数控车床轴零件的加工.docx
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数控车床轴零件的加工
毕业设计〔论文〕评审表
学生##
学号
所在系部
机械工程系
所学专业
数控技术
所在班级
毕业设计题目
数控车床轴零件的加工
指导教师审查意见
指导教师签字：
年月日
评阅教师评阅意见
评阅教师签字：
年月日
辩论记录
毕业设计标题
数控车床轴零件的加工
辩论日期
年月日
辩论地点
用简洁语言记录辩论过程，辩论委员会提出的问题和学生回答情况：
辩论委员会记录人〔签字〕：
辩论委员会评语与成绩
辩论委员会对毕业设计的学术评〔论文选题意义，所用资料和数据的可靠性，写作的规X化与逻辑性，实用性与创新性；主要不足之处，辩论情况与成绩〕：
辩论委员会主席〔签字〕：
年月日
本毕业设计成绩
毕业设计〔论文〕任务书
学生##
学号
所在系部
机械工程系
所学专业
数控技术
所在班级
联系
毕业设计题目
数控车床轴零件的加工
指导教师
姓名
职称
工作单位与所从事专业
联系方式
本设计选题根据〔欲解决的问题与其实用价值〕
本课题是根据高职数控技术专业教学计划选定的，旨在通过本课题的研究，使学生全面理解数控技术专业知识、掌握轴类的工艺设计、如何确定工序、还有刀具、夹具与数控车床如何的选用。
帮助学生走上工作岗位时能尽快胜任工作。
专业方向、根本理论与设计内容〔设计要求和设计步骤要求详细到章节〕：
1、本课题的设立是阶梯轴的设计；
2、根本理论依据是：
数控加工工艺、机械根底和机械技术、金属切削原理与刀具、数控机床加工程序的编制；
3、设计要求：
通过对阶梯轴的设计，使学生在零件的分析和加工工艺设计过程中，得到结构构思、方案分析、工艺性分析、机械制图、数控编程、编写技术文件和查阅技术资料的等方面的综合训练，树立正确的工艺设计思想，掌握根本的工艺设计方法，并培养学生具有初步的工艺分析、数控编程与绘图能力。
4、设计步骤:
（1）零件图的分析
（2）毛坯的选择
（3）工艺规程的设计
（4）轴的数控编程
（5）总结
总结这次设计所遇到的问题，进一步提高自己的设计能力，动手能力，工艺的编制能力等
主要参考文献、资料：
1、X战术主编.《数控机床与其维修》.人民邮电出版
2、荣维芝主编.《数控机床加工程序的编制》.机械工业
3、焦小明主编.《机械加工技术》.机械工业
4、田春霞主编.《数控加工技术》.机械工业
5、陈立德主编.《机械设计根底》.高等教育
6、周开勤主编.《机械零件手册》高等教育
7、X力主编.《机械制图》.高等教育出版
8、《机床设计手册》编写组主编.《机床设计手册之零件设计》.机械工业出版
9、《数控机床编程与原理》.机械工业出版
10、《金属切削机床设计》.##科学技术
教研室审批意见
专业教研室主任签字：
〔盖章〕
系部审批意见
系部主任签字：
〔盖章〕
前言……………………………………………………3
摘要……………………………………………………5
1零件结构工艺与毛坯的选择…………………………6
1.1零件图结构工艺……………………………………………6
1.3毛坯分析……………………………………………………6
2选择加工设备与刀、夹、量具…………………………8
2.1机床的选择…………………………………………………8
2.2刀具的选择…………………………………………………8
2.3夹具的选择…………………………………………………10
2.4量具的选择…………………………………………………11
3加工工艺分析……………………………………………12
3.1装夹方式……………………………………………………12
3.2定位基准的选那么……………………………………………12
3.3数控车削加工工艺过程的拟定…………………………
3.4螺纹加的加工………………………………………………14
4加工步骤…………………………………………………15
5工艺规程的设计…………………………………………17
5.1数控加工的刀具卡…………………………………………17
5.2数控加工的工序卡…………………………………………18
5.3数控加工的工艺卡…………………………………………20
6程序的编制………………………………………………21
总结…………………………………………………………………24
参考文献…………………………………………………23
后记…………………………………………………………………25
前言
毕业设计是我们完毕大学学习生活走向社会的一个中介和桥梁。
毕业设计是我们大学生才华的第一次显露，是向祖国和人民所交的一份有分量的答卷，是投身社会主义现代化建设事业的报道书。
撰写毕业设计是我们在校最后一次知识的全面检验，是对根本知识，根本理论和根本技能掌握程度的一次总测试。
撰写毕业设计中需要将理论运用于实际操作中，并通过自己对知识的掌握和学习将零件的结构分析清楚。
并进一步对其进展工艺分析。
轴类零件的车削加工涉与到我们数控知识的很多方面。
首先必须能够作到：
1：
掌握根本指令的综合使用能力。
2：
掌握典型轴类综合零件的加工顺序编排。
3：
应用复合循环指令。
4：
能根据零件图计算各坐标点。
5：
能确定有关的切削用量，能对加工质量进展分析处理。
6：
能熟练掌握刀具补偿调整，掌握保证尺寸精度的技能技巧。
此次设计的轴类零件加工方案的技能点主要在于端面圆弧的加工，零件的编程，螺纹的加工。
这些都是我们学习三年数控必须掌握的根底知识，也是考验我们是否能学以至用的时候。
通过对需要加工的零件，进展结构与技术要求的分析和加工工艺的分析与刀具的选择，使得自己对所学的知识做一次全面的总结。
在这个过程中也了解到关于数控技能方面的一些操作规程。
零件的结构关系着整个设计方案的设计思路和逻辑思维顺序，而技术要求那么是在零件加工过程中要求零件的完整性与正确性，对材料的选择也是需要与其用心分析的。
结构工艺那么包括精度分析，粗糙度分析，尺寸标注应符号数控加工特点。
而工艺规程设计那么包括
1：
基准的选择。
2：
加工方法的选择。
3：
划分加工程序。
4：
热处理。
5：
辅助工序。
6：
工艺路线制定分析。
而在此过程中选择加工设备与刀，夹，量具是个十分重要的选择环节，车削为成品的零件假设要达到预期的尺寸与精度，必须选择与其相应的，有准确的刀尖角与刀尖半径的刀具。
而切削之前必须将工件所需要的夹具选定好，并且装夹好。
而加工工艺设计那么包括工序尺寸与公差计算，切削参数的计算，切削用量的计算，走刀路线的计算和时间定额计算。
这些知识得到了充分的利用，也锻炼了我们三年来的运用数控的能力，当然还包括了对我们综合素质的考验，语言组织能力，逻辑思维能力等等。
通过这次设计明白了还有很多知识都需要自己去努力学习，所以诚心希望教师多多指导，忠心感谢！
摘要
通过轴类零件加工工艺分析设计设计，使我们在拟定工工艺分析方案过程中，得到方案分析、结构工艺性、机械制图、零件设计、编写技术文件和查阅技术资料的等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握根本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析、结构设计与计算能力，并阐述了在职校机械加工实习课中如何对轴类零件进展工艺分析，从而提高工件质量。
【关键词】：
轴类零件、零件图的工艺分析、数控加工工序卡
Abstract
Throughtheanalysisofthetechnologyofmachiningpartsdesign,makeusworkinplanningprocessanalysisandprocessschemeanalysis,structure,process,mechanicaldrawings,partsdesign,writeaccessandtechnicaldocumentsofinformationtechnologyaspectsofprehensivetraining,setsupthecorrectdesignideas,graspthebasicdesignmethod,andtrainsthestudenttohavethepreliminarystructureanalysisanddesigncalculationanddesignabilityinschools,andexpoundshowtopracticelesson,mechanicalprocessingofaxialpartsprocessanalysis,soastoimprovethequalityofworkpiece.
[key]:
axialparts,partsoftheprocessanalysis,numericalcontrolcharprocess
1零件结构工艺与毛坯的选择
1.1零件图结构工艺
1〕零件图如下图：
〔1〕、未注倒角1×45o,锐角倒钝0.2×45°。
〔2〕、未注公差尺寸按GB1804-M。
〔4〕、毛坯尺寸：
〔φ60×200〕。
〔5〕、材料：
45#调质处理26-36HRC。
2〕零件零件结构工艺
该零件外表由圆柱面、圆锥面、顺圆弧面、逆圆弧面、螺纹面、等外表组成.图示零件各几何元素之间关系表达清楚完整，其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和外表粗糙度要求.¢560-0.03、¢340-0.025、¢360-0.025、¢300-0.03的外圆面、锥面，外圆外表粗糙度为Ra3.2um,零件材料为45钢，调质处理26-36HRC,材料的切削加工性能好。
根据上述零件几何结构分析与技术分析，选择棒料，毛坯尺寸为¢60×200。
在数控车床上按粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段进展加工。
粗加工时，为保证高的外表质量，留余量0.5mm待精加工。
依据基准统一原那么与重合的原那么，精加工时，以外圆为基准，加工轮廓的外形，由于工件有硬度要求，粗加工后、精加工之前进展调质处理，加工过程中，应穿插安排检验的辅助工序。
1.2毛坯的选择
轴套类零件毛坯的形式有棒料，锻件和铸件三种。
光轴和直径相差不大的阶梯轴，毛坯一般以棒料为主外圆直径相差较大的轴或重要的〔如主轴〕宜选用锻件毛坯，既节省材料，减少切削加工的劳动量，又改善其力学性能。
结构复杂的大型轴类零件〔如曲轴〕可以采用铸件毛坯。
该零件为外圆直径相差较大的主轴，所以应该选用铸件毛坯。
2选择加工设备与刀，夹，量具
2.1加工设备的选择
CAK6140技术规格:
加工最大直径在床身上
在刀架上
400mm
210mm
加工最大长度
750mm
中心距
1500mm
主轴转速级数
24级
主轴转速X围正
反
14～1580
0～1400
刀架最大回转角度
360度
主轴每转刀架进给量纵横
0.08～1.950.04～0.79
主轴电动机功率
5.5KW
机床重量
2097KG
机床外形尺寸
1500×750×1450
2．2刀具
刀具切削局部的材料，直接影响刀具的切削性能。
刀具的刀杆可以采用45钢或40Cr钢等结构钢材制造，调制后硬度为30——40HRC。
而刀具的切削局部不仅要承当切削过程中的高温高压与冲击载荷，而且还要受到切屑与工件的强烈摩擦，因此作为刀具的切削局部的材料，必须具备以下性能：
1）硬度必须高于工件材料的硬度。
2）足够的硬度与韧性。
3）较高的耐热性能。
4）较高的耐磨性。
5）良好的工艺性。
其中高速钢与硬质合金是目前使用最广的两类刀具材料。
1）高速钢广泛用于各种刀具，特别是切削刃形状较复杂的刀具。
2）目前车刀大都采用硬质合金，钨钛钴类合金适用于加工钢材，钨钴类适用于加工铸铁与有色金属材料。
考虑到以上几个方面，联系到我们所加工的零件，我们选用硬质合金材料的车刀刀片。
〔详细见
〔图三〕
注：
外圆车刀：
刀尖角为35°，螺钉压紧式刀尖圆弧半径为0.4mm.
注：
加工零件各外圆柱外表；
〔图二〕
注：
加工零件右端5MM直槽
〔图四〕
注：
螺纹车刀：
刀尖为60°
2.3夹具
1.车床夹具的主要功能，就是在车削加工工件的过程中，按照正确的位置和方向，稳定可靠的装夹工件。
即使工件在加工过程中受到切削力和其它外力影响，仍然始终保持工件被装夹在正确的位置和方向。
同时，车床夹具应该保持工件不因受夹紧力影响而造成尺寸精度或形状位置精度超过允许X围。
2.在设计机床使用夹具时，其结构应保证在一次定位后实现多面的加工，使工件加工部位都可以得以加工。
应力求使夹具结构简单，标准化，通用化和自动化。
以提高加工效率和降低本钱.加工费用。
尽可能使用通用元件的拼装的组合可调夹具，以缩短生产准备周期。
通用元件重复使用，经济效益好。
3.夹具设计时，应保证工件装卸方便迅速，以减少工件的夹紧松开时间，机床所使用的夹具应具有足够的精度，并具有良好的精度保持性和足够的刚度，以防止受力变形而失去原有的精度。
考虑以上几点，我们的夹紧方案如下：
1粗车时：
采用一夹一顶装夹方式，其夹具前三爪卡盘和前顶尖。
2精车时：
采用两顶尖间装夹方式。
2．4量具
检验是测量和监控主轴加工质量的一个重要环节。
除了工序间检验以外，在全部工序完成之后，应对主轴的尺寸精度.形状精度.位置精度和外表粗糙度进展全面的检查。
以便确定主轴是否达到各项技术要求，还可以从检验是否达到各项技术要求，而且还可从检验的结果与时发现各道工序中存在的问题，以便与时纠正，监视工艺过程正常进展。
检验的依据是主轴工作图。
检验工作按一定顺序进展，先检验各级外圆的尺寸精度，素线平行度和圆度，用外观比拟法检验各外表的粗糙度与外表缺陷，然后在专用夹具上测量位置偏差。
在成批生产时，假设工艺过程比拟稳定，且机床精度较好，有些项目常常采用抽检的方法，并不逐项检验。
主要配合外表的硬度应在热处理车间检验。
量具我们选用：
（1）游标卡尺
（2）主轴检测棒
3加工工艺分析
3.1装夹方式
零件没有较高的同轴度要求。
因此采用三爪自定心卡盘装卡。
1）装卡零件毛坯外露175mm。
2）加工时，以毛坯的轴线为基准，用三爪自定心卡盘定心夹紧。
精加工时，以¢300+0.04的轴线为基准。
3.2定位基准的选择
定位基准的选择分为零件的工艺基准和设计基准。
设计基准由零件图给定，而定位基准可以有不同的方案。
一般在第一道工序中只能选用毛坯外表来定位在以后的工序中可以采用已加工过的外表来定位。
如工件上没能作为定位基准的恰当外表，此时必须在工件上专门设置或加工出定位的基面，称为辅助基准。
辅助基准在零件工作中并无用途，完全是为了工艺上的需要，加工完毕后如有必要可以去掉辅助基准。
轴类零件的定位基准,最常见的为两中心孔,因为轴类零件各外圆外表,锥孔,螺纹外表的同轴度,以与端面对旋转轴线的垂直度,均与主轴的轴线有关,而这些外表的设计基准都是轴的轴线,假设用两中心孔定位,就能符合基准重合的原那么,而且,用中心孔作定位基准,能够最大限度的在一次装夹中加工出多个外圆和端面,这也符合基准统一的原那么,所以,只要有可能,就应尽量采用中心孔作轴加工的定位基准。
3.3数控车削加工工艺过程的拟定
3.3.1零件外表数控车削加工方案确实定
一般根据零件的加工精度，外表粗糙度、材料、结构形状、尺寸与生产类型确定零件外表的数控车削加工方法与加工方案。
1、数控车削外回转外表与端面的加工方案确实定
1〕、加工精度为IT7-IT8级、Ra0、8-1、6的除焠火钢以外的常用金属，可采用普通型数控车船，按粗车、半精车，精车的方案加工。
2〕、加工精度为IT5-IT6级Ra0、2-0、63的除焠火钢以外的常用金属，可采用普通型数控车船，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。
3〕、加工精度高于IT5级、Ra<0、08的除火钢以外的常用金属，可采用高档精细型数控车床，按粗车、半精车、精车、精细车的方案加工。
该零件应选用第一种方案。
2、数控车削内回转外表的加工方案确实定
1〕、加工精度为IT8-IT9级、Ra1、6-3、2的除火钢以外的常金属，可采用普通型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。
2〕、加工精度为IT6-IT7级、Ra0、2-0、63的除火钢以外的常金属，可采用精细型数控车床，按粗车、半精车、精车、细车的方案加工。
3〕、加工精度为IT5级、Ra<0、2的除火钢以外的常金属，可采用高档精细型数控车床，按粗车、半精车、精车的方案加工。
根据情况该零件选用第一种方案即可。
3.3.2工序的划分
1、数控车削加工工序的划分
对于需要多台不同的数控机床、多道工序才能完成加工的零件，工序划分自然以机床为单位来进展。
而对于需要很少的数控机床就能加工完零件全部内容的情况，数控加工工序的划分一般可按以下方法进展：
1〕、以一次安装所进展的加工作为一道工序
2〕、以一个完整数控程序连续加工的内容为一道工序
3）、以工件上的结构内容组合用一把道具加工为一道工序
4〕、以粗、精加工划分工序
综上所述，在数控加工划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，零件的批量，机床的功能，零件数控加工内容的多少，程序的大小，安装次数与本单位生产组织状况灵活掌握。
什么零件宜采用工序集中的原那么还是采用工序分散的原那么，也要根据实际情况来确定，但一定要求合理。
3.3.3工序顺序的安排
制定零件数控车削加工工序顺序一般遵循以下原那么：
1〕、先加工定位面，即上道工序的加工能为后面的工序提供精基准和适宜的夹紧外表。
制定零件的整个工艺路线就是从最后一道工序开始往前推，按照前工序为后工序提供基准的原那么先大致安排的。
2〕、先加工平面后加工孔，先加工简单的几何形状再加工复杂的几何形状。
3〕、对精度要求高，粗精加工需分开进展的，先粗加工后精加工。
4〕、以一样定位、夹紧方式安装的工序，最好接连进展，以减少重复定位次数和夹紧次数。
5〕、中间穿插有通用机床加工工序的要综合考虑合理安排其加工顺序。
上述工序顺序安排的一般原那么不仅适用于数控车削加工工序顺序的安排，也适用于其他类型的数控加工工序顺序的安排。
该零件的工序安排是：
加工定位面——加工各外圆，先粗加工，再精加工。
3.3.4工步顺序和进给路线确实定
1、工步顺序安排的一般原那么
1〕先粗后精
对粗精加工再一道工序内进展的，先对各外表进展粗加工，全部精加工完毕后再进展半精加工和精加工，逐步提高加工精度。
此工步顺序安排的原那么要求：
粗车在较短的时间内将工件各外表上的大局部加工余量切掉，一方面提高金属切除率，另一方面满足精车的余量均匀性要求。
假设粗车后留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，那么要安排半精加工，这样有利于保证零件的加工精度，适用于精度要求高的场合，但可能增加换刀的次数和加工路线的长度。
2〕、先近后远
这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离远近而言的。
在一般情况下，离对刀点UAN的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。
3〕、保证工件加工刚度原那么
在一道工作中进展的多工步加工，应该安排对工件刚性破坏较小的工步，后安排对工件刚性破坏较大的工步，以保证工件加工时的刚度要求。
即一般先加工离装夹部位较远的在后续工步中不受力或受力小的部位，本身刚性差又在后续工步中受力的部位一定要加工。
2）、进给路线确实定
1、粗加工进给路线确实定
常用的粗加工路线有：
a、“矩形〞循环进给路线。
b、“三角形〞循环进给路线。
c、沿轮廓形状等矩形循环进给路线。
d、梯形切削路线。
e、双向切削进给路线。
该零件选用沿轮廓形状等矩形循环进给路线进展粗加工。
2、精加工进给路线确实定
常用的精加工进给路线有：
a完工轮廓的进给路线
b换刀加工时的进给路线
c切入、切出与接刀点的位置的选择
d各部位精度要求不一致的精加工进给路线
该零件选用完工轮廓的进给路线进展精加工。
3.4螺纹加工
切削螺纹时，刀具与切削材料成楔形接触，刀刃三面被切削材料所包围，切削力矩大排屑较困难，热量不能与时由切屑带走，刀具容易磨损，切屑碎片挤塞并且容易产生振动。
尤其车螺纹和攻螺纹时切削条件更苛刻，有时会出现崩刃和断丝锥，要求切削液同时具备较低的摩擦系数和较高的极压性，以减少刀具的摩擦阻力和延长刀具使用寿命，一般应选用同时含有油性剂和极压剂的复合切削液。
此外，攻螺纹时切削液的渗透性能很重要，切削液能否与时渗透到刀刃上，对丝锥的耐用度影响很大，切削液的渗透性与粘度有关，粘度小的油渗透性较好，必要时可参加少量的柴油或煤油来提高渗效果。
有的场合，如盲孔攻螺纹时切削液很难进入孔中，这时采用粘度大，附着力强的切削液效果反而更好。
下面列举几个攻螺纹用切削液的配方：
10%硫化脂肪油、10%氯化石蜡、8%脂肪油、72%L－AN15全损耗系统用油。
适用于钢、合金钢攻螺纹。
0%JQ－2极压润滑剂、10%JQ－1精细切削润滑剂、70%L－AN15全损耗系统油。
适用于钢、合金钢攻螺纹。
5%JQ－2极压润滑剂+20%柴油机机油+60%L－AN15全损耗系统用油。
适用于铝和铝合金攻螺纹。
30%JQ－2极压润滑剂+10%氯化石蜡+10%脂肪油+50%L－AN32全损耗系统油。
适用于不铱锈钢与盲孔攻螺纹。
20%极压乳化油＋80%水，适用于钢标准件螺纹加工。
4加工步骤
1 机床的开机
机床在开机前，应先进展机床的开机前检查。
确定一切没有问题之后，先打开机床总电源，然后打开控制系统电源。
在显示屏上应出现机床的初始位置坐标。
检查操作面板上的各指示灯是否正常，各按钮、开关是否处于正确位置；显示屏上是否有报警显示，假设有问题应与时予以处理；液压装置的压力表是否在所要求的X围内。
如一切正常，就可以进展其它操作。
2 回零操作
开机正常之后，机床应首先进展手动回零操作。
将主功能键设在“回零〞位置，按下回零操作键，进展手动回零。
先回Z轴，再回X轴，刀架回到机床的机械零点，显示屏上出现零点标志，表示机床已回到机床零点位置。
3加工程序输入
按下主功能的程序键（PROGRAM），在编辑的状态下进入加工程序编辑。
在此状态下可通过手动数据输入方式或RS232接口将加工程序输入机床，可对程序进展编辑和修改。
4进展程序校验与加工轨迹仿真
1〕工件装夹。
检查工件，刀具是否夹紧。
2〕图形模拟加工。
a．按下主功能的图形模拟键（如GRAPH），进入图形模拟加工状态。
b．输入毛坯内、外径与伸出卡爪长度，调整毛坯大小。
根据加工程序中使用的刀具，设置刀号。
c．加工零件所用刀具号全部设好后，按下确认键、图形键进展模拟加工。
如加工路径有错，回到加工程序编辑状态进展修改。
修改后，再进展模拟加工，直到完全正确为止。
5进展对刀操作
设定工件坐标系，进展试切对刀或机外对刀〔如果是对于加工批量零件，由于工件毛坯长度不同，安装后其伸出卡爪长度不同，应进展零点偏置G54等的设定〕；并按下主功能的补偿键（如OFFSET），进人参数设置状态，将所用各把刀具的刀偏量X、Z输人刀具的参数数据库里面。
6程序试运行
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