[精品论文]数控技术毕业设计（论文）-齿轮油泵主动轴的数控加工

[精品论文]数控技术毕业设计（论文）-齿轮油泵主动轴的数控加工 课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏 河南工业职业技术学院毕业论文 班 级: 姓 名: 专 业: 数控技术及应用 指导教师: 答辩日期: 年 月 日 课件之家精心整理资料--欢迎你的欣赏 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 摘 要 齿轮油泵是机器中用来输送润滑油的一个部件,其构成的主要零部件有泵体、左、右端盖、运动零件(传动齿轮、齿轮轴等)，密封零件及 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 件等所组成。通过对齿轮油泵原理及主要零部件---轴的加工工艺进行 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 ，选出传动轴所用的材料，加工所用的刀具、夹具、机床，并且编写出一套工艺规程。同时用AutoCAD绘出工程图和装配图，用Pro/E进行实体造型，用MasterCAM进行模拟加工并生成程序。 关键词: 主动轴 工艺分析 数控加工 程序 1 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 目 录 摘 要 ......................................................................................................(1) 1 绪 论 1.1数控机床的概述 ..................................................................................(3) 1.2数控加工技术 ......................................................................................(3) 1.3数控加工工艺 ....................................................................................(3) 1.4 CAD/CAM技术 .................................................................................(4) 2 零件的分析 2.1零件的作用 ..........................................................................................(5) 2.2零件的工艺分析 ..................................................................................(5) 3 工艺规程设计 3.1 确定轴的材料及毛坯的铸造形式 ......................................................(6) 3.2 基面的选择 ....................................................................................... (10) 3.3 制定工艺路线 ................................................................................... (11) 3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ................................. (12) 3.5 确定切削用量及基本工时 ................................................................ (13) 3.6 工艺装备的选择 ............................................................................... (22) 3.7 程序的确定 ....................................................................................... (23) 3.8 轴的加工程序 ................................................................................... (24) 总结......................................................................................................... (33) 致谢......................................................................................................... (34) 参考文献 ................................................................................................ (35) 2 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 1 绪 论 1.1 数控机床的概述 数控机床和数控技术是微电子技术同传统机械技术相结合的产物，是一种技术密集型的产品和技术。它是根据机械加工工艺的要求，使电子计算机对整个加工过程进行信息处理与控制，实现生产过程自动化。较好地解决了复杂、精密、多品种、中小批量机械零件加工问题，是一种通用、灵活、高效能的自动化机床。同时，数控技术又是柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统(CIMS)的技术基础之一，是机电一体化高新科技的重要组成部分。 1.2.数控加工技术 数控加工技术是现代化工业生产中的一门新型的发展十分迅速的高新技术，它将制造技术、数字化技术、微电子技术、监控检测技术等多种高新建设传统的机械加工技术有效地结合起来，成为制造自动化领域最重要的基础技术。数控加工技术的发展十分迅速，从第一代的电子管元件数控装置，经历了晶体管电路、小中规模集成电路、大规模集成电路控制系统，发展到计算机控制系统。数控装置体积越来越小，精度越来越高，在工业生产中日益发挥着重要作用。 1.3 数控加工工艺 所谓数控加工工艺，就是用数控机床加工零件的一种方法。在数控机床上加工时，将记录在控制介质上、描述加工过程所需的全部工艺信息，即原先在通用机床上加工时需要操作者考虑和决定的 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 及动作的数码信息输人数控机床的数控装置，对输入信息进行运算和控制，并不断向伺服机构——使机床实现加工运动的机电功能转换部件发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行转换与放大处理，然后由传动机构驱动机床按所编程序进行运动，便可加工出我们所需要的零件。可见，实现数控加工，编程是关键。但必须有编程前的数控工艺做必要准备工作和编程后的善后处理工作。严格说来，数控编程也属于数控工艺的范畴。因此，数控加工工艺 3 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 主要包括以下几方面的内容: 1)选择并确定需要进行数控加工的零件及内容。 2)进行数控加工工艺设计。 3)对零件图形进行必要的数学处理。 4)编写加工程序(自动编程时为源程序，由计算机自动生成目标程序——加工程序)。 5)按程序单制作控制介质。 6)对程序进行校验与修改。 7)首件试加工与现场问题处理。 8)数控加工工艺技术文件的编写与归档。 1.4 CAD,CAM技术 1963年，美国麻省理工学院首次提出CAD(Computer Aided Design—计算机辅助设计)的概念。MIT小组初步设想了采用计算机设计、分析，并开发了交互式图形处理系统、绘制出了工程图，从而使CAD由试验阶段过渡到了实施阶段。 CAM(Computer Aided Manufacturing—计算机辅助制造)是从APT开始的。它是20世纪50年代MIT设计的一种专门用于零件NC加工的自动编程语言，到1967年APT系统己实用化。从l974年开始，人们把CAD系统和生产 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 管理及力学计算相结合，发展成为CAD,CAM综合系统。70年代后期，CAD,CAM进人初期实用阶段。 CAD,CAM技术推动了几乎一切领域的设计革命，CAD技术的发展和应用水平已成为衡量一个国家科技现代化和工业现代化水平的重要标志之一。CAD,CAM技术从根本上改变了过去的手工绘图、发图、凭图样组织整个生产过程的技术管理方式，将它变为在图形工作站上交互设计、用数据文件发送产品定义、在统一的数字化产品模型下进行产品的设计打样、分析计算、工艺计划、工艺装备设计、数控加工、质量控制、编印产品维护手册、组织备件订货供应等等。 4 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 2.零件的分析 2.1零件的作用 轴是机械加工中常见的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等，其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。 所设计为齿轮油泵的主动轴。其作用是:一是支承回转零件，支承主动齿轮使 0其正常转动;二是把旋转运动通过主动齿轮传递给其它部件。如在和,16mm,0.11 0处分别安装齿轮和连轴器以传递转矩使其正常工作。在工作中，主轴不,12mm,0.018 但承受扭转力矩，而且承受弯曲力矩。 ,如图所示: 2.2 零件的工艺分析 所设计的轴如下图所示:共有两组加工表面，且应满足一定的位置要求，现分 5 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 析如下 1.外圆柱加工表面 00的圆柱面和倒圆角以及的圆柱外圆柱加工表面包括一个,16mm,12mm,,0.110.018面，车M10螺纹。 2.以轴线为中心的键槽 00这一组加工包括、的两槽宽。 4mm5mm,,0.0310.0.031 由以上分析可知，对于两组加工表面而言，可以先加工一组表面，然后借助专用夹具加工另一组表面，并保证它们之间的位置要求。 3 工艺规程设计 3.1 确定轴的材料及毛坯的制造形式 材料 一 机械制造中最常用的材料是钢和铸铁，其次是有色金属合金，非金属材料如塑料、橡胶等，在机械制造中也得到广泛的应用。 金属材料主要指铸铁和钢，它们都是铁碳合金，它们的区别主要在于含碳量的不同。含碳量小于2%的铁碳合金称为钢，含碳量大于2%的称为铁。 6 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 1铸铁 常用的铸铁有灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。其中灰铸铁和球墨铸铁属脆性材料，不能辗压和锻造，不易焊接，但具有适当的易熔性和良好的液态流动性，因而可铸成形状复杂的零件。灰铸铁的抗压强度高，耐磨性、减振性好，对应力集中的敏感性小，价格便宜，但其抗拉强度较钢差。灰铸铁常用作机架或壳座。球墨铸铁强度较灰铸铁高且具有一定的塑性，球墨铸铁可代替铸钢和锻钢用来制造曲轴、凸轮轴、油泵齿轮、阀体等。 2钢 钢的强度较高，塑性较好，可通过轧制、锻造、冲压、焊接和铸造方法加工各种机械零件，并且可以用热处理和表面处理方法提高机械性能，因此其应用极为广泛。 钢的类型很多，按用途分，钢可分为结构钢、工具钢和特殊用途钢。结构钢可用于加工机械零件和各种工程结构。工具钢可用于制造各种刀具、模具等。特殊用途钢(不锈钢、耐热钢、耐腐蚀钢)主要用于特殊的工况条件下。按化学成分钢可分为碳素钢和合金钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量，含碳量越多，其强度越高，但塑性越低。碳素钢包括普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。普通碳素结构钢(如Q215、Q235)一般只保证机械强度而不保证化学成分，不宜进行热处理，通常用于不太重要的零件和机械结构中。碳素钢的性能主要取决于其含碳量。低碳钢的含碳量低于0.25%，其强度极限和屈服极限较低，塑性很高，可焊性好，通常用于制作螺钉、螺母、垫圈和焊接件等。含碳量在0.1%~0.2%的低碳钢零件可通过渗碳淬火使其表面硬而心部韧，一般用于制造齿轮、链轮等要求表面耐磨而且耐冲击的零件。中碳钢的含碳量在0.3%~0.5%之间，它的综合力学性能较好，因此可用于制造受力较大的螺栓、螺母、键、齿轮和轴等零件。含碳量在0.55%~0.7%的高碳钢具有高的强度和刚性，通常用于制作普通的板弹簧、螺旋弹簧和钢丝绳。合金结构钢是在碳钢中加入某些合金元素冶炼而成。每一种合金元素低于2%或合金元素总量低于5%的称为低合金钢。每一种合金元素含量为2%~5%或合金元素总含量为5%~10%的称为中合金钢。每一种合金元素含量高于5%或合金元素总含量高于10%的称为高合金钢。加入不同的合金元素可改变钢的机械性能并具有各种特殊性质。例如铬能提高钢的硬度， 7 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 并在高温时防锈耐酸;镍使钢具有良好的淬透性和耐磨性。但合金钢零件一般都需经过热处理才能提高其机械性能;此外，合金钢较碳素钢价格高，对应力集中亦较敏感，因此只用于碳素钢难于胜任工作时才考虑采用。 用碳素钢和合金钢浇铸而成的铸件称为铸钢，通常用于制造结构复杂、体积较大的零件，但铸钢的液态流动性比铸铁差，且其收缩率的铸铁件大，故铸钢的壁厚常大于10,,，其圆角和不同壁厚的过渡部分应比铸铁件大。表1-1是常用的金属材料的机械性能。 表1-1 常用钢铁材料的机械性能 材料 机械性能 抗拉强度 屈服强度 硬度 名称 牌号 22(HBS) ,(N/mm) ,(N/mm) bs Q215 335~410 215 Q235 375~460 235 普通碳素结构钢 Q255 410~510 255 Q275 490~610 275 20 410 245 156 优质碳素结构钢 35 530 315 197 45 600 355 220 18CrNiW 118 835 260 24 35SiMn 785 510 229 40Cr 981 785 247 合金结构钢 40CrNiMo 980 835 269 20CrMnTi 1079 834 ,217 65Mn 735 430 285 ZG230-450 450 230 ,130 铸钢 ZG270-500 550 270 ,143 ZG310-570 570 310 ,153 HT150 145 — 150~200 灰铸铁 HT200 195 — 170~220 HT250 240 — 190~240 QT450-10 450 310 160~210 QT500-7 500 320 170~230 球墨铸铁 QT600-3 600 370 190~270 QT700-2 700 420 225~305 8 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 二、材料选用原则 从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则: (1) 载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况 对于承受拉伸载荷为主的零件宜选用钢材，承受压缩载荷的零件应选铸铁。脆性材料原则上只适用于制造承受静载荷的零件，承受冲击载荷时应选择塑性材料。 (2) 零件的工作条件 在腐蚀介质中工作的零件应选用耐腐蚀材料，在高温下工作的零件应选耐热材料，在湿热环境下工作的零件，应选防锈能力好的材料，如不锈钢、铜合金等。零件在工作中有可能发生磨损之处，要提高其表面硬度，以增强耐磨性，应选择适于进行表面处理的淬火钢、渗碳钢、氮化钢。金属材料的性能可通过热处理和表面强化(如喷丸、滚压等)来提高和改善，因此要充分利用热处理和表面处理的手段来发挥材料的潜力。 (3) 零件的尺寸及质量 零件尺寸的大小及质量的好坏与材料的品种及毛坯制取方法有关，对外形复杂、尺寸较大的零件，若考虑用铸造毛坯，则应选用适合铸造的材料;若考虑用焊接毛坯，则应选用焊接性能较好的材料;尺寸小、外形简单、批量大的零件，适于冲压和模锻，所选材料就应具有较好的塑性。 (4) 经济性 选择零件材料时，当用价格低廉的材料能满足使用要求时，就不应选择价格高的材料，这对于大批量制造的零件尤为重要。此外还应考虑加工成本及维修费用。为了简化供应和储存的材料品种，对于小批制造的零件，应尽可能减少同一部设备上使用材料的品种和规格，使综合经济效益最高。 三.确定轴的材料 由以上分析可以选择轴的材料，35钢、45钢、T10、40Cr等都可以满足要求，因为45钢的硬度在220HBS,250HBS之间，其 9 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 ?综合力学性能好 有较高的强度和韧性以防止变形和断裂;高的疲劳强度，以防止疲劳断裂。轴在运转时受到各种载荷作用，如弯曲、扭转、冲击等，故要求轴具有抵抗各种载荷的能力。 ?承受交变弯曲载荷或交变扭转荷 其载荷作用应力在轴的载面上分布是不均匀的，表面应力值越往中心越小，因此不一定选择淬透性好的钢种，只需淬透1,2,1,3故选用45钢，或40Cr等。 结合以上两点以及其经济性选用45钢。 四.确定毛坯的制造形式 零件材料为45钢，本可以先用模锻，其精度高加工余量小又可以用与形状复杂、大批量生产，但其设备昂贵。又考虑到轴的应用场合在中小型搅拌机中其受力不大强度要求不高生产纲领又不是太大。结合生产条件以及经济性故选取形钢又因为其最大直径处为Ф16mm故选取直径为Ф21mm的形钢为毛坯。 3.2 基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理可以保证加工质量,提高生产效率，否则,就会使加工工艺过程问题百出,严重的还会造成零件大批报废,使生产加工无法进行。 一.粗基准的选择 对于一般轴类零件以外圆作为粗基准,也可以用两顶尖以中心孔定位。但本轴所 要求的加工精度不高，用一夹一顶即可满足要求即夹紧一端用顶尖顶住另一端车削外圆留直径2,3mm的余量即可. 二.精基准的选择 以轴两端的中心孔为精基准 以轴两端的中心孔为精基准除了使设计基准与定位基准重合外,同时也可以获得较高的定位精度.即使两次装夹调头加工也能得到较好的位置精度. 加工键槽时为保证与轴线的对称与平行并达到一定的深度则用键槽所在的外圆表面定位,此时设计基准与定位基准重合,其技术要求能得到很好的保证。 10 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 3.3 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定并结合现有的设备以制定其工艺路线，结合现有条件并考虑经济效果，以降低生产成本。 该轴材料为45钢且为Ф20mm的形钢，此主动轴应首先车削成形，对于精度较高在车削之后还应磨削。车削和磨削时以两端的中心孔作为定位精基准，中心孔可在粗车之前加工。因此，该传动轴的工艺过程主要有 加工中心孔、粗车、半精车和磨削四个阶段。结合以上几点制定加工工艺路线如下: 一 工艺路线 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 1: 工序1 车端面、钻中心孔，表面粗糙度12.5，; 工序2 粗车Ф16mm，直径余3mm，表面粗糙度12.5，尺寸公差14级; 工序3 粗车Ф12mm、Ф10mm，定位基准为Ф16mm，采用一夹一顶，表面粗糙度12.5、尺寸公差14级、直径余量3mm，; 工序4 半精车各阶梯轴，直径余量0.5mm; 工序5 精加工各阶梯部分表面，粗糙度1.6、尺寸公差6级; ，，工序6 精加工21.2和21退刀槽，并且精加工出M10螺纹; 工序7 划两键槽加工线;铣键槽 工序8 质检。 上述工艺过程符合轴的一般加工工艺，即加工中心孔、粗车、调质处理、半精车、车螺纹、磨削等步骤。但还要对制定的工序进一步审核以确定整个工艺的合理性及经济性达到最大的经济精度。 经过进一步审核发现工艺过程中有一定的问题。如工序2中粗车Ф16mm的直径余量为3mm，工序3中Ф12mm等小直径余量定的过大，应结合其直径大小确定加工余量。Ф16mm直径余量为3mm，Ф12加工余量定为2.5mm，同时使轴的切削层中调质层减少，提高了轴的硬度。 在粗车过程中的表面粗糙度要求过高难以达到，查《机加手册》可知一般 11 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 。但表面粗糙度值过大又会影响到其尺寸精度，过小车床在粗车时最高可达到 又会加大加工难度增大加工的生产成本。所以应定在一个比较合适的范围内。查《机加手册》表面粗糙度定在比较合适。工序7中半精车阶梯轴直径余量过大应定在Ф0.3mm左右。工序8与工序9之间应加上一步修磨中心孔，因为在以上加工过程中中心孔本身的精度就不高，其在加工过程中的磨损精度进一步降低，轴的中心线是轴的设计基准也是加工的工艺基准，所要求是非常高的，因此要在工序8与工序9之间加上一步修研中心孔。 综合以上所分析轴的加工工艺已经比较完善了，因此结合现有的生产条件主动轴的加工工艺路线方案应为以下所述: 工序1:正火;车端面，钻中心孔。以Ф21mm的外圆轮廓为定位基准，选CA6140卧式车床和专用夹具; 工序2:粗车Ф16mm，直径余量1mm，表面粗糙度16、尺寸公差14级; 工序3:粗车Ф12mm、Ф10mm,直径余量2mm，定位基准都用Ф16mm采用一次装夹减少定位误差采用一夹一顶，表面粗糙度16、尺寸公差14级; 工序4:半精车各阶梯轴，直径余量0.5mm，表面粗糙度6.3、尺寸公差9级,倒圆角1×45?; 工序5:划线铣键槽，采用专用夹具X51立式铣床加工表面粗糙度6.3; 工序6:精加工整个轴的各阶梯部分余量0.2，表面粗糙度3.2、尺寸公差8级; ，，工序7:精加工21.2和21退刀槽，并且精加工出M10螺纹; 工序8:磨外圆，达到各级精度要求; 工序9:质检。 以上工艺过程详见附表1–1机械加工工艺过程卡和附表2–2机械加工工序卡片 3.4 机械加工加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 齿轮油泵主动轴零件材料为45钢，硬度为220,250HBS毛坯重量约为10Kg，生产类型为中小批量生产，结合生产条件及其经济性选用Ф21的形钢作为毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺 12 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 寸及毛坯尺寸如下(机械加工余量及其工序尺寸可用反求法计算即从零件的最后一道工序向前推算): 1(磨削余量查《机加手册》可预留0.2mm,0.3mm 2(精加工余量1 mm; 3(半精加工余量1.5 mm,1.8mm; 4(粗加工余量2.5 mm,3.5mm; 从毛坯到成品总的加工余量为5.2 mm,6.8mm，轴的最大直径处为Ф16 mm。 16，(5.2 mm,6.8mm),21.2mm,22.8mm 即毛坯的最小直径21.2mm，毛坯的选择不可满足使用要求。实际上Ф21mm的形钢的氧化皮一般只有4mm左右，切除5mm故不影响其使用性能，另外Ф12mm处只是一个轴肩，Ф16mm处才是传递力的关键部位，因此完全满足使用要求。 由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工误差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际加工余量有最大与最小之分。各工序或工步的真实加工余量及工序尺寸详见工序卡2,2。 3.5 确定切削用量及基本工时 工序1、车削端面，本工序采用计算法确定切削用量。 1.加工条件 工件材料:45钢正火，硬度220HBS,250HBS，毛坯为Ф21mm的形钢。 加工要求:车端面，表面粗糙度值为6.3um。 机床:CA6140卧式车床。刀具、刀片材料为YT5，刀杆尺寸为16mm×25mm，刀具 oo几何角度:Kr,90?、r,15?、a,8?、r,0.5mm。 2.计算切削用量 (1)确定端面最大加工余量:已知毛坯总长133mm，两端面都应切削且应平均 p分配，一端面切除2.5mm,即a,2.5mm，长度公差IT,13。 (2) 确定进给量f:根据《切削用量简明手册》(以下简称《切削手册》)表1.4， p当刀杆尺寸为16mm×25mm，a?3 mm以及工件直径为16 mm时 13 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 f,0.3-0.4mm,r 按CA6140车床说明书取f,0.4mm,r (3)计算切削速度:按《切削手册》表1.27，切削速度的计算公式为(寿命选T,60min) cvcvvk=vvxymTaf p c=242x,0.15y,0.35vvv式中，，，m=0.2 kV见《切削用量简明手册》表1.28即 kkkk,,,,1.44,0.8,1.04,0.81msvkvkrvv 所以 242 v,，1.44，0.8，0.81，0.97,115mm/minc0.20.150.3560，2.5，0.4 (4)确定机床主轴转速 1000v1000，115c n,,r/min,560/mins,d3.14，21w 按机床说明书，与560r/min相近的有560r/min，现选取560r/min。所以实际切削速度 dn v,,75.47m/min318 (5)切削工时 按《金属切削原理与刀具》1-5公式 DLA3.14，21，133，2.5, t,,r/min,0.14minm1000afv1000，2.5，0.4，115pc 工序2、粗车Ф16mm外圆柱面,同时应校验机床功率及进给机构强度。 1.加工条件 工件材料:45钢正火，硬度220HBS,250HBS，毛坯为Ф21mm的形钢。 14 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 加工要求:车外圆Ф16mm，直径余量1mm，表面粗糙度值为16um。尺寸公差14 级。 机床:CA6140卧式车床。 Kr,75?，α,6?γ8?。 刀具:刀片材料为YT5刀杆尺寸为20mm×30mm，00=2(计算切削用量 (1)粗车Ф16mm的切削用量 A(切削深度 按加工余量计算的结果粗加工应加工到Ф17mm，查《机械制造工艺与机床夹具 课程设计指导》 Ф21mm-Ф17mm=4mm 故可分为二次切削加工即 amm,4p B(进给量 查《机械设计指导》表2-19取之间并结合机床说明书取f,0.3mm/r,0.5mm/r 。 f,0.4mm/r C(切削速度 工件材料45钢正火查《机械设计指导》表2-20，并考虑已选的切削深度和进给 242量得，刀具寿命v,，1.44，0.8，0.81，0.97,111.03mm/minc0.20.150.3560，2，0.4 。 T,60min (确定机床主轴转速 D 机床主轴转速的计算值为 1000v111.03，1000c n,,,668r/min,d3.14，21w 对照机床主轴转速表取实际转速为。故实际切削速度为 710r/min dn,3.14，21，710w v,,,86.8mm/minc10001000 E(计算切削工时 15 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 dl,3.14，21，133At ,,min,0.13minmafv10001000，2，0.4，86.8pc F(校验机床功率 查《金属切削原理与刀具》由表2-1查得得当比切削功率 ,63;由表2-8查得时，。故切削功率为 pKWmm,，,,32.7//min)K,75K,1ucrKFv ,6 ppvaKK,,，,,,,，,,，,,,，,，,,,,，,,？，,,,,,,,10001000cuccffFkFvv CA6140型车床电动机功率为7.8kw,转速为560r/min时传递的最大功率为6.2kw故可以满足使用要求. G.校验机床进给机构的强度 2查《金属切削原理与刀具》表2-1可知比切削力 kNmm,1962/s 故主切削力为: FkafkK,,，,，,,,,，,,？，,,,,,,,1962vsfFkFvv FFFFPVfV/0.35,/0.4==查表2-7当Kr,75?时 因此 FN,，,0.443081507f FN,，,0.3543081507r 若机床进给导轨与溜板磨擦系数为0.1,进给机构在纵向进给方向受力为: FuFFN，，,，，,()17220.1(43081507)2303.5 fvr 由机床的说明书可知机床允许的最大进给力不低于3000N.因此可以满足要求. (3)粗车Ф12mm、Ф10mm的外圆端面 A(切削深度 按前面加工余量分析，应保留的加工到Ф15mm，故此步工序切除量为: 21-15=6mm 查《机械设计指导》表2-20又因切削深度直接影响切削力并结合第一步加工Ф16时的经验，切削深度取2mm比校合适。可分3次切削。 ap 16 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 B(进给量 查《金属切削原理与刀具》表4-6刀杆尺寸为20mm×30mm以及工件直径12mm取 之间并结合CA6140机床说明书取。详见《机械设f,1.02,1.59mm/rf,0.51mm/r 计指导》表3-9。 C(切削速度 工件材料45钢正火查《机械设计指导》表2-20，并考虑已选的切削深度和进给 242量得，刀具寿命v,，1.44，0.8，0.81，0.97,66mm/minc0.20.150.3560，2，0.51 。 t,60min D(确定机床主轴转速 机床主轴转速的计算值为 1000v66，1000c n,,,845.6r/min,d3.14，21w 对照机床主轴转速表取实际转速为。故实际切削速度为 n,900r/min dn,3.14，21，900w v,,,74mm/minc10001000 E(计算切削工时 pdLA3.14，21，14，24t ,,,0.12minmafv10001000，2，1.22，74pc (2)粗车Ф10mm的切削用量与Ф12mm处大同小异故此不在重复叙述，只是削 切工时不同。详见工序卡片。 工序4: 半精车轴各部位 1.加工条件 工件材料:45钢正火，硬度220HBS,250HBS，毛坯为Ф21mm的形钢。 加工要求:半精车阶梯轴外圆柱面，直径余量0.5mm，表面粗糙度值为6.3um。 ，尺寸公差9级，倒圆角145。 机床:CA6140卧式车床。 17 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 ，?。 刀具:刀片材料为YT5刀杆尺寸为20mm×30mm，Kr,90?，a,6:l,00s2(计算切削用量 (1)半精车Ф16的切削用量 A(切削深度 按加工余量计算的结果粗加工应加工到16.5 16.5-16=0.5mm 查《机械制造设计指导》表2-15可知应分为一次切削加工即 a,0.5mmpB(进给量 查《金属切削》表4-9切削深度小于2mm并结合机床说明书取。 fmmr,0.41/C(切削速度 工件材料45钢调质查《金属切削》表4-9，并考虑已选的切削深度和进给量得 T=60min，刀具寿命。 v,110mm/minc D(确定机床主轴转速 机床主轴转速的计算值为 1000v，1000110c ,,,nr660/min,,,,,，,,dw 对照机床主轴转速表取实际转速为710r/min。故实际切削速 pdn3.14，17，710w v,,,116m/minc10001000 E(计算切削工时 ,dLA,,,,，,,，,,，,, 0.17mint,,,m1000afv,,,,，,,，,,,，,,,pc (2)半精车Ф12mm的切削用量以及Ф10mm等各处与Ф16mm处大同小异故此 不在重复叙述，只是削切工时不同。详见工序卡片2-2。 工序5:铣键槽 18 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 按铣削用量的选择原则为保证表面质量增加切削速度减小进给量。 0。查《切削手册》表3.13确定切削用量。 1.键槽5,0.031 A.铣削深度为3mm B.进给量0.25mm/z C.铣削速度 v,23mm/minc 采用高速钢立铣刀d=16mm齿数Z=3则主轴转速为 1000v1000，23c n,,,810r/minpd3.14，5w 现选用X51立式铣床，根据机床使用说明书取n=800r/min，故实际切削速度为: ,dn3.14，,,，,？, vm,,,24.6/min10001000 当n=800r/min时工作台每分钟进给量f应为: f,fzn,0.25，3，800,92.5mz 查机床说明书 fmm,65/minn D.铣削工时 l80 t,,,1.23minm1f65n 升降进给选60mm/min，在高度行程为8 8 t,,0.13minm260 则 ttt,，,，,1.230.131.36minmm12 验证切削功率 xVuFFFcafazFVfpZecc p,F,ccqwFF1000dno 查《切削手册》表3.28 19 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 1.00.720.86，,，,,,,,，,,，,65 FN,,125.45c0.86，,？,:16 ，125.4524.6 pKW,,3.086c1000 而X51立式铣床电机功率为4.5，而转速为800r/min时传递功率为3.8，KWKW 故可以满足要求。 02.铣键槽时 4mm,0.031 A.铣削深度为2.5mm B.进给量 f,0.25mm/min C. 确定铣削速度 vc 采用高速钢立铣刀d=16mm齿数Z=3则主轴转速 1000，23v1000c n,,,680,d3.14，12w 取n=800r/min dn3.14，12，800,实际 v,,,32.310001000 当n=725r/min时，工作台每分钟进给f应为 f,fzn,0.25，3，800,112mm/minmz 查机加说明书取但一步加工成形没有精加工，故选f,112mm/minm fmm,85/minm 升降取 fmm,95/minm D. 铣削工时 7070 t,，,0.90minm8595 20 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 验证切削功率同上，可满足使用要求。 工序6:精加工整个轴的各阶梯部分余量0.25，表面粗糙度3.2、尺寸公差8级; 同工序4: 半精车轴各部位只是切削时各主要参数不同，详见工序卡2-4 工序7:车螺纹M10，14 1)(切削速度的计算:参见《切削用量手册》表21，刀具寿命T=60min,采用高 速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时走到次数i=4，精车螺纹时，走a,0.17,a,0.08pp 刀次数i=2。 cv v,km/mincvymxvTafp 式中 0.6371.75 c,11.8,m,0.11,x,0.70,y,0.3,螺距t,1,k,(),1.11,k,0.75vvvMk10.6 11.8所以粗车螺纹时: v,，1.11，0.75m/min,21.57m/minc0.110.70.360，0.17，1 11.8精车螺纹时: v,，1.11，0.75m/min,36.8m/minc0.110.70.360，0.08，1 2)确定主轴转速 1000v1000，21.57c粗车螺纹时: n,,r/min,225.6r/minl,,d，10 按机床说明书取 n=100r/min 使际切削速度 v,18.85m/minc 1000v1000，36.8c精车螺纹时: n,,r/min,225r/min2,,d，10 3)切削工时:取切入长度，粗车螺纹工时: l,3mm1 l，l15，31t,i,，4min,0.75min 1n，f96，1 精车螺纹工时 21 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 l，l15，31 t,i,，2min,0.28min2n，f225，1 所以车螺纹的总工时为 t,t，t,1.03min12 工序8:终检; 3.6工艺装备的选择 工艺装备选择的合理与否，将直接影响工件的加工精度、生产效率和经济效益。应根据地生产类型、具体加工条件、工件结构特点和技术要求等选择工艺装备。 一、夹具的选择 单件、小批生产应首先采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、机床用平口虎钳、分度头等;对于大批和大量生产，为提高生产率应采用专用高效夹具;多品种中、小批量生产可采用可调夹具或成组夹具。 因为本课题所要加工的轴形状较简单，采用通用夹具即可，因此选用三角卡盘。 二、 刀具的选择 一般优先采用标准刀具。若采用机械集中，则可采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。 其次在选用刀具时还应注意以下几点: 1)在数控机床上铣削平面时，应采用镶装可转位硬质合金刀片的铣刀。一般采用两次走刀，一次粗铣，一次精铣。当连续切削时，粗铣刀直径要小一些，精铣刀直径要大一些，最好能包容待加工面的整个宽度。加工余量大，且加工面又不均匀时，刀具直径要选得小些，否则当粗加工时会因接刀刀痕过深而影响加工质量。 2)高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因为毛坯面有硬化层和夹砂现象，刀具会很快被磨损。 3)加工余量较小，并且要求表面粗糙度值较低时，应采用镶立方氮化硼刀片的端铣刀或镶陶瓷刀片的端铣刀。 4)镶硬质合金的立铣刀可用于加工凹槽、窗口面、凸台面和毛坯表面。 22 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 5)镶硬质合金的玉米铣刀可以进行强力切削，铣削毛坯表面和用于孔的粗加工。 6)精度要求较高的凹槽加工时，可以采用直径比槽宽小一些的立铣刀，先铣槽的中间部分，然后利用刀具半径补偿功能铣削槽的两边，直到达到精度要求为止。 7)在数控铣床上钻孔，一般不采用钻模，钻孔深度为直径的5倍左右的深孔加工容易折断钻头，应注意冷却和排屑。钻孔前最好先用中心钻钻一个中心孔或用一个刚性好的短钻头锪窝引正。锪窝除了可以解决毛坯表面钻孔引正问题外，还可以代替孔口倒角。 三、量具的选择 单件、小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分尺和千分表等;大批、大量生产应采用极限量块和高效的专用检验夹具和量仪等。量具的精度必须与加工精度相适应。 因本零件属于小批量生产，因此，选用通用量具即可。 3.7 程序的确定 一、数控指令的介绍 数控程序的指令由一系列的程序字组成，而程序字通常由地址(address)和数值(number)两部分组成，地址通常是某个大写字母。数控程序中的地址代码意义如表1-1所示。 表 1-1 功 能 地 址 意 义 程序号 :(ISO)，O (EIA) 程序序号 顺序号 N 顺序号 动作模式(直线、圆弧准备功能 G 等) X、Y、Z 坐标移动指令 尺寸字 A、B、C、U、V、W 附加轴移动指令 23 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 R 圆弧半径 I、J、K 圆弧中心坐标 进给功能 F 进给速率 主轴旋转功能 S 主轴转速 刀具功能 T 刀具号、刀具补偿号 辅助装置的接通和断辅助功能 M 开 补偿号 H、D 补偿序号 暂停 P、X 暂停时间 子程序号指定 P 子程序序号 子程序重复次数 L 重复次数 参数 P、Q、R 固定循环 二、程序编制方法的确定 程序编制分为:手工编程和自动编程两种。 1.手动编程:整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高(不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力)手工编程适用于:几何形状不太复杂的零件。 2.自动编程:编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定， 将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。自动编程适用于:形状复杂的零件、虽不复杂但编程工作量很大的零件(如有数千个孔的零件)、虽不复杂但计算工作量大的零件(如轮廓加工时，非圆曲线的计算)。 根据以上各种程序编制的特点，对轴的加工程序的编制进行以下选择:由于轴的几何形状不太复杂，因此对其外圆表面的加工，应选择手工编程;其轴上的键槽虽不复杂但计算工作量大，因此选择自动编程。 3.8 轴的加工程序 24 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 一、轴外圆表面的加工程序如下: 1) 确定工艺方案 采用三角自定心卡盘夹持外圆，棒料伸出110mm，找正后完成加工。 ,21 2) 刀具 分析零件图以后，确认该零件加工需用三把刀具。选定一号刀为硬质合金机加 车刀;二号刀为硬质合金切槽刀;三号刀为硬质合金外圆车刀。 3)工艺路线设计 (1)选用一号刀进行轮廓的粗车和精车 (2)二号刀进行车槽和切断加工 (3)三号刀进行车外圆加工 左端面的加工程序如下: O8704 N100 G54 N102 S560 M03 N104 M08 N106 T0101 N108 G00X30.0 Z5.0 N110 G94X0 Z-2.5 F0.4 N112 G71U2.0 R2.0 N114 G71P N116 G00X16.0 N120 G01Z-98.5 F0.4 S710 N122 G00X100 Z100 N124 T0202 N126 G00X30.0 Z-5.5 S600 N128 G01X15.2 F0.15 25 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 N130 G04X2.0 N132 G00X100 N134 Z100 N136 T0303 N138 G00X16 Z10 N140 G01Z-3.5 N142 G00X100 N144 Z100 N146 M09 N148 M05 N150 M30 右端面及螺纹的加工程序: O0429 N152 G54 N154 S560 M03 N156 M08 N158 T0101 N160 G00X30.0 Z5.0 N162 G94X0 Z-2.5 F0.3 N164 G71U2.0 R2.0 N166 G71 N168 G00X10.0 N170 G01Z-18.25 F0.51 S900 N172 X12.0 N174 Z-34.5 N176 G00X100 Z100 N178 T0202 26 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 N180 G00X30.0 Z-16.25 N182 G01X7.6 F0.15 N184 G04X2.0 N186 G00X30.0 N188 Z-32.5 N190 G01X11.0 N192 G04X2.0 N194 G00X100 N196 Y100 N198 T0303 N200 G00X10.0 Z10.0 N202 G01Z-3.5 N204 G00X100 N206 Z100 N208 T0404 N210 G00X10.0 Z-2.5 N212 G76X8.5 Z-16.5 I0 K0.75 D0.3 F2.0A60 P1 N214 G00X100Z100 N216 M09 N218 M05 N220 M30 二、轴上键槽的铣削路径如图所示: 27 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 28 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 程序如下: % (刀具名称= 刀具号码=1 刀径补正=0 刀长补正=0 刀具直径=3. 刀角半径 =0. ) (加工余量: XY方向=0. Z方向=0. ) (工件坐标= G54 ) N100 G0 G17 G40 G49 G80 G90 N102 G91G28 Z0. N104 S800 M3 N106 G0 G90 G54 X.5 Y-103.9 N108 Z16.5 N110 A90. N112 G1 Z6. F0. N114 Y-97.9 F.3 N116 G3 X-.5 R.5 N118 G1 Y-103.9 N120 G3 X.5 R.5 N122 G1 Z5.5 F0. N124 Y-97.9 F.3 N126 G3 X-.5 R.5 N128 G1 Y-103.9 N130 G3 X.5 R.5 N132 G1 Z5. F0. N134 Y-97.9 F.3 N136 G3 X-.5 R.5 N138 G1 Y-103.9 N140 G3 X.5 R.5 29 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 N142 G1 Z4.5 F0. N144 Y-97.9 F.3 N146 G3 X-.5 R.5 N148 G1 Y-103.9 N150 G3 X.5 R.5 N152 G1 Z4. F0. N154 Y-97.9 F.3 N156 G3 X-.5 R.5 N158 G1 Y-103.9 N160 G3 X.5 R.5 N162 G1 Z3.75 F0. N164 Y-97.9 F.3 N166 G3 X-.5 R.5 N168 G1 Y-103.9 N170 G3 X.5 R.5 N172 G1 Z3.5 F0. N174 Y-97.9 F.3 N176 G3 X-.5 R.5 N178 G1 Y-103.9 N180 G3 X.5 R.5 N182 G1 F0. N184 Y-97.9 F.3 N186 G3 X-.5 R.5 N188 G1 Y-103.9 N190 G3 X.5 R.5 N192 G1 F0. N194 Y-97.9 F.3 30 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 N196 G3 X-.5 R.5 N198 G1 Y-103.9 N200 G3 X.5 R.5 N202 G1 Z13.5 F0. N204 M5 N206 G0 X1. Y-55.4 Z17.5 N208 G1 Z7. N210 Y-28.4 F.3 N212 G3 X-1. R1. N214 G1 Y-55.4 N216 G3 X1. R1. N218 G1 Z6.5 F0. N220 Y-28.4 F.3 N222 G3 X-1. R1. N224 G1 Y-55.4 N226 G3 X1. R1. N228 G1 Z6. F0. N230 Y-28.4 F.3 N232 G3 X-1. R1. N234 G1 Y-55.4 N236 G3 X1. R1. N238 G1 Z5.5 F0. N240 Y-28.4 F.3 N242 G3 X-1. R1. N244 G1 Y-55.4 N246 G3 X1. R1. N248 G1 Z5.25 F0. 31 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 N250 Y-28.4 F.3 N252 G3 X-1. R1. N254 G1 Y-55.4 N256 G3 X1. R1. N258 G1 Z5. F0. N260 Y-28.4 F.3 N262 G3 X-1. R1. N264 G1 Y-55.4 N266 G3 X1. R1. N268 G1 Z15. F0. N270 G91 G0 G28 Z0. N272 M05 N274 M30 % 32 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 总结 紧张而又辛苦的毕业设计结束了。当我快完成老师下达给我的任务时，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神怡，眼前豁然开朗。 毕业设计是我们专业课程综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。 说实话，毕业设计真是有点累。然而，当我一着手整理自己的劳动成果，仔细回味这段时间的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使我倦意顿消。虽然这是我刚学会走完的第一步，是我人生中的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟了许多，令我有了一种“春眠方觉悟”的感悟。 通过毕业设计，我深深体会到，干任何事都必须耐心、细致。毕业设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱;但一想起老师平时对我们耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，我不禁时刻提醒自己，一定要养成一种高度负责、一丝不苟的良好习惯。这次毕业设计使我在工作作风上得到一次难得的磨练。 毕业设计这段时间，我发现了自己所掌握的知识是真正如此的贫乏，自己综合应用所学专业知识的能力是如此的不足，几年来学习了那么多的课程，今天才知道自己并不能熟练应用。想到这里，我真的有点心急了，老师却对我说，这说明毕业设计确实使你有收获了。老师的亲切勉励像春雨注入我的心田，使我更加自信了。 最后，我要忠心的感谢老师。是您的严厉批评唤醒了我，是您的敬业精神感动了我，是您的谆谆教诲启发了我，是您的殷切期望鼓舞了我。我感谢老师您今天又为我增添了一副坚硬的翅膀～ 33 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 致谢 本文是在尊敬的指导老师尹瑞云等老师们的精心指导下完成的，老师高尚的品德，渊博的学识，严谨的学风和高度的责任心深深地影响着我。老师们三年的教诲是我宝贵的精神财富，并将使我受益终生。在此，谨向尊敬的老师们表示真诚的感谢和崇高的敬意～ 在校学习生活的三年中，学院实习工厂工程师付新民导师给予了我很大的帮助，使我学习和掌握了很多机械加工方面的理论知识和实际动手操作能力。对此，我表示深深的感谢～ 河南工业职业技术学院机械工程系、实训科的各位领导和老师对论文的完成给予了支持和帮助，在此表示由衷的感谢～ 最后，我还要深深地感谢默默支持本人完成学业的父母、姐姐及亲友，感谢他们为我所做出的无私奉献和巨大支持～ 谨向所有在本文的完成中给予我关怀和帮助而在此无法一一提及的老师、同学和朋友致以诚挚的谢意～ 于2009年1月 34 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 参考文献 [1] 余光国，马俊，张兴发等. 机床夹具设计. 重庆:重庆大学出版社，1994. [2] 殷育平，赵学东，娄锐. 数控机床. 北京:机械工业出版社. 1995. [3] 中国机械工业教育协会组编. 数控加工工艺及编程. 2001年07月第1版 [4] 毕毓杰主编(机床数控技术(北京:机械工业出版社，1996 [5] 李善术等(数控机床及其应用(北京:机械工业出版社，1996( [6] 张俊生等(金属切削机床与数控机床(北京:机械工业出版杜，1994 [7] 任玉田等(机床计算机数控技术(北京:北京理工大学出版社，1996( [8] 范俊广主编(数控机床及其应用(北京;机械工业出版社，1993( [9] 范炳炎主编(数控加工程序编制. 北京:航空工业出版社，1995( [10] 毕承恩主编(现代数控机床(北京:机械工业出版社，1991( [11] 林洁主编. 数控加工程序编制(北京;航空工业出版社，1993( [12] 唐健主编(数控加工及程序编制基础. 北京:机械工业出版社(1996( [13] 曹琰主编(数控机床应用与维修(北京:电子工业出版社，1994(445-449 [14] 金大鹰主编. 机械制图. 北京:机械工业出版社, 2001.7 35 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 河南工业职业技术学院 机电工程系 2009届毕业生毕业设计 任 务 书 二零零九年六月 1 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 姓名:马宇亮 班级:06142 专业:数控技术 学号:047 设计题目: 齿轮油泵主动轴的数控加工 进度安排: 齿轮油泵主动轴的数控加工 齿轮油泵主动轴的数控加工 齿轮油泵主动轴的数控加工 齿轮油泵主动轴的数控加工 2 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 指导 教师 评语 及成 绩评 定 论文成绩: 指导教师(签字): 2009年 月 日 答辩 小组 评语 及成 绩评 定 答辩成绩: 毕业设计成绩: 答辩小组负责人(签字): 2009年 月 日 答辩委员会审定意见: 答辩委员会主任(签字): 2009年 月 日 3 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 答 辩 小 组 成 员 姓 名 职 称 工 作 单 位 备 注 4