轴类零件的工艺路线设计及NC编程

1、河南XXXX职业学院定稿日期毕业设计（论 文）题目轴类零件的工艺路线设计及 NC编程系别机电工程系专业机电一体化班级08XXX学生姓名XXX学号0204308指导教师2011年1月10日河南XXXX职业学院毕业设计（论文）任务书专业班级指导08XXX姓名XXX学号0204308教师设计（论文）题目轴类零件的工艺路线设计及 NC编程主要 研究 内容对设计零件的加工细节进行工艺分析及其设计，解决零件的装夹、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等问题。绘制其加工路线图，最后根据确定下来的工艺对 其进行NC编程，加工出实体零件。主要 技术 指

2、标 或研 究目 标设计中所选轴零件具有代表性， 零件材料处理为：45钢，调制处理HRC2636。要求具有倒角、圆角和槽等特征要求有数控加工程序和试加工。基本 要求用AutoCAD绘图软件绘制出一个典型轴类零件的图样，使用仿真软件完 成轴类零件的实体加工，各表面粗糙度符合要求，尺寸符合要求并根据零件图 确定出加工工艺路线。主要4卄 参考 资料 及文献1 金捷、刘小菡编械制造技术与项目训练M.复旦大学出版社.2010年2 周虹主编加工工艺设计与程序编制M.人民邮电出版社.2010年3 孙建东、程光主编机械制图M.西安电子科技大学出版社.2007年4 黄应勇主编数控机床M.北京大学出版社.2008年

3、李华编机械制造技术M.高等教育出版社.2006年摘要本文主要针对回转轴类零件工艺进行数控加工工艺分析，它意义深重，本文将对它 进行讲述。零件的工艺设计内容主要包括：零件加工工艺过程设计、加工工序设计、加 工路线设计、程序设计，以及机床、刀具、夹具的选择等等。本文重点分析了零件数控 加工工艺过程及所采用的加工路线和加工程序。例如合理运用G71 G73、G70 G90G92等常用复合循环指令进行的粗加工、精加工程序的编制。课题贯穿本专业所学到的理论知识及实践操作技术。从分析设计到计算、操作得到 成品，同时本次选题提供了自主学习、自主选择、自主完成的机会。毕业设计有实践性、 综合性、探索性、应用性等

4、特点。本次选题的目的时检验自己所学专业知识的程度是数 控技术专业技能的重要组成部分是运用数控仿真的综合练习。关键词：工艺分析，工艺设计、数控加工、程序编制ABSTRACTThis article mainly aims at to rotate kind parts of nc machi ning process tech no logy analysis, it a meaning alot, this article will tell to it. Parts of the process design content mainly in cludes: parts process i

5、ng process desig n, process ing process desig n, process ing route desig n, program desig n, and machi ne, cutter, jig choice and so on. This article mai nly an alyzes parts CNC mach ining process and adopted the process ing route and process ing procedures. For example, G71 reas on able use of G73,

6、 and G70, G90, G92 some compo und circulati on instructions of rough machining, finish machining procedure formulation.Throughout this specialized subject has lear ned the theoretical kno wledge and practical operati on tech no logy. From an alyz ing the desig n to calculati on, operatio n get fini

7、shed goods, while this topic provides of aut onom ous lear ning, in depe ndent selecti on, in depe ndent completed opport un ities. Graduati on desig n is practical, comprehe nsive and exploratory, applicability etc. Characteristics. The purpose of this topic when inspection praice professi onal kno

8、 wledge degree of nu merical con trol tech no logy is an importa nt part of professi onal skills is to use nc simulatio n of comprehe nsive practice.Key words: process an alysis and process desig n, nc mach ining, program ming.1概述 11.1问题的提出 11.2论文研究的目的和研究内容 11.3数控加工的基本特点 12零件的工艺性分析 22.1零件的作用 22.2零件的

9、工艺分析 22.2.1选择材料 22.2.2结构分析 32.2.3尺寸分析 32.2.4表面粗糙度分析 42.3制定机械加工工艺方案 42.3.1确定生产类型 42.3.2确定工件的定位基准 42.3.3选择加工方案 42.3.4拟定加工工艺路线 52.4设计数控加工工序 52.4.1选择加工设备 52.4.2选择工艺装备 62.4.3确定工步及走刀路线 63制定工艺路线 74编制数控技术文档 105. 编制数控程序 136. 试加工与优化 15总结 错误！未定义书签。致谢20参考文献211概述1.1问题的提出问题：传动轴主要用于汽车行业，就目前来看传动轴存在的问题还是很多的，尤其 是汽车方面

10、。很多汽车生产商不得不把自己所产汽车召回，浪费了大量的人力物力，也 给消费者带来了诸多麻烦，给自己企业造成了负面影响。1.2论文研究的目的和研究内容本文研究的目的是研究传动轴的工艺路线设计，从而培养学生综合分析和解决本专业的一般工程技术问题的独立工作能力，拓宽和深化学生的知识。综合运用机械设计课程 及其他有关已修课程的理论和生产实际知识进行机械设计训练，主要内容是传动轴的如何选择材料，传动轴的分析和加工方法的选择，传动轴的加工方案的选择以及如何选择 毛坯。继而根据图纸所示编写出零件加工的编程并在玉龙数控仿真软件上加工出实体。1.3数控加工的基本特点数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同，

11、但数控机床是自动进行加工， 因而有如下特点：数控加，这都无一例外的变成程序内容，正是由于这个特点，促使 对加工程序正确性和合理性要求极高，工的工序内容比普通机床的加工内容复杂，加工 的精度高，加工的表面质量高，加工的内容较丰富。数控机床加工程序的编制比普通 机床工艺编制要复杂些。这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点不能有 丝毫的差错。否则加工不出合格的零件。在编程前我们一定要对零件进行工艺分析，这 是必不可少的一步，我要对该零件进行精度分析，选择加工方法、拟定加工方案、选择 合理的刀具、确定切削用量。.31314 黑豊=畧厂rLUT-.j*W.2零件的工艺性分析2.1 零件的作用轴

12、是组成机器零件的主要零件之一。一切做回转运动的传动零件（例如：齿轮， 蜗轮等）都必须安装在轴上才能进行运动及动力的传递。因此，轴的主要功用是支撑回 转零件和传递运动和动力。按照承受载荷的不同，轴可以分为转轴，心轴，和传动轴三类。工作中，既承受弯矩又 承受扭矩的轴称为转轴。这类轴在各种机器中最为常见。只承受弯矩而不承受扭矩的轴 称为心轴。心轴又分为转动心轴和固定心轴两种。只能承受扭矩而不承受弯矩的轴叫传 动轴。2.2零件的工艺分析2.2.1选择材料一般轴类零件常用45钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理规范（如正火、 调质、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。对中等精度而转速较高的轴类零

13、件，可选用40Cr等合金钢。这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学件能。精度较高的轴，有时还用轴承钢GCrls和弹簧钢65Mn等材料，它们通过调质和表面淬火处理后，具有更高耐磨性和耐疲劳性能。轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯最常用的是圆棒料和锻件，只有某些大型的、结构复杂的轴才采用 铸件。轴类零件的预加工轮类零件在切削加工之前，应对其毛坯进行预加工。预加工包括校正、切断和切端面和钻中心孔。1 、校正：校正棒料毛坯在制造、运输和保管过程中产生的弯曲变形，以保证加工 余量均匀及送料装夹的可靠。校正可在各种压力机上进行。2、切断：当采用棒料毛坯时，应在车削外圆前按所需长度切断。切断叮在弓锯床

14、上进行，高硬度棒料的切断可在带有薄片砂轮的切割机上进行。3、切端面钻中心孔：中心孔是轴类零件加工最常用的定位基准面，为保证钻出的 中心孔不偏斜，应先切端面后再钻中心孔。2.2.2结构分析如图1-1所示，该零件属于典型轴类零件，加工内容包括圆柱面，倒角、内孔、键 槽、及螺纹。2.2.3尺寸分析该零件图尺寸完整，主要尺寸如下：0.00835-经查表可知加工精度等级为IT60 00846丄经查表可知加工精度等级为IT60008300-经查表可知加工精度等级为IT7M24 1.5 6g经查表可知加工精度等级为IT6M24 1.5 8g经查表可知加工精度等级为IT88爲6经查表可知加工精度等级为IT61

15、2 a7经查表可知加工精度等级为IT6其它尺寸的加工精度等级为IT12224表面粗糙度分析槽表面粗糙度为3.2 Jm，其它外圆柱面轮廓表面粗糙度均为 0.8 Jm o 根据分析传动轴所有表面都可以加工出来，经济性能良好。2.3制定机械加工工艺方案2.3.1确定生产类型零件数量为1件，属于单件小批量生产。2.3.2确定工件的定位基准轴类零件的定位基面，最常用的是两中心孔。因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。而且由于多数工序都采 用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多

16、个外圆和端面，这也符合基准统一原则。2.3.3选择加工方案该零件的加工表面大多为回转体加工表面精度最高等级为IT6表面粗糙度为0.8 m，米用加工方法有粗车一半精车一精车。表1 2外圆表面加工方案加工方法加工精度等级（IT）表面粗糙度Ra/4m粗车11125012.5半精车8106.33.2精车670.80.4但该零件存在键槽，精度等级为IT8表面粗糙度为3.2m o采用加工方法有粗铣一半精 铣。234拟定加工工艺路线 按60 265下料 车削各表面 去毛刺 车螺纹 铣削键槽 去毛刺 检验2.4设计数控加工工序2.4.1选择加工设备根据该零件的外形是轴类零件，比较适合在车床上加工，由于零件上既

17、有切槽尺寸 精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。所以要想保证技术要求，只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。由于本校现使用的是宇龙数控系统，选用 长城机床厂生产的CK7150A型数控车床系统为FANUCOj配置为后置刀架。选用北京第 一机床厂生产的XKA714/B型加工中心，系统为FANUC0。图2 1CK7150A型数控车床图2-1图22XKA714/B型加工中心图2-22.4.2选择工艺装备 该零件采用三爪自动定心卡盘定心夹紧，铣键槽时采用抬口钳夹紧。 刀具选择如下：外圆车刀T0101:车端面，粗车、半精车、精车外圆。切槽刀T0303:刃宽为3mm切定位槽。外螺纹车刀

18、T0202:车螺纹。平底立铣刀T0101:铣键槽。2.4.3确定工步及走刀路线 车端面 粗车外圆 粗车三个台阶，调头粗车另外四个台阶 热处理 调质处理HRC238 半精车半精车台阶面及退刀槽 精车外轮廓 车螺纹 车一端 M24 1.5 6g调头车另一端 M24 1.5 8g 铣键槽 钳去毛刺3制定工艺路线工序I车削轴的两端面，打中心孔机床：采用普通车床加专用夹具 刀具：YG6硬质合金端车刀粗车M24的两端面，以M24端面作为粗基准工序II粗车外圆大小端各外径机床：CK7150A型数控车床，转速n=400r/min刀具：选用 YT6硬质合金外圆车刀，主偏角为90，后刀面最大磨损限度1.01.4,

19、刀具寿命 60min.由 n=1000vc/ n d 则切削速度 vc= n dn/1000=3.14x47x400/1000=59.032m/min进给量：f=0.05mm/r进给量f与背吃刀量有着密切的关系，粗车时一般取0.3 0.8mm/r，精车时一般取 0.1 0.3mm/r。端面加工（以小端端面为基准）毛坯 65段加工 46 从 65切削至 50，背吃刀量ap=2.0mm;切削长度L= 120mm;加工 35 从 50切削至 39,背吃刀量ap=2.0mm；切削长度L=68mm加工 24 从 39切削至 28,背吃刀量ap=2.0mm ;切削长度L=15mm调头 毛坯 65段加工 4

20、4 从 65切削至 48，背吃刀量ap=2.0mm切削长度L=99mm加工 35从 48切削至 39,背吃刀量ap=2.0mm切削长度L=95mm加工 30从 39车削至34段，背吃刀量 即=2.0mm切削长度L=38mm加工 24从 34切削到 28段，背吃刀量 即=2mm切削长度L=18mm工序III 半精车，倒角加工 46 从 50切削至 48,背吃刀量 即=1.0mm切削长度L=120mm加工 35 从 39切削至 37,背吃刀量 即=1.0mm切削长度L=68mm加工 24 从 28切削至 26,背吃刀量 即=1.0mm切削长度L=15mm调头加工另一端加工 44从 48切削至 46

21、，背吃刀量 即=1.0mm切削长度L=99mm加工 35从 45切削至 37，背吃刀 即=1.0mm切削长度L=95mm加工 30从 36切削至 32,背吃刀量 即=1.0mm切削长度L=38mm加工 24从 31切削至 26,背吃刀量 =1.0mm切削长度L=18mm车倒角车刀 选用kr=45的直头通切车刀车45倒角工序W 精车，切退刀槽加工 46 从 48切削至 46,背吃刀量ap=0.2m切削长度L=120mm加工 35 从 37切削至 35,背吃刀量ap=0.2mm切削长度L=68mm加工 24 从 26切削至 24,背吃刀量ap=0.2mm切削长度L=15mm切退刀槽 取a=1.5和

22、a=2的切槽刀进给量f为手动，查切削手册 得v=0.17m/sn=0.5工序V 调质淬火加回火叫调质处理，淬火时将工件加热到临界温度以上，然后通过介质迅 速冷却，回火时根据工件要求的硬度不同将工件加热到临界温度以下某个温 度进行回火。调质处理后零件具有良好的综合机械性能，广泛应用于各种重 要的结构零件，特别是那些在交变负荷下工作的连杆、螺栓、齿轮及轴类等。 但表面硬度较低，不耐磨。可用调质+表面淬火提高零件表面硬度。渗碳处 理一般用于表面耐磨、芯部耐冲击的重载零件，其耐磨性比调质+表面淬火 高。经热处理后，表面可以获得很高的硬度，芯部硬度低，耐冲击。所以调 质处理是不可或缺的一道重要工序。工序

23、VII 车螺纹机床：CA6140螺距 P=1 mm f=P=1 mmL仁 23p L2=25p =25mm计算工时 车 M20 得 tm1=(L+L1+L2)/ nf=0.125min车 M20 得 tm2=(L+L1+L2)/ nf=0.235min第七道工序所需工时Tm7=0.36min工序VIII铣键槽机床：立式铣床X53T 转速n=18r/min纵向进给量为f仁10 mm/min 横向进给量为f2=10 mm/min h=4mm, L=6mm计算工时得tm纵=h/f1n=0.022mintm 横=L/f2n=0.033mi ntm 仁0.055mi n h=4mm, L=42mm计算工

24、时得tm纵=h/f1n=0.022 mintm 横=L/f2n=0.233 mintm2=0.255mi n第九道工序所需工时Tm9=0.31min工序IX 去毛刺毛刺是冲裁后冲件断面边缘锋利的凸起。经过去毛刺处理后会使零件表面的精度大大提 高。所以去毛刺是不可或缺的一道重要工序.4编制数控技术文档1编制传动轴机械加工过程卡，见表 1传动轴的机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程产品名称零件名称零件图号材料毛坯规格卡传动轴C0145*60 x 265工序号工序名称工序简要内容设备工艺装备工时5下料60 汇 265锯床10车车各表面CK7150A三爪卡盘、外圆车 刀、切槽刀、螺纹 车刀。15钳去毛刺

25、钳工台20检验编制XXX审核XXX共1页第1页表4-12.编制数控加工工序卡，见表 2、表3、表4传动轴的数控加工工序卡数控加工工序卡产品名称零件名称零件图号传动轴C01工序号程序编号材料数量夹具名称使用设备车间1000001451三爪卡盘CK7150A数控加工工步号工步内容切削用量刀具量具V(m/mi n)n(r/mi n)F(mm/r)aP(mm)编号名称编号名称1车端面608000.42T0101外圆车刀1游标卡尺2粗、半精车外圆608000.42T0101外圆车刀1游标卡尺3精车外圆10012000.20.2T0101外圆车刀1游标卡尺4车退刀槽400T0202切槽刀1游标卡尺5车螺纹

26、300T0303螺纹刀1游标卡尺编制XXX审核XXX批准共1页第1页表2传动轴的数控加工工序卡数控加工工序卡产品名称零件名称零件图号传动轴C01工序号程序编号材料数量夹具名称使用设备车间1100002451抬口钳XH713A加工中心工步号工步内容铣削用量刀具量具V(m/mi n)n(r/mi n)F(mm/r)aP(mm)编号名称编号名称1铣键槽6005000.2T0101立铣刀1游标卡尺编制XXX审核XXX批准共1页第1页表3传动轴刀具调整卡产品名称或代号零件名称传动轴零件图号C01序号刀具号刀具规格名称数量备注加工表面1T0190硬质 合金外圆 车刀1粗车轮廓右偏刀2T02右端面外圆车刀1

27、精车轮廓右偏刀3T03高速钢切槽刀1切槽4T04外螺纹车刀1车削螺纹表45.编制数控程序加工左端时程序为：00001N10 T0101;N20 S600 M03;N30 G00 X20.0 Z6.0;N40 G01 Z0 F0.2;N50 X24.0 Z-2.0;N60 Z-18.0;N70 X35.0;N80 Z-58.0;N90 X42.0;N100 X46.0 Z-60.0;N110 Z-100.0;N120 X62.0;N130 Z-128.0;N140 G00 X70.0 Z10.0;N150 T0202 M06N160 S400;N170 G00 X70.0 Z-18.0;N180

28、 G01 X20.0N190 X70.0;N200 Z-58.0;N210 X31.0;N220 X70.0;N230 Z-100.0;N240 X42.0;N250 X70.0;N260 G00 X70.0 Z10.0;N270 T0303 M06;N280 S720;N290 G00 X30.0 Z6.0;螺纹加工程序段N300 G92 X23.85 Z-15.0 F1.5;N310 X23.55;N320 X23.25;N330 X22.90;N340 X22.60;N350 X22.30;N360 X22.20;N370 G00 X70.0 Z10.0;N380 M05;N390 M3

29、0;调头加工右端时的程序为：00002N10 T0101;N20 S600 M03;N30 G00 X30.0 Z5.0;N40 G71 U2.0 R0.5;N50 G71 P60 Q310 U0.2 W0.1 F0.4;N60 G00 X20.0 Z6.0;N70 G01Z0;N80 X24.0 Z-2.0;N90 Z-18.0;N100 X30.0;N110 Z-41.0;N120 X35.0;N130 Z-78.0;N140 X44.0;N150 Z-82.0;N160 X58.0;N170 X62.0 Z-84.0;N180 Z-110.0;N190 G00 X70.0 Z10.0;N

30、200 T0202;N210 S400;N220 G00 X50.0 Z-18.0;N230 G01 X20.0 F0.05;N240 X70.0;N250 Z-41.0;N260 X26.0;N270 X70.0;N280 Z-78.0;N290 X31.0;N300 X70.0;N310 G00 X70.0 Z10.0;N320 G70 P60 Q310 F0.02;N330 G00 X70.0 Z10.0;N340 T0303;N350 S720;N360 G00 X20.0 Z6.0;螺纹加工程序段N370 G92 X23.85 Z-15.0 F1.5;N380 X23.55;N390

31、 X23.25;N400 X22.90;N410 X22.60;N420 X22.30;N430 X22.20;N440 G00 X70.0 Z10.0;N450 M05;N460 M30;6.试加工与优化1、进入数控仿真软件并开机回零NoFa8叩IB%5 j 168PL13=FROG30iCANINSE1D屮l in停止90 f95扌 /1DD 乂105 轉 fi1D 蘇 _ 廁2、创建毛坯3、选择刀具4、对刀调用程序OU002N 越片尅FS E3ift对1 相对1 fl.ODDn.flnn琴馨视N1U T01M1 ;H2B S6Q0 IID3GflCI 并牯口 = 口 Z5,0；僦对座标0

32、J K236.073 XZ220,95ft Zi奈卷4b圮）Till 1 17 6卫|Eyy竺kSd工二1上卜J csuif r CAlTEjK F4dH E3D 圧 I0D_y回画囤國E5IEI鬧闘_X _- 士 *-_BE3SIS豳團圈 司回酉圜 圏國觀粵 a n _ J _J 引画画园雷賣靈圏-6、加工路线图加工左边时路线下图加工右边时路线下图7、仿真加工实体总结论文题目是轴类零件的工艺路线设计及 NC编程从去年的12月选题后，经过 开题、检索文献、整理分析文献、拟定实验方案，完善实验方案、学习一些实验方法、 准备实验、进行实验、统计处理数据、分析数据、毕业论文写作、好象大学三年加起来

33、都没有这几个月忙，真的很累，但却是大学里过的最充实的一段时间，它不仅是对我大 学三年学习成果的检验和总结，更是对能力的一种提升。在准备阶段，我查阅了大量文献资料，进行整理分析，提取有用信息，并且向老师 请教，与老师交流信息，真的学到好多新知识，提高了文献检索能力和分析问题能力； 在实验过程中，体验到了将自己的实验设计转化成实践的乐趣，虽然经常会有意想不到 的问题出现，弄的我很头疼，但通过自己的努力解决问题后的喜悦及成就感真的很棒， 增强了我独自工作的自信心，相信对以后的学习、工作、生活都将有着很深的影响，锻 炼了逻辑思维能力，实验操作能力，发现问题、分析问题、解决问题的能力。当然也使 我发现了

34、自身存在的很多问题，比如知识的储备不够，发现自己还有许多东西需要学习， 认识到学习是一个长期积累的过程，在以后的学习工作生活中，都要做好准备，随时学 习，时刻注意自身素质和能力的全面提高；在论文的写作过程中感触最深的是注意细节 的重要性，写论文时，常常会遇到一些细小问题，如：字体、字间距、符号等，这些细 节问题常常导致我的论文一遍又一遍的修改，浪费了很多时间，造成很多麻烦，这也使 我意识到细节的重要性，使我在以后的生活工作中更加的注意细节，有时往往是一些细 节问题决定了成功。在做论文的过程中，我得到了老师和同学们的帮助，在此，要感谢他们对我的帮助 和支持，谢谢！总之，这次做毕业论文使我学到了很

35、多东西，提高了各种能力，受益匪浅！致谢大学三年学习时光已经接近尾声，在此我想对我的母校，我的父母、亲人们，我的 老师和同学们表达我由衷的谢意。感谢我的家人对我大学三年学习的默默支持；感谢我的母校河南XXXX学院给了我在大学三年深造的机会，感谢机电工程系让我能继续学习和提高；感谢质院的老师和 同学们三年来的关心和鼓励。老师们课堂上的激情洋溢，课堂下的谆谆教诲；同学们在 学习中的认真热情，生活上的热心主动，所有这些都让我的三年充满了感动。这次毕业论文设计我得到了很多老师和同学的帮助，其中我的论文指导老师老师对我的关心和支持尤为重要。谨向导师表示崇高的敬意和衷心的感谢！本论文的顺利完成，离不开各位老师、同学和朋友的关心和帮助。在此感谢周老师 的指导和帮助； 在三年的学习期间，得到老师和同学们的关心和帮助，在此表示深深 的感谢。没有他们的帮助和支持是没有办法完成我的学位论文的，同窗之间的友谊永远 长存。！参考文献1 金捷、刘小菡编械制造技