花键轴加工工艺及编程设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 花键轴的工艺设计与编程 姓 名： 班 级： 专 业： 机械制造与设计 教 学 系： 机电系 指 导 老 师： 目 录 摘 要 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 第 1章 前言 第 2 章 花键轴的结构工艺性分析 件的作用 件的结构特点分析 件的主要加工表面 7 件加工工艺分析 3章 工艺规程设计 件毛坯的选择及制造形式的确定 位基准的选择 基准的选择 基准的选择 定工艺路线 艺路线 定各表面的加工方案 械 加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 工机床、刀具的选择 床的选择 具的选择 定切削用量及基本工时 第 4 章 零件的编程 第 5章 结束语 考文献 录 1、花键轴的零件图 2、花键轴的毛坯图 3、花键轴的工艺过程卡片 4、花键轴的加工工序卡 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 摘要 本文首先对花键轴的零件进行分析，通过对花键轴进行的研究和分析，描述了它的毛坯制造形式、机械加工余量、基准选择、工序尺 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 寸和毛坯尺寸的确定，以及切削用量和工时的计算等相关内容。为了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，与指导老协商后，觉得用编程比较合适。 在这次毕业设计中，根据课题所给的零件图、技术 要求，通过查阅相关资料和书籍，了解和掌握了的机械加工工艺和编程的一般方法和步骤，并运用这些方法和步骤进行了花键轴的机械加工工艺规程与编程设计。整个设计的指导思想“简便、高效、经济”。力求生产处符合要求的产品。 关键词 ： 工艺 编程 花键轴 数控机床 第 1章 前 言 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 本文首先对花键轴的零件进行分析，通过对花键轴进行的研究和分析，描述了它的毛坯制造形式、机械加工余量、基准选择、工序尺寸和毛坯尺寸的确定，以及切削用量和工时的计算等相关内容。为 了提高劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，与指导老协商后，觉得用编程比较合适。 在这次毕业设计中，根据课题所给的零件图、技术要求，通过查阅相关资料和书籍，了解和掌握了的机械加工工艺和编程的一般方法和步骤，并运用这些方法和步骤进行了花键轴的机械加工工艺规程与编程设计。整个设计的指导思想“简便、高效、经济”。力求生产处符合要求的产品。 第 2 章 花键轴的结构工艺性分析 件的作用 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 轴是由轴颈支承在机器的支架或箱体上，实现运动和动力的传递。主要用于支承齿轮、带轮等传动 零件及传动运动和扭矩，其结构组成中具有许多外圆、退刀槽、和键槽等。 轴是穿在轴承中间或车轮中间或齿轮中间的圆柱形物件。 花键轴的零件图 件的结构特点分析 轴类零件按其结构特点可分为简单轴、阶梯轴、空心轴和异形轴 4大类。 件的主要技术要求 （ 1） 尺寸精度和 形状精度 （ 2） 位置精度 （ 3） 表面粗糙度 件加工工艺性分析 该零件属于轴类零件，它的主要表面需要加工，主要表面的精度等级和表面粗糙度如下： 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 （ 1） 、 、 三个外圆表面粗糙度均为 ，精度等级为 8 （ 2） 外圆表面粗糙度为 ，精度等级为 7 （ 3） 内孔表面粗糙度为 ，精度等级为 10 第 3章 工艺规程设计 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 机械加工工艺规程是指在一定的加工条件下，确定一种较为合理的加工工艺，并将它以表格形式的技术文件呈现来指导生产的一类文件，同时也是规定零件机械 加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。机械加工工艺过程的基本单元是工序。工序是由安装、工位、工步及走刀组成。 生产过程就是指将原材料转变为成品的全过程。包括原材料的运输、保管和准备、产品技术、生产准备、毛坯制造、零件的机械加工和材料热处理，部件和产品的装配、检验与调试、油漆包装、以及产品的销售和售后服务等等。 件毛坯的选择及制造形式的确定 毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺步骤，而且也与零件的机械加工工艺和加工质量密切相关。正确选择合适的毛坯，对零件的加工质量材料消耗和加工工时都有很大的影响。如 果当毛坯的尺寸与零件图尺寸相近时，则就提高了工作效率，但是毛坯制造的成本就越高，所以选择合适的毛坯需要毛坯制造和机械加工两方面的工艺人员密切配合，合理地确定毛坯的种类、结构形状，并绘出毛坯图。 花键轴的毛坯图 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 由于花键轴的零件结构比较简单，所以此次采用锻件的毛坯。花 键轴在工作中承受传递的作用，要求具有很高的强度。因此，该花键轴采用 40 位基准的选择 定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准的选择是否正确关系到零件加工的好坏，甚至有可能导致所加工零件大量损坏，导致生产加工无法继续，将严重损害企业利益。定位基准的正确选择还可以保证加工质量，提高生产效率。定位基准有粗基准和精基准之分。在工件加工的第一道工序中，只能用毛坯上未曾加工过的表面作为定位基准，则该表面称为粗基准。在以后的加工工序中，则使用加工过的表面作为定位基准，则该表面称为精基准。 基准的选择 粗基准选择时，应重点考虑两个问题：一是保证主要加工面有足够而均匀的加工余量和各待加工表面有足够的加工余量；二是保证加工面与不加工面之间的位置精度。 其选择原则为： 1） 为了保证加工面与不加工面之间的位置要求，应选不加工面为粗基准 2） 合理分配个加工面的加工余量 a 、为了保证各加工面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准。 b、为了保证重要加工表面的加工余量均匀，应选重要加工面为粗基 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 准。 c、粗基准的选择应使工件上各加工表面总的金属切除量最小。 3） 粗基准 应避免重复使用，在同一尺寸方向上通常只使用一次 4） 选作粗基准的表面应光洁，要避开锻造、飞边和铸造浇冒口、分型面、毛刺等缺陷，以保证定位准确，加紧可靠。当使用夹具装夹时，选择的粗基准面最好使夹具结构简单，操作方便。 综上所述，在起始工序中，只能选择未经加工的毛坯表面作为定位基准，所以对于一般的轴类零件来说，以外圆作为粗基准是完全合理的。先以外圆作为粗基准，加工两个端面，钻中心孔，粗车 5 个外圆台阶面。 基准的选择 精基准的选择，重点是考虑如何减小工件的定位误差，保证工件的加工精度， 同时也要考虑工件的装夹方便可靠，夹具结构简单，使零件的制造较为经济、容易。 其选择原则为： 1） 基准重合原则 以设计基准作为定位基准。 2） 基准统一原则 加工过程中采用统一的定位基准，这样做可以简化工艺规程的制定工作，减小夹具设计，制造量和成本，缩短生产准备周期。由于减少了基准转换，便于保证各加工表面的相互位置精度。基准重合和基准统一原则是选择精基准的两个重要原则。但有 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 时两者相互矛盾，必须处理好。当遇有尺寸精度较高的表面时，应以基准重合为主，以免给加工带来困难，这时不宜做到基准 统一原则，除此之外，均应考虑基准统一原则。 3） 自为基准原则 当加工余量小而均匀时选择加工表面本身作为定位基准 4） 互为基准原则 用于两个有相互位置要求的表面，采用反复加工，相互作为基准。 定工艺路线 制订工艺路线的目的应该是使零件的几何形状、位置精度、尺寸精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定是大批生产的条件下，我们可以考虑采用万能性的机床并配备有专用夹具，尽量使工序集中以提高生产率。但是除此以外，还应当考虑到经济效果，最大可能的使生产成本下降。 根据先 面后孔、先主后次和先粗后精的基本原则，将外圆表面先加工来作为基准面，按基准面画出各主要加工部位的中心线，然后车左端主轴的各端面，铣各槽，钻孔、划线等次要表面放在最后来加工。 因为该零件工序安排较为清晰明确，所以无需安排两种不同的工序进行分析与比较。由于考虑到该零件本身的加工精度要求比较高，需要进行精加工才能够满足其要求，所以相对来说工序步骤也就多一些。 艺路线 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 工序 1 粗车外圆 处至 粗车外圆 处至 粗车外圆 处 至 粗车外圆 处 至 粗车内孔 处至 ，长 度 工序 2 220序 3 右端平面车出 车外圆 28 、 车槽 ，保持尺寸 ，外圆倒角 车孔 ，扩孔 1632 ，孔口倒角 孔底钻中心孔 左端平面，控制尺寸 260，研磨左端中心孔 夹外圆 顶左端，中间 30 至尺寸， 2R 至尺寸 放余量 长 放余量 外圆倒角 序 4 软氮化 工序 5 以外圆 定位，插内花键 插去 齿 工序 6 铣 R 半圆键 以内花键定位，铣平键槽 53010 以内花键定位，校正 30 左端面，钻 孔 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 槽口，孔口去毛刺 工序 7 磨外圆 、 、 、 ，涂油保护 工序 8 按图纸要求，检验零件 工序 9 包装入库 定各表面的加工方案 花键轴的加工面有外圆、内孔、端面、槽及小孔等，材料为 50圆钢 40公差等级和表面粗糙度要求，查阅工艺手册中零件表面加工方法、加工经济精度与表面粗糙度相关内容，其加工方法选择如下： 零件右端面没有粗糙度要求，粗车就可达到要求。 外圆 、 和 。表面粗糙度为 ，其公差等级 8需进行粗车及半精车。 外圆 。表面粗糙度为 ，其公差等级 7需进行粗车、半精车及磨削。 内孔 。表面粗糙度要求为 ，其公差等级10需进行钻及扩。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 槽宽和槽深的表面粗糙度要求为 和 ，其公差等级分别为 13 14，需进行粗铣及半精铣。 半圆槽 R 和平键槽 253010 ，都只需粗铣。 小孔，采用复合钻头一次钻出即成。 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 锻件的公差及机械加工余量按 12362定。要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定一下因素。 （ 1） 锻件公差等级。通过零件的功用和技术要求，确定锻件公差为普通级。 （ 2） 锻件质量据零件成品质量 估算 （ 3） 锻件形状复杂系数 S。 该锻件为圆形，假设他最大直径 ，长 可计算出锻件外轮廓包容体质量 8 550 624 分级表， 于 以该零件的形状复杂系数是2 （ 4） 锻件材质系数 M。该零件材料为 45 钢，碳素钢，查手册可知锻件的材质系数是 1M 级。 1） 的外圆 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 工序名称 工序加工余量 工序加工经济精度 工序尺寸及公差 半精车 9 粗车 12 毛坯 5 45 2） 的外圆 工 序 名称 工序加工余 量 工序加工经济精度 工序尺寸及公差 磨削 半精车 粗车 3 7 毛坯 5 50 3） 的外圆 工序名称 工序加工余量 工序加工经济精度 工序尺寸及公差 半精车 粗车 毛坯 5 35 4） 的外圆 工序名称 工序加工余量 工序加工经济精度 工序尺寸及公差 半精车 粗车 毛坯 5 5） 的内孔 工序名称 工序加工余量 工序加工经济精度 工序尺寸及公差 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 扩 钻 毛坯 5 6）加工 外圆 由于粗糙度没有要求。粗车即可满足要求。 粗车 ， 机床、刀具的选择及工艺装备的确定 床的选择 根据不同的工序选择机床，相关内容工艺手册中常用金属切削机床的技术参数部分。 （ 1） 工序 1、 3 是粗车和半精车。各工序的工步数差不多，成批生产不需要很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要求。花键轴外轮廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用最常用的 卧式车床即可。 （ 2） 工序 5 是插内花键。从加工要求及尺寸大小考虑，选 （ 3） 工序 6 是用三面刃铣刀粗铣键槽。应选卧式铣床。考虑花键轴属成批生产，所选机床适用范围较广为宜，选常用的 铣床能满足加工要求。 （ 4） 工序 6 是钻小孔。可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工，故选 立式钻床。 （ 5） 工序 7 是磨削。应选 具的选择 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 根据不同的工序选择刀具。 （ 1）在车床上加工的工序，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。为了提高生产率及经济性，应选用可转位车刀。切槽刀宜选用高速钢 （ 2）铣刀选镶齿三面刃铣刀。 （ 3）钻小孔，由于带有 90的倒角，可采用复合钻一次钻出。 序一切削用量及基本工时的确定 切削用量包括背吃刀量给量 f 和切削速度 v 。确定顺序是先确定f ，再确定 v 。 削用量计算 已知加工材料为 40，锻件，有外皮，机床为 数控 车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。 （ 1）外圆 粗车。 1） 确定背吃刀量于粗加工单边余量为 在一次走刀内完成，故 ）确定进给量 f 。根据查切削用量简明手册得，刀杆尺寸为516 ， 以及工件直径为 020 时 按 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据 床说明书，其进给机构允许的进给力 530。 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 当钢的强度 M 10680， ， ， 455 （预计）时，进给力为 820 。 切削时.10.1 11.1由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故选的进给量可用。 3）确定切削速度5质合金车刀加工 M 00630钢料， ，切削速度 09 4） 选择车刀磨钝标准以及刀具寿命 根据查切削用量简明手册得， 车刀后刀面最大磨损量取为 为车刀的材料为硬质合金，所以车刀的寿命 T=60 5） 确定车削速度削用量简明手册表 公式计算： 10000= 100030075 本工时计算 根据一下公式，可得： 机动T= m 0* 序二切削用量及基本工时的确定 削用量计算 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 本工序为半精车外圆45,30,20，已知加工材料为 40，锻件，有外皮，机床为 数控 车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。 （ 1）外圆 半 精车。 1） 确定背吃刀量于半精加工单边余量为 2 ）确定进给量 f 。根据查切削用量简明手册得，刀杆尺寸为516 ， 以及工件直径为 020 时 按 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据 床说明书，其进给机构允许的进给力 530。 当钢的强度 M 10680， ， ， 455 （预计）时，进给力为 820 。 切削时.10.1 11.1由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故选的进给量可用。 3）确定切削速度 当用 15质合金车刀加工 M 00630钢料， ，切削速度 09 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 4） 选择车刀磨钝标准以及刀具寿命 根据查切削用量简明手册得， 车刀后刀面最大磨损量取为 为车刀的材料为硬质合金，所以车刀的寿命 T=60 5） 确定车削速度削用量简明手册表 公式计算： 10000= 100030075 本工时计算 根据一下公式，可得： 机动T=m 9*0* 序三切削用量及基本工时的确定 削用量计算 本工序为粗车、半精车32内孔以及插内花键工序 ，已知加工材料为 40件，有外皮，机床为 数控 车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。 （ 1）内圆 粗车、半精车。 1） 确定背吃刀量于半精 加工单边余量为 2 ）确定进给量 f 。根据查切削用量简明手册得，刀杆尺寸为516 ， 以及工件直径为020 时 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 按 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据 床说明书，其进给机构允许的进给力 530。 当钢的强度 M 10680， ， ， 455 （预计）时，进给力为 820 。 切削时.10.1 11.1由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故选的 进给量可用。 3）确定切削速度5质合金车刀加工 M 00630钢料， ，切削速度 09 4） 选择车刀磨钝标准以及刀具寿命 根据查切削用量简明手册得， 车刀后刀面最大磨损量取为 为车刀的材料为硬质合金，所以车刀的寿命 T=60 5） 确定车削速度削用量简明手册表 公式计算： 10000= 100030075 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 本工时计算 根据一下公式，可得： 机动T=m 9*0*削用量计算 本工序为用插床插内花键工序，已知内花键深度 33，确定的进给量尚需满足插床进给机构强度的要求，故需进行校验。 根据 床说明书，其进给机构允许的进给力 000 。 切削深度 进给量 f ： 根据切削深度，再参照 实用机械工艺简明手册中 表 此确定进给量 ; 切削速度 V ：参照 实 用 机 械 工 艺 简 明 手 册 中 表 取m i n/21/35.0 机床主轴转速 n ： m 211 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 4 实际插削速度 V ： 0 0 0 00 工作台每分钟进给量m 被切削层长度 l ： 9 刀具切入长度 1l ： 2(1 刀具切出长度 2l ： 32 取 2 行程次数 i ： 1i 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 机动时间1m i mj 由于切削时的进给力小于插床进给机构允许的进给力，故选的进给量可用。 3）确定切削速度X 钨 钢 插 齿 刀 加 工 M 00630钢料， 0，切削速度0 4） 选择插齿刀磨钝标准以及刀具寿命 根据查切削用量简明手册得，插齿 刀后刀面最大磨损量取为 1为插齿刀的材料为钨钢，所以车刀的寿命 T=90 5） 确定插削速度削用量简明手册表 公式计算： 0001010*100 r/本工时计算 根据一下公式，可得： m 09*0* 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 第 4 章 零件的编程 程序： 03 /主轴转动转速500r/00 200 52 71 2 10 10 01 40 43 20 70 20 100 0202 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 30 71 71 20 10 36 0 20 70 20 03 0101 52 71 1 10 10 20 30 43 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 20 70 20 100 05 /主轴旋转停止 /程序停止并返回开始处 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 第 5 章 结束语 毕业设计是我们所学的机械专业课和其他课程结束后的一次综合性的机械设计。 我选择了机械工艺设计和数控编程作为毕业设计的主要内容，其中包括金属切削用量的基本知识，机床、刀具选择的基本知识，装配工艺规范和机械加工的设计理念，尖端的制造技术和发展趋势的加工精度和表面质量的发展。 通过这次毕业设计和学习，我有了一个大致的了解，能够掌握金属切削过程的基本原则，掌握机械加工的基础知识，可以根据不同的机器来选择不同的刀具，夹具和工艺参数，开发流程和程序的能力，掌握基本的理论和加工精 度和表面质量的基本知识，初步具备的分析和解决问题的现场处理能力。了解当今先进制造技术和先进制造业发展概览模式，最初与制造系统，制造模式选择决策的能力。 最后在这里我向在这次毕业设计中给予过我指导及帮助的老师和同学表示衷心的感谢！对此我真的很感谢我的这些老师。我想老师们的教诲将使我一身受用！ 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 参考文献 1 李益民主编 北京：机械工业出版社， 1993 2 孙本绪，熊万武编 北京：国防工业出版社， 1999 3 刘占斌，黄东编 具的选用 学工业出版社， 2010 4 余英良主编 北京：化学工业出版社， 2007 5 顾京主编 北京：高等教育出版社， 2002 7 孟少农主编 北京：机械工业出版社， 1991 8 艾兴，肖诗纲编 北京：机械出版社， 1991 9 刘登平主编 北京：北京理工大学出版社， 2008 10 周学世 北京：北京理工大学出版社， 2006