数控轴类零件课程设计.docx
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数控轴类零件课程设计
机械制造基础课程设计
机械加工工艺工序分析
学生姓名：
王静
学号：
20141769
指导教师：
鄢明强
所在系部：
机电工程系
专业：
数控技术
中国·四川•资阳
2016年6月
课程设计任务书
1、课程设计原始资料
1.查阅相关资料了解普车、普铣及机械加工工艺；
2.了解典型轴类零件加工的普车、普铣加工过程相关资料；
二、课程设计任务及要求
1.绘制零件标准的零件图一份
2.锻件机械加工工艺方案
3.零件加工工序卡一份
4.机械制造基础课程设计说明书一份
三、课程设计工作量
1．设计说明书
课程设计说明书应包括下列内容：
封面、课程设计任务书、中文摘要、英文摘要、目录、前言、正文、参考文献、致谢、附录、论文评定成绩，并按顺序排列。
设计说明书的字数应在3000字以上，采用A4纸打印。
2．查阅参考文献
查阅文献10篇以上，其中查阅与课题有关的外文文献2篇以上，并将其中的1篇文献的摘要的原文和译文附在附录中。
3．设计图纸
课程设计图纸应符合国家有关制图标准，正确体现设计意图，图面整洁，布置匀称，尺寸标注齐全，字体端正，线型规范。
图纸全部由计算机绘制。
序号
图纸内容
规格
比例
1
零件图
A4
1:
1
2
3
4
5
四、课程设计进度安排
序号
起止日期
设计内容
1
6月5日～6月6日
选择方案
2
6月7日～6月9日
机械设计及绘图
3
6月10日～6月13日
中期检查
4
6月14日～6月17日
课程设计说明书
5
6月18日～6月19日
课程设计答辩
6
6月20日～6月25日
课程设计整改
五、参考资料
1.王晓东﹒新编版数控机床加工工艺与编程操作及故障诊断维修技术实用手册[M]﹒北方工业出版社，2006.6.
2.陈天祥﹒数控加工技术及编程实训[M]﹒北京：
北京交通大学出版社，清华大学出版社2005.9.
3.技术协会﹒金属切削手册（第三版）[M].上海科学技术出版社，上海金属切削1998.11.
4.艾兴肖诗纲.切削用量简明手册（第3版）（M）.机械工业出版社1994.06.24
5.陈家芳﹒简明金属切削计算手册（M）.江苏科学技术出版社2007.03.01
六、审批意见
系主任签名：
年月
前言
本次车床加工工艺的课程设计，我们根据具体零件加工图样进行工艺分析，确定加工方案、工艺参数和夹具。
在本次工艺中，要考虑到手工编程、零件精度、效率与加工成本，该零件分为粗精加工即保证了加工质量，又提高生产效率和降低成本。
通过课程设计的实际操作，它锻炼了我们分析问题和解决问题的能力,同时也加强了我们的团结合作能力。
摘要
机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺流程。
比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。
械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。
技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。
这个就比较有针对性了。
每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。
总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。
关键词：
加工工艺
summary
Machiningprocessistheworkpieceorpartsmanufacturingprocessingsteps,usingmechanicalprocessingmethod,directlychangetheroughshape,sizeandsurfacequality,makeitsbecomepartoftheprocessisknownasmachiningprocess.Forexample,acommonpartoftheprocessingprocessisroughmachining-finishing-assembly-Inspection-packaging,isageneralprocessofprocessing.
Mechanicalprocessingtechnologyisonthebasisofprocess,changetheproductionobjectshape,thesize,therelativepositionandthenature,makeitbecomethefinishedorsemi-finishedproducts,eachstep,eachprocessisdescribedindetail,forexample,saidabove,roughmachiningmayincludeblankmanufacture,grindingandsoon,finishmachiningmaybedividedintothecar,fitter,millingmachine,andsoon,eachsteptodetaileddata,suchasroughnessandhowtoachieve,thetolerancetoachievemuch.
Technicalpersonnelinaccordancewiththenumberofproducts,equipmentconditionsandthequalityofworkers,etc.,determinetheuseoftheprocess,andtherelevantcontentoftheprocessdocument,thisdocumentisknownastheprocess.Thisismoretargeted.Eachplantmaynotbethesame,becausetheactualsituationisnotthesame.
Generallyspeaking,theprocessisaprogram,theprocessingtechnologyisthedetailedparametersofeachstep,theprocessisaplantaccordingtotheactualsituationofthepreparationofthespecificprocessingtechnology.
Keywords:
ProcessingTechnology
设计目标
设计的目的及意义主要由以下几个方面：
1.通过本次的课程设计要达到能对典型零件的工艺分析、工艺过程的拟定于加工，提高学生的设计能力和加工的系统化知识。
2.学会运用有效的资源，提高学生的动手能力和查阅能力、资料的收集能力。
3.根据零件图能够对图纸的完整性和正确性分析。
4.完整正确分析零件图的技术要求，并把加工标准达到零件图的技术要求。
5.学会确定加工余量、工序尺寸及公差的计算。
6.提高自己对零件工艺的综合能力的分析。
7掌握零件图的工艺分析
8熟悉零件各部分结构
9了解零件图各部分尺寸
一零件图分析
图1轴类零件图
零件分析：
该零件表面有由圆柱、键槽、单线螺纹及退刀槽等表面组成。
其中多个直径尺寸有较严格的尺寸精度和表面粗超度等要求。
几个圆柱都是同心的。
零件视图正确，轮廓描述清楚，符合国家标准，尺寸公差及技术要求的标注、齐全、合理。
零件由5个台阶组成，最大台阶尺寸为φ25mm，其余两个一个尺寸为φ20mm和φ16mm.两端都要车螺纹，有四个退刀槽，其中两个对称的退刀槽深1mm,其余两个退刀槽深2mm.最重要的是在从左到右的第二个圆柱形表面上要开个长15mm两端是圆弧槽。
二、零件的定位基准和装夹方式
普车车削加工和普铣加工中尽可能做到一次装夹后能加工出全部或大部分代加工表面，尽量减少装夹次数，以提高加工效率、保证加工精度。
对于轴类零件，通常以零件自身的外圆柱面作定位基准；对于套类零件，则以内孔为定位基准。
夹具除了使用通用的三爪自动定心卡盘、平口钳、四爪卡盘、液压、电动及气动夹具外，还有多种通用性较好的专用夹具。
实际操作时应合理选择。
车床
确定坯件轴线和右端端面（设计基准）为定位基准。
左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧，右端采用活动顶尖支撑的装夹方式。
当右端车削完成，用同样的方法装夹另一边。
铣床
确定坯件轴线为定位基准，采用平口钳夹中间的圆柱的一边。
三、确定毛坯
根据需要确定毛坯为φ27mm,长为185mm的铸铁棒料,如图2：
图2毛坯
四、选择设备
（1）轴类零件的工艺过程卡中，从零件所加工的部位来看，该零件需要进行两种不同方式的加工，即车削和铣削。
所以需要不同的夹具，车削时需要三爪卡盘、双顶尖，装夹两次；铣削时需要平口钳夹持。
夹具图如下图
平口钳V形块三爪卡盘
（2）该零件的各个加工部位的表面粗糙度都是3.2。
五、刀具的选择
刀具的使用寿命除与刀具材料相关外，还与刀具的直径有很大的关系。
刀具直径越大，能承受的切削用量也越大。
所以在零件形状允许的情况下，采用尽可能大的刀具直径是延长刀具寿命，提高生产率的有效措施。
（1）选用φ5mm中心钻钻削中心孔
（2）粗车及平端面选用90度右偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉。
（3）精车选用90度右偏刀
（4）车螺纹选用60度外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径。
（5）切槽刀，为避免撞刀要切退刀槽
（6）立铣刀，铣槽用的铣刀
数控加工刀具卡
加工题目
综合训练
零件名
零件图号
序号
刀具号
刀具名称及规格
刀尖半径/mm
数量
加工表面
1
T0101
90°粗、精外圆车刀
0.4
1
外表面、端面
2
T0202
4mm外圆切槽刀
1
退刀槽
3
T0303
60°外螺纹车刀
0.2
1
螺纹
4
T0404
中心钻
2.5
1
钻螺纹中心孔
5
T0505
键槽铣刀
2
1
铣键槽
图3
刀具简图
车床刀具
90°外圆车刀切槽刀60°螺纹车刀
铣床刀具
中心钻键槽铣刀
图4
六、材料的选择
1．工件材料：
铸铁
粗铣
精铣
高速钢铣刀
硬质合金铣刀
高速钢铣刀
硬质合金铣刀
钢
0.10～0.15
0.10～0.25
0.02～0.05
0.02～0.05
0.10～0.15
0.10～0.15
铸铁
0.12～0.20
0.15～0.30
2．刀具材料：
考虑到铸铁的硬度，应采用硬质合金刀具进行切削加工，提高效率。
七、工艺路线的确定
工艺路线的拟定是工艺规程制定过程中的关键阶段，是工艺规程制定的总体设计。
所拟定的工艺路线合理与否不但影响加工质量和生产效率，而且影响到工人、设备、工艺装备及生产场地等的合理利用，从而影响成产成本。
因此，工艺路线的拟定，应在仔细分析零件图，合理确定毛坯的基础上，结合集体生产类型和生产条件，并依据一般性原则来进行。
1：
进给路线
TND360数控车床粗车循环功能和车螺纹循环功能，只要正确使用编程指令，机床数控系统就会自动确定进给路线，因此，该零件的粗车循环和车螺纹循环不需要人为确定其进给路线（但精车的进给路线需要人为确定）。
该零件从右到左零件表面轮廓精车进给路线.
右侧加工---左侧加工---键槽
八、切削用量的选择
数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。
切削用量包括切削速度、背吃刀量及进给速度等。
对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。
1、切削用量的选择原则
粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
从刀具的耐用度出发，切削用量的选择顺序是：
先确定背吃刀量，其次确定进给量，最后确定切削速度。
2、背吃刀量的确定（ap）
背吃刀量由机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。
确定背吃刀量的原则：
（1）在工件表面粗糙度值要求为Ra12.5μm～25μm时，如果数控加工的加工余量小于5mm~6mm，粗加工一次进给就可以达到要求。
但在余量较大，工艺系统刚性较差或机床动力不足时，可分多次进给完成。
（2）在工件表面粗糙度值要求为Ra3.2μm～12.5μm时，可分粗加工和半精加工两步进行。
粗加工时的背吃刀量选取同前。
粗加工后留0.5mm～1.0mm余量，在半精加工时切除。
（3）在工件表面粗糙度值要求为Ra0.8μm～3.2μm时，可分粗加工、半精加工、精加工三步进行。
半精加工时的背吃刀量取1.5mm～2mm。
精加工时背吃刀量取0.3mm～0.5mm。
3、进给量（f）的确定
进给量主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料选取。
最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。
工件或刀具每转一周时，刀具与工件在进给运动方向上的相对位移量。
进给速度vf是指切削刃上选定点相对工件进给运动的瞬时速度。
vf=fn
式中vf——进给速度（mm/s）；
n——主轴转速（r/s）
f——进给量（mm）
确定进给速度的原则：
1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。
一般在100～200m/min范围内选取。
2）在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在20～50m/min范围内选取。
3）当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20～50m/min范围内选取。
4、主轴转速的确定
主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。
其计算公
式为：
n=1000v/πD
v----切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定；
n---主轴转速，单位为r/min；
D----工件直径或刀具直径，单位为mm。
计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。
总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。
同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应.
九、制定工艺工序卡片
数控加工工艺卡片
机械加工工艺过程卡
零件
图号
材料
件数
毛坯类型
毛坯尺寸
轴类件
2
铸铁
1
锻件
185mm×27mm
序号
工序名称
工序内容
机床
工装
1
车削
1.粗车零件至图纸样（留0.5mm精车）。
三爪自定心卡盘,顶尖
2.精车
数控车床
外圆车刀
3.切螺纹退刀槽。
切槽刀
4.车螺纹
螺纹车刀
2
铣削
铣键槽
平口钳，键槽铣刀
3
钳工
去毛刺，飞边倒钝
台虎钳锉刀
4
检验
检验零件
5
入库
涂油入库
零件加工工序卡片
车床
表6-9机械加工工序卡片（装夹左端，加工右端）
单位
机械加工工序卡
产品名称或代号
零件名称
零件图号
车间
所用设备
普车
工艺序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
三爪卡盘,顶尖
工步号
工步内容
加工部位
刀具号
刀补量
主轴转速r/min
进给量mm/r
背吃刀量
mm
备注
1.
平端面
右端面
T01
500
0.3
1
2.
车外圆
粗加工
外表面
T01
600
0.3
3
精加工
外表面
T01
900
0.15
0.5
3.
切退刀槽
外表面
T02
300
0.1
2
4.
车螺纹
外表面
T03
300
0.4
2
编制
审核
批准
年月日
共页
第页
表6-10机械加工工序卡片（装夹右端，加工左端）
单位
机械加工工序卡
产品名称或代号
零件名称
零件图号
车间
所用设备
普车
工艺序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
三爪卡盘,顶尖
工步号
工步内容
加工部位
刀具号
刀补量
主轴转速r/min
进给量mm/r
背吃刀量
mm
备注
1.
平端面
左端面
T01
500
0.3
1
2.
车外圆
粗加工
外表面
T01
600
0.3
3
精加工
外表面
T01
900
0.15
0.5
3.
切退刀槽
外表面
T02
300
0.1
2
4.
车螺纹
外表面
T03
300
0.4
2
编制
审核
批准
年月日
共页
第页
表6-12机械加工工序卡片（铣键槽）
单位
机械加工工序卡
产品名称或代号
零件名称
零件图号
车间
所用设备
普铣
工艺序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
平口钳（有压板）
工步号
工步内容
加工部位
刀具号
刀补量
主轴转速r/min
进给量mm/r
背吃刀量mm
备注
1
铣键槽
左侧第二台阶
T5
600
0.2
2
编制
审核
批准
年月日
共页
第页
十、设计总结
通过本次课程设计，使我们对零件的机械加工工艺路线认识更深了一成，同时也使我们认识到我们所学的知识不足以及团队合作力量。
经过这这个学期的学习和该次课程设计，我们基本完成任务，本次老师要求我们的课程设计的内容中要有较高的精度等；所以我们选择的课程的零件是轴类零件，该零件的尺寸不大，但是精度要求较高、有圆弧及螺纹，并且螺纹有精度要求，符合课程设计的内容。
我们在该次课程设计中遇到了很多困难，比如我们在选择设计的图时我们就花了很多时间、在做该零件的加工路线中有很多我们不懂的地方，我们通过询问老师、同学，翻阅资料书、上网等方式把问题解决了。
参考文献
1.王晓东﹒新编数控机床加工工艺与编程操作及故障诊断维修技术实用手册[M]﹒北方工业出版社，2006.6.
2.陈天祥﹒数控加工技术及编程实训[M]﹒北京：
北京交通大学出版社，清华大学出版社2005.9.
3.技术协会﹒金属切削手册（第三版）[M].上海科学技术出版社，上海金属切削1998.11.
4.艾兴肖诗纲.切削用量简明手册（第3版）（M）.机械工业出版社1994.06.24
5.陈家芳简明金属切削计算手册（M）.江苏科学技术出版社2007.03.01
6.李益民.机械制造工艺设计简明手册[M].北京：
机械工艺出版社，1993,55~64.
7.艾兴.切削用量简明手册[M].第三版，北京：
机械工业出版社，2002,43~111.
8.陈日曜.金属切削原理[M].第二版，北京：
机械工业出版社，2002,18~26.
9.乐兑谦.金属切削刀具[M].第二版，北京：
机械工业出版社，2001,26~71.
10.赵玉冰.数控技术及应用[M].北京：
中国计量出版社，2007,110~134.
致谢
首先感谢我们的指导老师——鄢明强。
在本课程设计的撰写过程中，从准备到搜集资料，从开题报告、写初稿到反复修改，期间经历了发愁不知如何着手、急躁、彷徨，到最终完成课程设计的那种喜悦心情。
如今，伴随着这篇课程设计的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。
鄢明强老师他作为我的指导老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。
在鄢明强老师身上我不仅学到了许多的专业知识，更感受到他工作中的兢兢业业，生活中的平易近人。
此外，鄢明强老师严谨的治学态度和忘我的工作精神值得我去学习。
正是由于他在百忙之中多次审阅全文，对细节进行修改。
在此向鄢明强老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。
在这些课程设计期间，老师无微不至的关怀和指导使我受益非浅
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