数控机床齿轮轴的加工毕业设计.doc

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1、成都电子机械高等专科学校成教院毕业论文（设计） 数控机床齿轮轴的加工摘 要数控技术（数字控制技术）在制造业的广泛运用，使当今的制造业生产面貌涣然一新，通过毕业设计能使我们熟练掌握数控加工零件的编程技术，掌握设计机床用夹具的基本原理和方法，能根据加工要求设计出相应的产品，提高结构设计能力。齿轮轴零件在现代生活中占据十分重要和不可忽视的地位，它的数控生产加工工艺对于我们熟练掌握运用数控编程等相关技术具有很大的帮助.为此我在所学数控基础知识和原有的加工工艺设计基础上对齿轮轴零件的数控加工等工艺作出阐述,希望通过对此设计能使我们在数控技术应用和产品的加工方面得到一定的经验。本文详细的论述了数控加工技术

2、在加工齿轮轴零件中的加工工艺，通过对被加工零件的工艺分析，刀具选择，车削的工装，工艺卡片的制订，数控编程时应注意的问题等运用数控技术加工齿轮轴零件，使自己在数控技术运用方面得到一次较为全面、系统的训练，基本上达到了灵活运用数控技术加工各种零件，掌握数控编程和数控机床操作的目的。关键词：齿轮轴 数控编程与加工 工艺分析ABSTRACTThe numerical control technology (numerical control technology) in the manufacturing industry widespread utilization, causes the now

3、manufacturing industry production appearance to be scattered one newly, can cause us through the graduation project to grasp the numerical control processing components skilled the programming technology, grasps designs the engine bed with jigs basic principle and the method, can design the correspo

4、nding product according to the processing request, sharpens the structural design ability. The gear shaft components occupy very important and the noticeable status in the modern life, its numerical control production processing craft grasps skilled regarding us using the numerical control programmi

5、ng and so on correlation technique has the very big help. Therefore I in study the numerical control elementary knowledge and in the original processing technological design foundation counter gear axis components crafts and so on numerical control processing make the elaboration, hoped that through

6、 designs regarding this can cause us obtains certain experience in the numerical control technology application and the product processing aspect. This article detailed elaboration numerical control process technology in has processed in the gear shaft components the processing craft, utilization nu

7、merical control technology processing gear shaft components and so on question which through to is processed the components the process study, the cutting tool choice, the turning work clothes, the process chart making, when numerical control programming should pay attention, enables itself to obtai

8、n in the numerical control technology using the aspect one time is more comprehensive, systems training, basically achieved has processed each kind of components nimbly using the numerical control technology, grasps goal which the numerical control programming and the numerically-controlled machine

9、tool operated. Key words Gear shaft Numerical control programming and processing Process study目 录引 言1第一章 概 述21.1 齿轮轴零件数控加工目的21.2 数控车床的特点21.3 数控编程的特点31.4 控装备技术的发展趋势3第二章 零件机械加工工艺过程分析52.1 零件图样分析52.2 确定切削用量62.3 确定工序尺寸72.4 刀具选择82.5 分析加工顺序制定加工步骤82.6 加工顺序（工艺路线）122.7 加工设备选择132.8 数控加工编程程序14结 论19致 谢19参考文献20引

10、言齿轮轴类件的工艺特点首先是它的形面特征多，在基于特征的零件信息描述中可以把它分为主特征：内外圆柱面、圆锥面、齿轮表面等；辅助特征：键槽、小平面、花键、螺纹等。另外，齿轮轴类件加工所使用的机床多，材料及热处理种类也较多。再者，它的工艺特征如尺寸精度、形位公差、表面质量也要求较高。本文在基于特征的零件信息描述基础上，探讨了齿轮轴类件的工艺过程决策原则，并依据决策树的原理生成特征加工方法，以反向设计法形成该特征的整个加工过程即加工链。20第一章 概 述1.1 齿轮轴零件数控加工目的 作为一名刚踏出学校走向社会的学生,在平时的工作实践不断的总结经验学习知识是尤为重要的,数控技术在生产实践中的应用越来

11、越广泛,它使得制造业生产面貌焕然一新,它所带来的巨大效益也受到世界各国科技界的高度重视,同时也使数控技术进一步发展作为一名从事数控编程专业的学生来说,熟练掌握好自己的专业知识并能将其运用与生产实践中是一个漫长的过程,所以平时的积累就显得非常重要,我在平时的生产实践中对厂里的加工工艺以及技术做了些总结以往对我以后有帮住.这样就可以不断促进我的进步不断的提高我的水平.齿轮轴零件的数控生产加工工艺对于我们熟练掌握运用数控编程等相关技术具有很大的帮助.为此我们在原有的加工工艺设计基础上对齿轮轴零件的数控加工等工艺再此作出较为详细的阐述,希望通过对此设计能使我们在数控技术应用和产品的加工方面得到一定的经

12、验。1.2 数控车床的特点与普通车床相比，数控车床具有以下特点：1.采用了全封闭或半封闭防护装置数控车床采用封闭防护装置可防止切屑或切削液出，给操作者带来意外伤害。2.数控车床大都采用斜床身结构布局，排屑方便，便于采用自动排屑机。主轴转速高，工件装夹安全可靠。 3.数控车床大都采用了液压卡盘，夹紧力调整方便可靠，同时也降低了操作工人的劳动强度。 4.可自动换刀数控车床都采用了自动回转刀架，在加工过程中可自动换刀，连续完成多道工序的加工。 5.主、进给传动分离数控车床的主传动与进给传动采用了各自独立的伺服电机，使传动链变得简单、可靠，同时，各电机既可单独运动，也可实现多轴联动。1.3数控编程的特

13、点1.在一个程序段中，根据被加工零件的图样标注尺寸，从方便编程的角度出发，可采用绝对尺寸编程，增量尺寸编程或二者混合编程。2.加工零件的毛坯通常为圆棒料，加工余量较大，要加工到图样标注尺寸，需要一层层切削，如果每层加工都编写 程序，编程工作量将大大增加。数控系统有毛坯切削循环等不同形式的循环功能以减少编程工作量。3.对于刀具位置的变化，刀具几何形状的变化及刀尖圆弧半径的变化，都无须更改加工程序，编程人员可以 按照工件的实际轮廓尺寸进行编程。数控系统具有的刀具补偿功能使编程人员只要将有关参数输入到储存器中，数控系统就能自动进行刀具补偿。这样按装在刀架上不同位置 的刀具，虽然在装夹时刀尖到机床参考

14、点的坐标各不相同，但都可以通过参数的设置，实现自动刀具补偿，编程人员 只要使用实际轮廓尺寸进行编程并正确选择刀具号即可。1.4控装备技术的发展趋势1.数控装配技术水平数控装配技术水平的程度和现代化程度决定着整个国民经济的水平忽然现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和基本装备。总之，大力发展以数控技术为核心的先进数控制造技术已成为世界个发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。2.体系结构的发展方向（1）集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬

15、件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。（2）模块化硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。（3）网络化机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。（4）通用型开放式闭环控制模式采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提

16、出的。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。智能化、开放式、网络化成为当代数控系统的主要发展趋势：第二章 零件机械加工工艺过程分析2.1零件图样分析1.结构分析如图2-1，该零件由两部分组成分别是零件左端部分和零件右端部分，由圆柱面,螺纹 （内、外），退刀槽，圆弧面，圆锥面，镗孔、倒角 等构成的中等复杂轴零件图。2.分析零件主要尺寸公差和技术要求（1）24（+0.0210）孔的尺

17、寸公差很小，公差等级为it7级，但表面粗糙度要求并不高Ra=1.6um。（2）68(0- -0.2)外圆表面对24（+0.0210）内孔表面的同轴度允许差为0.05mm。（3）68(0- -0.2)对80右端面的垂直度允许差为0.05mm。（4）其余地方粗糙度均为Ra=3.2。3.保证尺寸公差及形位公差的工艺措施（1）22（+0.0520）镗孔表面用精车即能满足尺寸公差和表面粗糙度的要求，但测量时必须用内径千分尺。（2）选择66（0- 0.2）外圆表面为定位基准面，在一次装夹加工中80右端面68（0- -0.2）外圆及22（0.052-0）镗孔，即可保证他们之间的垂直度和同轴度要求。 图2-1

18、 零件图4.毛坯、余量分析（1）零件采用45120的圆柱毛坯,零件左端部分外圆面28、32粗加工后留0.3的余量。 （2）零件采用45120的圆柱毛坯，零件右端部分外圆面M30、26、30、34、38粗加工后留0.3的余量。5.结构工艺性分析（1）加工零件左端部分工艺分析工序1：用号刀车棒料外圆。工序2：用号刀车外圆和外圆面。（2）加工零件右端部分工艺分析工序1：用号刀车棒料外圆。工序2：用号刀车外圆面、圆锥面。工序3：用号刀车退刀槽外圆面。工序4：用、号刀车M和M螺纹。2.2 确定切削用量本文加工的零件是齿轮轴,轴类零件本身的结构特征和主轴上各主要表面的尺寸要求都决定了以轴线为定位基准。根据

19、粗基准选择原则选择外圆为粗基准,再根据基准统一原则选择主轴中心线为精基准。1.粗、精车外轮廓所用刀具为T2，90外圆车刀，刀具尺寸2020，型号是MVJNR2020K16加工66和件左端所有外圆余量为1mm，因为加工量比较大，所以分2次走刀切除66和件左端所有外圆的全部余量，背吃刀量为2。根据表面粗糙度要求3.2Ra/m,要求比较高，查机械加工切削数据手册得：f=0.29mm/r。查机械加工切削数据手册得: 切削速度为140 mm/min, 因此根据公式vc=dwn/1000求得转速n=1100。2.粗镗孔所用刀具为T3，镗孔刀，刀具尺寸2020，型号是S12K-STTCR11，加工22余量为

20、0.3mm。因为加工量比较小，所以可以一次走刀切除22的剩余余量，背吃刀量为0.3。查机械加工切削数据手册得：f=0.18mm/r。查机械加工切削数据手册得: 切削速度为150 mm/min, 因此根据公式vc=dwn/1000求得转速n=900。3.精镗孔所用刀具为T3，镗孔刀，刀具尺寸2020，型号是S12K-STTCR11，加工22余量为0.3mm。因为加工量比较小，所以可以一次走刀切除22的剩余余量，背吃刀量为0.3。查机械加工切削数据手册得：f=0.18mm/r。查机械加工切削数据手册得: 切削速度为150 mm/min, 因此根据公式vc=dwn/1000求得转速n=1200。 2

21、.3 确定工序尺寸1.M242-6H内螺纹的工序尺寸确定加工方案：粗攻螺纹精攻螺纹确定经济精度：确定加工余量：粗车：0.2mm；2.外圆的工序尺寸确定加工方案：粗车半精车确定经济精度：粗车：IT12；半精车：IT9确定加工余量：粗车余量：0.25mm3.所有外圆加工方案：粗车半精车确定经济精度：粗车：IT12；半精车：IT9确定加工余量：粗车余量：0.25mm2.4 刀具选择根据刀具的选择院原则，选择刀具。（见表2-1）表2-1 刀具的选择T1号刀450弯头车刀加工内容：车端面T2号刀900外圆车刀加工内容：轴件左端66的外圆面和台阶T3号刀镗孔刀加工内容：粗精镗22的内圆面T4号刀切槽刀加工

22、内容：车两处退刀槽T5号刀外螺纹加工内容：车M602的螺纹T6号刀内螺纹加工内容：车M242-6H的内螺纹2.5 分析加工顺序制定加工步骤1.加工零件左端部分（1）车端面用三爪自定义卡盘装夹，伸出长度为大于等于50，端面车平即可。（见图2-2）图2-2（2）车外圆外圆尺寸为80mm，长度为45mm，具体加工见图2-3。 图2-3（3）车台阶面外圆为60（-0.2- 0），长度为30（+0.5- -0.5）。（4）镗孔22。（5）倒角两处1*45。2.加工右端面部分（1）车端面，调头装夹66（-0.20），保证长度8。（2）车台阶面，外圆68（-0.20），长度70（+0.2-0.2）。（3）车

23、台阶面，外圆60（0.150），长度55（+0.15-0.15）。（4）车台阶面，外圆为54（-0.10），长度为20（+0.1-0.1）。 （见图2-4） 图2-4（5）倒角3处1X45（见图2-5） 图2-5（6）切槽两处4X1.5（见图2-6） 图2-6 （7）车内螺纹倒角1X45。（8）车锥面，锥度为1：5，A/2=5.43，大端直径54（-0.10）。（9）车外螺纹M60X2。2.6 加工顺序（工艺路线）齿轮轴零件的加工可以分三道工序:1.第一道工序是左端部分外圆柱面、台阶面、镗孔加工。2.第二道工序是右端部分外圆柱面、圆锥面内螺纹孔、切槽加工。3.第三道工序是按零件精度检验表和图样

24、要求全部检验。1.工序1：零件左端部分1加工次工序的加工内容包括：（1）先加工左端面零件伸出卡盘约60毫米，找正后夹紧。（2）使用1号刀粗精车零件左左端面。快速退回换刀点。（3）用2号刀，采用G71进行工件左端面部分的轮廓循环粗加工。（4）用2号刀，采用G70进行工件左端面部分的轮廓循环精加工。（5）用3号刀镗22mm的内孔并倒角。（6）卸下工件用铜皮包住已经加工过的66（0- -0.2）mm的外圆，掉头使工件上80的台阶端面与卡盘端面紧密接触后夹紧，准备加工工件右端。（7）手动车端面控制工件总长。如果坯料总长在加工前已经控制在85-90（mm）之间，且两断教平整，则不必进行此操作。2.工序2

25、：零件右端部分2加工此工序的加工内容包括：（1）使用1号刀粗精车零件左右端面，快速退回换刀点。（2）用2号刀，采用G71进行工件右端面部分的轮廓循环粗加工。（3）用2号刀，采用G70进行工件右端面部分的轮廓循环精加工。（4）用5号刀用G75 进行切槽循环加工。（5）用4和.6号刀用G76进行螺纹循环加工。2.7 加工设备选择根据数控实训中心的数控机床切削性能，我选择西门子卧式K6146i数控车床。其有很多优点：1、 控制精度高，可靠性好。2、主轴轴承采用国外进口，噪音小、抗震能力强、旋转精度高。3、机床床身采用特殊加强筋，机床刚性好。4、机床导轨采用中频淬火处理，表面硬度高、耐磨性好，使用寿命

26、长。5、自动刀架采用多刀装夹、系统控制，重复定位精度高。6、纵、横向进刀采用高精度滚珠线杆，动态稳定性可靠。1.数控车床的刀具（1）对刀具的要求数控车床能兼作粗、精加工。为使粗加工能以较大切削深度、较大进给速度地加工，要求粗车刀具强度高、耐用度好。精车首先是保证加工精度，所以要求刀具的精度高、耐用度好。为减少换刀时间和方便对刀，应可能多地采用机夹刀。数控车床还要求刀片耐用度的一致性好，以便于使用刀具寿命管理功能。在使用刀具寿命管理时，刀片耐用度的设定原则是以该批刀片中耐用度最低的刀片作为依据的。在这种情况下，刀片耐用度的一致性甚至比其平均寿命更重要。（2）数控车床的刀具数控车削用的车刀一般分为

27、三类，即尖形车刀、圆弧形车刀和成型车刀。以直线形切削刃为特征的车刀一般称为尖形车刀。这类车刀的刀尖(同时也为其刀位点)由直线形的主、副切削刃构成，如90内、外圆车刀，左、右端面车刀，切槽(断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。用这类车刀加工零件时，其零件的轮廓形状主要由一个独立的刀尖或一条直线。2.数控车床的卡盘液压卡盘是数控车削加工时夹紧工件的重要附件，对一般回转类零件可采用普通液压卡盘；对零件被夹持部位不是圆柱形的零件，则需要采用专用卡盘；用棒料直接加工零件时需要采用弹簧卡盘。3.数控车床的尾座对轴向尺寸和径向尺寸的比值较大的零件，需要采用安装在液压尾架上的活顶尖对零件尾端进行支撑，

28、才能保证对零件进行正确的加工。尾架有普通液压尾架和可编程液压尾座。4.数控车床的刀架刀架是数控车床非常重要的部件。数控车床根据其功能，刀架上可安装的刀具数量般为8把、10把、12把或16把，有些数控车床可以安装更多的刀具。刀架的结构形式一般为回转式，刀具沿圆周方向安装在刀架上，可以安装径向车刀、轴向车刀、钻头、镗刀。车削加工中心还可安装轴向铣刀、径向铣刀。少数数控车床的刀架为直排式，刀具沿一条直线安装。5.数控车床可以配备两种刀架（1）专用刀架 由车床生产厂商自己开发，所使用的刀柄也是专用的。这种刀架的优点是制造成本低，但缺乏通用性。（2）通用刀架 根据一定的通用标准而生产的刀架，数控车床生产

29、厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。2.8 数控加工编程程序1.编制数控车削程序SIEMENS系统编程：%_N_JL3832_MPF$PATH=/_N_MPF_DIRG90 G94 G71 G23 G54M3 S800T1D1G0 Z2 X80G1 ZO F50X-0.5G0 Z2X100 Z150 M9M5MOM3 S600T2D1G1 X84 Z1 M7X83 F50GO X83 Z2 M7_CNAME=”JL383201”R105=1 R106=0.25 R108= 1.5 R109= R110 R111=100LCYC95X100 Z150 M9M5 MO M3 S1200T1

30、D1 F100GO X74 Z2 M7JL383201GO X100 Z150 M9 M5M0M3 S800T3D1GO X21.5 Z2 M7G1 Z-18 F100X18GO Z150 M9M5M0M3 S1200T4D4G0 X24 Z1 M7G1 X22 Z-11 F100Z-18X18GO Z150 M9X100M5M2%_N_JL383201_MPF;$PATH=/_N_MPF_DIRG1 X64 Z0X66 Z-1X66 Z-30X78X80 Z-31Z-39X78 Z-40X83RET2.轴零件右端的加工程序用SIEMENS系统编程：%_N_JL3833_MPF;$PATH=/

31、_N_MPF_DIRG90 G94 G71 G23 G54M3 S800T1D1G0 X84 ZO M7G1 X-0.5 F50G0 X100 Z150 M9M5MOM3 S800T2D1G0 X83 Z2 M7_CNAME=”JL383301”R105=1 R106= 0.25 R108=1.5 R109=0 R110= 1.5 R111=100 R112=50LCYC95G0 X100 Z150 M9M5M0 M3 S1200T2D1G0 X83 Z2 M7JL383301 GO X100 Z150 M9M5M0M3 S600T4D1G0 X80 Z-55 F50R100=68 R101=

32、-55 R105=1 R106=0.25 R107=4 R108=2R114=4 R115=5 R116=0 R117=1 R118=0 R119=1LCYC93G90 G0 X100 Z100X65 Z2G0 X65 Z-17R100=68 R101=-17 R105=1 R106=0.25 R107=4 R108=2R114=4 R115=5 R116=0 R117=1 R118=0 R119=1LCYC93G90 G0 X100 Z150 M9M5M0T5D1M3 S600GO X65 Z-51 M7R100=60 R101=-51 R102=60 R103=0 R104=2 R105=

33、1 R106=0.05 R109=4 R110=2 R111=1.299 R112=0 R113=4 R114=1LCYC97GO X100 Z150 M9M5M0M3 S600T6D1G0 X20 Z4 M7R100=24 R101=0 R102=24 R103=-15 R104=2 R105=2 R106=0.05 R109=4 R110=2 R111=1.299 R112=0 R113=7 R114=1LCYC97GO X100 Z150 M9M5结 论短暂一个月的毕业设计在匆匆忙忙中过去了，这次的毕业设计让我受益非浅，学到了很多新的东西， 比如工艺设计的流程，加工的方案，加工的顺序，刀

34、柄刀具的选择，切削用量的选择，以前这些数据都是随便定的，通过这次的实习才知道真正设计的时候都是要通过查阅相关的手册得来的。在一个月的时间中，我们学习了零件的工艺分析、数控机床的选用，零件工艺方案设计，包括进给路线、加工余量、切削用量、机床夹具的选择等内容。最终完成零件的机械加工工艺过程卡片，数控加工工序卡片，工件的定位和夹紧方案草图，数控刀具卡片，数控加工进给路线图。并且在学习以上知识的同时也练习了CAD、UG、数控仿真加工、数控机床加工等知识，既完成了课程，又对以往学习的知识进行了完整的复习，可以说是一举多得。大大提高了我们的专业水平，培养了我们掌握有关工程设计的程序、方法与技术规范，提高工

35、程设计计算、图纸绘制、编写技术文件的能力；培养我们掌握实验、测试等科学研究的基本方法；锻炼我们分析与解决工程实际问题的能力。给我们树立正确的设计思想和培养我们严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风。我们已经踏入工作岗位，这次毕业设计为我们的未来的打下坚实的基础，让我们更好的适应工作环境，同时也锻炼了我们坚韧不拔，迎难而上的精神。锻炼了我们发现问题，解决问题的能力。使我们的专业知识和水平更加的完善。我们要发扬实习期间的能力和精神，成为社会有用的人才，为自己开创美好的未来。在我设计的过程中，我的设计老师陈老师给了我很大的帮助，我了解到了什么叫工艺设计，怎么样去完成一个工件的全部工艺流程，通过查手册

36、，找数据，给设计过程中的所有数据都能有一个详细的标准，这是我的最终学习目的，现在的学习为的就是以后在工作当中的熟练运用，我想在这一个月的实习中我的确学到了很多东西，为自己以后在数控技术应用方面奠定一定的基础。致 谢在我的指导老师张祖科老师的帮助下，为期数天的毕业设计终于顺利完成。张祖科老师对本次的毕业设计的任务、要求、以及说明书的格式、章节的设置都提出了许多宝贵的修改和补充意见，在此谨致谢意。并对本次毕业设计中的各位指导和帮助我的同学以及本次设计中的所列参考文献的作者们表示真挚的谢意。谢谢您们在本次设计对我的指导，让我在这一个多月的时间内学到了许多的知识，让我受益匪浅！同时也感谢我的班主任老师

37、，让我在温馨、和谐的环境下完成了大学的学习生涯，在此我表示衷心的感谢！在我今后的奋斗生涯中，我一定好好记住指导老师和班主任的教诲与帮助，使自己越来越出色！感谢您们！参考文献1. 王志平.数控编程与操作.高等教育出版社， 20032. 金喜德.金工实习.高等教育出版社， 20003. 赵长明.机械加工工艺及编程.机械工业出版社， 20014. 李真峰.数控加工工艺.上海：交通出版社， 20045. 张耀宗.机械加工工艺设计实用手册.航空公司出版社， 20006. 黄 卫.数控技术与数控编程.上海：机械工业出版社，19987. 王荣兴.数控加工中心中级工强化认证培训.北京：高等教育出版社，2003