工艺技术_数控技术应用论文

南昌航空大学南昌航空大学 毕业设计毕业设计( (论文论文) ) 专业名称专业名称数控技术应用数控技术应用 班班级级0808 级数控本科班级数控本科班 学生姓名学生姓名辜世奇辜世奇 指导教师指导教师周周贤贤 系系 主主 任任龚令根龚令根 日日期期20112011年年1010月月1 1日日 至至20122012年年4 4月月1616日日 二二 一 二 年 四 月 十 六 日一 二 年 四 月 十 六 日 南昌航空大学南昌航空大学 南昌航空大学毕业论文（设计）南昌航空大学毕业论文（设计） 诚诚 信信 声声 明明 本人在此郑重声明：本人所呈交的大专毕业论文(设计)，是在指 导老师的指导下， 独立进行毕业论文 （设计） 研究工作所取得的成果， 成果各个环节均不存在知识产权争议，毕业论文（设计）不含任何其 他个人或集体已经发表过的作品成果， 由此而引发的法律后果完全由 本人承担。 毕业论文（设计）作者签名：辜世奇 2012 年 4 月 16日 毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）任务书 专业名称专业名称数控技术应用数控技术应用 班班级级0808 级数控本科班级数控本科班 学生姓名学生姓名辜世奇辜世奇 指导教师指导教师周贤周贤 系系 主主 任任龚令根龚令根 I、毕业设计(论文)题目：典型轴类零件的加工 II、毕业设计（论文）摘要（300字以内） 本文主要介绍的是在机床、汽车、拖拉机等制造工业中，轴类零件是另一类 用量很大，且占有相当重要地位的结构件。 轴类零件的主要作用是支承传动 零件并传递动和动力，它们在工作时受多种应力的作用，因此从选材角度看 ，材料应有较高的综合机械性能.局部承受摩擦的部位如车床主轴的花键、曲 轴轴颈等处，要求有一定的硬度，以提高其抗磨损能力。要求以综合机械性能 为主的一类结构零件的选材， 还需根据其应力状态和负荷种类考虑材料的淬透 性和抗疲劳性能。实践证明，受交变应力的轴类零件、连杆螺栓等结构件，其 损环形式不少是由于疲劳裂纹引起的。 通过磨具主轴加工工艺的分析、 阐述了 在学校机械加工实习课中如何对典型轴类零件进行工艺分析， 从而提高工件质 量、劳动生产率。 、 主要参考资料： 1庞浩. 金属工艺学. 浙江: 浙江大学出版社，2009.9 2艾兴.肖诗纲主编.切削用量手册. 北京：机械工业出版社,2010.4 3夏凤芳. 数控机床加工工艺. 江西：高等教育出版社，2008.7 4成大先. 机械设计基础. 北京：机械工业出版社,2005.6 5余英良. 数控加工编程与操作.江西: 高等教育出版社，2010.8 6杜庚星，主编， 车工技能训练M中国劳动社会保障出版社，2005 7姚云英. 公差配合与测量技术. 北京: 机械工业出版社 2010.6 南昌航空大学南昌航空大学 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 开开 题题 报报 告告 题目：典型轴类零件的加工 系 （部） ：机械工程系 专业名称：数控技术应用 班级：08 级数控本科班 学生姓名：辜世奇 学号：01082829 指导教师：周贤 日期：2012 年 4 月 16 日 南昌航空大学南昌航空大学 自学考试毕业设计(论文) 题题目：目：典型轴类零件的加工 系系( (部部) )：机械工程系 专业名称：专业名称：数控技术及应用 姓姓名：名：辜世奇 准考证号：准考证号：057009400069 班级名称：班级名称：08 数控自考本科班 提交时间：提交时间：年月日 摘要 本文主要介绍的是在机床、汽车、拖拉机等制造工业中，轴类零件是另一类 用量很大，且占有相当重要地位的结构件。 轴类零件的主要作用是支承传动零 件并传递动和动力，它们在工作时受多种应力的作用，因此从选材角度看，材料 应有较高的综合机械性能.局部承受摩擦的部位如车床主轴的花键、曲轴轴颈等 处，要求有一定的硬度，以提高其抗磨损能力。要求以综合机械性能为主的一类 结构零件的选材， 还需根据其应力状态和负荷种类考虑材料的淬透性和抗疲劳性 能。实践证明，受交变应力的轴类零件、连杆螺栓等结构件，其损环形式不少是 由于疲劳裂纹引起的。通过磨具主轴加工工艺的分析、阐述了在学校机械加工实 习课中如何对典型轴类零件进行工艺分析，从而提高工件质量、劳动生产率。 关键词：零件图的工艺分析；典型轴类零件；零件加工 Abstract This paper mainly introduces the is in machine tools, automobile, tractor and other manufacturing industries, shaft parts is another great amount, and occupies an important position in the structure. Shaft parts of the main role is to support the transmission parts and to transfer movement and power, they work by a variety of stresses, so from the perspective of material selection, should have higher comprehensive mechanical performance. Partial under friction parts such as the spindle of a lathe,spline crankshaft etc., requires a certain degree of hardness, in order to improve the wear resistance of. Requirements to the comprehensive mechanical properties of a class consisting mainly of structural components of the material selection, also need to according to the state of stress and load types considering material hardenability and anti fatigue performance. Practice has proved, under alternating stress of shaft parts, the connecting rod bolt and other pieces of the structure, the damage form many is due to fatigue crack causes. Through the grinding spindle machining process analysis, elaborated in the school of mechanical processing practice lesson in how to typical shaft parts process analysis, so as to improve the quality of the workpiece, labor productivity。 Keywords : Parts of the process analysisTypical shaft partsParts processing 目录 绪论1 一、轴类零件的功用、结构特点 1 1.1 轴类零件的毛坯和材料1 二、轴类零件一般加工要求及方法 2 2.1 轴类零件加工工艺规程注意点2 2.2 轴类零件加工的技术要求2 2.3 轴类零件的热处理3 2.4 典型轴类零件加工工艺改进的方法3 三、轴类零件加工的工艺分析 4 3.1 轴类零件加工的工艺路线分析 4 3.2 轴类零件实例加工的工艺分析5 3.3 数控加工程序的编制14 结束语21 致谢22 参考文献23 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 1 绪论 主要研究轴类零件加工过程，加工工艺注意点及改进的方法，通过总结非标件的加工 以及典型半成品轴类零件的加工实例来加以说明。现在许多制造最终成品的工厂为了提高 机器的某些性能或者降低成本，需要找机械加工厂定做的，常常会因为设备、技术或者工 艺规程制定的不是很好，加工出来的部件无法满足使用要求，所以需要一次次的总结，改 进加工工艺，从而完善产品。经过总结了生产上出现的问题，写下了这篇论文。轴类零件 是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆 等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、 曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。 一、轴类零件的功用、结构特点 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、 凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、 光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。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。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、 阶梯轴、空心轴和曲轴等。 轴的长径比小于 5 的称为短轴，大于 20 的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。 1.1 轴类零件的毛坯和材料 1.1.1 轴类零件的毛坯 轴类毛坯 常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造 后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。 根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由 锻，大批大量生产时采用模锻。 1.1.2 轴类零件的材料 轴类零件材料 常用 45 钢， 精度较高的轴可选用 40Cr、 轴承钢 GCr15、 弹簧钢 65Mn， 也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用 20Mn2B、20Cr 等低碳合金钢或 38CrMoAl 氮化钢。 45 钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削 性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达 4552HRC。 40Cr 等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后， 具有较好的综合机械性能。 轴承钢 GCr15 和弹簧钢 65Mn， 经调质和表面高频淬火后， 表面硬度可达 5058HRC， 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 2 并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。 精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用 38CrMoAIA 氮化钢。这 种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐 冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处 理变形很小，硬度更高的特性。 二、轴类零件一般加工要求及方法 2.1 轴类零件加工工艺规程注意点 在学校机械加工实习课中，轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本也最重要的 项目，但学生最后完工工件的质量总是很不理想，经过分析主要是学生对轴类零件的工艺 分析工艺规程制订不够合理。 轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件 可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意 以下几点。 1.零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要 研究产品装配图，部件装配图及验收标准。 2.渗碳件加工工艺路线一般为：下料锻造正火粗加工半精加工渗碳去碳 加工（对不需提高硬度部分）淬火车螺纹、钻孔或铣槽粗磨低温时效半精磨 低温时效精磨。 3.粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的 铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表 面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。 4.精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。 符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基 准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。 工艺规程制订得是否合理，直接影响工件的质量、劳动生产率和经济效益。一个零件 可以用几种不同的加工方法制造，但在一定的条件下，只有某一种方法是较合理的。因此， 在制订工艺规程时，必须从实际出发，根据设备条件、生产类型等具体情况，尽量采用先 进加工方法，制订出合理的工艺规程。 2.2 轴类零件加工的技术要求 1 尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即 支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为 IT5IT7；另一类为 与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为 IT6IT9。 2 几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误 差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 3 3 相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴 心线的垂直度、端面间的平行度等。 4 表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确 定。 2.3 轴类零件的热处理 1 锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应 力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 2 调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。 3 表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。 4 精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。 2.4 典型轴类零件加工工艺改进的方法 对于 7 级精度、表面粗糙度 Ra0.80.4m 的一般传动轴，其工艺路线是：正火车端 面钻中心孔粗车各表面精车各表面铣花键、键槽热处理修研中心孔粗磨外圆 精磨外圆检验。 由于细长轴刚性很差，在加工中极易变形，对加工精度和加工质量影响很大。为此， 生产中常采用下列措施予以解决。 2.4.1 改进工件的装夹方法 粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用 弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到 限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡 拉法可避免这种现象的产生。 精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高 中心孔精度。 2.4.2 采用跟刀架 跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影 响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中 心保持一致。 2.4.3 采用反向进给 车削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动（此时应安装卡拉工具） ，这样刀具 施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大 大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。 2.4.4 采用车削细长轴的车刀 车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大， 以使切削轻快， 减小径向振动和弯曲变形。 粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽，使断屑容易。精车用刀常有一定的负刃倾角，使切 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 4 屑流向待加工面。 三、轴类零件加工的工艺分析 3.1 轴类零件加工的工艺路线 (1)基本加工路线 外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。 粗车半精车精车 对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。 粗车半精车粗磨精磨 对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续 工序只能用磨削而采用的加工路线。 粗车半精车精车金刚石车 对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比 较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。 粗车半精粗磨精磨光整加工 对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路 线。 (2)典型加工工艺路线 轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特特形表面，因此针对各种精度 等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。 对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下： 毛坯及其热处理预加工车削外圆铣键槽（花键槽、沟槽）热处理磨削 终检。 (3)轴类零件的预加工 轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。 校直 毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀 及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校值， (4) 轴类零件加工的定位基准和装夹 以工件的中心孔定位 在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹表面的同轴度， 端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，这些表面的设计基准一般都是轴 的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定为基准， 也是其它加工工序的定位基准和检验基准， 又符合基准统一原则。 当采用两中心孔定位时， 还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。 以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶） 用两中心孔定位虽然定心精度高，但 刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。粗加工时，为了提高 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 5 零件的刚度，可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受 较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。 以两外圆表面作为定位基准 在加工空心轴的内孔时， （例如：机床上莫氏锥度的内 孔加工） ，不能采用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作为定位基准。当工件是 机床主轴时，常以两支撑轴颈（装配基准）为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴 度要求，消除基准不重合而引起的误差。 以带有中心孔的锥堵作为定位基准 在加工空心轴的外圆表面时，往往还采用代中 心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准，见图 3.1 所示。 锥堵或锥套心轴应具有较高的精度，锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定 位基准，又是空心轴外圆精加工的基准。因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心孔有 较高的同轴度。在装夹中应尽量减少锥堵的安装次数，减少重复安装误差。实际生产中， 锥堵安装后，中途加工一般不得拆下和更换，直至加工完毕。 图 3.1 锥堵和锥套心轴 a)锥堵 b）锥套心轴 3.2 轴类零件实例加工的工艺分析 a.a.零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性分析 如图所示：3.2 图 3.2 由图我们可知，本零件上由圆柱面、内孔、内圆锥面、圆弧面、沟槽、和螺纹等部分 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 6 组成。零件车削加工成形轮廓的结构形状较复杂、需两头加工，零件的加工精度和表面质 量要求都很高该零件重要的径向加工部位有mm圆柱段（表面粗糙度R=1.6m） 、 圆柱段（表面粗糙度R=1.6m） 、R6mm圆弧与R20mm圆弧相切过渡区、 的内孔（表面粗糙度R=1.6m） 、长径比为1：2的内锥（小端直径为 、M20x2-6g三角形外螺纹，其余表面粗糙度均为R=3.2m） 。零件符合数控 加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛胚为50mm*130mm b.b.零件技术要求分析零件技术要求分析 小批量生产条件编程，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面高精度的要求，未注 公差尺寸按 GB1804-M，热处理，调质处理，HRC25-35，未注粗糙度部分光洁度按 Ra6.3， 毛胚尺寸50mmx130mm。 加工难点及处理方案： 分析图纸可知，此零件对平面度的要求高，左端更有内轮廓加工，为提高零件质量， 采用以下加工方案： a.对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，编程时采用中间值。 b.在轮廓曲线上，有一处既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行 机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。 c.零图纸中含有圆柱度，为保证其形位公差，应尽量一次装夹完成左端面的加工以保 证其数值。 d.本设计图纸中的各平面和外轮廓表面的粗糙度要求可采用粗加工-精加工加工方 案，并且在精加工的时候将进给量调小些，主轴转速提高。 e.螺纹加工时，为保证其精度，在精车时选择改程序的方法，将螺纹的大径值减小 0.18-0.2mm，加工螺纹时利用螺纹千分尺或螺纹环规保证精度要求。 选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度 c.c.零件毛坯、材料的分析零件毛坯、材料的分析 .材料的分析 该轴零件加工中，刀具与工件之间的切削力较大。工件材料的可切削性能。强度、硬度、 塑性、提供冷切削加工、机械性能都跟工件的材料有关。所以选择45钢为该轴类零件的材 料。45钢的化学成分中含C0.42%0.50%，Si0.17%0.37%，Mn0.500.80%，P 0.035%， S0.035%，Cr0.25%，N0.25%,Cu0.25%.45钢在进行冷加工时硬度要求，热轧钢， 压痕直径不小于3.9，布氏硬度不小于241HB，退火钢压痕直径不小于4.4，布氏硬度不小 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 7 于187HB，45钢的机械性能：s335Mpa，b600Mpa，40，Ak47J。45钢相对 切削性硬质合金刀具1.0，高速钢刀具1.0，45钢经济合理对加工刀具的要求也合理，45钢 用途广泛，主要是用来制造汽轮机、压缩机，泵的运动零件制造齿轮、轴活塞销等零件。 根据以上数据适合该轴的加工。 .毛坯的分析 轴类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件三种。 锻件：适用与零件强度较高,形状较简单的零件。尺寸大的零件因受设备限制，故一般用 自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的刚质零件不宜用自由锻。 铸件：适用于形状复杂的毛坯。 钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。根据该轴零件的结构形状 和外轮廓尺寸，所以采用锻件。 本零件的毛坯宜采用锻件，由棒料锯割，模锻毛坯至40X425mm,使钢材经过锻压，获得 均匀的纤维组织，提高其力学性能，同时也提高零件与毛坯的比重，减少材料消耗 d.d.零件设备的选择零件设备的选择 数控车床能对轴类或盘类等回转体零件自动地完成内外圆柱面、圆锥表面、圆弧面等 工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩等的工作。根据零件的工艺要求，可以选择经济 型数控车床，一般采用步进电动机形式半闭环伺服系统。此类车床机构简单，价格相对较 低，这类车床设置三爪自定心卡盘、普通尾座或数控液压尾座，适合车削较长的轴类零件。 根据主轴的配置的要求选择卧式数控车床。数控车床具有加工精度高，能做直线和圆弧插 补，数控车床刚性良好，制造和对刀精度高，能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿， 能够加工尺寸精度要求较高的零件。能加工轮廓形状特别复杂的表面和尺寸难于控制的回 转体，而且能比较方便的车削锥面和内外圆柱面螺纹，能够保持加工精度，提高生产效率。 所以对加工时非常有利的。 e.e.确定工件的定位与夹具方案确定工件的定位与夹具方案 确定装夹方案 在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。工件的装夹方法影响工件的 加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特点，在装夹工件时，应考虑以下几种因 素： a.尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具； b.结构设计要满足精度要求； c.易于定位和装夹； d.易于切削的清理； e.抵抗切削力由足够的刚度； 使用三爪自定心卡盘夹持零件的毛坯外圆，确定零件伸出合适的长度（应将机床的限 位距离考虑进去） 。零件需要加工两端，因此需要考虑两次装夹的位置，考虑到左端的 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 8 38mmx35mm的台阶可以用来装夹，因此先加工左端，然后调头夹住38mmx35mm的台阶加工 右端。 2.定位基准 工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，对与箱体工件最好选择“一面 两销”作为定位基准，定位基准在数控机床上要仔细找正。 由于这个工件是个实心轴，末端要镗一个 30 的锥孔，因轴的长度不是很长，所以采用 工件的右端面和 48 的外圆作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中 心为工件坐标的原点，对刀点在（100.100）处。 由于此零件全部表面都需加工，应选用外圆及一端面为粗基准，然后通过“互为基准 的原则”进行加工。遵循“基准重合”的原则。加工左端时选择在毛坯外圆柱段的右端外 圆表面，加工右端时选择在38mm外圆柱段的表面，以体现定位基准是轴的中心线。 f.f.确定走刀顺序和路线确定走刀顺序和路线 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。 先主后次先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、 紧 固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表 面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。 先面后孔对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端 面，然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减 小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。 基面先行用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进行定 位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如， 轴类零件顶尖孔的加工 综上所诉此零件的的加工顺序如下： 工序车左端面，将毛坯车为 127mm 的棒料 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 9 工序左端面打中心孔 选用5mm的中心钻（手动钻孔） 工序左端钻孔（钻20mm深-32mm的孔）手动钻孔 加工孔20mm，刀具选用硬质合金钻头，直径为20mm，使用切削液位乳化液。 机械 加工工艺手册 1)确定进给量f，由于孔径较大，故采用数控车床CK6132A, 查得f=0.260.40mm/r， 选择f=0.35mm/r。 2）钻头磨钝标准及刀具寿命，根据表查得钻头的磨钝标准为0.81.2mm，寿命为 T=75min。 3）钻孔速度v，=14，zv=0.25，xv=0，yu=0.4，m=0.125 钻孔速度的修正系数，=0.88=0.75 Z535型钻床取n=195r/min，实际切削速为v=16r/min。 (1)钻头走刀路线如下图： 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 10 工序粗、精车左端内孔至要求尺寸 工序粗、精车零件左端面各部、倒角 工序调头车右端面将零件车至要求尺寸进给路线 工序调头粗、精车右端面各部倒角、切外螺纹退刀槽、三角形螺纹 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 11 g.g.刀具与切削用量的选择刀具与切削用量的选择 1.刀具的选择 数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机 床的加工效率，而且直接影响加工质量。刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行 的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正 确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在 满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。 在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行， 占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：尽量 减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；粗精加工的刀 具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先铣后钻 ；先进行曲面精加工，后进 行二维轮廓精加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高 生产效率等。 综上所述综上所述：本零件的加工，(1) 选用5mm 中心钻钻削中心孔。用20mm 的钻头加 工左端的孔，(2) 粗车及平端面选用 35硬质合金左偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干 涉，副偏角不宜太小，选 Kr=35。 为减少刀具数量和换刀次数，精车和车螺纹选用硬质合金 60外螺纹车刀，刀尖圆弧半径 应小于轮廓最小圆角半径，取 re=0.150.2mm 。 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 12 刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一。刀具选择合理与否不仅影响机床 的加工效率、而且还影响加工质量。选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件 材料等。 与传统的车削方法相比，数控车削对刀具的要求较高。不仅要求精度高、钢度好、耐 用度高、而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀 具，并优选刀具参数。 2.切削用量的选择 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。 切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的 切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削 性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。 1） 、主轴转速的确定 主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。根据本例中零件的加 工要求，考虑工件材料为 45 钢，刀具材料为硬质合金钢，粗加工选择转速 500r/min,精加 工选择 1000r/min 车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用 400r/min 来车螺纹，而内 孔由于刚性较差，采用粗车 600 r/min，比较容易达到加工要求，切槽的切削刀较大，采 用 350 r/min 更稳妥。 2） 、进给速度（进给量）F(mm/r，mm/min)的选择 进给速度是数控机床切削用量中的重要参数， 主要根据零件的加工进度和表面粗糙度 要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。 一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度 为原则，粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构 的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等 因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进 给速度。 进给速度Vf可以按公式Vf =fn计算， 式中f表示每转进给量， 粗车时一般取0.3 0.8mm/r；精车时常取0.10.3mm/r；切断时常取0.050.2mm/r。 应选择较低的进给速度，得出下表 粗精 外圆0.2min/r0.1min/r 内孔0.2min/r0.1min/r 槽0.05 min/r 3） 、背吃刀量确定 背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背 吃刀量等于工件的加工余量(除去精车量)，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了 保证加工表面质量，可留少量精加工余量。本例中，背吃刀量的选择大致为 粗精 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 13 外圆1.5-2(mm)0.2-0.5(mm) 内孔1-1.5(mm)0.1-0.5(mm) 螺纹随进刀次数依次减少 槽根据刀宽，分两次进行 总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法 确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。 切削用量对于不同的加工方法，需选用不同的切削用量。合理的选择切削用量，对零 件的表面质量、精度、加工效率影响很大。 切削用量的选择方法：粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。 精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，应着重考虑如何保 证加工精度，且在此基础上如何提高加工效率。因此，要求精车时应选用较小（但不能太 小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切 削速度。 h.h.数控加工工序卡片数控加工工序卡片 数控加工工序卡片 材料45钢零件图号夹具名称三爪自定心卡盘 工步号工步内容G功能T刀具 主轴转速S/ （r/min） 进给量f/ （mm/r） 背吃刀量 ap/mm 备注 1中心钻12003 2钻孔50030 3粗车零件左端内轮廓G71T01016000.21 4精车零件左端内轮廓G70T010110000.10.5 5粗车零件左端外轮廓G71T02025000.22 6精车零件左端外轮廓G70T020210000.10.5 7粗车零件右端外轮廓G73T02025000.22 8精车零件右端外轮廓G70T020210000.10.5 9切4mm2mm退刀槽G01T03033500.052 10车削M20mm2mm外螺纹G92T0404400 11车削端面G01T05056000.15 12检测、校核 i.i.数控加工刀具卡片数控加工刀具卡片 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 14 数控加工刀具卡片 序号刀具号刀具名称及规格刀尖半径R刀尖位置T数量加工表面备注 1中心钻1左端面手动 220mm钻头1钻孔手动 3T0101镗孔刀0.1mm3mm1镗孔 4T020235右偏外圆车刀0.2mm2mm1粗精车外轮廓 5T0303切槽车刀B=4mm1切槽左刀尖 6T040460外螺纹车刀0.2mm01三角形螺纹 7T050545端面车刀1端面 j.j.保证加工精度的方法保证加工精度的方法 为了保证和提高加工精度，必须根据生产加工误差的主要原因，采取相应的误差预防 或误差补偿等有效的工艺途径措施来直接控制原始误差或控制原始误差对零件加工精度 的影响。 (1)刀具半径的选定 1.刀具的半径 R 比工件转角处半径大时不能加工。 2.刀具较小时不能用较大的切削量加工（刀具刚性差） 。 (2)采用合适的切削液 1.切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。合理使用切削液，对提高 刀具耐用度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。 2.非水溶性切削液：切削油、固体润滑剂，非溶性切削液主要起润滑作用。 3.水溶性切削液：水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷却作用和清洗作用。 故本设计加工时采用水溶液进行冷却。 3.3 数控加工程序的编制 a. 确定编程坐标系及编程原点 数控机床采用右手笛卡儿直角坐标系，其基本坐标轴为X、T、Z直角坐标系，相对于 每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。 编程原点也称工件原点，一般用G92或G54-G59（对于数控镗铣床）和G50（对于数控 车床）设置。 根据以上可以知道，编程坐标系及编程原点的选择要满足以下几个方面的要求： 1.所选的编程原点及坐标系要使程序编制简单。 2.编程原点应选在容易找正，并在加工过程中便于检查的位置。 3.引起的加工误差小。 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 15 4.一般回转体零件的编程零点选在其加工面的回转轴线与端面交点处。 b. 数值的计算 R6mm、R20mm两圆弧切点坐标计算： 作辅助线如下图所示，两三角形为相似三角形，运用相似三角形对应边成比例求未知 边。 将=26mm、=6.923mm代入=-在开方，得出=25.601mm。 因相似三角形对应边成比例，故=，将=6mm、=26mm、=25.601mm 代入，得两段圆弧且点的坐标为（X29.44,Z-25.6） 。 圆锥大端直径计算： 由公式C=D-d L 得12=D-2510，即内圆锥的大端直径为D=30mm。 螺纹尺寸计算： 螺纹大径：d=D19.85mm； 螺纹小径：d1=D1=d-1.0825p=（20-1.0825*2）mm=17.835mm； 螺纹中径：d2=D2=d-0.6495p=（20-0.6495*2）mm=18.701mm。 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 16 c.c.加工程序 左端 O0903程序名 T0505换五号端面车刀 M03S600主轴正转，主轴转速600mm/r G00X100Z100快速定位至换刀点 X52Z3快速移动至循环点 Z-1 G01X0F50车1mm的端面 Z3 X52F100 Z-2 X0F50 Z2 Z52F100 Z-3 X0F50 Z3 G00X100Z100退回换刀点 M05主轴停止 T0101换一号刀 M03S600主轴正转、转速600r/min G00X100Z100换刀点 G00X28Z2快速移至循环起点 G71U1R0.5F100定义G71粗车内径循环，每刀切深为1mm，退刀量1mm G71P10Q20U-0.5W0F0.2粗车路线N10至N20 ，X轴留精车余量0.5mm,Z轴精车余量为0，粗车进给为 N10G00X32车削加工轮廓起始行，到倒角延长线 G01Z0 X30Z-1车削C1倒角 X25Z-11车削25mm内锥 X23车削23mm的内圆柱 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 17 Z-26 X20 N20Z21 G00X100Z100快速返回换刀点 T0101精车 M03S800主轴正转，精车转速为1000r/min G00X20Z2快速定位至安全起点 G70P10Q20F0.1精车全部加工面 G00X100Z100退刀至换刀点 M05主轴停止 M00程序暂停 T0202换2号刀 M03S500主轴正转，主轴转速500r/min G00X51Z2快速移至循环起点 G71U1R1每刀切深为1mm，退刀量1mm G71P10Q20U0.5W0F0.2粗车路线N10至N20 ，X轴留精车余量0.5mm,Z轴精车余量为0，粗车进给为 0.2mm/r N10G00X36运行X轴至倒角起点处 G01Z0 X38Z-1倒角1x45 Z-35车38mm的外圆柱面 X48车48mm的外圆柱面 Z-46 N20X50 G00X100Z100快速退回换刀点 M05主轴停止 M00程序暂停 M03S1000精车主轴正转，主轴转速1000r/min G00X51Z2快速移至循环起点 G70P30Q40F0.1精车全部加工面 江西冶金职业技术学院 08 级自考毕业设计(论文) 18 G00X100Z100快速退回换刀点 M05主轴停止 M30程序结束，并返回程序开头 右端 O9032程序名 T0505换五号端面车刀 M03S600主轴正转，主轴转速600mm/r G00X100Z100快速定位至换