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齿轮轴类毕业论文
邢台职业技术学院毕业论文
论文题目：
齿轮轴数控加工毕业设计
姓名肖驰
班级机电一体化111班
系别机电系
学校邢台职业技术学院
指导教师丁广文
2014年4月
齿轮轴零件数控加工毕业设计
摘要
数字控制技术在机械制造业中的广泛运用，使当今的机械制造业生产面貌焕然一新，通过毕业设计能使我熟练掌握数控加工零件的编程技术、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。
齿轮轴类零件在现代生活中占据十分重要的地位，它的数控生产加工工艺对于我熟练掌握及运用数控编程等相关技术有很大的帮助。
为此我在所学专业基础知识和原有的加工工艺设计基础上对齿轮轴类零件的数控加工工艺做出论述，希望通过此次设计能使我在数控技术的应用和产品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在加工齿轮轴类零件中的加工工艺，通过对被加工零件的一系列工序以及工艺分析，使自己在数控技术运用方面得到一次较为全面的系统的训练，从而使自己基本上达到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：
数控技术，齿轮轴零件，工艺分析
目录
第一章概述··················································1
1.1数控加工齿轮轴零件的目的···································1
1.2数控车床的特点·············································2
1.3数控装备技术的发展趋势·····································3
1.4数控技术国内外发展状况·····································7
第二章零件机械加工工艺分析·····························8
2.1零件图样分析···············································8
2.2定位基准选择···············································9
2.3确定切削用量···············································9
2.4确定工序尺寸···············································10
2.5刀具选择···················································11
2.6分析加工工序制定加工步骤···································11
2.7加工顺序（工艺路线）········································12
2.8加工设备选择···············································13
2.9数控加工编程程序···········································14
第三章总结··················································18
参考文献
附录A机械加工工艺过程卡片
附录B数控加工刀具卡片
附录C数控加工工序卡片
致谢
第一章概述
1.1数控加工齿轮轴零件的目的
数控技术是一门整合了机械技术、物理技术、电子技术、计算机技术、网络通信技术等多门学科的知识，它是先进的数字控制技术与传统的机床制造技术相结合的产物。
目前，数控加工技术成为了机械制造领域中最有前途的先进制造技术之一，数控技术的应用已渗入到制造业的各个行业，无论是传统的机械加工和精密加工，还是电子产品的生产都广泛应用数控技术及数控设备。
作为一名专业为机电一体化的学生，对于数控技术在生产实践中的应用是非常了解的。
它区别于普通机械加工的地方在于，数控加工技术更适合于多品种、小批量、结构复杂、精度要求较高的零件的自动化生产，它具有加工精度高、加工对象适应性强、自动化程度高、劳动强度低、生产效率高、经济效益好、现代化管理程度高等特点。
随着社会的进步，科技的发展，数控技术应用越来越广泛，数控专业人才倍受企业的青睐。
也就是说，数控技术专业应用型人才有着广阔的就业前景和发展空间。
而对于我来说，熟练掌握好有关于它的知识并能将其在实际生产中运用是一个漫长的过程，所以在平时的实践中积累经验就显得非常重要。
在这其中，齿轮轴类零件的数控生产加工工艺对我熟练掌握并运用数控编程等相关技术是具有很大帮助的。
为此，我在原有的加工工艺设计基础上，对齿轮轴类零件的数控加工等工艺做出较为详细的阐述，希望通过这次的设计能使我在数控技术应用和产品的加工方面得到一定的经验。
1.2数控车床的特点
数控机床是机电一体化的典型代表，与通用机床和专用机床相比，数控机床具有以下主要特点:
●具有高度柔性，适于多品种、单件小批零件的加工
●加工精度高，多轴联动可实现复杂轮廓的插补运动，适于高精度、形状复杂零件的加工
●高的加工生产率
●减轻劳动强度，改善劳动条件
●有利于实现机械加工的现代化管理
1.3数控装备技术的发展趋势
装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。
马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。
制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。
此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。
总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各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。
1.4数控技术国内外发展状况
近年来，随着计算机技术的发展，数字控制技术已经广泛应用于工业控制的各个领域，尤其是机械制造业中，普通机械正逐渐被高效率、高精度、高自动化的数控机械所代替。
目前国外机械设备的数控化率已达到85%以上，而我国的机械设备的数控化率不足20%，随着我国机制行业新技术的应用，我国世界制造业加工中心地位形成，数控机床的使用、维修、维护人员在全国各工业城市都非常紧缺，再加上数控加工人员从业面非常广，可在现代制造业的模具、钟表业、五金行业、中小制造业、从事相应公司企业的电脑绘图、数控编程设计、加工中心操作、模具设计与制造、电火花及线切割工作，所以目前现有的数控技术人才无法满足制造业的需求，而且人才市场上的这类人才储备并不大，企业要在人才市场上寻觅合适的人才显得比较困难，以至于导致模具设计、CAD/CAM工程师、数控编程、数控加工等已成为我国各人才市场招聘频率最高的职位之一。
在各种招聘会上，数控专业人才更是企业热衷于标注“急聘”、“高薪诚聘”等字样的少数职位之一，以致出现了“月薪6000元难聘数控技工”，“年薪16万元招不到数控技工”的现象。
据报载，我国高级技工正面临着“青黄不接”的严重局面，原有技工年龄已大，中年技工为数不多，青年技工尚未成熟。
在制造业，能够熟练操作现代化机床的人才已成稀缺，据统计，目前，我国技术工人中，高级技工占3.5%，中级工占35%，初级工占60%。
而发达国家技术工人中，高级工占35%、中级工占50%、初级工占15%。
这表明，我们的高级技工在未来5—10年内仍会有大量的人才缺口。
随着产业布局、产品结构的调整，就业结构也将发生变化。
企业对较高层次的第一线应用型人才的需求将明显增加。
而借助国外的发展经验来看，当进入产业布局、产品结构调整时期，与产业结构高度化匹配、培养相当数量的具有高等文化水平的职业人才，成为迫切要求。
而对于数控加工专业，不仅要求从业人员有过硬的实践能力，更要掌握系统而扎实的机加理论知识。
因此，既有学历又有很强操作能力的数控加工人才更是成为社会较紧缺、企业最急需的人才。
第二章零件机械加工工艺分析
2.1零件图样分析
1.结构分析
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、倒角等构成的复杂轴类零件图。
2.分析零件主要尺寸公差和技术要求
a）φ24（+0、021~0）孔的尺寸公差很小，公差等级为IT7级，但表面粗糙度要求并不高Ra=1.6um
b）φ68（0~-0.2）外圆表面对φ24（+0.2~0）内孔表面的同轴度的允许差值为0.05mm
c）φ68（0~-0.2）对φ80右端面的垂直度的允许差值为0.05mm
d）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
a）φ22（+0.052~0）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。
b）选择φ66（0~-0.2）外圆表面为定位基准面，在一次加工中右端面φ80（0~-0.2）外圆及φ22（0.052~-0.2）镗孔，即可保证他们之间的垂直度和同轴度要求。
4.毛坯、余量分析
a）零件采用φ45×120的圆柱毛坯，零件左端部分外圆面φ28、φ32粗加工后留0.3的余量。
b）零件采用φ45×120的圆柱毛坯，零件右端部分外圆面M30、φ26、φ30、φ34、φ38粗加工后留0.3的余量。
5.结构工艺性分析
a）加工零件左端部分工艺分析
工序1：
用2号刀车棒料外圆
工序2：
用2号刀车φ66外圆和φ80外圆面
b）加工零件右端部分工艺分析
工序1：
用2号刀车棒料外圆
工序2：
用2号刀车φ68外圆面、φ54圆锥面
工序3：
用5号刀车退刀槽外圆面
工序4：
用4、6号刀车M60和M64螺纹。
2.2定位基准选择
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。
根据粗基准选择原则外圆为粗基准，再根据基准统一原则选择主轴中心线为精基准。
2.3确定切削用量
1.粗、精车外轮廓
所用刀具为Ｔ2，90°外圆车刀，刀具尺寸20×20，型号是MVJNR2020K16加工φ66和工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φ66和工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/um，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140mm/min，因此根据公式Vc=πdn/1000求得转速n=1100。
2.粗镗孔
所用刀具为T3，镗孔刀，刀具尺寸20×20，型号是SI2K--STTCR11,加工Φ22余量为0.3mm。
因为加工量比较小，所以可以一次走刀切除Φ22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150mm/min，因此根据公式Vc=πdvn/1000求得转速n=900。
3.精镗孔
所用刀具为T3，镗孔刀，刀具尺寸20×20，型号是S12K-STTCR11，加工φ22余量为0.3mm,。
因为加工量比较小，所以可以一次走刀切除φ22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150mm/min，因此根据公式Vc=πdn/1000求得转速n=1200。
2.4确定工序尺寸
1.M24×2—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.φ68φ54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：
0.25mm
3.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：
0.25mm
2.5刀具选择
根据刀具的选择原则，选择刀具
如表：
T1号刀—45°弯头车刀
加工内容：
车端面
T2号刀—90°外圆车刀
加工内容：
轴件左端φ66的外圆面和台阶。
T3号刀—镗孔刀
加工内容：
粗精镗φ22的内圆面
T4号刀—切槽刀
加工内容：
车两处退刀槽
T5号刀—外螺纹
加工内容：
车M60×2的螺纹
T6号刀—内螺纹
加工内容：
车M24×2—6H
2.6分析加工顺序制定加工步骤
1.加工零件左端部分
a）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。
b）车外圆
外圆尺寸为φ80mm，长度为45mm。
c）车台阶面
外圆为φ60（-0.2~0），长度为30（+0.5~-0.5）
d）镗孔φ22
e）倒角两处1*45°
2.加工右端面部分
a）车端面，换另一端装夹φ66（-0.2~0），保证长度8
b）车台阶面，外圆φ68（-0.2~0），长度为70（+0.2~-0.2）
c）车台阶面，外圆φ60（0.15~0），长度55（+0.15~-0.15）
d）车台阶面，外圆φ54（-0.1~0），长度为20（+0.1~—-0.1）
e）倒角3处1×45°
f）切刀槽两处4×1.5
g）车内螺纹倒角1×45°
h）车锥面，锥度为1:
5，A/2=5°43′。
大端直径φ54（-0.1~0）
i）车外螺纹M60×2
2.7加工顺序
1.工序1：
零件左端部分1加工
此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号刀粗精车零件左右端面。
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φ22mm的内孔倒角。
6）卸下工件用铜皮包住已经加工过的φ66（0~-0.2）mm的外圆，掉头使工件上γ80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85~90mm之间，且两断角平整，则不必进行此操作。
2.工序2：
零件右端部分2加工
此工序的加工内容包括：
1）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号和6号刀用G76进行螺纹循环加工。
2.8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K6146？
数控车床。
其有很多优点:
a）控制精度高，可靠性好
b）主轴轴承采用国外进口，噪音小，抗震能力强，旋转精度高
c）机床床身采用特殊加强筋，机床刚性好
d）机床导轨采用中频淬火处理，表面硬度搞，耐磨性好，使用寿命长
e）自动刀架采用多刀装夹，系统控制，重复定位精度高
f）纵，横向进刀采用高精度滚珠线杆，动态稳定性可靠
1.数控车的刀具
a）对刀的要求：
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，刀片耐用的设定原则是以该批刀片耐用度最低的刀片作为依据的。
在这种情况下，刀片耐用的一致性甚至比其平均寿命更重要。
b）数控车床的刀具
数控车削用的车刀一般分为三类，即尖形车刀，圆弧车刀和成型车刀。
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架上的活顶尖对零件尾端进行支撑，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一般为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，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。
数控车床可以配备两种刀架：
1）专用刀架由车床产生厂商自己开发，所使用的刀柄也是专用的。
这种刀架的优点是制造成本底，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，数控车床生产厂商可以根据数控车床的功能要求进行选择配置。
2.9数控加工编程程序
1.编制数控车削程序
%__N__JL3832__MPF
$PATH=/__N__MPF__DIR
G90G94G71G23G54
M3S800
T1D1
G0Z2X80
G1Z0F50
X—0.5
G0Z2
X100Z150M9
M5
M0
M3S600
T2D1
G1X84Z1M7
X83F50
G0X83Z2M7
__CNAME=“JL383201”
R105=1R106=0.25R108=1.5R109=R110R111=100
LCYC95
X100Z150M9
M5M0
M3S1200
T1D1F100
G0X74Z2M7
G0X100Z150M9
M5
M0
M3S800
T3D1
G0X21.5Z2M7
G1X22Z—11F100
Z—18
X18
G0Z150M9
X100
M5
M2
%__N__JL383201__MPF
;$PATH=/__N__MPF__DIR
G1X64Z0
X66Z—1
X66Z—30
X78
X80Z—31
Z—39
X78Z—40
X83
RET
2.轴零件右端的加工程序
%__N__JL3833__MPF
;$PATH=/__N__MPF__DIR
G90G94G71G23G54
M3S800
T1D1
G0X84Z0M7
G1X—0.5F50
G0X100Z150M9
M5
M0
M3S1200
T2D1
G0X83Z2M7
JL383301
G0X100Z150M9
M5
M0
M3S600
T4D1
G0X80Z-55F50
R100=68R101=—55R105=1R106=0.25R107=4R108=2
R114=4R115=5R116=0R117=1R118=0R119=1
LCYC93
G90G0X100Z100
X65Z2
G0X65Z—17
R100=68R101=—17R116=0R117=1R118=0R119=1
LCYC93
G90G0X100Z150M9
M5
M0
T5D1
M3S600
G0X65Z—51M7
R100=60R101=—51R102=60R103=0R104=2R105=1R106=0.05R109=4R110=2R111=1.299R112=0R113=4R114=1
LCYC97
G0X100Z150M9
M5
M0
M3S600
T6D1
G0X20Z4M7
R100=24R101=0R102=24R103=—15R104=2R105=2R106=0.05R109=4R110=2R111=1.299R112=0R113=7R114=1
LCYC97
G0X100Z150M9
M5
M30
第三章结论
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匪浅，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。
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。
我们即将踏入工作岗位，这次毕业设计为我们的未来打下坚实的基础，让我们更好的适应工作环境，同时业锻炼了我们坚忍不拔，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。
在我设计过程中，我了解到恶劣什么叫工艺设计，怎么样去完成一个工件的全部工艺流程，通过查手册，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。
参考文献
[1]王志平《数控编程与操作》高等教育出版社2003
[2]金喜德《金工实习》高等教育出版社2000
[3]赵长明《机械加工工艺及编程》机械工业出版社2001
[4]李真峰《数控加工工艺》上海交通出版社2004
[5]张耀宗《机械加工工艺设计实用手册》航空公司出版社2000
[6]黄卫《数控技术与数控编程》上海机械工业出版社1998
附录
A机械加工工艺过程卡片
邢台职业技术学院
机械加工工艺过程卡片
产品名称
LSDC22
零件名称：
轴零件
材料牌号
45
毛培种类
圆钢
毛培外形尺寸
轴左端Φ100*120
右端
备注
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
零件左端
升级会员 