗碳淬火氮 化455250585256586365以上6 轴的加工工艺6.1 轴类零件加工的典型工艺路线6.1.1基本加工路线外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。1） 粗车半精车精车对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的加工路线。2） 粗车半精车粗磨精磨对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求小，零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。3） 粗车半精车精车金刚石车对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞砂粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。4） 粗车半精车粗磨精磨光整加工对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，通常用此加工路线。6.1.2 典型加工工艺路线轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特形表面，因此针对各种精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。对于普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下：毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽热处理磨削终检6.2 轴类零件的预加工轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。校直 毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或校直机上进行校直，将弯曲变形消除，但零件会存在由于冷校而形成的内应力。若在热态下校直，内应力较小，但费时，成本高。切断 用型材作毛坯时，按所需长度切断。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行。对高硬度棒料的切断，可在带有薄片砂轮的切割机上进行。此外，还可以在车床上用车刀切断。车端面和钻中心孔 中心孔是轴类零件最常用的定位基准。为保证中心孔不钻偏斜，一般要求先车端面后钻中心孔，而且在加工过程中，中心孔应始终保持准确和清洁。6.3 轴类零件加工的定位基准和装夹1）以工件的两中心孔定位 在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔，螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定位基准，也是其他加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。2）以外圆和中心孔作定位基准（一夹一顶） 用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳定，切削用量也不能太大。粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。3）以两外圆表面作为定位基准 在加工空心轴的内孔时不能采用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作定位基准。当工件是机床主轴时，常以两支承轴颈（装配基准）为定位基准，可保证锥孔相对支承轴颈的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。4）以带有中心孔的锥堵作为定位基准 在加工空心轴的外圆表面时，往往还采用带中心孔的锥堵或锥套心轴作定位基准。锥堵和锥套心轴应具有较高的精度，锥堵和锥套心轴上的中心孔既是其本身制造的定位基准，又是空心轴外圆精加工的基准。因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心孔有较高的同轴度。在装夹中应尽量减少锥堵的安装次数，以减少重复安装误差。实际生产中，锥堵安装后，中途加工一般不得拆下和更换，直至加工完毕。7切削用量的选择切削用量的大小读切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本等均有显著影响。选择切削用量撕，应在保证加工质量和刀具寿命的前提下，充分发挥机床潜力和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。在数控程序编制过程中，要在人机交互状态下确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。选择切削用量，可以有效的提高加工的效率和精度。影响切削条件的因素有：机床、工具、刀具以及工件的刚性；切削速度、切削深度、切削进给率；工件精度和表面粗糙度；切削液的种类、冷却方式；工件材料的硬度及热处理状况；工件数量等。合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。切削用量是指切削速度、切削宽度、主轴转速、进给速度和背吃刀量。切削用量的各参数在编程时都要编入加工程序中，或者在加工前预先调好机床的转速。切削速度v 增大v是提高生产率的一个重要措施，但v与刀具耐用度的关系比较密切。随着v的增大，刀具耐用度急剧下降，故v的选择主要取决于刀具强度。切削宽度L 一般与刀具直径d成正比，与切削深度成反比。经济型数控加工中，一般L的取值范围：（0.60.9）d。主轴转速n(r/min) 主轴转速一般根据切削速度来选定，切削速度的快慢直接影响到切削效率。若切削速度过小，则切削时间会加长，降低加工效率；若切削速度太快，虽然可以缩短切削时间，但刀具容易产生高热，影响刀具的寿命和加工质量。轴转速进行倍数调整。进给量f（或）根据工件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件的材料进行选择，最大进给量受到机床刚度和进给性能的制约，不同的机床系统，其最大进给量也不同。当加工精度和表面粗糙度质量要求高时，能够控制数控机床的实际进给速度，因此，在数控编程时，可以给定一个比较大的进给速度，而实际加工时由倍率进给确定实际的进给速度。背吃刀量 背吃刀量由机床、夹具、刀具、工件组成的工艺系统的刚度确定。在机床刚度允许的情况下，切削深度应尽可能大，如果不受加工精度的限制，可以使切削深度等于零件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。为了保证零件的加工精度和表面粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小于普通机床。此外，在安排粗、精车的切削用量时，应注意机床说明书给定的切削用量范围，对于主轴采用交流变频调素的数控车床，由于主轴在低速时输出扭矩降低，应尤其注意此时切削用量的选择。推荐的切削用量数据见表。供应用时参考，详细内容可查阅切削用量手册。数控车削用量推荐表工件材料加工内容背吃刀量切削速度进给量刀具材料碳素钢（小于600MPa）粗加工5-760-800.2-0.4YT类粗加工2-380-1200.2-0.4精加工0.2-0.6120-1500.1-02钻中心孔500-800r/mmW18CrV钻孔-300.1-02切断（宽度5mm）70-1100.1-02YT类铸铁（度在200HBS以下）粗加工50-700.1-02YG类精加工70-1000.1-02切削（宽度5mm）50-700.1-028轴的加工（图形见图纸）8.1下料 105*185 45钢 8.2正火 校直8.3车端面 钻中心孔 卡盘卡住工件左端，用90°车刀车另右端面，并钻出中心孔，松开工件重新装夹，约夹住工件100mm左右处，另一端用顶尖顶住，并进行该端面的粗加工，先车轴的最大直径处，随后由大到小即车102、85、75、等轴的各部分，每部分均留下0.22mm的加工余量。预备半精加工和数控精加工。8.4调头安装，用三爪自动卡盘夹住工件105处（因为该处公差相对要求较低，长度较长，装夹时不容易使工件表面损伤）。用90°车刀车端面，并确定工件的总长，然后钻中心孔。8.5重新装夹并用顶尖顶住中心孔，用90°车刀加工外圆，从轴最大径70处开始，随后由大到小依次为102、85、75等轴的各部分，每部分均留下2mm的加工余量。预备半精加工和数控精加工。8.6重新调头，进行右端的半精加工，从75开始由小到大依次加工，且每部分均留有0.2mm的加工余量，预备进行数控精加工。8.7再调头，进行左端的半精加工，从75开始由小到大依次加工，且每部分均留有0.2mm的加工余量，预备进行数控精加工。8.8数控精加工 装夹左端，右端顶尖顶住，编程如下。1号刀为90°粗车刀，2号刀为90°精车刀。对此轴类零件，可以采用液压卡盘装夹一端来进行车削加工。如图所示为要车削的短轴零件，编程原点设置在右端面，采用两次车削，精车余量单边为0.2mm，其数控程序编写如下： 00005 N0G50x110.0Z20.0 N2G30UOW0 N4G50S1500T0101M08N6G96S200M03z N8G00x63.4Z3.0N10G01x75.4z-2.86FO.3N12z-34.8N14x77.0N16G03x85.4z-39.OR4.2N18z-54.8N19x92.28N20x102.2Z-59.72N22Z-70.ON24G00x104.0 z0.2N26G00X76.0 N28x-1.6N30G00z2.0N32G30U0W0N34G50 s1500T0202N36G96S250N38G00x80.0z3.0N40x69.0 N42G42G01X67.0z1.0N44x75.0z-3.0 N46Z35.0N48x77.ON50G03x85.O z-39.OR4.0N52z-55.0N54X92.0N56x102.0z-60.ON58z-70.0 N60G40G00x103.0z3.0N62x77.0； N64G4l G01x71.Oz0.0； N66X-1.6； N70G40G00z3.O M09N26G30U0w0M05N27M308.9热处理8.10外圆磨床 采用两顶尖定位 磨削轴的各个外圆，以达到加工表面要求。8.11终检9展望国内看国外，国外看未来，都希望在经济和社会在高速发展的今天，制造业也能有个更美好的明天，展望国内、国外，数控将向何方发展：9.1继续向开放式、基于PC的第六代方向发展基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。9.2向高速化和高精度化发展这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。9.3向智能化方向发展随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高。1）应用自适应控制技术数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。2）引入专家系统指导加工将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。3）引入故障诊断专家系统4）智能化数字伺服驱动装置可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。结 束 语本次毕业设计虽然仅仅经历了几个月的时间，但是它却浓缩了我大学三年的学习的全过程，体现了我们对所学知识的掌握和领悟程度。由于我们是第一次进行整体性设计，不可避免地碰到了许多困难，有时会感到根本就是无从下手。但是无论碰到什么样的困难，都没能让我退缩，凭借着一股求知的热情，再加上杨老师的精心指导，然后再回到课本或是上网搜索相关的资料，让我攻克了一个又一个的难关，最终圆满地完成了本次的设计任务，通过本次的毕业设计，使我对我所学过的各门课程有了一次融会贯通的机会，同时也使我的各方面的知识都有了很大程度的提高.为我以后参加工作又一次的打下了坚实的基础.。本论文如有不足之处请老师们提出宝贵的意见和建议，在此表示诚挚的感谢。？参考文献(1) 机械加工技术 孙学强 机械工业出版社(2) 数控加工工艺及装备 赵长明 高等教育出版社(3) 数控机床与编程 田 坤 华中科技大学出版社(4) 机械加工工艺基础 林兴光 刘水华 机械工业出版社(5) 机械设计基础 王世辉 重庆大学出版社(6) 数控编程加工技术 张思弟 贺曙新 化学工业出版社(7) 数控机床与编程技术 关雄飞 清华大学出版社(8) 简明机械零件设计实用手册 胡家秀 机械工业出版社(9) 机械制造技术 王茂元 高等教育出版社(10)金属切削原理与刀具 吴林禅 机械工业出版社 29河南工业职业技术学院机械工程系2007届毕业生毕业设计任务书二00八年月姓名： 姓名：班级： 05145 专业： 数控技术及应用 学号： 26 设计题目：减速机输出轴的加工 进度安排： 1: 找设计题材（7天） 2： 零件实体造型（10天） 3: 工艺分析（7天） 4： 模拟加工、编写工艺文件（8） 5: 编写毕业论文（15天） 6： 材料呈给导师审批（1天） 7： 毕业打印（1天） 8：交毕业论文（1天）