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个人收集整理 勿做商业用途毕业论文（设计)题目 轴类零件数控加工工艺设计 学生姓名 学号 班 级 专 业 数控技术专业 分 院 指导教师 2012 年 12 月 2 日目 录 目 录1摘 要2前 言3第一章 零件的分析41。1分析零件图样41。2确定毛坯51.3 工艺规程设计61。3。1 加工方法的选择71.3.2 加工路线的确定9第二章 工艺设备的选择122.1 机床的选择122.2量具与辅助用具的选择132。3 刀具的选择132。4 刀具表14第三章 切削用量的选择16结 论27参考文献27致谢语28摘 要随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次,缩短生产周期和提高市场竞争能力.而对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程,在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案,选择合适的刀具，确定切削用量,对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理.并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品.本文根据数控机床的特点，针对具体的零件,进行了工艺方案的分析,工装方案的确定，刀具和切削用量的选择,确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度,加工效率，简化工序等方面的优势.【关键词】 工艺分析加工方案进给路线控制尺寸前 言在机械加工工艺教学中,机械制造专业学生及数控技术专业学生都要学习数控车床操作技术.让学生了解相关工种的先进技术，同时培养工作岗位的前瞻性；在讲授数控知识的同时，必须要求学生掌握基本的机械加工工艺,增强系统意识，理解手动操作与自动操作之间的联系，真正把学生培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。数控车工基础工艺理论及技能有机融合，包括夹具的使用、量具的识读和使用、刃具的刃磨及使用、基准定位等，分类叙述了车床操作、数控车床自动编程仿真操作、数控车床编程与操作的初、中级内容。以机械加工中车工工艺学与数控车床技能训练密切结合为主线，常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工，较清晰地展示了数控车工必须掌握的知识和技能的训练途径。对涉及与数控专业相关的基础知识、专业计算，都进行了有针对性的论述,目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业技能型人才。本文以与切削用量的选择,工件的定位装夹,加工顺序和典型零件为例，结合数控加工的特点,分别进行工艺方案分析，机床的选择,刀具加工路线的确定,数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个工艺过程的设计过程中,要通过分析,确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数,使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。第一章 零件的分析1。1分析零件图样零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。零件图纸的工艺分析如图所示零件结构分析由图我们可知，本零件上由圆柱面、内孔、内圆锥面、圆弧面、沟槽、和螺纹等部分组成.零件车削加工成形轮廓的结构形状较复杂、需两头加工,零件的加工精度和表面质量要求都很高该零件重要的径向加工部位有mm圆柱段（表面粗糙度R=1。6m）、圆柱段（表面粗糙度R=1。6m）、R6mm圆弧与R20mm圆弧相切过渡区、的内孔（表面粗糙度R=1.6m）、长径比为1：2的内锥（小端直径为、M20x2-6g三角形外螺纹，其余表面粗糙度均为R=3.2m）。零件符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整,零件材料为45钢，毛胚为50mm130mm1.2确定毛坯 1）。材料的分析该轴零件加工中,刀具与工件之间的切削力较大。工件材料的可切削性能.强度、硬度、塑性、提供冷切削加工、机械性能都跟工件的材料有关。所以选择45钢为该轴类零件的材料.45钢的化学成分中含C0。42%0.50%，Si0.17%0。37，Mn0.500。80,P 0.035，S0.035%，Cr0.25，N0。25，Cu0.25。45钢在进行冷加工时硬度要求，热轧钢，压痕直径不小于3。9，布氏硬度不小于241HB,退火钢压痕直径不小于4.4,布氏硬度不小于187HB，45钢的机械性能：s335Mpa，b600Mpa，40，Ak47J。45钢相对切削性硬质合金刀具1.0,高速钢刀具1。0，45钢经济合理对加工刀具的要求也合理，45钢用途广泛，主要是用来制造汽轮机、压缩机，泵的运动零件制造齿轮、轴活塞销等零件.根据以上数据适合该轴的加工。2)。毛坯的分析 轴类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件三种。锻件:适用与零件强度较高，形状较简单的零件.尺寸大的零件因受设备限制,故一般用自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的刚质零件不宜用自由锻。铸件：适用于形状复杂的毛坯.钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件.根据该轴零件的结构形状和外轮廓尺寸，所以采用锻件.本零件的毛坯宜采用锻件，由棒料锯割,模锻毛坯至40X425mm,使钢材经过锻压,获得均匀的纤维组织，提高其力学性能，同时也提高零件与毛坯的比重,减少材料消耗1。3 工艺规程设计小批量生产条件编程，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面高精度的要求,未注公差尺寸按GB1804M，热处理,调质处理，HRC25-35,未注粗糙度部分光洁度按Ra6.3，毛胚尺寸50mmx130mm.加工难点及处理方案分析图纸可知,此零件对平面度的要求高,左端更有内轮廓加工，为提高零件质量,采用以下加工方案：1. 对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，编程时采用中间值。2。在轮廓曲线上,有一处既过象限又改变进给方向的轮廓曲线,因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。3.零图纸中含有圆柱度，为保证其形位公差，应尽量一次装夹完成左端面的加工以保证其数值。4.本设计图纸中的各平面和外轮廓表面的粗糙度要求可采用粗加工-精加工加工方案，并且在精加工的时候将进给量调小些，主轴转速提高。5.螺纹加工时,为保证其精度，在精车时选择改程序的方法，将螺纹的大径值减小0.180.2mm，加工螺纹时利用螺纹千分尺或螺纹环规保证精度要求.选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度1.3.1 加工方法的选择确定装夹方案在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率,为了充分发挥数控机床的工作特点，在装夹工件时，应考虑以下几种因素： 1.尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具； 2。结构设计要满足精度要求； 3.易于定位和装夹; 4.易于切削的清理; 5.抵抗切削力由足够的刚度；使用三爪自定心卡盘夹持零件的毛坯外圆，确定零件伸出合适的长度（应将机床的限位距离考虑进去）.零件需要加工两端，因此需要考虑两次装夹的位置，考虑到左端的38mmx35mm的台阶可以用来装夹，因此先加工左端，然后调头夹住38mmx35mm的台阶加工右端。 定位基准工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，对与箱体工件最好选择“一面两销”作为定位基准，定位基准在数控机床上要仔细找正。 由于这个工件是个实心轴，末端要镗一个30的锥孔，因轴的长度不是很长，所以采用工件的右端面和48的外圆作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中心为工件坐标的原点，对刀点在（100。100)处.由于此零件全部表面都需加工,应选用外圆及一端面为粗基准，然后通过“互为基准的原则”进行加工。遵循“基准重合”的原则.加工左端时选择在毛坯外圆柱段的右端外圆表面，加工右端时选择在38 mm外圆柱段的表面，以体现定位基准是轴的中心线.1。3.2 加工路线的确定先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工.先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧 固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后,精加工之前进行。先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损,同时也给孔加工带来方便。基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工),然后再以精基面定位加工其它表面.例如,轴类零件顶尖孔的加工此零件的的加工顺序如下：1 工序 车左端面,将毛坯车为127mm的棒料2.工序 左端面打中心孔 选用5mm的中心钻（手动钻孔）3.工序 左端钻孔（钻20mm深32mm的孔)手动钻孔加工孔20mm，刀具选用硬质合金钻头，直径为20mm，使用切削液位乳化液。机械加工工艺手册1）确定进给量f，由于孔径较大,故采用数控车床CK6132A, 查得f=0。260。40mm/r，选择f=0。35mm/r。2）钻头磨钝标准及刀具寿命，根据表查得钻头的磨钝标准为0.81.2mm，寿命为T=75min.3）钻孔速度v， =14，zv=0。25，xv=0，yu=0.4，m=0。125由表3.47知，钻孔速度的修正系数, =0.88 =0.75查Z535型钻床取n=195r/min，实际切削速为v=16r/min。钻头走刀路线如下图:4.工序 粗、精车左端内孔至要求尺寸5.工序 粗、精车零件左端面各部、倒角6.工序 调头车右端面将零件车至要求尺寸进给路线如图1。7。工序 调头粗、精车右端面各部倒角、切外螺纹退刀槽、三角形螺纹第二章 工艺设备的选择2。1 机床的选择 数控车床能对轴类或盘类等回转体零件自动地完成内外圆柱面、圆锥表面、圆弧面等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩等的工作。根据零件的工艺要求，可以选择经济型数控车床，一般采用步进电动机形式半闭环伺服系统。此类车床机构简单，价格相对较低,这类车床设置三爪自定心卡盘、普通尾座或数控液压尾座,适合车削较长的轴类零件。根据主轴的配置的要求选择卧式数控车床.数控车床具有加工精度高，能做直线和圆弧插补，数控车床刚性良好，制造和对刀精度高,能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，能够加工尺寸精度要求较高的零件.能加工轮廓形状特别复杂的表面和尺寸难于控制的回转体，而且能比较方便的车削锥面和内外圆柱面螺纹，能够保持加工精度，提高生产效率.所以对加工时非常有利的。2.2量具与辅助用具的选择 常用测量工具：游标卡尺，千分尺，百分表,固定量具量具使用得是否合理，不但影响量具本身的精度，且直接影响零件尺寸的测量精度，甚至发生质量事故，对国家造成不必要的损失。所以，我们必须重视量具的正确使用，对测量技术精益求精，务使获得正确的测量结果，确保产品质量.2。3 刀具的选择数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容,它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄.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。 在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长,因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则:尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后,应完成其所能进行的所有加工步骤;粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具;先铣后钻 ;先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工;在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能,以提高生产效率等。本零件的加工，（1) 选用5mm中心钻钻削中心孔.用20mm的钻头加工左端的孔，（2） 粗车及平端面选用35硬质合金左偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选Kr=35。（3）为减少刀具数量和换刀次数，精车和车螺纹选用硬质合金60外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径,取re=0。150.2mm . 刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一。刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率、而且还影响加工质量。选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等.与传统的车削方法相比，数控车削对刀具的要求较高。不仅要求精度高、钢度好、耐用度高、而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数.2。4 刀具表数控加工刀具表序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径R刀尖位置T数量加工表面备注1中心钻1左端面手动220mm钻头1钻孔手动3T0101镗孔刀0。1mm3mm1镗孔4T020235右偏外圆车刀0.2mm2mm1粗精车外轮廓5T0303切槽车刀B=4mm1切槽左刀尖6T040460外螺纹车刀0.2mm01三角形螺纹7T050545端面车刀1端面第三章 切削用量的选择数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量.切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度;并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。1）、主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件(或刀具）直径来选择。根据本例中零件的加工要求，考虑工件材料为45钢，刀具材料为硬质合金钢,粗加工选择转速500r/min,精加工选择1000r/min车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用400r/min来车螺纹，而内孔由于刚性较差，采用粗车600 r/min，比较容易达到加工要求,切槽的切削刀较大，采用350 r/min更稳妥.2）、进给速度(进给量）F(mm/r,mm/min）的选择进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。一般粗车选用较高的进给速度,以便较快去除毛坯余量,精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则,粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度Vf可以按公式Vf =fn计算,式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.30.8mm/r；精车时常取0。10.3mm/r；切断时常取0。050。2mm/r。应选择较低的进给速度，得出下表粗精外圆0。2min/r0。1min/r内孔0.2min/r0.1min/r槽0。05 min/r3）、背吃刀量确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量（除去精车量），这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量。本例中，背吃刀量的选择大致为粗精外圆1。5-2(mm)0。2-0。5（mm）内孔1-1。5（mm）0。1-0.5(mm）螺纹随进刀次数依次减少槽根据刀宽，分两次进行总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定.同时,使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应,以形成最佳切削用量。切削用量对于不同的加工方法,需选用不同的切削用量。合理的选择切削用量,对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大.切削用量的选择方法：粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，应着重考虑如何保证加工精度,且在此基础上如何提高加工效率。因此，要求精车时应选用较小（但不能太小)的背吃刀量和进给量,并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度.数控加工工序卡片材料45钢零件图号夹具名称三爪自定心卡盘工 步 号工步内容G功能T刀具主轴转速 r/min进给量mm/r背吃刀量mm备注1中心钻120032钻孔500303粗车零件左端内轮廓G71T01016000。214精车零件左端内轮廓G70T010110000.10。55粗车零件左端外轮廓G71T02025000。226精车零件左端外轮廓G70T020210000。10.57粗车零件右端外轮廓G73T02025000。228 精车零件右端外轮廓G70T020210000.10.59切4mm2mm退刀槽G01T03033500.05210车削M20mm2mm外螺纹G92T040440011车削端面G01T05056000.1512检测、校核零件加工程序左端O0903程序名T0505换五号端面车刀M03S600主轴正转，主轴转速600mm/rG00X100Z100快速定位至换刀点X52Z3快速移动至循环点Z1G01X0F50车1mm的端面Z3X52F100Z-2X0F50Z2Z52F100Z-3X0F50Z3G00X100Z100退回换刀点M05主轴停止T0101换一号刀M03S600主轴正转、转速600r/minG00X100Z100换刀点G00X28Z2快速移至循环起点G71U1R0.5F100定义G71粗车内径循环，每刀切深为1mm，退刀量1mmG71P10Q20U-0.5W0F0。2粗车路线N10至N20 ，X轴留精车余量0。5mm，Z轴精车余量为0，粗车进给为0.2mm/rN10G00X32车削加工轮廓起始行,到倒角延长线G01Z0X30Z1车削C1倒角X25Z-11车削25mm内锥X23车削23mm的内圆柱Z26X20N20Z21G00X100Z100快速返回换刀点T0101精车M03S800主轴正转,精车转速为1000r/minG00X20Z2快速定位至安全起点G70P10Q20F0.1精车全部加工面G00X100Z100退刀至换刀点M05主轴停止M00程序暂停T0202换2号刀M03S500主轴正转，主轴转速500r/minG00X51Z2快速移至循环起点G71U1R1每刀切深为1mm，退刀量1mmG71P10Q20U0。5W0F0。2粗车路线N10至N20 ，X轴留精车余量0。5mm,Z轴精车余量为0，粗车进给为0.2mm/rN10G00X36运行X轴至倒角起点处G01Z0 X38Z-1倒角1x45Z-35车38mm的外圆柱面X48车48mm的外圆柱面Z-46N20X50G00X100Z100快速退回换刀点M05主轴停止M00程序暂停M03S1000精车主轴正转,主轴转速1000r/minG00X51Z2快速移至循环起点G70P30Q40F0。1精车全部加工面G00X100Z100快速退回换刀点M05主轴停止M30程序结束，并返回程序开头右端O9032程序名T0505换五号端面车刀M03S600主轴正转，主轴转速600mm/rG00X100Z100快速定位至换刀点X52Z3快速移动至循环点Z1G01X0F50车1mm的端面Z3X52F100Z2X0F50Z2Z52F100Z3X0F50Z3G00X100Z100M05M30T020235右偏外圆粗车刀M03S600主轴正转，主轴转速600r/minG00X100Z100快速退回换刀点G00X51Z2快速移动至循环起点G71U1R1每刀切深为1mm,退刀量1mmG71P10Q20U0。5W0F0.2粗车路线N10至N20 ，X轴留精车余量0。5mm，Z轴精车余量为0,粗车进给为0.2mm/rN10G00X15。8运行X轴至倒角起点处G01Z0X19。8Z2倒角Z18车螺纹外表面19。8mmG03X29.44Z-25。6R6车R6mm圆弧G02X38Z-44R20车R20mm圆弧G01Z52直线插补38mm的外圆柱面G03X38Z72R12。5车R12.5mm圆弧G01X38Z-72G01X48Z-80车48mm的外圆柱面N20X50G00X100Z100快速退回换刀点T0202精车M03S1000主轴正转,主轴转速1000r/minG00X51Z2快速移动至循环起点G70P10Q20F0。1精车外圆柱各部分G00X100Z100快速退回换刀点M05主轴停止M00程序暂停T0303换三号切槽刀M03S350主轴正转，主轴转速350r/mmG00Z18车16mm槽X22G01X16F10G00X100F100快速退回X100mmZ100Z100mmM05主轴停止M00程序暂停T0404换四号螺纹刀M03S400主轴正转，主轴转速400r/mmG00X21Z2快速移动至螺纹加工起点G92X19。5Z-16F2。0加工螺距为2mm的螺纹X19快速进刀X18。5X18X17。835X17.835螺纹槽底光刀G00X100Z100快速退回换刀点M05主轴停止M30程序结束，并返回程序开头结 论本次的毕业设计，虽然时间不是太长,但却让我在作论文的这个过程中学到了很多的知识。通过此次设计使我感悟到了毕业设计的重要性和必要性，为我们能够更好地迈入工作岗位做了充分的准备，是我从学生到技术人员转变的重要过渡，因此我十分重视学校给我提供的这次学习和锻炼的机会.参考文献（1）数控加工工艺基础，主编：潭岭 ，重庆大学出版社；(2）数空机床编程,主编：杜国成，北京 机械工业出版社；（3）现代机械制造工艺,主编：陈锡渠，北京 清华大学出版社；（4）数控机床加工工艺，主编： 华茂发，北京 机械工业出版社;（5）公差配合与测量技术，主编: 姚云英，北京 机械工业出版社；(6）机械设计基础，主编： 胡家秀，北京 机械工业出版社;（7）金属工艺学,主编: 万德金，北京 机械工业出版社；致谢语 在毕业设计规定的时间内，我做了大量的咨询和总结，收集了较大的技术资料。阅读了大量的专业文献，并将它们应用到了毕业设计当中,并在设计中进行了分析,研究.同时在整个设计过程中，得到了指导教师的专业知识及其它知识的讲授，这将使我在以后的工作中有很大。感谢所有老师的帮助，让我们的设计更加完美.在此，也非常感谢学院领导和系领导给予了我这次机会,让我得以施展自己所学，达到学以致用的目的。由于经验欠缺，不妥之处，恳请各位老师海涵并与予指正，以便于我以后更好的学习和工作，感谢老师给予我的指导。非常感谢各位指导老师，没有你们交给我们知识，我们是不可能完成这项毕业设计，非常感谢你们这几年对我们的辛勤教导,你们不仅仅是传授给我们了知识，更是教会我们技能，从而让我们在这个社会上更好的立足,让我们的人生更加丰富多彩,在这里我向你们致敬！ 27