典型轴套数控加工工艺大学本科毕业论文.doc

继续教育学院毕业设计（论文）题 目典型轴套数控加工工艺专 业机械工程及自动化姓 名赵宏俊学 号321084199312291139指导教师赵东宏起讫日期教学站点南京工业大学继续教育学院 年 月 日1摘要 本文主要论述了轴套数控加工工艺的设计过程，包括工艺分析、设备（机床、量具、刀具、夹具）的合理选择、切削参数（背吃刀量、进给量、切削速度）的确定以及工艺过程卡片、工序过程卡片和数控程序的编制等。对数控加工工艺过程中的一些基本概念有了简单的介绍，从而使我们能够更轻松的设计出零件的数控加工工艺。关键词：轴套 工艺设计 数控加工Abstract This article focuses on the sleeve design of CNC machining technology, including process analysis, equipment (machine tools, measuring, tools, fixtures) is a reasonable choice, cutting parameters (blade back to eat the amount of feed rate, cutting speed) and the process of determining the process of the card, process card process and the establishment of procedures, such as CNC. CNC machining process for some of the basic concepts with a brief introduction so that we can make it easier to design parts of the CNC machining process.Key Words: shaft sleeve technological design numerical control processing目 录引言- 1 -一、轴套零件图- 1 -二、轴套零件的结构性与工艺性分析- 2 -2.1零件结构性分析- 2 -2.2零件工艺性分析- 2 -三、轴套的主要加工内容及工序的初步安排- 3 -3.1轴套的主要加工内容- 3 -3.2工序的初步安排- 3-四、加工工艺装备的合理选择- 4 -4.1加工机床的选择- 4 -4.2、夹具的选择- 5 -4.3、刀具的选择- 5 -4.4所需量具的选择- 6 -五、工序尺寸的计算与切削参数的选择与计算- 7 -5.1背吃刀量- 8 -5.2进给量f的选择- 8 -5.3切削速度Vc的选择- 9 -六、编制工艺过程卡片、工序卡片和数控加工程序- 9-6.1机械加工工艺过程中的基本概念- 9-6.2编制工艺过程卡片、工序过程卡片- 10-6.3加工工艺卡片116.4轴套工序卡片15结 论31致 谢31参考文献314 引言随着科学技术的飞速发展，数控技术的运用越来越广泛了，数控加工工艺的设计也随之重要起来。数控加工工艺是以数控机床加工中的工艺问题为研究对象的一门综合基础技术课程。它以机械制造中的基本理论为基础，结合数控机床高精度、高效率和高柔性等特点，综合应用多方面的知识，解决数控加工中的工艺问题。数控加工工艺的内容包括数控加工的基础知识和基本理论。数控加工工艺宗旨是如何科学地最优地设计加工工艺，充分发挥数控机床的特点，实现数控加工中的优质、高产和低耗。本文对轴套的数控加工工艺进行了分析和设计。一、轴套零件图二、轴套零件的结构性与工艺性分析2.1零件结构性分析（1）该零件由外圆柱面、32的内孔、内槽等表面组成，因此为套类零件。其中多个径向尺寸与轴向尺寸有较高的尺寸精度和表面粗糙度要求，加工时应分粗、精两个阶段进行。而且，32+0.025 0的内孔与60、65的外圆有比较严格的同轴度要求；（2）直径有60、90、65外援表面，显然外形就是阶梯轴；（3）3孔及R2.5 X 41内圆弧槽将为工件之间的转动提供润滑油；（4）加工时要确保两10中心线在同一平面上；（5）左右端面均为多个尺寸的设计基准，相应工序加工前，应先将左右端面车出来；（6）精加工外轮廓时采用可涨心轴定位以确保同轴度要求。2.2零件工艺性分析2.2.1零件精度分析（1）外圆60 0 -0.019 X 49，尺寸精度要求为6级，表面粗糙度Ra0.8，以32+0.025 0为基准的同轴度内圆弧公差为0.025mm，属高尺寸精度。（2）外圆90右端面对32+0.025 0内孔轴线的垂直度公差为0.06。（3）外圆65 0 -0.019 X 10，尺寸精度为6级，表面粗糙度Ra1.6，以32+0.025 0为基准的同轴度内圆弧公差为0.025mm，属较高尺寸精度。（4）内孔34+0.025 0 X 20，32+0.025 0 X 54，表面粗糙度都为Ra1.6，尺寸精度7级，都属较高尺寸精度。（5）内槽40的右端面位置尺寸25 0 -0.084要求较高。2.2.2难度分析（1）60、65与32的同轴度保证；（2）内孔退刀槽的尺寸精度及定位精度；（3）表面粗糙度Ra0.8 、Ra1.6的保证；（4）零件定位装夹，需特制夹具；（5）测量尺寸精度要求较高，需专用量具；（6）两10圆孔的位置确定，需设计端面钻模。2.2.3零件图样完整性、合理性分析（1）经检查，尺寸完整，不缺，不矛盾，不影响零件轮廓的构成；（2）零件图上的图线位置明确，尺寸标注清楚，不影响使编程；（3）零件图上给定的几何条件合理，不造成数学处理困难；（4）零件图上的尺寸标注方法，不需进行一定的换算；（5）对图样上带公差的尺寸，因公差值太小，顾编程时不必取平均值。2.2.4定位基准和装夹方式的分析(1)外圆定位基准和装夹方式的分析定为基准：以轴线做为定位为基准装夹方式：借助芯轴进行装夹，芯轴上留有中心孔，做为轴线的理想替代，并用尾座顶尖支撑装夹。(2)内孔定位基准和装夹方式的分析 定为基准：以外圆做为定为基准装夹方式：采用三爪卡盘装夹2.2.4零件毛坯的选择根据技术要求，所选零件材料为42CrMo，毛坯尺寸100 X 85mm三、轴套的主要加工内容及工序的初步安排3.1轴套的主要加工内容根据：轴套零件图及2.2.1零件精度分析，可概括出表3-1轴套加工内容表表3-1 轴套加工内容表序号加工内容及精度要求加工难点基准（相对）1外圆60 0 -0.019X49， Ra0.8表面粗糙度尺寸精度以32+0.025 0内孔轴线为基准2外圆65 0 -0.019 X10， Ra1.6表面粗糙度与其他轴间同轴3内孔34+0.025 0X20、32+0.025 0X54，表面精度Ra1.6表面粗糙度尺寸精度外圆4两10圆孔位置确定32+0.025 0内孔540（25 0 -0.084-20）mm的内槽尺寸精度32+0.025 0内孔为基准3.2工序的初步安排（1）粗车外圆、端面打中心孔（2）钻中心孔（3）半精车外圆、半精镗内孔（4）精车外圆、精镗内孔（5）钻外圆、端面上圆孔（设计钻模加工，钻模见附表）（6）车槽（7）扩孔（8）钻螺纹孔（9）淬火（10）磨（11）钳工四、加工工艺装备的合理选择4.1加工机床的选择1、普通车床 卧式车床CA6136 360 X 750 理由：（1）零件是轴套零件，车床完成的是回转体零件粗加工（2）回转尺寸 137mm，属较小尺寸，机床规格不宜过大 （3）用来粗车 95mm、 85mm、132mm的外圆（4）车端面、打中心孔、钻孔、扩孔等均适合在CA6136的普车上完成2、数控车床 数控车床 CK6136 360 X 750 理由：（1）数控车能够完成零件的半精车、精车以及镗削加工 （2）能完成零件的内孔、外圆的半精车、精车的加工（3）零件的回转尺寸较小，车床规格不宜过大3、立式加工中心 立式加工中心 XH714G 900 X 400mm 理由:（1）此零件外表面上有6 X7mm的沉头孔、10的两中心线垂直且在同一平面的孔，需要进行钻孔、铰孔加工。（2）此加工中心能够连续完成铣、钻、镗、铰等工序，可以在一次装夹中逐步完成孔的加工。表4-1 套加工所选用的机床卡片序号机床名称型号规格精度备注1卧式车床CA6136360 X7502数控车床CK6136360 X750IT6SINUMERIK3立式加工中心XH714G900x4004.2、夹具的选择夹具的选择不仅要满足加工零件的需要，同时也要适用于所选择的机床：（1） CA6136卧式车床粗车外圆、端面、打中心孔、钻孔、扩孔时，选用通 用夹具三爪卡盘（2）CK6136数控车床来半精车、精车外圆、镗削内孔时选用三爪卡盘并借助芯轴、尾座顶尖支撑装夹（3）立式加工中心XH714G 6 X7mm的沉头孔、10的两中心线垂直且在同一平面的孔，需要进行钻孔、铰孔加工，螺纹孔也同时需要在加工中心上完成加工时采用与加工中心相匹配的专用夹具表4-2 加工所需夹具卡片零件名称轴套工序内容夹具名称连接方式机床型号粗车端面、90、60、65的外圆、打中心孔、 钻孔、扩孔三爪卡盘标准A-2CA6136 半精车、精车90、 60、65的外圆，镗削内孔三爪卡盘标准A-2CK6136尾座顶尖莫氏5#4.3、刀具的选择轴套零件的加工主要是外圆和内孔，此项目中为圆锥螺母套，所以同时还有内螺纹、锥孔的加工等，并且无论是粗车、粗镗注重的是加工效率。而精车、精镗等则以保证尺寸精度为主，则刀具选择如下：（1）粗车各外圆、端面选择75外圆车刀（2）打中心孔，选用中心钻（3）钻孔、扩孔选用相应规格的钻头（4）粗镗内孔，用粗镗刀;半精镗、精镗内孔，选用精镗刀（5）精车各外圆、端面选择90外圆车刀（6）精度较高的孔用铰刀加工表4-3 加工所需刀具卡序号加工内容及精度要求加工方法与刀具选择加工方法刀具内容刀具名称类型规格刀具号1粗车60、65、90、49粗车75外圆车刀机夹可转位20202钻A2中心孔，钻16通孔 扩28，粗镗32孔钻孔A2、16、28中心钻整体3半精镗、精镗32、34 Ra1.6镗孔精镗刀整体2020T014半精车60、65、90 Ra3.2半精车90外圆车刀机夹可转位2020T025切40的内槽车槽割槽镗刀整体2020T036精车60、65、90 Ra1.6精车90外圆车刀机夹可转位2020T047钻螺纹3M57H钻螺纹内螺纹车刀整体2020T058钻6.8、9.8孔钻孔6.8、9.8中心钻整体9铰7、10孔铰孔7、10铰刀整体2020T068精磨60外圆精磨砂轮4.4所需量具的选择1)外圆粗车，内孔粗镗尺寸精度要求不高，需用游标卡尺，测量范围0-200mm，读数0.022)外圆半精车、精车时用外径千分尺75-100 0.01mm读数0.013)内孔半精镗、精镗的测量时用内径千分尺50-250 0.01mm，读数0.014) 40的内槽，用塞规，3500mm表4-4 轴套加工量具卡片序号测量内容及精度要求量具名称规格读数备注1粗车外圆60、65、90、粗镗28的内孔游标卡尺0200mm0.02mm2半精车外圆、半精镗内孔游标卡尺0200mm0.02mm内径千分尺50250mm0.001mm外径千分尺75100mm0.001mm125-150mm3精车外圆、精镗内孔同上同上同上440 X 5mm的内槽塞规（3-500）mm测内槽卡板测长度5精磨各外圆表面粗糙度仪300um（150um）SJ-201五、工序尺寸的计算与切削参数的选择与计算5.1背吃刀量表5-1 各工序背吃刀量及工序余量序号加工内容及精度要求加工工序及工序余量的选择加工工序背吃刀量ap及工序余量的选择工序余量(mm)背吃刀量(mm)基本尺(mm)工序尺寸(mm)1外圆600 -0.019mm, Ra0.8精磨0.16060 0 -0.019精车0.40.260.160.1 0 -0.019半精车2.01.060.560.50 -0.08半精车前1.462.52外圆650 -0.025mm，Ra1.6精车0.40.265650 -0.025半精车2.31.1565.465.4 0 -0.1半精车前1.467.7390的外圆，Ra6.3精车0.40.290半精车2.31.1590.4半精车前1.492.74孔32+0.025 0mmRa1.6精镗0.40.23232+0.025 0半精镗1.20.631.631.6+0.25 0半精镗前1.230.45孔34+0.025 0 mm Ra1.6精镗0.40.23434+0.025 0半精镗1.20.633.633.6+0.25 0半精镗前1.232.46孔10 mm ，Ra6.3铰孔0.20.11010+0.015 0钻孔9.85.2进给量f的选择（1）粗车外圆时，在允许的情况下，进给量应取得相对大一些，由表1-10知，取进给量为0.6mm/r（2)半精车和精车时，取刀尖圆弧半径0.4mm，由于Ra=1.6,查表7-12，可得进给量为0.09 mm/r，又因工件经过热处理，则取半精车时的进给量为0.2 mm/r（3)粗镗孔时，查表7-13，知进给量0.3 mm/r，半精镗时，查表7-14，知进给量为0.2 mm/r，精镗时进给量为0.07mm/r（4)精磨时，进给量为0.001mm/r表5-2 进给量f的确定序号加工内容和要求加工工序进给量f（mm/r）背吃刀量（mm）1外圆600 -0.019mm, Ra0.8精磨0.001精车0.090.2半精车0.21.0粗车0.61.42外圆650 -0.025 mm，Ra1.6精车0.090.2半精车0.21.15粗车0.61.4390的外圆，Ra6.3精车0.090.2半精车0.21.15粗车0.61.44孔32+0.025 0mmRa1.6精镗0.070.2半精镗0.20.5粗镗0.31.25孔34+0.025 0mm Ra1.6精镗0.070.2半精镗0.20.5粗镗0.31.26孔10 mm ，Ra6.3铰孔0.1钻孔7孔49 mm ，Ra12.5粗镗0.31.25.3切削速度Vc的选择（1）粗车外圆时，由表1.12知切削速度Vc=1.3m/s=78m/min；半精车、精车外圆时，Vc=（1.672.17）m/s即（100.2130.2）m/min，取精加工时Vc=130 m/min，半精加工时 Vc=100 m/min（2）根据主轴转速 n=1000V/d对于 65mm的外圆来说粗加工时n=382r/min，半精车时n=490r/min，精车时n=637r/min对于60mm的外圆来说粗车时n=414r/min，半精车时n=531r/min，精车时n=637r/min对于 90mm的外圆来说粗车时n=276r/min，半精车时n=354r/min，精车时n=460r/min（3） 粗镗32mm的内孔时，切削速度Vc=160 m/min n=849r/min，半精镗时Vc=220 m/min n=1168r/min，精镗时Vc=260m/min n=1380r/min表5-3 切削速度Vc的选择（m/min）序号加工内容和要求加工工序切削速度Vc主轴转速（r/min）刀片材料1外圆600 -0.019 mm, Ra0.8精车130.2690硬质合金半精车100.2531粗车784142外圆650 -0.025 mm，Ra1.6精车130.2637硬质合金半精车100.2490粗车78382390的外圆，Ra6.3精车130.2460硬质合金半精车100.2354粗车782764孔32+0.025 0mmRa1.6精镗2602588硬质合金半精镗2202189粗镗16015925孔10 mm ，Ra6.3铰孔40100硬质合金钻孔604006孔49 mm ，Ra12.5粗镗1801170硬质合金六、编制工艺过程卡片、工序卡片和数控加工程序6.1机械加工工艺过程中的基本概念 一个零件完整的机械工艺过程往往是人们在不同的机床上采取各种不同的加工方法逐步完成的，一般由一个或若干个工序组成，毛坯一次通过这些工序而变成成品。而工序可细分为工步、走刀等各个加工层次。(1)、工序 工序是指一个（或一组）人,在一个工作地点（或一台机床），对同一个（或同时对几个）工件进行加工所连续完成的那一部分工艺过程。工序是组成工艺过程的基本组成部分，是生产计划和经济核算的基本单元。 (2)、工步 工步是在一个工序中，当加工表面不变、切削工具不变、切削用量中的进给量和切削速度不变的情况下所完成的那部分工艺过程。以上三种因素中任一因素改变后，即成为新的工步。6.2编制工艺过程卡片、工序过程卡片 机械加工工艺过程是指利用机械加工方法，直接改变毛坯的行状、尺寸、相对位置和性能等。它是整个工艺过程的重要组成部分，是获得复杂构形和高精度零件的主要方法与手段，直接决定零件和产品的质量，影响产品的成本和生产周期。机械加工工工艺过程卡片是以工序为单位说明零件机械加工过程的一种工艺文件。它概括了加工过程的全貌，是制定其他工艺文件的基础。此种卡片对各工序的规定及说明不够具体，所以在成批生产和大量生产时不能直接指导工人操作，而多作为生产管理使用，在实际的批量生产中还需进一步编制更加详细的加工工序卡片。13南京工业大学数控加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称轴套共4页第1页材 料 牌 号42CrMo毛 坯 种 类圆钢毛坯外形尺寸10083每毛坯件数1每 台 件 数1备 注工序号工 名序 称 工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备卡片工 时夹具量具工序协作检验 准终 单件0下料棒料5粗车一车端面，轴总长82mm，Ra12.5机加工CA6136三爪卡盘游标卡尺粗车63外圆，长度为49mm。10粗车二掉头车另一端面，打A2中心孔，轴长81mm，Ra12.5机加工CA6136三爪卡盘游标卡尺粗车65的外圆至67.2，长度10mm粗车90 的外圆至9115钻孔一钻16的孔机加工CA6136三爪卡盘游标卡尺用28的中心钻扩孔粗镗孔至30.420热处理调质HB25028025半精车一车60的外圆至62.2，车端面，轴长80mm机加工CA6136三爪卡盘游标卡尺 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期6、3加工工艺卡片南京工业大学数控加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称轴套共4页第2页材 料 牌 号42CrMo毛 坯 种 类圆钢毛坯外形尺寸10083每毛坯件数1每 台 件 数1备 注工序号工 名序 称 工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备卡片工 时夹具量具工序协作检验 准终 单件30半精车一车端面，轴长80mm机加工CK6136三爪卡盘内径千分尺半精镗30.4至31.6+0.25 0，Ra3.2游标卡尺半精车65的外圆至65.4 0 -0.1，长度10 mm，Ra3.2车91至90.4倒角C135半精车二调头，切40内槽机加工Ck6136三爪卡盘内沟槽数显卡尺镗30内孔至33.6+0.25 0，长度20可涨芯轴自制卡尺半精车60外圆至60.50 -0.08长度为490.02，Ra3.2顶尖游标卡尺倒角C1.5、C2外径千分尺40精车一精镗31.6+0.25 0至32+0.025 0机加工Ck6136三爪卡盘内径千分尺精车65.4 0 -0.1至650 -0.025，长度10mm游标卡尺精车90.4至90 0 -0.1945精车二精车60外圆至60.1 0 -0.019机加工Ck6136三爪卡盘外径千分尺精车33.6+0.25 0至34+0.025 0可涨芯轴顶尖 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期南京工业大学机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称轴套共4页第3页材 料 牌 号42CrMo毛 坯 种 类圆钢毛坯外形尺寸10083每毛坯件数1每 台 件 数备 注 工 序 号工 名序 称 工 序 内 容 车间 工段设 备工 艺 装 备卡片 工 时 夹 具量 具工序协作检查 准终 单件45精车二精车60外圆至60.1 0 -0.019机加工Ck6136三爪卡盘外径千分尺精车33.6+0.25 0至34+0.025 0可涨芯轴、顶尖50钻孔二在90 外圆上钻9.8的孔，深度为25mm机加工XH714G平口钳内径千分尺铰9.8的孔至10 0 -0.015 ，Ra1.655钻孔三在端面钻9.8的孔，深度为20mm机加工XH714G平口钳内径千分尺.铰9.8的孔至10+0.015 0 ，Ra1.6.钻六个6.8的孔铰6.8的孔至7+0.015 0，Ra1.660车槽钻3的进油口机加工XH714G平口钳游标卡尺拉出R2.5的圆弧槽65扩孔扩孔11，深度为5mm机加工XH714G平口钳游标卡尺 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处理更改文件号签 字日 期标记处理更改文件号签 字南京工业大学数控加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称轴套共4页第4页材 料 牌 号42CrMo毛 坯 种 类圆钢毛坯外形尺寸10083每毛坯件数1每 台 件 数1备 注工序号工 名序 称 工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备卡片工 时夹具量具工序协作检验 准终 单件70钻螺纹孔在另外一端面钻4.8孔机加工XH714G平口钳游标卡尺扩孔至5.2 钻螺纹孔80淬火HRC586385磨磨60外圆至 60 0 -0.019 机加工MA1432B三爪卡盘外径千分尺可涨芯轴90钳工去毛刺顶尖95包装清洗、涂油、包装100入库搬运至指定仓库 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期6.4轴套工序卡片南京工业大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 零件名称轴套共16页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工5粗车一42CrMo毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料1008311设备名称设备型号设备编号同时加工件数 普通车床CA61361夹具编号夹具名称切削液三爪卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件游标卡尺工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1车端面，轴总长82mm，Ra12.5 游标卡尺531780.6112车63外圆，长度为49mm。531780.61.4 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日期标记处数更改文件号签 字 日 期南京工业大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称 零件名称轴套共 16页第2页车间工序号工序名称材 料 牌 号机加工10粗车二42CrMo毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料1008311设备名称设备型号设备编号同时加工件数 普通车床 CA61361夹具编号夹具名称切削液三爪卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件游标卡尺