轴类零件的编程加工

1、四川希望汽车职业学院机械制造基础课程设计轴类零件的编程加工学 生 姓 名：龙护洋 学 号：20141720指 导 教 师：鄢明强 所 在 系 部：机电工程系专 业：模具设计与制造中国·四川资阳2016年6 月 第一章 设计的目的和意义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普通车车床，普通铣床的掌握、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

2、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。第二章 零件分析1 生产状态绘制回转体类零件图，如图1-1所示，零件材料为铸铁，小批量生产，无热处理工艺等其他要求。图1-1 零件图2 零件结构分析该零件属于轴类零件，加工外表面、切槽、车螺纹、；这些均可在普通车床上完成。该零件还有键槽，可在铣床上完成。零件的变形情况，保证零件的加工精度虽然普通车床的精度较高，但对于一些特殊的零件外，如切槽时，在加工时产生的切削力，容易引起工件的振动，加工槽的尺寸公差和表面粗糙度的要求难以保证。然而，该零件的最小直径为14mm，刚性足够在加工时不易产生振动。第三章

3、 零件总体分析1 选择毛坯该零件的材料为铸铁，如图2-1所示。图2-1 零件毛坯图2 工艺分析该零件属于轴类零件，大部分可在普车上加工完成；该零件图由圆柱、退刀槽、螺纹、键槽、倒角组成；可按照先粗后精、先车外圆、再车螺纹退刀槽、再车螺纹、倒角、最后铣床加工键槽的顺序加工。3 加工路线零件的加工方案。1毛坯2普车3普铣4检验5入库。4 工序间的衔接1）事先给定的毛坯。2）大部分可在普车上两次装夹加工完成，并且各部分的表面粗糙度质量普车也可满足，且在加工过程中其加工效率也较高，并且也体现了普通车床的较高精度、高效，并且工序集中。所以本课程设计侧重于普车的加工。3）零件上有键槽，可在普铣上装夹两次加

4、工完成，其加工质量普铣也可以满足，效率也可以达到要求。第四章 机床选择与工艺分析1机床选择1）工件为阶梯轴类零件，故选择普通车床CA6140型。其中：C车床（类代号）；A结构特性代号； 6组代号（落地及卧式车床）； 1系代号（普通落地及卧式车床）； 40主参数（最大加工件回转直径400mm）； 普通车床CA6140型加工对象广，主轴转速和进给量的调整范围大，能加工工件的内外表面、端面。这种车床主要由工人手工操作，生产效率一般，适用于单件、小批生产和修配车间。2）该工件还有键槽部分，故选择立式铣床： X62W。 其中：X铣床类（类代别）； 6卧式铣床型（组别）； 2工作台的号数，从名牌上，可知2

5、号工作台其宽为320mm（基本参数）； W万能（特性）。 X62W是老型号，新型号应为X6132，其中X和6的意义与老型号一样，这里的1则表示万能，32表示工作台实际宽度的十分之一。 卧式铣床X62W的主轴轴线平行于工作台。卧式铣床又分为普通和万能两种，其主要区别在于万能铣床的工作台可以在水平面左右转动45°。其作用是铣螺旋槽时，螺旋角的大小就是由工作台搬动角度得到的。而普通卧铣床的工作台不能转动，所以也就不能加工螺旋槽。2工艺过程卡片该零件属于轴类零件，大部分可在普车上加工完成；该零件图由圆柱、退刀槽、螺纹、键槽、倒角、键槽组成；可按照先粗后精、先近后远、先车外圆、再车螺纹退刀槽、

6、再车螺纹、倒角、最后铣床加工键槽的顺序加工。故该零件加工工艺过程卡如表4-1所示表4-1工艺过程卡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. 车端面普通车床端面车刀2.粗车零件至图纸样三爪自定心卡盘2. 精车外圆车刀3. 切螺纹退刀槽切槽刀4. 车螺纹螺纹车刀5. 切断切槽刀2铣床1.粗铣普通铣床D2圆柱铣刀2.精铣D2圆柱铣刀3检验检验零件4入库涂油入库3加工内容1）轴类零件的工艺过程卡中，从零件所加工的部位来看，该零件需要用三爪自定心卡盘装夹，平口钳。2）该零件的各个加工部位的表面粗糙度有Ra0

7、.8、Ra1.6、Ra3.2。第五章 数控加工工序分析1 零件加工内容1） 该零件需要加工的有端面、外圆柱、退刀槽、螺纹。2） 从加工、定位、换刀三方面考虑，以工件的右端面（平完端面后）为基准面。3） 将工件取下换向以工件的左端面（平完端面后）为基准面4） 该零件还需要加工键槽。5） 从加工、定位两方面考虑，平口钳夹装，以工件以工件的右端面（平完 端面后）为基准面。2 工艺设计该零件分为三个工序，1号工序为正向装夹车床加工，2号工序为反向装夹零件车床加工，3号工序为铣床加工。2.1 选择加工 该工序制定方案可以按粗加工和精加工的次序完成，或全部加工表面按先粗加工后精加工分开进行，对于有面有槽的

8、零件，可以先面后槽，按这种方法划分工步，可以提高孔的加工精度。 根据零件图的分析，该零件的加工工步如下：1) 在普车上两次夹装，粗车外表面到图纸要求尺寸（留取0.5mm的精加工余量）。2) 在普车上精车至图纸尺；并保证其加工精度。3) 切螺纹退刀槽。4) 车螺纹。5) 在铣床上夹装，粗铣键槽到图纸要求尺寸（留取0.5mm的精加工余量）6) 在铣车上精车至图纸尺；并保证其加工精度。2.2 确定加工顺序由于该零件的工步比较集中，所以按使用刀具来划分，以同一把刀具完成工艺的过程作为一道工序，这种划分的方法合适于工件的待加工便面较多的情况。在车床加工上常用这种方法。所以加工顺序如下：装夹左端40mm处

9、，以工件右端中心为编程原点，以右端面为定位基准粗车、精车、切槽、车螺纹；装夹右端90mm处，以工件左端中心为编程原点，以右端面为定位基准粗车、精车、切槽、车螺纹。3 确定装夹方案3.1 装夹分析1）普车时，零件的主要加工内容为外圆柱；因此，切削力的主要受力方向是工件的径向。2）普铣时，零件的主要的加工内容为键槽；因此，切削力的主要受力方向是工件的径向。3.2 夹具确定 夹具是工件装夹过程中的重要部分。工件定位后必须通过一定的机构产生夹紧力，把工件压紧在定位原件上，让它保持在准确的定位位置，不会因为切削力、工件的重力、扭力或惯性力等的作用而产生位置的变化和震动，这样才能更好的保证加工精度。 该零

10、件是轴类零件，车床时，加工的部分又全部是在工件的外表面上，所以用三爪自定心卡盘就可以了；铣床时，加工部分仅为键槽加工，所以用平口钳，附带压块的V型铁即可。依上述考虑该零件装夹工具如图5-1所示：（a） （b） 图5-1 该零件装夹装夹如图5-2所示： 普车加工普铣加工（a）普铣加工（b）4 刀具的选择普车中使用的刀具种类较多，刀具的选择应根据加工中心的加工能力，工件材料的想能，加工工序，切削用量以及其他相关因素选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。 在经济型数控加工中，由于刀具的刃磨、测量和更

11、换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序，一般应遵循以下原则：尽量减少刀具数量；把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工部位：粗细加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先粗加工后精加工。4.1 刀具类型加工轴类零件选用的刀具及结构类型如图5-2所示： 2mm切槽刀 90°以及75°端面车刀 60°螺纹车刀D2圆柱铣刀图5-2 刀具结构类型4.2 刀具材料毛坯的材料是铸铁，考虑到刀具的材料强度、硬度、韧性、耐磨性和耐热性等基本性能，应采用硬质合金材料的刀具进行切削加工，提高效率。4.3 刀具规格 本工序的刀具具体名称、刀具编号

12、、刀具规格等内容见表6-1所示表6-1车床加工刀具卡普通车床车床刀具卡型别零件图号零件名称轴类零件设备名称普通车床设备型号CA6140型程序号无基本材料硬质合金硬度HRA 91工序名称车工序号序号刀号刀具名称刀具图号刀具参数加工部位刀杆规格1T0190°外圆车刀116×25车端面、粗车、精车外圆2T024mm切槽刀216×25切槽、切断3T0360°螺纹车刀316×25螺纹刀具简图 1 90°以及75°外圆车刀 2. 5mm切槽刀 3. 60°螺纹车刀更改栏编程员共1页工艺员第1页工艺室主任更改单号更改编号更改者日

13、期主工艺师表6-2铣床加工刀具卡普通铣床铣床刀具卡型别零件图号零件名称轴类零件设备名称普通车床设备型号CA6140型程序号无基本材料硬质合金硬度HRA 91工序名称车工序号序号刀号刀具名称刀具图号刀具参数刀补地址加工部位刀尖半径刀杆规格半径形状1T04D2圆柱铣刀10D21粗铣键槽精铣键槽刀具简图D2圆柱铣刀更改栏编程员共1页工艺员第1页工艺室主任更改单号更改编号更改者日期主工艺师4.4 切削用量的选择原则切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量、进给量。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。车床加工中选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提

14、下，充分发挥车床性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。粗、精加工时切削用量的选择原则如下：（1）粗加工时切削用量的选择原则 首先选取尽可能大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度。（2）精加工时切削用量的选择原则 首先根据粗加工后的余量确定背吃刀量；其次根据已加工表面的粗糙度要求，选取较小的进给量；最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度。切削用量的选择方法（1）背吃刀量ap的选择背吃刀量的选择应根据加工余量确定。粗加工（Ra10Ra80）时，一次进给应尽可能切除全部余量。在中等功率机床上，背吃刀量

15、可达 810mm。精加工（Ra0.321.25）时，背吃刀量取为0.20.4。在工艺系统刚性不足或毛坯余量很大，或余量不均匀时，粗加工要分几次进给，并且应当把第一、二次进给的背吃刀量尽量取得大一些。（2）进给量f（进给速度vf）的选择 进给量（进给速度）是车床和铣床切削用量中的重要参数，根据零件的表面粗糙、加工精度要、刀具及工件材料等因素，参考切削用量手册选取。对于多齿刀具，其进给速度vf 、刀具转速n、刀具齿数z及每齿进给量fz的关系为:Vf=f.n=fz.z.n粗加工时，由于工件表面质量没有太高的要求，这时主要考虑机床进给机构的强度和刚性及刀杆的强度和刚性等限制因素，可根据加工材料、刀杆尺

16、寸、工件直径及已确定的背吃刀量来选择进给量。精加工时，则按表面粗糙度要求，根据工件材料、刀尖圆弧半径、切削速度来选择进给量。如精铣时可取2025mm/min，精车时可取0.100.20mm/r 最大进给量受机床刚度和进给系统的性能限制。在选择进给量时，还应注意零件加工中的某些特殊因素。比如在轮廓加工中，选择进给量时，就应考虑轮廓拐角处的超程问题。特别是在拐角较大，进给速度较高时，应在接近拐角处适当降低进给速度，在拐角后逐渐的升速，以保证加工精度。确定进给速度的原则如下：1).当工件的质量要求能够得到保障时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取。2）当加

17、工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小一些，一般在2050mm/min范围内选取。3）在切槽时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min范围内选取。4）在车螺纹时，一般在100200mm/min范围内选取。4）刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。（3）切削速度vc的选择根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度选择切削速度。可用经验公式计算，也可根据生产实践经验在机床说明书允许的切削速度范围内查表选取或者参考有关切削用量手册选用。切削速度vc确定后，按式（3-3）计算出机床主机转速n(r/min），对有级变速的机床，须按机床说明书选择与

18、所算转速n接近的转速，并填入程序单中。n=100vc/（3.14×D） （3-3）式中 D工件或刀具直径，mm。在选择切削速度时，还应考虑以下几点:1）应尽量避开积屑瘤产生的区域。2）断续切削时，为减小冲击和热应力，要适当降低切削速度。3）在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度。4）加工大件、细长件和薄壁工件时，应选用较低的切削速度。5）加工带外皮的工件时，应适当降低切削速度。当需要校验机床功率、计算夹紧力时，还需要确定切削力及切削功率的大小。常用确定切削力的方法有三种：由经验公式计算；由单位切削力计算；由诺模图确定。表一 表二表三表四表五综上所述，经查询可锻件铸铁的

19、硬度为160-219HBC,由HRC=HBS/10和HRA=HRC/2+52可得铸铁的HRA为60-63，考虑到加工效率选择硬质合金刀具。由实用机械工人切削手册和机床的性能可得车削时粗加工时ap=1mm，f=0.3mm/r，vc=80mm/min；精车时：ap=0.5，f=0.15mm/r，vc=100mm/min。由公式n=1000.vc/（3.14.D）可得粗车主轴转速n=600mm/r，精车时n=900mm/r，车螺纹时n=300mm/r；铣键槽时，ap=2mm，f=0.2mm/r，VC=15mm/min；由此可得铣键槽时n=1000r/min。 附录表4-1 机械加工工艺过程卡零件图号

20、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6. 车端面普通车床端面车刀2.粗车零件至图纸样（留0.5mm 精车）三爪自定心卡盘7. 精车外圆车刀8. 切螺纹退刀槽切槽刀9. 车倒角螺纹车刀10. 车螺纹切槽刀2铣床1. 粗铣（留0.5mm精车）普通铣床D2圆柱铣刀2精铣D2圆柱铣刀3检验检验零件4入库涂油入库附表1-1机械加工工序卡片毛坯尺寸185X27mm毛坯种类铸铁每坯件数1每台件数1备注工序号工序名称1车轴右侧外圆及端面毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数铸铁185X27mm1设备名称设备型号同时加工数量普通车床CA61401工步

21、号工步内容工艺装备主轴转速/(r/min)切削速度/(m/min)进给量/(mm/r)背吃刀量/mm进给次数1车端面90°外圆车刀9001000.15112粗车直径25的外圆75°外圆车刀600800.3113精车直径25的外圆75°外圆车刀9001000.150.524粗车直径20的外圆75°外圆车刀600800.3145精车直径20的外圆75°外圆车刀9001000.150.526粗车直径16的外圆75°外圆车刀600800.3137精车直径16的外圆75°外圆车刀9001000.150.528车退刀槽5mm切槽刀600800.3159车倒角75°外圆车刀600800.31110车螺纹60°螺纹车刀30010010.54审核日期标记处记更改文件号签字日期标记处记更改文件号签字日期附表1-2机械加工工序卡片毛坯尺寸185X27mm毛坯种类铸铁每坯件数1每台件数1备注工序号工序名称2车轴右侧外圆及端面毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数铸铁1