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四 川 科 技 职 业 学 院毕业设计（论文）论文题目：经典轴类零件加工工艺分析和编程 年 级:XXXX 学 号:XXXXX 姓 名:XXXX 专 业:数控技术 指导老师:XXXXX02月 院 系 XXXXXX 专 业 XXXXXX 年 级 XXXX 姓 名 XXXXX 题 目 经典轴类零件加工工艺分析和编程 指导老师 唐昌建评 语 指导老师 (签章)评 阅 人评 语 评 阅 人 (签章)成 绩 答辩委员会主任 (签章) 年 月 日毕业设计（论文）任务书班 级 XXXX 学生姓名 XXXX 学 号 XXXXXXXXXX 发题日期： 年 月 日 完成日期： 2 月 28日题 目 经典轴类零件加工工艺分析和编程 1、本论文目标、意义 经过本论文设计，使学生愈加全方面系统掌握大学三年所学习专业知识，把各知识有机结合起来，愈加系统化，更具连贯性。同时，在设计过程中，学生不停查阅多种相关书籍、文件或借助网络资源扩展本身专业知识体系，达成查漏补缺，扩展知识结构目标。在设计中学会应用多种软件和同学之间、师生之间共同探讨共同完善。 经过对轴类零件加工工艺分析和编程，表现数控技术现实状况和发展趋势、数控加工特点、工艺分析、工艺设计方法、编程等。 2、学生应完成任务 针对题目内容，分别完成以下内容： 1、数控基础知识介绍； 2、数控加工工艺设计：零件图工艺分析、工序划分、加工次序和走刀路线 确实定、刀具选择、切削用量选择等； 3、数控加工程序编制：加工工艺分析、数学处理、加工程序清单等； 3、论文各部分内容立即间分配：（共 20 周）第一部分选题 (1周) 第二部分搜集整理资料 (3周) 第三部分写出提要 (2周)第四部分初稿 (7周) 第五部分结论 (7周)评阅及答辩 ( 周)备 注 指导老师： 年 月 日审 批 人： 年 月 日摘 要伴随机电一体化加工技术迅猛发展，数控机床应用已日趋普及，机械制造业正在越来越多地采取数控技术来改善其生产加工方法，社会对其对应技术人才需求也越来越高为此，中国机电产品展现机电一体化发展趋势，在机械设计中开始应用可靠性设计，优化设计和计算机辅助设计等现代设计方法，消化了引进优异技术和新材料，新工艺在产品设计中推广采取技术标准向国际标准靠拢，标准化工作也有了新发展，所以大大提升了机械设计和产品水平。数控加工目标是让加工精度更高，效率更高，降低人为加工失误为了满足和适应这个新形势所以，本人概述了轴类经典零件加工工艺及加工方案，经过自己所学专业知识和实际加工经验并把数控机床和一般机床合理结合在一起，愈加好应用到实际当中 对于企业来说，产品质量是企业生存基础，那么产品工艺合理性就是根本中根本本人经过工艺编制，将一般机床和数控机床合理结合，使现有资源合理化，从而实现低成本高收益，首优异行轴类加工方案确实定，然后选择满足图定尺寸要求机床，从而确定加工工艺。此次毕业设计关键内容是轴类零件数控加工工艺设计采取一般机械加工和数控加工相结合方法，设计编制轴类零件一般加工工艺规程和数控加工工艺规程，并编制精加工数控加工程序。这次对于减速机输出轴加工采取数控车床C616A进行加工，采取线切割技术把毛坯切好进行热处理，再用车床进行粗加工，先把轴端面车好，留下一定余量，对加速轴两外端进行倒角。接着对键槽用铣刀进行半精加工，最终用C616A数控车床进行精加工磨砂确保亮端面平行度偏差不超出0.1，外圆尺寸确保在68。让各部位尺寸全部达成标准。关键词：机械加工 数控加工 加工工艺AbstractWith the mechanical and electrical integration of the rapid development of processing technology, CNC machine tool applications have become increasingly popular, machinery manufacturing industry is increasingly using CNC technology to improve their production and processing, and social needs of its corresponding technical personnel have an increased higher. To this end, Chinas mechanical and electrical integration of mechanical and electrical products showed the trend of development to start in the mechanical design applications reliability design, design optimization and computer-aided design, modern design methods, digested the introduction of advanced technology and new materials, new processes in product design The promotion of the use. Closer to international standards, technical standards, standardization work has been a new development, thus greatly improving the mechanical design and product level. CNC machining precision aim is to enable more efficient, reduce human processing errors. In order to meet and adapt to this new situation. Therefore, I outlined a typical shaft parts processing technology and processing program, have learned through their own professional knowledge and practical experience and processing of CNC machine tools and general machine tools to a reasonable combination of better applied to in practice. For enterprises, the product quality is the basis for enterprises to survive, then the product process is the fundamental rationale of the fundamental. I through process planning, machine tools and CNC machine tools will be ordinary and reasonable combination, so that the rationalization of existing resources, to achieve low-cost, high-yield, first of all to determine the shaft processing program, and then select the map set size to meet the requirements of machine tools, to determine the processing process. The main contents of Graduation Design CNC machining shaft parts process design. Using ordinary machining and CNC machining a combination of design preparation shaft parts of the general process planning and CNC machining process planning, and preparation of finishing CNC machining process. The reducer output shaft for the processing and use of CNC lathes C616A processing, using wire cutting technology to cut a good heat-treated rough, and then lathe to rough, first-axis face a good car, leaving a certain margin of speed up the shaft 2 to the outer end chamfer. Then right Keyway milling cutter with the semi-finishing, and finally C616A CNC lathe to finish grinding to ensure bright face of the parallelism deviation is less than 0.1, the size of cylindrical ensure 68. Let each part of size are up to par. key words：Machining CNC Machining Process目 录第一章 绪论11.1数控起源和发展11.1.1数控（NC）阶段（19521970年）11.1.2计算机数控（CNC）阶段（1970年现在）11.2 中国数控机床量现实状况2第二章 数控加工工艺和分析32.1 数控加工工艺基础特点和关键内容32.2 零件图数控加工工艺分析42.3 数控加工工艺设计52.3.1 零件表面数控加工方案选择62.3.2 工序划分72.3.3 定位和夹紧方法确实定82.3.4 加工次序安排82.3.5 确定走刀路线和工步次序82.3.6 对刀点和换刀点确实定9第三章 刀具选择103.1 对数控刀具要求103.2 刀具快换、自动更换和尺寸预调113.2.1刀具快换或自动更换113.2.2 数控刀具尺寸预调123.2.3 数控刀具工具系统123.2.4 数控车刀类型和选择13第四章 轴类零件加工164.1 轴类零件功用、结构特点及技术要求16第五章 轴类零件毛坯，材料及热处理185.1轴类零件毛坯和材料185.1.1 轴类零件毛坯185.1.2 轴类零件材料185.2 轴类零件热处理18第六章 轴加工工艺206.1 轴类零件经典工艺路线206.2 轴类零件机械加工工艺文件制订（对传动轴分析）206.2.1 零件工艺分析206.2.2 毛坯选择216.2.3 定位基准选择216.2.4 工艺路线确实定22第七章 切削用量选择267.1 切削用量选择标准267.2切削用量选择方法26第八章 轴实例加工和编程29第九章 展望34致 谢36参考文件37第一章 绪论1.1数控起源和发展1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类发明了可增强和部分替换脑力劳动工具。它和人类在农业、工业社会中发明那些只是增强体力劳动工具相比，起了质飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床，其数控系统采取是电子管电路。以后，传统机床产生了质改变。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代发展。1.1.1数控（NC）阶段（19521970年）早期计算机运算速度低，对当初科学计算和数据处理影响还不大，但不能适应机床实时控制要求。大家不得不采取数字逻辑电路搭成一台机床专用计算机作为数控系统，被称为硬件连接数控（HARD-WIRED NC），简称为数控（NC）。伴随元器件发展，这个阶段历经了三代，即1952年第一代-电子管；1959年第二代-晶体管；1965年第三代-小规模集成电路。1.1.2计算机数控（CNC）阶段（1970年现在）到1970年，通用小型计算机业已出现并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统关键部件，以后进入了计算机数控（CNC）阶段（把计算机前面应有通用两个字省略了）。到1971年，美国INTEL企业在世界上第一次将计算机两个最关键部件-运算器和控制器，采取大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器（MICROPROCESSOR），又可称为中央处理单元（简称CPU）。到1974年微处理器被应用于数控系统。这是因为小型计算机功效太强，控制一台机床能力有富裕（故当初曾用于控制多台机床，称之为群控），不如采取微处理器经济合理。而且当初小型机可靠性也不理想。早期微处理器速度和功效虽还不够高，但能够经过多处理器结构来处理。因为微处理器是通用计算机关键部件，故仍称为计算机数控。到了1990年，PC机（个人计算机，中国习惯称微机）性能已发展到很高阶段，能够满足作为数控系统关键部件要求。数控系统以后进入了基于PC阶段。总而言之，计算机数控阶段也经历了三代。即1970年第四代-小型计算机；1974年第五代-微处理器和1990年第六代-基于PC（国外称为PC-BASED）。还要指出是，即使国外早已改称为计算机数控（即CNC）了，而中国仍习惯称数控（NC）。所以我们日常讲数控，实质上已是指计算机数控了。1.2 中国数控机床量现实状况多年来中国企业数控机床拥有率逐年上升，在大中企业已经有较多使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。在这些数控机床中，除少许机床以FMS模式集成使用外，大全部处于单机运行状态，而且相当部分处于使用效率不高，管理方法落后状态。，中国机床工业产值已进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47.39亿美元，仅次于美国53.67亿美元，消费额比上十二个月增加25%。但因为国产数控机床不能满足市场需求，使中国机床进口额呈逐年上升态势，进口机床跃升至世界第2位，达24.06亿美元，比上年增加27.3%。现在，中国机床工业厂多人众。，金切机床制造厂约358家(20.6万人)，成形机床制造厂191家(约6.5万人)，累计549家(27.1万人)。其中生产数控金切机床约150家，生产数控成形机床约30家，累计约180家，占厂家总数1/3。金切机床产量19.2万台内数控金切机床1.752万台，约占9%。 第二章 数控加工工艺和分析所谓数控加工工艺，就是采取数控机床加工零件一个方法。在数控机床上加工零件，首先要考虑是工艺问题。数控机床加工工艺和一般机床加工工艺大致相同，只是数控机床加工零件通常相对于一般机床加工零件要复杂多，而且数控机床含有部分一般机床所不可能实现功效。为了充足发挥数控机床优势，必需熟悉其性能，掌握其特点及使用方法，并在编程前正确制订加工工艺方案，进行工艺设计并优化后再进行编程。2.1 数控加工工艺基础特点和关键内容1、数控加工工艺基础特点：数控机床加工和一般机床加工在方法和内容上有相同之处，也有很多不一样，其关键区分在控制方法上。在一般机床上加工零件时，是用工艺规程或工艺卡片来要求每道工序加工内容，操作者按工艺卡上要求加工内容和加工要求加工零件。而在数控机床上加工零件时，必需有编程人员把被加工零件全部工艺过程、工艺参数和位移数据等编制成数控加工程序，然后将程序输入数控系统，用它控制数控机床，加工出要求零件。由此可见，数控机床加工工艺和一般机床加工工艺在标准上基础相同，但数控加工整个过程是自动进行，所以又有其特点。2、数控加工工艺关键内容：选择在数控机床上进行加工零件，并确定加工工序内容。分析被加工零件加工部位形状，明确加工内容和加工要求，在此基础上确定零件加工方案，制订零件数控加工工艺路线，如工序划分、加工次序安排和一般加工工序衔接等。设计数控加工工序。如工步划分、零件定位和夹具选择、刀具选择、切削用量确实定等。数控加工中运行轨迹各节点计算。调整数控加工工序程序。如对刀点、换刀点选择、加工路线确实定、刀具赔偿等。合理分配数控加工中容差。处理数控机床上部分工艺指令。2.2 零件图数控加工工艺分析分析零件图是工艺制订中首要工作，它关键包含以下内容：1、零件结构工艺性分析零件结构工艺性是指零件对加工方法适应性，即所分析零件结构应便于加工成型。在进行零件结构分析时，若发觉零件结构不合理等问题应向设计人员或相关部门提出修改意见。2、零件图完整性和正确性分析零件轮廓是数控加工最终轨迹，也是数控编程依据。手工编程时，要依据这些条件计算每个节点坐标；自动编程时，则要依据这些条件才能对组成零件全部几何元素进行定义，不管哪一条件不明确，变成全部无法进行。所以，在分析零件图样时，务必需分析几何元素给定条件是否充足，发觉问题立即和设计人员协商处理。3、零件技术要求零件技术要求关键指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等。只有在分析这些要求基础上，才能正确合理地选择加工方法、装夹方法、刀具及切削用量等。精度及技术要求分析内容：分析精度及各项技术要求是否齐全、合理。分析本工序数控车削加工精度能否达成图样要求，若达不到，需采取其它方法（如磨削）填补话，则应给后续工序留有加工余量。找出图样上有位置精度要求表面，这些表面应尽可能在一次安装下完成。对表面粗糙度要求较高表面，应采取圆周恒线速度切削。4、零件材料分析为满足零件功效前提下，应选择廉价、切削性能好材料。而且，材料选择应立足中国，不要轻易选择珍贵或紧缺材料。5、零件结构工艺分析 零件结构工艺是指所设定零件在满足使用要求前提下制造可行性和经济性。良好结构工艺性，可使零件加工轻易，节省工时和材料。而较差结构工艺性，会使零件加工困难，浪费工时和材料，有甚至会使零件无法加工。所以，零件各部位结构工艺性应符合数控加工特点。6、零件图数学处理零件图数学处理关键是计算零件加工轨迹尺寸，即计算零件加工轮廓基点和节点坐标或刀具中心轮廓基点和节点坐标，方便编制加工程序。 基点坐标计算内容：刀具切削过程中每条运动轨迹起点和终点在选定工件坐标系中坐标值，刀具切削圆弧时圆心坐标值。基点坐标计算方法比较简单，通常可依据零件图样所给已知条件用人工完成。即依据零件图样上给定尺寸利用代数、三角、几何或解析几何相关知识，直接计算出数值。在计算时，要注意小数点后位数要留够，以确保在数控加工后有足够精度。 节点坐标计算内容：对于部分平面轮廓是非圆曲线方程Y=F（X）组成，如渐开线、阿基米德螺线等，只能用能够加工微小直线段和圆弧段去迫近它们。这时数值计算任务就是计算节点坐标。节点坐标计算难度和工作量全部较大，通常由计算机完成，必需时也可由人工计算,常见有直线迫近法（等间距法、等步长法、和等误差法）和圆弧迫近法，求出全部节点坐标值。有些人用AutoCAD绘图，然后捕捉节点坐标值，在精度许可范围内，这也是一个简易而有效方法。2.3 数控加工工艺设计 数控加工工艺通常过程（图）：2.3.1 零件表面数控加工方案选择通常应依据零件加工精度、表面粗糙度、材料、结构形状、尺寸和生产类型等原因来确定零件表面车削加工方案。 数控车削加工外圆回转体零件和端面加工方案选择： 加工精度为IT7IT8级、表面粗糙度Ra1.63.2m除淬火钢以外常用金属，能够采取一般型数控车床，按粗车、半精车、精车方案进行加工； 加工精度为IT5IT6级、表面粗糙度Ra0.20.8m除淬火钢以外常用金属，能够采取一般型数控车床，按粗车、半精车、精车方案进行加工； 加工精度高于IT5、表面粗糙度Ra0.08m除淬火钢以外常见金属，能够采取高级精密型数控车床，按粗车、半精车、精车、精密车方案进行加工； 对淬火钢等难加工材料，在淬火前能够采取粗车、半精车方法，淬火后安排磨削加工。 数控车削加工内圆回转体零件加工方案确实定 加工精度为IT8IT9级、表面粗糙度Ra1.63.2m除淬火钢以外常见金属，能够采取一般型数控车床，按粗车、半精车、精车方案进行加工； 加工精度为IT5IT6级、表面粗糙度Ra0.20.8m除淬火钢以外常见金属，能够采取精密型数控车床，按粗车、半精车、精车方案进行加工； 加工精度高于IT5、表面粗糙度Ra0.08m除淬火钢以外常见金属，能够采取高级精密型数控车床，按粗车、半精车、精车方案进行加工； 对淬火钢等难加工材料，在淬火前能够采取粗车、半精车方法，淬火后安排磨削加工。2.3.2 工序划分 工序划分能够采取两种不一样标准，即工序集中标准和工序分散标准。 工序集中标准 每道工序包含尽可能多加工内容，从而使工序总数降低。其优点是：有利于采取高效专用设备和数控机床，提升生产效率；降低工序数目、缩短工艺路线，简化生产计划和生产组织工作；降低机床数量、操作工人数和占地面积；降低工件装夹次数，不仅确保了各加工表面相互位置精度，而且降低了夹具数量和装夹工件辅助时间。但专用夹具设备和工艺装备投资大、调整维修比较麻烦、生产准备周期较长，不利于转产。 工序分散标准 将工件加工分散在较多工序内进行，每道工序加工内容极少。其优点：加工设备和工艺装备结构简单，调整和维修方便，操作就爱你但，转产轻易；有利于选择合理切削用量，降低机动时间。但工艺路线较长，所需设备及工人人数多，占地面积大 工序划分方法 按所用刀具划分。以一次安装完成那一部分工艺过程为一道工序，这种方法适适用于工件待加工表面较多，机床连续工作时间长，加工程序编制和检验难度较大等情况。 按安装次数划分。以一次安装完成那一部分工艺过程为一道工序。这种方法适适用于工件加工内容不多工件，加工完成后就能达成待检状态。 按粗、精加工划分。即粗加工中完成那一部分工艺过程为一道工序，精加工中完成那一部分工艺过程为一道工序。这种划分方法适适用于加工后变形较大，需粗、精加工分开零件，如毛坯为铸件、焊件或锻件。 按加工部位划分。即以完成相同型面那一部分工艺过程为一道工序，对于加工表面多而复杂零件，可按其结构特点划分多道工序。2.3.3 定位和夹紧方法确实定 正确、合理地选择工件定位和夹紧方法，是确保加工精度必需条件。工件定位基准选择和夹紧方案确实定，应注意下列三点。 努力争取设计基准、工艺基准和编程原点统一，以降低基准不重和误差和数控编程中计算工作量。 设法降低装夹次数，尽可能做到一次定位装夹后能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以降低装夹误差，提升加工表面之间相互位置精度，充足发挥数控机床效率。 避免采取占机人工调整式方案，以免占机时间太多，影响加工效率。2.3.4 加工次序安排在选定加工方法、划分工序后，接下来要做关键内容就是合理安排这些加工方法和加工次序。零件加工工序通常包含切削加工工序、热处理工序和辅助工序（表面热处理、清洗和检验等），这些工序次序直接影响到零件加工质量、生产效率和加工成本。切削加工工序安排： 基面先行标准 先粗后精标准 根据粗加工半精加工精加工次序进行，逐步提升加工精度。 先主后次标准零件关键工作表面、装配基面应先加工，次要表面可穿插进行。 先面后孔标准 先近后远标准 通常情况下，离对刀点近部位先加工，离对刀点远后加工，方便缩短刀具移动距离，降低空行程。还利于保持坯件或半成品刚性，改善其切削条件。2.3.5 确定走刀路线和工步次序 走刀路线是刀具刀位点在整个加工工序中运动轨迹，它不仅包含了工步内容，也反应了工步次序。 走刀路线确实定很关键，因为它和零件加工精度和表面质量亲密相关。 走刀路线确定标准： 应能确保零件加工精度和表面粗糙度要求。 应使走刀路线最短，降低刀具空行程时间或切削进给时间，提升加工效率。2.3.6 对刀点和换刀点确实定 对刀点选择标准： 便于数字处理和简化编程。 轻易找正、便于检验。 引发加工误差小。换刀点选择标准： 换刀点应设在工件或夹具外部，刀架转位时刀具不和其它部位干涉为标准。 第三章 刀具选择机械加工自动化生产可分为以自动生产线为代表刚性专用化自动生产和以数控机床为主柔性通用化自动生产。就刀具而言，在刚性专用化自动生产中，是以提升刀具专用复合化程度来取得最好经济效益。而在柔性自动化生产中，为适应随机多变加工零件需求，尽可能经过提升刀具及其工具系统标准化、系列化和模块化程度来取得最好经济效益。本章简述对数控刀具特殊要求：车削类、镗铣类数控刀具系统；刀具预调、磨损和破损自动监测。3.1 对数控刀具要求刀具选择是数控加工工艺中关键内容之一，它不仅影响机床加上效率，而是直接影响加上质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床加工能力、工序内容、工件材料等多方面原因。以数控机床为主柔性自动化加工是按预先编好程序指令自动地进行加工。应适应加工品种多、批量小要求，刀具除应含有一般机床用刀具应有性能外，还应满足下列要求： 刀具切削性能应稳定可靠，避免刀具过早地损坏，而造成频繁地停机。因为刀具和工件材料性能分散性，和刀具制造工艺和工作条件控制不言，有相当一部分刀具切削性能远低于平均性能，使刀具切削性能稳定可靠性差。所以必需严格控制刀具材料质量，严格落实刀具制造工艺，尤其是热处理和刃磨工序。严格检验刀具质量，确保刀具切削性能稳定可靠。 刀具寿命应有较高寿命。应选择切削性能好、耐磨性高涂层刀片和合理地选择切削用量。 确保可靠地断屑、卷屑和排屑。加工时，应不产生紊乱带状切屑，缠绕在刀具、工件上；不易断屑刀具应确保切屑顺利卷曲和排出；避免形成细碎切屑；精加工是切屑不划伤已加工表面；切屑流出时不妨碍切削液浇注。为了确保可靠地断屑、卷屑和排屑，可采取一下方法：合理选择可转位刀片断屑槽槽形；合理地调整切削用量；在刀体中设置切削液通道，将切削液直接输送至切削区，有利于清除切屑；利用高压切削液强迫断屑。 能快速地换刀或自动换刀。 能快速、正确地调整刀具尺寸。 必需从数控加工特点出发来制订数控刀具标准化、系列化和通用化结构体系。数控工具系统应是一个模块式、层次化可分级更换、组合体系。 对于刀具及其工具系统信息，应建立完整数据库及其管理系统。 应有完善刀具组装、预调、编码标识和识别系统。 应建立切削数据库，方便合理利用机床和刀具。