【原创】【毕业论文-范本】车铣加工工艺及其应用研究.doc

2009届本科毕业论文（设计）论文题目：车铣加工工艺及其应用研究Research of Turn-milling Process and its Application摘 要车铣是利用铣刀旋转和工件旋转的合成运动来实现对工件的切削加工，使工件在形状精度、位置精度、表面粗糙度及残余应力等多方面达到要求的一种先进制造方法。具有加工效率高、加工精度高、刀具寿命长、切削平稳、不存在断屑问题、可以完成通常单独用车或铣难以实现的加工等优点。必将取代传统的切削方法成为今后零件切削的主流方法。本文介绍了一些典型零件的工艺分析要点、工艺设计原则和走刀路线的设计原则。结合车铣加工中心的工艺能力，提出了具体工艺集成方法。关键词：车铣加工，细长轴，加工工艺，工艺设计Research of Turn-milling Process and its ApplicationAbstractTurn-milling is the use of rotary cutter and workpiece rotation movement of the synthetic to achieve the machining of workpieces, So it is an advanced manufacturing methods that let the accuracy of the workpiece in the shape, location accuracy, table it, such as roughness and residual stress in many ways to meet the requirements . With high processing efficiency, processing and high precision, long tool life, cutting a smooth, there is no question of chip-breaker, Vehicles can be completed individually or milling is usually difficult to realize the processing, and so on advantages. Will replace the traditional method of cutting parts to become the next mainstream method of cutting. This paper introduce a number of typical elements of parts of the process analysis, process design principles and take the knife of the design principles of line. Combination the technological capacity of the machining center , give out the specific methods of technology integration.Key words: Car-milling processing, Slender shaft, Processing techniques, Surface roughness目 录1 绪论51.1 车铣的定义51.2 数控车铣产生的背景51.3 数控车铣的分类61.4 国内外研究现状81.5 车铣加工所存在的问题和发展趋势91.6 本文研究的主要内容及意义102 零件的加工工艺内容102.1车铣加工工艺过程的组成102.1.1 零件加工的工艺设计原则102.1.2 工艺基准的选择原则112.1.3零件加工方法的选择132.1.4 加工顺序的安排142.1.5 工序的集中和分散152.2 机械加工的工序设计162.2.1 工艺装备的选择原则162.2.2 加工余量的确定173 车铣加工工艺及其集成加工方法173.1 车铣加工工艺性分析193.2 零件的车铣加工工艺设计原则193.2.1 零件加工工序的划分方法193.2.2 零件的车铣加工工艺设计原则203.2.3 确定走刀路线原则213.3 车铣加工中加工路线的选择要点224 典型零件的车铣加工工艺244.1 设备工艺能力分析及系统配置244.2 车铣加工工艺制定及加工过程分析244.2.1轴类零件的车铣加工244.2.2 叉杆零件车铣加工295 总结32参考文献：33致谢：321 . 绪论1.1 车铣的定义车铣是利用铣刀旋转和工件旋转的合成运动来实现对工件的切削加工，使工件在形状精度、位置精度、表便粗糙度及残余应力等多方面达到是要求的一种先进制造方法1。它不是车削和铣削的简单结合，而是在当今数控技术得到较大发展的条件下产生的一种高新切削技术。1.2 数控车铣产生的背景车铣技术的产生和发展建立在生产实践的基础上的。1955年德国的H.Weber总结了大量实际生产经验，在生产技术上发表了用硬质合金刀具铣削圆柱表面一文，详细介绍了铣削圆柱表面时进给量、切削速度等主要参数的选用，并对已加工工件的表面粗糙度进行了详细研究。它主要介绍了用铣刀加工圆柱表面的方法，这就是车铣加工的一种基本方法轴向车铣的早起萌芽。1983年德国的K.P.Sorge 在他的博士论文车铣技术中系统的研究了另一种车铣基本加工方法正交车铣，并对正交车铣的运动原理、已加工工件表面精度、切削力、切削速度等进行了开拓性的研究工作。1.3 数控车铣的分类图1 车铣的分类图1车铣加工的分类如图1所示，根据工件轴线与刀具轴线位置不同 ,车铣加工分为轴向车铣、正交车铣和一般车铣3类加工方法。根据工件和刀具相对旋转方向的不同，它们又都可分为順铣和逆铣两种不同的形式。1 正交车铣正交车铣是车铣铣刀的回转轴线与工件的回转轴线相互垂直 ,正交车铣的切削轨迹为空间曲线 ,比较复杂 ,在进行切削加工时,采用的偏心量不同,切削区域的大小也不一样。正交车铣是加工大型回转体和细长轴类零件的一种先进高效的方法。与传统加工方法有所不同,正交车铣的瞬时切削深度和切削厚度, 沿刀具轴线方向和回转方向总是变化的,即为变切深,变厚度切削。由于刀具轨迹与诸多的切削参数有密切而复杂的关系,而这些参数的优化组合对提高、保证车铣的表面加工质量起重要作用。正交车铣运动的特征主运动是刀具的旋转运动（一般转速较高），而工件的旋转运动（一般转速较高）是铣刀沿工件圆周方向的进给运动4。这种独特的切削运动使得正交车铣有如下特点: （1） 与传统车削相比 ,引起工件变形的径向力明显下降 ,这有利于提高薄壁件和细长件的形状精度，由于切削力小 ,机床和刀具承受的负荷小 ,也有利于机床精度的保持。（2） 正交车铣是间断切削 ,因此无论加工何种材料的工件都能得到较短的切屑 ,易于自动除屑。（3） 间断切削使刀具有充足的冷却时间 ,刀具切削温度相对较低。（4） 工件转速相对较低 ,加工薄壁时几乎没有由于离心力产生的变形。（5） 刀具散热好 ,切屑和刀具带走热量较多 ,因此工件温度相对较低 ,热变形小。（6） 多刃切削 ,切削过程平稳 ,刀具磨损小 ,这对难加工材料和大型回转体毛坯的加工十分有益。正交车铣刀的回转轴线与工件的回转轴线相互垂直 ,它是加工大型回转体和长轴类零件的一种高效方法。正交车铣由于铣刀与工件的旋转轴线相互垂直 ,它不能对内孔进行加工。2 轴向车铣轴向车铣也同样具有车铣加工的基本优点。轴向车铣由于铣刀与工件的旋转轴线相互平行，因此它不但可以加工外圆表面，也可加工内孔表面。但是由于旋转轴线相互平行，如铣刀直径小于其主轴箱体径向尺寸时，就限制了铣刀的纵向行程。这种情况下，不适宜用轴向车铣加工轴向行程较长的外圆表面或较深的内孔表面19。 3 一般车铣一般车铣就是在加工过程中铣刀的回转轴线与工件的回转轴线既不平行也不垂直，而是成介于二者之间的一个夹角的车铣加工方式。轴向车铣和正交车铣运动这两类加工方法是最常用的车铣加工方法，是车铣加工的主流。但是随着加工零件的日趋复杂和数控机床性能的日渐加强，在加工中由于工件形状的要求必须自动转换两种基本加工方式的情况也经常出现，对介于轴向车铣和正交车铣之间的一般车铣的需求也在逐渐增加。1.4 国内外研究现状目前德国的Aachen工业大学和Darmstadt工业大学都设有专门从事车铣技术研究的研究中心。各类实验用机床、测试仪器及科研设备非常齐全，科研水平居世界前列。在这两个中心众多的科研人员正在车铣原理、车铣运动力学、已加工工件表面质量、不同材料的车铣工艺性、车铣加工中心的设计与测试、CAD/CAM以及高速、超高速车铣等多个领域内从事研究工作。 我国对车铣技术的研究已经涉及各个领域，但是对车铣技术还没有进行过系统的研究。20实际六七十年代在一些工厂的技术革新中出现了旋风铣削，这是轴向车铣的实际应用。近年来有些科研人员对旋风铣削又进行了一些深入的研究，但主要集中于旋风铣削在螺纹加工中的实际应用，对轴向螺纹的车铣研究有着重要的参考价值，但对于车铣技术的全面研究还有很大的局限性。对于车铣技术的研究，辽宁省高速切削技术工程技术中心处于国内领先水平。正在车铣技术的基础理论、车铣工艺、CNC车铣加工中心的设计和制造等方向进行研究。1.5 车铣加工所存在的问题和发展趋势目前车铣加工机床在我国的使用才刚刚起步，还有很多问题需要解决： 作为进一步研究的理论基础，对车铣过程的机理研究应该加强。 车铣刀具的设计制造，这对车铣技术的推广具有非常积极的作用。 需要进行更多的研究以建立多种材料的最大切削效率的模型。 还有加工工艺，机床维护，生产管理等等也有待研究。 车铣运动不是的车、铣简单结合，所以给编程带来了很大的难度。目前世界上很多国家都在加大对车铣技术的研究的力度，车铣技术必将得到前所未有的发展。1.6 本文研究的主要内容及意义本文通过对车铣原理的分析，结合国内外的研究成果，分别对轴类零件、叉杆类零件、分析了它们的工艺设计、加工过程及加工工艺难点，解决了这几类零件的主要工艺要点问题并给出了具体的零件加工工序，为其它同类零件的加工提供依据。通过车铣加工的工艺研究对加速车铣技术的产业化进程十分必要，车铣技术能够迅速转化为生产力。2. 零件的加工工艺内容2.1车铣加工工艺过程的组成了解车铣加工工艺的各个组成部分有助于车铣加工工艺的整体设计的规划。2.1.1 零件加工的工艺设计原则1 车铣加工工艺过程车铣加工过程是由一个或多个顺序安排的工序组成，而工序又可细分为工步或走刀24。工序是指一个（或一组）工人在一台机床（或一个工作地点）上，对同一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。工序是工艺过程的基本组成部分，也是生产计划的基本单元。2 工步与走刀工步是在加工表面不变、加工工具不变、切削用量不变的条件下所连续完成的那一部分工艺过程。一个工序包括一个或几个工步。在一个工步中如果被加工表面需要切去的金属层很厚，要分几次切削，每进行一次切削就是一次走刀。一个工步可以包括一次或几次走刀。3 安装与工位安装是指工件（或装配单元）通过一次装夹后所完成的那一部分工艺过程。一个工序可以包括一次或几次安装。工位是指在一次装夹中，在机床上所占的每个位置上所完成的那一部分工艺过程。采用转位夹具、回转工作台或多轴机床上加工时，工件在一次装夹中需要经过若干个工位。2.1.2 工艺基准的选择原则在最初的零件加工工序中，只能选用毛坯进行定位，这种定为基准被称为粗基准。在以后的个工件的加工中，可以采用经过加工的表面进行定位，这种定为基准被称为精基准。由于粗、精基准用途不同，在选择时所考虑的侧重点也不同。1 粗基准的选择原则（1） 重要表面余量均匀原则。必须首先保证工件重要表面具有较小而均匀的加工余量。（2） 工件表面相互位置要求原则。必须保证工件上加工表面与不加工表面的相互位置要求，应以不加工表面作为粗加工基准。（3） 余量足够原则。如果零件上各个表面均需加工，则以加工余量小的表面作为粗基准。（4） 定位可靠性原则。作为粗基准的表面，应选用比较可靠、平整光洁的表面，以使定位准确、夹紧可靠。（5） 不重复使用原则。粗基准的定位精度低，在同一尺寸方向上只允许使用一次不能重复使用，否则定位误差太大。2精基准的选择原则在选择精基准时，考虑的重点是如何减少误差，保证加工精度和安装方便。精基准的选择原则有：（1） 基准重合原则。应尽可能选用零件的设计基准作为定为基准，以免基准不重合误差。（2） 统一基准原则。应尽可能选用的精基准定位加工各表面，以保证各表面间的相互位置精度。（3） 自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择加工表面本身作为精基准。（4） 互为基准反复加工原则。有些相互位置精度要求比较高的表面，可以采用互为基准反复加工的原则来保证。（5） 定位可靠性原则。精基准应平整光洁，具有一定的精度，确保定位简单、便于安装、夹紧可靠。基准的选择原则是从生产实践中总结出来的，必须结合具体的生产条件、生产类型、加工要求来分析和运用这些原则。2.1.3零件加工方法的选择车铣加工和其它所有的加工方法一样，并不是所有的零件都适于用车铣加工。只有在满足一定的条件下才能同分发挥他的加工特点。作为一种先进的金属切削方法，其主要优点为：（1） 车铣是间断切削，无论加工何种材料的工件都能得到较短的切屑，适于加工不易排屑的材料零件。（2） 车铣极易实现高速切削，切削力比传统切削可下降30%，这就意味着引起工件变形的径向力有明显下降，这有利于提高薄壁件和细长件的现状精度。（3） 由于切削速度是由工件和刀具的回转速度共同合成，因此不需要工件告诉旋转也能实现高速切削，这对加工大型工件特别是大型锻件十分有利。（4） 工件转速现对比较低，加工薄壁件时几乎没有离心力产生的变形。（5） 采用CNC车铣中心，需用车、铣、钻、镗等不同方法进行加工的工件可在一次装夹完成。不需更换机床，大大缩短了生产周期，防止重复装夹错误。适于加工形状复杂，需要多次装夹的零件。（6） 多刃切削切削过程平稳，刀具磨损小，这对新型难加工材料和大型回转体毛坯加工十分有利。（7） 重型如大型轧辊、发电机转子、大型铸管和曲轴等。（8） 需用车、铣、钻、镗等不同方式加工的工件。2.1.4 加工顺序的安排一个复杂零件的加工过程不外乎有机械加工工序、热处理工序、和辅助工序。1 机械加工顺序：（1）先基准后其他。加工一开始，总是先安排精基面的加工然后以精基面加工其他表面（2）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。（3）先主后次。先安排主要表面的加工，然后安排次要表面的加工。2 热处理工序热处理是用来改善材料的性能及消除内应力的。热处理在工艺路线中的安排主要取决于零件的材料和热处理的目的要求。（1） 预备热处理。安排在机械加工之前，以改善切削性能、消除毛坯制造时的内应力为主要目的。（2） 最终热处理。安排在半精加工之后磨削之前，主要用于提高材料的强度和硬度。（3） 去除应力处理。最好安排在粗加工之后精加工之前，如人工时效、退火。2 辅助工序辅助工序包括工件的检验、去毛剌、去磁、清洗和涂油防锈。其中检验工序是主要辅助工序，它是监控产品质量的主要措施。2.1.5 工序的集中和分散工序集中和分散是拟定工艺路线的两种不同选择。工序分散是将零件各个表面的加工分得很细，工序多，工艺路线长，而每道工序所包含的加工内容却很少。工序集中则相反，零件的加工只集中在少数几个工序中完成，而每道工序所包含的加工内容却很多。1 工序集中的特点（1）便于采用高效专用设备和工艺设备，来大大提高生产率。（2）减少了设备数量，相应的减少了操作工人的生产面积。（3）减少了工序数目，减少了运输工作量，简化了生产计划工作，缩短了生产周期。（4）减少了工件安装次数，不仅有利于提高生产率，而且由于在一次安装中加工许多表面，也易于保证它们之间的相互位置精度。（5）因为采用的专用设备和专用工艺设备数量多而复杂，所以机床和工艺装备的调整、维修费事，生产准备工作量很大。2 工序分散的特点（1）采用比较简单的机床和工艺设备，调整容易。（2）由于工序内容简单，有利于选择合理的切削用量，也有利于安排工序时间，组织流水生产。（3）生产准备工作量小，容易适应产品更换。（4）对操作工人的技术要求低。（5）设备数量多，操作工人多，生产面积大。一般情况下，单件小批量生产中为简化生产计划工作，只能采用工序集中原则。大批量生产中工序可以集中也可以分散。但从生产发展的要求来看一般趋向选择效率较高的工序集中原则。2.2 机械加工的工序设计2.2.1 工艺装备的选择原则工艺装备主要指夹具、刀具、量具和辅具等。（1） 夹具的选择。在单间小批量生产中应尽量选用通用夹具，有时为了保证加工质量和提高生产效率，可选用组合夹具；在大批量生产中应选用高生产效率的专用夹具。（2） 刀具的选择。刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、加工精度、成产效率和经济性。（3） 量具的选择。量具的选择主要取决于生产类型和所要检验的精度。（4） 辅具的选择。合理的使用辅具可以提高工作效率。2.2.2 加工余量的确定切削加工时，为了保证零件的加工质量，从某加工表面上所必须剪除的金属层厚度称为加工余量。加工余量分为总余量和总序余量两种。在有毛坯加工成成品的过程中，毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸之差，称为总余量，及即从某加工表面剪除的金属层厚度。完成一道工序时，从某加工表面剪除的金属层厚度称为工序余量，即上工序的工序尺寸与本次工序的工序尺寸之差。3. 车铣加工工艺及其集成加工方法在车铣加工工艺中，车铣工艺设计是十分重要的环节，工艺设计的好坏直接关系到加工程序的正确性与合理性，以及加工质量和效益。车铣加工的工艺特点是：1 车铣加工一般需要在一次装夹下完成车、铣、钻等多种加工，因此其加工工艺具有集成性的特点，这使得零件加工所需的专用夹具数量大为减少，零件庄夹次数及周转时间也大大减少，从而使零件的加工精度和生产效率有较大的提高。2 由于用车铣加工中心加工，工艺设计工作必须相当严密，与普通机床加工工艺相比，具有更少的加工工序，但是加工程序的编制也较一般机床复杂得多。因此在车铣加工工艺的制定中需要考虑以下几点：1 加工材料的力学特性研究对材料力学性能的了解不仅有助于车铣工艺技术的开发，而且有助于优化集成系统的性能。建立各种材料性能数据库，在车铣工艺的开发中起到重要作用。2 刀具及其材料选择合适的刀具不仅可以提高刀具的使用性能和寿命还可以加工零件的表面质量、节约成本。所以选择合适材料的刀具是很必要的。国外一般采用金刚石刀具，国内一般选择高强度合金钢刀具来节约成本。3 控制技术利用主动控制的方法不仅可以减少加工时间也能延长道具的使用寿命。过程与规划，一旦选择了一种工艺方法，那么有关过程规划和参数选择以及加工设备的反馈和监控问题就必须研究。首先是识别零件加工过程的特征，确定在过程规划和参数选择方面与一般加工方法之间的相似与不同之处。还有，需要研究新的或修改现有的过程和参数选择的技术方法。在数控加工中心的工艺设计是对工件进行数控加工的前期工艺准备工作，无论是手工编程还是自动编程，这项工作必须在程序编制以前完成。为了优化程序设计、提高编程效率、合理使用加工中心，有必要对工艺设计问题加以分析研究，以做好车铣加工前的准备工作。3.1 车铣加工工艺性分析车铣加工前，必须对零件图纸进行仔细的加工工艺分析，应重点从便捷性和可能性两个角度进行审查和分析，例如：1 首先分析零件图纸中的尺寸数据是否符合编程方便的原则。（1）零件图纸中的尺寸标注方法是否适应车铣加工的特点。（2）构成零件轮廓的几何元素的条件是否充分。2 其次分析零件各加工部位的结构工艺性是否符合数控加工的特点。（1）零件的内腔和外形最好具有统一的类型和尺寸。这样可以减少刀具规格和换刀次数，方便编程。（2）分析零件定位基准的可靠性。（3）应分析零件所要求的加工精度等是否可以得到保证。3.2 零件的车铣加工工艺设计原则3.2.1 零件加工工序的划分方法设计零件的工艺过程，就是确定零件的哪些工序以及怎么安排这些工序等等。一般在数控机床上划分零件加工工序有以下几种方法：1 按所用的刀具划分。为了减少还刀次数，一般采用刀具集中的划分原则。在一次装夹中一把刀可以加工全部的工位，然后再换第二把到加工其他部位。2 按粗、精加工划分工序。对以产生变形的零件，考虑到工件的加工精度、变形等因素，可按先粗后精的原则划分。3 按加工部位划分工序。这种方法一般适应加工内容不多的工件，主要是将加工部位分为几个部分，每道工序加工其中一个部分。在工序的划分中，一定要视零件的结构和工艺性、工件的安装方式、机床的功能、零件加工内容的多少、安装次数及管理状况等因素，灵活运用，力求合理。加工顺序的安排因根据零件的结构和毛坯状况，以及定位安装与夹紧的重要性来考虑，重点在于工件的刚性不被破坏，以保证零件的加工精度。3.2.2 零件的车铣加工工艺设计原则设计零件车铣加工工艺过程时应遵循以下原则：1 工序最大限度集中、一次定位的原则。2 先粗后精原则。3 先远后近、先面后孔原则。4 先内后外、内外交叉原则。5 刀具最少调用原则。6 附件最少调用原则。7 走刀路线最短原则。8 程序段最少原则。9 车铣加工工序和普通工序衔接原则。10 特殊情况特殊处理原则。3.3 零件车铣加工的走刀路线设计原则走到路线是指切削加工过程中刀具相对被加工零件的运动轨迹和运动方向，即指刀具从对刀点开始，直至回到该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及道具引入、返回等非切削空行程。走刀路线是编程的重要依据之一。在确定走刀路线之前最好制定一张工序简图，将拟定好的加工路线画上去，包括刀具的进退路线，便于编程。3.2.3 确定走刀路线原则1 走刀路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。为保证工件轮廓表面加工的表面粗糙度要求，最终轮廓表面应安排在最后一次走刀连续加工出来。2 应尽量是加工路线最短，减少空行程时间，以提高加工效率。3 选择工件加工变形小的加工路线。在一次安装加工多道工序中，先安排对主件刚度破坏较小的工序。4 使数值计算简单和减少程序段，以减少编程工作量。5 根据工件的形状、加工余量、机床系统的刚度等，确定循环加工次数。6 合理设计刀具的切入退出方向。避免方向间隙而产生的定位误差，减少接刀痕迹。7 在切削过程中，刀具不能与工件轮廓发生干涉。3.3 车铣加工中加工路线的选择要点1 细长轴类零件刚度较小，不能采用顶尖等装夹方式，为了减少工件的景象让刀量并保证工艺的稳定性可采用正交逆铣方式对零件进行加工。2 在加工表面时，因尽量避免加工提顿现象。如果出现停顿切削力会明显减小，刀具会在停顿时留下划痕，影响加工质量。3 在确定加工路线时，同时也要兼顾工序集中原则，尽量在一次装夹中，尽可能使用同一把刀具完成较多的加工表面，以减少换刀次数、装夹次数，从而简化加工路线，缩辅助时间。同样也可以考虑粗精加工的工序集中原则，但粗精加工的走刀路线要加以区别。4 在安排加工路线中，为了缩短行程，应尽量缩短刀具的空行程，通常通过合理的选择起刀点、换刀点来合理安排空行程的路线。基本的工艺要点分析实例:加工方式和加工路线的选择。如图2所示的方形薄板件，厚度为0.8mm。薄板中间为由圆弧曲线和直线组成的空心内腔，零件尺寸要求较高，可以在车铣加工中心上利于直径0.3mm的立铣刀在极坐标插补状态下一次定位装卡加工而成，并且可采取粗加工轮廓后换直径较小的立铣刀进行精加工成型。图2 薄板零件尺寸图其走刀路线设计如图3所示： 图3 薄板零件走刀路线的设计4. 典型零件的车铣加工工艺4.1 设备工艺能力分析及系统配置1 母机为S3 - 1200 - 1 型数控车床,切削用高速电主轴为TSSV 15018000/ 7型电主轴，采用变频调速、油雾润滑，调速范围(无级)：018000 r/min，额定输出功率：7. 5 kW。2 通过平行和垂直与主轴方向分别配置电主轴，可在同一台机床上实现轴向车铣和正交车铣。3 C轴可精确分度，对工件夹持可靠，可承受铣削力与鉆销力的作用，具备极坐标插补与圆柱插补功能，可与X轴、Z轴实现多坐标联动。4.2 车铣加工工艺制定及加工过程分析 4.2.1轴类零件的车铣加工1 轴类零件的结构特点和技术要求轴类零件是回转体零件，其长度大于直径。一般由同心轴线的圆柱面、圆锥面、螺纹和相应的端面所组成，有些轴上还有花键、沟槽、径向孔等。按结构形状的不同，轴可分为光轴、阶梯轴、空心轴和异形轴等几大类。按轴的长度和直径比来分，一般长径比小于6的称为短轴，大于20称为细长轴，大多数轴则介于两者之间。轴类零件一般作为传动件除尺寸精度外要求还有圆度、圆柱度、两轴间同轴度、轴线和端面的垂直度等要求。2 轴类零件的材料、毛坯和热处理轴类零件的毛坯常用棒料和锻件。一般比较重要的轴都采用锻件作为毛坯，只有某些大型的结构复杂的轴采用铸件。毛坯的锻造方式有自由段和模锻两种。中小规模生产采用自由段，大规模生产生产通常采用模锻。45号钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜，经过调制后可以得到较好的切削性能，而且能够获得较高的强度和韧性。3轴类零件的加工工艺分析。 (1)轴类零件的定位基准与装夹方法的选择。在轴类零件的加工中，为保证各主要表面的相互位置精度，选择定为基准是应尽可能使其与装配基准重合并使 各工序的基准统一，而且要考虑在一次安装中尽可能加工出较多的面。轴类零件的精基准选择通常有两种：首选方案是采用顶针孔作为定位基准。这样可以实现基准统一，能在一次安装中加工出各段外圆表面及其端面，可以很好的保证各外圆表面的同轴度以及外圆与端面的垂直度，加工效率高并且所用夹具结构简单。如果轴的长径比较大，而且刚度较差，通常采用辅助支承即中心架或跟刀架来提高系统的刚度。精基准的另一种选择方案是采用支承轴径定位，根据基准重合的原则，不会产生基准不重合误差，容易保证关键表面间的位置精度。(2)轴类零件中心孔的修研。作为定位基准，中心孔的形状误差会复印到加工表面上去，中心孔与顶尖的接触精度也将直接影响加工误差。所以拟定工艺过程是必须保证中心孔具有较高的精度。中心孔经过多次使用后可能磨损或拉毛，或因热处理和内应力而使表面产生氧化皮或发生位置变动，重修中心孔是必要的。常用的修研中心孔的方法有：用石油或橡胶砂轮修研，用铸铁顶尖修研，用硬质合金顶尖修研，用中心孔专用磨床磨削。(3)轴类零件典型的加工路线。对于一般精度轴，其典型的工艺路线为：正火-车端面、钻顶尖孔-精车各表面-铣键槽-热处理-修研中心孔-粗磨外圆-精磨外圆-检验。（4）如下图4所示轴类零件的加工图4某轴类零件的尺寸图具体分析过程如下：1. 加工阶段的划分。由于该轴是带阶梯和键的零件，切除大量金属后会引起残余应力的变化，所以安排工序是一定要粗精分开，以粗加工，半精加工，精加工为主要路线，适当穿插其他表面的加工工序而组成的工艺路线，各阶段的划分大致以热处理为界。2定位基准的选择。键槽的加工安排在最后，所以工艺路线可以用轴端面作为统一基准。3 工序安排。（1）先安排定位基准面加工；（2）后安排其他表面和次要表面的加工；（3）键槽加工4 主要表面加工方法的选择。（1）主轴各外圆表面的加工。一般精度的主轴采用磨削的方法，安排在热处理之后，用以纠正热处理中产生的变形，并最终达到精度和表面粗糙度的要求。（2）主轴键槽的加工。在车铣加工中心中可采用球头铣刀铣削，这样可以获得较高的加工质量。具体的加工工艺如下表所示：表1 轴类零件的车铣加工工艺安排序号工序内容定位基准刀具选择1锻造2正火3钻中心孔外圆端面钻头4粗正交车铣外圆各表面面中心孔，外圆端面立铣刀（）5精正交车铣床外圆各表面中心孔，外圆端面立铣刀（）6粗车铣各键外圆端面立铣刀（）7精车铣各键外圆端面立铣刀（）8调制处理9粗磨外圆表面中心孔，外圆端面10精磨外圆表面中心孔，外圆端面4.2.2 叉杆零件车铣加工1 概述叉杆零件是一些外形不规则的中小型零件，如机床拨叉、连杆、铰链杆等由于叉杆零件在机器中期的作用不同，所以结构和精度要求差别很大。其共同的特点是：外形不太规则，刚性较差。为此必须合理的选择定为基准和装夹方式，以确保准确定位和避免加工中的变形。由于零件功能的需要，这类零件一般都有孔，既是装配基准又是设计基准，因此它本身的精度与其他表面之间的位置精度要求较高。叉杆零件的材料多为碳钢，毛坯一般为模锻件，少数受力不大的叉杆零件也可以采用铸铁毛坯。2 加工工艺叉杆零件的主要加工表面有内孔、外圆和端面，其中内孔即是装配基准又是设计基准，加工精度和表面粗糙度一般要求较高，内外圆之间的同轴度及端面与孔的垂直度也有一定要求。随着结构形式的差异，加工精度要求和基准使用的不同，套类零件的加工工艺也不同。其典型的加工工艺如下：钻孔-车端面-铣键槽及两端-铣其他表面-攻螺纹孔。如下图5所示的某拨叉零件：图5 叉杆零件的尺寸图1. 加工阶段的划分。由于该零件的形状复杂、加工精度要求又并不是很高，根据工序集中的原则可以按所用刀具来划分工艺阶段。2. 定位基准的选择。该零件的内孔既是装配基准又是设计基准，加工精度和表面粗糙度一般要求较高 。所以应选内孔为主要基准面。并辅以端面和其他表面定位，使大多数表面符合基准重合原则，定位稳定。3. 主要表面加工方法的选择。 （1） 孔的加工方案一般采用钻-扩-铰的典型方案，一次安装下把孔加工出来，孔的精度也容易保证。（2）平面和键的加工，因为要求不太高可以不采用粗车铣-精车铣方案，一次车铣出即可。其具体加工工序设计如表2所示。表2叉杆零件的加工工序1工序内容定为基准刀具选择2钻较扩15.18孔外形轮廓钻头3正交车铣端面、孔口倒角15.18孔立铣刀4车铣叉口开档15.18孔、外轮廓立铣刀5车铣扁榫15.18孔、叉脚内侧面立铣刀6车铣槽及两端面15.18孔、叉脚内侧面立铣刀7车铣叉脚平面15.18孔、键槽、叉脚外圆轮廓立铣刀8车铣搭子面15.18孔、扁榫立铣刀9钻攻M10螺纹孔15.18孔、键槽、叉脚外圆轮廓丝锥5 总结车铣是利用铣刀旋转和工件旋转的合成运动来实现对工件的切削加工，使工件在形状精度、位置精度、表便粗糙度及残余应力等多方面达到是要求的一种先进制造方法。本文主要介绍了车铣加工的定义，特点，以及适用范围;介绍了车铣工艺的设计方法和相关的工艺选择原则;对车铣加工中心的配置及其工艺能力进行了分析;并分别对轴类零件、叉杆类零件、分析了它们的工艺设计、加工过程及加工工艺难点，解决了这几类零件的主要工艺要点问题并给出了具体的零件加工工序，为其它同类零件的加工提供依据。致谢：本文是在导师的精心指导和亲切关怀下完成的，在此谨向指导老师表示崇高的敬意和深深的谢意。老师渊博的知识、严谨求实的治学态度、敏锐的科、乐观开朗的性格、真诚豁达的为人处世原则都给我留下了深刻的印象，并将后的成长产生深远的影响。感谢老师在做课题和论文期间给予的无私帮助，老师的严谨学风和兢兢业业的工作作风对我的启迪很大。参考文献：1 贾春德，姜增辉. 车铣原理. 北京:国防工业出版社.2 周泽华. 金属切削原理. 上海：上海科学技术出版社.3 袁哲俊. 金属切削实验技术. 北京：机械工业出版社.4 王素玉. 高速铣削加工表面质量的研究. 济南：山东大学学报，2006.5 孔庆华，于云鹤. 车削加工残余应力的实验研究. 同济大学学报.6 中山一雄. 金属切削加工理论. 李云芳译, 北京: 机械工业出版社, 1985.7 屉部贞市郎. 微积分定理公式证明辞典. 孙涤寰译, 长春:吉林人民出版社, 1983.8 郭镇邦. 最新基础标准应用手册. 北京:机械工业出版社, 1986.9 黄树涛,姜增辉,贾春德,等. 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