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摘要

随着重工业的发展，产品的可靠性和实用性成为产品的一个重要指标。传动轴作为机器中的一个重要部件。我们知道，随着我国数控技术及数控机床在今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产地重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术（IT）与制造技术（MT）结合发展的结果。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。本次设计内容介绍了数控加工工件的材料选择、零件图分析、加工工艺分析以及数控编程等。在此以本设计（传动轴的设计与加工工艺）为例。

关键词：数控技术 传动轴 加工工艺 数控编程

Abstract

Along with the development of heavy industry, the credibility and function of the product become an importance index sign of product.Spread to move stalk as an importance parts in the machine.We know that along with our country number control a technique and number control tool machine in now the machine manufacturing industry of importance posi tion and huge performance, manifestation it is in the nation the primary industry the modernization of strategic function, and have become tradition the machine manufacture industry promote reformation and realization automation, gentle turn, integration turn productively importance means and marking.Number control a technique and number control tool machine of extensive application, brought industrial structure, product category and file time and mode of production of machine manufacturing industry revolution variety.Number control tool machine is a modern to process a car most importance of material. It of the development be an information technique (IT) with manufacturing the technique (MT) combine development of result. The CAD/CAM, FMS, CIMS of the modern, nimble manufacturing and intelligence manufacturing technique, all is establishment at number control a technique on of.Control a modern number to control technique knowledge is a modern machine electricity type profession student's essential to have of.This time design contents introduction number control material of process the work piece choice, spare parts diagram analysis, process a craft analysis and number control plait distance etc..Take this design(spread to move stalk of design with process a craft) as an example here.

Keyword: Number control a technique to spread to move stalk to process a craft number to control a plait distance

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第一章 绪论

本设计主要研究材料数控加工工艺的综合性技术，它是发展国民经济的重要基础学科之一。

数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，数控技术的应用是提高制造业产品质量和劳动生产率必不可少的重要手段，数控机床是国防工业现代化的战略装备，是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要标志。它集现代精密机械、计算机、通信、液压气动、充电等学科技术为一体，具有高效率，高精度，高自动化和兼并性的特点，是当代机械制造业的主流装备，它可加工一般机床无法加工的复杂零件，同时具有很高的加工质量和效率。因此，有专家说：21世纪机械制造业的竞争，实质上是数控技术和数控人才的竞争。

我们知道，我国机械制造业是在1949年以后才逐步建立和发展起来的，50多年来，我国的机械制造技术和材料加工工艺等都有了很大的发展，已经建成了机械制造、治金、交通运输、石油加工、航空航天、机密仪表等许多现代化工业生产基地，为工业、农业、科技、国防提供了大量的机械产品和设备，为我国国民经济的发展做出了巨大贡献。 我国的机械制造业除了要不断提高常规机械生产的工艺装备和工艺水平外，还必须研究开发优质高效精密装备与工艺，为提高技术产品的生产提供新工艺、新装备;同时加强基础技术研究，消化和掌握引进技术，提高自主开发能力，形成常规制造技术与先进制造技术并行的机械制造工业结构。

随着生产地发展和科学实验的需要，许多部门，尤其是国防工业部门要求的尖端产品向高精度、高速度、高温、高压、大功率、微型化等方向发展，零件的形状越来越复杂，精度要求越来越高，表面粗糙度要求越来越低。所以这些要求迫使人们去探索新的加工方法和测量方法，相继出现了如化学机械加工、电化学加工、超声波加工、激光加工、超精密研磨与抛光、纳米加工等特种加工、超精密加工技术及复合加工技术。同时也出现了像原子力显微镜、扫描电子显微镜等先进的测量技术。这些技术的进步大大提升了机械制造技术的能力。

本设计充分利用了数控机床加工技术、数控编程技术，也包括了机械制造和数控加工过程中的部分内容，主要有机械工程材料、金属材料、金属切削原理与刀具、金属切削机床与夹具、机械制造工艺及装配工艺等，并灵活运用了AutoCAD、CAXA、数控宇龙仿真等软件，使内容丰富精炼，通俗易懂。

第二章 传动轴的功用、结构特点及技术要求

2.1 传动轴的功用与结构特点

轴类零件是机械零件中的关键零件之一。在机器中，它的主要功用是支撑传动零件、

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传递扭矩、承受载荷，以及保证装在轴上的零件等有一定的回转精度。

同样，此传动轴也是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来传递力和扭矩。 轴类零件是回转体零件。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；根据结构外形的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等；加工表面一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、键槽、横向空、内孔和螺纹及相应的端面所组成。轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。

此传动轴是短轴，是一个高转速、少支承的回转体零件。它属于阶梯轴，加工表面有外圆柱面、键槽等。

2.2 传动轴的技术要求

本传动轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项： 2.2.1尺寸精度

尺寸精度包括直径尺寸精度和长度尺寸精度。传动轴的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈（如图中Ф20的轴颈），用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5～IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，及装配轴颈（如图中Ф14和Ф25的轴颈），其精度一般要求较低，通常为IT6～IT9。 2.2.2几何形状精度

传动轴的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆（如图中Ф25）表面，应在图纸上标注其允许偏差。 2.2.3相互位置精度

传动轴的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01～0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001～0.005mm。

因为本传动轴为普通精度轴，所以它的径向跳动为0.01mm，直线度为Ф0.1mm。 2.2.4表面粗糙度

轴类零件的表面粗糙度和尺寸精度应与表面工作要求相适应，一般根据加工的可能性和经济性来确定。此传动轴与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra1.6μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.8μm。

第三章 传动轴材料的分析与热处理

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轴类零件应根据不同的工作状况，选择不同的材料和热处理规范。一般轴类零件常用中碳钢，如45钢，经正火、调质及部分表面淬水等热处理，得到所要求的强度、韧性和硬度。对中等精度而转速较高的轴类零件，一般选用40Cr等合金结构钢，经过调质和表面淬火处理，实其具有较高的综合力学性能。对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后，使其具有很高的表面硬度，心部则获得较高的强度和韧性。对高转速、高精度的轴，可选用38CrMoAl氮化钢，经调质和表面氮化后，使其具有很高的心部强度和表面硬度，优良的耐磨性和耐疲劳性，热处理变形也较小。

因为本传动轴是一般轴，所以选用45钢。因45钢碳的质量分数适中，故具有较高的强度和较好的塑性、韧性；经正火、调质热处理后，得到所要求的强度、韧性和硬度。

第四章 零件图样分析

本设计的零件简图如图A－1

3.23.23.23.2其余0.812.5A1.60.8B1.6APMBQNA-AB-B3.23.2技术要求1.调质处理 230－280HBS2.锐边倒角1X456.46.4

图A－1

图A－1所示是本设计的零件简图。它是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、倒角、退刀槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴

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向位置；倒角可以使零件装配时方便快捷；各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩。

根据工作性能与条件，该传动轴图样(图A－1)规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及粗糙度为3.2的轴肩都有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。

第五章 毛坯的选择和确定

5.1 毛坯的选择

轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件、铸件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件；对于结构比较复杂的轴，如曲轴等，可选用铸件；这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。

根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。

根据本传动轴的结构特点（外圆直径相差不大），我选择棒料。

5.2 确定毛坯

本传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。 因本传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择Ф35mm的热轧圆钢作毛坯。

第六章 传动轴的加工工艺设计

6.1 确定主要表面的加工方法

传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于本传动轴的主要表面M、N的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案(参考表B-1)可为：

粗车→半精车→磨削。

6.2 确定定位基准

合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。 由于本传动轴的几个主要配合表面(M、N)均有较高的技术要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。

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而粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。

但有些情况下是不能用中心孔作定位基面的,例如：

（一）粗加工外圆时，为提高工件刚度，则采用轴外圆表面为定位基面，或以外圆和中心孔同作定位基面，即一夹一顶。

（二）当轴为通孔零件时，在加工过程中，作为定位基面的中心孔因钻出通孔而消失。为了在通孔加工后还能用中心孔作定位基面,工序上采用如下三种方法：

① 当中心通孔直径较小时，可直接在孔口倒出宽度不大于2mm的60o内锥面来代替中心孔；

② 当轴有圆柱孔时，可采用图A－2（a）所示的锥堵，取1∶500锥度；当轴孔锥度较小时，取锥堵锥度与工件两端定位孔锥度相同；

③ 轴通孔的锥度较大时，可采用带锥堵的心轴，简称锥堵心轴。如图A－2（b）

图A－2

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6.3 加工阶段划分

对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。

本传动轴加工划分为三个阶段：粗车(粗车外圆、钻中心孔等)，半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各处外圆)。各阶段划分大致以热处理为界。

除了应遵循加工顺序安排的一般原则，如先粗后精、先主后次等，还应注意： （1）外表面加工顺序为：先加工大直径外圆，再加工小直径外圆，以免降低工件刚度。

（2）轴上的退刀槽、键槽等表面的加工应为：半精车之后，精磨之前。 （3）对于有花键的轴：通常采用铣削和磨削加工，产量大时常用花键滚刀在花键铣床上加工。以外径定心的花键轴，通常只磨削外径，而内径铣出后不必进行磨削，但如经过淬火而使花键扭曲变形过大时，也要对侧面进行磨削加工，以内径定心的花键，其内径和键侧均需磨削加工。加工工序应放在半精车之后，精磨之前。

（4）对于带螺纹的轴：螺纹一般有较高的精度，如果安排在局部淬火之前进行加工，则淬火后产生的变形会影响螺蚊的精度。因此，螺纹加工宜安排在工件局部淬火后进行。

6.4 热处理工序安排

轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理，并安排在粗车各外圆之后，精车各外圆之前。 综合上述分析，传动轴的工艺路线如下：

下料→车两端面，钻中心孔→粗车各外圆→调质→修研中心孔→半精车各外圆、车槽、倒角→铣键槽→修研中心孔→磨削→检验。

6.5 拟定工艺过程

定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。

拟定本传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加Ф14mm、Ф20mm及Ф25mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽和倒角；二个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在磨削后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。

在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。 综上所述，所确定的本传动轴加工工艺过程见表B-1。

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表B-1 传动轴的加工工艺过程 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 工序名称 下料 热处理 车端面 钻中心孔 粗车 热处理 修研中心孔 半精车 车退刀槽 磨端面 粗磨外圆 铣键槽 修研中心孔 精磨外圆 检验 正火 车端面，总长120mm 钻中心孔 粗车外圆，留余量2~3mm 调质处理230－280HBS 用铸铁顶尖修研 车两个退刀槽 磨端面至尺寸 粗磨Ф14、Ф20、Ф25外圆 铣两个键槽 用铸铁顶尖修研 精磨Ф20外圆至尺寸 按图纸要求检验 工序内容 Ф35mm的热轧圆钢125mm 外圆 外圆 夹一端，顶另一端 中心孔 中心孔 中心孔 中心孔 托Ф14及Ф25外圆 中心孔 中心孔 定位及夹紧 半精车各外圆、倒角，留余量0.5mm 中心孔 6.6 本传动轴的加工工艺过程简图

表B-2 传动轴的加工工艺过程简图 序号 1 工序名称 下料 热处理 工序内容 Ф35mm的热轧圆钢 125mm 2 正火 加工简图 机床 三爪卡盘夹持3 车 工件，车两端面见平，总长120mm - 8 -

车床 河南质量工程职业学院

三爪卡盘夹持4 钻 工件，钻两中心孔 三爪卡盘夹持工件，用尾架顶尖顶住，粗车三个台阶，直径、长度均留余量2mm 5 车 调头，三爪卡盘夹持另一端，用尾架顶尖顶住，粗车另外三个台阶，直径、长度均留余量2mm 6 热处调质处理230理 －280HBS 手摆 车床 12.512.512.5 车床 12.512.512.5 7 钳 修研两端中心孔 双顶尖装夹，半精车三个台阶，直径上留车床 8 车 余量0.5mm，Ф25、Ф30台阶车到图纸规定的尺寸，车- 9 -

车床 河南质量工程职业学院

槽一个，倒角三个 12.56.36.3 调头，双顶尖装夹，半精车余下的所有台阶，Ф14、Ф16台阶车到图纸规定的尺寸，其余台阶直径上留余量0.5mm，车槽一个，倒角三个 ... 双顶尖装夹，9 磨 粗磨Ф14、Ф20、Ф25外圆 .....外圆磨床 铣两个键槽，深度比图纸规10 铣 定尺寸多铣0.2mm，作为磨削的余量 钻头铣立铣床 - 10 -

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手摆11 钳 修研两端中心孔 12 磨 精磨Φ20外圆至尺寸 PMQN外圆磨床 13

检 检验 第七章 传动轴加工工艺装配的确定与加工参数的分析

7.1 加工工艺装配的确定

7.1.1刀具的选择

我们知道，要提高数控机床的加工效益，刀具是一个十分关键的因素。刀具的选择主要考虑刀具的材料性能（参见表B―3）、刀具的几何形状及尺寸。数控机床在选用刀具时,通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。

与普通机床加工方法相比，数控机床加工对刀具提出了更高的要求。数控机床用刀具要求刚性好，耐用度高，要有良性的断屑性能，还要求安装调整方便。 表B―3 常见刀具材料的性能比较

刀具的材料 高速钢 硬质合金 陶瓷刀片 金刚石

但是，如果刀具的刚度不够，不仅会影响生产效率和加工精度，加工过程中还会造成刀具折断事故；如果耐用度不够，则会增加换刀次数，增加准备时间，还可能在加工

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切削速度 最低 低 中 高 耐磨性 最差 差 中 好 硬度 最低 低 中 高 硬度随温度的变化 最大 大 中 小 河南质量工程职业学院

表面留下接刀痕迹。

因此，刀具选择总的原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

数控机床在加工工件时，常在一次装夹加工过程中使用多把刀具发。而数控机床加工时就根据程序指令实现自动换刀，因此刀具的配备极为重要。应注意如下几点： ①尽量使用工件的形状、尺寸标准化，以减少刀具的种类，实现不换刀或少换刀，缩短准备和调整时间。

②使刀具规格化和通用化，以减少刀具种类，便于刀具管理。 ③尽可能采用可转位刀片。

④采用高效率切削的刀具。

在此零件加工过程中，我们选择材料为硬质合金的刀具，外圆粗车刀、外圆精车刀、切槽刀、铣槽刀、中心钻各一把，具体规格见表B―12 7.1.2夹具的选择

在车床上用来装夹工件的装置称为车床夹具。我们知道，它能缩短辅助时间，提高劳动生产率；确保并稳定加工精度，保证产品质量；降低对操作工人的技术要求和工人的劳动强度；使机床的加工范围得到扩大。

数控车床的夹具与普通车床的夹具相同，车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。通用夹具是指能够装夹两种或两种以上 工件的同一类夹具，例如：车床的三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧夹套和通用芯轴等，专用夹具是专门为加工某一指定工件的某一工序而设计的夹具。

在本设计中，由于工件为轴类零件，所以我们选择的夹具是三爪卡盘和顶尖。 7.1.3机床设备的选择

金属切削机床是利用刀具对金属毛坯（或半成品）进行切削加工的一种加工设备。所以金属切削机床是一种制造机器的机器，又称为工作母机或工具机，通常简称为机床。在一般的机械制造厂中，机床可占机器总台数的50﹪～70﹪，机床所负担的加工量，约占机器制造总工作量的40﹪～60﹪，可见，机床的技术性能的高低直接影响着机械产品的质量及其制造经济性。

在本设计的零件加工工程中，由于工件是轴，且粗糙度要求较高，为了加工方便和提高生产效率，我们选用CAK50系列数控车床和普通立铣床。 7.1.4切削液的选择

我们知道，切削液起冷却、润滑、清洗、防锈作用。在加工零件时，带走切削过程产生的切削热，降低工件、刀具、夹具和机床的温升，减少刀具与工件的摩擦和磨损，提高刀具寿命和工件表面加工质量。

使用冷却液后，通常可以提高切削用量。表B－4为常用切削液的种类和选用。

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表B－4 切削液的种类和选用 序号 1 名称 水溶液 组成 硝酸钠、碳酸钠等溶于水的溶液，用100～200倍的水稀释而成 ①矿物油少许，主要为表面活化剂的乳化油，车削、钻孔 用40～80倍的水稀释而成，冷却和清洗性好 2 乳化油 ②以矿物油为主，少量表面活化剂的乳化油，车削、攻螺纹 用10～20倍水稀释而成，冷却和润滑性好 ③在乳化液中加入极压添加剂 ②矿物油加植物油或动物油形成混合油，润3 切削油 滑性好 ③矿物油或混合油中加入极压添加剂形成极压油 液态二氧化碳 4 其他 二硫化钼+硬脂酸+石蜡─做成石蜡，涂于刀具表面 高速滚齿、插齿、车螺纹等 主要用于冷却 攻螺纹 高速车削、钻孔 车削精密螺纹 ①矿物油（10号或20号机械油）单独使用 滚齿、插齿 主要用途 磨削 7.2加工参数分析

7.2.1切削用量的选择

所谓合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和机床性能，在保证加工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。

我们知道，不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也应有所区别。粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的切削深度，其次选择较大的进给量，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量f和切削深度，而尽可能选用较高的切削速度。

切削用量的选择原则是：粗加工时以提高生产率为主，同时兼顾经济性和加工成本的考虑；半精加工和精加工时，应同时兼顾切削效率和加工成本的前提下，保证零件的加工质量。表B－5、B－6为刀具车削用量推荐表

值得我们注意的是，切削用量（主轴转速、切削深度及进给量）是一个有机的整体，只有三者相互适应，达到最合理的匹配值，才能获得最佳的切削用量。

确定切削用量时除了遵循一般的原则和方法外，还应考虑以下因素的影响：

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①刀具差异的影响——不同的刀具厂家生产的刀具质量差异很大，所以切削用量需根据实际用刀具和现场经验加以修正。

②机床特性的影响——切削性能受数控机床的功率和机床的刚性限制，必须在机床说明书规定的范围内选择。避免因机床功率不够发生闷车现象，或刚性不足产生大的机床振动现象，影响零件的加工质量、精度和表面粗糙度。

③数控机床生产率的影响——数控机床的工时费用较高，相对而言，刀具的损耗成本所占的比重较低，应尽量采用高的切削用量，通过适当降低刀具寿命来提高数控机床的生产率。

表B－5 硬质合金刀具切削用量推荐表 刀具材料 工件材料 碳钢 低合金钢 硬质合金或涂层硬质合金 高合金钢 铸铁 不锈钢 钛合金 灰铸铁 球墨铸铁 铝合金

1）切削深度的选择

切削深度应根据工件的加工余量来确定。粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀应尽可能切除全部余量。当加工余量过大，工艺系统刚度较低，机床功率不足，刀具强度不够 或断续切削的冲击振动较大时，可分多次走刀。切削表面层有硬皮的铸锻件时，应尽量使切削深度大于硬皮层的厚度，以保护刀尖。

半精加工和精加工的加工余量一般较小时，可一次切除，但有时为了保证工件的加工精度和表面质量，也可采用二次走刀。

多次走刀时，应尽量将第一次走刀的切削深度取大些，一般为总加工余量的2/3-3/4。

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粗加工 切削速度220 180 120 80 8 40 120 100 1600 进给量0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.3 0.2 背吃刀量mm 3 3 3 3 2 1.5 2 2 1.5 切削速度260 220 160 120 60 150 120 120 1600 （m/min） （mm/r） 精加工 进给量0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.15 0.15 0.1 背吃刀量mm 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.5 0.5 0.5 （m/min） （mm/r） 河南质量工程职业学院

在中等功率的机床上、粗加工时的切削深度可达8-10mm，半径加工（表面粗糙度为Ra6.3-3.2μm）时，切削深度取为0.5-2mm，精加工（表面粗糙度为Ra1.6-0.8μm）时，切削深度取为0.1-0.4mm。

表B－6 常用切削用量推荐表

工件材料 加工内容 粗加工 粗加工 碳素钢 精加工 钻中心孔 钻孔 粗加工 铸铁

2）进给量f的选择

在切削深度选定后，接着我们就应尽可能选定进给量f。粗加工时，进给量的选择主要受切削力的限制，在工艺系统的刚度良好的情况下，可选用较大的进给量值。表B－7为粗车时进给量的参考值。

表B－7 硬质合金及高速钢车刀粗车外圆和端面时的进给量

车刀刀工件材料 杆尺寸B/mm×H/mm 工件直径/mm 20 碳素结构钢和合金结构钢 20×30 25×25 16×25 40 60 0.3～0.4 — 背吃刀量/mm ≤3 ＞3～5 ＞5～8 ＞8～12 ＞12 精加工 切断：d＜5mm 背吃刀量mm 5～7 2～3 2～6 50～70 切削速度(m/min) 60～80 80～120 120～150 500～800 25～30 0.1～0.2 50～70 70～100 0.1～0.2 进给量(mm/r) 0.2～0.4 0.2～0.4 0.1～0.2 钻中心孔 钻孔 切断 0.2～0.4 0.1～0.2 切断 YG类 W18Cr4V YT类 YT类 刀具材料 切断：d＜5mm 70～110 进给量/（mm/r） — — — — — — — — — — — — — 0.4～0.5 0.3～0.4 0.5～0.7 0.4～0.6 0.3～0.5 100 0.6～0.9 0.5～0.7 0.5～0.6 0.4～0.5 400 0.8～1.2 0.7～1.0 0.6～0.8 0.5～0.6 20 40 60 0.3～0.4 — — — — — — 0.4～0.5 0.3～0.4 0.6～0.7 0.5～0.7 0.4～0.6 - 15 -

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100 0.8～1.0 0.7～0.9 0.5～0.7 0.4～0.7 60 25×40 0.6～0.9 0.5～0.8 0.4～0.7 — — — — — — — — — — 600 1.2～1.4 1.0～1.2 0.8～1.0 0.6～0.9 0.4～0.6 100 0.8～1.2 0.7～1.1 0.6～0.9 0.5～0.8 40 16×25 铸铁及铜合金 20×30 25×25 60 0.4～0.5 — — — — 1000 1.2～1.5 1.1～1.5 0.9～1.2 0.8～1.0 0.7～0.8 0.6～0.8 0.5～0.8 0.4～0.6 100 0.8～1.2 0.7～1.0 0.6～0.8 0.5～0.7 400 1.0～1.4 1.0～1.2 0.8～1.0 0.6～0.8 40 60 0.4～0.5 — — — — 0.6～0.9 0.5～0.8 0.4～0.7 100 0.9～1.3 0.8～1.2 0.7～1.0 0.5～0.8 600 1.2～1.8 1.2～1.6 1.0～1.3 0.9～1.1 0.7～0.9 半精加工和精加工时，最大进给量主要受工件加工表面粗糙度的限制。工厂中，进给量一般多根据经验按一定表格选取,有条件的情况下，可通过对切削数据库进行检索和优化。

3）切削速度的选择

在切削深度和进给量f选定以后，可在保证刀具合理耐用度的条件下，可用查表（参见表B―8确定切削速度的值。

表B―8 切削速度参照表

切削深度(mm) 0.13～0.38 0.38～2.40 2.40～4.70 4.70～9.50 零件材料 刀具材料 进给量(mm/r) 0.05～0.13 0.13～0.38 0.38～0.76 0.76～1.30 进给速度(m/min) 低碳钢 中碳钢 灰铸钢 黄铜青铜 高速钢 硬质合金 高速钢 硬质合金 高速钢 硬质合金 高速钢 硬质合金 — 215～365 — 130～165 — 135～185 — 215～245 70～90 165～215 45～60 100～130 35～45 105～135 85～105 185～215 45～60 120～165 30～40 75～100 25～35 75～105 70～85 150～185 20～40 90～120 15～20 55～75 20～25 60～75 45～70 120～150 - 16 -

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铝合金

高速钢 硬质合金 105～150 215～300 70～105 135～215 45～70 90～135 30～45 60～90 在具体确定切削速度值时，一般应遵循下述原则：

①粗车时，切削深度和进给量均较大，故选择较低的切削速度；精车时，则选择较高的切削速度。

②工件材料的加工性较差时，应选较低的切削速度。故加工灰铸铁的切削速度应较加工中碳钢低，而加工铝合金和铜合金的切削速度则较加工钢高得多。

③刀具材料的切削性能越好时，切削速度也可选得越高。因此，硬质合金刀具的切削速度可选得比高速钢高度好几倍，而涂层硬质合金、陶瓷、金刚石立方氧化硼刀具的切削速度又可选得比硬质合金刀具高许多。

此外，在确定精加工、半精加工的切削速度时应注意避开积屑瘤和鳞刺产生的区域；在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激震动的临界速度，在加工带硬皮的铸锻件时，加工大件、细长件和薄壁件时，以及断续切削时，应选用较低的切削速度。表B－9为车削外圆时切削速度的参考值。

表B－9 硬质合金外圆车刀切削速度参考值

ap=0.3～2mm 工件材料 低碳钢 易削钢 中碳钢 合金结构钢 工具钢 不锈钢 灰铸铁 高锰钢 铜及铜合金 铝及铝合金 铸铝合金

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ap=2～6mm V/(m/s) ap=6～10mm 热处理状态 f=0.08～0.3mm/r f=0.3～0.6mm/r f=0.6～1mm/r 热轧 热轧 调质 热轧 调质 退火 HBS＜190 HBS=190～225 2.33～3.0 2.17～2.67 1.67～2.17 1.67～2.17 1.33～1.83 1.5～2.0 1.17～1.33 1.5～2.0 1.33～1.83 3.33～4.17 5.1～10.0 1.67～3.0 1.67～2.0 1.5～1.83 1.17～1.5 1.17～1.5 0.83～1.17 1.0～1.33 1.0～1.17 1.0～1.33 0.83～1.17 0.17～0.33 2.0～0.30 3.33～6.67 1.33～2.5 1.17～1.5 1.0～1.33 0.83～1.17 0.83～1.17 0.67～1.0 0.83～1.17 0.83～1.17 0.83～1.17 0.67～1.0 1.5～2.0 2.5～5.0 1.0～1.67 河南质量工程职业学院

7.2.2车削时主轴转速的确定

主轴转速的确定方法，除螺纹加工外与普通车削加工一样，可根据零件上被加工部位的直径、零件、刀具的材料、加工要求等条件允许的切削速度来确定。

在实际生产中，主轴转速可按下式计算：

n= (1000v)/ (∏d)

式中 n—主轴转速(r/min) v—切削速度（m/min） d—零件待加工表面直径（mm）

综上所述，在本设计零件的加工过程中，切削用量的选择见表B—10 表B—10 切削用量

工序 粗车外圆 半精车外圆 切退刀槽 铣键槽 刀具 1 2 3 4、5 切削用量的选择 主轴转速(r/min) 进给速度(mm/r) 背吃刀量mm 500 800 400 500 0.2 0.1 0.15 120 2.0 0.5 1.0 3.5 第八章 传动轴的加工工艺与编程

8.1传动轴的加工工艺

8.1.1确定工件的装夹方式及加工工艺路线

在本轴的加工过程中，以工件两端面及外圆为安装基准，分别用一夹一顶和双顶尖方式安装。该工件的加工工艺路线为

1）粗加工工艺路线

粗车外圆各部分，留精车余量。 2）精加工工艺路线

①倒角→精车Φ20外圆→精车Φ25外圆→精车Φ30外圆 ②车2×0.5退刀槽

③倒角→精车Φ14外圆→精车Φ16外圆→精车Φ20外圆 ④车2×0.5退刀槽 ⑤铣两键槽 8.1.2刀具的确定

根据加工要求，分别选外圆粗车刀、外圆精车刀、切槽刀各一把，立铣刀两把。 1号刀为外圆粗车刀，2号刀为外圆精车刀，3号刀为切槽刀，4号和5号刀为立铣刀。

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8.1.3填写相关工艺卡片 1）数控加工工艺卡 数控加工工艺卡见表B-11

表B-11 数控加工工艺卡 工序 1 2 3 名称 下料 车 钻 车端面 打中心孔 工歩 1 4 数控车 2 3 4 5

2）数控加工刀具卡 数控加工刀具卡见表B-12

表B-12 数控加工刀具卡 刀具号 T01 T02 T03 T04 T05 刀具规格名称 90o外圆偏刀 83o外圆偏刀 切槽刀 Φ5的立铣刀 Φ8的立铣刀 数量 1 1 1 1 1 加工内容 粗车工件外轮廓 精车工件外轮廓 车退刀槽 铣键槽 铣键槽 主轴转速进给速度（r/min） （mm/r） 500 800 400 500 500 0.2 0.1 0.15 备注 检验 工歩内容 粗车外圆 半精车外圆 切退刀槽 铣键槽 工艺要求 工作者 T01 T02 T03 T04 T05 用立铣床 备注 刀具号

8.2传动轴的数控加工程序

本设计的加工程序如下： ①粗车大端

O0001;

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T0101;

G99 G97 G54 G40; S400 M03; G00 X36.0 Z5.0; G71 U2.0 R2.0;

G71 P10 Q20 U2.0 W2.0 F0.2; N10 G01 X20.0; Z-18.0; X25.0; Z-68.0; X30.0; Z-73.0; N20 X36.0; G00 X100.0 Z50.0; M05; M30;

②粗车小端 O0002; T0101;

G99 G97 G54 G40; S400 M03; G00 X36.0 Z5.0; G71 U2.0 R2.0;

G71 P10 Q20 U2.0 W2.0 F0.2; N10 G01 X14.0; Z-23.0; X16.0; Z-28.0; X20.0; Z-44.0; N20 X36.0; G00 X100.0 Z50.0; M05;

M30;

③精车大端和退刀槽 O0003; T0202;

G99 G97 G54 G40; S400 M03; G00 X33.0 Z2.0; G71 U0.5 R2.0; G71 P10 Q20 U0.5 F0.2; N10 G01 X12.5 Z2.0; X20.0 Z-2.0; Z-18.0; X23.0; X25.0 Z-19.0; Z-68.0; X28.0; X30.0 Z-69.0; Z-73.0; N20 X33.0;

G70 P10 Q20 S800 F0.1; G00 X100.0 Z50.0; T0303 S400; G00 X27.0 Z-18.0; G01 X19.0 F0.15; X30.0;

G00 X100.0 Z50.0; M05; M30;

④精车小端和退刀槽 O0004; T0202;

G99 G97 G54 G40; S400 M03;

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G00 X33.0 Z2.0; G71 U0.5 R2.0; G71 P10 Q20 U0.5 F0.2; N10 G01 X10.0 Z1.0; X14.0 Z-1.0; Z-23.0; X16.0; Z-28.0; X18.5; X20.5 Z-29.0; Z-44.0; X28.0; X30.0 Z-45.0; Z-48.0; N20 X33.0;

G70 P10 Q20 S800 F0.1; G00 X100.0 Z50.0; T0303 S400; G00 X33.0 Z-44.0; G01 X19.0 F0.15; X33.0;

G00 X100.0 Z50.0; M05; M30;

⑤铣键槽 O0005;

G90 G80 G94 G49 G21 G17 G40; G28 Z0; T04 M06;

G54 G00 X-27.0 Y0; G00 Z5.0 H01; S500 M03 M08; G01 Z-4.0; X-59.0 F120; Z10.0; G28 Z0; T05 M06;

G54 G00 X-98.5 Y0; G00 Z5.0 H05; S500 M03; G01 Z-3.0; X-111.5; Z10.0;

G49 G28 Z0 M09; M05; M30;

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零件图

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总结

通过这次毕业设计,我了解到自己在传动轴设计方面还有很多不足，但在实践过程中加深了我对带轮的了解。在此次毕业设计中，发现自己的知识有很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。

在此次课程设计中，我综合运用了教材、机械类书籍和其他选修课程的理论知识和生产实际知识，使理论知识与生产实际知识紧密结合起来，从而这些知识得到进一步的巩固、加深和扩展。

同样，也为后续走入社会对专业课的学习、工作文件设计及工程问题的解决打下了良好的基础。

在此，我想说：生活就是这样，汗水预示着结果，也见证着收获。劳动是人类生存生活永恒不变的话题。这次课程设计，对我而言，知识上的收获重要，精神上的丰收更加可喜。让我知道了学无止境的道理。我们每一个人永远不能满足于现有的成就，人生就像在爬山，一座山峰的后面还有更高的山峰在等着你。挫折是一份财富，经历是一份拥有。这次课程设计必将成为我人生旅途上一个非常美好的回忆！

所以说，坐而言不如立而行，对于本专业知识来讲，还是应该自己动手实际操作才会有深刻理解。

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致谢

在毕业设计即将结束之际我向所有帮助过我的老师和同学说一声，谢谢！

这次做论文的经历使我受益匪浅，我感受到做论文就像做事一样，是自己的学习过程、努力过程、研究过程，在次过程中。本次设计我综合性地运用几年内所学知识去分析、解决每一个问题，所学知识得到疏理和运用，它既是一次检阅，又是一次锻炼。感到自己的实践动手、动笔能力得到锻炼，增强了即将跨入社会去竞争，去创造的自信心。

就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己即将从事的工作进行更深刻的了解，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力和社会实践能力。

在这次毕业设计中我遇到了很多的问题，孙迎远老师给了许多的帮助和鼓励，并得到了机电工程系有关领导和老师的帮助与支持，在次过程中，孙迎远老师和付石磊老师随时询问我毕业设计的进展情况并细心的指导我，在此表示衷心的感谢。

最后，我再次感谢指导、关心和帮助过我的老师、领导及同学，谢谢你们！

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参考文献

[1]苏建修主编.《机械制造基础》.北京：机械工业出版社，2006. [2]孙平主编.《机械制造基础..北京：国防工业出版社，1998.

[3]管殿柱主编.《AutoCAD2005机械制图》.北京：机械工业出版社，2007.

[4]杨琳主编.《数控车床加工工艺与编程》.北京：中国劳动社会保障出版社，2005. [5]赵政主编.《数控铣床/加工中心加工工艺与编程》.北京：中国劳动社会保障出版社，2006

[6]吴道金主编.《金属切削原理及刀具》.重庆：重庆大学出版社，1993. [7]邱宣怀主编.《机械设计》.北京：高等教育出版社，1997. [8]何铭新，钱可强主编.《机械制图》.北京：高等教育出版社，2004. [9]吴宗泽，罗圣国主编.《机械设计课程设计手册》：高等教育出版社，1992. [10]王大康，卢颂峰主编.《机械设计课程设计》.北京：北京工业大学出版社，2000. [11]马素玲主编．《机械制造基础》．北京：中国轻工业出版社，2007．8．

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