1、 . 職業技術學院畢業設計（論文）題目：軸類零件加工工藝分析與編程系（分院）機電管理系學生關星杰學號08384037專業名稱 數控加工指導教師 松嶺 2013年3月15日21 / 21職業技術學院機電工程系畢業設計（論文）任務書姓名關星杰專業數控加工班級105畢業設計（論文）題目 軸類零件加工工藝分析與編程畢業設計（論文）選題的目的與意義當今世界各國制造業廣泛采用數控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業發達國家還將數控技術與數控裝備列為國家的戰略物資，不僅采取重大措施來發展自己的數控技術與其產業，而且在“高精尖”數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封

2、鎖和限制政策。總之，大力發展以數控技術為核心的先進制造技術已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。畢業設計（論文）的資料收集情況（含指定參考資料）中國機床工具工業協會 行業發展部.CIMT2001巡禮J.世界制造技術與裝備市場，2001(3)：18-20.梁訓王宣 ,周延佑.機床技術發展的新動向J.世界制造技術與裝備市場，2001(3)：21-28.中國機床工具工業協會 數控系統分會.CIMT2001巡禮J.世界制造技術與裝備市場，2001(5)：13-17.畢業設計（論文）工作進度計劃12012年11月初接受論文作業22012年11月中旬提交論文題目32012年1

3、1月下旬，通過到圖書館與上網查找有關論文資料，提交論文提綱42012年11月2012年12月提交論文初稿與修改論文容52013年2月定稿接受任務日期 2012年11月15日要求完成日期 2013年 03月15日學生簽名： 2013年 03月15日指導教師簽名：2012年月日系（分院）主任（院長）簽名：年月日畢業設計（論文）指導教師評閱意見表姓 名關星杰學 號08384037性 別男專 業數控加工班 級105畢業設計（論文）題 目 軸類零件加工工藝分析與編程評閱意見成績指導教師簽字2011年 4 月 5日畢業設計（論文）答辯意見表姓 名關星杰學 號08384037性 別男專 業數控加工班 級10

4、5畢業設計（論文）題 目 軸類零件加工工藝分析與編程答辯時間地 點答辯小組成員姓 名職 稱學 歷從事專業組 長成 員秘 書答辯小組意見 答 辯 成 績：答辯小組組長簽名：年 月 日軸類零件加工工藝分析與數控編程關星杰摘要：在車床上，利用工件的旋轉運動和刀具的直線運動或曲線運動來改變毛坯的形狀和尺寸，把它加工成符合圖紙的要求。 車削加工是在車床上利用工件相對于刀具旋轉對工件進行切削加工的方法。車削加工的切削能主要由工件而不是刀具提供。車削是最基本、最常見的切削加工方法，在生產中占有十分重要的地位。車削適于加工回轉表面，大部分具有回轉表面的工件都可以用車削方法加工，如外圓柱面、外圓錐面、端面、溝槽

5、、螺紋和回轉成形面等，所用刀具主要是車刀。數控車削加工是現代制造技術的典型代表，在制造業的各個領域如航天、汽車、模具、精密機械、家用電器等各個行業有著日益廣泛的應用，已成為這些行業不可或缺的加工手段。為了子數控機床上加工出合格的零件，首先需根據零件圖紙的精度和計算要求等，分析確定零件的工藝過程、工藝參數等容，用規定的數控編程代碼和格式編制出合適的數控加工程序。編程必須注意具體的數控系統或機床，應該嚴格按機床編程手冊中的規定進行程序編制。但從數控加工容的本質上講，各數控系統的各項指令都是應實際加工工藝要求而設定的。關鍵詞： 車削加工具；零件的工藝過程；工藝參數；程序編制 一、零件加工工藝分析（一

6、）、零件的結構工藝性分析零件的結構工藝性是指所設計的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經濟性，即所設計的零件結構應便于成形，并且成本低，效率高。1、零件圖紙的工藝分析如圖所示2、零件技術要求分析小批量生產條件編程，不準用砂布和銼刀修飾平面，這是對平面高精度的要求，未注公差尺寸按GB1804-M，熱處理，調質處理，HRC25-35，未注粗糙度部分光潔度按Ra6.3，毛胚尺寸50mmx130mm。分析圖紙可知，此零件對平面度的要求高，左端更有輪廓加工，為提高零件質量，采用以下加工方案：（1）對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，編程時采用中間值。（2）在輪廓曲線上，有一處既過象限又改變進給

7、方向的輪廓曲線，因此在加工時應進行機械間隙補償，以保證輪廓曲線的準確性。（3）零圖紙中含有圓柱度，為保證其形位公差，應盡量一次裝夾完成左端面的加工以保證其數值。（4）本設計圖紙中的各平面和外輪廓表面的粗糙度要求可采用粗加工-精加工加工方案，并且在精加工的時候將進給量調小些，主軸轉速提高。（5）螺紋加工時，為保證其精度，在精車時選擇改程序的方法，將螺紋的大徑值減小0.18-0.2mm，加工螺紋時利用螺紋千分尺或螺紋環規保證精度要求。選擇以上措施可保證尺寸、形狀、精度和表面粗糙度3、零件毛坯、材料的分析（1）材料的分析該軸零件加工中，刀具與工件之間的切削力較大。工件材料的可切削性能。強度、硬度、塑

8、性、提供冷切削加工、機械性能都跟工件的材料有關。所以選擇45鋼為該軸類零件的材料。45鋼相對切削性硬質合金刀具1.0，高速鋼刀具1.0，45鋼經濟合理對加工刀具的要求也合理，45鋼用途廣泛，主要是用來制造汽輪機、壓縮機，泵的運動零件制造齒輪、軸活塞銷等零件。根據以上數據適合該軸的加工。（2）毛坯的分析軸類零件的毛坯有棒料、鍛件和鑄件三種。鍛件：適用與零件強度較高,形狀較簡單的零件。尺寸大的零件因受設備限制，故一般用自由鍛；中、小型零件可選模鍛；形狀復雜的剛質零件不宜用自由鍛。鑄件：適用于形狀復雜的毛坯。鋼質零件的鍛造毛坯，其力學性能高于鋼質棒料和鑄鋼件。根據該軸零件的結構形狀和外輪廓尺寸，所以

9、采用鍛件。本零件的毛坯宜采用鍛件，由棒料鋸割，模鍛毛坯至40X425mm,使鋼材經過鍛壓，獲得均勻的纖維組織，提高其力學性能，同時也提高零件與毛坯的比重，減少材料消耗4、零件設備的選擇數控車床能對軸類或盤類等回轉體零件自動地完成外圓柱面、圓錐表面、圓弧面等工序的切削加工，并能進行切槽、鉆、擴等的工作。根據零件的工藝要求，可以選擇經濟型數控車床，一般采用步進電動機形式半閉環伺服系統。此類車床機構簡單，價格相對較低，這類車床設置三爪自定心卡盤、普通尾座或數控液壓尾座，適合車削較長的軸類零件。根據主軸的配置的要求選擇臥式數控車床。數控車床具有加工精度高，能做直線和圓弧插補，數控車床剛性良好，制造和對

10、刀精度高，能方便和精確地進行人工補償和自動補償，能夠加工尺寸精度要求較高的零件。能加工輪廓形狀特別復雜的表面和尺寸難于控制的回轉體，而且能比較方便的車削錐面和外圓柱面螺紋，能夠保持加工精度，提高生產效率。所以對加工時非常有利的。5、確定工件的定位與夾具方案（1）確定裝夾方案在數控車床上工件定位安裝的基本原則與普通機床一樣。工件的裝夾方法影響工件的加工精度和效率，為了充分發揮數控機床的工作特點，在裝夾工件時，應考慮以下幾種因素：盡可能采用通用夾具，必須時才設計制造專用夾具；結構設計要滿足精度要求；易于定位和裝夾；易于切削的清理；抵抗切削力由足夠的剛度；使用三爪自定心卡盤夾持零件的毛坯外圓，確定零

11、件伸出合適的長度（應將機床的限位距離考慮進去）。零件需要加工兩端，因此需要考慮兩次裝夾的位置，該圖先加工左端，然后調頭加工右端。 6、確定走刀順序和路線（1）切削加工順序的安排原則先粗后精 先安排粗加工，中間安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。先主后次 先安排零件的裝配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如鍵槽、緊 固用的光孔和螺紋孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常與主要表面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前進行。先面后孔 對于箱體、支架、連桿、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。這樣可使工件定位夾緊穩定可靠，利于保證孔

12、與平面的位置精度，減小刀具的磨損，同時也給孔加工帶來方便。基面先行 用作精基準的表面，要首先加工出來。所以，第一道工序一般是進行定位面的粗加工和半精加工(有時包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如，軸類零件頂尖孔的加工此零件的的加工順序如下：一:先用三爪卡盤夾實55毛坯面，右側伸出外端90mm。二：粗車50外圓面，R8圓弧面，切直徑30的槽與錐度比為1:10的圓錐面，留0.5加工余量，然后精車至規定尺寸。三：鏜孔直徑為20mm深為20mm的孔，然后精車。四：再掉頭裝夾50外圓面，工件伸出外端90mm，粗車35.8mm，,19.8 mm外圓面，切直徑為34mm,18mm的槽，然后精車

13、，最后車螺紋去毛刺。（2）切削加工工序的劃分工序 車左端面，將毛坯車為163mm的棒料工序 左端面打中心孔 選用5mm的中心鉆（手動鉆孔）工序 左端鉆孔（鉆20mm深-25mm的孔）手動鉆孔加工孔20mm，刀具選用硬質合金鉆頭，直徑為20mm，使用切削液位乳化液。機械加工工藝手冊1）確定進給量f，由于孔徑較大，故采用數控車床CK6132A, 查得f=0.260.40mm/r，選擇f=0.35mm/r。2）鉆頭磨鈍標準與刀具壽命，根據表查得鉆頭的磨鈍標準為0.81.2mm，壽命為T=75min。3）鉆孔速度v， =14，zv=0.25，xv=0，yu=0.4，m=0.125查Z535型鉆床取n=

14、195r/min，實際切削速為v=16r/min。鉆頭走刀路線如下圖：工序 粗、精車左端孔至要求尺寸工序 粗、精車零件左端面各部、倒角。工序 調頭車右端面將零件車至要求尺寸進給路線。 工序 調頭粗、精車右端面各部倒角、切外螺紋退刀槽。7、刀具與切削用量的選擇（1）刀具的選擇數控刀具的選擇和切削用量的確定是數控加工工藝中的重要容，它不僅影響數控機床的加工效率，而且直接影響加工質量。刀具的選擇是在數控編程的人機交互狀態下進行的。應根據機床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以與其它相關因素正確選用刀具與刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便、剛性好、耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下

15、，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性。 在經濟型數控機床的加工過程中，由于刀具的刃磨、測量和更換多為人工手動進行，占用輔助時間較長，因此，必須合理安排刀具的排列順序。一般應遵循以下原則：盡量減少刀具數量；一把刀具裝夾后，應完成其所能進行的所有加工步驟；粗精加工的刀具應分開使用，即使是一樣尺寸規格的刀具；先銑后鉆 ；先進行曲面精加工，后進行二維輪廓精加工；在可能的情況下，應盡可能利用數控機床的自動換刀功能，以提高生產效率等。綜上所述：本零件的加工，(1)用18mm的鉆頭加工左端的孔，(2) 粗車與平端面選用60°硬質合金左偏刀，為防止副后刀面與工件輪廓干涉，副偏角不宜太小，選Kr

16、´=60°。為減少刀具數量和換刀次數，精車和車螺紋選用硬質合金60°外螺紋車刀，刀尖圓弧半徑應小于輪廓最小圓角半徑，取re=0.150.2mm 。與傳統的車削方法相比，數控車削對刀具的要求較高。不僅要求精度高、鋼度好、耐用度高、而且要求尺寸穩定、安裝調整方便。這就要求采用新型優質材料制造數控加工刀具，并優選刀具參數。（2）切削用量的選擇數控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉速、背吃刀量與進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發揮刀具切削性

17、能，保證合理的刀具耐用度；并充分發揮機床的性能，最大限度提高生產率，降低成本。主軸轉速的確定主軸轉速應根據允許的切削速度和工件（或刀具）直徑來選擇。根據本例中零件的加工要求，考慮工件材料為45鋼，刀具材料為硬質合金鋼，粗加工選擇轉速600r/min,精加工選擇800r/min車削外圓，考慮細牙螺紋切削力不大，采用300r/min來車螺紋，而孔由于剛性較差，采用粗車300 r/min，比較容易達到加工要求，切槽的切削刀較大，采用300 r/min更穩妥。進給速度（進給量）F(mm/r，mm/min)的選擇 進給速度是數控機床切削用量中的重要參數，主要根據零件的加工進度和表面粗糙度要求以與刀具、工

18、件的材料性質選取。最大進給速度受機床剛度和進給系統的性能限制。一般粗車選用較高的進給速度，以便較快去除毛坯余量，精車以考慮表面粗糙和零件精度為原則，粗加工時，由于對工件的表面質量沒有太高的要求，這時主要根據機床進給機構的強度和剛性、刀桿的強度和剛性、刀具材料、刀桿和工件尺寸以與已選定的背吃刀量等因素來選取進給速度。精加工時，則按表面粗糙度要求、刀具與工件材料等因素來選取進給速度。進給速度Vf可以按公式Vf =f×n計算，式中f表示每轉進給量，粗車時一般取0.30.8mm/r；精車時常取0.10.3mm/r；切斷時常取0.050.2mm/r。應選擇較低的進給速度，得出下表粗精外圓0.2

19、min/r0.1min/r孔0.2min/r0.1min/r槽0.05 min/r背吃刀量確定背吃刀量根據機床、工件和刀具的剛度來決定，在剛度允許的條件下，應盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精車量)，這樣可以減少走刀次數，提高生產效率。為了保證加工表面質量，可留少量精加工余量。本例中，背吃刀量的選擇大致為粗精外圓1.5-2(mm)0.2-0.5(mm)孔1-1.5(mm)0.1-0.5(mm)螺紋隨進刀次數依次減少槽根據刀寬，分兩次進行總之，切削用量的具體數值應根據機床性能、相關的手冊并結合實際經驗用類比方法確定。同時，使主軸轉速、切削深度與進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。

20、切削用量對于不同的加工方法，需選用不同的切削用量。合理的選擇切削用量，對零件的表面質量、精度、加工效率影響很大。切削用量的選擇方法：粗車時，應盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。精車時，對加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻，應著重考慮如何保證加工精度，且在此基礎上如何提高加工效率。因此，要求精車時應選用較小（但不能太小）的背吃刀量和進給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數，以盡可能提高切削速度。8、數控加工工序卡片數控加工工序卡片材料45#鋼零件圖號夾具名稱三爪自定心卡盤工步號工步容G功能T刀具主軸轉速S/（r/min）進給量f/（mm/r）背吃刀量ap/mm備注

21、1鉆孔50030手動2粗車零件左端輪廓G71T03033000.22自動3精車零件左端輪廓G71T03036000.10.5自動4粗車零件左端外輪廓G73T01016000.22自動5精車零件左端外輪廓G73T01018000.10.5自動6切10mm×20mm的槽G01T02023000.052自動7粗車零件右端外輪廓G71T01016000.22自動8精車零件右端外輪廓G71T01018000.10.5自動9切6mm×2mm退刀槽G01T02023000.052自動10車削M20mm×2.5外螺紋G92T0404300自動11車削端面G01T01016000.

22、15自動12檢測、校核手動9、數控加工刀具卡片數控加工刀具卡片序號刀具號刀具名稱與規格刀尖半徑R刀尖位置T數量加工表面備注120mm鉆頭1鉆孔手動2T0303鏜孔刀0.1mm3mm1鏜孔自動3T010160°左偏外圓車刀0.2mm2mm1粗精車外輪廓自動4T0202切槽車刀B=4mm1切槽自動5T040460°外螺紋車刀0.2mm01三角形螺紋自動10、切削用量選擇主軸轉速S/(r/min)進給量F/(mm/r)吃刀量F/(mm/r)背吃刀量ap/mm粗車外圓60010011.5精車外圓8001000.050.2鉆孔3001000.10粗鏜孔30010011.5精鏜孔600

23、1000.050.2退刀槽300500.040車外螺紋3000.750.10.411、數控刀具卡片 表1左端刀具卡片產品名稱或代號零件名 稱典型軸零件圖號序號刀具號刀具規格名稱數量加工表面備注1T0101硬質合金端面60度車刀1粗、精車端面自動2T0101硬質合金60度放型車刀1粗、精車外輪廓自動3T0303硬質合金鏜刀1粗、精鏜孔自動4T0202硬質合金切槽刀1切槽自動5尾座硬質合金18鉆頭1鉆孔手動表2右端刀具卡片產品名稱或代號零件名 稱典型軸零件圖號序號刀具號刀具規格名稱數量加工表面備注1T0101硬質合金端面60度車刀1粗、精車端面自動2T0101硬質合金60度放型車刀1粗、精車外輪廓

24、自動3T0202硬質合金車槽刀1切槽自動4T0460度硬質合金外螺紋車刀1粗、精車螺紋自動12、保證加工精度的方法為了保證和提高加工精度，必須根據生產加工誤差的主要原因，采取相應的誤差預防或誤差補償等有效的工藝途徑措施來直接控制原始誤差或控制原始誤差對零件加工精度的影響。（1）刀具半徑的選定刀具的半徑R比工件轉角處半徑大時不能加工。刀具較小時不能用較大的切削量加工（刀具剛性差）。（2）采用合適的切削液切削液主要用來減少切削過程中的摩擦和降低切削溫度。合理使用切削液，對提高刀具耐用度和加工表面質量、加工精度起重要的作用。非水溶性切削液：切削油、固體潤滑劑，非溶性切削液主要起潤滑作用。水溶性切削液

25、：水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷卻作用和清洗作用。故本設計加工時采用水溶液進行冷卻。二、數控加工程序的編制（一）、確定編程坐標系與編程原點數控機床采用右手笛卡兒直角坐標系，其基本坐標軸為X、T、Z直角坐標系，相對于每個坐標軸的旋轉運動坐標為A、B、C。編程原點也稱工件原點，一般用G92或G54-G59（對于數控鏜銑床）和G50（對于數控車床）設置。根據以上可以知道，編程坐標系與編程原點的選擇要滿足以下幾個方面的要求：1、所選的編程原點與坐標系要使程序編制簡單。2、編程原點應選在容易找正，并在加工過程中便于檢查的位置。3、引起的加工誤差小。4、一般回轉體零件的編程零點選在其加工面的回轉軸

26、線與端面交點處。（二）、數值的計算1、圓錐大端直徑計算：由公式C=D-dL得15=50-44L，即圓錐的長度為D=30mm。2、螺紋尺寸計算：M20×2.5的螺紋：牙高=1.3×2.5=3.25，小徑=大徑-牙高=19.8-3.25=16.55，根據螺距查表得刀具每次走刀路線為18.8，18.1，17.5，17.1，16.7，16.55。M36×2的螺紋：牙高=1.3×2=2.6，小徑=大徑-牙高,35.8-2.6=33.2，根據螺距查表得刀具每次走刀路線為34.9，34.3，33.7，33.3，33.2。（三）、加工程序左端O0001程序名T0101刀

27、號M03S600主軸正轉，主軸轉速600mm/rG00X57 Z5快速移動至循環點G73 U19.5 R10G73 P10 Q20 U0.5 F0.2N10 G00 X44快速定位G01 Z0 F0.1X50 Z-30Z-40G02 X50 Z-50 R8G01 X50 Z-80N20 G01 X57G00 X100 Z100退回換刀點M05M00主軸停止T0101刀號M03 S800精車轉速G00 X57 Z2快速移動至循環點G70 P10 Q20精車循環G00 X100 Z100換刀點M05 M00程序暫停T0202換二號刀M03 S300主軸轉速300轉G00 X52 Z-70快速移動至

28、循環點G01 X30 F0.05G04 X1停頓一秒G01 X52 F0.5G00 Z-66G01 X30 F0.05G04 X1停頓一秒G01 X52 F0.5G00 Z-64G01 X30 F0.05G04 X1快速定位至安全起點G01 X52 F0.5G00 X100 Z100退刀至換刀點M05主軸停止M00程序暫停T0303換3刀M03 S300主軸正轉，主軸轉速300 r/minG00 X18 Z5鏜孔G71 U2 R1G71 P30 Q40 U-0.5 F0.2N30 G00 X22G01 Z0 F0.1G01 X20 Z-1G01 Z-20N40 G00 X18 Z5G00 X1

29、00 Z100M05主軸停止M00程序暫停T0303換三號刀M03 S600精車主軸正轉，主軸轉速600r/minG00 X18 Z5快速移動至循環點G70 P30 Q40G00 X100 Z100快速退回換刀點M30程序結束右端O0002程序名T0101換1號端面車刀M03 S600主軸正轉，主軸轉速600r/minG00 X57 Z2快速移動至循環點G71 U2 R1G71粗車外端面G71 P10 Q20 U0.5 F0.2N10 G00 X17G01 Z0 F0.1G01 X19.8 Z-1.5G01 X19.8 Z-30G01 X32 Z-30G01 X35.8 Z-32G01 X35.8 Z-80G01 X47 Z-80G01 X50 Z-81.5N20 G01 X57G00 X100 Z100快速退回換刀點M05主軸停止M00T0101換一號刀M0