無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸加工工藝設(shè)計(jì)論文設(shè)計(jì)

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1、本科論文 目 錄 摘 要 I Abstract II 引 言 1 1 研究的目的與意義 3 2 加工工藝方案分析 6 2.1 零件分析 6 2.2 毛坯設(shè)計(jì) 8 2.3 定位基準(zhǔn)的選擇 8 2.4 工藝方案設(shè)計(jì) 9 2.4.1 確定加工方案 9 2.4.2 制定工藝路線 10 2.5 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 11 3 加工方案設(shè)計(jì) 13 3.1 車削加工方案設(shè)計(jì) 13 3.1.1 車削加工設(shè)備的選擇 13 3.1.2 車削夾具的選擇 13 3.1.3 車削刀具的選擇 14 3.1.4 量具的選擇 14 3.1.5 選擇切削用量 15 3.1

2、.6 編寫程序 21 3.2 數(shù)控銑削工藝方案設(shè)計(jì) 27 3.2.1 銑削加工設(shè)備的選擇 27 3.2.2 銑削刀具的選擇 28 3.2.3 銑削夾具的選擇 28 3.3.4 量具的選擇 28 4 樣件加工 30 5 加工質(zhì)量檢測(cè) 31 5.1 加工質(zhì)量檢測(cè) 31 5.2 改善方法 31 結(jié) 論 32 參考文獻(xiàn) 33 致 謝 35 本科論文 摘 要 該次設(shè)計(jì)旨在根據(jù)客戶方的生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量要求，解決無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸的加工工藝設(shè)計(jì)問題，以保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和加工成本，具有重要的實(shí)用價(jià)值。 根據(jù)零件的生產(chǎn)要求，進(jìn)行機(jī)械制造工藝

3、規(guī)程設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)目標(biāo)為無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸，對(duì)花鍵傳動(dòng)軸進(jìn)行零件分析，設(shè)計(jì)其整體的機(jī)械加工工藝方案?；ㄦI傳動(dòng)軸是在日常的設(shè)計(jì)加工過程中較為常見的非標(biāo)準(zhǔn)件，雖然花鍵軸不是標(biāo)準(zhǔn)件，但是花鍵有標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)，一般用途的花鍵軸均按照花鍵軸標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)來進(jìn)行設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)的無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸整體采用車削與銑削的加工方式，選擇采用數(shù)控加工機(jī)床，通過對(duì)零件分析，安排整體機(jī)械加工工藝，選取合適的機(jī)加刀具，確定合適的走刀路線，進(jìn)行手動(dòng)編程，編程程序準(zhǔn)確，能夠在數(shù)控機(jī)床上準(zhǔn)確運(yùn)行。 本次工藝設(shè)計(jì)，根據(jù)相關(guān)的工藝設(shè)計(jì)理論，以及相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)同類產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)有一定的借鑒價(jià)值，可供相關(guān)技術(shù)人員參考。 關(guān)鍵

4、詞：花鍵傳動(dòng)軸；加工工藝；數(shù)控銑削；數(shù)控車削 Abstract This design aims to solve the problem of manufacturing process design of the uav spline drive shaft according to the production process and product quality requirements of the customer, so as to ensure the production quality and processing c

5、ost of the product. According to the production requirements of parts, the design of mechanical manufacturing process procedures, the design target is the uav spline drive shaft, the spline drive shaft parts analysis, the design of the overall mechanical processing process. Spline drive shaft is a

6、common non-standard part in daily design and processing. Although spline shaft is not a standard part, spline has standard parameters. Spline shaft for general use is designed according to the standard parameters of spline shaft. The design of the uav spline shaft integral turning and milling mach

7、ining method, choose to adopt numerical control machine tool, by analyzing the parts, arrange the whole machining process, select the appropriate machining tool, determine appropriate feeding line, manual programming, the programming procedure accurate, can accurate operation on the CNC machine. T

8、his process design, according to the relevant process design theory, as well as the relevant national standards, the design, to the same product process design has certain reference value, for the relevant technical personnel reference. Keywords: Spline drive shaft; Processing technology; CNC mi

9、lling; The numerical control turning 引 言 “無人機(jī)”是無人駕駛飛機(jī)的簡(jiǎn)稱，英文縮寫為“UAV”，是利用無線電遙控設(shè)備控制或者具有自動(dòng)程序控制的不載人駕駛飛機(jī)[1]。 最初“無人機(jī)”的設(shè)計(jì)是應(yīng)用于軍事，用于完成某些特殊作戰(zhàn)任務(wù)，隨著時(shí)間的發(fā)展，無人機(jī)在軍事用途上的應(yīng)用也愈演愈烈，頗有些取代傳統(tǒng)作戰(zhàn)模式的姿態(tài)[2]。在美軍的多次作戰(zhàn)任務(wù)中，無人機(jī)作戰(zhàn)任務(wù)都取得了較為矚目的戰(zhàn)績(jī)，完全改變了戰(zhàn)場(chǎng)的模式，也促使各個(gè)國家大力研究無人機(jī)和無人化作戰(zhàn)模式。戰(zhàn)爭(zhēng)完全催動(dòng)了無人機(jī)的發(fā)展。與載人飛機(jī)相比，它具有體積小、造價(jià)低、使用方便、對(duì)作戰(zhàn)環(huán)境要求低

10、、戰(zhàn)場(chǎng)生存能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)[3]。由于無人駕駛飛機(jī)對(duì)未來空戰(zhàn)有著重要的意義，世界各主要軍事國家都在加緊進(jìn)行無人駕駛飛機(jī)的研制工作。 隨著時(shí)間的投入，無人機(jī)的發(fā)展水平已經(jīng)具有相當(dāng)成熟的模式了，后來一部分的無人機(jī)業(yè)務(wù)也從軍用轉(zhuǎn)為民用[4]。例如，近年來較為流行的航拍，完全由民用無人機(jī)完成，大大改善了原有的攝影模式，以及應(yīng)用于農(nóng)業(yè)的植保無人機(jī)，以及我國早期提出的無人機(jī)配送模式，無人機(jī)都有重要的作用，具有重要的研究意義[5]。 我國就具有“大疆”國際知名的無人機(jī)品牌，相應(yīng)的無人機(jī)零件加工業(yè)務(wù)需求也較大，本次設(shè)計(jì)的無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸就是無人機(jī)上重要的零部件，本次設(shè)計(jì)就是根據(jù)甲方提供的生產(chǎn)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)出符合要

11、求的加工方案，在保證工件質(zhì)量的前提下，盡量提高生產(chǎn)效率[6]。 花鍵傳動(dòng)軸主要的組成要素為花鍵，花鍵的加工方法是有很多的。主要是采用滾切、銑削和磨削等切削加工方法，也可采用冷打、冷軋等塑性變形的加工方法[7]。本次設(shè)計(jì)會(huì)根據(jù)各種圖紙要求綜合考慮，選擇合適的加工方式。 本次設(shè)計(jì)的無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸整體上是一軸類零件，軸類零件在加工時(shí)一般采用車削的加工方式，隨著第三次工業(yè)革命的普及，電子計(jì)算機(jī)應(yīng)用到了各種行業(yè)，用于加工的設(shè)備也有了很大的提升，現(xiàn)在的加工設(shè)備擁有更方便快捷的特點(diǎn)，也能有效的保證零件的加工精度[8]。工業(yè)生產(chǎn)的道路也走向了自動(dòng)化、集成化的高效率生產(chǎn)方式。而數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化，

12、柔性化，集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用是提高制造業(yè)產(chǎn)品質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率必不可少的重要手段[9]。數(shù)控機(jī)床技術(shù)的發(fā)展，是關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位和體現(xiàn)國家綜合國力水平的重要標(biāo)志。國家的經(jīng)濟(jì)正加快向新興工業(yè)化道路發(fā)展，隨之而來的制造業(yè)也就成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)[10]。所以在數(shù)控技術(shù)上的知識(shí)學(xué)習(xí)越來越重要。 本次設(shè)計(jì)為無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸加工，通過分析零件圖，讀取零件加工的各種要素，來制定符合本次零件加工的加工工藝過程，選擇符合設(shè)計(jì)方案的毛坯尺寸，機(jī)床刀具的選擇，切削余量的選擇，工序的制定，并且用軟件進(jìn)行編程仿真。 本次設(shè)計(jì)內(nèi)容優(yōu)先繪制零件的電子二維圖形，選擇毛坯尺寸，繪制毛坯圖，安排機(jī)械加工工藝。在

13、機(jī)械加工工藝中要選擇合適的加工方式、合適的切削刀具、合適的加工設(shè)備，需要按照設(shè)計(jì)的加工工藝方案加工出來的零件完全符合圖紙要求[11]。本次設(shè)計(jì)需按照相關(guān)設(shè)計(jì)理念，遵循國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，合理，在保證加工成本的前提下，縮短加工時(shí)間成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量。通過本次設(shè)計(jì)，讓自己進(jìn)一步學(xué)習(xí)了數(shù)控編程等一系列的新型數(shù)控技術(shù)。學(xué)習(xí)了加工制造方面的知識(shí)，也知道了數(shù)控技術(shù)在生產(chǎn)過程中的難點(diǎn)。讓自己對(duì)機(jī)械行業(yè)有了更深一步的了解。 1 研究的目的與意義 本次設(shè)計(jì)目標(biāo)為無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸，是無人機(jī)上的重要零部件。無人機(jī)作為無人化作戰(zhàn)的空天力量，是無人化作戰(zhàn)的核心力

14、量。無人機(jī)由于不需要載人飛行，具有載人飛行器不具備的各種優(yōu)勢(shì)，能夠突破各種人體附加界限，以超高空、超高速等特點(diǎn)，適合進(jìn)行各種精確打擊任務(wù)，是美軍常用手段[12]。各國也加強(qiáng)了無人機(jī)產(chǎn)業(yè)的研究。而且無人機(jī)在民用方面還有廣闊的應(yīng)用前景。本次設(shè)計(jì)為無人機(jī)提供生產(chǎn)零件方案，具有重要意義[13]。 無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸是一種軸類零件，花鍵為傳動(dòng)軸上的重要元素，花鍵多是用來傳遞機(jī)械扭矩的。而因?yàn)槠湓谳S上加工有多個(gè)縱向的鍵槽，多個(gè)鍵槽均勻分布，在視覺效果上的橫截面為花型，所以此類軸統(tǒng)稱為花鍵軸?；ㄦI軸在實(shí)際應(yīng)用上非常廣泛，包括制動(dòng)器、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、各種減速器、變速箱都有它的身影[14]。這類軸在結(jié)構(gòu)上較為簡(jiǎn)單，使

15、用起來也比較方便。 本次設(shè)計(jì)的無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸結(jié)構(gòu)圖如圖1.1所示，以及零件的三維結(jié)構(gòu)圖如圖1.2所示。在結(jié)構(gòu)上可以看為是階梯軸，最大的構(gòu)成要素為一矩形花鍵，還有一標(biāo)準(zhǔn)的鍵槽，一個(gè)螺紋孔。各要素需要不同的加工設(shè)備以及不同的刀具進(jìn)行數(shù)控加工，部分表面的粗糙度較高，所以在加工方面比較費(fèi)時(shí)，工序較多。 圖1.1 花鍵軸結(jié)構(gòu)圖 圖1.2 花鍵軸零件三維圖 無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸是無人機(jī)上的傳動(dòng)部件，是無人機(jī)上較為重要的機(jī)械零部件，因?yàn)榻陙頍o人機(jī)產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，也間接催生了無人機(jī)相關(guān)零件生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[15]，而本次設(shè)計(jì)的無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸就是某款無人機(jī)設(shè)備上的傳動(dòng)部件，設(shè)計(jì)合適的加工工藝

16、方案具有重要的研究意義。 課題源于實(shí)習(xí)企業(yè)，旨在根據(jù)客戶方的生產(chǎn)工藝及產(chǎn)品質(zhì)量要求，解決無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸加工工藝設(shè)計(jì)問題，以保證產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量和加工成本，具有重要的實(shí)用價(jià)值?；ㄦI是軸類零件上的標(biāo)準(zhǔn)化元素被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，并且有相對(duì)來說較成熟的制作方式。主要是采用滾切、銑削和磨削等切削加工方法，也可采用冷打、冷軋等塑性變形的加工方法。 本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)解決無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸在加工過程中常見的問題，能夠正確合理的安排花鍵傳動(dòng)軸的加工工藝。本次工藝設(shè)計(jì)，根據(jù)相關(guān)的工藝設(shè)計(jì)理論，以及相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，對(duì)同類產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)有一定的借鑒價(jià)值，可供相關(guān)技術(shù)人員參考。本次設(shè)計(jì)是把我們所學(xué)的知識(shí)，得到理論

17、聯(lián)系實(shí)際的機(jī)會(huì)，學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)的方法，能夠在設(shè)計(jì)過程中學(xué)習(xí)并優(yōu)化其生產(chǎn)過程和方式，為我們今后的工作打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。 無人機(jī)產(chǎn)業(yè)相關(guān)在我國已經(jīng)具有相對(duì)完備的產(chǎn)業(yè)鏈，目前不僅軍用無人機(jī)的發(fā)展日新月異，而且民用無人機(jī)產(chǎn)業(yè)在我國具有較好的應(yīng)用前景，目前興起的航拍無人機(jī)以及植保無人機(jī)等已經(jīng)較為完善，以及快遞產(chǎn)業(yè)提出的無人化配送，無人機(jī)都是較為關(guān)鍵的力量，具有較高的前景，所以相關(guān)無人機(jī)零部件加工也屬于迫切需求的產(chǎn)業(yè)。 無人機(jī)相關(guān)的產(chǎn)業(yè)屬于高科技產(chǎn)業(yè)，相關(guān)的產(chǎn)業(yè)涉入門檻較高，相關(guān)零部件的加工要求也較高，屬于精密加工行業(yè)，國內(nèi)的機(jī)械加工行業(yè)能夠完成相關(guān)內(nèi)容的加工生產(chǎn)任務(wù)，但是總的來說國內(nèi)的生產(chǎn)質(zhì)量方面還是與

18、國外的高精密加工業(yè)務(wù)有差距。 國內(nèi)的機(jī)械加工行業(yè)，不論在機(jī)械加工設(shè)備還是機(jī)械加工方式以及相關(guān)的知識(shí)儲(chǔ)備上，與國外機(jī)械制造強(qiáng)國還有一定差距。主要是因?yàn)閲鴥?nèi)的相關(guān)行業(yè)起步晚，由于高精端產(chǎn)業(yè)也受到國外的聯(lián)合技術(shù)封鎖，導(dǎo)致國內(nèi)的技術(shù)發(fā)展需要摸索，但是經(jīng)過多年的發(fā)展，在國家的大力支持下，國內(nèi)相關(guān)從業(yè)人員的辛苦奮斗下，國內(nèi)的機(jī)加工發(fā)展迅速，也在近年來取得了較為矚目的成就[16]。 國內(nèi)的機(jī)械行業(yè)在多年的發(fā)展下，形成了規(guī)模較為龐大的基礎(chǔ)，雖然在高精端制造領(lǐng)域上還與國外部分制造強(qiáng)國有相應(yīng)的差距，但是國內(nèi)的優(yōu)勢(shì)在于國內(nèi)的龐大市場(chǎng)以及完善的基礎(chǔ)設(shè)施，能夠完成各種加工要求的零件的生產(chǎn)加工。 目前的無人機(jī)產(chǎn)業(yè)，

19、在軍事領(lǐng)域上還是由美國占據(jù)領(lǐng)導(dǎo)地位，起步較早，技術(shù)完備，以及圍繞無人機(jī)作戰(zhàn)體系也較為成熟，完成過多次作戰(zhàn)任務(wù)，擁有較多的實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)[17]。而且在無人機(jī)零件的加工方面，也擁有不小的優(yōu)勢(shì)。 國外的機(jī)械加工行業(yè)，老牌工業(yè)強(qiáng)國依舊具有較強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，主要體現(xiàn)在高精端行業(yè)的加工上，主要的國家有美國、德國、日本等。因?yàn)榇祟悋业墓I(yè)發(fā)展時(shí)間長，相應(yīng)的工業(yè)體系以及社會(huì)生產(chǎn)制度都較為完善，所以在高精端領(lǐng)域有著很大的優(yōu)勢(shì)。 本次課題研究?jī)?nèi)容為無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸的機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)，通過對(duì)客戶提供的零件圖紙進(jìn)行分析，合理地安排無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸的加工工藝。 本次設(shè)計(jì)主要內(nèi)容為： ⑴ 無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸的機(jī)械加工設(shè)備選擇

20、； ⑵ 加工機(jī)床刀具選擇； ⑶ 選擇合適的工件夾具； ⑷ 合理選擇工件毛坯； ⑸ 選擇合適的切削用量； ⑹ 制定合理地加工路線； ⑺ 準(zhǔn)確無誤的對(duì)零件進(jìn)行編程； ⑻ 加工過程中的粗基準(zhǔn)以及精基準(zhǔn)的選擇。 ⑼ 填寫正確的工藝卡片。 2 加工工藝方案分析 采用CAD軟件繪制本次設(shè)計(jì)的無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸零件二維圖紙，并對(duì)零件圖紙進(jìn)行精確分析，讀取本次加工過程的各種相關(guān)要素，合理選擇零件所需的毛坯尺寸和材料要求。確定零件的加工方式以及加工路線，采取一套合理的加工工藝方案。 2.1 零件分析 本次設(shè)計(jì)目標(biāo)零件圖如圖2.1所示。是無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸，是無人機(jī)上重要的零部件。根據(jù)圖紙我們

21、讀取想關(guān)的零件加工要素，部分重要位置的加工要求以及整體的加工要求。設(shè)計(jì)目標(biāo)為花鍵傳動(dòng)軸軸，根據(jù)圖紙，我們可以基本了解本次設(shè)計(jì)的無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸為采用標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)設(shè)計(jì)的，在加工方案的選擇上，采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)的花鍵軸將減低一些加工難度。 從圖紙信息顯示，本次設(shè)計(jì)的目標(biāo)主體為階梯軸，大致可以分為5段，從左到右分別為直徑為Φ26mm、Φ30mm、Φ34mm、Φ30mm、Φ20mm的圓柱體，左右兩側(cè)分別有兩個(gè)退刀槽，右側(cè)為寬度2mm，直徑18mm的退刀槽。左側(cè)為寬度3mm，直徑20mm的退刀槽。其中本次加工最重要的要素花鍵在直徑為Φ26mm的圓柱面上，為6mm23mm26mm6mm的標(biāo)準(zhǔn)化矩形花鍵。在直徑

22、為Φ20mm的右側(cè)圓柱面上有一個(gè)采用標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)設(shè)計(jì)的矩形鍵槽。位于左側(cè)端面有一個(gè)M12x1，深度為20mm的螺紋孔。以上為本次設(shè)計(jì)零件的組成要素。 在本次加工的無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸上，兩個(gè)直徑為Φ30mm的圓柱面與直徑為Φ20mm的圓柱面上的表面粗糙度、尺寸精度要求以及在形位公差的要求都較高，在加工時(shí)，需要根據(jù)客戶提供的零件要求，滿足客戶的具體需求，嚴(yán)格按照尺寸精度進(jìn)行加工，得到合格的零部件。 綜上所述本次設(shè)計(jì)的無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸的一些位置加工精度較高水平，需要合理設(shè)計(jì)加工方案，選擇恰當(dāng)?shù)那邢魉俣龋邢魃疃扰c進(jìn)給量，選擇合適的毛坯棒料和不同規(guī)格的刀具。 圖2.1 花鍵傳動(dòng)軸零件圖

23、 2.2 毛坯設(shè)計(jì) 機(jī)械加工零件的毛坯形式常見種類可分為鑄件，鍛件，型材和焊接件[17]。在不影響力學(xué)和性能的條件下，要盡可能的選用較廉價(jià)的毛坯，降低成本。 一般軸類零件的毛坯選擇可以是棒料，也可以是其他形式的毛坯。毛坯形式的選擇依據(jù)是使用要求、生產(chǎn)類型設(shè)備條件及結(jié)構(gòu)，零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺，生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小，零件材料的工藝特性及零件材料組織和性能的要求，現(xiàn)有生產(chǎn)條件等。但對(duì)于外圓直徑相差不大的軸一般以棒料為主，這樣能夠盡量降低成本。 本次的無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸在結(jié)構(gòu)上為軸類零件，最大直徑處與最小直徑處的差別不大，所以可以采取型材形式的圓形棒料作為毛坯，能夠保證零件加工的切削性能，還具有較高的

24、經(jīng)濟(jì)效益，也可以節(jié)省時(shí)間和勞動(dòng)力，可以有效地提高零件的切削加工性能。 毛坯的外形尺寸主要由零件組成表面加工的形狀，結(jié)構(gòu)，尺寸及加工余量等因素共同確定，還要根據(jù)零件的力學(xué)性能要求，材料的切削性能，生產(chǎn)綱領(lǐng)和批量等因素[18]。 通過查閱《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)》[19]，已知本次設(shè)計(jì)的無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸零件最大外徑Φ34mm，長度為112mm,長度與基本尺寸之比接近3.3，在≤4的范圍內(nèi)，根據(jù)軸類零件圓棒毛坯的直徑選取表，查得本次毛坯直徑為d+3~4，所以毛坯直徑應(yīng)為Φ38mm的棒料，毛坯直徑在30~50mm之間，毛坯長度≤300，端面需要加工時(shí)的余量為2mm，所以毛坯長度尺寸為116mm。

25、綜上所述，我們根據(jù)以上設(shè)計(jì)的尺寸大小繪制花鍵軸的毛坯圖，最終得到如圖3.2所示的毛坯圖示意圖。 圖2.2 花鍵傳動(dòng)軸毛坯圖 2.3 定位基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇：由零件圖紙可知，該零件為軸類零件，對(duì)于軸類零件，粗基準(zhǔn)一般是采用軸外圓，根據(jù)粗基準(zhǔn)的選擇原則，零件上有較多加工面時(shí)，為使各加工面得到足夠的加工余量，要選擇毛坯上加工余量最少的面為粗基準(zhǔn)[18]。 精基準(zhǔn)的選擇：由精基準(zhǔn)其中的統(tǒng)一原則可知，軸類零件中位置精度較高的表面加工時(shí)要選用同一定位基準(zhǔn)，這樣有利于保證各加工表面的位置精度，并根據(jù)基準(zhǔn)重合原則，盡可能選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，防止誤差。 綜上所述，由于本工件毛坯為棒料

26、，所以在選擇基準(zhǔn)上，粗基準(zhǔn)就是毛坯外圓棒料，精基準(zhǔn)選擇Φ30mm外圓柱面。 2.4 工藝方案設(shè)計(jì) 數(shù)控加工工藝路線的設(shè)計(jì)與通用機(jī)床加工工藝路線設(shè)計(jì)的區(qū)別，在于它一般并不指是從毛坯到半成品再到完成品的整個(gè)工藝過程，而僅僅是幾道甚至是多組數(shù)控加工工藝過程的詳細(xì)描述[20]。由于數(shù)控加工一般都貫穿于零件加工的整個(gè)工藝中，因此務(wù)必與其他通用加工工藝銜接好。 2.4.1 確定加工方案 本次零件的加工大致可以分為兩個(gè)階段，一是零件階梯軸的加工，二是零件花鍵及鍵槽的加工方式。本次設(shè)計(jì)將按照這兩部分來寫。 軸類零件為典型的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，本類零件的加工方式為車削加工，零件部分尺寸精度要求較高，以及表面粗

27、糙度的要求較高，可在數(shù)控車床上加工完成，但是需要選取合適的數(shù)控車床。 除此之外，該零件上未加工要素還有兩個(gè)，一個(gè)是花鍵，一個(gè)是零件上的鍵槽加工。兩個(gè)都是采取標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)設(shè)計(jì)的，所以，在加工時(shí)有較為成熟的加工方式，我們要根據(jù)零件的具體要求選取合適的加工方式。 花鍵有標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)，所以在加工方式上也較為成熟，目前花鍵的加工方法是有很多的。一般常見的主要是采用滾切、銑削和磨削等切削加工方法，部分花鍵的加工方法也可采用冷打、冷軋等塑性變形方式[21]。 軸上鍵槽的加工方式一般采取銑削的方式進(jìn)行加工，需要采用鍵槽銑刀銑削加工，在加工過程中需要注意的是是同軸度、對(duì)稱度，鍵槽深一些問題不大，但是鍵槽的寬度

28、尺寸一定要保證，不能寬度尺寸不能大了。 本次無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸加工花鍵的加工方式，綜合考慮整體要求采用銑削的加工方式進(jìn)行花鍵及鍵槽的加工。 2.4.2 制定工藝路線 在本次無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸加工工藝路線設(shè)計(jì)中需要多加注意以下幾點(diǎn)：根據(jù)數(shù)控加工的幾大特點(diǎn)，數(shù)控工序可以遵循以下幾個(gè)方法來劃分：零件在一次的安裝中完成加工為一道工序。此方法比較適用在加工工序相對(duì)少的零件中，加工后即可達(dá)到待檢狀態(tài)。用同一把加工刀具加工的實(shí)質(zhì)來劃分工序。某些零件雖然可以在一次安裝后加工出許多待加工表面，但是由于考慮到加工程序長，便會(huì)受到某些限制，比如作業(yè)員和機(jī)床連續(xù)工作時(shí)間的束縛，控制系統(tǒng)的局限，機(jī)床的各種負(fù)載限度等。

29、另外，程序太多太長也會(huì)增加出錯(cuò)和檢索的艱難，所以程序的編制過程不能太長，一般一道工序的程序內(nèi)容可以分開來編制。以加工局部來劃分工序。也可以粗、精加工來劃分工序。對(duì)待經(jīng)加工后輕易發(fā)生變形的零件，因可能會(huì)對(duì)粗加工后發(fā)生的變形進(jìn)行檢測(cè)，所以只要進(jìn)行粗精加工的工藝過程，均需將工序分散開來[22]。 本此無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸零件加工的毛坯選用圓形棒料，材料為40Cr鋼，花鍵軸零件主體加工時(shí)各面采用數(shù)控車床進(jìn)行車削，螺紋孔加工，底孔在車床上用中心鉆加工完成，再用絲錐對(duì)底孔進(jìn)行攻絲加工完成螺紋孔。本次設(shè)計(jì)選擇經(jīng)濟(jì)合理、生產(chǎn)效率和精度較高的加工方案。對(duì)于花鍵以及鍵槽采取成型銑刀進(jìn)行加工。 根據(jù)零件的幾何形狀和

30、尺寸精度等技術(shù)要求，以及用的加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,擬定以下工藝路線。 無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸零件加工工序 工序1： 下料Φ38116mm棒料。 工序2： 對(duì)毛坯進(jìn)行調(diào)制熱處理。 工序3： 夾住左側(cè)毛坯外圓，加工左端端面，粗、精車左側(cè)外輪廓。鉆螺紋底孔 工步1：車端面 工步2：粗車Φ26mm，Φ30mm，Φ34mm外圓面，倒角，留有0.3mm的精加工余量。 工步3：精車Φ26mm，Φ30mm，Φ34mm外圓面，倒角，加工至圖紙要求 工步4：利用中心鉆加工螺紋底孔至Φ10.2mm 工步5：加工階梯軸左側(cè)3XΦ26mm的退刀槽。 工序4： 掉頭裝

31、夾，加工無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸零件左端端面，粗、精車左側(cè)外輪廓。 工步1：車右端端面，至圖紙要求 工步2：粗車Φ20mm，Φ30mm外圓面，倒角，留有0.3mm的加工余量。 工步3：精車Φ20mm，Φ30mm外圓面，倒角，加工至圖紙要求。 工步4：車Φ18mm的槽，至圖紙要求 工序5： 銑削加工鍵槽與花鍵。 工步1：采用鍵槽銑刀銑削加工鍵槽 工步2：同一裝夾位置，采用立銑刀銑削加工第一個(gè)花鍵槽槽壁 工步3：采用成型盤銑刀銑削加工第一個(gè)花鍵槽槽底 工步4：零件徑向旋轉(zhuǎn)60，重復(fù)工步2、工步3步奏加工至花鍵成型。 工序6： 采用絲錐加工螺紋孔。 工序7： 將花鍵軸部分位置磨至

32、尺寸要求 工序8： 花鍵表面淬火 工序9： 去毛刺 工序10： 檢驗(yàn) 2.5 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 綜上所述，工藝路線已經(jīng)明確，按照工序?yàn)閱挝蝗ズ?jiǎn)要描述工件的加工工藝路線是機(jī)械加工工藝卡，通過機(jī)械加工工藝卡來說明工件的加工流程，以合理布置生產(chǎn)計(jì)劃及調(diào)度組織生產(chǎn)用；但是在工藝卡的基礎(chǔ)上，遵循每道工序所編制的一種工藝文件，是使于指導(dǎo)工人完成某一工序所使用的卡片就是械加工工序卡[14]。這次設(shè)計(jì)的工藝卡。花鍵軸的機(jī)械加工工藝卡如表2.1所示。 表2.1花鍵傳動(dòng)軸加工工藝 機(jī)械加工工藝過程卡 零件名稱 圖號(hào) 材料 件數(shù) 毛坯

33、類型 毛坯尺寸 無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸 CDZ-1 40Cr 1 優(yōu)質(zhì)合金鋼 Φ38116mm 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 工藝裝備 1 下料Φ38116mm 切割鋸 游標(biāo)卡尺 2 熱處理 調(diào)制熱處理 WH-VI-16 3 車 夾住毛坯外圓，加工左端端面，粗、精車左側(cè)外輪廓，鉆螺紋底孔。 CK6140 外圓車刀，切槽刀，中心鉆，游標(biāo)卡尺，千分尺 4 車 調(diào)頭裝夾，加工右側(cè)端面，粗、精車右側(cè)外輪廓。 CK6140 外圓車刀，切槽刀，游標(biāo)卡尺，千分尺 5 銑 銑削加工鍵槽與花鍵 X5020A 立銑刀，鍵槽銑刀，盤銑

34、刀，游標(biāo)卡尺，千分尺 6 攻絲 加工螺紋孔 M12x1絲錐 7 磨 將花鍵軸部分位置磨至尺寸要求 M1412 砂輪，游標(biāo)卡尺 8 熱處理 花鍵表面淬火 WH-VI-16 9 去毛刺 打磨毛刺 砂輪 10 檢驗(yàn) 按圖紙檢查各尺寸要求 檢驗(yàn) 按圖紙檢查各尺寸要求 工藝設(shè)計(jì) 日期 共1 頁 第 1 頁 3 加工方案設(shè)計(jì) 3.1 車削加工方案設(shè)計(jì) 數(shù)控車床是使用最廣泛的數(shù)控機(jī)床之一。根據(jù)以上制定完備的工藝路線，我們已經(jīng)知道了本次加工需要數(shù)控車床進(jìn)行加工，數(shù)控車床主要用于加工各種回轉(zhuǎn)表面。如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、回轉(zhuǎn)體成型

35、面、環(huán)形槽、端面及螺紋，還可進(jìn)行鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔、滾花等加工[23]。 3.1.1 車削加工設(shè)備的選擇 在加工設(shè)備的選擇上，結(jié)合在學(xué)校所接觸到的以及實(shí)習(xí)企業(yè)接觸到的數(shù)控設(shè)備。綜合考慮后選取CK6140數(shù)控車床來進(jìn)行數(shù)控加工。設(shè)備的參數(shù)具體如表3.1： 表3.1機(jī)床參數(shù) 主要內(nèi)容 參數(shù) 中心高（mm） 205 最大回轉(zhuǎn)直徑（mm） 400 刀架最大回轉(zhuǎn)直徑 210 刀架最大回轉(zhuǎn)行程

36、 280 電機(jī)（kw） 4.5 中心距（mm） 750 主機(jī)外形（mm） 2200x900x120 重量（kg） 1600 3.1.2 車削夾具的選擇 夾具決定工件在機(jī)床坐標(biāo)中的位置，因此在加工過程中使用的夾具必須能夠保證機(jī)床坐標(biāo)系中工件的精確坐標(biāo)方向。我們使用的夾具也必須適合機(jī)床坐標(biāo)系中工件的尺寸。一般常用的通用夾具有三爪卡盤、虎鉗，除此之外還有專用夾具，但是一般考慮經(jīng)濟(jì)等原因，一般優(yōu)先考慮選用通用夾具為加工的夾具。

37、本次加工夾具采用三爪定心卡盤，在夾緊時(shí)能夠自動(dòng)地對(duì)工件進(jìn)行中心定位[24]。使用三爪卡盤時(shí)，為了確保足夠的夾緊力，必須保持20mm或更長的夾緊長度。具體的三爪卡盤結(jié)構(gòu)圖如圖3.1所示。 圖3.1 三爪定心卡盤 3.1.3 車削刀具的選擇 機(jī)床的加工效率和加工零件的質(zhì)量由數(shù)控加工刀具決定。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，刀具的材料性能和結(jié)構(gòu)特性不斷得到改善。從數(shù)控機(jī)床的特殊加工刀具的耐久性、剛度、脆性、切屑斷裂、調(diào)整和更換等方面進(jìn)行了持續(xù)改進(jìn)。所以應(yīng)該選擇最適合的加工刀具類型和加工工藝方案。 根據(jù)本零件的加工特點(diǎn)，選取合適的刀具，本次車削的刀具如表3.2所示 表3.2刀具選擇 編

38、號(hào) 刀具名稱 刀具規(guī)格 刀片材料 1 外圓車刀 93刀尖 硬質(zhì)合金 2 端面車刀 95刀尖 硬質(zhì)合金 3 切槽刀 寬度3mm 硬質(zhì)合金 4 麻花鉆 φ10.2mm 高速鋼 5 切槽刀 寬度2mm 硬質(zhì)合金 3.1.4 量具的選擇 在整個(gè)數(shù)控車削加工的過程中，正確選擇測(cè)量工具可以保證工件的尺寸精度。量具是零件在加工和檢測(cè)過程中必須用到的工具?，F(xiàn)如今，測(cè)量工具很多，但不同的部件需要不

39、同的測(cè)量工具。本次加工用到的量具如表 表3.3量具規(guī)格 名稱 規(guī)格 分度值 用途 游標(biāo)卡尺 0-150mm 0.02mm 主要用于測(cè)量?jī)?nèi)、外尺寸和深度等 千分尺 0-150mm 0.001mm 用于長度測(cè)量工具 直尺 0-200mm 1mm 用來測(cè)量工件的長度 螺紋規(guī) M181.5 用來測(cè)量螺紋的標(biāo)準(zhǔn) 3.1.5 選擇切削用量 ⑴背吃刀量的確定 在粗加工的時(shí)候，被吃刀量的選擇要在機(jī)床功率容許的情況下，應(yīng)盡量采選較大的背吃刀量，進(jìn)給次數(shù)才會(huì)有所減少。這樣能夠有效節(jié)省加工時(shí)間，提高加工效率，精加工余量通常少于普通加工的余量，一般選取0.1

40、～0.3mm。由于該零件精度要求相對(duì)要高，固必須至少有粗加工及精加工兩種。通過表3.4切削用量表來采選背吃刀量。 表3.4切削用量表 加工內(nèi)容 背吃刀量Ap/（mm） 切削速度VC(mmin) 進(jìn)給量f/(mmr) 粗加工 2～3 80～120 0.2～0.4 精加工 0.1～0.5 120～150 0.1～0.2 綜合考慮粗車時(shí)背吃刀量選取2mm，留出精車余量為0.3mm，精車時(shí)背吃刀量為0.3mm。 ⑵主軸轉(zhuǎn)速的確定 主軸轉(zhuǎn)速應(yīng)根據(jù)零件上加工部位的直徑，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。 切削速度除了計(jì)算和查表選取外，還可以

41、根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。 主要根據(jù)允許的切削速度VC(m/min)選取由公式 n= 式中：VC---為切削速度； D---為工件或刀具的直徑（mm） 現(xiàn)選取工件的中間尺寸為34mm的直徑為例說明其計(jì)算過程。 當(dāng)取D=34mm時(shí)， 切削速度VC(m/min)根據(jù)表中推薦范圍可求得粗加工時(shí)主軸轉(zhuǎn)速為550-850r/min之間。精加工時(shí)為580-1100r/min之間。 ⑶進(jìn)給量的確定 在零件粗加工時(shí)，可以根據(jù)切削力的限制來選擇進(jìn)給量?？梢愿鶕?jù)工件直徑、刀桿尺寸、加工材料以及已確定的背吃刀

42、量來選取較大的進(jìn)給量[23]。 在零件半精加工和精加工時(shí)，我們可以選擇合理的進(jìn)給量。進(jìn)給量可以根據(jù)工件材料、刀尖圓弧半徑、切削速度來選擇，也可以按表面粗糙度要求來選擇。當(dāng)切削速度提高，刀尖圓弧半徑增大，或刀具磨有修光刃時(shí)，可以選擇較大的進(jìn)給量以提高生產(chǎn)率。 在加工過程中，有四種進(jìn)給速度設(shè)定，它們是：快速走刀速度、進(jìn)刀速度、切削進(jìn)給速度及退刀速度。 ⑷切削速度的確定 我們可以根據(jù)工件材料的特性來確定切削速度。首先，在選定的Ap和F的基礎(chǔ)上，選擇的切削速度應(yīng)具有合理的刀具耐用度值。精加工時(shí)，切削速度區(qū)域應(yīng)盡量避免屑瘤、鱗刺產(chǎn)生。連續(xù)切削時(shí)，為減小沖擊，切削速度應(yīng)適當(dāng)降低。在車端面時(shí)，其切削

43、速度是一個(gè)變值，其最大值應(yīng)比車外圓時(shí)適當(dāng)提高。為了防止切削過程中的振動(dòng)，切削速度應(yīng)避免自激振動(dòng)的臨界速度。 ⑸切削用量相關(guān)計(jì)算 工序1：無切削加工，無需計(jì)算。 工序2：無切削加工，無需計(jì)算。 工序3：夾住左側(cè)毛坯外圓，加工左端端面，粗、精車左側(cè)外輪廓。鉆螺紋底孔. 工步1：車左側(cè)端面 機(jī)床：數(shù)控車床，其型號(hào)為：CK6140。 刀具：95外圓車刀 (硬質(zhì)合金材料)，材料：YT15。 根據(jù)文獻(xiàn)查得進(jìn)給量f=0.2~0.5mm/r，初步確定f=0.3mm/r。 選擇切削速度VC，查得VC=1.2~1.83m/s，取VC =90m/min。 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 取s=800r/mi

44、n。 計(jì)算進(jìn)給速度 工步2：粗車Φ26mm，Φ30mm，Φ34mm外圓面，倒角，留有0.3mm的精加工余量。 機(jī)床：數(shù)控車床，其型號(hào)為：CK6140。 刀具：93外圓車刀 (硬質(zhì)合金材料)，材料：YT15。 根據(jù)文獻(xiàn)查得進(jìn)給量f=0.2~0.5mm/r，初步確定f=0.3mm/r。 選擇切削速度VC，查得VC=1.2~1.83m/s，取VC =96m/min。 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 取s=800r/min。 計(jì)算進(jìn)給速度 工步3：精車Φ26mm，Φ30mm，Φ34mm外圓面，倒角，加工至圖紙要求 機(jī)床：數(shù)控車床，其型號(hào)為：CK6140。 刀具：93外圓車刀 (硬

45、質(zhì)合金材料)，材料：YT15。 根據(jù)文獻(xiàn)查得進(jìn)給量f=0.05~0.3mm/r，初步確定f=0.1mm/r。 選擇切削速度VC，查得VC=1.5~1.83m/s，取VC=105m/min。 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 取s=1000r/min。 計(jì)算進(jìn)給速度 工步4：利用中心鉆加工螺紋底孔至Φ10.2mm 機(jī)床：數(shù)控車床，其型號(hào)為：CK6140。 刀具：φ10.2mm麻花鉆 (高速鋼)。 根據(jù)文獻(xiàn)查得進(jìn)給量f=0.05~0.3mm/r，初步確定f=0.2mm/r。 選擇切削速度VC，查得VC=1.5~1.83m/s，取VC=16m/min。 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 取s=500r

46、/min。 計(jì)算進(jìn)給速度 工步5：加工階梯軸左側(cè)3XΦ26mm的退刀槽。 機(jī)床：數(shù)控車床，其型號(hào)為：CK6140。 刀具：3mm切槽刀 (硬質(zhì)合金材料)，材料：YT15。 根據(jù)文獻(xiàn)查得進(jìn)給量f=0.05~0.3mm/r，初步確定f=0.1mm/r。 選擇切削速度VC，查得VC=1.5~1.83m/s，取VC=24m/min。 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 取s=300r/min。 計(jì)算進(jìn)給速度 工序4：掉頭裝夾，加工無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸零件左端端面，粗、精車左側(cè)外輪廓。 工步1：車右端端面，至圖紙要求 機(jī)床：數(shù)控車床，其型號(hào)為：CK6140。 刀具：95外圓車刀 (硬質(zhì)合金

47、材料)，材料：YT15。 根據(jù)文獻(xiàn)查得進(jìn)給量f=0.2~0.5mm/r，初步確定f=0.3mm/r。 選擇切削速度VC，查得VC=1.2~1.83m/s，取VC =90m/min。 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 取s=800r/min。 計(jì)算進(jìn)給速度 工步2：粗車Φ26mm，Φ30mm，Φ34mm外圓面，倒角，留有0.3mm的精加工余量。 機(jī)床：數(shù)控車床，其型號(hào)為：CK6140。 刀具：93外圓車刀 (硬質(zhì)合金材料)，材料：YT15。 根據(jù)文獻(xiàn)查得進(jìn)給量f=0.2~0.5mm/r，初步確定f=0.3mm/r。 選擇切削速度VC，查得VC=1.2~1.83m/s，取VC =96m/

48、min。 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 取s=800r/min。 計(jì)算進(jìn)給速度 工步3：精車Φ26mm，Φ30mm，Φ34mm外圓面，倒角，加工至圖紙要求 機(jī)床：數(shù)控車床，其型號(hào)為：CK6140。 刀具：93外圓車刀 (硬質(zhì)合金材料)，材料：YT15。 根據(jù)文獻(xiàn)查得進(jìn)給量f=0.05~0.3mm/r，初步確定f=0.1mm/r。 選擇切削速度，查得=1.5~1.83m/s，取=105m/min。 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 取s=1000r/min。 計(jì)算進(jìn)給速度 工步4：車Φ18mm的槽，至圖紙要求 機(jī)床：數(shù)控車床，其型號(hào)為：CK6140。 刀具：2mm切槽刀 (硬質(zhì)合

49、金材料)，材料：YT15。 根據(jù)文獻(xiàn)查得進(jìn)給量f=0.05~0.3mm/r，初步確定f=0.1mm/r。 選擇切削速度VC，查得VC=1.5~1.83m/s，取VC=24m/min。 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 取s=300r/min。 計(jì)算進(jìn)給速度 3.1.6 編寫程序 我首先對(duì)零件圖紙進(jìn)行分析，在分析后發(fā)現(xiàn)，在車削無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸時(shí)主要涉及直線、切槽以及鉆孔。一般在加工零件時(shí)都分為粗加工和精加工。在程序編寫時(shí)，用到的指令有：G00、G01、G21、G40、G71、G70、G97、M00、M03、M05、M30。 ⑴ G21 指令是指定公制編程。即 X （U）、 Z （W）、

50、R 等坐標(biāo)尺寸字所描述的單位為 mm。 ⑵ G40 指令是刀尖半徑補(bǔ)償取消，按照程序指令路徑進(jìn)給。 ⑶ G97 指令是主軸速度控制指令（恒線速度控制）。 格式：G97 S_； 其中，S 控制主軸轉(zhuǎn)速，單位為 r/min。 ⑷ G71 指令是成形粗車循環(huán)。該切削方式是每次粗切的軌跡形狀都和成品形狀相似， 只是在位置上由外向內(nèi)環(huán)地向最終形狀靠近。 格式：G71 U（i）R（m） P（ns）Q（nf）U（u）W（w）F（f）S（s）T（t）； i—X向每次背吃刀量； u、w—分別為 X 軸（直徑值）和 Z 軸方向上的精加工余量； ns—精加工程序段中開始程序段的段號(hào)； nf—精

51、加工程序段中結(jié)束程序段的段號(hào)； F、S、T—粗切時(shí)的進(jìn)給速度、主軸轉(zhuǎn)速和刀補(bǔ)設(shè)定。此時(shí)，這些值將不再按照精加工的設(shè)定 ⑸ G70 指令是精加工循環(huán)指令。 格式：G70 P（ns）Q（nf）； 其中，ns—精加工輪廓程序段中開始程序段的段號(hào)； nf—精加工輪廓程序段中結(jié)束程序段的段號(hào)。 ⑹ G00 指令是快速定位。該指令控制刀具快速從當(dāng)前位置移動(dòng)到指定的位置，一般用在空程運(yùn)行中，如退刀和快速進(jìn)刀。 格式：G00 X（U）_Z（W）_； 其中，X（U）_Z（W）_指定移動(dòng)軌跡終點(diǎn)位置坐標(biāo)。 ⑺ G01 指令是直線插補(bǔ)。 該指令控制刀具以某個(gè)速度從當(dāng)前位置移動(dòng)到指定的位置（只能沿

52、直線方向走）。 格式：G01 X（U）_Z（W）_F_； 其中，X（U）_Z（W）_指定移動(dòng)軌跡終點(diǎn)位置坐標(biāo)； F—控制刀具移動(dòng)的速度，在使用 G98 時(shí)，F(xiàn) 的單位是 mm/min。當(dāng) 使用 G99 時(shí)，F(xiàn) 的單位是 mm/r。 ⑻ M00 程序停止指令。 ⑼ M03 主軸正轉(zhuǎn)（CW）指令。 ⑽ M05 主軸停止指令 ⑾ M30 程序結(jié)束并返回指令。 為了方便編程，有工作人員在工件圖紙上設(shè)置工件坐標(biāo)系，也叫編程坐標(biāo)系，其原點(diǎn)就是工件原點(diǎn)，也叫編程原點(diǎn)，我們通常在工件右端設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)為車削加工的編程原點(diǎn)。 本次設(shè)計(jì)的無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸分為兩次裝夾，為了方便加工，一次裝夾需要完成

53、一側(cè)的所有可加工程序，然后進(jìn)行調(diào)頭裝夾，完成另一側(cè)的加工程序。 圖3.2左側(cè)編程原點(diǎn) 所以在編寫程序時(shí)，主要分為兩個(gè)程序，左側(cè)編程原點(diǎn)如圖3.2所示，表3.5所示的編程程序?yàn)榛ㄦI軸左側(cè)輪廓的加工程序，其中包括Φ26mm，Φ30mm，Φ34mm外圓面，倒角，位于零件中心的螺紋底孔，以及左側(cè)寬度為3mm的槽。程序采用G71 指令是成形粗車循環(huán)，最后用G70 指令進(jìn)行精加工循環(huán)。用中心鉆對(duì)中心孔進(jìn)行加工，最終采用切槽刀對(duì)零件進(jìn)行切槽加工。 表3.5左側(cè)車削程序卡 主程序 用三抓卡盤夾持毛坯外圓，找正并

54、夾緊，車外輪廓 程序號(hào) 程序 簡(jiǎn)要說明 O0001 程序名 N010 G21 G97 G99 G40; 程序初始化 N020 T0101 M03 S800; 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速800r/min選擇1號(hào)93外圓車刀 N030 G00 X40.0 Z2.0; 快速進(jìn)給至循環(huán)起點(diǎn) N040 G71 U2.0 R0.5; G71復(fù)合循環(huán)粗車右端輪廓，加工參數(shù)設(shè)定，每次被吃刀量2mm，退刀0.5mm，X向精加工余量0.3mm，Z向0.1mm，粗加工進(jìn)給0.3 N050 G71 P60 Q130 U0.3 W0.1 F0.3; N060 G00 X26.0; 右端精

55、加工輪廓描述 N070 G01 Z-43.0 S1000 F0.1; N080 X30.0; N090 Z-59.0; N100 X34.0; N110 Z-66.0; N120 X40.0; N130 G00 X100.0 Z100.0; 退至換刀點(diǎn) N140 T0102; 換2號(hào)精加工外圓車刀 N150 G00 X40.0 Z2.0; 快速定位至精加工起點(diǎn) N160 G70 P60 Q130; G70精加工指令 N170 G00 X100.0 Z100.0; 返回刀具換刀點(diǎn) N180 T0103 S500; 換3號(hào)麻花鉆主軸轉(zhuǎn)速5

56、00r/m N190 G00 X0.0 Z2.0 F0.2; 中心孔加工 N200 G01 Z-26.0; N210 Z2.0; N220 G00 X100.0 Z100.0; 返回刀具換刀點(diǎn) N230 T0104 S300; 換4號(hào)切槽刀主軸轉(zhuǎn)速300r/m N240 G00 X40.0 Z-43.0 F0.1; 切槽加工 N250 G01 X20.0; N260 X40.0; N270 G00 X100.0 Z100.0 M05; 返回刀具換刀點(diǎn)，停主軸 N280 M30; 程序結(jié)束 圖3.3右側(cè)編程原點(diǎn) 如圖3.3所示為調(diào)頭裝

57、夾后的零件編程原點(diǎn)，表3.6所示的編程程序?yàn)榛ㄦI軸右側(cè)輪廓的加工程序，其中包括Φ20mm，Φ30mm，Φ34mm外圓面，倒角，以及右側(cè)寬度為2mm的槽。程序同樣采用G71 指令，是成形粗車循環(huán)，后用G70 指令進(jìn)行精加工循環(huán)。采用切槽刀對(duì)零件進(jìn)行切槽加工。 表3.6右側(cè)車削程序卡 主程序 用三抓卡盤夾持毛坯外圓，找正并夾緊，車外輪廓 程序號(hào) 程序 簡(jiǎn)要說明 O2001; 程序名 N010 G21 G97 G99 G40; 程序初始化 N020 T0201 M03 S800; 選擇1號(hào)端面車刀 N030 G00 X40.0 Z5.0; 切削加工端面

58、 N040 G94 X0.0 Z3.0 F0.3; N050 Z1.0; N060 Z0.0; N070 G00 X100.0 Z100.0; 返回刀具換刀點(diǎn) N080 T0202 S800; 換2號(hào)93外圓車刀，主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速800r/min N090 G00 X40.0 Z2.0; 快速進(jìn)給至循環(huán)起點(diǎn) N100 G71 U2.0 R0.5; G71復(fù)合循環(huán)粗車右端輪廓，加工參數(shù)設(shè)定，每次被吃刀量2mm，退刀0.5mm，X向精加工余量0.3mm，Z向0.1mm，粗加工進(jìn)給0.3mm N110 G71 P120 Q190 U0.3 W0.1 F0.3;

59、 N120 G00 X20.0; 右端精加工輪廓描述 N130 G01 Z-32.0 S1000 F0.1; N140 X30.0; N150 Z-48.0; N160 X34.0; N170 Z-52.0; N180 X40.0; N190 G00 X100.0 Z100.0; 返回刀具換刀點(diǎn) N200 T0203; 換3號(hào)精加工外圓車刀 N210 G00 X40.0 Z2.0; 快速定位至精加工起點(diǎn) N220 G70 P120 Q190; G70精加工指令 N230 G00 X100.0 Z100.0; 返回刀具換刀點(diǎn) N2

60、40 T0204 S300; 換4號(hào)切槽刀，主軸轉(zhuǎn)速300r/min N250 G00 X32.0 Z-32.0 F0.1; 切槽加工 N260 G01 X18.0; N270 X32.0; N280 G00 X100.0 Z100.0 M05; 返回刀具換刀點(diǎn)，停主軸 N290 M30; 程序結(jié)束 3.2 數(shù)控銑削工藝方案設(shè)計(jì) 根據(jù)工藝設(shè)定，本次無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸上的花鍵以及鍵槽的加工方式均采用銑削的方式進(jìn)行加工，以下將詳細(xì)描寫花鍵軸銑削工藝方案設(shè)計(jì)。 3.2.1 銑削加工設(shè)備的選擇 在加工設(shè)備的選擇上，結(jié)合在學(xué)校所接觸到的以及實(shí)習(xí)企業(yè)接觸到的數(shù)控設(shè)備

61、，以及在實(shí)際生產(chǎn)加工中最常見的數(shù)控銑床。綜合考慮后選取X5020A數(shù)控銑床來進(jìn)行數(shù)控加工。設(shè)備的參數(shù)具體如表3.7： 表3.7 X5020A參數(shù) 技術(shù)參數(shù) 機(jī)床型號(hào) X5020A立式銑床 工作臺(tái)面尺寸 寬/mm 200 長/mm 900 最大行程 縱向/mm 500 橫向/mm 190 垂向/mm 360 主軸 端部規(guī)格 40 轉(zhuǎn)速 40~1800 工作臺(tái)進(jìn)給量 縱向（mm/min） 12~800 橫向（mm/min） 8~565 垂向（mm/min） 4~268 工作臺(tái)槽 槽數(shù)/條

62、 3 槽寬/mm 14 槽距/mm 45 電動(dòng)機(jī)功率 主電動(dòng)機(jī)/kW 3 總功率/kW 3.79 工作精度 平面度 0.02 平行度 0.03 垂直度 100/0.02 表面粗糙度 2.5 3.2.2 銑削刀具的選擇 銑削刀具的選擇，因?yàn)楸敬毋娤骷庸な莾煞N有標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)化的花鍵和鍵槽，所以，在刀具的選擇上也與傳統(tǒng)銑削加工刀具有所不同，需要專門的成型刀具來進(jìn)行銑削加工。具體的刀具選擇如表3.8所示。 表3.8 刀具選擇 編號(hào) 刀具名稱 刀具規(guī)格 刀片材料 1 鍵槽銑刀 φ6mm

63、高速鋼 2 立銑刀 φ6mm 高速鋼 3 盤銑刀 φ12mm 高速鋼 3.2.3 銑削夾具的選擇 在機(jī)床夾具的選擇上一般采取通用夾具作為機(jī)床夾具，在特定的時(shí)候，通用夾具滿足不了使用要求的情況下采取專用夾具，一般常用的通用夾具有三爪卡盤、虎鉗，考慮經(jīng)濟(jì)等原因，一般優(yōu)先考慮選用通用夾具為加工的夾具。本次加工采取虎鉗作為機(jī)床夾具。 3.3.4 量具的選擇 在整個(gè)數(shù)控銑削加工的過程中，正確選擇測(cè)量工具可以保證工件的尺寸精度。量具是零件在加工和檢測(cè)過程中必須用到的工具。表3.9為本次加工需要使用到的量具。

64、 表3.9 銑削加工量具規(guī)格 名稱 規(guī)格 分度值 用途 游標(biāo)卡尺 0-150mm 0.02mm 主要用于測(cè)量?jī)?nèi)、外尺寸和深度等 千分尺 0-150mm 0.001mm 用于長度測(cè)量工具 直尺 0-200mm 1mm 用來測(cè)量工件的長度 4 樣件加工 根據(jù)本次設(shè)計(jì)的加工方案對(duì)零件進(jìn)行樣件加工。本次無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸樣件加工通過CK6140數(shù)控車床以及X5020A立式銑床兩種不同的數(shù)控設(shè)備相互配合共同加工完成，采用的刀具包括外圓車刀、切槽刀

65、、外螺紋車刀、鍵槽銑刀與成型花鍵銑刀等多種類型，因?yàn)榈毒咴诓粩嗟丶庸ぶ袝?huì)有磨損，造成實(shí)際尺寸的不同，所以在設(shè)置加工參數(shù)上也會(huì)與理論上的數(shù)值不同。具體的零件加工過程較設(shè)計(jì)的方案出入不大，在加工完成后，對(duì)加工后的零件進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果符合零件圖紙要求，隨著樣件的順利加工完成，標(biāo)志著本次機(jī)械加工工藝方案設(shè)計(jì)的完成。最終得到的樣品如圖4.1所示。 圖4.1 無人機(jī)花鍵傳動(dòng)軸樣品 5 加工質(zhì)量檢測(cè) 5.1 加工質(zhì)量檢測(cè) 我在加工零件的整個(gè)過程中，遇到了很多的問題，這些問題來自于不同的方面。有來自于機(jī)床上的問題也有來自

66、于加工方面的問題，在這些問題的解決上，我問過老師，也問過同學(xué)還上網(wǎng)查過資料。我通過各方對(duì)我的幫助和支持，很好的解決了這些問題，以下就是加工質(zhì)量問題的分析： 首先，我們?cè)跈C(jī)床的選擇上選擇了CK6140，機(jī)床的加工精度還不夠高。 其次，零件的加工精度受夾具和刀具的影響。我在加工過程中遇到徑向或者端面跳動(dòng)的情況，分析原因發(fā)現(xiàn)這是因?yàn)閵A具沒有裝夾平衡，從而導(dǎo)致產(chǎn)生誤差。在加工過程中還遇到過工件產(chǎn)生誤差或者粗糙度偏大的問題，分析原因發(fā)現(xiàn)，刀具在加工過程中發(fā)熱以及刀片裝夾不穩(wěn)定造成的。我們對(duì)刀的精確程度也深深影響著加工精度。當(dāng)我們采用手工對(duì)刀的方式時(shí)，會(huì)有對(duì)刀不準(zhǔn)確產(chǎn)生誤差的事情發(fā)生。 最后，冷卻液也能影響到零件的加工精度。在加工時(shí)，工件與道具摩擦?xí)a(chǎn)生大量的熱，從而導(dǎo)致工件熱變形，同時(shí)也會(huì)加劇刀具的損壞程度。因此，選擇合理的冷卻液以及冷卻方式顯得非常重要，他們會(huì)直接影響加工精度。除上述原因之外，還有些原因，如：機(jī)床主軸本身有擺動(dòng)情況、機(jī)床有振動(dòng)、刀刃太長，刀具硬度不夠等等都會(huì)影響到加工精度和光澤度。 5.2 改善方法 我們可以通過兩種方