毕业设计（论文）-轴类零件加工设计.doc

轴类零件加工设计目录一. 前言1二. 零件图分析22.1 零件图的完整性和正确性分析22.2 毛坯的选择32.3 刀具的确定3三. 机床的选择5四. 对到点与换刀点的确定6五. 加工方法的选择75.1 确定毛坯的基准和装夹95.1.1 确定定位基准95.1.2 装夹方式的确定95.2 加工方法的选择95.3 加工余量的确定105.4 基点的计算115.5 加工路线的确定125.6 加工工艺的划分及机械加工工艺过程卡125.6.1 加工工艺的划分125.6.2 机械加工工艺过程卡13六. 切削用量的选择146.1 背吃刀量的确定156.2 进给率的确定156.3 切削速度的确定15七 编写程序17八 设计总结20九 附录219.1 附录一219.2 附录二229.3 附录三24十 参考文献25一.前言数字技术是数字程序控制数字机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域较好的解决多种品种小批量和复杂零件加工以及各类机电一体化设备上，同时，社会经济的飞速发展对数控装置和数控机械和要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。 本毕业设计内容主要是详细用数控车床来加工轴类零件，大致包含了数控技术特点的阐述零件的工艺分析过程。加工中一些问题的解决方法数控加工过程，数控编程，机床操作与零件自检过程等。二.零件图分析零件如下图所示；1.零件图的完整性和正确性的分析由图可知本次设计的是一根复合轴类零件，生产规模为小批量生产，本根轴由内孔，外圆，螺纹，锥面，圆弧，槽等构成。从整体上看轴的轮廓完整，尺寸正确，切削螺纹留有缓冲余量，粗糙度适合基本能达到，且每次掉头车削都留有足够的装夹长度。 2.毛坯的选择本次设计车削采用的是45号钢，45号钢的强和韧度较高，塑性性较好，具有良好的切削性能，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件。 3.刀具的选择YT类硬质合金主要用于加工钢件等塑性金属材料，因为切削钢料是时产生的塑性变形较大，摩擦剧烈，切削温度高易与刀具材料发生黏结。而YT类硬质合金由于TiC的加入具有较高的耐热性，耐磨性和较好的抗黏结能力，本次切削的零件材料为45号钢，所以选择YT类硬质合金刀具。如零件图所示要完整的加工出零件需要选择的刀具有45车刀，35外圆车刀，切槽刀，外螺纹车刀，内孔刀，直径17的麻花钻，中心钻。刀具选用表序号刀具名称刀具号刀具用途刀具数量备注135外圆尖车刀T01加工各个外圆1自动250x15mm内孔车刀T02加工直径为20mm的内孔1自动33mm的外槽刀T03加工5x2mm外槽1自动460螺纹车刀T04加工M30x2的螺纹1自动545断面车刀T05加工两端面保证总长1手动65mm中心钻T06钻5x5mm的中心孔1手动717mm麻花钻T07钻17x22mm的内孔1手动三.机床的选择根据该零件的外形是轴类，比较适合在车床上加工，由于零件的整体加工精度要求较高，而且还有圆弧，锥度，这些在普通车床上加工难以保证其精度要求，所以选族在数控车床上加工较好，本校的车床基本为广州数控机床，所以本次设计我选择在广州数控车床上加工。四.对刀点与换刀点的确定1.对刀点是数控加工中刀具相对工件运动的起点，在编程时不论是刀具相对工件移动还是工件相对刀具移动都是把工件看作静止刀具在运动，对刀点与刀位点重合。2.为防止换刀时碰伤零件或撞坏刀具，换刀点应设置在离被加工.工零件外面，并要有一定的安全距离。本次加工设计的换刀选定为（x 100. z 100.）五.加工方法的选择1.确定毛坯的基准和装夹 定位基准选择的原则：应保证定位基准的稳定性和可靠性以确定保工件表面之间相互位置的精度。力求与设计基准重合，也就是尽可能地从相互间有直接位置精度要求的表面中选择定位基准，以避免因基准不重合而引起的误差选择的定位基准应使设计的夹具结构简单，工件装卸和夹紧方便根据定位基准的确定原则1. 定位基准 确定毛坯料轴线和左端面为定位基准2.装夹方式 采用三爪卡盘装夹2.加工方法的选择加工方法选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求是1.6m。对于IT7级精度的孔一般采用镗削、铰削、磨削等加工方法，根据本次零件设计的零件内孔是直径为20mm的内孔，由于内孔较小所以采用铰削的方法来达到精度，而外圆的精度则采用磨削的方法。3.加工余量的确定 工序间加工余量的选择有两条原则：采用量小加工余量原则，以求缩短加工时间，降低零件的加工费用。应有充分的加工余量，特别是最后的工序加工余量应能保证达到工件图样上所规定的需求。 加工余量有单边余量和双边余量之分，一般加工圆柱体的加工余量是指双边余量，即以直径方向计算，实际切削的金属层厚度为加工余量的一半。 如图所示: 2Z=D-d （对于外圆表面）2Z=d-D (对于内圆表面)2Z 直径上的加工余量D 上工序的基本尺寸d 本工序的基本尺寸 由于零件的尺寸精度要求较高，有一个外圆弧和锥度车削时会产生加大的挤压力会有一定的变形，所以在粗车完之后留有0.5mm的精车余量，以保证加工精度。 4.基点的计算 在轮廓曲线上有两处圆弧与外圆相接，因为外圆弧过了象限又不是半圆弧，为了保证其轮廓曲线的准确性要计算此两点的坐标值。其计算如下; OA=20mmOB=10mmOAB=30AB=OAcos30=20cos30=17.32mmAF=24-AB=6.68mmFDE=10TanFDE=EF/DEEF=DETanFDE=20Tan10=3.53 mmCD=48-2EF=40.94 mm车床以直径方向为X轴，以主轴方向为Z轴且本次设计以毛坯的左端面及中心轴线作为定位基准，同时也作为编程原点，所以根据上面的计算，得出D点的坐标值为(40.94, -25),A点的坐标值为(40.94, -34.72)。5.加工路线的确定 加工路线的顺序及路线的确定应遵循由粗到精由近到远由内到外的原则加工 为了便于装夹，为了保证工件的定位准确，稳定夹紧方面可靠，零件的左端是螺纹中间是圆弧都不能装夹，而且螺纹显然要留到最后加工。所以本次设计应先装夹零件左端加工出内孔、直径34mm外圆、锥面及槽。然后再掉头装夹加工圆弧，螺纹所以本次的加工路线为; 毛坯车两端面打中心孔钻孔车内孔车右端外圆切槽调头车左端外圆车螺纹 6.加工工序的划分及机械加工工艺过程卡 1.加工工序的划分； 工序划分的原则 工序的划分可以采用两种不同原则，即工序集中原则和工序分散原则。 工序集中原则 工序集中原则是指每道工序尽可能包含多的加工内容，从而使工序的总数减少，采用工序集中原则的优点是：有利于采用高效率专用设备和数控机床，提高生产效率，减少工序数目，缩短工艺路线。工艺分散原则 工序分散原则就是将工件的加工分散在较多的工序内进行。每道工序的加工内容很少。其优点是：加工设备和工艺装备结构简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易，但工艺路线太长。 随着现代数控技术的发展，特别是加工中心的应用，工艺路线的安排更多的趋向于工序集中，单件小批量生产时通常采用工序集中原则，成批生产时，可按工序集中原则划分也可按工序分散原则划分，应视情况而定。 本次设计的零件为轴类复合型零件，且为小批量生产，产房设备有限，所以采用工序集中原则划分工序。 2机械加工工艺过程卡：轴类零件机械加工工艺过程卡零件名称材料毛坯轴类零件45号钢种类调制钢规格50125mm工序号工种工步工步内容选用刀具设备1下料毛坯50125mm锯条台虎钳2热处理正火3车1车两端面保证总长45端面车刀车床2打中心孔2.55mm中心钻卧式车床4钻孔钻1722mm的孔17mm的麻花钻立式钻床5热处理调制22024HBS6车1粗车内孔留0.5 mm的余量内孔车刀卧式车床2精车内孔至尺寸2020mm7车粗车3425mm外圆，锥度，40mm外圆车25mm长留0.40.5mm余量，外圆倒角135外圆尖车刀卧式车床8车1精车34外圆，锥度48外圆至尺寸35外圆尖车刀卧式车床2车52 mm的外槽3 mm宽的外槽刀9车1调头左端3027mm48mm外圆车25mm长，留0.40.5mm的余量，外圆倒角335外圆尖车刀卧式车床2精车30， 48外圆至尺寸，30外圆倒角2，48外圆倒角33车M302mm的螺纹60外螺纹车刀10铰削铰削20mm的内孔，达到其精度要求20mm的铰刀台虎钳11磨削1磨34外圆至尺寸要求精度磨床2磨48mm的外圆刀要求的尺寸精度和表面粗糙度12检验检验个尺寸精度和表面精度位置形状精度是否符合要求检验台六.切削用量的确定切削用量与生产率的关系；衡量生产率高低的指标之一是基本时间T.T=LA/Nfap=AdL/1000Vfap式中 T基本时间min d 工件直径mm L刀具行程长度mmA单边加工余量mmN工件转数r/min 粗加工时切削用量，以提高生产率为主，并应考虑加工成本，从式中可知，提高切削速度加大进给量和切削深度都能提高生产率，但对刀具耐用度的影响最小的是ap，其次是f,影响最大的是V。因此粗加工时选择切削用量的基本原则是： 首先选择尽可能的大的切削深度ap，其次选择较大的进给量f，最后根据已选定的ap和f，并在工艺系统钢性，刀具耐用度和机床功率许可的条件下选择一个合理的切削速度v。 精加工时选择切削用量的基本原则是： 精加工时首先要保证工件的加工质量，同时兼顾必要的刀具耐用度和生产率。切削用量的选择方法是：首先选择切削速度、其次选择进给量、而切削深度则是上一工序多留部分。 1.背吃刀量（切削深度） 主要根据机床、夹具、刀具、和工件的刚度来决定，在刚度的允许的情况下，应该最少的进给次数切除加工余量以便提高效率。该零件为45号钢，塑性韧性较好，有较好的强度和硬度，所以具有较好的切削性能，毛坯直径为50待加工余量较多一次切除刀具承受不了，而且为了减小零件受挤压变形的影响，每次粗车加工的背吃刀量选择为12mm，精加工余量在0.10.3 mm之间取值。 2.进给量f 由于零件材料是45号钢经过热处理后具有很好的综合切削性能，但本次零件选用的是35尖车刀，过大的进给量容易打刀，所以为了保护刀具可选用进给量一般f=0.20.5min/r. 精加工时为了保证表面粗糙度，减小弹性变形一般选用较小的进给量f=0.080.15 min/r。3.切削速度 V=DN/1000 V切削速度m/min D工件直径mm N主轴转数r/min 切削速度V与毛坯直径D及主轴转数有关，同时在为了保证刀具耐用度的前提下粗车时的切削余量较大，主轴转数一般选择在600800r/min。零件的直径为50.则; V=3125.6m/min 精车时要提高表面质量,主轴转数应取较大些, N=12001600r/min。则 V=3.145016001000=251.2m/min 综上所示本次粗加工的基本时间为； T=LA/Nfap=AdL/1000Vfap=1202503.141000125.60.50.3=2min 精加工的基本切削时间为； T=LA/Nfap=AdL/1000Vfap=1200.25483.141000251.20.10.25=0.72min七.编写程序O1000; 程序头G97 G99 M03 F0.15 S800;T0202；（内孔车刀）G00 X17 Z3; G90 X18 Z-20; 外圆车削循环X19;X19.5X20;G00 X100 Z100;T0101（90外圆车刀）;G00 X51 Z3;G71 U1 R0.5; 外圆粗车循环G71 P10 Q20 U0.5 W0 S850 F0.3;N10 GOO X32; 外圆精车程序第一步G01 Z0;X34 Z-2;Z-25;X40.94;X48 Z-45;N20 W-10; 外圆精车程序最后一步G70 P10 Q20 F0.1 S1600; 外圆精加工循环G00 X100 Z100;T0303;（3mm外圆槽刀）G00 X35 Z-23;G75 R0.5; 切槽循环G75 X30 Z-25 P1000 Q1000 F0.15 S360;G00 X100 Z100;M00;G97 G99 M03 F0.2 S850;T0202;G00 X51 Z3;G73 U11 R11; 仿形粗车加工循环G73 P30 Q40 U0.5 W0;N30 G00 X26; 仿形加工精车第一步G01 Z0;X30 Z-2;Z-27;X42;X48 W-3;W-3.32;N40 G02 X48 Z-68.32 R20; 仿形加工精车最后一步G70 P30 Q40 F0/1 S1600; 精车加工循环 G00 X100 Z100; 回到换刀点T0404（60螺纹车刀）;G00 X31 Z4;G92 X29.1 Z-22 F0.1 S380; 外螺纹加工循环 X28.5; X27.9; X27.5; X27.4;G00 X100 Z100;M30; 程序结束返回程序头八.设计总结 课程设计是机械设计当中的非常重要的一环，本次课程设计时间略显得仓促一些。但是通过本次设计，从中得到的收获还是非常多的。四年时间里，我们在课堂上掌握的多是专业基础课的理论面，如何把我们所学到的专业基础理论知识用到实践中去呢？我想做类似的设计就为我们提供了良好的实践平台。在做本次设计的过程中，我感触最深的当数查阅大量的设计手册了。一次次翻阅机械设计手册等书，是为了让自己的设计更加完善，更加符合工程标准。我们有扎实的理论基础，当然还要懂得如何将一个零件从看图纸到生产加工出来，选择最佳的制造方法及加工工艺路线，本次设计正是综合的体现。本次课程设计由于时间的仓促，还有许多地方有不足之处。又由于水平有限，难免会有错误，还望老师批评指正。九.附录附录一：硬质合金车刀粗车外圆时的进给量参考值工件材料刀具截面bh工件直径d切削深度ap3355881212以上进给量f碳素结构钢和合金结构钢1625200.30.4-400.40.50.30.4-600.50.70.40.60.30.5-1000.60.90.50.70.50.60.40.5-4000.81.20.71.00.60.80.50.6-20302525200.30.4-400.40.50.30.4-600.60.70.50.70.40.6-1000.81.00.70.90.50.70.40.7-6001.21.41.01.20.81.00.60.90.40.6附录二：普通硬质合金外圆撤到精车、半精车时的进给量工件材料表面粗糙度m工件材料切削速度范围（m/min）刀尖圆弧半径(mm)表面粗糙度m0.51.02.0进给率(mm/r)铸铁、青铜、铝合金6.3不限0.250.400.400.500.500.60 3.20.150.250.250.400.400.601.60.100.150.150.200.200.35碳钢、合金钢6.3500.300.500.450.600.550.70500.400.550.550.650.650.703.2500.200.250.250.300.300.405