加工轴类零件加工工艺

1、【关键字】加工刖百摘要1 零件结构及毛坯分析 71.1 零件完整性与正确性分析 7781.2 材料分析1.3 毛坯的制造方法2零件结构工艺3 选择加工设备与刀、夹、量具 111.1 加工设备的选择 111.2 刀具111.3 夹具121.4 量具124 数控加工刀具卡 105 数控加工工艺卡 20 6 数控加工工序卡 22 7程序的编制178 加工步骤138.1 零件加工 14-8.2 编程与操作14-结论 25参考文献27后记 28前言毕业设计是我们结束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

2、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，是对基本知识，基本理论和基本技能掌握程度的一次总尝试。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。并进一步对其进行工艺分析。轴套类零件的车削加工涉及到我们数控知识的很多方面。首先必须能够作到：1:掌握基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，能对加工质量进行分析处理。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，带凹

3、槽零件的编程，螺纹的加工。这些都是我们学习三年数控必须掌握的基础知识，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，进行结构与技术要求的分析和加工工艺的分析及刀具的选择，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，而技术要求则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及其用心分析的。结构工艺则包括精度分析， 粗糙度分析，尺寸标注应符号数控加工特点。而工艺规程设计则包括：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

4、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，车削为成品的零件若要达到预期的尺寸与精度， 必须选择与其相应的， 有精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。而加工工艺设计则包括工序 尺寸及公差计算，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，所以诚心希望老师多多 指导，忠心感谢！摘要通过轴套类零件加工工艺分析设计， 使我们在拟定工

5、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， 掌握基本的设计方法， 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行工艺分析，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AbstractThrough the analysis of the technology of machining parts design, make us work in planning process analysis and process sche

6、me analysis, structure, process, mechanical drawings, parts design, write access and technical documents of information technology aspects of comprehensive training, sets up the correct design ideas, grasp the basic design method, and trains the student to have the preliminary structure analysis and

7、 design calculation and design ability in schools, and expounds how to practice lesson, mechanical processing of axial parts process analysis, so as to improve the quality of workpiece.key : axial parts, parts of the process analysis, numerical control char processes1零件结构及毛坯分析1. 1零件完整性与正确性分析1.11 零件的

8、完整性分析轴是机床的主要零件，它的头端装有夹具、工件或刀具。零件的完整性用以 保证加工时的精确性。零件在工作的时候要承受扭矩和弯矩， 承受来自各个方向 上的力，通过加工设备和液压动力装置转换为加工时所需要的力。所以要求有足够的刚性，耐磨性和抗震性，并且要求有很高的回转精度。以至于轴的加工质量 及完整性对机床的工作精度有很大的影响。同时对设备的使用寿命有延时的作用。1.12 零件的正确性分析零件加工为成品时其用途是要达到预期效果的，而往往因为各方面的原因， 零件的精确度总会受到一定的影响，所以零件的正确性需要在各个因素约束下才 能达到。通过加工工艺的调整使零件在加工过程中达到要求的精度，是设计内

9、容中的一个重要部分。1 . 2材料分析.毛坯为45#钢，90*350mm价格较便宜，材料易于加工。选择合理的切 削参数及刀具即可获得表面粗糙度Ra1.6。零件切削所选择的材料是45#钢，经过正火可以：改善组织结构和切削加工性能。消除内应力。该零件在毛坯锻造后正火可以消除其锻造时产生的内应力，细化晶粒，降低硬度，改善了加工性能。由于粗加工后已切除大部分的余量， 工件直径减小，容易淬透，经高温回火 使中心层能得到韧性好耐冲击的回火索氏体组织。调质处理又能消除一部分粗加工后引起的内应力，代替了时效处理，且调质后工件产生的变形可以在后道工序 中消除。精车后进行高频淬火以提高主轴的强度硬度和耐磨性，起淬

10、火变形可以通过后续工序的磨削加工来消除，故该零件的选材及热处理要求合理。1.3毛坯的制造方法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 零件结构工艺2.1 、零件图如图所示：(1)、毛坯尺寸：(690X350)。(2)、未注公差尺寸按 GB1804-M(3)、材料：45#,调质处理HRC 26-36(4) 槽粗糙度为Ra1.6um.2

11、.3 .零件结构工艺该零件表面由圆柱面、圆锥面、顺圆弧面、螺纹面及沟槽面等表面组成.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 和表面粗糙度要求.0 850-0.03的 外圆面、锥面、0 4500.03的外圆表面粗糙度为 Ra1.6um,.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及技术分析，选择棒料，毛坯尺寸为090刈50。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行加工。粗加工时，为保证高的表面质量，留余量0.5mm待精加工。依据基准统一原则与重合的原则， 精加工时，以外圆为基准，加工轮廓的外形，按“

12、先基准后其他”的加工顺序原 则。由于工件有硬度要求，粗加工后、精加工之前进行调质处理，加工过程中， 应穿插安排检验的辅助工序。2.4 零件加工工艺分析零件加工为成品时其用途是要达到预期效果的，而往往因为各方面的原因，零件的精确度总会受到一定的影响，所以零件的正确性需要在各个因素约束下才能达到。通过加工工艺的调整使零件在加工过程中达到要求的精度，是设计内容中的一个重要部分。从整体上分析该零件，其中有圆柱面、圆锥面、顺圆弧面、螺纹面及沟槽等 组成。从零件图样要求及材料来看，零件在工作的时候要承受扭矩和弯矩， 承受 来自各个方向上的力，通过加工设备和液压动力装置转换为加工时所需要的力。所以要求有足够

13、的刚性，耐磨性和抗震性，并且要求有很高的回转精度。以至于 轴的加工质量及完整性对机床的工作精度有很大的影响。零件采用一夹一顶的夹 具按照基准面先行、先主后次、先面后孔、先粗加工后精加工的原则依次加工。其加工方案如下：(1)装夹零件右端。(2 )装卡零件左端的台阶面毛坯，车零件右端外轮廓及其它部位。(3 )加工时，以毛坯的轴线为基准，左端用三爪自定心卡盘定心夹紧右端采 用顶尖装夹。精加工时，以。62o+0,0033的内孔面轴线为基准。(4)切出退刀槽。(5)螺纹刀切螺纹。(6 )再切断取出零件。3 选择加工设备与刀，夹，量具3. 1加工设备的选择CAK6140技术规格:加工最大直径在床身上在力架

14、上400mm210mm加工最大长度1400mm中心距1500mm主轴转速级数24级主轴转速范围正架最大回转角度±60度主轴每转力架进给量纵横0.08 1,95 0.040.79主电动机功率7.5KW机床重量2097KG机床外形尺寸3168X 100X 11903. 2刀具刀具切削部分的材料，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 3040HRC。而刀具的切削部分 不仅要承担切削过程中的高温高压及冲击载荷，而且还要受到切屑及工件的强烈 摩擦，因此作为刀具的切削部分的材料，必须具备下列性能：1）硬度必须高于工件材

15、料的硬度。2）足够的硬度及韧性。3）较高的耐热性能。4）较高的耐磨性。5）良好的工艺性。其中高速钢及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，其他如钻头,铳刀,丝锥,齿轮刀具等也可以采 用镶片或整体结构形式使用。鸨钛钻类合金适用于加工钢材，鸨钻类适 用于加工铸铁及有色金属材料。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， 钻头,丝锥等可以采用高速钢材料。（详细见（图一）注：加工零件右端外圆柱表面；(图二)注：加工零件右端3MM直槽3.3夹具3.3.1 在确定装夹方案时，只需根据已

16、选定的加工表面和定位基确定工件的定位夹 紧方式，并选择合适的夹具。此时，主要考虑以下几点：3.3.2 机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开；3.3.3 保证最小的夹紧变形；3.3.4 方便，辅助时间应尽量短；3.3.5 型零件或工序时间不长的零件，可以考虑在一次装夹内完成多道工序，以提 高加工效率；3.3.6 结构应力求简单；3.3.7 应便于与机床及工件定位表面间的定位元件连接。3.3.8 根据该零件形状规则、加工特点及加工精度较高，所以选择三爪自定心卡盘。之所以先择三爪自定心卡盘是因为三爪自定心卡盘，用于多种金属机床上，能自定中心夹紧或撑紧圆形、三角形、六边形等各种形状的外表面或 内

17、表面的工件，进行各种机械加工，火紧力可调，定心精度高，能满足普通精度 机床的要求。它是常用的车床通用夹具，它可以自定中心，夹持范围大，装夹工 件的效率高，适用于装夹中小型以外圆定位的零件。附夹具图3-6如下图所示，图3-63.3.9 三爪卡盘的结构及规格(1)基本结构和工作原理：三爪自定心卡盘利用三个螺钉，通过盘体止口端面上的螺孔，将卡盘紧固在机床法兰上。将扳手插入任一齿轮方孔中，转动扳手 时，小齿轮带动盘丝转动，通过盘丝端面螺纹的转动，带动三块卡爪同时趋进或 离散。该产品采用内外两副卡爪，根据工件的形状和尺寸进行选用。规格和主要参数：三爪自定心卡盘，按卡盘直径分类，有80500mMb种规 格

18、。基本参数：见表3 3表3一3三爪卡盘规格指标卡盘直径DD1D2D3>dh>FKZS80556616M635038100728422M8551259510860101601301424056520016518060M10751225020622680M1280315260285100M169014400340368130100500440465200611517卡盘夹紧（撑紧）工件尺寸范围：见表 3-4表34卡盘工作尺寸范围卡盘直径D正爪反爪夹紧尺寸范围撑紧尺寸范围夹紧尺寸范围A1B1C1802-2225-7022-631002-3030-9030-801252.5-4038-12

19、538-1101603-5550-16055-1452004-8565-20065-2002506-11080-25090-25031510-14095-315100-31540015-210120-400120-40050025-280150-500150-500扳手夹紧力矩：表3-5表3一5扳手夹紧力矩指标卡盘直径80100125160200250315400500板手力矩M(N.m)4060100160250320400500630卡盘允许线速度为2000m/min3.3.10 三爪卡盘的检验标准三爪自定心卡盘执行的检验标准，主要有：(1)GB4346-84三爪自定心卡盘基本参数和尺寸；

20、JBn2813-85三爪自定心卡盘技术条件；(3)合同规定的其它标准；(4)有关的技术标准。3.3.11 爪卡盘的检验项目检验中主要的测试项目：(1)卡盘的跳动：径向跳动和端面跳动；(2)夹紧在卡爪大火持弧中检验棒的跳动：径向跳动；(3)夹紧在卡爪内台弧上检验环的跳动：径向跳动和端面跳动。(4)撑紧在卡爪外台弧上检验环的跳动：径向跳动和端面跳动。除以上测试项目外，还要根据出口标准的有关规定进行外观质量和包装检 验，技术资料审核。3.3.12 装夹方式的选择为了充分发挥数控机床的高速性、高精度、高效率等特点，在数控加工中， 装夹方式直接关系到加工零件的效率，因此制定合理的装夹方式也是比较重要。根

21、据该零件的特征，经分析，零件是车削，各工序都可以使用通用夹具即可。考 虑到经济性、使用性，采用卡盘夹紧和活动顶尖一夹一顶的装夹方式比较合理。 如图3-6所示：图3-63. 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,位置精度和表面粗糙度进行 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及时发现各道工序中存在的问题，以便及时纠正，监督工艺过程正常进行。检验的依据是主轴工作图。检验工作按一定顺序进行，先检验各级外圆的尺寸精度，素线平行度和圆度，用外观比较法检验各

22、表面的粗糙度及表面缺陷，然后在专用夹具上测量位置偏差。在成批生产时，若工艺过程比较稳定，且机床精 度较好，有些项目常常采用抽检的办法， 并不逐项检验。主要配合表面的硬度应 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4数控加工刀具卡产品 名称零件名 称轴类零件零件图 号程序号01工步 号刀具 号刀具名 称刀具规格加工表面补偿量(mm备注1T0445度力25x25端面手动2T0190度外 圆刀25x25粗加工零件外圆自动3T0190度外 圆刀25x25精加工零件外圆自动4T02切槽力25x25加工零件端中间3mnfi 槽自动5T0360度外 螺纹布 刀25x25加工45*1.

23、5 6g的 螺纹自动6T02切槽力25x25切断手动5数控加工工艺卡株洲职业技术学院数控加工工艺 卡材料加工部位号加工程序号设备型号LY12A200O0001CAK6140数控车床顺序号刀具切削参数刀号名称角度加工内容切削速 度(V) r/min进给土釉转速(S)N1备料小85X300mn45号钢1N2完全正火热处理N3T0445度力刀偏角45度平端面8000.2N4T01900外圆车刀刀偏角60度粗车大头外圆1008000.3N5T01900外圆车刀刀偏角60度半精车各外圆1209000.2典型数控车工分析实例轴类零件01N6检验外圆是否合格N7T0190 0外 圆车刀刀偏角60度精车各外圆

24、15012000.1N8T02宽3mm切槽力切槽80500N9T0360o外螺纹车刀车螺纹 M48 x 1.5-6g420N10T0245度力45度角切断80500N11自然时效24hN12去毛刺倒棱N13清洗N14涂防锈油N15入库程序编号夹具名称使用设备车间001O1三爪卡盘CAK6140数控中心工步 号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速 /(r/min)进给速度/(mm/min)背吃刀 量/mm备 注1平端面T0425X25650200手动2粗车各外圆T0125X255002003自 动3精车各外圆T0125X25320640.08自 动4切槽T0225X25800120自 动5车螺纹

25、T0325X25450F自 动6切断T0225X2550080手 动编制审核批准09年12月3日共1页第1页6数控加工工序卡7程序的编制顺序号程序00001程序代号N10M03 S500 T0101 主轴正转N20G00 X92 Z2 定位N30G71 U2 R1外圆粗切削循环。背吃刀量为 2、退刀量为1、X轴方向精加工余量为0.3、Z轴方向精加工余量为0.1,进给速度为 0.3mm/minN40G71 P50 Q190 U0.5 W0.1 F0.3N50G00 X46快速定位N60G01 Z0 F0.1直线插补N70G01 X48 Z-1N80Z-60N90X50N100X62 Z-120N

26、110Z-45N120X80N130W-20N140G02 X80 W-60 R70 F0.1N150Z-215N160X85N170Z-29N180X90N190M03 S900 T0101N200G70 P Q180 精加工循环N210G00 X100 X轴方向快速退刀N220Z100 Z轴方向快速退刀N230M03S500T0102 选2刀架上的刀具，主轴正转，转速500inN240G00 X51 Z-60 X、Z轴方向快速定位N250G01 X45 F0.1N260X50N270G00 X100N280Z100N290M03 S450 T0303选3号刀架上的刀具，主轴正转，转速450

27、r/minN300G00 X55 Z4N310G92 X45 Z-58F1-5车螺纹N320X44.5N330X44N340X43.5N350X43.05N360G00 X100 X轴快速退刀N370Z100 Z轴快速退刀N380M30程序结束8加工步骤8.1, 零件的加工(1) 机床的开机。机床在开机前，应先进行机床的开机前检查。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，若有问题应及时予以处理；液压装置的压力表是否在所要求的 范围内。如一切正

28、常，就可以进行其它操作。(2)回零操作开机正常之后，机床应首先进行手动回零操作。将主功能键设在“回零”位置，按下回零操作键，进行手动回零。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)设定工件坐标系按基准重合原则，将工件坐标系的原点设定在零件右端面与回转轴线的交点上， 如图中Op点，并通过G50指令设定换刀点相对工件坐标系原点 Op的坐标位 置(200,100)(4)选择刀具根据零件图的加工要求，需要加工零件的端面、圆柱面、圆锥面、圆弧面、倒角 以及切割螺纹退刀槽和螺纹，共需用三把刀具。1号刀，外圆左偏刀，刀具型号为： CL-MTGNR

29、-2020/R/1608 ISO30。安装在1 号刀位上。2号刀，割槽刀，刀具型号为：ER-SGTFR-2012/R/3.0-0 IS030。安装在2号刀位 上。3号刀，螺纹车刀，刀具型号为： TL-LHTR-2020/R/60/1.5 ISO30。安装在3号刀 位上。(5)加工方案使用1号外圆左偏刀，先粗加工后精加工零件的端面和零件各段的外表面，粗加工时留0.5mm的精车余量；使用5号割槽刀切割螺纹退刀槽；然后使用3号螺纹车刀加工螺纹。(6)确定切削用量切削深度：粗加工设定切削深度为 3mm,精加工为0.5mm。主轴转速：根据45号钢的切削性能，加工端面和各段外表面时设定切削速度为 90m/

30、min ；车螺纹时设定主轴转速为 250r/min。进给速度：粗加工时设定进给速度为200mm/min精加工时设定进给速度为50mm/min车削螺纹时设定进给速度为 1.5mm/r。8.2, 编程与操作(1)编制程序程序输入数控系统将程序在数控车床MDI方式下直接输入数控系统，或通过计算机通信接口将程序 输入数控机床的数控系统。然后在 CRT屏幕上模拟切削加工，检验程序的正 确性。(3)手动对刀操作通过对刀操作设定工件坐标系，记录每把刀的刀尖偏置值，在运行加工程序中， 调用刀具的偏置号，实现对刀尖偏置值的补偿。(4)进行程序校验及加工轨迹仿真1)工件装夹。检查工件，刀具是否夹紧。2)图形模拟加

31、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、外径及伸出卡爪长度，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、图形键进行模拟加工。如 加工路径有错，回到加工程序编辑状态进行修改。修改后，再进行模拟加工， 直到完全正确为止。(5)在自动方式下自动加工并测量修调1)选择主功能的自动执行状态。2 )选择要执行的零件程序。3 ）显示工件坐标系。4 ）按下数控启动键。5 ）在自动加工中如遇突发事件，应立即按下急停按钮6 ）加工完毕，取下工件，清洁机床。结 论时间如流水问，三年大学生活就这么结束了，在这期间我们学习

32、了近二十门 的专业技术课，数控技术方面，也有模具、电子、PLC方面。在大学专业学习中， 既学了理论也参加过实践，或多或少感觉自己学到了不少东西。刚接到要写毕业设计的时候，大脑一片空白，毕竟是第一次接触这方面， 虽然在大一期间就知道要写毕业设计， 面对任务书上所涉及的概念，都是朦胧的 感觉。经过了这一段时间，在指导老师的热心帮助下和我们自己的努力下完成了 这次设计。在这过程中，我把设计所涉及到的课本都系统地复习了一遍，有的比以前学的更透彻，而且有了整体概念。同时还把这些课本的内容都联系了起来， 整合到了一份设计上。通过对轴套类零件的加工加工艺及分析，使得“理论”与“实践”的整合，“技术”与“经验”的整合，真可谓全兵演练，真的受益非浅。 然而，通过这次设计也暴露出了我的许多不足之处， 概念模糊、对机械方面加工 知识不够全面，缺乏创新理念等等。这些不足在以后的工作中肯定起到很大的反 作用，阻碍工作进展，所以我会狠下功夫，改掉这些不足。经过不懈的努力，我们顺利完成了对轴套类零件的加工工艺及分析。在这段 时间内，我们本着“以我所学，为我所用，提高自我”的宗旨，按照设计