指导教日
业 设 计
目 轴的机械加工 别 机电系 业 机电一体化 级 机电班 名 号
师 期
摘 要
机械制造工艺学是机械制造专业生的一门专业课程。学习时需要应用加工方法、机床、工具、测量等方面的知识来研究错综复杂的零件生产工艺的问题。
轴类零件的主要作用是支撑传动零部件、传递扭矩和承受载荷。通常应保证装配传动件的轴颈对支撑轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件的传动精度，并产生噪声。轴的加工首先应选择适当的毛坯、材料、机床、夹具、道具等，经过粗、精加工等一系列工序，完成所要求的轴类零件。
本次输出轴的加工将按照理论与实际相结合，加工顺序的安排主要根据基面先行（先端面后中心孔）、先粗后精、先主后次（次要工序按需插入）的原则，制定出合适的工艺过程，保证了产品质量，充分发挥了设备的利用率，人力、物力消耗最少。
关键词：工艺规程，机械制造
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目 录
摘 要 .............................................................. II 1 轴的类型及材料选择 ................................................... 1 1.1 轴的类型 .......................................................... 1 1.2轴类零件的材料和毛坯选择 .......................................... 1 2 车工和零件加工工艺设计 ............................................... 4 2.1车床 .............................................................. 4 2.2车刀及其安装 ...................................................... 4 2.3车外圆 ............................................................ 6 2.4车端面 ............................................................ 9 2.5切削与切槽 ....................................................... 11 2.6车螺纹 ........................................................... 12 2.7零件加工工艺设计 ................................................. 14 3 铣工和零件加工 ...................................................... 17 3.1铣床 ............................................................. 17 3.2铣刀和工件的安装 ................................................. 17 3.3铣削加工 ......................................................... 18 4 钻孔 ................................................................ 20 4.1钻床 ............................................................. 20 4.2 钻孔工具的选择及零件的孔加工 ..................................... 20 5输出轴加工工艺 ....................................................... 22 结 论 .............................................................. 24 致 谢 .............................................................. 25 参考文献 .............................................................. 26
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1 轴的类型及材料选择
1.1 轴的类型
轴类零件是常见的典型零件之一，其主要功用是支持传动零部件（齿轮、皮带轮、离合器等），传递扭矩和承受载荷，就其功用可分为：主轴、异形轴和其它轴三类，主轴除支持齿轮或皮带轮、离合器外，还将旋转运动及扭转力矩通过主轴端部的夹具传给工件或刀具；异形轴可通过凸轮、偏心和曲拐部分将回转运动变为直线运动，其它轴则主要传递扭矩或承受载荷。
从轴类零件的结构特性来看，它们是长度（L）大于直径（d）的回转体零件，若L/d≤12，通常称为刚性轴；而L/d＞12称为挠性轴，其被加工表面常有内外圆柱表面、圆锥面及花键、键槽、螺纹等。根据轴类零件的结构特点和精度要求，应选择合理的定位基准和加工方法进行加工。
1.2 轴类零件的材料和毛坯选择
轴类零件应根据不同的工件条件和使用要求选用不同的材料。
45号钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜，经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，局部淬火后在回火，表面硬度可达HRC45～52。
40Cr等合金钢结构钢适用于中等精度，而转速较高的轴类零件，具有较高的综合机械性能。轴承钢GCr15和弹簧钢Mn 可制造较高精度的轴。20CrMnTi、18CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢含铬、锰钛和硼等元素，可用来制造在高速度、重载荷等条件下的轴类零件。
轴杆类零件是机械产品中支承传动件、承受载荷、传递扭矩和动力的常见典型零件，其结构特征是轴向（纵向）尺寸远大于径向（横向）尺寸，包括各种传动轴、机床主轴、丝杆、光杆、偏心轮、凸轮轴、齿轮轴等。
轴类零件最常用的毛坯是型材和锻件，对于某些大型的结构形状复杂的轴也可用铸件或焊接结构件。
对于光滑的或有阶梯但直径相差不大的一般轴，常用型材（即热轧或冷拉圆钢）
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作为毛坯。
对于直径相差较大的阶梯轴或要承受冲击载荷和交变应力的重要轴，均采用锻件作为毛坯。当生产批量较小时，应采用自由锻件；当生产批量较大时，应采用模锻件。
对于结构形状复杂的大型轴类零件，其毛坯可用砂型铸造件、焊接结构件或铸—焊结构毛坯。
本次设计加工的零件为输出轴，需要较高的强度和韧性等综合机械性能，工作载荷基本平衡，故选用45号钢。由于该轴工作时不承受冲击载荷，工作性质一般，且各阶梯轴径相差不大，因此可选用热轧圆钢作为毛胚。下料尺寸为Ф55mm×200mm圆柱毛坯，加工如图1.1的零件。
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图1.1输出轴
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2 车工和零件加工工艺设计
2.1车床
车床是利用工件的旋转运动和刀具的直线运动来加工工件的，它能完成的切削加工最多，就其基本的工作内容来说，可以车外圆、车端面、切断、切槽、钻中心空、钻孔、车孔、铰孔、车各种螺纹、车圆锥、车成形面、滚花以及盘绕弹簧、在机械制造中，车床是应用很广泛的金属切削机床之一。
CA6140型卧式车床是我国自行设计自造的新型车床，具有性能良好、结构先进、操作方便、外形美观等优点。CA6140型普通车床的通用性能较好。它适用于加工各种轴类，套类和盘类零件上的回转表面，如车削内外圆柱面，圆锥面，环槽及成型回转表面；车削端面及各种常用的公制，英制，牟数制和径节制罗螺纹；在普通车床上还能作钻孔，扩孔，铰孔，滚花等工作。
CA6140型普通车床是普通精度级机床，根据普通车床的精度检验标准，新机床应达到的加工精度为：
精车外圆的圆度 0.01mm 精车外圆的圆柱度 0.01mm/100mm 精车端面的平面度 0.02mm/300mm
精车螺纹的螺距精度 0.04mm/100mm,0.06mm/300mm 精车的表面粗糙度可达 Ra=1.25～2.5µm
CA6140型普通车床实质上是一种通用车床，它的加工范围较广，但结构复杂且自动化程度低，所以适用于单件小批量生产及修配车间。
因此，本次设计的轴类零件将在此机床上进行加工。
2.2车刀及其安装
2.2.1车刀
1、对刀具材料的基本要求
在切削加工时，刀具切削部分与切屑、工件相互接触的表面上成上承受了很大的压力和强烈的摩擦，刀具在高温下进行切削的同时，还承受着切削力、冲击和振动，因此要求刀具切削部分的材料具备以下性能：
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1）硬度要求
刀具材料必须具有高于工件材料的硬度，常温硬度在HRC60以下。 2）耐磨性要求
耐磨性表示刀具抵抗磨损的能力，通常刀具材料的硬度越高耐磨性越好；材料中硬质点的硬度越高，数量越多，颗粒越小，分布越均匀，则耐磨性越好。
3）足够的强度和韧性
为了承受切削力、冲击和振动，刀具材料应具有足够的强度和韧性，一般用抗弯强度和冲击韧性值表示。
4）良好的耐热性
刀具材料应在高温下保持较高的硬度、耐磨性、强度和韧性，并有良好的抗扩散、抗氧化的能力，这就是刀具材料的耐磨性，它是衡量刀具材料综合切削性能的重要指标。
5）良好的工艺性与经济性
为了便于刀具制造，要求刀具材料有良好的可加工性，包括锻、轧、焊接、切削加工、可磨削性和热处理特性等。
此外，在选用刀具材料时，还要考虑经济性，经济性差的刀具材料难以推广使用。 刀具材料种类很多，常用的有碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、硬质合金钢、陶瓷、金刚石和立方氮化硼等。碳素工具钢和合金工具钢，因其耐热性较差，仅用于低速手工工具。陶瓷、金刚石和立方氮化硼则由于性质脆、工艺性差及价格昂贵等原因，目前只在较小的范围内使用。当今，用得最多的刀具材料为高速钢和硬质合金刚。
2、刀具切削部分的材料
目前工厂中的刀具切削部分材料主要有高速钢和硬质合金钢两种。高速钢是一种含钨、铝、铬、钒等合金元素较多的高合金工具钢。高速钢主要优点是具有高的硬度、强度和耐磨性，且耐磨性和淬透性良好，其允许的切削速度是碳素工具钢和合金钢的两倍以上。高速钢刃磨后切削刃锋利，故又称之为“锋钢”和“白钢”。高速钢是一种综合性能好、应用范围广的刀具材料。
硬质合金钢是由碳化钨（wc）、碳化钛（Tic）等 碳化物和钴（co）用粉末冶金方法制成的。这种刀具材料有高的硬度（HRA88～93）和耐热性（耐热温度为850～1000℃）。但它的抗弯强度低、性脆、特别是怕震动和冲击。
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因此，本次设计的轴类零件车外圆端面车刀选用材料为高速钢的90°车刀，车倒角用45°车刀，切槽选用高速钢切槽刀，刀宽为4mm，车螺纹则选用刀尖为60°的螺纹刀。
2.2.2车刀的安装
车刀使用时必须正确安装，其基本要求有以下几点：
1、车刀不能伸出刀架太长，否则，切削时刀杆刚性减弱，容易产生振动，使车出来的工件表面不光洁，甚至会使车刀损坏。车刀伸出的长度，一般以不超过刀杆厚度的1～1.5倍为宜。车刀下面的垫片要平整洁净，垫片应与刀架对齐，而且垫片的量应尽量少些，以防止振动。
2、车刀的刀尖应对准工件中心。刀尖高于工件中心，会使车刀的实际后角减小，车刀后面与工件之间的摩擦增大；刀尖低于工件中心，会使车刀的实际前角减小，切削不顺利。要使车刀迅速对准工件中心可用下列方法：
1）根据尾座顶尖的高度把车刀对准； 2）根据车床的主轴中心高，用钢尺测量装到；
3）把车刀靠近工件端面，目测车刀刀尖的高低，然后紧固车刀，试车端面，再根据端面的中心装准车刀；
4）安装车刀时，刀杆轴线应与工件轴线垂直，否则，会使主偏角和副偏角的数值发生变化；
5）车刀装上后要紧固刀架螺钉，一般要紧固两个螺钉，紧固时应轮换逐个拧紧，拧紧是不得用力过大，否则会损坏螺钉。
2.3车外圆
圆柱形表面是构成各种机器零件形状的基本表面之一。例如：轴套筒等都是由大小不同的圆柱面组成的。
将工件夹在车床卡盘上左作旋转运动，车刀夹在刀架上作纵向进刀，就可以车出外圆柱面来。它是车刀基本操作之一。 2.3.1车外圆
由于粗车外圆与精车外圆的要求不大一样，所以使用的车刀也不同。 1 、外圆粗车刀
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常用的外圆粗车刀有45°弯头刀、75°弯头刀和90°偏刀等几种。选择粗车刀几何角度的一般规则是：
1）可取小些，在保证刀头强度的情况下，应尽量将刀具磨锋利些，以减小切削力；
2）增加刀头强度，后角可取小一些，一般取5°～ 7°；
3）角不宜过小，太小容易引起振动。在机床、工件、刀具刚性较好的条件下选用45°～ 60°；在机床、工件、刀具刚性较差的条件下用75°～ 90°；
4）角可以选大一些，一般在15°～ 30°之间； 5）角一般选0°～ 3°，以增加刀头强度；
6）削刃上应磨有负倒棱，其宽度为（0.3～0.8）f,倒棱前角为-10°～-15°，以增加切削刃，提高刀具耐用度。负倒棱多用于加工钢料的硬质合金车刀；
7）塑性材料时，为了保证切削顺利和切削能自行折断，在车刀前面上要磨有断屑槽或装有断屑装置。
2、外圆精车刀
要此车刀锋利刀刃平直光洁一般选择精车刀的几何角度可以根据下面的原则： 1）一般应选大一些，使车刀锋利减小切削变形；
2）可取的较大一些，以减小车刀和工件之间的摩擦。副偏交应选小一些，一般在5°～ 15°之间；
3）尖处磨出直线或圆弧过度刃，以降低工件的表面粗糙度； 4）负值刃倾角，可取-3°～ -8°，以控制切屑流量向待加工表面； 5）塑性材料时，车刀前面应磨有较狭的断屑槽。 2.3.2工件的安装
1、在四爪单动卡盘上装加工件
由于四爪单动卡盘的四个卡爪各自独立移动，因此工件装夹后必须将工件加工部分的旋转轴线找正到与车床轴旋转轴线重合后才能车削，找正比较麻烦。但四爪卡盘的夹紧力大，因此适用于装夹大型或形状不规则的工件，四爪单动卡盘可装成正爪和反爪两种，反爪用来装夹直径较大的工件。
2、在三爪自定心卡盘上装夹工件
三爪自定心卡盘能自动定心，不需要很多的时间去找正，装夹效率比四爪单动卡
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盘高，但夹紧力没有四爪单动卡盘大。这种卡盘不能装夹形状不规则的工件，只适用于大批量的中小型规则零件的装夹，如圆柱形、正三边形、正六边形等工件。
因此，本次设计的轴类零件将在三爪自定心卡盘上装夹工件。 2.3.3切屑用量选择
车削时，应根据工件要求和切屑条件合理的选择切屑深度、进给量和切屑速度。这三个要素的选择是否恰当，对工件的加工质量，刀具的耐用度和生产效率都有很重要的关系。
1、切屑深度ap的选择
一般情况下，应尽量先考虑较大的切屑深度ap，其次是选择较大的进给量f,最后才是考虑较高的切屑速度v,因为三者之中对刀具耐用度的影响以切屑深度ap最小，而以切屑速度v最大。
粗车时，加工余量较多，这时对工件精度和粗糙度要求不高。所以，在机床动力、工件和机床刚性允许的情况下，尽可能选用较大的切屑深度（一般2～6cm），以求尽快的车去多余的金属层。
但切削深度过大会引起振动，甚至损坏机床和车刀。如果余量较大，不能一次车去时，可分几刀车削。精车时，切削深度应小些，一般选0.2～0.5mm。这样可以使切削变形容易，减小切削力，有利于提高工件的表面光洁度和尺寸精度。
2、给量f的选择
粗车时由于对工件表面粗糙度要求不高，进给量应尽可能大些，这样可以缩短走到时间，提高生产率，一般选0.3～1.5mm/r。
3、速度V的选择
切削速度的大小是根据刀具材料及其形状、工件材料、进给量和切削深度、冷却液使用情况、车床动力和刚性、车削过程的实际情况等诸多因素来决定的。
在实际生产中，可根据 图表法或查有关手册来确定切削速度，也可以由经验确定。一般地说，对于高速钢车刀，如果切下来的切削是白色的或黄色的，那么所选的切削速度大体上是合适的；对于硬质合金刀，切下来的切屑是蓝色的，表明切削速度是合适的。如果切削时出现火花，说明切削速度太高。如果切削时出现火花，说明切削速度太高。如果切屑呈白色，说明切削速度还可以提高。 2.3.4 外圆车削
不论粗车或精车，为了车到要求的尺寸，一般情况下都会采用试切法，其步骤如
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下：
1、毛坯尺寸，对加工余量做到心中有数。合理安装工件、车刀，调整好主轴转速手柄位置，开动车床，使主轴旋转；
2、大拖板、中拖板手柄，使刀尖与工件右端外圆表面轻轻接触；
3、大拖板手柄（中拖板手柄不动），使车刀离开工件，一般距离工件端面3～5mm； 4、择的切削深度，摇动中拖板手柄，使车刀作横向进刀；
5、车削3～4mm，摇动大拖板手柄，退出车刀，停车测量工件直径（中拖板不要退回，如必要退出时，应记住其刻度），如符合要求，可继续手动或自动纵向走刀切削，如不符合要求，就要根据中拖板的刻度调整切削深度；
6、削到所需长度时，应停止走刀，退出车刀，然后停车。注意不能先停车后退刀，否则会造成车刀崩刃。
2.4车端面
2.4.1车端面的车刀
车削端面通常使用偏刀和车刀两种。 1、偏刀及其使用
通常把主偏角等于90°的车刀称为偏刀。偏刀又分为右偏刀和两种。 偏刀的前角，后角与外圆车刀基本相同，但主偏角却采用90°或大于90°，副偏角一般在10°～20°之间，在车刀钢料时，车刀的前面应磨有断屑槽。
使用偏刀车削的优点是：可以车削带台阶的外圆和端面。又因主偏角较大，车削外圆时产生的径向切削力小，所以不易产生振动和顶弯工件。缺点是：由于主偏角较大，刀尖角小于90°，因而刀尖强度低，散热性差。
右偏刀常用来车削工件的外圆，端面和阶台；左偏刀一般用来车削左向阶台，也可用于车削直径较大，长度较短的工件的端面和外圆。
2、弯头车刀及其使用
弯头车刀主偏角通常为45°左右可分左右两种。弯头车刀的前角和后角与外圆的基本相同，主偏角和副偏角都是45°。车削钢料时，前面应磨出断屑槽。弯头车刀除了可以车削外圆、端面以外，还可以倒角。 2.4.2 端面的车削
1、工件的装夹
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车端面时，工件装夹在卡盘上，必须校正它的平面和外圆。校正时，一般用划针校正如果端面已经过粗加工时，可用在自定心大卡盘上找工件端面的方法校正。即在刀架上装一根铜棒（或硬木块）把工件在卡盘上轻轻夹紧，并旋转工件，将铜棒（或硬木块）轻轻支顶工件端面的边缘处，这样就能很快地将工件端面校正，校正后再夹紧工件。
2、车端面的方法 1）用偏刀车削端面
一般情况下，车削端面时都使用右偏刀，这时若将车刀刀刃装得与工件中心线垂直，那么在加工时刀刃将与已加工过的端面产生摩擦，使加工的表面不光洁，并且刀刃也容易磨损。所以用右偏刀车端面时，需将刀刃与工件端面偏斜5°左右。
在通常的情况下，偏刀由外向中心走刀车端面时，是用副刀刃切削，切削不顺利，端面不光洁。如果切削深度较大，刀刃上的切削力方向是指向被切削端面的，容易使用车刀扎入工件端面形成或凹面。为了解决这一问题，用右偏刀加工端面时，可以从中心向外走刀。由于用主刀刃进行切削，切削力向外。所以车削出来的端面粗糙度小，又不容易产生凹面。
对于一些直径较大的端面，也可以用左偏刀车削。由于用主刀刃进行切削，所以切削顺利，车出的平面也可以用左偏刀车削。由于用主刀刃切削所以切削顺利，车出的平面也较光洁。
2）用45°弯头车刀车端面
45°弯头车刀是利用主刀刃进行切削的，所以切削顺利，工件端面粗糙度较低，又由于45°弯头车刀的强度较大，又能倒角和车削外圆。
3、车端面时的切削用量 1）切削深度ap
粗车，ap=2～5mm；精车时，ap=0.2～1mm 2）进给量f
粗车时，f=0.3～0.6mm/r；精车时，f=0.1～0.2mm/r 3）切削速度V
车端面时的切削速度是随工件的直径减小而减小的，但在计算时要按端面的最大直径计算。
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2.5切削与切槽
2.5.1切断刀
通常使用是切断刀都是以横向走刀为主的，前面的刀刃是主刀刃，两侧刀刃是副刀刃。切断刀通常分为高速切断刀、弹性切断刀和反切刀。
车一般外沟槽的切槽刀形状和角度基本上和切断刀相同。当加工窄槽时，切槽刀刀头宽度应根槽宽度相等。刀头长度应根据沟槽直径决定，一般尽可能短一些，以增强刀头强度。
切断刀的安装有以下几点：
1、切断刀不宜伸出过长切断刀的中心线要与工件中心线垂直，保证两个副偏角大小相等；
2、切断刀的主刀刃应与工件中心线等高或略低，否则不容易切断工件，而且容易崩刃或折断车刀。切断有孔工件时，切断刀刃中心装时略高一些（约1/50外径）；
3、切断刀的底平面应平直，装刀后保证两副后角对称。要切断的工件一般装在卡盘近些。避免在双顶工件时切断。 2.5.2切断和切外沟槽
1、正车切断法
切断一般都采用这种方法，即主轴正转，横向走刀进行切削横向走刀可以手动亦可以机动。当机床刚性不足且切深大时，可采用分段切削法。
当机床刚性不足且切深大时，可采用分段切削法。这样，比直切法减少一个摩擦面，便于排屑和减小振动。
切断外表面不规则的工件时，车刀开始切削是断续的这是，车刀要慢些，否则较大的冲击力易碰坏车刀，也可以先用尖刀车圆后再切断。
用手动进刀切削时，应注意走刀的均匀性并且不得中途停止，否则车刀与工件表面产生较大摩擦，造成切刀迅速磨损。如果中途须停止进刀或停车，则应先将切刀退出。
2、反车切断法
1）用正车切断工件时，由于横向切削，工件要承受较大的径向力，同时也容易产生振动，特别是在切断直径较大的工件时，这种影响尤为显著；
2）用反车切断时，能有效地减少切断时的振动。
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3、切外沟槽的方法
1）车削宽度不大的沟槽可采用刀头宽度等于沟宽的刀一次车出；
2）较宽的沟槽可分几次吃刀完成。车第一刀时，先用钢尺量好距离。车一条槽后，把车刀退出工件并向右移动继续车削，把槽的大部分余量车出，但在槽的两侧则底部应留有余量，最后根据槽的宽度及位置进行精车。
2.6车螺纹
2.6.1螺纹的分类
螺纹的种类很多，按照螺纹形状来分，可分为:
粗牙螺纹（M）
普通螺纹 细牙螺纹（M）
1、三角螺纹 55°非螺纹密封的管螺纹（G）
55°用螺纹密封的管螺纹（R） 管螺纹 60°圆锥管螺纹（Z）
60°米制锥管螺纹（Z）
2、梯形螺纹，公制梯形螺纹（Tr） 3、锯形螺纹（S）
4、矩形螺纹，平面螺纹等非标准螺纹
根据螺旋方向，分为右螺纹和左螺纹两种，右螺纹应用最多以普通螺纹为例，螺纹包括以下几个部分：
1、大径； 2、小径； 3、中径；
4、螺纹、导程、螺纹升角、牙型角。
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2.6.2螺纹车刀及其安装
1、螺纹车刀其几何形状的特点
螺纹车刀其几何形状的特点是它的切削部分形状应与螺纹轴向剖面的形状相符。如普通螺纹车刀的刀尖角为60°，而英制螺纹车刀的刀尖角为55°，同时刀尖角与刀杆的轴线应对称。
由螺纹车刀如果具有径向前角切削顺利，但有J径向前角又会影响牙型的准确性，因此对精度要求不高的螺纹可采用带径向前角的车刀，但精度要求较高的螺纹，车刀的径向前角最好为0°为使切削顺利和保证螺纹的加工质量，精车螺纹时也可采用带径向前角的螺纹车刀，但必须根据径向前角γ的大小对刀尖角ε进行修正。
2、螺纹车刀材料及其安装
螺纹车刀的刀头材料，可用高速钢或硬质合金钢。
螺纹车刀的安装正确与否，对螺纹的精度将产生一定的影响。若装刀有偏差，即使车刀的刀尖磨得十分准确，加工后的螺纹仍会产生牙型误差，因此要求装刀时注意以下几点：
1）刀尖应与工件轴线等高，否则影响实际工作前角大小，从而影响到牙型角； 2）左右刀刃要对称，否则车出螺纹牙型不正；
3）刀杆安装时不宜伸出太长，以免切削时引起振动。为此，车螺纹时一般用对刀样板进行对刀。
3、机床的调整
调整机床包括以下几项内容： 1）调整运动关； 2）调整运动件的间隙。 2.6.3三角螺纹的车削
车螺纹时，一般分粗车、粗车两次车削，如果螺纹精度要求不高，粗车和精车刀可以不分，一次车削完成。
1、粗车螺纹
先正确安装螺纹车刀，车螺纹时，按下开合螺母，用正车进行第一次走刀，切出螺纹线.这时用钢尺或螺距规检验螺距，如果螺距符合要求时，可以增加吃刀深度，按第一次走刀方法继续车削，直至留有0.2mm精车余量为止。
2、精车螺纹
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精车螺纹的方法基本上与粗车相同。若换装了精车刀，在车第一刀时，必须先对刀，使刀尖对准工件上已切出的螺纹槽中心，然后再开始车削。
2.7零件加工工艺设计
2.7.1轴类零件加工工艺分析
1、轴类零件定位基准的选择
轴类零件主要表面的加工顺序在很大程度上取决于定位基准的选择。一般以外圆为基准，以轴两端的顶尖孔为基准。以顶尖孔为精基准除了使设计基准与定位基准重合外，同时也能获得较高的定位基准，即使二次装夹，调头加工也能得到较好的相互位置精度。在粗加工或在不能用两端顶尖孔（如加工主轴的锥孔）定位时，为了提高零件的刚度或仅用外圆表面定位或用外圆表面与一端孔口作定位基准，这既符合基准重合、又符合基准统一的原则。如加工上述主轴的外圆时，或使用两次顶尖孔或使用一端外圆表面，另一端顶尖孔（或孔口）定位。加工键槽时，为保证与轴线对称并达到一定槽深，则用键槽所在外圆表面定位。
2、轴类零件加工顺序的安排
加工顺序的安排主要根据基面先行（先端面后中心孔）、先粗后精、先主后次（次要工序按需插入）的原则。
在安排主轴加工顺序时，应注意以下几点：
1）在加工外圆表面时，为避免降低工件刚度，应先加工大直径外圆后加工小直径外圆；
2）主轴上的次要表面，如键槽、螺纹和端面上的螺孔等，一般都应安排在外圆粗车后粗精磨外圆之前进行加工。这是因为如果安排在外圆未加工前，难于保证键槽尺寸要求，另外如果在精车前就铣出键槽，在精车时，由于断续切削会引起振动，将影响加工质量，又容易损坏刀具。至于主轴螺纹，因其与主轴支撑轴颈之间有一定的同轴度要求，所以一般将螺纹加工安排在最终热处理之后的精加工阶段，这样就会避免热处理变形的影响；
3）为保证质量，在加工工艺过程中应合理安排检验工序。一般在粗加工结束后要安排一道检验工序，检查主轴是否有裂纹、气孔等缺陷。在重要工序加工完毕后，要检查是否有废品，在主轴全部加工结束时要安排最终检验。检查是否符合图纸要求。
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2.7.2粗加工和精加工
一次加工的输出轴（如图1.1）将在CA6140上进行加工。装夹工具的选择，车刀的选择及其安装，工件的安装，切削用量的选择以及车削的方法和步骤等问题在前几节已作详细介绍，以下加工期间将不再作详细讲述。
准备工作如下：采用带有鸡心夹头的顶尖装夹工件（保证轴的加工精度），外圆端面车刀选用材料为高速钢的90°车刀，车倒角用45°车刀，切槽选用高速钢切槽刀，刀宽为4mm，车螺纹则选用刀尖为60°的螺纹刀。量具有游标卡尺、20-50千分尺、百分表分法线千分尺等，做一个合适角度的前顶尖（需要热处理一下），装好后顶尖，调试好尾座。
1、粗加工
1）装夹工件Φ55×200的圆柱毛坯校正，用90°偏刀车端面，光出即可，打中心孔Ф2.55mmB型；
2）调头校正。车另一端端面（事先用刻线法画出长度），保证其工件总长195mm，打中心孔；
3）选用为90°的左偏车刀车长10mm的外圆，见光即可；
4）夹持长10mm台阶外圆，一夹一顶进行车削，粗车一端外圆分别至车成Ф51mm＞160mm，Ф33mm×99mm, Ф28mm×54mm；
5）调头，一夹一顶，用90°的右偏刀车Ф32f6成Ф33mm，长35mm成34mm。放凉一段时间，再精加。
2、精加工
1）将准备好的前顶尖夹持修整一下为精加工作准备；
2）夹持Ф33mm端，采用一夹一顶进行车削，精车一端，车Ф50n6外圆至尺寸，车Ф27mm外圆至尺寸。用鸡心夹头垫铜皮夹持螺纹处即Ф23mm处，两端顶尖装夹，用90°右偏刀车Ф32f6至尺寸，改用90°左偏刀车Ф50n6至尺寸，Ф32f6至尺寸，Ф27mm至尺寸。采用左右偏刀使符合A-B的同轴度；
3）用45°车刀倒倒角C2；
4）控制尺寸55mm、35mm及29mm，用切槽刀车外沟槽Ф18.5mm×6mm至尺寸如图2.1所示：
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图2.1切槽刀车外沟槽
5）调头，用鸡心夹头垫铜皮夹持Ф32f6两顶尖车螺纹，选用刀尖为60°的螺纹刀车M22×1.5-6g，螺纹大径至Ф22mm至尺寸（如图2.1）；
6）用45°刀倒倒角C2。
粗、精加工时要保证其工件的精度，保证其基准要求，用量具测量其工件，使加工出来的工件符合图纸上技术要求精度及其它。
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3 铣工和零件加工
3.1铣床
铣床是用铣刀进行切削加工的机床，它的用途极为广泛。在铣床上采用不同类型的铣刀，配备万能分度头，回转工作台等附件，可以完成各种典型表面加工，如铣平面，铣台阶面，铣沟槽，切断，铣曲面，铣键槽，铣燕尾槽，铣T型槽等。
铣床工作时的主要运动是主轴部件带动铣刀的旋转运动，进给运动是由工作台在三个互相垂直方向的直线运动来实现的。由于铣床上使用的是多齿刀具，切削过程中存在冲击和震动，这就要求铣床在结构上应具有较高的静刚度和动刚度。常用的铣床有卧式铣床、立式铣床、工具铣床和龙门铣床，在此以立式铣床为准将其简单介绍。
常用的铣床有卧式铣床、立式铣床、工具铣床和龙门铣床，在此以立式铣床为准将其简单介绍。
立式铣床与其它卧式铣床不同之处，是主轴与工作台垂直。主轴呈铅垂位置。立式铣床有两种形式：一种是铣头与床身做成整体的；另一种不是整体的。它是一种生产率比较高的机床，能加工平面、阶台、斜面、键槽等。
3.2铣刀和工件的安装
3.2.1铣刀的安装
立铣刀、键槽铣刀都是带柄铣刀，按柄部可分为直柄铣刀和锥柄铣刀。锥柄铣刀柄度和锥度与铣床主轴锥孔相同时，可直接安装在主轴锥孔内。 3.2.2工件的安装
在铣床上安装工件的常用方法： 1、直接在工作台上安装
用压板直接在工作台上安装工件，适用尺寸较大或形状特殊的工件安装。 2、用平口虎钳安装工件 适用于尺寸较大的工件安装。 3、用角铁、V形铁安装工件
圆柱形工件常用V形铁安装，再用压板压紧。这种安装方法能保证工件中心线与V形槽中心重合，即使工件直径大小不等，其中心线都在V形槽中心线上。
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3.3铣削加工
铣削方式有周铣法和端铣法。 1、周铣法
用铣刀周围上的切削刃来铣削工件的平面，称为周铣法。它又分为逆铣法和顺铣法。
1）逆铣法 铣刀的旋转方向和工件进给方向相反。 2）顺铣法 铣刀的旋转方向和工件进给方向相同。 2、端铣法 1）对称铣削法
铣削时工件铣削宽度对称中心线与铣刀轴线一致。 2）不对称逆铣法
端铣刀从最小切削厚度处切入工件，从较大切削厚度处切出工件。 3）不对称顺铣法
端铣刀从较大切削厚度处切入工件，从最小切削厚度处切出工件。 3、铣削特点
1）铣刀是多齿刀具，每个刀齿在一转中参加切削的时间较短，因而刀齿的冷却条件较好，有利于延长铣刀的耐用度；
2）铣刀每次切入工件会引起冲击，使刀齿磨损快，甚至引起崩刃，切削过程不平稳；
3）由于总切削面积是变化的，因而铣削力也是变化的。这会使机床和刀具发生振动，影响工件的加工质量；
4）常用的逆铣法，铣刀刀刃在进入切削前，要在工件已加工表面上滑行一段距离，使刀具磨损加快，加工表面质量下降。
在铣削加工中常采用增加同时工作齿数，采用螺旋齿铣刀等方法来提高铣刀耐用度和改善加工质量。
由于铣削时几个刀齿同时参加切削，且没有空程，并可采用较高的切削速度，故生产率较高。粗铣加工精度为IT13～IT11级，表面粗糙度Ra=80～10µm，精铣加工精度为IT11～IT8级，表面粗糙度Ra=10～1.25µm，表面粗糙度Ra=1.25～0.16µm。
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对中心后，即可调整铣削深度。一般先用与铣刀直径相等的钻头在键槽两端钻出与键槽深度相同的小孔，再用立铣刀铣去其余部分。接近封闭端时，改自动为手动。在立式铣床上加工图1-1中的键槽，用平口虎钳安装工件，选用Ф12的立铣刀，铣14mm×44.5mm的键槽（如图3.1所示）。
图3.1键槽
铣削后应检验键槽宽度、深度以及键槽的对称度。键槽宽度常用键槽塞规或滑
圆柱塞规检验。槽深可用卡尺测量，键槽对称度一般靠加工保证。
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4 钻孔
在钻床上进行钻孔时，工件都是固定不动的，刀具在作旋转运动的同时、做轴向进给运动。
4.1钻床
钻床的种类很多，常用的钻床有台式钻床、立式钻床和摇臂钻床。 1、台式钻床
台式钻床是一种安放在工作台上使用的小型钻床，一般用钻夹头来装夹直径不超过Ф12mm的钻头，它采用皮带轮变速，且只能手动进给，适于加工小型工件上的孔。
2、立式钻床
立式钻床又称立钻是钻床中最普通的一种，其最大钻孔直径有Ф25mm、Ф35mm、Ф40mm、Ф50mm等几种，其规格用最大钻孔直径表示。立钻主要由主轴变速箱、进给箱、立柱、工作台和底座所组成。立钻既能手动也能机动进给，一般适于加工中小型零件上的孔。
3、摇臂钻床
摇臂钻床能扰立柱旋转，并能带着主轴箱沿立柱垂直移动，调整到所需要的位置可将摇臂锁紧。主轴箱可在摇臂上横向移动，调整到所需要的位置可将主轴箱锁紧。进给运动是由主轴完成的，既可进给也可手动进给。主要广泛应用于笨重的大工件以及多孔工件上的孔。
4.2 钻孔工具的选择及零件的孔加工
1、麻花钻是最常用的一种钻头，它由柄部、颈部和工作部分组成。锥柄钻头用过渡套筒安装后，直接装入钻床主轴锥孔内。
2、钻前准备工作
1）先按Fl距、孔径大小划线，打样冲眼，孔中心处样冲眼尽可能大些，有利于钻头定中心；
2）装工件夹持在平口钳中，端面不可歪斜，工件应夹紧； 3）装夹钻头，用钻头装夹，夹持长度至少15mm；
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4）高速钢钻头钻孔切削速度为20～25m/min。 3、钻孔
先目测将钻头的顶尖处对准工件划线孔中心的样冲眼，开车将钻头钻入工件，当尖顶约钻入1/4时，退出钻头，目测钻坑是否与划中心线重合，如稍有偏位，可在钻头再次切入工件时用力将工件向偏位的反方向推移，达到纠正位置的目的。
钻孔时进给用力不宜大，特别是小钻头用力太大会使钻头弯曲，导致钻孔轴线歪斜。
4、标卡尺测量孔径尺寸和孔距
目测内孔表面粗糙度，选用Ф7-120°的麻花钻钻图1-1中Ф32f6外圆柱面上的Ф7深3的孔（如图4.1所示）。
图4.1钻孔
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5输出轴加工工艺
输出轴的加工工艺的过程如表5.1所示：
表5.1加工工艺过程
工工序序名号 称 工序内容 图 车（1）车一端面，钻中心孔 1 端（2）车另一端面，保证总长为面 195mm,钻中心孔 用顶尖装夹工件，另一端用顶尖顶住 车（1） 粗车一端外圆Ф51×﹥2 外160mm，Ф33×99mm, Ф28圆 ×54mm, Ф23×34mm （2） 调头车另一端面外圆，车Ф32×34mm 热 3 处理 精4 车 调质220～250HBS 修研中心孔 22
（1）用鸡心夹垫铜皮夹持Ф为23处，采用顶尖定位，先车顶端Ф为32f6至尺寸，再车Ф50n6，Ф32f6、Ф27至尺寸 （2）倒角C2 5 车 （3）调头用鸡心夹垫铜皮夹持Ф32f6两顶尖车削割槽6×2.25mm (4)倒角C2 （5）车螺纹M22×1.5-6g 6 铣键槽 铣键槽14×44.5mm 7 钻孔 钻孔Ф7mm，深3mm 8 检验 按图纸要求检验 23
结 论
时间飞逝，我们的大学生活已经走完，大学的生活和学习给我们的人生旅途增添了更多的风彩。五年来得多少个日日夜夜，难忘领导的关怀和老师的培养，更难忘指导老师在设计过程中对我们的细心指导。
不知不觉中，两个月的毕业设计即将结束了。回想起来在这短短的毕业设计期间，使我学到了以前从未学过的知识。我们在辅导老师的指导下，开始去图书馆查阅相关资料，翻阅一些关于设计的一些书籍。同学们都很努力的做好老师分给自己的任务。力争把我们的毕业设计做好。
关于机床加工工艺的应用更使我们对机电一体化行业中的设备有一定的认识，并能应用设备进行工件加工。在这次设计中用到的知识有机械设计基础、机械制造基础、计算机基础等。几周的毕业设计，对这几年所学的知识进行回顾，全面概括专业知识，尤其是在机械设计和制造方面有所提高，在学习的过程中，只了解表面的知识更进一步的学习。设计中，锻炼了自己如何去思考问题，发现问题并如何去解决问题。如有解决不了，听指导老师耐心的讲解，直到明白听懂为止。对以前没有接触过的东西也有所了解，使自己不断吸取新的知识，把理论运用到实践中去，真正的知识来自真理，实践是检验真理的唯一标准。也使我懂得，做什么事情都要认真、有耐心、合作的精神去对待，为自己即将踏上社会做好准备，迎接社会的挑战！
在这次毕业设计中，非常感谢高老师精心辅导与支持，另外也感谢学校的领导给予我们的这次机会。
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致 谢
五年的学习生活如白驹过隙，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。时间的流逝和流失及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。
首先非常感谢我的老师在我五年求学生涯中给予的关心与帮助，他们不仅以那严谨的治学态度、缜密的思维能力、娴熟的操作技巧深刻地影响着我，更以他们那博大的胸怀潜移默化地影响我如何学会去宽容别人，笑着面对生活。让我感到五年中不仅积累了丰富的学识，更在如何做人上让我学到了很多，我将随身携带着它们，勇敢的踏上新的人生之路。让我深刻的认识到:无论生活多么的艰辛,惟有读书才能够充实我的头脑,才会使我抵达成功的彼岸。
作为一个大三的学生，我们将要离开奋斗五年的大学校园，将要带着一种很复杂的感情，迎接下一段人生路程。回首大学五年，老师们的谆谆教诲使我学到了很多有用的东西，会使我在以后的工作中能更加优秀的表现自己。所以在将要离开大学生活的时候，对每一个老师都是感激的。大学期间，也是我逐渐成熟的时期。在各级领导的关心和教育下，我形成了正确的思想观、价值观。可以说我的每一次进步都离不开领导们的关怀，此时我要对他们表达我真诚与良好的谢意。
最后，我要特别的感谢，我的指导老师高清冉老师以及与帮助我做毕业设计的同学。设计的时候，高老师细心、耐心的指导与同学们的热心帮助，使我的毕业设计完成地很顺利。从他们身上我学到了很多专业知识和做人的道理，这些难得的财富对我的人生有着重要的意义。
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参考文献
[1] 王树勋,李积彬,丁建国,梁才标.通用机械加工.华南理工大学出版社,1997 [2] 程益良.机械加工实习.机械工业车版社,1990
[3] 唐梓荣,陆翠英,张常有.机械加工基础.北京航空航天大学出版社,1991 [4] 金福昌.车工（中级）.机械工业热出版社,2000
[5] 王信义,计志学,王润田,张建民.机械制造工艺学.北京理工大学出版社,1990
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