轴类零件的加工工艺模板.doc

邢台职业技术学院毕业论文

08 级

论文题目：经典轴类零件加工工艺

姓 名 赵萌萌
班 级 数控084班
系 别 机电工程系
学 校 邢台职业技术学院
指导老师 蒲筠果

6月 8 日

经典轴类零件加工工艺

摘 要

本文综述了轴类零件加工制订过程包含轴工艺分析、毛坯确定、工艺路线设计、工序设计完成了零件数控加工工艺和编程。经过查阅相关手册、书籍确定了工序安排、加工余量计算、切削用量选择，研究了经典轴类零件加工工艺。

关键词：经典轴类零件，加工工艺，工序，编程

目录

摘要………………………………………………………………1
一、零件工艺分析……………………………………………2
1.1 零件作用
1.2 图纸分析
1.2.1零件图完整性和正确性分析
1.2.2零件技术要求分析
1.2.3尺寸标注方法分析
1.2.4零件材料分析
1.3 零件结构工艺性分析
二、毛坯确实定
三、工艺路线设计
3.1加工方法选择
3.2加工阶段划分
3.3工序划分
3.4加工次序安排
四、工序设计
4.1 机床选择
4.2 定位基准和加紧方案确实定
4.3 夹具选择
4.4 道具选择
4.5量具选择
4.6进给路线设计确定和工步次序安排
4.7工序加工余量、工序尺寸及偏差确实定
五、填写工艺卡片
六、数控编程
七、参考文件
八、致谢

一、工艺分析
1.1 零件作用
该零件为轴类零件，在使用过程中，关键起支撑传动零件、承受载荷、传输扭矩作用。
1.2 图纸分析
1.2.1 零件图完整性和正确性分析
该零件为轴类零件，仅用此一个视图即可将零件表示清楚，视图足够、正确。尺寸及相关技术要求标注齐全，其中两个R10圆同时和Φ45外圆表面和R16圆弧面相切；才C2倒角在螺纹加工中自动生成。
1.2.2 零件技术要求分析
零件技术要求分析关键是指零件尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度等分析。零件这些要求应在确保零件使用性能前提下经济合理。过高精度和表面粗糙度要求会使工艺过程复杂、加工困难、成本提升。此零件技术要求以下表：

加工表面
尺寸精度
位置精度
表面粗糙度
备注
基础尺寸
公差
等级
类型
公差值
基准
Φ48外圆
48
0.03
IT8
同轴度
Φ0.02
A
1.6

Φ36内孔
36
0.02
IT7

1.6

Φ20内孔
20
0.02
IT7

3.2

左端面至Φ20右端面轴向尺寸
45
0.1
IT10

零件总长度
112
0.1
IT10

1.2.3 尺寸标注方法分析
零件图上尺寸标注方法有局部分散标注法、集中标注法和坐标标注法等。此零件在数控车床上加工，以同一基准标注，即坐标标注法。这种标注方法即利于编程，也利于设计基准、工艺基准和编程原点统一。
1.2.4 零件材料分析
选择零件材料时，在满足零件功效前提下应选择廉价材料。此零件关键是支撑传动零件、传输扭矩，无其它特殊功效。45钢能满足其使用功效，成本比较低，所以选择45钢。
1.3 零件结构工艺性分析
零件结构工艺性是指零件在满足其使用要求前提下制造可行性和经济性。该零件结构比较简单，关键由为外圆、圆弧、锥面、内孔、螺纹等组成，加工比较轻易，结构工艺性比很好。
二、毛坯确实定
确定毛坯时应考虑零件材料、力学性能、生产类型、零件结构形状和尺寸外形等原因。常见毛坯种类有铸件、锻件、型材、焊接件等。该零件无特殊力学性能要求；材料为45钢；依据零件图可知零件尺寸外形较小，各段直径相差不大，所以选择棒料比较适宜，尺寸为52mmX116mm 。
三、工艺路线设计
设计工艺路线关键内容包含选择各加工表面加工方法、划分加工阶段、划分工序和安排工序前后次序等。
3.1 加工方法选择
该零件结构形状关键由外圆柱面、内圆柱面、圆弧表面、锥面、螺纹组成。依据《数控加工工艺》中表 3-5依据各表面表面质量要求确定加工方法以下：
左、右端面：粗车、半精车、精车
φ48外圆：粗车、半精车、精车
外圆锥面：粗车、半精车、精车
M32螺纹面：粗车、半精车、精车、车螺纹
φ18内孔：钻孔
φ20内孔：铰孔
φ36内孔及圆锥表面：粗车、半精车、精车
3.2 加工阶段划分
当零件加工质量要求较高时，往往不可能用一道工序来满足其要求，而需要用几道工序逐步达成所需要加工质量。按工序性质不一样，零件加工通常能够分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。
为确保加工质量，合理使用设备并立即发觉毛坯缺点，依据该零件加工质量要求，将该零件加工划分为：粗加工、半精加工、精加工三个阶段。
3.3 工序划分
工序划分采取工序集中和工序分散标准，可按所用刀具、安装次数、粗精加工和加工部位划分。
在数控机床上加工零件，通常按工序集中标准划分工序。该零件采取工序集中标准，根据所用加工部位和安装次数划分工序以下：
工序1：粗车左端面、半精车左端面、精车左端面
工序2：粗车φ48外圆及圆弧表面、半精车φ48外圆及圆弧表面、精车φ48外圆及圆弧表面（车至距右端面52mm处）
工序3：钻φ18孔
工序4：粗车内表面、半精车内表面、精车内表面
工序5：粗车右端面、半精车右端面、精车右端面
工序6：粗车φ32外圆表面、圆锥表面及φ48外圆表面；半精车φ32外圆表面、圆锥表面及φ48外圆表面；精车φ32外圆表面、圆锥表面及φ48外圆表面
工序7：切宽度为4mm槽
工序8：车螺纹
3.4 加工次序安排
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。
3.4.1 切削加工工序
安排切削加工工序通常遵照以下标准：（1）基面先行标准（2）先粗后精标准（3）先主后次标准（4）先面后孔标准
3.4.2 热处理工序
为提升材料力学性能，改善材料切削加工性和消除工件内残余应力，在工艺过程中要合适安排部分热处理工序。该零件没有特殊力学性能，而且加工比较简单，只安排预备热处理即可
3.4.3 辅助工序安排
辅助工序关键包含：检验、清洗、去毛刺、去磁、防锈和平衡等。该零件需要检验、清洗、去毛刺。
综上，将此零件加工工序安排以下：
工序1：预备热处理
工序2：粗车左端面、半精车左端面、精车左端面
工序3：粗车φ48外圆及圆弧表面、半精车φ48外圆及圆弧表面、精车φ48外圆及圆弧表面（车至距右端面52mm处）
工序4：钻φ18孔
工序5：粗车内表面、半精车内表面、精车内表面
工序6：粗车右端面、半精车右端面、精车右端面
工序7：粗车φ32外圆表面、圆锥表面及φ48外圆表面；半精车φ32外圆表面、圆锥表面及φ48外圆表面；精车φ32外圆表面、圆锥表面及φ48外圆表面
工序8：切宽度为4mm槽
工序9：车螺纹
工序10：检验、清洗、去毛刺
四、工序设计
4.1 机床选择
当工件表面加工方法确定以后，机床种类就基础确定了。不过确定机床时还应考虑机床工艺范围、技术规格、加工精度和表面粗糙度等，依据零件尺寸、质量要求合理选择机床。查《机械切削手册》可知，选择SK6140机床。
4.2 定位基准和加紧方案确实定
工件定位基准应遵照以下标准：
粗基准选择标准：（1）为确保不加工表面和加工表面之间位置要求，应选择不加工表面为粗基准。（2）为确保关键加工面余量均匀，应选择关键加工面为粗基准。（3）为确保各加工表面全部有足够加工余量，应选择毛坯余量最小面为粗基准。（4）粗基准比较粗糙且精度低，通常在同一尺寸方向不反复使用。（5）作为粗基准表面应尽可能平整，没有浇口、冒口或飞边等其它表面缺点，方便使工件定位可靠、装夹方便。
精基准选择标准：（1）基准重合标准（2）基准统一标准（3）自为基准标准（4）互为基准标准
依据粗、精基准选择标准，该零件粗加工外圆时以中心轴为精基准，符合基准重合标准；加工内表面时以外圆表面为粗基准。
4.3 夹具选择
依据零件生产类型选择确定夹具。该零件是小批量生产，选择组合夹具、通用夹具、可调夹具，能够节省费用，缩短生产准备时间。选择三爪自定心卡盘即可满足要求。
4.4 刀具选择
选择刀具时，刀具类型、规格和精度等级应符合加工要求，刀具材料应和工件材料相适应，刀具材料要和加工工件相适应。选择刀具以下：
（1）粗车左端面φ48外圆、圆弧表面、φ32外圆表面、圆锥表面：外圆粗车刀T0101
（2）精车左端面φ48外圆、圆弧表面、φ32外圆表面、圆锥表面：外圆精车刀T0202
(3)钻孔：Φ18钻头T0303
（4）粗车内表面：内圆粗车刀T0404
（5）精车内表面：内圆精车刀T0505
（6）4mm槽：宽度为4mm切槽刀
（7）螺纹：螺纹刀
整理以下表格：
数控加工刀具卡片
序号
刀具号
刀具规格名称
数量
加工表面
备注
1
T0101
外圆粗车刀
1
左端面φ48外圆、圆弧表面、φ32外圆表面、圆锥表面

2
T0202
外圆精车刀
1
左端面φ48外圆、圆弧表面、φ32外圆表面、圆锥表面

3
T0303
钻头
1
Φ18孔

4
T0404
内圆粗车刀
1
内表面

5
T0505
内圆精车刀
1
内表面

6
T0606
切槽刀
1
4mm槽

7
T0707
螺纹刀
1
M32螺纹

4.5 量具选择
小批量生产时应采取通用量具，量具精度应和加工精度相适应。
分析零件图可知，为达成尺寸精度需选择游标卡尺；零件圆柱度需要千分表来确保。所以，该零件加工需要量含有游标卡尺、千分表。
4.6 进给路线设计确定和工步次序安排
进给路线是指刀具相对于工件运动轨迹；工步次序是各个表面加工前后次序。进给路线和工步次序安排应使工件表面取得所要求加工精度和表面质量、尽可能使进给路线最短，提升加工效率。依据以上标正确定加工路线以下（图一为φ48外轮廓加工路线，图二为钻孔加工路线，图三为内表面加工路线，图四为工序7加工路线，图五为螺纹加工加工路线）：

图一

图二

图三

图四

图五

4.7 工序加工余量、工序尺寸及偏差确实定
确定工序余量使应注意：（1）采取最小加工余量标准（2）余量要充足（3）余量中要包含热处理引发变形（4）大零件取大余量 依据以上标准，查《机械设计手册》表3.2-2和表3.2-3 、《公差测量基础知识读本》 表3-2 、《数控机床加工工艺》 表3-5 得到以下表格：
工序2 ：
Φ48外圆
基础余量
尺寸公差
基础尺寸
工序尺寸
精车
0.3
0.03
Φ48
Φ48 0 -0.03
半精车
1.4
0.062
Φ48.6
Φ48.6 0 -0.062
粗车
0.3
0.25
Φ51.4
Φ51.4 0 -0.25
毛坯
2.0
0.3
Φ52
Φ52 0 -0.3
工序4
Φ36内表面
基础余量
尺寸公差
基础尺寸
工序尺寸
精车
0.2
0.03
Φ36
Φ36+0.03 0
半精车
1.4
0.062
Φ35.6
Φ35.6+0.062 0
粗车
7.4
0.25
Φ32.8
Φ32.8+0.25 0
毛坯
9
0.3
Φ18
Φ18+0.3 0
工序6
Φ36内表面
基础余量
尺寸公差
基础尺寸
工序尺寸
精车
0.2
0.03
Φ32
Φ320.03 0
半精车
1.4
0.062
Φ32.4
Φ32.4+0.062 0
粗车
8.4
0.25
Φ35.2
Φ35.2+0.25 0
毛坯
10
0.3
Φ52
Φ52+0.3 0

4.8切削用量确实定
切削用量应依据加工性质、加工要求、工件材料及刀具材料查阅切削手册确定。
依据零件图并查阅《机械设计手册》 查各切削用量以下表所表示：

工序
切削深度
主轴转速
进给速度

2
3
2mm
800r/min
150mm/min
粗加工
1mm
1000r/min
100mm/min
半精加工
0.5mm
1500r/min
80mm/min
精加工
4
-
450r/min
-

5
1mm
500r/min
100mm/min
粗加工
0.6
600r/min
80mm/min
半精加工
0.4mm
800r/min
60mm/min
精加工
6
78
2mm
800r/min
150mm/min
粗加工
1mm
1000r/min
100mm/min
半精加工
0.5mm
1500r/min
80mm/min
精加工
8
-
450r/min
20mm/min

9
-
400r/min
2mm/min

五、填写工艺卡片
机械加工工艺过程卡片
产品型号

零（部）件图号

共页
产品名称

零（部）件名称

第页
材料牌号
45钢
毛坯种类
棒料
毛坯外形尺寸
52x116
每毛坯可制件数

件台数

备注

序号
工序名称
工序内容

设备
夹具
工时
准终
单件
1
工序1
预备热处理

2
工序2
粗车、半精车、精车左端面

Sk6140
三爪卡盘

3
工序3
粗车、半精车、精车φ48外圆及圆弧表面

Sk6140
三爪卡盘

4
工序4
钻φ18孔

Sk6140
三爪卡盘

5
工序5
粗车内表面、半精车内表面、精车内表面

Sk6140
三爪卡盘

6
工序6
粗车、半精车、精车右端面

Sk6140
三爪卡盘

7
工序7
粗车、半精车、精车φ32外圆表面、圆锥表面及φ48外圆表面

Sk6140
三爪卡盘

8
工序8
切4mm槽

Sk6140
三爪卡盘

9
工序9
车螺纹

Sk6140
三爪卡盘

10
工序10
检验、清洗

设计（日期）
审核（日期）
会签（日期）

标识
处数
更改文件号
签字
日期
标识
处数
更改文件号
签字
日期

六、编程
O0001
N10 T0101
N20 M03 M43
N30 G00 X55 Z10
N40 G71 U3.0 R1.0
N50 G71 P60 Q120 U1.0 W0.5 F0.3
N60 G00 X0
N70 G01 Z0
N80 X48
N90 Z-22
N100 G02 X42.95 Z-53.36
N110 G03 X42.95 Z-58.68
N120 G02 X48 Z-60
N130 G00 X100 Z100
N140 T0202
N150 X55 Z10
N160 G70 P60 Q120
N170 G00 X100 Z100
N180 M05
N190 T0303
N200 M03 M42
N210 G00 X0 Z5
N220 G01 Z-50
N230 G00 Z5
N240 X100 Z100
N250 M05
N260 T0404
N270 M03 M43
N280 G00 X15 Z5
N290 G71 U3.0 R1.0
N300 G71 P310 Q360 U1.0 W0.5 F0.3
N310 G00 X36
N320 G01 Z-10
N330 X20 Z-28
N340 Z-45
N350 X15
N360 G00 Z5
N370 X100 Z100
N380 T0505
N390 G00 X15 Z5
N400 G70 P310 Q360
N410 G00 X100 Z100
N420 M30

O0002
N10 T0101
N20 M30 M43
N30 G00 X55 Z10
N40 G71 U3.0 R1.0
N50 G71 P60 Q120 U1.0 W0.5 F0.3
N60 G00 X0
N70 G01 Z0
N80 X32
N90 Z-30
N100 X36
N110 X48 Z-42
N120 Z-55
N130 G00 X100 Z100
N140 T0202
N150 G00 X55 Z10
N160 G70 P60 Q120
N170 G00 X100 Z100
N180 T0606
N190 M30
N200 M03 M42
N210 G00 X35 Z-30
N220 G01 X28
N230 X30
N240 G00 X100 Z100
N250 T0707
N260 G00 X31.1 Z5
N270 G01 Z-32 F2.0
N280 G00 X35
N290 Z5
N300 X25.5
N310 G01 Z-32 F2.0
N320 G00 X35
N330 Z5
N340 X19.9
N350 G01 Z-32 F2.0
N360 G00 X35
N370 Z5
N380 X19.5
N390 G01 Z-32
N400 G00 X35
N410 X100 Z100
N420 M30

七、参考文件
八、致谢
本论文是在指导老师蒲筠果悉心指导下完成。蒲筠果老师严谨治学态度给我树立了楷模，使我受益匪浅。在此特向指导老师关心和帮助表示真挚敬意和由衷感谢！
在论文工作过程中，奥力通起重机（北京）为我课题研究提供了良好条件，使我顺利完成了论文工作，在此特向她们致以高尚谢意！
向在论文完成过程中给我支持和帮助老师、同学们表示谢意！