数控车床加工轴类零件的工艺分析.doc

北京工业大学继续教育学院专科

毕业设计

数控车床加工轴类零件的工艺分析
题 目______________________________
机械制造与自动化
专 业______________________________

班 级______________________________

学 号______________________________
姓 名______________________________

2017年 5月 5日

北京工业大学继续教育学院
毕业设计（论文）任务书

题目 数控车床加工轴类零件的工艺分析
专业 机械制造与自动化 学号 姓名
主要内容:
1.结合相关专业，了解数控技术及其在轴类零件加工中的应用。
2.根据毕业设计题目查阅相关资料，学习相关的新知识。
3.根据毕业设计题目完成所承担的实际工作，结合工作实际撰写毕业设计论文。
基本要求:
1. 1月—2月：根据任务的要求进行相关知识的学习，查找资料并于2月20日前确定论文题目及提交开题报告。
2. 2月--5月：按照毕业论文要求及论文撰写规范完成论文的撰写。
3. 论文引用量不得超过论文总量的20%。
主要参考资料:
[1] 吴立军,周超明.数控加工技术基础[M].国防工业出版社，2015
[2] 冼进.数控车床操作基础与应用实例[M].电子工业出版社，2012
[3] 王风平.机械制造工艺学[M].机械工业出版社，2012
[4] 邓文英，宋力宏.金属工艺学[M].高等教育出版社，2016
完成期限：2017年5月10日
指导教师签名：

2017年 2月20日

摘要
轴类零件的加工一般都是使用车床进行车削加工。加工精度要求较高时，多使用数控车床来完成。由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。所以要想保证技术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。零件上精度比较高的表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。文中对轴类零件的加工工艺进行分析，并在此基础上对数控车床加工工艺进行了分析。

关键词：车削加工，加工路线，刀具

目 录

1 绪论.............................................................1
1.1 课题的来源及主要研究内容...................................1
1.2 论文主要完成的工作.........................................1
2 零件加工.........................................................1
2.1 零件分析...................................................2
2.2 工件装夹...................................................2
2.3 刀具选用以及切削用量的确定.................................3
2.4 加工方案和加工工序的确定...................................4
2.4.1加工方案的确定.........................................4
2.4.2加工工序的确定.........................................4
2.5 加工路线分析...............................................5
3 程序的编制及模拟运行.............................................6
3.1 程序的编制.................................................6
3.2 模拟运行...................................................8
3.3 零件加工及检测 ............................................8
结论................................................................8
致谢................................................................9
主要参考文献.......................................................10
附录...............................................................11

1 绪论
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。轴类零件的加工一般都是使用车床进行车削加工。加工精度要求较高时，多使用数控车床来完成。
数字控制机床(Numerical Control Machine Tools)简称数控机床，这是一种将数字计算技术应用于机床的控制技术。它把机械加工过程中的各种控制信息用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。
1.1 课题的来源及主要研究内容
本课题来源于本人对所学数控知识和对它的了解。介于自己对轴类零件 的兴趣爱好开始研究该课题。
1.2 论文主要完成的工作
一.了解数控技术及其在轴类零件加工中的应用。
二.通过本次毕业设计使自己对数控车床有更充分、细致的理解，进一步掌握、学习轴类零件的加工方法、加工方案。
2 零件加工
零件材料处理为：45钢，调制处理HRC26～36，

图1 零件图

2
1

技术要求：
1. 以小批量生产条件编程。
2. 不准用砂布及锉刀等修饰表面。
3. 未注倒角0.5×45°。
4. 未注公差尺寸按 GB1804-M。
（说明：零件图中英文字母可根据实际情况定数据，为方便设计。A取19mm. B取29 mm. C取17mm. D取21mm. E取23mm. ）

2.1 零件分析
2.1.1 图 1 中的零件主要是由圆柱面、圆锥面、圆弧面、槽和螺纹组成，该零件的结构较为复杂，具有一定的加工难度。该零件的直径尺寸加工精度要求较高，Φ28±0.02mm,фmm,轴线长度的精度如5±0.04mm，27.5±0.04mm，粗糙度3.2μｍ，球面Sфmm。可控制球面形状精度30°的锥度等要求。在加工时为了保证其尺寸精度应取其中间值分别取值为Φ28，ф23.005mm长度5mm，27.5mm，球Sф29.015mm即可。[注：上述坐标值是以半径值给出的。形式如（X，Z）]
2.1.2 在轮廓曲线上，有四处圆弧依次相连，既过象限又改变进给方向的轮廓曲线。为了保证其轮廓曲线的准确性，通过计算到端部R5mm的圆弧与直线
的切点坐标为（2.922，0），与R17mm的圆弧切点坐标为（7.791，-6.136），R17与Sф29mm的切点坐标为（11.210，-20.791），Sф29mm与R5mm的切点为（12.271，-37.739），R5mm与ф23mm的切点坐标为（11.5，-40.406）。[注：上述坐标值是以半径值给出的。形式如（X，Z）
2.2 工件装夹
为便于装夹，保证工件的定位准确、稳定，夹紧方面可靠，支撑面积较大，零件的左端是螺纹，中段最大的直径的圆柱ф28mm。右端是依次相连的圆弧，显然右端都是圆弧相连不可能装夹，所以应留在最后加工，应先装夹毛坯加工出左端螺纹及圆柱ф28mm。调头装夹ф28mm的圆柱加工右端圆弧，毛坯选ф30×120mm。在进行工件装夹时采用三爪自定心卡盘装夹、调头加工来实现工件的夹紧。

图2 加工螺纹的装夹图

图3 加工圆弧的装夹图
2.3 刀具选用以及切削用量的确定
根据零件的结构特征和加工表面特征进行加工刀具的选用。选用 93°菱形外圆车刀对端面、倒角、锥台面、圆弧、球的进行加工及工件的粗车加工和精车加工。采用切槽刀（宽度为 4mm）进行工件的切槽。采用60°外螺纹车刀车螺纹。粗车零件的外轮廓时，背吃刀量ap=2mm，主轴转速为 n=800r/min，进给速度F=150mm/min；精车零件外轮廓时，背吃刀量ap=0.2mm，主轴转速为 n=1500r/min，进给速度为 F=50mm/min；切槽主轴转速为 300 r/min，进给速度为F=30mm/min；螺纹粗车时选ap=0.4mm，主轴转速为n=300r/min，进给速度为F=100mm/min；螺纹精车时选ap=0.1mm，主轴转速为 300 r/min，进给速度为F=50mm/min。
2.4 加工方案和加工工序的确定
2.4.1 加工方案的确定
由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。所以要想保证技术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。选择数控机床HNC-CK6140加工实物图见附录一。零件上精度比较高的表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。该零件有两种加工方案：①直接用三抓卡盘装夹、调头加工。②用三抓卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖，经试验论证第二种方案装夹困难，对刀、退刀及换刀相当困难，所以在这里选择第一种方案加工，能够保证其技术要求。
2.4.2 加工工序的确定
工序划分有三种方法：①按零件的装夹定位方式划分工序 ；②按粗、精加工划分工序 ；③按所用的刀具划分工序。
由于零件需要调头加工，所以按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序，且能保证两次装夹的位置精度，每一次装夹为一道工序。该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。
因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩；这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易：
①车削螺纹端的工歩为:93°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀车削1.5×45°的倒角，ф21×25mm─→端面ф28mm─→圆柱ф28mm─→30°的锥台面─→ф23×10mm─→切槽刀切槽5×1.5mm─→外螺纹车刀车削MD×1.5mm。
②车削圆弧端的工歩为：93°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀圆弧R5mm─→圆弧R17mm─→球ф29mm─→圆弧R5mm─→ф23×5mm─→切槽刀切槽5×1.5mm
2.5 加工路线分析
在数控加工中，刀具对好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：
（1） 加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；
（2）使数值计算简单，以减少编程工作量；
（3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间。
（4）确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，确定该零件的进给路线有两步。如下图所示：

第一步: 车削带有的螺纹的一端，从右到左先粗车外形ф21mmm、ф28mm、ф23mm到槽5±0.04mm的左端面处后，精车外形路线同粗车一样，再换刀切削5×1.5mm的槽，最后再换刀切削螺纹。如图螺纹加工路线。

第二步: 车削带有圆弧的一端，从右到左先粗车外形R5mm、R17mm、ф29mm到ф23mm后2mm后精车外形路线同粗车一样。最后切削5±0.04mm的槽。如图螺纹加工路线。

3 程序的编制及模拟运行
3.1 程序的编制
注；程序编制中有关数值单位一律采用毫米(mm)制。
程序段号
程序内容
程序注释
001
%0001
；程序起始行
N01
T0101
；右端面外圆车刀
N02
M03S800
；主轴正转
N03
G00X35Z3
；循环起点
N04
M08
；开切削液
N05
G71U1R2P06Q13X0.2Z0.2F150
；粗车轮廓
N06
G00X18Z3S1000
；快速定位
N07
G01Z0F50
；精车起点
N08
X21Z-1.5
；精车倒角
N09
Z-25
；精车ф21的外圆
N10
X28
；精车ф28的端面
N11
Z-38.169
；ф28的外圆表
N12
X23.05Z-47.5
；30°的锥面
N13
G01W-10
；фE的外圆面
N14
G00X100
；退刀快速定位
N15
Z100
；退刀快速定位
N16
T0202
；换切槽刀
N17
G00X32Z-25
；快速定位
N18
G01X18F10
；切槽至ф18
N20
G04P3
；暂停修光
N21
G00X25
；快速定位
N22
W1.5
；快速定位
N23
G01X21
；倒角起点
N24
X18W-1.5
；倒角1.5
N25
G04P3
；暂停修光
N26
G00X100
；退刀快速定位
N27
Z100
；退刀快速定位
N28
T0303
；换外螺纹车刀
N29
G00X30Z3S300
；车螺纹循环起点
N30
G76C2R2E3A60X19.04Z-22K0.974U0.32V0.16Q0.5F1.5
；车螺纹
N31
G00X100Z100
；退刀快速定位
N32
M09
；关切削液
N33
M05
；主轴停转
N34
M30
；程序结束并返回
002
%0001

N01
T0101
；右端面外圆车刀
N02
M03S800
；主轴正转
N03
G00X30Z3
；循环起点
N04
M08
；开切削液
N05
G71UI1R2P06Q12E0.2F200
；粗车轮廓
N06
G00X5.844Z3S1000
；快速定位
N07
G01Z0F80
；精车起点
N08
G03X15.582Z-6.136R5
；精车R5的圆弧
N09
G02X22.420Z-20791R17
；精车R17的圆弧
N10
G03X24.542Z-37.739R14.508
；精车ф29的圆弧
N11
G02X23.05Z-40.406R5
；精车R5的圆弧
N12
G01Z-44
；фE的外圆面
N13
G000X100
；退刀快速定
N14
Z100
；退刀快速定位
N15
T0202
；换切槽刀
N16
G00X35Z-46.5
；快速定位
N17
G01X19F10
；切槽至ф19
N18
G04P3
；暂停修光
N19
G00X35
；退刀
N20
Z-47.5
；快速定位
N21
G01X19
；切槽至ф19
N22
G04P3
；暂停修光
N23
G00X100
；退刀
N24
Z100
；退刀
N25
M09
；关切削液
N26
M05
；主轴停转
N27
M30
；程序结束并返回
3.2 模拟运行
数控加工程序编制好后将其输入数控车床，然后对刀，在将机床锁住进行程序校验，仔细观察其模拟加工路线是否有干涉、过切、出错等现象，若有应及时对程序错误处进行修改，修改后保存，再次调出修改后的程序进行校验，直到程序万无一失，没有任何错误的情况下方可进行自动加工。
（注：这个环节是必不可少的，否则会发生打刀等损坏机床其它部件的情况，直接影响机床的加工精度及寿命，更严重的是存在人身安全隐患。）
3.3 零件加工及检测
装夹好毛坯，调出编制好的程序，直接进行自动加工直至程序结束。将加工好的零件卸下，用游标卡尺、千分尺对零件的尺寸精度及粗糙度进行检测。看是否达到零件的技术要求即可。
结论
通过这次对零件图的完整工艺分析和编程设计，我摆脱了以前单纯的理论知识学习状态，让我把所学与实际紧密的相结合起来，锻炼了我的综合运用所学的专业基础知识，解决实际工程问题的能力，同时也提高我查阅文献资料、设计手册、设计规范以及电脑制图等其他专业能力水平，而且通过对整体的掌控，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的各方面能力都得到了锻炼和提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设计的目的所在。
致谢
在本论文的写作过程中，我的导师崔焰老师倾注了大量的心血，从最初的定题，到资料收集，到写作、修改，到论文定稿，她给了我耐心的指导和无私的帮助，在此我表示衷心感谢。同时我还要感谢在我学习期间给我极大关心和支持的各位老师以及关心我的同学和朋友。

主要参考文献
[1] 吴立军,周超明.数控加工技术基础[M].国防工业出版社，2015
[2] 冼进.数控车床操作基础与应用实例[M].电子工业出版社，2012
[3] 王风平.机械制造工艺学[M].机械工业出版社，2012
[4] 邓文英，宋力宏.金属工艺学[M].高等教育出版社，2016

附 录
主要仪器设备：
1.数控车床：

2.游标卡尺：

3.千分尺：

目 录
1 公司概况 3
1.1 公司 3
1.2 主要经营范围 3
1.3 企业形象与文化 3
2 产品服务 3
2.1 主题婚礼策划（甜蜜浪漫、服务贴心周到） 3
2.2 个性求婚策划（独具匠心、量身定做、无限创意） 3
2.3 外包项目 4
2.4 各种主题婚礼策划案例欣赏 4
2.5 各种个性求婚策划案例欣赏 4
3 市场与竞争 5
3.1 婚庆策划前景分析 5
3.2 目标顾客描述 6
3.2.1 各种需要举办婚礼的新人，主要承办中小型婚礼，主打个性化婚礼 6
3.2.2 所有需要向其爱人求爱求婚的顾客，为其提供个性化策划与协助 6
3.2.3 威胁 6
3.2.4 人口分析 7
3.3 SWOT分析 8
4 营销计划 8
4.1 产品设计 8
4.2 产品开发 9
4.2.1 基本客服 9
4.2.2 自助式客服 9
4.2.3 个性化客服 9
4.2.4 纵向一体化 9
4.3 定价策略 10
4.4 营销策略 10
4.4.1 市场营销战略 10
4.4.2 市场销售策略 11
4.5 品牌策略 13
4.5.1 树立品牌策略 13
4.5.2 强化品牌策略 14
4.5.3 延伸品牌策略 14
4.6 营销过程的管理与控制 15
4.6.1 对营销人员的管理和控制 15
4.6.2 年度计划控制 15
4.6.3 盈利性控制 16
4.6.4 对顾客满意程度的控制 16
5 生产运营管理 16
5.1 选址 16
5.2 服务经营策略 17
5.3 特色三步服务经营策略 17
6 公司组织架构 17
6.1 公司性质 17
6.2 组织形式 18
6.3 部门职责 18
6.4 公司管理 18
6.5 创新机制 19
7 财务分析与评价 19
7.1 资金计划 19
7.1.1 资金规模 19
7.1.2 资金来源 20
7.1.3 资金使用 20
7.1.4 权益资金撤出方式与股利计 20
7.1.5 本公司退出机制 20
7.2 成本计划及盈利预测 21
7.2.1 基本财务假设 21
7.2.2 成本及费用计划 21
7.2.3 盈利预测 21
7.3 预计财务报表 22
7.3.1 预计利润表 22
7.3.2 预计资产负债表 22
7.4 财务分析 23
7.4.1 基本盈利能力指标 23
7.4.2 投资回收期（n） 24
7.4.3 投资净现值（NPV） 24
8 风险与对策 24
8.1 市场风险与对策 24
8.1.1 竞争者 25
8.1.2 需求风险 25
8.2 管理风险与对策 25
8.3 财务风险与对策 25
8.4 政策风险与对策 25
8.5 其它风险与对策 25
9 附录 26

目 录

目 录
第一章 总 论 4
1.1 项目概况 4
1.2 编制依据 5
1.3 项目建设内容及规模 5
1.4 项目投资概算及资金筹措 14
1.5 产品方案 15
1.6 原材料及动力 16
1.7 主要技术经济指标 17
1.8 项目实施进度 18
1.9 研究结论 18
第二章 项目建设背景和必要性 19
2.1 项目建设背景 19
2.2 项目建设必要性 20
第三章 市场分析和预测 22
3.1 市场现状 22
3.2 **县市场 23
3.3 全国市场 23
3.4 鸡肉市场分析 24
3.5 鸡蛋市场分析 24
3.6 有机肥市场分析 24
3.7 销售预测 25
第四章 项目区概况 26
4.1 项目区基本情况 26
4.2 项目区畜牧业生产现状 27
4.3 水、电、路、通讯、技术等条件 27
第五章 项目建设方案 29
5.1 项目建设原则 29
5.2 项目设计依据的规范与规程 29
5.3 项目设计方案 30
5.4 工程设计标准 33
5.5 技术标准 36
5.6 设备选型 53
第六章 消防安全 57
6.1 消防依据 57
6.2 消防工作程序 57
6.3 消防安全流程 59
第七章 节水与节能 60
7.1 节水工程与科技措施 60
7.2 养殖节能措施 61
7.3 饲料加工节能措施 61
7.4 电气节能措施 62
7.5 减排 62
第八章 环境影响和保护措施 63
8.1 环境保护依据 63
8.2 项目区环境现状 63
8.3 环境影响评价 64
8.4 工程环境保护措施 64
8.5 “三废”处理措施 65
8.6 环境影响综合评价 65
第九章 项目组织管理 67
9.1 基本思路 67
9.2 组织管理 67
9.3 施工组织及质量管理 68
9.4 建设及运作方式 69
第十章 招投标方案 70
10.1 项目招标执行文件及标准 70
10.2 项目招标范围、组织形式及方式 70
10.3 招投标组织 71
第十一章 建设实施进度安排 73
11.1 项目建设期 73
11.2 项目建设进度安排 73
第十二章 投资估算和资金筹措 74
12.1投资概算 74
12.2 资金筹措方案 86
第十三章 财务分析评价 87
13.1 财务评价依据 87
13.2 经营收入、税金及附加估算 87
13.3 利润估算 90
13.4 财务现金流量分析 90
13.5 盈亏平衡分析 90
13.6 敏感性分析 91
13.7 评价小结 91
第十四章 效益分析 93
14.1 经济效益 93
14.2 社会效益 94
14.3 生态效益 95
第十五章 风险分析及保障措施 96
15.1 项目主要风险因素分析 96
15.2 保障措施 97
第十六章 结论与建议 101
16.1 可行性研究结论 101
16.2 问题与建议 101

17