轴类零件加工工艺规程及编程课程设计.doc

机械制造技术基础课程设计任务书设计题目：轴类零件的机械加工工艺规程设计 系部： 机电工程系专业：机电一体化专业 学号：学生： 指导教师： 目 录摘要3前言5第一章 概述 61.1 典型轴类零件的加工工艺 61.2 数控车床概述81.3 镗孔工艺91.4 螺纹加工工艺91.5 分析加工对象11第二章 工艺过程卡/加工工序卡122.1 数控加工工艺内容的选择122.2 工艺过程122.3 加工工序的划分142.4 编制工艺过程卡152.5 切削用量的确定15第三章 加工路线图213.1 刀具加工进给路线的确定21第四章 数控刀具表/数控编程基础234.1 本零件加工所用刀具234.2 编程基础23附录一28总结30结束语32参考文献33摘 要随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。本次设计就是进行典型轴类零件的数控加工工艺与编程，侧重于该零件的工艺分析、加工路线的确定及加工程序的编制。并绘制零件图、加工路线图。用G代码编制该零件的数控加工程序，并附以编程尺寸的计算方法，其中零件工艺规程的分析是此次论文的重点和难点。关键词：数控加工；工艺过程；加工工序；加工路线前 言机械制造业在国民经济中起着特殊重要的作用它为各个经济部门提供先进的技术装备，为人民生活提供所需的机械商品，为国防事业提供了现代化的武器，也为各个部门提供了各种机械设备，其中机械设备都是由不同的零件而组成的，这些零件是由不同的工种分别加工出来的。随着科学技术的发展，尽管有一些零件已经用精密的铸造或冷压等方法来制造，但是，绝大多数零件的制造还离不开普通机床的加工。轴是组成机器的重要零件之一，其主要功能是支持作回转运动的传动零件(如齿轮、蜗轮等)，以实现回转运动并传递转距和动力，如齿轮，车轮，电动机，转子，铣刀等各种作回转运动的零件，都必须安装在轴上，才能实现它们的功用。轴是代表性的零件之一，加工难度较大，工艺路线较长，涉及轴类零件的加工的许多基本工艺问题，下面通过对轴技术条件的分析和工艺过程的讨论，来说明轴类零件加工的一般规律。本文主要论述了普通轴加工工艺，有工艺分析 定位基准的选择，加工阶段，机械加工工艺过程，轴的材料及热处理和检验等第一章 概述机械加工的目的是将毛坯加工成符合产品要求的零件。通常，毛坯需要经过若干工序才能转化为符合产品要求的零件。一个相同结构相同要求的机器零件，可以采用几种不同的工艺过程完成，但其中总有一种工艺过程在某一特定条件下是最经济、最合理的。在现有的生产条件下，如何采用经济有效的加工方法，合理地安排加工工艺路线以获得符合产品要求的零件，最重要的就是要编制出零件的工艺规程。1.1 典型轴类零件的加工工艺： 1.1.1 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。本论文所加工的零件典型轴类零件则属于阶梯轴1.1.2 零件图技术要求 1.去除毛刺.尖角倒钝2.未注倒角均为453.有热处理和硬度要求1.1.3 零件图分析 该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、圆锥、槽、螺纹等表面组成。尺寸标注完整，选用毛坯为45#钢，50mm100mm，无热处理和硬度要求。 1.1.4 确定加工方法加工方法的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。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。 图上几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时没有取平均值，而取其基本尺寸。 通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大批量加工，故加工设备采用数控车床。根据加工零件的外形和材料等条件，选用CJK6032数控机床。加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。设计加工路线要减少空行程时间，提高加工效率。简化数值计算和减少程序段，降低编程工作量。据工件的外形、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加工次数。合理设计刀具的切入与切出的方向。采用单向趋近定位方法，避免传动系统反向间隙而产生的定位误差。2.1 确定加工方案 零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。加工顺序的安排应根据工件的结构和毛坯状况，选择工件定位和安装方式，重点保证工件的刚度不被破坏，尽量减少变形，因此加工顺序的安排应遵循以下原则：（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧（2）先加工工件的内腔后加工工件的外轮廓（3）尽量减少重复定位与换刀次数（4）在一次安装加工多道工序中，先安排对工件刚性破坏较小的工序。 毛坯先夹持左端平端面保证长度76mm，加工外圆20 mm. 28 mm.38mm.再调头，车外圆28 mm.用螺纹刀加工螺纹，加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。设计加工路线要减少空行程时间，提高加工效率。简化数值计算和减少程序段，降低编程工作量。据工件的外形、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加工次数。合理设计刀具的切入与切出的方向。采用单向趋近定位方法，避免传动系统反向间隙而产生的定位误差。该典型轴加工顺序为： 预备加工-车端面-粗车右端轮廓-精车右端轮廓-切退刀槽 -工件调头 -车端面-粗车左端轮廓-精车左端轮廓- -粗车螺纹-精螺纹。 轴类零件加工工艺规程注意点: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)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。2)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。轴类零件加工的技术要求: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。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。该典型轴类零件长度为145mm，螺纹大径为30mm、长度为25mm，外圆锥面的锥度为20o、长度为29mm，圆弧总长为57mm、半径分别有24mm/9mm/8mm，所镗的孔直径为28mm、长度为26mm。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。该典型轴类零件外圆相互位置精度为0.020.04之间，圆的径向跳动为0.02，端面与轴心线保持垂直，两端端面要保持平行。孔的表面与外表面也应保持平行。 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。该典型轴类零件的直径为52mm的外圆、外圆锥度及孔的内表面的粗糙度均为1.6，其它位置的粗糙度为3.2。在加工该轴类零件时，需采用粗车与精车结合的方法，在粗加工零件表面轮廓时，必须保证0.5mm的精加工余量，必要时需使用刀偏表，对刀具进给时进行误差的控制，有效地减小误差，方能确定该零件在加工精度方面的各种要求。 3.1轴类零件加工工艺分析（1） 技术要求 轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。轴颈的直径公差等级通常为IT6-IT8，几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。图为特殊零件，径向和轴向公差和表面精度要求较高。 （2）毛坯选择 轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。如图典型轴类直径相差不大，采用直径为60mm，材料45#钢，在锯床上按150mm长度下料。（3）定位基准选择 轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴中心线。用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多格外圆表面和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。 数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准。（4）轴类零件的预备加工 车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有:直-毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲变形会造成加工余量不足及装夹不可靠。因此在车削前需增加校直工序。 切断-用棒料切得所需长度的坯料。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行，也可以在普通车床切断或在冲床上用冲模冲切。 车端面和钻中心孔对数控车削而言，通常将他们作为预备加工工序安排。 （5） 热处理工序 铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求安排正火火退火处理，以消除应力，改善组织和切削性能。性能要求较高的毛坯在粗加工后、精加工前应安排调质处理，以提高零件的综合机械性能；对于硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理，以提高其耐磨性。（6） 加工工序的划分一般可按下列方法进行：刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。再用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。以加工部位分序法 对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。 （7）工时在加,加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行：上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。 在数控车床上粗车、半精车分别用一个加工程序控制。工件调头装夹由程序中的M00或M01指令控制程序暂停，装夹后按“循环启动”继续加工。（8）走刀路线和对刀点选择 走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动到切削起始点、刀具切入、切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的，所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。合理确定对刀点,对刀点可以设在被加工零件上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置，这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。1.1.3轴类零件加工的工艺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。对于本文所加工的典型轴类零件，将采用“粗车精车”的车削方式，即分别对本零件的两个端面、外圆、螺纹、外圆锥度、切槽、圆弧、镗孔七个步骤进行粗加工和精加工。1.2.3 本零件的加工所用机床型号、特点及数控系CNC6140D：该车床可以实现轴类、盘类的内外表面，锥面、圆弧、螺纹、镗孔、铰孔加工，也可以实现非圆曲线加工。本零件将采用FANUC系统进行加工：主要特点FANUC公司的数控系统具有高质量、高性能、全功能，适用于各种机床和生产机械的特点。1.3 镗孔工艺：根据工件的加工要求，可选择三种镗削方案。 在一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的切除，镗孔后再倒角。为了不影响生产节拍，两把粗、精切镗刀需同时工作。由于是在镗杆上钻孔及攻丝，进一步削弱了镗杆的刚性及强度。而镗削余量的不均匀分布使得切削力很大，两把镗刀同时工作使机床功率不足，因此不可避免地要引起切削振动，无法满足工件加工精度和表面粗糙度要求。在同一根镗杆上安排粗、精切镗刀来分担余量的去除：其中任何两把刀都不得同时工作。采用该方案虽然可降低切削力，但镗杆长度增加了两倍，造成镗杆刚性不足；同时单件加工工时也增加了一倍，保证不了生产节拍。 安排两台机床，即增加一台半精镗床来分担余量的精加工。该方案虽可解决问题，但工件加工成本太高。对于本零件中的孔，将采用镗刀对其进行加工，并安排粗、精镗来分担余量的切除，镗孔后再倒角。1.4 螺纹加工工艺1.4.1 普通螺纹的尺寸分析数控车床对普通螺纹的加工需要一系列尺寸，普通螺纹加工所需的尺寸计算分析主要包括以下两个方面：螺纹加工前工件直径考虑螺纹加工牙型的膨胀量，螺纹加工前工件直径D/d0.1P，即螺纹大径减0.1螺距，一般根据材料变形能力小取比螺纹大径小0.1到0.5。螺纹加工进刀量螺纹加进刀量可以参考螺纹底径，即螺纹刀最终进刀位置。螺纹小径为：大径倍牙高；牙高=0.54P（P为螺距）螺纹加工的进刀量应不断减少，具体进刀量根据刀具及工作材料进行选择。1.4.2 普通螺纹的编程加工在目前的数控车床中，螺纹切削一般有三种加工方法：G32直进式切削方法、G76斜进式切削方法和G82直进式切削方法，由于切削方法的不同，编程方法不同，造成加工误差也不同。我们在操作使用上要仔细分析，争取加工出精度高的零件。G32直进式切削方法，由于两侧刃同时工作，切削力较大，而且排削困难，因此在切削时，两切削刃容易磨损。在切削螺距较大的螺纹时，由于切削深度较大，刀刃磨损较快，从而造成螺纹中径产生误差；但是其加工的牙形精度较高，因此一般多用于小螺距螺纹加工。由于其刀具移动切削均靠编程来完成，所以加工程序较长；由于刀刃容易磨损，因此加工中要做到勤测量。G76斜进式切削方法，由于为单侧刃加工，加工刀刃容易损伤和磨损，使加工的螺纹面不直，刀尖角发生变化，而造成牙形精度较差。但由于其为单侧刃工作，刀具负载较小，排屑容易，并且切削深度为递减式。因此，此加工方法一般适用于大螺距螺纹加工。由于此加工方法排屑容易，刀刃加工工况较好，在螺纹精度要求不高的情况下，此加工方法更为方便。在加工较高精度螺纹时，可采用两刀加工完成，既先用G76加工方法进行粗车，然后用G32加工方法精车。但要注意刀具起始点要准确，不然容易乱扣，造成零件报废。G82直进式切削方法，螺纹切削循环同G32螺纹切削一样，在进给保持状态下，该循环在完成全部动作之后再停止动作。螺纹加工完成后可以通过观察螺纹牙型判断螺纹质量及时采取措施，当螺纹牙顶未尖时，增加刀的切入量反而会使螺纹大径增大，增大量视材料塑性而定，当牙顶已被削尖时增加刀的切入量则大径成比例减小，根据这一特点要正确对待螺纹的切入量，防止报废。本零件中螺纹的切削加工就采用G82直螺纹切削循环加工的方法，并且使用粗车与精车结合切削方式（精加工余量为0.5mm），须先倒角后车螺纹。1.5 分析加工对象（零件图样）在设计零件的加工工艺规程时，首先要对加工对象进行深入分析。对于数控车削加工应考虑以下几方面：1.5.1 构成零件轮廓的几何条件在车削加工中手工编程时，要计算每个节点坐标；在自动编程时，要对构成零件轮廓所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时应注意：零件图上是否漏掉某尺寸，使其几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成； 零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手；零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难。 零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。1.5.2 尺寸精度要求分析零件图样尺寸精度的要求，以判断能否利用车削工艺达到，并确定控制尺寸精度的工艺方法。在该项分析过程中，还可以同时进行一些尺寸的换算，如增量尺寸与绝对尺寸及尺寸链计算等。在利用数控车床车削零件时，常常对零件要求的尺寸取最大和最小极限尺寸的平均值作为编程的尺寸依据。1.5.3 形状和位置精度的要求零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。加工时，要按照其要求确定零件的定位基准和测量基准，还可以根据数控车床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效的控制零件的形状和位置精度。1.5.4 表面粗糙度要求表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控车床、刀具及确定切削用量的依据。1.5.5 材料与热处理要求 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20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。 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。2轴类零件的热处理 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。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。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。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。第二章 工艺过程卡/加工工序卡2.1 数控加工工艺内容的选择在选择时，一般可按下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择的内容；（2）通用机床难加工，质量也难保证的内容应作为重点选择的内容；（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。工艺规程是指导施工的技术文件。一般包括以下内容：零件加工的工艺路线，各工序的具体加工内容，切削用量、工时定额以及所采用的设备和工艺装备等。工艺规程的主要内容1)产品特征，质量标准。2)原材料、辅助原料特征及用于生产应符合的质量标准。3)生产工艺流程。4)主要工艺技术条件、半成品质量标准。5)生产工艺主要工作要点。6)主要技术经济指标和成品质量指标的检查项目及次数。7)工艺技术指标的检查项目及次数。8)专用器材特征及质量标准。2.2 工艺过程在生产过程中，那些与有原材料转变为产品直接相关的过程称为工艺过程。它包括毛坯制造、零件加工、热处理、质量检验和机器装配等。而为保证工艺过程正常进行所需要的刀具、夹具制造，机床调整维修等则属于辅助过程。在工艺过程中，以机械加工方法按一定顺序逐步地改变毛坯形状、尺寸、相对位置和性能等，直至成为合格零件的那部分过程称为机械加工工艺过程。为了便于工艺规程的编制、执行和生产组织管理，需要把工艺过程划分为不同层次的单元。它们是工序、安装、工位、工步和走刀。其中工序是工艺过程中的基本单元。零件的机械加工工艺过程由若干个工序组成。在一个工序中可能包含有一个或几个安装，每一个安装可能包含一个或几个工位，每一个工位可能包含一个或几个工步，每一个工步可能包括一个或几个走刀。工序一个或一组工人，在一个工作地或一台机床上对一个或同时对几个工件连续完成的那一部分工艺过程称为工序。划分工序的依据是工作地点是否变化和工作过程是否连续。例如，在车床上加工一批轴，既可以对每一根轴连续地进行粗加工和精加工，也可以先对整批轴进行粗加工，然后再依次对它们进行精加工。在第一种情形下，加工只包括一个工序；而在第二种情形下，由于加工过程的连续性中断，虽然加工是在同一台机床上进行的，但却成为两个工序。工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划的基本单元。本论文中所加工的典型轴类零件将分五个工序来完成整个加工过程。安装在机械加工工序中，使工件在机床上或在夹具中占据某一正确位置并被夹紧的过程，称为装夹。有时，工件在机床上需经过多次装夹才能完成一个工序的工作内容。在数控车床上加工本零件将采用卡盘进行装夹，在加工必要时将采用钻头进行辅助加工。工位采用转位（或移位）夹具、回转工作台或在多轴机床上加工时，工件在机床上一次装夹后，要经过若干个位置依次进行加工，工件在机床上所占据的每一个位置上所完成的那一部分工序就称为工位。简单来说，工件相对于机床或刀具每占据一个加工位置所完成的那部分工序内容，称为工位。为了减少因多次装夹而带来的装夹误差和时间损失，常采用各种回转工作台、回转夹具或移动夹具，使工件在一次装夹中，先后处于几个不同的位置进行加工。工步在加工表面不变，加工工具不变的条件下，所连续完成的那一部分工序内容称为工步。生产中也常称为“进给”。整个工艺过程由若干个工序组成。每一个工序可包括一个工步或几个工步。每一个工步通常包括一个工作行程，也可包括几个工作行程。为了提高生产率，用几把刀具同时加工几个加工表面的工步，称为复合工步，也可以看作一个工步，例如，组合钻床加工多孔箱体孔。走刀加工刀具在加工表面上加工一次所完成的工步部分称为走刀。例如轴类零件如果要切去的金属层很厚，则需分几次切削，这时每切削一次就称为一次走刀。因此在切削速度和进给量不变的前提下刀具完成一次进给运动称为一次走刀。2.3 加工工序的划分数控加工工序的划分一般可按下列方法进行。（1）刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。在用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。（2）以加工部位分序法 对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。（3）以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。而本文中的零件则需采用第二种方法，即“以加工部位分序法”，该零件由螺纹、圆锥、槽、圆弧、镗孔五部分组成，分别用不同的加工刀具，所以用这种分序法最为合适。运用编制加工工艺过程卡与工序卡的方式来叙述本零件的加工，显得简易明了，通俗易懂，是数控加工本零件的必然要求。2.4 编制工艺过程卡现代制造技术系机械加工工艺卡产品名称图号零件名称典型轴类零件共1页第1页毛坯种类圆钢材料牌号45号钢毛坯尺寸55mm*100mm序号工种工步工艺内容备注工具夹具刀具量具1下料55x100卡盘游标卡尺、千分尺2车床车端面、外圆、倒角粗车一端面、外圆、倒角中心钻卡盘外圆刀3精车一端面、外圆、倒角4车圆锥粗车圆锥外圆车刀5精车圆锥6车螺纹粗车螺纹螺纹刀7精车螺纹8车槽粗车车槽切槽刀9精车车槽10圆弧插补粗车圆弧尖刀11精车圆弧12镗孔镗孔（粗车）镗刀13镗孔（精车）2.3确定合理的装夹方式2.3.1采用外圆表面定位装夹装夹方法：先用三爪自定心卡盘毛坯左端，加工右端达到工件精度要求；再工件调头，用三爪自定心卡盘毛坯右端50，再加工左端达到工件精度要求。2.4设置刀点和换刀点刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是:便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查，引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点。球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。 2.5 切削用量的确定2.5.1背吃刀量ap的确定在工艺系统刚度和机床功率允许的情况下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。当零件精度要求较高时，则应考虑留出精车余量，其所留的精车余量一般比普通车削时所留余量小，常取0.10.5。本零件属于典型轴类零件，其中包含了螺纹、圆锥、切槽、圆弧、镗孔等工艺内容，其背吃刀量分别为：粗加工表面为1.5、精加工表面为0.1，加工圆锥、切槽及圆弧的背吃刀量与加工表面时一样，粗镗孔为1.25、精镗孔为0.25,螺纹则为：粗车1.25、精车0.1。2.5.2 进给量f（有些数控机床用进给速度Vf）进给量f的选取应该与背吃刀量和主轴转速相适应。在保证工件加工质量的前提下，可以选择较高的进给速度（2000/min以下）。在切断、车削深孔或精车时，应选择较低的进给速度。当刀具空行程特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度。粗车时，一般取f=0.30.8/r，精车时常取f=0.10.3/r，切断时f=0.050.2/r。本论文中加工该典型轴类零件采用的进给量为：粗加工表面（圆锥、圆弧、切槽等）为0.14、精加工表面为0.04，粗镗孔为0.09、精镗孔为0.04，螺纹粗车为0.08、螺纹精车为0.03。2.5.3 主轴转速的确定（1）光车外圆时主轴转速光车外圆时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并按零件和刀具材料以及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。加工本零件时的主轴转速为：粗加工时500、精加工时800。（2）车螺纹时主轴的转速在车削螺纹时，车床的主轴转速将受到螺纹的螺距P（或导程）大小、驱动电机的升降频特性，以及螺纹插补运算速度等多种因素影响，故对于不同的数控系统，推荐不同的主轴转速选择范围。大多数经济型数控车床推荐车螺纹时的主轴转速n(r/min)为： n （1200/P）k (5-1) 式中 P被加工螺纹螺距，； k保险系数，一般取为80。加工该典型轴类零件时的主轴转速为：粗车时500、精车时800。第三章 加工路线图3.1 刀具加工进给路线的确定：(1)合理安排“回零”路线 在手工编制较复杂轮廓的加工程序时，为使其计算过程尽量简化，既不易出错，又便于校核，编程者有时将每一刀加工完后的刀具终点通过执行“回零”（即返回对刀点）指令，使其全都返回到对刀点位置，然后再进行后续程序。这样会增加走刀路线的距离，从而大大降低生产效率。因此，在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短，或者为零，即可满足走刀路线为最短的要求。(2)切削进给路线短，可有效地提高生产效率，降低刀具损耗等。在安排粗加工或半精加工的切削进给路线时，应同时兼顾到被加工零件的刚性及加工的工艺性等要求，不要顾此失彼(3)图3-1为粗车工件时几种不同切削进给路线的安排示例。其中，图3-1 (a)表示利用数控系统具有的封闭式复合循环功能而控制车刀“沿着工件轮廓”进行走刀的路线；图3-1(b)为利用其程序循环功能安排的“三角形”走刀路线；图3-1 (c)为利用其矩形循环功能而安排的“矩形”走刀路线。(a)沿工件轮廓走刀 (b)“三角形”走刀 (c)“矩形”走刀图3-1走刀路线示例本文零件的加工刀具进给路线为“沿工件轮廓走刀”，因为本零件属于典型轴类零件，结合了螺纹、圆锥、槽、圆弧和孔五个工艺，如果采用“矩形”走刀或“三角形”走刀，不论是走刀路线或是工艺编程将会非常麻烦，而采用“沿工件轮廓走刀”就会避免这样的问题，使整个加工过程变得简单易操作。第四章 数控刀具表/数控编程基础4.1 本零件加工所用刀具：外圆车刀（T0101）、切槽刀（T0202）、尖刀（T0303）、螺纹刀（T0404）、镗刀（T0105）车刀按用途分为外圆车刀、端面车刀、内孔车刀、切断刀、切槽刀等多种形式。外圆车刀用于加工外圆柱面和外圆锥面，它分为直头和弯头两种。弯头车刀通用性较好，可以车削外圆、端面和倒棱。外圆车刀又可分为粗车刀、精车刀和宽刃光刀，精车刀刀尖圆弧半径较大，可获得较小的残留面积，以减小表面粗糙度；宽刃光刀用于低速精车；当外圆车刀的主偏角为90度时，可用于车削阶梯轴、凸肩。端面及刚度较低的细长轴。外圆车刀按进给方向又分为左偏刀和右偏刀。车刀在结构上可分为整体车刀、焊接车刀和机械夹固式车刀。整体车刀主要是整体高速钢车刀，截面为正方形或矩形，使用时可根据不同用途进行刃磨；整体车刀耗用刀具材料较多，一般只用作切槽。切断刀使用。焊接车刀是将硬质合金刀片用焊接的方法固定在普通碳钢刀体上。它的优点是结构简单、紧凑、刚性好、使用灵活、制造方便，缺点是由于焊接产生的应力会降低硬质合金刀片的使用性能，有的甚至会产生裂纹。机械夹固车刀简称机夹车刀，根据使用情况不同又分为机夹重磨车刀和机夹可转位车刀。序号名称刀具号1外圆车刀T01012螺纹刀T02023切槽刀T03034尖刀T04045镗刀T0105零件加工程序O2010；N001 G00 G97 S500 T0101N002 M03N003 M08N004 G00x58z2N005 G01z-2F50N006 x25N007 x5N008 x0N009 G00x100z100N010 G00x58z0N011 G71U1R1P016Q024x0.5z0.1F100N012 G00x100z100N013 M05N014 M00N015 G00 G97 S800 T0101N016 G00x58z0N017 G01x26F80N018 z-2N019 G01x30W-2F70N020 G01z-35F100N021 x50F70N022 x52z-36F70N023 z-53F100N024 x41.75z-84F70N025 G00x100N026 z100N027 M05N028 M00N029 G00 G97 S600 T0202N030 M03N031 M08N032 G00z0N033 x29.8N034 G01z-27F70N035 x32F120N036 z0N037 G82x29.2z-27F2N038 G82x28.8z-27F2N039 G82x28.4z-27F2N040 G82x28.2z-27F2N041 G82x28.0z-27F2N042 G82x28.0z-27F2N043 G00x100z100N043 M05N044 M00N045 G00 G97 S600 T0303N046 M03N047 M08N048 G00x53z-33N049 G01x52F100N050 z-61N051 x39F70N052 x52F120N053 z-65N054 x39F70N055 x52F120N056 z-69N057 x39F70N058 x52F120N059 G00x100N060 z100N061 M05N062 M00N063 G00 G97 S600 T0101N064 M03N065 M08N066 G00x57z2N067 G01z-3F120N068 x20F100N069 x5F70N070 x0F50N071 G00x100z100N072 M05N073 M00N074 G00 G97 S600 T0404N075 M03N076 M08N077 G00x57z2N078 G71U1R1P084Q089x0.5z0.1F100N079 M05N080 M00N081 G00 G97 S600 T0404N082 M03N083 M08N084 G00x57z2N085 G01x37.47z2F120N086 G03x35.08z-31.38R24F100N087 G02x36.46z-44.33R9F100N088 G03x35z-57R8F100N089 G01x35z-65F120N090 x42F100N091 G00x100N092 z100N093 M05N094 M00N095 G00 G97 S600 T0105N096 M03N097 M08N098 G00x26z2N099 G71U1R1P103Q108x0.5z0.1F80N100 G00z100N101 x100N102 M05N103 M00N104 G00x30z3N105 G01z0N106 x28z-1N107 z-26N108 G01x26N109 z3N110 G00x100z100N111 M05N112 M30总 结毕业设计是大学学习阶段一次非常难得理论和实践相结合的机会，通过这次系统的设计，使我摆脱了单纯的学理论知识的阶段，实际设计提高了我综合运用所学专业基础知识去解决实际问题的能力，同时也提高了我查文献资料，设计手册，设计规范以及电脑制图的等其他专业能力水平，而且对数控知识的整体掌握，对局部的取舍，以及对细节的斟酌处理，都使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志力和耐力都得到不同程度的提高。我想这就是我们进行毕业设计的目的所在吧。我对数控工具系统的特点和数控机床的一般零件的加工和刀具材料和使用范围有了比较深刻的了解，基本掌握了数控机床刀具的选用方法;经过设计加工工艺方案，进一步了解工件定位id基本原理，定位方式与定位元件，对教材中有关定位基准的选择原则方法有了更深的理解；经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的基本内容及步骤，编程的种类，程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的内容，基点坐标，辅助程序段的数值计算有了进一步的认识。工艺设计，数值计算及程序编制的整个过程虽然任务比较繁重，但在设计过程中通过自己不断的学习，尤其自主学习和实践以及实验，我克服了许多的难题，这种成就感使我感到十分的喜悦和兴奋。 参考文献1司乃钧.机械加工工艺基础.北京：高等教育出版社，19922金向楷.机械加工工艺基础.北京：高等教育出版社，1998 3王绍俊.机械制造工艺设计手册.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1984 4张俊生.金属工艺学.北京：机械工业出版社，1980 5王启平.机械制造工艺学.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，19956王爱玲.数控机床操作技术.北京：机械工业出版社，20067刘立.数控编程.北京：北京理工大学出版社，20088蔡厚道.数控加工工艺.北京：北京理工大学出版社，20079邓昭铭.张莹.机械设计基础/第二版/北京：高等教育出版社，2000袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇薄罿膄芃薃虿羆艿薃袁节膅薂羄肅蒃薁蚃芀荿薀螆肃芅蕿袈芈膁蚈羀肁蒀蚇蚀袄莆蚇螂肀莂蚆羅袂芈蚅蚄膈膄蚄螇羁蒂蚃衿膆莈蚂羁罿芄螁蚁膄膀螁螃羇葿螀袅膃蒅蝿肈羆莁螈螇芁芇莄袀肄膃莄羂艿蒂莃蚂肂莈蒂螄芈芄蒁袆肀膀蒀罿袃薈葿螈聿蒄葿袁羁莀蒈羃膇芆蒇蚃羀膂蒆螅膅蒁薅袇羈莇袄芈蒇袇螀芇蕿