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毕业设计

浙江工业大学

毕业设计（论文）

题目：

轴类零件的加工工艺与编程

专业：

机电一体化

班级：

机电2班

学号：

0821090495

学生姓名：

高亦成

指导教师：

卢波

完成日期：

2011.1.15

摘要

本次设计是进行一个直径是80MM长415MM的圆柱台阶轴进行设计，这个轴上有圆弧、工艺退刀槽、螺纹退刀槽、螺纹及球面构成，材料为45号钢。

轴，支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。

一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。

机器中作回转运动的零件就装在轴上。

根据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类。

根据轴的承载情况，又可分为：

①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。

②心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。

③传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。

轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁。

轴的工作能力一般取决于强度和刚度。

目录

1前言1

2零件图及图样分析2

2.1零件图2

2.2图样工艺分析2

3零件加工工艺设计3

3.1工艺分析3

3.2刀具的选择和切削参数5

3.3夹具的选择与类型6

3.3.1夹具的选择6

3.3.2夹具的类型6

3.3.3零件的安装6

4零件的加工工序及编程8

4.1数控加工工序8

4.2数控加工程序及备注8

结束语14

参考文献15

致谢16

1前言

轴，支承转动零件并与之一起回转以传递运动、扭矩或弯矩的机械零件。

一般为金属圆杆状，各段可以有不同的直径。

机器中作回转运动的零件就装在轴上。

根据轴线形状的不同，轴可以分为曲轴和直轴两类。

根据轴的承载情况，又可分为：

①转轴，工作时既承受弯矩又承受扭矩，是机械中最常见的轴，如各种减速器中的轴等。

②心轴，用来支承转动零件只承受弯矩而不传递扭矩，有些心轴转动，如铁路车辆的轴等，有些心轴则不转动，如支承滑轮的轴等。

③传动轴，主要用来传递扭矩而不承受弯矩，如起重机移动机构中的长光轴、汽车的驱动轴等。

轴的材料主要采用碳素钢或合金钢，也可采用球墨铸铁或合金铸铁等。

轴的工作能力一般取决于强度和刚度，转速高时还取决于振动稳定性。

轴的结构设计是确定轴的合理外形和全部结构尺寸，为轴设计的重要步骤。

它由轴上安装零件类型、尺寸及其位置、零件的固定方式，载荷的性质、方向、大小及分布情况，轴承的类型与尺寸，轴的毛坯、制造和装配工艺、安装及运输，对轴的变形等因素有关。

设计者可根据轴的具体要求进行设计，必要时可做几个方案进行比较，以便选出最佳设计方案，以下是一般轴结构设计原则：

1、节约材料，减轻重量，尽量采用等强度外形尺寸或大的截面系数的截面形状；2、易于轴上零件精确定位、稳固、装配、拆卸和调整；

3、采用各种减少应力集中和提高强度的结构措施；

4、便于加工制造和保证精度。

本毕业设计课题为减速器轴的设计，借助AutoCAD软件，先设计绘制图形，然后编制设计和制造工艺，通过车、铣床进行加工，从而实现零件的设计、制造一体化的图纸设计和图纸制造，具有相当大的实用价值和发展空间。

2零件图及图样分析

2.1零件图

图2-1

2.2图样工艺分析

如图2-1所示，根据图样零件的数据显示选择毛坯为：

直径85MM*420MM，被加工部分的各尺寸、形位、表面粗糙度值及凹凸配合等要求较高，零件结构较为复杂，包含了圆弧，外轮廓，切槽以及三维曲面的加工，且大部分的尺寸均达到IT8--IT7级精度。

工件选用三爪自定心卡盘装夹，由于该零件形状复杂所以把零件分为两步骤完成：

先车基准（零件左端面）→车宽2直径10.5的槽→车螺纹→车中间宽槽。

掉头装夹先车端面→车宽1.5直径为5的槽→车螺纹。

3零件加工工艺设计

在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。

因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。

但由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略，常常出现参数不全或不清楚，如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。

所以在审查与分析图纸时，一定要仔细核算，发现问题及时与设计人员联系。

对图2-1工件进行工艺分析可得知以下步骤并加工零件至成型。

下料→锻造→粗车→半精车→精车→磨削

另外在加工过程中为防止发生工件形变必须对工件进行热处理已去内应力，如粗车后对工件进行初步热处理，半精车后进行时效处理，精车完以后进行淬火以及磨削两端直径为35的轴径以达到其精度要求。

3.2刀具的选择和切削参数

车削用量的选择原则是：

（1）粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量ap，其次选择一个较大的进给量f,最后确定一个合适的切削进度v。

增大背吃刀量ap可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑，因此根据以上原则选择粗车切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是有利的。

（2）精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且均匀，此选择较小（但不太小）的背吃刀量ap和进给量f，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度v。

刀具选择的结果如下：

加工步骤

刀具切削参数主轴转速

序号

加工内容

刀具规格

n/r.min

进给速度

v

/mm.min

类型

材料

1

粗加工外轮廓

（T01）30°外圆车刀

硬质合金

1200

F0.2

2

半精加工外轮廓

（T02）35°外圆车刀

1500

F0.2

3

刀槽

（T04）直径1mm的槽刀

800

F0.1

4

精加工外轮廓

（T03）35°外圆车车

2000

F0.1

5

切宽槽

（T05）直径为5mm的槽刀

800

F0.1

6

车螺纹

（T06）30°螺纹刀

900

F0.4

7

粗加工外轮廓

（T07）30°外圆车刀

1000

F0.2

3.3夹具的选择与类型

3.3.1夹具的选择

数控加工对夹具主要有两大要求：

一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。

选用夹具时，通常考虑以下几点：

（1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。

（2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。

（3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。

（4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。

本次设计采用普通的三爪自动定心卡盘，其工作效率高，使用方便、准确度高。

由图3-3所视。

3.3.2夹具的类型

数控车床上的夹具主要有两类：

一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转

3.3.3零件的安装

数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意以下两点：

（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。

（2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。

由于本次设计的零件属于短轴类零件，故采用三爪自定心卡盘装夹。

其安装方便、安装精度较高。

4零件的加工工序及编程

4.1数控加工工序

1.车削端面作为基准。

2.车ø8、ø12、ø25、ø35和ø80的外圆阶梯轴。

3.半精车ø8、ø12、ø25、ø35和ø80的外圆阶梯轴。

4.精车ø8、ø12、ø25、ø35和ø80的外圆阶梯轴。

5.车宽2深10.5的槽。

6.车ø40宽槽。

7.车M12的螺纹。

8.掉头装夹。

9.车ø8、ø12、ø25、ø35和ø80的外圆阶梯轴。

10.半精车ø8、ø12、ø25、ø35和ø80的外圆阶梯轴。

11.精车ø8、ø12、ø25、ø35和ø80的外圆阶梯轴。

12.车ø40的宽槽。

13.车宽1.5深5的槽。

14.车M6的螺纹。

15.最后磨削两端ø35的直径。

4.2数控加工程序及备注

O0001程序开始

N01M03S1200

N02T0101M08

N03G00X82Z2

N04G73U39R10

N05G73P06Q18U0W0F0.3

N06G01X12F0.3

N07Z0

N08Z-7.7

N09X14

N10Z-36.2

N11X27

N12Z-99

N13X37

N14Z-165

N15X80

N16Z-173

N17G02X80Z-302R114.01

N18G01Z-315

N19G00X100Z100

N20M00

N21M05

N22M03S1200

N23T0101

N24G00X82Z2

N25G70P06Q18F0.1

N26G00X100Z100

N27M09

N28M05

N29M03S1500

N30T0202M08

N31G00X82Z2

N32G71U4R1

N33G71P34Q44U0W0F0.2

N34G01X10.5F0.2

N35Z0

N36Z-7.7

N37X12.5

N38Z-36.2

N39X25.5

N40Z-99

N41X35.5

N42Z-165

N43X81

N44Z-173

N45G00X100Z100

N46M00

N47M05

N48M03S1500

N49T0202

N50G00X82Z2

N51G70P34Q44.6F0.3

N52G00X100Z100

N53M09

N54M05

N55M03S2000

N56T0303M08

N57G00X82Z2

N58G71U4R1

N59G71P60Q75U0.000W0.00F0.1

N60G01X9.400F0.1

N61Z0.00

N62G03X10.000Z-0.30R0.3

N63G01Z-7.70

N64X11.400

N65G03X12.000Z-8.00R0.3

N66G01Z-36.20

N67X24.400

N68G03X25.000Z-36.50R0.3

N69G01Z-99.00

N70X34.400

N71G03X35.000Z-99.30R0.3

N72G01Z-165.00

N73X79.400

N74G03X80.000Z-165.30R0.3

N75G01Z-173

N76G00X100Z100

N77M09

N78M05

N79M03S2000

N80T0303M08

N81G00X85Z2

N82G70P60Q75

N83G00X100Z100

N84M09

N85M05

N86M03S800

N87T0404

N88G00X20Z2

N89G01Z-20.2F0.1

N90X10.5F0.1

N100X20

N101Z-20.7

N102X10.5

N103X20

N104Z-21.2

N105X20

N106G00X100Z100

N107M09

N108M05

N109M03S800

N110T0505M08

N111G00X83Z2

N112G01Z-178

N113G75R0.1

N114G75X40.2Z-302P5000Q4500R0F0.1

N115G01X85

N116G00X100Z100

N117M09

N118M05

N119M03S1500

N120T0303M08

N121G00X83Z2

N122G01Z-186

N123X40

N124Z-302

N125X79.4000

N126G02X80Z-302.3R0.3

N127G01X320

N128G00X100Z100

N129M09

N130M05

N131M03S900

N132T0606

N133G00X12Z3

N134G92X11.6Z-20.2F1

N135X11.4

N136X11.2

N137X11

N138X10.9

N139X10.8

N140X10.7

N141G00X100Z100

N142M30

掉头装夹

N01M03S1200

N02T0101M08

N03G00X82Z3

N04G71U2R1

N05G71P06Q15U0.000W0.00F0.1

N06G01X8F0.1

N07Z0

N08Z-9

N08X10

N09Z-30

N10X20

N11Z-56

N12X37

N13Z-105

N14X80

N15Z-110

N16G00X100Z100

N17M09

N18M05

N19M03S1200

N20T0101M08

N21G00X82Z3

N22G70P06Q15

N23G00X100Z100

N24M09

N25M05

N26M03S1500

N27T0202M08

N28G00X82Z3

N29G71U4R1

N30G71P31Q41U0.000W0.00F0.1

N31G01X7F0.1

N32Z0

N33Z-9

N34X9

N35Z-30

N36X19

N37Z-56

N38X36

N39Z-105

N40X80

N41Z-110

N42G00X100Z100

N43M09

N44M05

N45M03S1500

N46T0202M08

N47G00X82Z3

N48G70P06Q15

N49G00X100Z100

N50M09

N51M05

N56M03S2000

N57T0303M08

N58G00X82Z3

N58.5G71U4R1

N59G71P60Q76U.000R0.00F0.1

N60G01X5.400

N61Z0.00

N62G03X6.000Z-0.3R0.3

N63G01Z-9.00

N64G01X7.400

N65G03X8.000Z-9.30R0.3

N66G01Z-30.00

N67X17.400

N68G03X18.000Z-30.30R0.3

N69G01Z-56.00

N70X34.400

N71G03X35.000Z-56.30R0.3

N72G01Z-105

N73X79.400

N75G03X80.000Z-105.30R0.3

N76Z-110

N77G00X100Z100

N78M09

N79M05

N80M03S2000

N81T0303M08

N82G00X82Z3

N83G70P60Q76

N84G00X100Z100

N85M09

N86M05

N87M03S1500

N88T0303M08

N89G00X83Z3

N90G01Z-220

N91X40

N92Z-242

N93X79.4

N94G02X80Z-242.3R0.3

N95G00X100Z100

N96M09

N97M05

N98M03S800

N99T0404M08

N100G00X10Z3

N101G01Z-8.5

N102X5F0.1

N103X10

N104Z-9

N105X5

N106X20

N107G00X100Z100

N108M09

N109M05

N110M03S900

N111T0606M08

N112G00X6Z3

N113G92X5.9025Z-8.3F0.75

N114X5.7

N115X5.5

N116X5.3

N117X5.2

N118X5.1

N119X5.025

N120G00X100Z100

N121M30程序结束

致谢

三年的学习生活转瞬即逝,让人有些措手不及的感觉,好象还没开始已经结束。

时间的流逝其过程中经历的坎坷使一个人慢慢成熟，因而我对过去的日子和给过我鼓励、帮助的人们总是心怀感激，并让我倍加珍惜未来的生活。

在最后的一段时间里是最考验我们的时候.毕业设计是我们在大学里的最后一课,任务非常艰巨,要求也很严格.通过本次毕业设计，使对以前所学知识进行的一次系统而全面的巩固和复习。

在此次的毕业设计中,我遇到了许多的困难。

在学校各个部门及老师同学的帮助下我完成了毕业设计，因此我真诚的向那些给我帮助和指导的部门和个人致意我的谢意。

首先要感谢学院和机电工程系,为我们能较好进行设计提供了很多的帮助，为我们能顺利进行毕业设计提供了前提。

还应该感谢学校图书馆,给我们提供了大量的资料,对我解决设计中碰到的问题提供了很大的帮助。

其次,要感谢我们的设计指导老师：

卢波老师。

本次毕业设计是在她的悉心指导下展开的。

从设计题目的提出到论文的完成，卢老师都在关注我们的进度，卢老师一丝不苟的治学态度和高度的责任感，，使我难忘和感动。

谨向卢老师以最衷心的感谢。

他那丰富的专业知识和经验以及对专业孜孜不倦的敬业态度让我感触很深。

他给予了我们充分的指导，并且还培养了我们独立思考问题的能力。

从她身上,我不仅学到了很多专业方面的知识,还学到了一种严谨的求知精神。

所有这些都将成为我们以后继续学习的榜样。