【工装夹具类】复合轴类零件数控加工工艺与编程设计【数控类+夹具】【5张图纸】【优秀】
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毕业设计（论文）中期报告 题目： 复合轴类零件数控加工工艺与编程设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2013 年 3 月 17 日 1. 设计（论文）进展状况 件图、零件精度及技术要求分析 在制订零件的机械加工工艺规程之前，对零件进行工艺性分析，以及对产品零件图提出修改意见，是制订工艺规程的一项重要工作 。此次设计的是一个轴类组合零件 ,此件几何要素间的相互关系明确，条件充分；采用一个主视图和一个剖视图完整的表达零件，尺寸表达完整，符合国家制图标准。有利于编制程序时的数据分析和计算；表面粗糙度的标注明确了各加工面的加工精度要求。 检查零件图的完整性和正确性 ， 在了解零件形状和结构之后，应检查零件视图是否正确 和完整，是否能 足够表达 的 直观、清 楚，绘制是否符合国家标准，尺寸、公差以及技术要求的标注是否齐全、合理等。 对图纸资料进行分析包括零件技术要求分析和结构工艺性分析两个方面。这是制订机械加工工艺的重要步骤，也是学生应当掌握的基本技能。分析技术要求包括四个方面。 （ 1）加工表面的尺寸精度。 （ 2）主要加工表面的形状精度。 （ 3）主要加工表面的相互位置精度。 （ 4）零件的表面质量 类零件的材料、毛坯及热处理 轴类零件材料常用 45 钢，对于中等精度而转速较高的轴，可选用 40合金结构钢；精度较高的轴，可选用轴承钢 ，也可选用球 墨铸铁，对于高转速、重载荷条件下工作的轴，选用 2020低碳合金钢或 38化钢。低碳钢经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度、心部强度和耐冲击韧度，但是热处理变形较大。而氮化钢经调质和表面氮化后，有很高的心部强度、优良的耐磨性和耐疲劳强度，热处理变形却很小。 轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件；有些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，从而获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度，故一般比较重要的轴，多采用锻件。 故本次设计采用零件材料为 45 钢，加工切削性能较好，无热处理和硬度要求。 具的设计 根据本设计所要加工零件的特点，查阅相关资料设计出复合加工要求的夹具。本设计中选粗、精车零件 1 的外圆及台阶作为设计夹具的参照物。完成如下夹具： 图 1. 夹具二维图 图 控设备的选择 选择数控机床时，一般应考虑以下几个方面的问题： （ 1）数控机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。即小的工件应当选择小规格的机床加工，而大的工件则选择大 规格的机床加工，做到设备的合理使用。 （ 2）机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应。根据零件的加工精度要求选择机床，如精度要求低的粗加工工序，应选择精度低的机床，精度要求高的精加工工序，应选用精度高的机床。 （ 3）装夹方便、夹具结构简单也是选择数控设备是需要考虑的一个因素。选择采用卧式数控机床，还是选择立式数控机床，将直接影响所选择的夹具的结构和加工坐标系，直接关系到数控编程的难易程度和数控加工的可靠性。 应当注意的是，在选择数控机床时应充分利用数控设备的功能，根据需要进行合理的开发，以扩大数控机床的功能，满足产品的需要。然后，根据所选择的数控机床，进一步优化数控加工方案和工艺路线，根据需要适当调整工序的内容。 工方案的制定及工序卡、工艺卡 零件加工过程中，为满足零件的几何尺寸、形位精度以及其它各项技术要求，首先必须制订出经济、合理的工艺路线。由于零件生产类型为单件生产，并采用了工序集中的工艺加工倾向安排，即采用通用数控机床 ,配以通用的工装夹具和专用夹具，来保证零件的加工质量，同时也可以提高 劳动生产率，尽量降低生产成本。 数控车工步的安排原则：先粗后精、先近后远、内外交叉、保证工件加工刚度的要求、同一把刀能加工内容连续加工原则。 工序一：车零件 1 左端外轮廓 （ 1）车端面 （ 2）钻中心孔 （ 3）粗车外轮廓，留 车余量 （ 4）精车外轮廓，保证其加工精度及表面粗糙度 （ 5）切槽（宽 ，保证其加工精度 工序二：车零件 2 左端外轮廓 （ 1）粗车端面、外轮廓 （ 2）钻 20通孔 （ 3）精车端面、外轮廓 （ 4）粗车内孔，留 车余量 （ 5）精车内孔保证其加工精度及表 面粗糙度 工序三：车零件 2 右端轮廓 （ 1）粗车内孔，留 车余量 （ 2）精车内孔，保证其加工精度及表面粗糙度 （ 3）粗车外轮廓，留 精车余量 （ 4）精车外轮廓，保证其加工精度及表面粗糙度 工序四：车零件 1 右端 （ 1）车端面、外圆 （ 2）钻 30 深 37孔 （ 3）粗车内孔，留 车余量 （ 4）精车内孔，保证其加工精度及表面粗糙度 （ 5）切内槽（宽 4，保证其加工精度 （ 6）车 内螺纹保证其加工精度 工序五：车零件 1、零件 2 配合件的外轮廓 （ 1）粗车外轮廓，留 车余量 （ 2）精车右内轮廓保证其加工精度及表面粗糙度 2. 存在问题及解决措施 本课题主要研究的是复合轴零件的数控加工，主要难点就在于不太熟悉的夹具设计，刀具的选择等。还有就是自己的数控模拟仿真技术软件的运用还不太熟练。 解决措施：认真下功夫进行软件的学习并进行多次的模拟实践，和老师进行沟通，自己查阅书籍，对刀具和切削用量进行更深一步的了解，借鉴别人经验进行对自己的复合轴加工方案进行的修改。 3. 后期工作安排 （ 1） 9 ：确定对刀、换刀点，切削用量的选择； （ 2） 13：编制数控加 工程序，撰写毕业设计论文； （ 3） 15 周： 核对各零件图、装配图，校正格式，准备论文答辩。 注： 1. 正文：宋体小四号字，行距 22 磅；标题：加粗 宋体四号字 2. 中期报告由各系集中归档保存，不装订入册。 指导教师签字： 年 月 日 - 1 - 毕业设计 (论文 )开题报告 题目： 复合轴类零件数控加工工艺与编程设计 系 别 机电信息系 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 姓 名 学 号 导 师 2012年 12月 16 日 2 1. 毕业设计（论文）综述（题目背景、研究意义及国内外相关研究情况） 目背景 数控加工，就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。数控机床是一种用计算机来控制的机床，用来控制机床的计算机，不管是专用计算机、还是通用计算机都统称为数控系统。数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系统发出的指令。而数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式（数控语言或符号）编制的。数控系统根据程序指令向伺服装置和其它功能部件发出运行或终断信息来控制机床的各种运动 1。利用数控机床加工，其加工产品的质量一致性好，加工精度和效率高，尤其是在复杂的曲线或曲 面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床无法相比的。 究目的及意义 该课题的主要研究目的是数控技术对于轴类的加工工艺和编程。 数控技术技术的应该不但给传统行业带来革命性的变换，伴随着传统行业的工业化，高精度，要效率，高质量，竞争力，带动民生行业高歌猛进，起着举足轻重的地位。通过对典型轴类零件加工的数控加工工艺分析，了解数控技术在轴类零件中的应用。通过对本课题的设计编写可以巩固和加强数控知识，学习课堂上学不到的知识和技术，真正实现将理论变为实践 2。 内外相关研究情 况 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上， 为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工 3。 长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构， 工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过 自动编程系统进行编制。 间没有反馈控制环节，整个制造过程中 是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部 干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正 的设定量，因而影响 此可见，传统 制了 多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。 3 2. 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施 究的基本内容 通过本课题的设计，熟练数控加工的整个设计过程，熟练使用 件。会对零件图进行工艺分析，明白零件技术要求和加工等级，分 析加工重点和难点并提出解决方案，综合零件的尺寸和特点正确选择车床刀具和毛坯。学习制作刀具卡，根据所要加工零件特点和精度要求选择最合适加工刀具并制成刀具卡。刀具长度及型号都是要考虑内容。确定走刀线路，按照零件特点拟定走刀线路，正确的走刀线路可以缩短程序和提高加工效率。正确选择夹具，完成夹具的设计，并绘图。编制数控程序，学会使用数控仿真软件，把编好的程序输入模拟软件中进行仿真加工，检验程序准确性提高数控操作的安全系数。概括起来主要有： （ 1）数控技术对于轴类的加工工艺分析和编程 （ 2）主要侧重于轴类的加工工艺和编程，对零件图的分析，画出零件图，完成三维造型。 （ 3）根据工件拟定加工路线，并编制数控加工编程程序。 （ 4）制定工艺卡。 究步骤、方法及措施 （ 1）数控机床的类型，原理及其结构的分析。 （ 2）分析轴类零件的加工工艺。 （ 3）数控机床的走刀路径分析，并整理走刀路线图。 （ 4）进行数控编程，模拟加工路线是否正确。 （ 5）撰写设计说明书。 采用理论联系实际，利用现有条件设计结构，查阅大量书籍资料来扩充自己对数控车床和编程的认识，提高技术含量和效率。 3. 本课题研究的重点 及难点，前期已开展工作 究的重点、难点 （ 1）拟定加工方案，确定加工路线和加工内容，选择合适的刀具等。 （ 2） 夹具及装夹方法的选择， 以及对一些特殊的工艺的考虑。 （ 3）数控铣工艺分析及程序编制。 （ 4）设计指定工序的机床夹具。 （ 5）完成 零件 的三维建模，并用 动生成数控加工程序。 4 期已开展工作 （ 1） 明确设计要求，查阅文献，收集相关资料，撰写开题报告 （ 2） 零件的结构和技术要求分析 （ 3）绘制零件二维图 如图 1所示： 图 1 轴类零件二维图 （ 4）绘制零件三维图，如图 2 所示： 5 图 2 轴类零件三维图 4 完成本课题的工作方案及进度计划（按周次填写） 1 翻译；明确设计要求，查阅文献，收集相关资料，撰写开题报告 6 3 零件的结构和技术要求分析，进行零件图和三维造型设计 5 进行工艺规程方案设计 7 填写 工艺文件，完成中期答辩 9 整理工艺文件，进行复核，是否有误 11 编制数控车削程序 13编写设计说明书 ， 进行总体修改 15周 毕业答辩 5 指导教师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 6 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 注： 1. 正文：宋体小四号字， 行距 22磅。 2. 开题报告由各系集中归档保存。 7 参考文献 1 陈锡渠 京 清华大学出版社 ,2001 2 万德金 京 机械工业出版社 ,2000 3 姚云英 京 机械工业出版社 ,1998 4 胡家秀 京 机械工业出版社 ,2005 5 邵泽强 北京理工大学出版社 ,2009 6 潭岭 庆大学出版社 ,2006 7 杜 家熙 机械工业出版社 ,2009 8 华茂发 京 机械工业出版社 ,2008 9 杜国成 京 机械工业出版社 ,1997 10周文玉 中国轻工业出版社 ,2008 11顾京 . 数控机床加工程序编制 2006 12隋秀梅 006数控加工自动编程 2008 13杨伟群 控车部分） 2002 14刘哲 图与训练 出版社， 2004 15眭润舟 M机械工业出版社 ,2006年第一版 16詹华西 M电子科技大学出版社 ,2006年 17陈富安 M西安电子科技大学出版社 ,2004年 8 本科毕业设计 (论文 ) 题目：复合轴类零件数控加工工艺与编程设计 系 别： 机电信息 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学 生： 学 号： 指导教师： 2013 年 5 月 I 复合轴类零件数控加工工艺与编程 设计 摘 要 本设计主要讲述复合轴类零件的数控车削加工工艺及其数控编程。 数控加工工艺设计的主要任务是制订加工工艺规程 ， 也是数控机床加工前的准备工作。数控机床加工程序不仅要包括零件的工艺过程，而且还要包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸以及机床的运动过程。 本 设计 针对典型轴类配合零件进行了数控加工工艺设计及程序的编制。工艺设计方面从零件图 开始 ，选择数控设备，对零件定位基准及装夹方式进行确定，制定了合理的加工方案，划分数控加工工序，确定工步顺序，合理选择刀具和对刀点，设计出某一加工步骤的夹具，最 终 确定加工余量 ， 最终 得出完整的工序卡片，工艺卡片，并编制完整的程序单。 用仿真软件对程序的正确性进行验证，写出本次毕业设计总结。 关键词： 轴类配合零件；夹具设计 ； 工艺分析；数控仿真 C on C C is to C C of of NC of is C of a of of to of 录 第 1 章 绪论 . 1 述 . 1 控加工研究意义及现状 . 1 控加工发展趋势 . 2 文主要研究内容 . 3 第 2 章 复合轴类零件的数控加工工艺分析 . 4 件图及工艺分析 . 4 件的材料、毛坯及热处理 . 5 件三维图形的建立 . 5 定加工方案 、确定加工顺序 . 7 位基准的选择 . 8 具及对刀的选择 . 9 确选择粗、精加工刀具 . 9 定对刀方式及对刀点 . 10 削用量的选择 . 10 削用量的确定 . 10 工余量的确定 . 11 定基本工时 . 11 具的设计 . 17 件装夹的基本要求 . 17 具图的设计 . 17 定合理的装夹方式 . 19 第 3 章 复合轴类零件 数控模拟加工 . 20 形处理 . 20 标处理 . 20 工坯料 . 20 合轴零件曲面粗加工 . 21 合轴零件的精加工以及后处理 . 24 第 4 章 编制数控加工程序单 . 25 程技巧 . 25 制数控加工程序 . 25 第 5 章 结 论 . 27 谢 . 28 参考文献 . 29 毕业设计（论文）知识产权声明 . 错误 !未定义书签。 毕业设计（论文）独创性声明 . 31 附录 1. 33 附录 2 . 38 1 绪论 1 第 1 章 绪论 述 数控加工，就是泛指在数控机床上进行零件加工的工艺过程。数控机床是一种用计算机来控制的机床，用来控制机床的计算机，不管是专用计算机、还是通用计算机都统称为数控系统。数控机床的运动和辅助动作均受控于数控系统发出的指令 1。而数控系统的指令是由程序员根据工件的材质、加工要求、机床的特性和系统所规定的指令格式（数控语言或符号）编制的。数控系统根据程序指令向伺服装置和其它功能部件发出运行或终断信息来控制机床的各种运动。利用数控机床加 工，其加工产品的质量一致性好，加工精度和效率高，尤其是在复杂的曲线或曲面、多工艺复合化加工和高精度要求的产品加工时，其优点是传统机床无法相比的 2。 控加工研究意义及现状 数控机床的出现及它所带来的巨大的效益，引起了世界各国科技界和工业界的普遍重视。几十年来，数控机床在品种、数量、加工范围和加工精度等方面有了惊人的发展，随着电子元件的发展，数控装置经历了使用电子管、分立元件、集成电路的过程。特别是使用了小型计算机和微处理机以来，数控机床的性能价格比日趋合理，可靠性日益提高 3。在工业发达的国家 ，数控机床在工业、国防等领域的应用已相当普遍，已由开始阶段的解决单件、小批量复杂形状的零件加工，发展到为减轻劳动强度、提高劳动生产率、保证质量、减低成本等地中批量甚至大批量生产的应用。现在认为，即使是对批量在 500之间的不复杂的零件用数控机床加工也是经济的。随着经济发展和科学的进步，我国的数控机床方面的开发、研制、生产等将得到迅速发展。发展数控机床是当前机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。 数控车床是车削加工功能较全的数控机床，它可以把车削、铣削、螺纹加工、钻削等功能集中在一台 设备上，使其具有多种工艺手段。数控车床设有旋转刀架或旋转刀盘，在加工过程中由程序自动选用刀具和更换刀位 3。采用数控车床进 行加工可以大大提高产品质量，保证加工零件的精度，减轻劳动强度，为新产品的研制和改型换代节省大量的费用，提高企业产品的竞争力。 数控技术技术的应用不但给传统行业带来革命性的变换，伴随着传统行业的工业化，高精度，要效率，高质量，竞争力，带动民生行业高歌猛进，起着举足轻重的地位。通过对典 毕业设计（论文） 2 型轴类零件加工的数控加工工艺分析，了解数控技术在轴类零件中的应用。通过对本课题的设计编写可以巩固和加强 数控知识，学习课堂上学不到的知识和技术，真正实现将理论变为实践。 随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化 4；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数 ，实现了在线诊断和智能化故障处理 ;在网络化基础上，数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。 长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构， 能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过 自动编程系统进行编制。 间没有反馈控制环节，整个制造过程中 是一个封闭式的开环执行机构 5。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀 具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正 的设定量，因而影响 工作效率和产品加工质量。由此可见，传统 统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了 多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行 6。 控加工发展趋势 a. 总线式、模块化结构的 置。采用多微处理机、多主总线体系结构，提高系统计算能力和响应速度。模块化有利于满足 用户需要，构成最小至最大系统。 b. 在 基础上开发 置充分利用通用 丰富的软件资源，随硬件的升级而升级，适当配置高分辨率的彩色显示器。通过图像、多窗口、菜单驱动以及多媒体等方式，得到友好的人机界面。 c. 控。 作为人机界面，同时利用其大容量存储能力和较强的通信能力，又可作机床控制用，成为 控。 d. 开放性。现代数控系统要求控制系统的硬件体系结构和功能模块具有兼容性，软件的层次结构、模块结构、接口关系等均符合规范标准，以方便于机床制造商将特殊经验 植入系统，让数控机床用户有自动化开发环境。 毕 业设计（论文） 3 e. 大容量存储器的应用和软件的模块化设计，不仅丰富了数控功能，同时也加强 统的控制功能。它具备通信联网能力，支持多种通用和专用的网络操作，为工厂自动化提供基础设备。 f. 将多种控制功能 (如刀具破损检测、物料搬运、机械手控制等 )都集成到数控系统中，使系统实现多过程、多通道控制，即具有一台机床同时完成多个独立加工任务，或控制多台和多种机床的能力。 g. 面向车间编程技术和智能化。系统能提供会话编程、蓝图编程和面向车间的编程技术和 实现二三维加工过程的动态仿真，并引入在线诊断、模糊控制等智能机制 9。 文主要研究内容 本课题针对典型轴类配合零件进行了数控加工工艺设计及程序的编制。工艺设计方面从零件图入手，然后选择数控设备，接着对零件定位基准及装夹方式进行确定，之后制定了合理的加工方案，随后划分数控加工工序，确定工步顺序，设计合适的夹具，合理选择刀具和对刀点，最后确定加工余量。最终得出完整的工序卡片，并编制完整的程序单。 通过本课题的设计，熟练数控加工的整个设计过程，熟练使用 件和 件。对零件图进行工艺 分析，明白零件技术要求和加工等级，分析加工重点和难点并提出解决方案，综合零件的尺寸和特点正确选择车床刀具和毛坯。制作刀具卡，根据所要加工零件特点和精度要求选择合适加工刀具并制成刀具卡。确定走刀线路，按照零件特点拟定走刀线路。设计合适的夹具，完成夹具的设计，并绘图。编制数控程序，学会使用数控仿真软件，把编好的程序输入模拟软件中进行仿真加工，检验程序准确性提高数控操作的安全系数。概括起来主要有： a. 学习 数控技术 的概况和发展 。 b. 对零件图的分析，画出零件图，完成三维造型 ，研究 轴的加工工艺和 工艺分析 ，确定切削用量。 c. 根据工件拟定加工路线， 制定工艺卡，设计夹具， 并 手工 编制数控加工编程程序。 d. 利用仿真软件验证程序，最后整理并完成各类图纸和说明书 。 2 复合轴类零件的数控加工工艺分析 4 第 2 章 复合轴类零件的数控加工工艺分析 件图及工艺分析 图 图 套筒 毕业设计（论文） 5 在制订零件的机械加工工艺规程之前，对零件进行工艺性分析，以及对产品零件图提 出修改意见，是制订工艺规程的一项重要工作。此次设计的是一个轴类组合零件 ,此件几何要素间的相互关系明确，条件充分；采用一个主视图和一个剖视图完整的表达零件，尺寸表达完整，符合国家制图标准。有利于编制程序时的数据分析和计算；表面粗糙度的标注明确了各加工面的加工精度要求。 检查零件图的完整性和正确性，在了解零件形状和结构之后，应检查零件视图是否正确和完整，是否能足够表达的直观、清楚，绘制是否符合国家标准，尺寸、公差以及技术要求的标注是否齐全、合理等。 该组合零件表面由内外表面、内圆锥面、椭圆面、圆、顺圆弧、逆圆弧 及内螺纹等表面组成。其中件一的尺寸精度主要有 24 、 、 、 44 ，长度尺寸 130 ，位置精度以 中心为基准， 圆柱面、椭圆面和圆弧面的表面粗糙度值 1.6 求较高。件二的尺寸精度主要有 24 、 34 60003.038 度尺寸 52 ，位置精度以 中心为基准， 24 内圆柱面和圆弧面的表面粗糙度值 1.6 求较高。零件图尺寸标注完 整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清除完整。 件的材料、毛坯及热处理 轴类零件材料常用 45 钢，对于中等精度而转速较高的轴，可选用 40合金结构钢；精度较高的轴，可选用轴承钢 ，也可选用球墨铸铁，对于高转速、重载荷条件下工作的轴，选用 2020低碳合金钢或 38碳钢经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度、心部强度和耐冲击韧度，但是热处理变形较大。而氮化钢经调质和表面 氮化后，有很高的心部强度、优良的耐磨性和耐疲劳强度，热处理变形却很小。 轴类零件最常用的毛坯是圆棒料和锻件；有些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，从而获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度，故一般比较重要的轴，多采用锻件。 故本次设计采用零件材料为 45 钢，加工切削性能较好，无热处理和硬度要求。 件三维图形的建立 根据分析完后正确的零件图通过三维画图软件确定三维模型。 毕业设计（论文） 6 图 轴的三维图 图 套筒三维图 毕业设计（论文） 7 图 配合件三维图 定加工方案、确定加工顺序 零件加工过程中，为满足零件的几何尺寸、形位精度以及其它各项技术要求，首先必须制订出经济、合理的工艺路线。由于零件生产类型为 多 件生产，并采用了工序集中的工艺加工倾向安排，即采用通用数控机床配以通用的工装夹具，来保证零件的加工质量，同时也可以提高劳动生产率，尽量降低生产成本。拟订工艺路线是制定工艺规程的关键步骤，其主要内容包括选择各表面 的加工方法、安排工序的先后顺序，确定工序集中与分散程度等。为保证达到零件的几何形状、尺寸精度、位置精度及各项技术要求，必须制定合理的工艺路线。 数控加工工序的划分一般可按下列方法进行： a. 以一次安装所进行的加工作为一道工序； b. 以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序； c. 以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序；d. 以粗、精加工划分工序。 综上面分析，拟订以下加工方案： 工序一车零件 1 左端 工序二车零件 2 左端 工序三车零件 2 右端 工序四车零件 1 右端 工序五车零件 1、零件 2 两件配合 加工外轮廓面 数控车工步的安排原则：先粗后精、先近后远、内外交叉、保证工件加工刚度的要求、同一把刀能加工内容连续加工原则。 毕业设计（论文） 8 工序一：车零件 1 左端外轮廓 （ 1）车端面 （ 2）钻中心孔 （ 3）粗车外轮廓，留 车余量 （ 4）精车外轮廓，保证其加工精度及表面粗糙度 （ 5）切槽（宽 保证其加工精度 工序二：车零件 2 左端外轮廓 （ 1）粗车端面、外轮廓 （ 2）钻 20通孔 （ 3）精车端面、外轮廓 （ 4）粗车内孔，留 车余量 （ 5）精车内孔保证其加工精度及表面粗糙度 工序三：车 零件 2 右端轮廓 （ 1）粗车内孔，留 车余量 （ 2）精车内孔，保证其加工精度及表面粗糙度 （ 3）粗车外轮廓，留 精车余量 （ 4）精车外轮廓，保证其加工精度及表面粗糙度 工序四：车零件 1 右端 （ 1）车端面、外圆 （ 2）钻 30深 37孔 （ 3）粗车内孔，留 车余量 （ 4）精车内孔，保证其加工精度及表面粗糙度 （ 5）切内槽（宽 4保证其加工精度 （ 6）车 内螺纹保证其加工精度 工序五：车零件 1、零件 2 配合件的外轮廓 （ 1）粗车外轮廓，留 车余量 （ 2）精车右内轮廓保证其加工精度及表面粗糙度 位基准的选择 在指定工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有较大的影响，当用夹具安装时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度，因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。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 粗 基准，再选择 精 基准。 a. 精基准的选择 毕业设计（论文） 9 选择精基准时，主要考虑保证加工精度和工件安装方便可靠。 结合零件的加工要求及毛坯的质量，应以 设计基准作为定位基准，这样设计基准与定位基准重合满足基准重合原则；选择以 60准满足基准统一原则。对工件的轮廓及整体形状精度的保证非常有利。 b. 粗基准的选择 选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，并注意应尽快获得精基面。根据精基准的选择和零件的加工要求，选择该组合零件毛坯的外圆为粗基准。 具及对刀的选择 确选择粗、精加工刀具 a. 按用途可分为 外圆、台肩、端面、切槽、切断、螺纹和成形车刀等。还有专供自动线和数字控制机床用的车刀。 b. 按结构可分为 整体车刀、焊接车刀、机夹车刀、可转位车刀和成型车刀。其中可转位车刀的应用日益广泛，在车刀中所占比例逐渐增加。 c. 按材料可分为 高碳钢、高速钢 、非铸铁合金刀具、 烧结碳化刀具、 陶瓷车刀 、钻石刀具。 本设计所要用到的刀具参见下表： 表 控加工刀具卡片 序号 刀具号 刀具规格名 称 数量 加工表面 备注 1 20 钻头 1 钻通孔 2 30 钻头 1 钻盲孔 3 3外圆车刀 1 粗精车外轮 廓表面 2525 4 刀 1 镗内 孔各表面 2020 5 螺纹刀 1 粗精车内螺 纹 2525 6 切槽刀 1 切 断 2525 7 切槽到 1 切 4 2525 毕业设计（论文） 10 定对刀方式及对刀点 a. 对刀方式 对刀是数控加工中的主要操作和重要技能。对刀的准确性决定了零件的加工精度，同时，对刀效率还直接影响数控加工效率。深入理解数控车床的对刀原理对于操作者保持清晰的对刀思路、熟练掌握对刀操作以及提出新的对刀方法都具有指导意义。对刀的实质是确定随编程而变 化的工件坐标系的程序原点在唯一的机床坐标系中的位置。数控车削的对刀方式有几种，本次设计采用试切对刀的方法对刀。 b. 对刀点 对刀点可以设在被加工工件上，也可设在夹具或机床上，选择对刀点的原则：对刀点的位置容易确定；能够方便换刀，以便与换刀点重合；对刀点应与工件坐标系原点重合。 削用量的选择 削用量的确定 a. 背吃刀量 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 。 b. 进给量 f 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 /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= /r，精车时常取 f= /r，切断时 f= /r。 c. 主轴转速 n 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。切削速度除了计算和查表选取外，还可以根据实践经验确定。需要注意的是，交流变频调速的数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。切削速度确定后，用公式 n =1000 n（ r/ 毕业设计（论文） 11 工余量的确定 加工余量是指加工过程中在工件表面所切去的金属层厚度。加工余量一般指的是公称余量，公称余量即公称尺寸之差。 影响加工余量的因素 ： (1)前工序的表面质量（包括表面粗糙度 H a 和表面破坏层深度 S a ）； (2)前工序的工序尺寸公差 T a ； (3)前工 序的位置误差 a ，如工件表面在空间的弯曲、偏斜以及空间误差等； (4)本工序的安装误差 b 。 加工余量大小，直接影响零件的加工质量和生产率。加工余量过大，不仅增加机械加工劳动量，降低生产率，而且增加材料、工具和电力的消耗，增加成本。但若加工余量过小，又不能消除前工序的各种误差和表面缺陷，甚至产生废品。因此，必须合理地确定加工余量。其确定的方法有： a. 经验估算法 经验估算法是根据工艺人员的经验来确定加工余量。为避免产生废品，所确定的加工余量一般偏大。适于单件小批生产。 b. 查表修正法 此法根 据有关手册，查得加工余量的数值，然后根据实际情况进行适当修正。这是一种广泛使用的方法。 c. 分析计算法 这是对影响加工余量的各种因素进行分析，然后根据一定的计算式来计算加工余量的方法。此法确定的加工余量较合理，但需要全面的试验资料，计算也较 复杂，故很少应用。 定切削用量及基本工时 切削用量主要是指切削速度、进给量和 切削深度。影响切削用量的因素有：刀具材料、结构形状以及刚度；被加工零件的材料及其切削性能、零件的形状和刚度；机床的性能、功率和刚度；加工方法对加工精度及表面粗糙度的要求；对生产率的 要求等。 工序一：车零件 1 左端外轮廓 工步一 车端面 （ 1）背吃刀量确定 ， （ 2）进给量的确定 , 选取 r。 （ 3）速度的计算 ,由表选取 v = 150mm/公式 n=1000d (求出转速 n 参照表选取 n =800 d=60此转速带入 公式： 1000(求出实际 切 削速度 v （ 4）基本时间轴前端面： l =60据2l=132l=2表得1l=5 公式 毕业设计（论文） 12 fj 1 (得出步 2 钻中心孔 （ 1）进给量的确定，由表选取 f =r （ 2）切削速度的计算，选取 n=800r/步 3 外圆粗加工 （ 1）背吃刀量确定 ， （ 2）进给量的确定 , 由表选取 f =r。 （ 3）速度的计算 ,由表选取 v = 60mm/公式（ 出转速n 照表选取 n =500 将此转速带入公式（ 出实际 切削速度 v （ 4）基本时间轴前端： l =31据2l=132l=2表得1l=5公式 (出步 4 外圆精加工 （ 1）背吃刀量确定 ， （ 2）进给量的确定 , 由表选取 f =r。 （ 3）速度的计算 ,由表选取 v = 100mm/公式（ 出转速n 照表选取 n =800 将此转速带入 公式（ 出实际 切削速度 v （ 4）基本时间轴前端： l =31据2l=132l=2表得1l=5公式 (出步 5 切槽（宽 保证其加工精度 （ 1）背吃刀量确定 ， （ 2）进给量的确定 , 由表选取 f =r。 （ 3）速度的计算 ,由表选取 v = 50mm/公式（ 出转速n 照表选取 n =300 将此转速带入公式（ 出实际 切削速度 v （ 4）基本时间槽长度： l =据2l=132l=1表得1l=2公式 (出 工序二：车零件 2 左端外轮廓 毕业设计（论文） 13 工步 1 粗车端面、外轮廓 （ 1）背吃刀量确定 ， （ 2）进给量的确定 , 由表选取 f =r。 （ 3）速度的计算 ,由表选取 v = 50mm/公式（ 出转速n 照表选取 n =500 将此转速带入公式（ 出实际 切削速度 v （ 4）基本时间轴长： l =52据2l=132l=2表得1l=5公式 (出 工步 2 钻 20通孔 （ 1）背吃刀量确定 ， （ 2）速度的计算 ,由表选取 v =30 mm/公式（ 出转速n 照表选取 n =450 将此转速带入公式（ 出实际 切削速度 v （ 3）基本时间轴长： l =52据2l=132l=2表得1l=5公式 (出 工步 3 精车端面、外轮廓 （ 1）背吃刀量确定 ， （ 2）进给量的确定 , 由表选取 f =r。 （ 3）速度的计算 ,由表选取 v = 100mm/公式（ 出转速n 照表选取 n =800 将此转速带入公式（ 出实际 切削速度 v （ 4）基本时间轴长： l =52据2l=132l=2 表得1l=5公式 (出 工步 4 粗车内轮廓 （ 1）背吃刀量确定 ， （ 2）进给量的确定 , 由表选取 f =r。 （ 3）速度的计算 ,由表选取 v = 40mm/公式（ 出转速n 照表选取 n =500 将此转速带入公式（ 出实际 切削速度 v （ 4）基本时间轴长： l =52据2l=132l=2表得1l=5公式 (毕业设计（论文） 14 求出 工步 5 精车内轮廓 （ 1）背吃刀量确定 ， （ 2）进给量的确定 , 由表选取 f =r。 （ 3）速度的计算 ,由表选取 v = 60mm/公式（ 出转速n 照表选取 n =800 将此转速带入公式（ 出实际 切削速度 v （ 4）基本时间轴长： l =52据2l=132l=2表得1l=5公式 (出 工序三：车零件 2 右端轮廓 工步 1 粗车内孔 （ 1）背吃刀量确定 ， （ 2）进给量的确定 , 由表选取 f =r。 （ 3）速度的计算 ,由表选取 v = 60mm/公式（ 出转速n 照表选取 n =500 将此转速 带入公式（ 出实际 切削速度 v （ 4）基本时间轴前端长： l =26据2l=132l=2表得1l=5公式(出 工步 2 精车内孔 （ 1）背吃刀量确定 ， （ 2）进给量的确定 , 由表选取 f =r。 （ 3）速度的计算 ,由表选取 v = 100mm/公式（ 出转速n 照表选取 n =800 将此转速带入公式（ 出实际 切削速度 v （ 4）基本时间轴前端长： l =26据2l=132l=2表得1l=5公式(出 工步 3 粗车外轮廓 （ 1）背吃刀量确定 ， （ 2）进给量的确定 , 由表选取 f =r。 （ 3）速度的计算 ,由表选取 v =100 mm/公式（ 出转速n 照表选取 n =500 将此转速带入公式（ 出实际 切 毕业设计（论文） 15 削速度 v （ 4）基本时间轴前端长： l =27据2l=132l=2表得1l=5公式(出 工步 4 精车外轮廓 （ 1）背吃刀量确定 ， （ 2）进给量的确定 , 由表选取 f =r。 （ 3）速度的计算 ,由表选取 v = 150mm/公式（ 出转速n 照表选取 n =800 将此转速带入 公式（ 出实际 切削速度 v （ 4）基本时间轴前端长： l =27据2l=132l=2表得1l=5公式(出 工序四：车零件 1 右端 工步 1 车端面
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