【正文】 ......................................... 39 致謝 ............................................................... 40 第二章 花鍵軸的加工工藝 4 第一章 緒論 本課題的零件花鍵軸介紹 圖 11花鍵軸 本設計為花鍵軸，它是用于 車 、 各類生產(chǎn)用機械 、 航空航天 、 船舶重工等領域 ,一般都是起傳動作用 。本文根據(jù)該零件的圖紙 及技術要求，對該零件進行了詳細的數(shù)控加工工藝分析，依據(jù)分析的結果，確定了該零件的加工方法、裝夾方式、定位基準、使用刀具、加工順序安排、工步劃分，走刀路線和切削用量等，并編制了零件的數(shù)控加工工藝卡片、數(shù)控加工工序卡片和刀具卡片等，最后，采用手工編程編制了該零件的數(shù)控加工程序?；ㄦI軸在一定的行業(yè)中能夠發(fā)揮重要的作用和性能，按照原理和工作程序進行生產(chǎn)和加工，保證能夠在生產(chǎn)中發(fā)揮重要的作用。 1955 年蘇諾維科夫?qū)A弧齒輪進行了深入的研究，圓弧齒輪遂得以應用于生產(chǎn)。 花鍵是機械制造業(yè)中的關鍵傳動零部件，其制造工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量，直接影響各類機械的總成質(zhì)量。加工工藝已漸成熟，基本可滿足需求。本課題將進步提高加工過程的標準化，改善誤差過大，定心精度不高，熱處理后變形，磨削花鍵軸小徑時 ,形位公差難以保證 ,導致誤差影響定心精度及裝配精度 ,影響鍵側間隙及傳動精度等問題。 對小徑定心精度高 ,穩(wěn)定性好 ,能用磨削花鍵的方法消除熱處理后存在的變形 ,并有助于提高花鍵副的接觸面 ,從而提高產(chǎn)品的使用壽命。 第二章 花鍵軸的加工工藝 6 第二章 花鍵軸的數(shù)控加工工藝 圖 21 所示為花鍵軸的零件圖，其材料為 45 鋼，毛坯尺寸為 φ 40mmX200mm（直徑 *長），批量生產(chǎn)。 它屬于臺階軸類零件，由圓柱面、導角、軸肩、退刀槽、砂輪越程槽、螺紋、鍵槽和花鍵等組成。 該花鍵軸規(guī)定了主要軸頸，外圓以及軸肩有較高的尺寸、位置精度和較小的表面粗糙度值，并有熱處理要求。因此， 該花鍵軸的關鍵工序是軸頸和外圓的加工。零件重要的軸向加工部位有：零件左端φ 36花鍵圓柱段的軸向長度為 94，零件右端φ 25 與零件右端φ 20圓柱段的軸向長度威海職業(yè)學院畢業(yè)設計 7 全長為 33，如圖 21所示，由上述尺寸可以確定，零件的軸向尺寸應該以零件右端面為基準。因此，確定毛坯要從機械加工和毛坯制造兩方面綜合考慮，以求得最佳效果。該花鍵軸的材料是鋼材，因此可直接選用鋼材。 合理選用材料和規(guī)定熱處理的技術要求，對提高 軸類零件的強度和使用壽命有重要意義，同時，對軸的加工過程有極大的影響。并且各外圓直徑尺寸相差不大，故選擇φ 40X200mm 的熱軋圓鋼作毛坯（如圖 22）?；ㄦI齒形采用專用花鍵銑床銑削。因此外圓表面的加工方案可為： 外圓表面的加工方案可為： 粗車→半精車→精車 鍵槽的加工方案可為：粗銑 →精銑 花鍵的加工方案可為：粗銑→精銑 花鍵軸定位基準的確定 主軸主要表面的加工順序，在很大程度上取決于定位基準的選擇。這樣既基準統(tǒng)一，又使定位基準與設計基準重合。具體選擇時還要注意以下幾點。 ，為提高工件加工時工藝系統(tǒng)的剛度，可只用外圓表面定位或用外圓表面和一端中心孔做定位基準。 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。 ② 盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位裝夾后，加工出全部待加工表面。 該零件既是花鍵軸又是階梯軸，其加工精度要求又較高，所以零件兩中心孔是設計和工藝基準 由于該花鍵軸的幾個主要配合表面及軸肩面對基準軸線沒有徑向圓跳動和端面圓跳動的要求，所以在數(shù)控粗車加工中，該零件可以利用零件左、右端 φ 20 的外圓柱段與 B型中心孔，采用三爪自動定心卡盤一夾一頂?shù)难b夾定位方式進行裝夾定位即可滿足圖紙要求；在數(shù)控精車加工中，該零件利用兩端 B型中心孔和完成粗加工的φ20 的圓柱段，采用雙頂尖一雞心夾的裝夾方式進行零件的裝夾定位。 花鍵軸走刀路線的制定 走刀路線包括刀具的運動軌跡和各種刀具的使用順序，是預先編制在加工程序中。 走刀路線的選擇： 1 最短的切削進給路線 切削進給路線為最短，可有效地提高生產(chǎn)效率，降低刀具的損耗等，在安排粗加工或半精加工的切削進給路線時，應同時兼顧到被加工零件的剛性及加工的工藝性等要求，不要故顧此失彼。 3完成輪廓的連續(xù)切削進給路線 在安排可以以刀或多刀進行的精加工工序時，其零件的完工輪廓應由最后一刀連續(xù)加工完成。 花鍵軸的進給路線 威海職業(yè)學院畢業(yè)設計 9 車削右端外輪廓如圖 23所示： 圖 23右端外輪廓進給路線 切削右端越程槽， 加工完成后回到換刀 點換刀，再對 退刀槽 進行切削加工，完成后在回到換刀點。 一般在主軸毛坯鍛造后，首先安排正火處理，以消除鍛造內(nèi)應力，細化晶粒，改善機加工時候的切削性能。在粗加工階段，經(jīng)過粗車，鉆床等工序，主軸的大部分加工余量被切除。 半精加工后，除重要表面外，其他表面均已達到設計尺寸。而后續(xù)的精加工工序可以消除淬火的變形。對于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并應編入程序單內(nèi)。 合理選擇切削用最的原則是： ，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本。 具體數(shù)值應根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結合經(jīng)驗而定。在數(shù)控車削中，粗加工時，一次進給應盡可能除全部余量。半精加工 時，背吃刀量取為 ～ 2 mm。在數(shù)控銑削加工中：當工件表面粗糙度值要求為 Ra＝ ～ 25μ m時，粗銑一次進給就可以達到要求。當工件表面粗糙度值要求為 Ra＝ ～ m時，應分為粗銑和半精銑兩步進行。粗銑后留 ～ 1 mm余量，在半精銑時切除。半精銑時背吃刀量或側 吃刀量取 ～ 2mm；精銑時，背吃刀量取 ～ 1 mm。當零件精度要求較高時，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 ～ 。 粗銑鍵槽時，背吃刀量取 精銑鍵槽時，被吃刀量取 1mm 粗銑花鍵時，被吃刀量取 2mm 精銑花鍵時，被吃刀量取 1mm 主軸轉速的選擇，主要考慮切削加工的經(jīng)濟性，必須保證刀具的經(jīng)濟壽命，同時切削負荷不應該超過機床的額定功率。 n=1000Vc/π D （式 28） 式中， Vc－切削速度，由刀具的耐用度和機床的性能決定； D－工件直徑或刀具直徑（ mm）。因為切削速度 Vc與刀具耐用度關系比較密切，隨著 Vc的加大，刀具耐用度將急劇降低，故 Vc的選擇主要取決于刀具耐用度。在光車外圓時，主軸轉速應根據(jù)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(zhì)等條件所允許的切削速度來確定。硬質(zhì)合金外圓車刀切削速度的選用參考表 。 因為花鍵軸的材料為 45號鋼屬于中碳鋼，所以它的轉速范圍在 100130m/min 和130160 m/min， 在車外圓輪廓時： 粗車外圓輪廓 Vc＝ 80m/min，精車外圓輪廓 Vc＝ 100m/min由于工件的直徑為 40mm，故 代入公式 2－ 8 即粗車時 n=1000*80/*40＝ 636r/min,根據(jù)機床的轉速范圍，取 650 r/min作為粗車轉速。 2）車螺紋時主軸的轉速。大多數(shù)經(jīng)濟型數(shù)控車床推薦車螺紋時的主軸轉速 n為 n≤ 1200/pK （式 29） 式中 P－被加工螺紋的螺距或?qū)С蹋?mm； K－保險系數(shù)，一般取 80。 （ 2）數(shù)控銑床主軸轉速 n的選擇 由于切削速度跟主軸轉速的關系，所有在銑削的切削速度與刀具的耐用度、每齒進給量、背吃刀具、側吃刀量及銑刀齒數(shù)成反比，而與銑刀直徑成正比。為提高刀具耐用度，允許使用較低的切削速度。 表 銑削加工切削速度參考值 工件材料 硬度 /HBS Vc/(m min1) 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 ＜ 225 18～ 42 66～ 150 第二章 花鍵軸的加工工藝 14 鋼 225～ 325 12～ 36 54～ 120 325～ 425 6～ 21 36～ 75 從理論上講， cv 的值越大越好，因為這不僅可以提高生產(chǎn)率，而且可以避免生成積屑瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗糙度值。 進給量 f的選擇應該與背吃刀具和主軸轉速相適應。在切斷、車削深孔或精車時，應選擇低的進給速度。 粗車時，一般取 f＝ ～ ；精車時，常取 f＝ ～ ；切斷時，取f＝ ～ 。 量參考值和按工件表面粗糙度的要求選擇進給量的參考值 表 硬質(zhì)合金車刀粗車外圓及端面的進給量 工件材料 刀桿尺寸 BH/(mm mm) 工件直徑dw/mm 背吃刀量 pa /mm ≤ 3 ＞ 3～ 5 ＞ 5～ 8 ＞ 8～ 12 ＞ 12 進給量 f/(mm ，表中進給量應乘系數(shù) k=。 ，進給量應減小。 根據(jù)上述表 ：粗車每轉進給量 f為 ，精車每轉進給量 f為 ，最后根據(jù)公式 Vf=nf計算粗車、精車進給速度分 195mm/min和 85mm/min。 切槽刀的進給速度為 45mm/min。進給量與每齒進給量的關系為： F= Zf N （式 2－ 10） 每齒進給量 fz的選取，主要依據(jù)工件材料的力學性能、刀具材料的力學性能、工件表面粗糙度等因素。硬質(zhì)合金銑刀的每齒進給量，高于同類高速鋼銑刀。每齒進給量的確定可參考 表 。 表 銑刀每齒進給量參考值表 工件材料 fz/mm 粗銑 精銑 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 第二章 花鍵軸的加工工藝 16 鋼 ～ ～ 002～ ～ 鑄鐵 ～ ～ 綜合選?。? 粗銑 Zf = 精銑 Zf = 銑刀齒數(shù) z=2 上面計算出： 粗n =1200 r/min 精n =1600 r/min 將它們代入式子 210計算。另外，數(shù)控加工主軸轉速比普通機床高 1－ 2倍，且主軸輸出功率大，因此與傳統(tǒng)加工方法相比，數(shù)控加工對刀具的要求更高。這就要求采用新型優(yōu)質(zhì)材料制造數(shù)控加工刀具，并合理選擇刀具結構、幾何參數(shù)。一般情況下應優(yōu)先選用標準刀具，必要時也可采用各種高生產(chǎn)率的復合刀具及其他一些專用刀具。 刀具的材料有很多種，目前常用的數(shù)控刀具材料有高速鋼、硬質(zhì)合金、涂層硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼、金剛石等。 表 切削材料的性能和應用范圍 刀具材料 優(yōu)點 缺點 典型應用 高速鋼 抗沖擊能力強、通用性好 切速低，耐磨性差 低速、小功率和斷續(xù)切削 硬質(zhì)合金 通用性最好、抗沖擊能力強 切削速度有限 大多數(shù)材料的粗、精加工，包括鋼、鑄鐵、特殊材料和塑料 涂層硬質(zhì)合金 通用性很好、抗沖擊能力強，中速切削性能好 切削速度限制在中速 范圍 除了速度比硬質(zhì)合金高外，其他和硬質(zhì)合金一樣 金屬陶瓷 通用性很好，中速切削性能好 抗沖擊能力差，切削速度限制在中速范圍 鋼、鑄鐵、不銹鋼和鋁合金 立方氮化硼 高熱硬性，高強 不能切削硬度低 切削硬度在 45～威海職業(yè)學院畢業(yè)設計 17 度，高抗熱沖擊性能 于 45HRC的材料，有限制地應用，成本高 70HRC之間的材料 金剛石 高耐磨性，高速性能好 抗沖擊能力差，切削鐵質(zhì)金屬化學穩(wěn)定性差，有限的應用 高速粗切和精切有色金屬和非金屬材料 根據(jù)加工的要求一般我們車床刀具材料選擇硬質(zhì)合金。 綜合上述所述以及零 件的加工工藝的要求。 1號刀：粗精加工外圓車刀 (主偏角 Kr=900副偏角 Kr180。 6號刀： 成形銑刀 （銑花鍵） 根據(jù)以上分析制作道具卡片（如表 ） 將所選定的刀具參數(shù)填入加工刀具卡片中 ， 以便于編程和操作管理。 的 外圓車刀 1 車端面及粗車輪廓 自動 3 T02 B=2mm 切 槽刀 1 退刀槽 自動 4 T03 B=3mm 切 槽刀 1 退刀槽 自動 5 T04 60176。除此之外，主要考慮下列幾點： 當零件加工批量小時，盡量采用組合夾具，可調(diào)式夾具及其它通用夾具； 當小批量或成批生產(chǎn)時 才考慮采用專用夾具，但應力求結構簡單； 夾具要開敞，其定位、夾緊機構元件不能影響加工中的走刀（如產(chǎn)生碰撞等）； 裝卸零件要方便可靠，以縮短準備時間，有條件時，批量較大的零件應采用氣動或液壓夾具、多工位夾具。用三爪自定心卡盤來夾工件，再用頂尖頂住工件的一端面。 由于零件是圓柱體的，在銑 鍵槽時僅用平口虎鉗裝夾是不能夠完成零件的加工。在加工花鍵