C6150车床主轴的加工(数控)工艺规程的设计

毕 业 设 计设计题目：C6150 车床主轴的加工（数控）工艺规程设计及设备的选择C6150 车床主轴的加工（数控）工艺规程设计摘 要数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品选这个题目的目的是它能体现出我对所学知识的掌握程度和灵活规范的运用所学知识，在我认为要成为一名合格的大学生，以自己的的思路用所学的知识来完成一份成功的毕业设计是必不可少的。此次的毕业设计主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。主要困难的是装夹中的水平 Z 向长度难以保证、切削用量的参数设定 、对刀的精度 、工艺路线的制订。运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操作的一次综合练习，能让我感触当代科学的前沿，体验数控魅力，为人们的生活带来方便，进一步认识数控技术，熟练数控机床的操作，掌握数控，开发数控内在本文是基于机械配件在数控车床上的数控编程及工艺的设计。数控加工工艺的分析、工艺路线的设计、程序的编制、刀具的选择及刀具参数的确定是以数控车床为平台，根据加工工艺的具体分析确定了整体思路并且完成工艺的制定。从而完成本次毕业设计，本文通过综合运用三年来学过的知识对一个零件的加工进行了设计。本文内容包括以下几个部分：加工工艺的设计、定位基准选择、刀具参数选择、程序的编制。关键词机械制造 车床 主轴 数控加工 机械工艺设计 定位基准 程序编制 刀具参数 加工工艺目 录摘 要 I第 1 章 绪论 11.1 课题背景 1第二章 设计任务书 3第三章 C6150 型车床主轴的加工工艺规程 53.1 零件图的分析 53.1.1 零件的结构工艺性分析 6 3.1.2 基本尺寸分析 6 3.1.3 表面精度分析 7 3.1.4 形位公差分析 7 3.2 毛坯的选定 7 3.2.1 轴类零件的工作条件 73.2.2 轴类零件的失效方式 8 3.2.3 轴类零件的性能要求 83.2.4 轴类零件材料及选材方法 93.2.5 C6150 型车床主轴的毛坯选择 93.3 零件的加工工艺分析 103.3.1 工艺分析 103.3.2 加工方法和加工阶段划分 103.3.3 工序顺序的安排 103.3.4 C6150 车床主轴工艺过程 113.4 设备选择 123.4.1 根据零件的结构特点选择机床的类型123.4.2 根据零件的外形尺寸选择机床的规格123.4.3 根据零件加工精度及表面粗糙度选择机床的精度等级123.5 零件定位基准及装夹方式的确定133.5.1 定位基准的选择 133.5.2 夹具的选择 133.5.3 定位元件的选用 143.5.4 C6150 主轴的定位基准和装夹方式的确定143.6 选择刀具及对刀 153.6.1 刀具的分类 153.6.2 刀具的选择及切削参数的选择 163.6.3 确定对刀方式 173.6.4 选择合理的对刀点及换刀点 183.7 制定合理的数控车削加工方案193.7.1 数控车削加工顺序的安排 193.7.2 数控车削加工工序卡片 203.8 切削用量的选择 203.8.1 合理选择切削用量的原则 203.8.2 选择切削用量 203.8.3 切削用量的计算 213.9 加工程序 233.9.1 大端外圆粗车程序 233.9.2 小端外圆粗车程序 243.9.3 小端锥孔粗车程序 243.9.4 小端锥孔半精车程序 253.9.5 大端锥孔粗车程序 253.9.6 大端外圆半精车程序 263.9.7 小端外圆粗车程序 273.9.8 螺纹车削程序 28第四章 设计小结 30第五章 参考文献 31谢辞 32附录 1 32附录 2 33附录 3 33附录 4 34作者简介36第 1 章 绪论1.1 课题背景数控机床是机电一体化最典型的产品，利用数字化控制机械加工过程，不仅可提高产品的质量和生产率，同时也可以降低劳动强度。数控技术发展迅猛，数控机床应用越来越普及，国家将数控人才列为目前四大紧缺人才之一，学习和掌握数控加工技术已成为一种新的趋势。数控既是数字控制。数控技术即 NC 技术，是指用数字化信息发出指令并实现自动化控制的技术。计算机数控是指计算机实现部分或全部的数控功能。采用数控技术的自动控制系统为数控系统，采用计算机数控技术的自动控制系统为计算机数控系统，其被控制的对象是机床，则称为数控机床。如今，数控机床已经在机械加工行业中占据了非常重要的地位，其应用领域逐步扩大到汽车、轮船、机床等机械制造行业。数控机床的自动化程度高，并具有数据通信功能，它可以与计算机辅助设计 CAD、自动检验 CAT 及生产管理等进行联网，组成生产过程自动化的现代制造生产系统。目前，世界先进制造技术不断兴起，超高速切削、超精密加工技术的应用，柔性制造系统的迅速发展和个人计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，如今数控机床朝着以下几个发面发展：（）高速化速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到效率和产品的质量。高速切削可以减少切削深度，有利于克服机床振动、降低传入零件的热量及减少热变形，从而提高加工精度，改善加工表面质量。新一代高速数控机床的车削和铣削的切削速度已达到 5000-8000m/mim 以上，主轴转速在 30000r/min 以上，数控机床能在极短时间内实现升速和降速，以保持很高的定位精度。（）高精度化数控系统带有高精度的位置检测装置，并通过在线自动补偿技术来消除或减少热变形、力变形和刀具磨损的影响，使加工一致性的精度得到保证，进一步提高了定位精度。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提高新的要求，新材料、新零件的出现以及更高精度要求的提出都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，是适应现代科技必由之路。（）多功能化数控机床的发展已经模糊了粗、精加工工序的概念，加工中心的出现打破了传统的工序界限和分开加工的工艺规程。配有自动换刀机构的各类加工中心，能在一台机床上同时实现铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔等多种工序的加工。现代数控机床还采用了多主轴、多面体切削，即同时对一个零件的不同部位进行不同方式的切削加工， ；减少了在不同机床上的转换而引起的时间浪费。（）智能化随着人工智能在计算机领域中的应用，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理、使新一代数控系统具有自动编程、模糊控制、学习控制自适应控制等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统，使自诊断和故障监控功能更加完善。（）高柔性化数控机床在提高单机柔性化的同时，正朝着单元柔性化和系统柔性化方向发展。柔性制造系统是一种在批量生产下，高柔性和高自动化程度的制造系统它综合了高效、高质量及高柔性的特点，解决了长期以来中小批量、多品种产品自动化生产的技术难题。（）可靠性最大化数控机床的可靠性一直是用户最关心的指标。数控系统继续向高集成度方向发展，以减少元器件的数量来提高可靠性，同时使系统更加小型化、微型化：利用多 CPU 的优势，实现故障自动排除，增强可靠性。此外，数控机床也在朝着模块化、专门化、个性化方向发展。数控机床结构模块化，以适应数控机床多品种、小批量加工零件的特点；数控功能专门化，以及机床性能价格显著提高；个性化也是近几年来数控机床特别明显的发展趋势。设计说明书1. 设计前准备一份完美的设计与设计前的准备是离不开的，首先我们要熟悉设计任务书，明确设计任务和要求，了解零件的形状，尺寸精度和表面粗糙度，材料的工艺特性等技术要求和生产批量特点，此题的设计受到刀具、量具、辅具、机床的限制，加工特点适合车床的特性，如加工工序集中、加工精度高、自动化程度高、加工效率高、能进行各种平面、曲面的混合加工，对各种孔能进行钻、扩、车、镗的加工，被加工零件的内容与相关知识结合起来，具体的相关知识有机床操作、程序编制、装夹、零件的加工标准、加工基准的选择、公差配合、加工工艺分析与编制、加工工艺种类的选择、切削参数的选择、零件的检测等，通过实际加工来考核我们的综合能力。本题主要考察以下内容：（1）识图能力，能将加工零件图内容分解成零件的加工工艺图。（2）能进行加工工艺编制和工艺分析。（3）能正确选择零件的设计基准，工艺基准和测量基准，尽量符合基准统一原则，根据加工需要建立加工工艺基准。（4）能合理选择使用刀具，合理选择切削参数。（5）编制合理的加工工序，提高加工效率。（6）快速的编制程序。（7）能熟练加工具有代表性的平面、曲面、孔、槽等几何形状的加工要素。（8）能使用变量编制程序。（9）能使用多种方式的刀具半径补偿功能。（10）对公差配合的考核，这里包括尺寸公差，形状公差以及尺寸的分析。（11）考核操作人员用试切法对复杂高精度零件的加工技能。（12）熟练操作机床。（13）安全文明生产及质量管理。（14）能利用检测装备直接或间接地检测出工件的尺寸和精度第 2 章设计任务书毕业设计（论文）任务书1 机电二系 系 机械制造及自动化 专业 06 机械制造及自动化 班 姓名： 张兰柱 毕业设计（论文）时间： 2009 年 4 月 6 日 至 2009 年 6 月 5 日毕业设计（论文）题目： C6150 车床主轴的加工（数控）工艺规程设计 毕业设计（论文）任务1、开题报告的编写2、熟悉原始资料3、制定工作进度计划4、学习查阅参考文献5、毛坯的确定、绘制毛坯图6、拟定工艺路线7、确定各工序的加工余量8、计算工序尺寸及其公差、绘制工序图9、选择切削用量和计算时间定额10、确定各工序的技术要求及检验方法11、技术经济分析12、最佳方案的选择13、编制工艺文件14、撰写、翻译、打印毕业设计毕业设计（论文）进度计划安排阶段 应完成的主要工作 计划起止时间1 熟悉原始资料、开题报告的编写 4.64.102 制定工作进度计划、学习查阅参考文献 4.275.13 毛坯的确定、拟定工艺路线 5.45.84 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差 5.115.155 选择切削用量和计算时间定额、确定各工序的技术要求及检验方法 5.185.226 技术经济分析、最佳方案的选择、编制工艺文件 5.255.297 撰写、翻译、打印毕业设计 6.16.38 准备文件和毕业答辩 6.46.5主要参考文献1.郧建国.机械制造工程.北京：机械工业出版社，2002.72.机械工人.北京：机械工业出版社，1992(9)3.张国文.机械制造基础.北京：人民邮电出版社，2006.14.蔡国铭.黄俊明.吴运明.Unlgraphics/CAM 三轴铣削加工.北京：中国铁道出版社.20035.成大先.机械设计手册.第四版.第三卷.北京：机械工业出版社，1990.46.王之栎.机械原理课程设计手册.重庆：重庆大学出版社，1998.27.范祖尧.现代机械设备设计手册.第三卷.北京：机械工业出版社，1996.78.孙学强.机械加工技术.北京：机械工业出版社，2004.19.张普礼.机械加工设备.北京：机械工业出版社，2004.210.孙学强.机械制造基础.北京：机械工业出版社，2004.111.顾京.数控加工编程及操作.北京：高等教育出版社，2003.9指导教师（签名）： 审批人（签名）：第 3 章 C6150 型车床主轴的加工工艺规程3.1 零件图的分析零件图是制定工艺规程最主要的原始资料，零件图的分析是机械设计及其加工前一项重要且必不可少的工作。对零件进行工艺分析，主要包括以下内容：通过认真分析与研究产品的零件图与装配图，熟悉产品的用途、性能及工作条件，明确零件在产品中的位置和功用，找出主要技术要求与技术关键，以便在制订工艺规程时，采取适当的措施加以保证。在对零件工作图进行分析时，应主要从下面三个方面进行。（1）零件图的完整性与正确性 在了解零件形状与各表面构成特征后，应检查零件视图是否足够，尺寸、工差、表面粗糙度和技术要求的标注是否齐全、合理，重点要掌握主要表面的设计要求，因主要表面的加工确定了零件工艺过程的大致轮廓。（2）零件技术要求的合理性 零件的技术要求主要指精度（尺寸精度、形状精度、位置精度） ，热处理及其它要求的标注等。要注意分析这些要求，在保证使用性能的前提下是否经济合理，在现有生产条件下能否实现等。（3）零件的选材是否恰当 零件的选材要立足国内，在能满足使用要求的前提下尽量选用我国丰富的材料。（4）零件工艺性应符合数控加工特点 该零件为一复合轴类零件，有两处莫氏 6 号锥度的锥面表面粗糙度值要求 ；多mRa8.0个台阶和退刀、越程工艺槽；还有三处外螺纹：M 76 X 2、M 90 X 2、M 95 X 2；外轮廓的 2 处轴颈与轴承配合另 2 处轴颈与齿轮配合，它们的表面粗糙度要求较高为 。符合数控a4.车床的加工特点。（5）零件尺寸标注是否符合数控加工特点该零件尺寸较多，但是零件图上均有标注，且标注清晰合理，标注完整，封闭环等特殊环均可表现清楚，严格按照国标标注。粗细实线，虚线，中心线均符合国家标准。（6）零件图构成的几何元素、条件是否正确该零件是由内外锥面、内孔、外槽、还有外螺纹，直线与直线相交合理，工艺性好，符合加工要求。（7）在数控机床上加工时零件结构是否符合数控加工1)零件的切削加工量要小，减少加工时间，降低零件成本。2）零件加工使用刀具尽可能少，减少换刀时间，以防刀架位置不够。3）零件尺寸规格尽量标准化，以便使用标准刀具。4）零件加工表面应具有加工可能性和方便性。5）零件结构应具有足够刚性，以减少加紧变形和切削变形。本零件符合上述要求，适于数控加工。3.1.1 零件的结构工艺性分析此次我们设计的零件图如下所示： 图 2.1 零件图零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所设计的零件结构应便于加工成型，且成本低，效率高。在数控车床上加工零件时，应根据数控车削的特点，认真审视零件结构的合理性。在结构分析时，若发现问题，一般应通过设计人员或有关部门请示并提出修改意见。数控车床车削零件时，刀具仅作平面运动，其成型运动形式比较简单，刀具轨迹不会太复杂。结构工艺性分析过程中对于像小深孔、薄壁件、窄深槽等允许刀具运动的空间狭小、结构刚性差的零件，安排工序时要特殊考虑刀具路径、刀具类型、刀具角度、切削用量、装夹方式等因素，以降低刀具损耗，提高加工精度、表面质量和劳动生产率。结构工艺性问题比较复杂，它涉及毛坯制造、机械加工、热处理和装配等各方面要求。实际中，在对零件图分析审查时若发现其上的视图、尺寸标注、技术要求有错误或遗漏，或结构工艺性。该零件主要由外圆柱表面、内圆柱表面、圆弧表面、圆锥面、外螺纹和内孔等组成。3.1.2 基本尺寸分析该图为轴类零件，零件的总长为 845mm,最大直径为 180mm，内部通孔基本尺寸 52mm，零件从左到右分析依次为：长 95mm 直径为 72mm 的圆柱面，且内部有 80mm 长莫氏 6 号锥孔；长度 34mm 公称直径 76mm 导程为 2mm 的外螺纹；长度 70mm 直径为 80mm 的轴颈；长 30mm 直径为 82mm 的圆柱面；长 68mm 直径为 86mm 的圆柱面；长度 34mm 公称直径 90mm 导程为2mm 的外螺纹；长 140mm 直径为 90mm 的圆柱面；长 20mm 直径为 88mm 的工艺槽；长度 34mm公称直径 95mm 导程为 2mm 的外螺纹；长 80mm 直径为 95mm 的圆柱面；小径为 95.367mm锥度为 1：12 锥度；直径为 99.8mm 圆柱面；长 55mm 直径为 100mm 的圆柱面且该圆柱面上有 1 个深度为 2mm 宽度为 2mm 的工艺槽；长 47mm 直径为 115mm 的圆柱面；长 25mm 直径为180mm 的圆柱面且内部有长为 110mm 的莫氏锥孔组成。另外轴身上有多处倒角 C2。3.1.3 表面精度分析对被加工零件的精度及技术要求进行分析，可以帮助我们选择合理的加工方法、装夹方法、进给路线、切削用量、刀具类型和角度等工艺内容。精度及技术要求的分析主要包括：（1）分析精度及各项技术要求是否齐全合理。（2）分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求。若达不到，需要采取其他措施（如磨削）弥补的话，则应给后续工序留有余量。（3）找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应尽可能在一次装夹下完成加工。（4）对表面粗糙度要求较高的表面，应确定采用机床提供的恒线速度功能加工。我们知道，经机械加工之后的零件表面，总是要出现宏观和微观的几何形状误差，这种微观几何形状误差即微小的峰谷高低程度称为表面粗糙度。零件表面粗糙度不仅影响美观，而且对接触面的摩擦、运动面的磨损、贴合面的密封、配合面的可靠、旋转面的疲劳强度以及抗腐蚀性能等都有影响。因此，我们需对该零件的表面粗糙度进行分析，具体分析如下：85，90，95，100的外圆柱面表面粗糙度值均为0.4m；115 1.外圆加工顺序安排要照顾主轴本身的刚度，应先加工大直径后加工小直径，以免一开始就降低主轴钢度。2.就基准统一而言，希望始终以顶尖孔定位，避免使用锥堵，则深孔加工应安排在最后。但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金属，加工过程中会引起主轴变形，所以最好在粗车外圆之后就把深孔加工出来。3.花键和键槽加工应安排在精车之后，粗磨之前。如在精车之前就铣出键槽，将会造成断续车削，既影响质量又易损坏刀具，而且也难以控制键槽的尺寸精度。4.因主轴的螺纹对支承轴颈有一定的同轴度要求，故放在淬火之后的精加工阶段进行，以免受半精加工所产生的应力以及热处理变形的影响。5.主轴系加工要求很高的零件，需安排多次检验工序。检验工序一般安排在各加工阶段前后，以及重要工序前后和花费工时较多的工序前后，总检验则放在最后。3.3.4 C6150 车床主轴工艺过程序号 工序名称 工序内容 定位基准 设备1 备料2 锻造 模锻 立式精锻机3 热处理 正火4 锯头5 铣端面 毛坯外圆 铣床6 钻中心孔 数控车床7 热处理 调质8 车大端各部 车大端外圆、端面及台阶 顶尖孔 数控车床9 车小端各部 车小端各部外圆、端面及台阶 顶尖孔 数控车床10 钻深孔 钻 52mm 的通孔 两端支承轴 颈 专用深孔钻床11 车小端锥孔 车小端锥孔(配莫氏 6 号锥堵，涂色法检查接触率30%) 两端支承轴 颈 数控车床12 车大端锥孔 车大端锥孔(配莫氏 6 号锥堵，涂色法检查接触率30%)及端面 两端支承轴 颈 数控车床13 钻孔 钻大头端面各孔 大端内锥孔 摇臂钻床14 热处理 局部高频淬(90g5、95h5 及莫氏 6 号锥孔 高频感应加热淬火 设备15 精车大端外圆 精车各外圆并切槽、倒角 锥堵顶尖孔 数控车床16 精车小端外圆 精车各外圆并切槽、倒角 锥堵顶尖孔 数控车床17 粗磨外圆粗磨80K5、82h5、90g5、90h5、95h5、100j5、115h11 外圆锥堵顶尖孔 组合外圆磨床18 粗磨小端锥孔 粗磨小端锥孔(重配莫氏 6 号锥堵，涂色法检查接触率40%)后支承轴颈及 100j5 外圆内圆磨床19 粗磨大端锥孔 粗磨大端锥孔(重配莫氏 6 号锥堵，涂色法检查接触率40%)前支承轴颈及 80k5外圆内圆磨床20 铣键槽 铣 82h5、95h5 键槽 锥堵顶尖孔 立式铣床21 车螺纹 车三处螺纹(与螺母配车) 锥堵顶尖孔 数控车床22 精磨外圆 精磨各外圆 锥堵顶尖孔 外圆磨床23 粗磨外锥面 粗磨一处 1：12 外锥面 锥堵顶尖孔 专用组合磨床24 精磨外锥面 粗磨一处 1：12 外锥面及大端端面 锥堵顶尖孔 专用组合磨床25 精磨小端锥孔 精磨小端莫氏 6 号内锥孔(卸堵，涂色法检查接触率70%)前支承轴颈及 100j5 外圆专用主轴锥孔磨床26 精磨大端锥孔 精磨大端莫氏 6 号内锥孔(卸堵，涂色法检查接触率70%)前支承轴颈及 80k5外圆专用主轴锥孔磨床27 钳工 端面孔去锐边倒角，去毛刺28检验 按图样要求全部检验前支承轴颈及 80k5外圆专用检具3.4 设备选择3.4.1 根据零件的结构特点选择机床的类型一般根据零件的加工精度，表面粗糙度，工件材料的性质，结构形状，尺寸，生产条件及特殊要求来正确选择数控加工机床，本零件为一复合轴，因此本零件选择数控车床进行加工。3.4.2 根据零件的外形尺寸选择机床的规格本零件为一复合长轴，由外圆、外槽、外螺纹、内轮廓、及内外锥度构成，其表面粗糙度要求较高。毛坯尺寸为 200mm845mm，故选用车床型号为 FANUC CK6150。3.4.3 根据零件加工精度及表面粗糙度选择机床的精度等级从经济型考虑在工件精度及表面粗糙度要求可以保证的情况下，应选择相对便宜的设备。1）两处莫氏 6 号锥度的锥面表面粗糙度值要求 。mRa8.02）外轮廓的 2 处轴颈与轴承配合另 2 处轴颈与齿轮配合，它们的表面粗糙度要求较高为。mRa4.03）切槽粗糙度尺寸为 。mRa3.64）其他部分尺寸粗糙度要求为 。a.加工完毕去毛刺。因为工件加工表面较多且有要求精度较高的工作表面，综合上述条件机床型号定为：FANUC CK6150。3.5 零件定位基准及装夹方式的确定3.5.1 定位基准的选择在制订工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面的加工顺序安排都有很大影响，因此选择定位基准是制定工艺规程的一个十分重要的问题。在第一道工序中，只能使用工件上未加工的毛坯表面来定位，这种定位基准称为粗基准。在以后的工序中，可以采用经过加工的表面来定位，这种定位基准成为精基准。综上所述选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。一、精基准的选择选择精基准应考虑的主要问题是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置度，以实现装夹方便、可靠、准确。根据精基准的选择原则对零件的分析如下：（1）基准统一原则 应采用同一基准定位加工零件尽可能多的表面。（2）自为基准原则 即某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身为定位基准。（3）互为基准原则 即当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。（4）基准重合原则 即选用设计基准作为定位基准，以避免因二者不重合而引起的基准不重合误差。（5）所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单，操作方便。二、粗基准的选择要保证用粗基准定位所加工出的精基准有较高的精度，通过精基准的定位使后续各被加工表面具有均匀的加工余量，并与非加工表面保持应有的相对位置度。根据粗基准的选择原则，对于零件的分析如下：1)保证相互的位置度的要求的原则2)保证加工表面的余量合理的分配原则3)作为粗基准的表面，应尽量平整光洁，有一定的面积，以使工件定位可靠、夹紧方便。4)粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。该零件应首先选择以外圆为粗基准。3.5.2 夹具的选择在机床上加工工件时，为了在工件的某一部位加工出符合工艺规程要求的表面，加工前需要使工件在机床上占有正确的位置，即定位。由于在加工过程中工件受到切削力、重力、振动、离心力、惯性力等作用，所以还应采用一定的机构，使工件在加工过程中始终保持在原先确定的位置上，即夹紧。在机床上使工件占有正确的加工位置并使其在加工过程中始终保持不变的工艺装备称为机床夹具。应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“ 一机多用”。它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。根据数控车床加工的特点，夹具通常安装在车床的主轴前端部，与主轴一起旋转，综合考虑，夹具应具备以下几个要求：夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各个表面的加工，确保刀具有足够的运行空间；有足够的钢性，避免震动与夹压变形；方便排屑。根据上叙夹具的选择原则，结合本轴实际情况即轴两端都有莫氏 6 号锥孔故采用两锥堵加双顶尖装夹。3.5.3 定位元件的选用工件的定位是通过工件表面上的定位表面与夹具上的定位元件的配合或接触实现。对定位元件有以下要求：足够的精度；足够的强度和钢度；耐磨性好；工艺性好。 综上所述此轴加工选择顶尖孔为定位基准。3.5.4 C6150 主轴的定位基准和装夹方式的确定1.定位基准的选择以两顶尖孔作为轴类零件的定位基准，既符合基准重合原则，又能使基准统一。为了保证支承轴颈与两端锥孔的同轴度要求，需要应用互为基准原则。在精磨莫氏 6 号内锥孔的定位方法中，采用了专用夹具，机床主轴仅起转递扭矩的作用，排除了主轴组件本身的回转误差，因此提高了加工精度。精加工主轴外圆表面也可用外圆表面本身来定位，既在安装工件时以支承轴颈表面本身找正。2.装夹方式的选择由于本零件是一个圆柱类复合轴，材料为 45#钢棒料，尺寸为 200mm850mm，硬度较高且有内孔，因此粗车时应采用两顶尖进行装夹，精车时用锥堵加双顶尖进行装夹。又因为工件的轴向尺寸较长，为保证工件的刚度采用中心架进行辅助装夹。如下图所示装夹图锥堵的剖面图3.6 选择刀具及对刀3.6.1 刀具的分类数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具两大类。模块化刀具是发展方向。发展模块化刀具的主要优点：减少换刀停机时间，提高生产加工时间；加快换刀及安装时间，提高小批量生产的经济性；提高刀具的标准化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能；有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外预调。事实上，由于模块刀具的发展，数控刀具已形成了三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。 （1）从结构上可分为 整体式 镶嵌式 可分为焊接式和机夹式。机夹式根据刀体结构不同，分为可转位和不转位； 减振式 当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具； 内冷式 切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部； 特殊型式 如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。 （2）从制造所采用的材料上可分为 高速钢刀具 高速钢通常是型坯材料，韧性较硬质合金好，硬度、耐磨性和红硬性较硬质合金差，不适于切削硬度较高的材料，也不适于进行高速切削。高速钢刀具使用前需生产者自行刃磨，且刃磨方便，适于各种特殊需要的非标准刀具。 硬质合金刀具 硬质合金刀片切削性能优异，在数控车削中被广泛使用。硬质合金刀片有标准规格系列产品，具体技术参数和切削性能由刀具生产厂家提供。 硬质合金刀片按国际标准分为三大类：P 类，M 类，K 类。 P 类 适于加工钢、长屑可锻铸铁（相当于我国的 YT 类） M 类适于加工奥氏体不锈钢、铸铁、高锰钢、合金铸铁等（相当于我国的 YW 类） M-S 类适于加工耐热合金和钛合金 K 类适于加工铸铁、冷硬铸铁、短屑可锻铸铁、非钛合金（相当于我国的 YG 类） K-N 类适于加工铝、非铁合金 K-H 类适于加工淬硬材料 陶瓷刀具 立方氮化硼刀具 金刚石刀具 （3）从切削工艺上可分为 车削刀具 分外圆、内孔、外螺纹、内螺纹，切槽、切端面、切端面环槽、切断等。 数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金以及高速钢。 数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具（包括中心孔钻头、镗刀、丝锥等） 。 机夹可转位刀具夹固不重磨刀片时通常采用螺钉、螺钉压板、杠销或楔块等结构。 常规车削刀具为长条形方刀体或圆柱刀杆。 方形刀体一般用槽形刀架螺钉紧固方式固定。圆柱刀杆是用套筒螺钉紧固方式固定。它 们与机床刀盘之间的联接是通过槽形刀架和套筒接杆来联接的。在模块化车削工具系统中，刀盘的联接以齿条式柄体联接为多，而刀头与刀体的联接是“插入快换式系统” 。它既可以用于外圆车削又可用于内孔镗削，也适用于车削中心的自动换刀系统。 数控车床使用的刀具从切削方式上分为三类：圆表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔类刀具。3.6.2 刀具的选择及切削参数的选择选择刀具通常要考虑工件材质加工轮廓类型机床允许的切削用量和刚性以及刀具耐用等因素。数控加工不仅要求刀具的精度 高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。1刀具材料分析：刀具材料是指刀具切削部分的材料。金属切削时，刀具切削部分直接和工件及切屑相接触，承受着很大的切削压力和冲击，并受到工件及切屑的剧烈摩擦，产生很高的切削温度。也就是说，刀具切削部分是在高温，高压及剧烈摩擦的恶劣条件下工作。根据刀具材料分析，刀具切削部分的材料必须具备以下几个条件。（1）较高的硬度和耐磨性；（2）足够的强度和韧性；（3）较高的耐热性；（4）较好的导热性；（5）良好的工艺性。刀具的选择车刀是完成车削加工所必需的工具。它直接参与从工件上切除余量的车削加工过程。刀具选择是数控加工工序设计中的重要内容之一。刀具选择合理与否不仅影响到机床的加工效率，而且还直接影响到加工质量。选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。选择刀具主要考虑如下几方面的因素：（1） 一次连续加工的表面尽可能多；（2） 在切削加工过程中，刀具不能与工件轮廓发生干涉；（3） 有利于提高加工效率和加工表面质量；（4） 有合理的刀具强度和寿命根据本课题的需要，加工过程中应选择五种类型的车刀，分别是：内孔车刀，外圆车刀，端面车刀，螺纹刀，切断刀（切槽刀） 。内孔表面是零件上的主要表面之一，在本课题的机械加工中，根据孔的结构和技术要求的分析，首先从实体上加工出孔，主要选择的刀具有：中心钻、深孔钻。然后对已有的孔进行半精加工和精加工，主要选择的刀具有：内镗刀。确定数控刀具卡片如下表：3.6.2 确定对刀方式常用的对刀方式有：1）试切法对刀试切法对刀是实际中应用的最多的一种对刀方法。具体操作方法如下：工件和刀具装夹完毕，驱动主轴旋转，移动刀架至工件试切一段外圆。然后保持 X 坐标不变移动 Z 轴刀具离开工件，测量出该段外圆的直径。将其输入到相应的刀具参数中的刀长中，系统会自动用刀具当前 X 坐标减去试切出的那段外圆直径，即得到工件坐标系 X 原点的位置。再移动刀具试切工件一端端面，在相应产品名称或代号 零件名称 C6150 主轴 零件图号 Z-01序号 刀具号 刀具规格名称 数量 加工表面 刀具半径/mm 备注1 T01 90左偏外圆粗 车刀 1 端面、粗车外轮廓 1.22 T02 90外圆精车刀 1 精车外轮廓 0.53 T03 93内孔粗车刀 1 粗车内锥孔 1.04 T04 93内孔精车刀 1 精车内锥孔 0.55 T05 切槽刀 1 退刀槽、越程槽 B=4 mm6 T06 90右偏外圆粗 车刀 1 粗车外轮廓 1.27 T07 普通外螺纹车刀 1 螺纹8 T08 45 车刀 1 倒角9 T09 中心钻 1 顶尖孔 0.2510 T10 90右偏外圆精 车刀 1 精车外轮廓 0.5刀具参数中的刀宽中输入 Z0，系统会自动将此时刀具的 Z 坐标减去刚才输入的数值，即得工件坐标系 Z 原点的位置。 事实上，找工件原点在机械坐标系中的位置并不是求该点的实际位置，而是找刀尖点到达(0，0)时刀架的位置。采用这种方法对刀一般不使用标准刀，在加工之前需要将所要用刀的刀具全部都对好。 2）对刀仪自动对刀现在很多车床上都装备了对刀仪，使用对刀仪对刀可免去测量时产生的误差，大大提高对刀精度。由于使用对刀仪可以自动计算各把刀的刀长与刀宽的差值，并将其存入系统中，在加工另外的零件的时候就只需要对标准刀，这样就大大节约了时间。需要注意的是使用对刀仪对刀一般都设有标准刀具，在对刀的时候先对标准刀。由上述知识可知我的零件属于单件小批生产，根据加工零件的结构特点及选用的刀具为非标准刀，因此我选择的对刀方式为手动试切对刀法。操作如下：1）令刀架回换刀点，将需要对的刀选好，使主轴正转。2）手动移动刀具使其置于 x 方向大于毛坯直径 z 负方向距对刀点 1mm 的位置。3）手动 x 负方向移动刀具切毛坯端面，在刀偏表对应刀具号和 z 的位置上输入 0。4）x 正方向移动刀具确定吃刀量约 1mm，z 正方向移动刀具，切毛坯表面， z 负方向退出刀具，主轴停转，锁住机床，用千分尺测已切表面径向尺寸，将数值输入刀偏表中对应刀具号和 x 的位置5）对刀完毕。3.6.3 选择合理的对刀点及换刀点对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置关系的点，是确定工件坐标系与机床坐标系的关系的点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便于建立工件坐标系。选择合理的对刀点可以减少误差，使工件尺寸更加精确。换刀点是数程序中指定换刀的位置点。在数控车床上加工零件时，需要经常换刀，在编程时就要设换刀点。换刀点位置应避免与工件、夹具和机床干涉。普通数控车床换刀点由编程人员确定，不能将换刀点与对刀点混为一谈。具体选择对刀点原则是：（1）对刀点应尽量选在被加工零件的设计基准或工艺基准上。如以孔定位的零件，可将孔的中心作为对刀点，以提高零件的加工精度。 ；（2）对刀点应选在便于观察和检测对刀方便的位置上。（3）对于使用了绝对位置检测器的数控机床，对刀点最好选在该坐标系的原点上，或者选在已知坐标值的点上，以便于坐标值的计算和简化程序编制。（4）对刀点可以采用试切法确定，对刀点误差可以通过试切加工的结果进行调整。为了提高加工精度，要使“刀位点”与“对刀点”重合。所谓“刀位点”是指刀具位置的特征点。 “刀位点”与“对刀点”重合的越好，对刀精度越高。通常，对于形状规则的毛坯材料来讲，对刀点一般都设定在工件右端面中心，这样对刀精确，不容易出错，可以使程序更加简化，有利于编程计算。通常，对于形状规则的毛坯材料来讲，对刀点一般都设定在工件右端面中心，这样对刀精确，不容易出错，可以使程序更加简化，有利于编程计算。设置数控车床刀具的换刀点是编制加工程序过程中必须考虑的问题。换刀点最安全的位置是换刀时刀架或刀盘上的任何刀具都不与工件或机床其它部件发生碰撞的位置。一般地，在单件小批量生产中，我们习惯把换刀点设置为一个固定点，其位置不随工件坐标系的位置改变而发生变化。换刀点的轴向位置由刀架上轴向伸出最长的刀具（如内孔镗刀、钻头等）决定，换刀点的径向位置则由刀架上径向伸出最长的刀具（如外圆车刀、切槽刀等）决定。在大批量生产中，为了提高生产效率，减少机床空行程时间，降低机床导轨面磨损，有时候可以不设置固定的换刀点。每把刀各有各的换刀位置。这时，编制和调试换刀部分的程序应该遵循两个原则：第一，确保换刀时刀具不与工件发生碰撞；第二，力求最短的换刀路线，即所谓的“跟随式换刀” 。刀具在加工完某一道工序后，再进行下一道工序的加工时，有可能需要换刀，所以要设定换刀点。所谓换刀点对于车床来说，是刀架远离工件后，即目前刀具在工件坐标系下的坐标值。如（X100，Z100）即当前换刀点在距离工件零点右方 100mm 的地方。该零件毛坯尺寸为 200845，为防止撞刀，换刀点应设定在工件坐标系 X100Z100 位置上，避免与工件发生碰撞，而且利于换刀快速进刀。同时如果将换刀点设置在远离毛坯的位置，当换第二把刀后，进行精车时的空行程路线必然较长，如果近离工件且不发生任何干扰，将缩短走刀行程，利于快速加工零件，所以我选择工件坐标系 X100Z100 该点为换刀位置。3.7 制定合理的数控车削加工方案3.7.1 数控车削加工顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状QQ:1013265100 代做机械类毕业设计,尤其擅长零件加工工艺及其加工过程中所需夹具设计，并对钻床，磨床，铣床等专机设计有独到之处。本人常期从事机械行业、对机械产品加工、工序设计、工装夹具设计及专机设计等都有较深的造诣。现在工作之余为需要课程设计，毕业设计的朋友提供强有力的帮助，并提供现成各类适合你需要的毕业设计QQ: 1013265100f=2 mm 选取 Vc=40m/min加工时最大直径为：d=95 mmVc=d n/1000主轴转速 n=1000Vc/d=（1000*40）/（3.14*95）=134.09 r/min 选取 n=300 r/min 粗镗内孔时：选取 Vc=80m/min ap=1mm（双边） f=0.2 mm加工时最大直径为：d=64 mmVc=d n/1000主轴转速 n=1000Vc/d=（1000*80）/（3.14*64）=398.09 r/min进给速度 F= f * n =0.2 * 99.52=79.62mm/min 选取 n=600r/min F= 120mm/min精镗内孔时：选取 Vc=100m/min ap=0.3mm（双边） f=0.1 mm/r加工时最大直径为：d=64 mmVc=d n/1000主轴转速 n=1000Vc/d=（1000*100）/（3.14*64）=497.61 r/min进给速度 F= f * n =0.1 * 497.61=49.76mm/min 选取 n=800 r/min F=80mm/min平端面时:选取 n=150 r/min F= 20mm/min打中心孔时:根据经验选取 n=330 r/min 手动进给钻孔时:根据经验选取 n=400 r/min 手动进给另外根据经验切削用量按下列规律取值：主轴转速。硬质合金刀具材料切削钢件时，切削速度取 80 m/min220 m/min，根据公式及加工经验，并根据实际情况，本工件粗加工主轴转速在 400 r/min1000 r/min 内选取，精加工的主轴转速在 800 r/min2000 r/min 内选取。进给速度。粗加工时，为提高生产效率，在保证工件质量的前提下，可选择较高的进给速度，一般取 100 mm/min200 mm/min。精加工的进给速度一般取粗加工进给速度的 1/2。切槽、切断、车孔加工或采用高速钢刀具进行加工时，应选用较低的进给速度，一般在 50 mm/min100 mm/min 内选取。背吃刀量。背吃刀量根据机床与刀具的刚性以及加工精度来确定，粗加工的背吃刀量一般选取 2 mm5 mm（直径量） ，精加工的背吃刀量等与精加工余量，精加工余量一般取 0.2 mm0.5 mm（直径量） 。3.9 加工程序编写3.9.1 大端外圆粗车程序N001 G00G97G99X200Z100M03S200F0.1T0505（切槽刀）G00X190Z-370G72 U1R0.5G72P10Q20X0.1Z0FN010 G01X88.8W20X95.82W36X190N020Z-370G00X200Z100M05T0606(90右偏外圆粗车刀)M03S400F0.2G0X190Z-314G71U1.5R0.5G71P30Q40X0.1Z0N030G01X95.82W80X96.187X100.62W48.860Z-127X100.82W55X115.82W47X180.82W25X190N040G0Z-314X200Z100M05(主轴停转)M023.9.2 小端外圆粗车程序G0G97G99X200Z100M03S500F0.2T0101(90左偏外圆粗车刀)G0X190Z2G71U1.5R0.5G71P50Q60X0.1Z0N050G01X72.82Z-95X76.82W-34X80.82W-70X82