输出轴加工工艺课程设计

1、前 言数控技术，简称“数控”。英文：numerical control（nc）。是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，

2、推动了自动化的发展。现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。输出轴的用途很广泛， 该输出应用在动力输出装置中，是动力输出的关键零件之一。该输出轴在工作中需要承受一定冲击载荷和较大的扭矩，因此该零件应具有足够的耐磨性和抗扭强度。所以设计中一定要注意表面热处理。目 录前言2一、 设计任务书4二、 输出轴工艺分析2.1 输出轴的作用62.2输出轴的结构特点、工艺，表面技

3、术要求分析6三、确定毛胚 3.1选择毛胚材料7 3.2毛胚的简图7四、工艺路线的确定 4.1基准的选择8 4.2各表面加工方法的确定84.3工序集中和分散考虑94.4加工设备于工艺设备的的选择9五、加工顺序的安排10六、走刀路线的确定11七、刀具的选择11八、切削用量的选择12九、小结13十、参考文献13 附工艺过程卡、工序卡、加工程序14 1. 设计题目零件制造工艺设计2. 设计任务图示零件为设计指导书附录（典型零件图精选）中第 页输出轴零件，此零件材料为45钢，为中批量生产类型，进行机械加工工艺设计，完成以下任务：(1) 对零件进行工艺分析，拟定工艺方案，绘制零件工作图一张。(2) 确定毛

4、坯种类及制造方法，绘制毛坯图一张。(3) 拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具），确定工序的切削用量及工序尺寸。编制机械加工工艺规程卡片（工艺过程卡、工序卡片和刀具卡）一套。工序卡片不得少于5份，数控工序少于5份的用普通加工工序卡补足5份。(4) 设计轴类零件的需手工编制数控车削程序并仿真。(5) 撰写设计说明书1份。（计算机排版打印）3. 设计要求（1） 零件图标尽量采用1：1比例，画上标准标题栏，原图如有错误或缺线改正。（2） 设计说明书要有手写稿（草稿）和电子稿（抽号打印）。（3） 视图表达、零件材料、加工规范等一律采用新标准。（4） 必须以科

5、学务实和诚信负责的态度对待自己所做的技术决定、数据和计算结果，培养良好的工作作风。（5） 全部资料完成后打包上交。二、输出轴工艺分析2.1 输出轴的作用输出轴主要应用在动力输出装置中，是输出动力的主要零件之一。其主要作用是传递转矩，使主轴获得旋转的动力，其工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩。因此，该零件需具有足够的耐磨性和抗扭强度。2.2输出轴的结构特点、工艺，表面技术要求分析 从图示零件分析，该输出轴结构简单，属于阶梯轴类零件。主要由有55、60、65、75、176的外圆柱面、50、80、104的内圆柱表面和10个20的孔和一个16的键槽组成。为了保证输出轴旋转是的速度，表面粗糙度有较高的要求

6、，外圆的粗糙度要求都为ra1.25um, 内圆的粗糙度为ra2.5um，其余为ra20um。形位精度也比较高，为了外圆和外面零件的配合后受力均匀，55，60 的外圆的径向跳动量小于0.04mm，80的跳动量小于0.04mm，20孔的轴线的跳动量小于0.05mm，为了保证键槽和键的配合，键槽对55外圆的对称度为0.08mm。由于输出轴在工作中要承受较大的冲击载荷和扭矩，为了增强耐磨性和抗扭强度，要对输出轴进行调质处理，硬度为250hbs。三、确定毛胚3.1选择毛胚材料毛胚的种类有很多，如1、型材2、锻造3、铸造，由于该输出轴要承受较大的冲击载荷和扭矩，为了增强其刚性和韧性，所以要选择锻件做为毛胚

7、。如选用棒料，由于生产类型为中批，从经济上考虑，棒料要切削的余量太大，浪费材料。3.2毛胚的的简图 四、工艺路线的确定4.1基准的选择基准可以分为粗基准和精基准4.11粗基准由于此零件为轴类零件，为了保证精度，所以选择外圆作为粗基准面。首先选用三爪卡盘自动找正原理，夹紧。以外圆为粗基准面，加工外圆、端面、中心孔。然后用已加工过的外圆作为基准，加工另一端面和钻中心孔，保证两个中心孔在同一直线上。4.12精基准的选择精基准的选择对一个零件加工完成后的精度非常重要。此零件选用两端的中心孔作为精基准，所以用两端中心孔来对外圆精加工。外圆加工完成后用外圆作为精基准，加工内圆。4.2各表面加工方法的确定1

8、76外圆：粗车 55外圆：粗车精车60外圆：粗车精车65外圆：粗车精车75外圆：粗车精车50内圆：粗铣80内圆：车孔-铰孔104内圆：车孔20孔 ：钻孔-铰孔左端面 ： 粗车右端面 ：粗车键槽 ：粗铣-精铣4.3工序集中和分散考虑4.31工序集中工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。其主要特点是：可以采用高效机床和工艺装备，生产率高；减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力；减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度；采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。4.32工序分散 工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序

9、内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。其主要特点是设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换,对工人的技术要求较低；可以采用最合理的切削用量，减少机动时间；所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模。一般情况下，单件小批生产时，采用工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；批量生产时，采用工序分散。终上以及结合图纸要求，采用工序分散。4.4加工设备于工艺设备的的选择541 普通车床cs6140床身上最大回转直径400mm, 床鞍上最大回转直径220mm, 最大工件长度1000 mm；主轴通孔直径52 mm，主轴头型式cs61

10、40:iso 702/iii no.6卡口型；其余:iso 702/ii no.8凸轮锁紧型，主轴转速范围24级 9-1600rpm，主轴电机功率7.5kw；套筒直径/行程75/150mm，顶尖锥度5mt；3、刀位数/刀方尺寸4 / 25x25； x、z向最大行程145 mm、320 mm，x、z向进给范围93种 0.028-6.43mm/r、93种 0.012-2.73 mm/r，公制螺纹范围48种 0.5-224mm，英制螺纹范围48种 72-1/4 t.p.i，模数螺纹范围42种 0.5-112 mm，径节螺纹范围42种 56-1/4t.p.i.4.42数控车床cak6136v/750c

11、ak6136v/750,床身上最大回转直径：360mm， 滑板上最大回转直径：180mm， 滑板上最大切削直径：180mm， 最大加工长度： 650mm，主轴通孔直径： 53mm，主电机功率： 变频5.5kw， 主轴转速范围：200-3000 r/min， x轴最大行程： 220 mm， z轴最大行程： 660mm， 机床重复定位精度：x轴：0.007， z轴：0.01， 加工精度： it6，粗糙度： ra1.6，机床净重/毛重：2030*3170kg，包装箱尺寸：（长*宽*高）：2500*1640*2145mm.4.43数控铣床 xk713工作台面积 mm 1000320 t型槽 (槽数/槽

12、宽/间距) mm 3/14/80 x轴行程 mm 600 y轴行程 mm 320 z轴行程 mm 450 主轴端面至工作台台面距离 mm 100550 工作台最大载重 kg 300 主轴锥孔 iso 7:24 锥度no.40 主轴轴径/扭矩 mm/nm 60/108nm 主轴电机 kw 5.5kw 主轴转数 rpm 304000或6000（无级） 快速移动速度(x、y、z轴) rpm 8000 切削进给速度 mm/min 104000 伺服电机输出扭矩 nm 6 齿轮润滑电机功率 kw 0.04 刀具最大直径/长度/重量 110mm/400mm/18kg 电源容量 kva 15 机床外观尺寸

13、mm 220017002000 机床重量(净重/毛重) kg 3000/4000 定位精度 mm 0.02 重复定位精度 mm 0.016五、加工顺序的安排毛坯热处理 退火（消除内应力） 普车 粗车各外圆和左端面 普车 粗、精车右端面、176外圆 钻中心孔 数控车 粗、精车各圆柱面（除被装夹面）数控车 精车左端各外圆 数控车 钻45的孔，车50、80、104，80的留铰的余量 数控车 铰80孔 数控铣 钻208孔、铰孔数控铣 铣键槽六、走刀路线的确定合理确定走刀路线对于保证被加工零件的加工精度和表面质量以及提高编程和加工效率起着非常重要的作用。尤其是加工轴类零件。应做到走刀路线短，刀具空行程少

14、，这样才能提高工作效率。5.7工序尺寸及公差的确定工序尺寸及公差的确定在机械加工中起着至关重要的作用。要按照给定的精度等级选定公差。加工部位 粗车余量及公差等级 精车余量及公差等级176外圆 5 it1255外圆 15 it12 1 it660外圆 12 it12 1 it665外圆 5 it12 1 it675外圆 5 it12 1 it6七、刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量。应考虑以下方面：（1） 根据零件材料的切削性能选择刀具。（2） 根据零件的加工阶段选择刀具。（3） 根据加工区域的特点选择刀具和几何参数。由于我们要

15、加工的零件材料要求为45钢，根据要求，选择硬质合金刀。（1） 粗车外圆： 01 90外圆车刀（2） 精车外圆 02 70外圆车刀（3） 端面： 03 90端面车刀（4） 打孔钻头： 04、05 18、45高速钢钻（5） 内圆 06 90内孔刀（6） 键槽 07 3.0*13键槽铣刀3.0*13 八、切削用量的选择所谓合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能，在保证加工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。 制订切削用量，就是要在已经选择好刀具材料和几何角度的基础上，合理地确定背吃刀量、进给量。 加工部位 粗背吃刀量 精车吃刀量 进给量mm/r 各外圆 3.0 0.5

16、1.2 端面 0.5键槽 5 2 0.1铰孔 0.1 九、小结一个星期的数控加工工艺的课程实训很快结束了，在这次课程设计过程中，我学到了很多。也遇到了种种困难，又一次又一次的修改加工方案，着都暴露了我在这方面的知识欠缺和经验不足。数控加工课程设计是一个跟实际联系很紧密的，不管是工艺过程还是工序卡，以及设备的选择，都要求我们有相关的理论知识，而且还要根据实训过程中学到的实践经验联系起来，才能搞课程设计。因此在课程设计中遇到的很多问题，既有理论的欠缺，也有经验的不足。但是在李立教授的帮助下，最终将遇到的问题得到了解决。作的一次综合练习。随着课程设计的逐渐完成，使我对数控加工工艺这门课程以及对数控加

17、工技术都有了更深入的理解和掌握。在这段时间里，我尽着自己最大的努力学习，来学习和创新。为了解决技术上的问题，我也不断地去翻阅所学的专业书籍和各种相关。我认为，这种实训我受益匪浅，因为我暴露出了自己的不足。十、参考文献赵长旭 数控加工工艺 西安电子科技大学 2006赵长旭 数控加工工艺课程设计指导书 西安电子科技大学 2007王健石 机械加工常用刀具数据速查手册 机械工业出版社 2006 运强 机械切削工人常用计算手册 化学工业出版社 2006丽水职业技术学院产品型号机械加工工艺过程零件编号第 页零件名称输出轴共 页材料名称型号及规格毛坯种类毛坯尺寸毛重/kg净重/kg序号工序名称工序内容设备工

18、艺装备名称与编号工时定额(小时)夹具量具刃具辅具准备操作单件1锻造毛胚各边留35mm加工余量2粗车车各外圆cs6140三角卡盘游标卡尺90外圆刀3粗车车左端面cs6140三角卡盘90端面刀4粗车车右端面cs6140三角卡盘90端面刀5粗车176外圆cs6140三角卡盘游标尺90外圆刀6精车车右端面cs6140三角卡盘90端面刀7精车176外圆cs6140三角卡盘千分尺93外圆刀8粗车各外圆柱面cak6136/750三角卡盘游标卡尺90外圆刀9精车各外圆柱面cak6136/750三角卡盘千分尺93外圆刀10打孔打中心孔cak6136/750三角卡中心钻11掉头车车各圆柱面cak6136/750三

19、角卡盘千分尺93外圆刀12钻孔钻45的孔，车5080104的孔cak6136/750三角卡盘内径千分尺90内孔刀13铰孔铰80的孔cak6136/750三角卡盘内径千分尺铰刀修改记录标记学生班级学生姓名指导老师完成日记签名数控0807徐鑫李立 陈明丽水职业技术学院产品型号机械加工工艺过程零件编号第 页零件名称输出轴共 页材料名称型号及规格毛坯种类毛坯尺寸毛重/kg净重/kg序号工序名称工序内容设备工艺装备名称与编号工时定额(小时)夹具量具刃具辅具准备操作单件1铣铣20的孔xk713平口钳内径千分尺键槽铣刀2铣铣键槽xk713平口钳内径千分尺键槽铣刀3456789111213修改记录标记学生班级

20、学生姓名指导老师完成日记签名数控0807徐鑫李立 陈明丽水职业技术学院数 控 加 工 工 序 卡零件名称输出轴零件编号工序名称工序号设备编号型号cs6140名称普车夹具编号名称定额每批件数单件时间（小时）工人级别学生班级学生姓名日期数控0807徐鑫2010-1-8序号工 步 内 容刀具及辅具量具切削用量机动时间小时辅助时间小时编号名称规格数量编号名称规格数量apfvcn粗车外圆0190外圆车刀1游标卡尺3.00.880800粗车左端面0390端面刀10.5粗车右端面0390端面刀10.5粗车176外圆0190外圆车刀1游标卡尺3.00.880800精车右端面0390端面刀10.10.1601000精车176外圆0270外圆刀1千分尺0.10.1601000丽水职业技术学院数 控 加 工 工 序 卡零件名