1、 目錄第一章 前言- 5 -第一節 軸類零件- 5 -第二節 機械加工工藝- 6 -第二章 零件的工藝性審查- 7 -第一節 零件的結構特點- 7 -第二節 主要技術要求- 7 -第三節 加工表面及其要求- 7 -第三章 進行毛坯的選擇- 9 -第一節 確定毛坯類型及制造方法- 9 -第二節 確定毛坯的形狀尺寸及公差- 9 -第三節 毛坯的技術要求- 9 -第四章 選擇基準- 10 -第一節 粗基準選擇- 10 -第二節 精基準選擇- 10 -第三節 定位基準選擇- 10 -第五章 擬定機械加工工藝路線- 11 -第六章 確定機械加工余量、工序尺寸- 12 -第七章 選擇機床及工藝設備- 13

2、 -第一節 選擇機床- 13 -第二節 選擇工藝設備- 13 -第八章 確定切削用量- 17 -第一節 背吃刀量- 17 -第二節 進給量- 17 -第三節 主軸轉速- 18 -第九章 機械加工工藝卡片- 19 -第十章 畢業總結- 22 -第十一章 致謝- 22 -第十二章 參考文獻- 23 -第十三章 附錄- 23 -摘 要：按照它來組織生產，就可以使各工序科學的銜接，實現優質高產和低能耗。本設計主要內容包括進行零件的工藝性審查，進行毛坯的選擇，選擇基準，擬定機械加工工藝路線的，確定機械加工余量、工序尺寸及公差，選擇機床及工藝設備，確定切削用量（確定背吃刀量、進給量、切削速度、主軸轉速），

3、填寫工藝文件，填寫機械加工工藝卡片。關鍵詞：軸 加工工藝第一章 前言第一節 軸類零件軸是支承轉動零件并與之一起回轉以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械零件。各段可以有不同的直徑。機器中作回轉運動的零件就裝在軸上。 根據軸線形狀的不同，軸可以分為曲軸和直軸兩類。根據軸的承載情況，又可分為：轉軸，工作時既承受彎矩又承受扭矩，是機械中最常見的軸，如各減速器中的軸等。心軸，用來支承轉動零件只承受彎矩而不傳遞扭矩，有些心軸轉動，有些心軸則不轉動，如支承滑輪的軸等。傳動軸，主要用來傳遞扭矩而不承受彎矩，軸的材料主要采用碳素鋼合金鋼，也可采用球墨鑄鐵或合金鑄鐵等。軸的工作能力一般取決于強度和剛度，轉速高時還取決于振

4、動穩定性。 軸的結構設計是確定軸的合理外形和全部結構尺寸，為軸設計的重要步驟。它由軸上安裝零件類型、尺寸及其位置、零件的固定方式，載荷的性質、方向、大小及分布情況，軸承的類型與尺寸，軸的毛坯、制造和裝配工藝、安裝及運輸，對軸的變形等因素有關。設計者可根據軸的具體要求進行設計，必要時可做幾個方案進行比較，以便選出最佳設計方案，以下是一般軸結構設計原則：1、節約材料，減輕重量，盡量采用等強度外形尺寸或大的截面系數的截面形狀；2、易于軸上零件精確定位、穩固、裝配、拆卸和調整；3、采用各種減少應力集中和提高強度的結構措施；4、便于加工制造和保證精度。第二節 機械加工工藝 機械加工工藝流程是工件或者零件

5、制造加工的步驟，采用機械加工的方法，直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量等，使其成為零件的過程稱為機械加工工藝過程。 機械加工工藝就是在流程的基礎上，改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為成品或半成品，是每個步驟，每個流程的詳細說明，比如，上面說的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分為車，鉗工，銑床，等等，每個步驟就要有詳細的數據了，比如粗糙度要達到多少，公差要達到多少。技術人員根據產品數量、設備條件和工人素質等情況，確定采用的工藝過程，并將有關內容寫成工藝文件，這種文件就稱工藝規程。 機械加工工藝規程是規定零件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件之一，它是在具體的生

6、產條件下，把較為合理的工藝過程和操作方法，按照規定的形式書寫成工藝文件，經審批后用來指導生產。機械加工工藝規程一般包括以下內容：工件加工的工藝路線、各工序的具體內容及所用的設備和工藝裝備、工件的檢驗項目及檢驗方法、切削用量、時間定額等。在制訂工藝規程的過程中，往往要對前面已初步確定的內容進行調整，以提高經濟效益。在執行工藝規程過程中，可能會出現前所未料的情況，如生產條件的變化，新技術、新工藝的引進，新材料、先進設備的應用等，都要求及時對工藝規程進行修訂和完善。第二章 零件的工藝性審查第一節 零件的結構特點 軸類零件是機器中經常遇到的典型零件之一。它在機械中主要用于支承齒輪、帶輪、凸輪以及連桿等

7、傳動件，以傳遞扭矩。按結構形式不同，軸可以分為階梯軸、錐度心軸、光軸、空心軸、曲軸、凸輪軸、偏心軸、各種絲杠等。它主要用來支承傳動零部件，傳遞扭矩和承受載荷。軸類零件是旋轉體零件，其長度大于直徑，一般由同心軸的外圓柱面、圓錐面、內孔和螺紋及相應的端面所組成。根據結構形狀的不同，軸類零件可分為光軸、階梯軸、空心軸和曲軸等。第二節 主要技術要求 軸類零件的技術要求主要是支承軸頸和配合軸頸的徑向尺寸精度和形位精度，軸向一般要求不高。幾何形狀精度主要是圓度和圓柱度，一般要求限制在直徑公差范圍之內。相互位置精度主要是同軸度和圓跳動；保證配合軸頸對于支承軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求之一。第三

8、節 加工表面及其要求幾何形狀精度主要指軸頸表面、外圓錐面、錐孔等重要表面的圓度、圓柱度。其誤差一般應限制在尺寸公差范圍內，對于精密軸，需在零件圖上另行規定其幾何形狀精度。相互位置精度包括內、外表面，重要軸面的同軸度、圓的徑向跳動、重要端面對軸心線的垂直度、端面間的平行度等。表面粗糙度軸的加工表面都有粗糙度的要求，一般根據加工的可能性和經濟性來確定。第四節 零件材料 軸類零件材料 常用45鋼，精度較高的軸可選用40Cr、軸承鋼GCr15、彈簧鋼65Mn，也可選用球墨鑄鐵；對高速、重載的軸，選用20Mn2B、20Cr等低碳合金鋼或38CrMoAl氮化鋼。45鋼是軸類零件的常用材料，它價格便宜經過調

9、質（或正火）后，可得到較好的切削性能，而且能獲得較高的強度和韌性等綜合機械性能，淬火后表面硬度可達4552HRC。40Cr等合金結構鋼適用于中等精度而轉速較高的軸類零件，這類鋼經調質和淬火后，具有較好的綜合機械性能。軸承鋼GCr15和彈簧鋼65Mn，經調質和表面高頻淬火后，表面硬度可達5058HRC，并具有較高的耐疲勞性能和較好的耐磨性能，可制造較高精度的軸。因其屬于一般傳動軸，故選45熱軋圓鋼，需調質可滿足其要求。第三章 進行毛坯的選擇第一節 確定毛坯類型及制造方法 1.毛坯類型 常用圓棒料和鍛件。毛坯經過加熱鍛造后，可使金屬內部纖維組織沿表面均勻分布，獲得較高的抗拉、抗彎及抗扭強度。根據生

10、產規模的不同，毛坯的鍛造方式有自由鍛和模鍛兩種。中小批生產多采用自由鍛，大批大量生產時采用模鍛。 2.制造方法傳動軸大都是回轉表面，主要采用車削與外圓磨削成形。表面粗糙度Ra值較小，故車削后還需磨削。外圓表面的加工方案可為：粗車半精車磨削。第二節 確定毛坯的形狀尺寸及公差本例傳動軸屬于中、小傳動軸，并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇160*60mm的熱軋圓鋼作毛坯，公差等級為IT6-IT8。第三節 毛坯的技術要求尺寸精度軸類零件的主要為兩類，一類是與軸承的內圈配合的外圓軸頸，即支承軸頸，用于確定軸的位置并支承軸，尺寸精度要求較高，通常為IT5IT7；另一類為與各類傳動件配合的軸頸，即配合軸頸，

11、其精度稍低，通常為IT6IT9。第四章 選擇基準第一節 粗基準選擇有非加工表面，應選非加工表面作為粗基準。對所有表面都需加工的鑄件軸，根據加工余量最小表面找正。且選擇平整光滑表面，讓開澆口處。選牢固可靠表面為粗基準，同時，粗基準不可重復使用。第二節 精基準選擇要符合基準重合原則，盡可能選設計基準或裝配基準作為定位基準。符合基準統一原則。盡可能在多數工序中用同一個定位基準。盡可能使定位基準與測量基準重合。選擇精度高、安裝穩定可靠表面為精基準。第三節 定位基準選擇 合理地選擇定位基準，對于保證零件的尺寸和位置精度有著決定性的作用。由于該傳動軸的幾個主要配合表面(Q、P、N、M)及軸肩面(H、G)對

12、基準軸線A-B均有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求，它又是實心軸，所以應選擇兩端中心孔為基準，采用雙頂尖裝夾方法，以保證零件的技術要求。第五章 擬定機械加工工藝路線 外圓加工的方法很多，基本加工路線可歸納為四條。粗車半精車精車 對于一般常用材料，這是外圓表面加工采用的最主要的工藝路線。粗車半精車粗磨精磨 對于黑色金屬材料，精度要求高和表面粗糙度值要求較小、零件需要淬硬時，其后續工序只能用磨削而采用的加工路線。 粗車半精車精車金剛石車 對于有色金屬，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因為有色金屬一般比較軟，容易堵塞沙粒間的空隙，因此其最終工序多用精車和金剛石車。 粗車半精粗磨精磨光整加工 對

13、于黑色金屬材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路線。對于本文所加工的典型軸類零件，將采用“粗車精車”的車削方式，即分別對本零件的兩個端面、外圓、螺紋、外圓錐度、切槽、圓弧、鏜孔七個步驟進行粗加工和精加工。加工順序按粗到精、由近到遠（由右到左）的原則確定。工件右端加工：既先從右到左進行外輪廓粗車，然后從右到左進行外輪廓精車，最后切槽；工件調頭，工件左端加工：粗加工外輪廓、精加工外輪廓，切退刀槽，最后螺紋粗加工、螺紋精加工。第六章 確定機械加工余量、工序尺寸 傳動軸磨削余量可取0.5mm，半精車余量可選用1.5mm。加工尺寸可由此而定，見該軸加工工藝卡的工序內容。 該典型軸

14、類零件長度為145mm，螺紋大徑為30mm、長度為22mm，外圓錐面的錐度為10o、長度為20mm，圓弧總長為57mm、半徑分別有24mm/15mm，所鏜的孔直徑為30mm、長度為7mm。在加工該軸類零件時，需采用粗車與精車結合的方法，在粗加工零件表面輪廓時，必須保證0.5mm的精加工余量，必要時需使用刀偏表，對刀具進給時進行誤差的控制，有效地減小誤差，方能確定該零件在加工精度方面的各種要求。第七章 選擇機床及工藝設備第一節 選擇機床 數控車床與其他類型的車床相比有下列特點：1）通用性強，生產率高，加工精度高且穩定，操作者勞動強度低。2）適合于復雜零件的加工。3）換批調整方便，適合于多種中小批

15、柔性自動化生產。4）便于實現信息流自動化，在數控車床基礎上，可實現CIMS（計算機集成制造系統）。CNC6140D：該車床可以實現軸類、盤類的內外表面，錐面、圓弧、螺紋、鏜孔、鉸孔加工，也可以實現非圓曲線加工。FANUC公司的數控系統具有高質量、高性能、全功能，適用于各種機床和生產機械的特點第二節 選擇工藝設備 1.鏜孔工藝： 根據工件的加工要求，可選擇三種鏜削方案。 在一根鏜桿上安排粗、精切鏜刀來分擔余量的切除，鏜孔后再倒角。為了不影響生產節拍，兩把粗、精切鏜刀需同時工作。由于是在鏜桿上鉆孔及攻絲，進一步削弱了鏜桿的剛性及強度。而鏜削余量的不均勻分布使得切削力很大，兩把鏜刀同時工作使機床功率

16、不足，因此不可避免地要引起切削振動，無法滿足工件加工精度和表面粗糙度要求。在同一根鏜桿上安排粗、精切鏜刀來分擔余量的去除：其中任何兩把刀都不得同時工作。采用該方案雖然可降低切削力，但鏜桿長度增加了兩倍，造成鏜桿剛性不足；同時單件加工工時也增加了一倍，保證不了生產節拍。 安排兩臺機床，即增加一臺半精鏜床來分擔余量的精加工。該方案雖可解決問題，但工件加工成本太高。對于本零件中的孔，將采用鏜刀對其進行加工，并安排粗、精鏜來分擔余量的切除，鏜孔后再倒角。 2.螺紋加工工藝（1）普通螺紋的尺寸分析分析主要包括以下兩個方面：a.螺紋加工前工件直徑考慮螺紋加工牙型的膨脹量，螺紋加工前工件直徑D/d0.1P，

17、即螺紋大徑減0.1螺距，一般根據材料變形能力小取比螺紋大徑小0.1到0.5。b.螺紋加工進刀量螺紋加進刀量可以參考螺紋底徑，即螺紋刀最終進刀位置。螺紋小徑為：大徑倍牙高；牙高=0.54P（P為螺距）螺紋加工的進刀量應不斷減少，具體進刀量根據刀具及工作材料進行選擇。（2）普通螺紋的編程加工在目前的數控車床中，螺紋切削一般有三種加工方法：G32直進式切削方法、G76斜進式切削方法和G82直進式切削方法，由于切削方法的不同，編程方法不同，造成加工誤差也不同。我們在操作使用上要仔細分析，爭取加工出精度高的零件。a.G32直進式切削方法，由于兩側刃同時工作，切削力較大，而且排削困難，因此在切削時，兩切削

18、刃容易磨損。在切削螺距較大的螺紋時，由于切削深度較大，刀刃磨損較快，從而造成螺紋中徑產生誤差；但是其加工的牙形精度較高，因此一般多用于小螺距螺紋加工。由于其刀具移動切削均靠編程來完成，所以加工程序較長；由于刀刃容易磨損，因此加工中要做到勤測量。b.G76斜進式切削方法，由于為單側刃加工，加工刀刃容易損傷和磨損，使加工的螺紋面不直，刀尖角發生變化，而造成牙形精度較差。但由于其為單側刃工作，刀具負載較小，排屑容易，并且切削深度為遞減式。因此，此加工方法一般適用于大螺距螺紋加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工況較好，在螺紋精度要求不高的情況下，此加工方法更為方便。在加工較高精度螺紋時，可采用兩刀

19、加工完成，既先用G76加工方法進行粗車，然后用G32加工方法精車。但要注意刀具起始點要準確，不然容易亂扣，造成零件報廢。c.G82直進式切削方法，螺紋切削循環同G32螺紋切削一樣，在進給保持狀態下，該循環在完成全部動作之后再停止動作。螺紋加工完成后可以通過觀察螺紋牙型判斷螺紋質量及時采取措施，當螺紋牙頂未尖時，增加刀的切入量反而會使螺紋大徑增大，增大量視材料塑性而定，當牙頂已被削尖時增加刀的切入量則大徑成比例減小，根據這一特點要正確對待螺紋的切入量，防止報廢。本零件中螺紋的切削加工就采用G82直螺紋切削循環加工的方法，并且使用粗車與精車結合切削方式（精加工余量為0.5mm），須先倒角后車螺紋。

20、 3.選擇刀具1）車端面：選用硬質合金45度車刀，粗、精車用一把刀完成。2) 粗、精車外圓：（因為程序選用 G71循環所以粗、精車選用同一把刀）硬質合金90度放型車刀，Kr=90度,Kr=60度;E=30度,（因為有圓弧輪廓）以防與工件輪廓發生干涉,如果有必要就用圖形來檢驗.3)車槽: 選用硬質合金車槽刀（刀長12mm，刀寬3mm）4)車螺紋:選用60度硬質合金外螺紋車刀. 表3-1 刀具卡片產品名稱或代號零件名稱典型軸零件圖號序號 刀具號刀具規格名稱數量加工表面備注1T01硬質合金端面45度車刀1粗、精車端面2T02硬質合金90度放型車刀1粗、精車外輪廓左偏刀3T03硬質合金車槽刀1切槽4T

21、0460度硬質合金外螺紋車刀1粗、精車螺紋第八章 確定切削用量 數控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫人程序中。切削用量包括主軸轉速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是:保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發揮機床的性能，最大限度提高生產率，降低成本。車削用量的選擇，單件、小批量生產時，可根據加工情況由工人確定；一般可由機械加工工藝手冊或切削用量手冊中選取。第一節 背吃刀量在工藝系統剛度和機床功率允許的情況下，盡可能選取較大的背吃刀量，以減少進給次數。當零件精度要求較高時，

22、則應考慮留出精車余量，其所留的精車余量一般比普通車削時所留余量小，常取0.10.5。本零件屬于典型軸類零件，其中包含了螺紋、圓錐、切槽、圓弧、鏜孔等工藝內容，其背吃刀量分別為：粗加工表面為1.5、精加工表面為0.1，加工圓錐、切槽及圓弧的背吃刀量與加工表面時一樣，粗鏜孔為1.25、精鏜孔為0.25,螺紋則為：粗車1.25、精車0.1。第二節 進給量 進給量f的選取應該與背吃刀量和主軸轉速相適應。在保證工件加工質量的前提下，可以選擇較高的進給速度（2000/min以下）。在切斷、車削深孔或精車時，應選擇較低的進給速度。當刀具空行程特別是遠距離“回零”時，可以設定盡量高的進給速度。粗車時，一般取f

23、=0.30.8/r，精車時常取f=0.10.3/r，切斷時f=0.050.2/r。本論文中加工該典型軸類零件采用的進給量為：粗加工表面（圓錐、圓弧、切槽等）為0.14、精加工表面為0.04，粗鏜孔為0.09、精鏜孔為0.04，螺紋粗車為0.08、螺紋精車為0.03。第三節 主軸轉速 1.光車外圓時主軸轉速 光車外圓時主軸轉速應根據零件上被加工部位的直徑，并按零件和刀具材料以及加工性質等條件所允許的切削速度來確定。加工本零件時的主軸轉速為：粗加工時500、精加工時800。 2.車螺紋時主軸的轉速 在車削螺紋時，車床的主軸轉速將受到螺紋的螺距P（或導程）大小、驅動電機的升降頻特性，以及螺紋插補運算

24、速度等多種因素影響，故對于不同的數控系統，推薦不同的主軸轉速選擇范圍。大多數經濟型數控車床推薦車螺紋時的主軸轉速n(r/min)為：            n （1200/P）k                           

25、;     式中  P被加工螺紋螺距，；         k保險系數，一般取為80。加工該典型軸類零件時的主軸轉速為：粗車時500、精車時800。第九章 機械加工工藝卡片 在生產過程中，那些與有原材料轉變為產品直接相關的過程稱為工藝過程。它包括毛坯制造、零件加工、熱處理、質量檢驗和機器裝配等。而為保證工藝過程正常進行所需要的刀具、夾具制造，機床調整維修等則屬于輔助過程。在工藝過程中，以機械加工方法按一定順序逐步地改變毛坯形狀、尺寸、相對位置和性能等，直至成為合格零件

26、的那部分過程稱為機械加工工藝過程。 為了便于工藝規程的編制、執行和生產組織管理，需要把工藝過程劃分為不同層次的單元。它們是工序、安裝、工位、工步和走刀。其中工序是工藝過程中的基本單元。零件的機械加工工藝過程由若干個工序組成。在一個工序中可能包含有一個或幾個安裝，每一個安裝可能包含一個或幾個工位，每一個工位可能包含一個或幾個工步，每一個工步可能包括一個或幾個走刀。 工序一個或一組工人，在一個工作地或一臺機床上對一個或同時對幾個工件連續完成的那一部分工藝過程稱為工序。劃分工序的依據是工作地點是否變化和工作過程是否連續。例如，在車床上加工一批軸，既可以對每一根軸連續地進行粗加工和精加工，也可以先對整

27、批軸進行粗加工，然后再依次對它們進行精加工。在第一種情形下，加工只包括一個工序；而在第二種情形下，由于加工過程的連續性中斷，雖然加工是在同一臺機床上進行的，但卻成為兩個工序。工序是組成工藝過程的基本單元，也是生產計劃的基本單元。本論文中所加工的典型軸類零件將分五個工序來完成整個加工過程。 安裝在機械加工工序中，使工件在機床上或在夾具中占據某一正確位置并被夾緊的過程，稱為裝夾。有時，工件在機床上需經過多次裝夾才能完成一個工序的工作內容。在數控車床上加工本零件將采用卡盤進行裝夾，在加工必要時將采用鉆頭進行輔助加工。 工位采用轉位（或移位）夾具、回轉工作臺或在多軸機床上加工時，工件在機床上一次裝夾后，要經過若干個位置依次進行加工，工件在機床上所占據的每一個位置上所完成的那一部分工序就稱為工位。簡單來說，工件相對于機床或刀具每占據一個加工位置所完成的那部分工序內容，稱為工位。為了減少因多次裝夾而帶來的裝夾誤差和時間損失，常采用各種回轉工作臺、回轉夾具或移動夾具，使工件在一次裝夾中，先后處于幾個不同的位置進行加工。工步在加工表面不變，加工工具不變的條件下，所連續完成的那一部分工序內容稱為工步。生產中也常稱為“進給”。整個工藝過程由若干個工序組成。每一個工序可包括一個工