轴套配合件的加工工艺分析数控毕业论文

1、. . . . 1 / 28轴套配合件的加工工艺分析目 录摘 要.31 零件的加工工艺分析.41.1 零件图的工艺分析 41.2 分析零件图纸中的尺寸 51.3 零件的结构工艺性分析 51.4 零件毛坯的选择 61.5 零件的安装 62 数控加工工艺方案的制定.82.1 工序与工步的划分 82.2 加工机床的选择 92.3 刀具的选择 92.4 量具的选择 112.5 夹具的选择 112.6 冷却液的选择 123 切削用量的选择 133.1 切削用量的选择原则 133.2 背吃刀量的选择 13. . . . 2 / 283.3 确定主轴转速 143.4 进给量或进给速度的选择 154 数控加工

2、工艺过程卡片 164.1 确定加工路线 164.2 数控加工工艺过程卡片 174.3 刀具卡 184.4 编写程序数控加工程序 185 零件的加工与结果分析 235.1 对刀 235.2 加工零件 245.3 零件加工结果 245.4 原因分析 245.3 解决方法 25总结 26参考文献：27. . . . 3 / 28摘 要本文是对典型轴套类零件加工技术的应用与数控加工的工艺性分析，主要是对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、数控加工工艺文件的填写、数控加工程序的编写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低

3、成本的特点。还重点对轴套零件的加工艺进行了分析，最后对零件自检数据进行分析，和加工的结果分析。关键字： 工艺分析 加工程序 切削用量 公差 . . . . 4 / 281 零件的加工工艺分析1.1 零件图的工艺分析图 1-1技术要求： (1)不允许使用纱布和锉刀修饰表面 (2)未注明倒角145(3)涂色检查互配部分接触面积不得小于60%. . . . 5 / 28图 1-2技术要求：(1)不允许使用纱布和锉刀修饰表面 (2)未注明倒角145(3)涂色检查互配部分接触面积不得小于60%轴套是各种机器中最常见的零件之一。数控车床加工的轴类零件一般由圆柱面、圆锥面、圆弧面、台阶、端面、孔、螺纹和沟槽

4、构成，材料为 45#。如图 1-1、1-2 所示的轴套配合件适合采用数控车床加工。通常轴类零件上的圆柱面用于支撑传动零件（如带轮、齿轮等）和传递扭矩，圆锥面有传递扭矩、高精度定心和装卸方面等特点，端面和台阶用来确定装在轴上的零件的轴向位置，螺纹常用于轴或轴上零件的锁紧，沟槽的作用是使磨削外圆或车螺纹时退刀方便，还可以对轴上的传动零件进行轴向定位。加工如图 1-1、1-2 所示轴套配合件为该零件未进行热处理前的零件工序图。该零件属于轴套配合件。其主要技术要求为：不许用纱布锉刀修整表面。左端 30 的外圆对 20 的槽的同轴度公差为 0.01mm，轴套径与外径的同轴度为 0.05mm，30 的外径

5、与 48 外径的垂直度为 0.02mm.1.2 分析零件图纸中的尺寸标注 对数控加工来说，最倾向与以同一基准引注尺寸或直接给坐标尺寸，这就是坐标标注法。这种标注法，即便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，保证设计、定位、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。由于零件设计人员往往在尺寸标注中较多的考虑装配等使用特性要求。而不得不采取局部分散的标注方法，这样会给工序安排与数控加工带来很多不便，事实上，由于数控加工精度与重复定位精度都很高，不会因产生较大的累计误差而破坏使用特性，因而改变局部的分散标注法为集中引注或坐标式尺寸、标注是完全可行的。图 1-1、1-2 所示即为尺寸标注法,这是基本

6、采用数控设备制造并充分考虑数控加工特点所采取的一种设计原则。1.3 零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下制造、维修的可行性和经济性。即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。它的涉与面广，. . . . 6 / 28因此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的加工措施加以保证该零件的视图符合国家标准的要求，位置准确，表达清楚；几何元素之间的关系准确；尺寸标注完整、清晰。1、尺寸精度轴是轴类零件的主要表面，它影响轴的回转精度与工作状态。轴颈的直径精度根据其使用要求通常为 IT6IT9，精密轴颈可达 IT5。套的外径精度相对于径

7、精度来说邀相对高一些。该零件总长度为 125mm，20 的槽上偏差为 0，下偏差为 0.08 精度要求非常高。30 外圆的上偏差为 0,下偏差为-0.02。最左端外圆直径为 30。上偏差为-0.07，下偏差为-0.02。套的总长度为 40mm。套的小径为 30，上偏差为0.09 下偏差为 0。套与轴的配合处的公差为正负 0.06。2、表面粗糙度的要求根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度。例如，普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为 Ra1.66.3m。随着机器运转速度的增大和精密度 的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。该零件表面粗糙度除了配合处的公差为 1.6m，另外均为

8、3.2m。3、位置精度的要求位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向同轴度来表示。根据使用要求，规定高精度为 0.0010.005mm，而一般精度的轴为 0.010.03mm。如图 1-1、1-2 所示，30mm 的同轴度公差为 0.05mm，30mm 的径与套的断面的垂直度为 0.02mm。1.4 零件毛坯的选择毛坯材料为 45#，强度、硬度、塑性等力学性能好，切学性能、没有经过热处理、等加工工艺性能好，便于加工，能够满足使用性能。轴毛坯下料长为50mm128mm。套毛坯下料长为 50mm44mm。合理的标注尺寸零件图上的重要尺寸

9、直接标注，在加工时使用工艺基准与设计基准重合，. . . . 7 / 28并符合尺寸链最短的原则。1.5 零件的安装 数控车床上零件的安装方法与普通车床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，主要注意以下两点： （1）力求设计、工艺与偏程计算的基准统一，这样有利于提高编程时数值计算的简便性和精确性。 （2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次装夹后，加工出全部待加工面。根据零件的尺寸、精度要求和生产条件选择最常用的车床通用的三爪自定心卡盘（图 1-3） 。三爪自定心卡盘可以自定心，夹持围大，适用于截面为圆形、三角形、六边形的轴类和盘类上小型零件。图 1-3. . . . 8 / 282 数控加工工艺方案

10、的制定2.1 工序与工步的划分确定加工方案经过分析零件的尺寸精度、几何形状精度、位置精度和表面粗糙度要求，作出以下加工方案。1.先加工轴，然后对套进行加工。2.加工套的外圆，然后加工孔。3.先加工轴的右端， （如图 2-1）图 2-14.然后加工轴的左端,其走刀路线（如图 2-2）图 2-25.然后再加工轴套（如图 2-3）. . . . 9 / 28图 2-32.2 加工机床的选择要保证加工零件的技术要求，能加工出合格的产品。 1有利于提高生产率。 2尽可能降低生产成本即生产费用。 3根据毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、工件数量、现有的生产条件要求。选用 CAK6

11、140 数控车床（如图 2-4） 。图 2-42.3 刀具的选择数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则在编程时充分考虑数控加工的特点，能够正确选择刀具与切削用量。数控车床对刀具提出了更高的要求,不仅要求刀具精度高,刚性好,耐用度高,而且要求安装、调整、刃磨方便,断屑与排屑性能好。在全功能数控车床上,可预先安装 812 把刀具,当被加工工件改变后,一般不需要更换刀具就能完成工件的全部车削加工.为了满足要求,刀具配备时应注意以下几个问题.在可能的围,使被加工工件的形状、尺寸标准化,从而刀具的种类,实现不. . . . 10 /

12、 28换刀或少换刀,以缩短准备和调整时间.使刀具规格化和通用化,以减少刀具的种类,便于刀具管理.尽可能草用可转位刀片,磨损后只需更换刀片,增加了刀具的互换性.在设计或选择刀具时,应尽量采用高效率、断屑与排屑性能好的刀具.车床主要用于回转表面的加工,如/外圆柱面、圆锥面、圆弧面、螺纹、孔加工等的切削加工。数控车削常用的车刀一般分为三类,即尖形车刀、圆弧车刀和成形车刀。如下图（2-5）所示为常用车刀的种类、形状和用途.图 2-5综上分析该零件主要以外圆加工为主。选择硬质合金车刀，需要 45车刀、80外圆刀、切断刀、螺纹刀、钻头、孔车刀。加工零件为配合件，需要加工孔，利用如图（2-6）的钻头加工。钻

13、头直径 20。. . . . 11 / 28图 2-62.4 量具的选择外圆柱和长度用规格为 0150mm 游标卡尺进行测量外圆面、端面的圆跳动用百分表测量，其中圆弧用 R 规测量。如图（2-7）游标卡尺：测量围：0-150mm：分度值：0.02mm图 2-72.5 夹具的选择夹具用来装夹被加工工件以完成加工过程，同时要保证被加工工件的定位精度，并使装卸尽可能方便、快捷。数控加工时夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点： （1）尽量选用可调整夹具，组合夹具与其它适用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。 （2）在成批生

14、产时，才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。 （3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。 （4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。 （5）夹具是否使用方便、安全。. . . . 12 / 28夹具的类型 数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾座顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。 综上所述，三爪卡盘具有自动定心的特点，加工该零件选用三爪卡盘加工。2.6 冷却液的选择金属切削过程中，合理选择切削液，可改善工件与刀具之间的摩擦状况，降低切削力和切削温

15、度，减小刀具磨损和工件的热变形，从而可以提高刀具的耐用度、加工效率和加工质量。切削液的选择应考虑下列几点因素：1.润滑 具有良好润滑能力的切屑液可减少刀具与工件或切屑间的直接接触，减轻摩擦和粘结，因此，可减少刀具磨损，提高工件表面质量。2.冷却 具有良好冷却作用的切屑液能从切削区域带走大量切削热，使切削温度降低。3.清洗 具有良好清洗能力的切屑液可以冲走切削区域与机床上的细碎切屑和脱落的磨粒，防止划伤已加工表面和导轨。4.防锈 切削液中加入防锈剂，如亚硝酸钠、磷酸三钠和石油磺酸钡等，可在金属表面形成一层保护膜，起防锈作用。常用切削液的种类如表所示常用冷却液冷却液名称主要成份主要作用水溶液水，防

16、锈剂冷却乳化液水、乳化油、乳化剂冷却、润滑、清洗切削油矿物油、动植物油、复合油润滑在加工此轴类零件时根据该工件材料、刀具材料、加工方法、加工要求与冷却液的作用和价格来考虑，加工时选择乳化液比较合理。冷却液作用：冷却、润. . . . 13 / 28滑、清洗而且还有一定的防锈作用。3 切削用量的选择3.1 切削用量的选择原则数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，包括主轴转速、背吃刀量、进给速度等，并以数控系统规定的格式输入到程序中。切削用量对于不同的加工方法，需选用不同的切削用量。合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。这在实际中也很难把握，要有丰富的实践经验才能

17、够确定合适的切削用量。在数控编程时只能凭借编程者的经验和刀具的切削用量推荐值初步确定，而最终的切削用量将根据零件数控程序的调试结果和实际加工情况来确定。切削用量的选择原则是：粗加工时以提高生产率为主，同时兼顾经济性和加工成本的考虑；半精加工和精加工时，应同时兼顾切削效率和加工成本的前提下，保证零件的加工质量。值得注重的是，切削用量（主轴转速、切削深度与进给量）是一个有机的整体，只有三者相互适应，达到最合理的匹配值，才能获得最佳的切削用量。确定切削用量时应根据加工性质、加工要求，工件材料与刀具的尺寸和材料性能等方面的具体要求，通过查阅切削手册并结合经验加以确定，确定切削用量时除了遵循一般的原则和

18、方法外，还应考虑以下因素的影响：（1）刀具差异的影响不同的刀具厂家生产的刀具质量差异很大，所以切削用量需根据实际用刀具和现场经验加以修正。（2）机床特性的影响切削性能受数控机床的功率和机床的刚性限制，必须在机床说明书规定的围选择。避免因机床功率不够发生闷车现象，或刚性不足产生大的机床振动现象，影响零件的加工质量、精度和表面粗糙度。（3）数控机床生产率的影响数控机床的工时费用较高，相对而言，刀. . . . 14 / 28具的损耗成本所占的比重较低，应尽量采用高的切削用量，通过适当降低刀具寿命来提高数控机床的生产率。3.2 背吃刀量的选择1）确定背吃刀量 ap（mm）背吃刀量的大小主要依据机床、

19、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚度来决定，在系统刚度答应的情况下，为保证以最少的进给次数去除毛坯的加工余量，根据被加工零件的余量确定分层切削深度，选择较大的背吃刀量，以提高生产效率。在数控加工中，为保证零件必要的加工精度和表面粗糙度，一般留少量的余量（0.20.5mm） ，在最后的精加工中沿轮廓走一刀。粗加工时，除了留有必要的半精加工和精加工余量外，在工艺系统刚性答应的条件下，应以最少的次数完成粗加工。留给精加工的余量应大于零件的变形量和确保零件表面完整性。综合考虑得到：粗加工时选取 2.0mm 的背吃刀量。精加工余量取 0.10.2mm3.3 确定主轴转速主轴转速应根据允许的切削速度和工件

20、（或刀具）直径来选择。外圆车削与其计算公式为： n=1000v/D式中 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。而车螺纹时的主轴转速如下：np1200-k式中：P工件螺纹的螺距或导程（mm） ；k保险系数，一般取 75-85 之间的值。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。切削速度 VC 与刀具耐用度关系比较密切，随着 VC 的加大，刀具耐用度将. . . . 15 / 28急剧下降，故 VC 的选择主要取决于刀具耐用度。主轴转速 n 确定后，必须按照数控机床控制系统所规定的

21、格式写入数控程序中。在实际操作中，操作者可以根据实际加工情况，通过适当调整数控机床控制面板上的主轴转速倍率开关，来控制主轴转速的大小，以确定最佳的主轴转速。综上所述：切削零件外圆时主轴转速粗加工转速为 500 mm/r，精加工转速为 1200 mm/r。螺纹转速为 700 mm/r。3.4 进给量或进给速度的选择进给速度 F 是切削时单位时间零件与铣刀沿进给方向的相对位移量，单位为 mm/r 或 mm/min。进给量或进给速度在数控机床上使用进给功能字 F 表示的，F 是数控机床切削用量中的一个重要参数，主要依据零件的加工精度和表面粗糙度要求，以与所使用的刀具和工件材料来确定。零件的加工精度要

22、求越高，表面粗糙度要求越低时，选择的进给量数值就越小。实际中，应综合考虑机床、刀具、夹具和被加工零件精度、材料的机械性能、曲率变化、结构刚性、工艺系统的刚性与断屑情况，选择合适的进给速度。进给率数是一个非凡的进给量表示方法，即进给率的时间倒数FRN（Feed Rate Number 的缩写） ，对于直线插补的进给率数为：式中 F进给量（m/min） 。L程序段的加工长度，是刀具沿工件所走的有效距离（mm） 。程序段中编入了进给率数 FRN，实际上就规定了执行该程序段的时间 T，它们之间的关系是：程序编制时选定进给量 F 后，刀具中心的运动速度就一定了。在直线切削时，切削点（刀具与加工表面的切点

23、）的运动速度就是程序编制时给定的进给量。但是在做圆弧切削时，切削点实际进给量并不等于程序编制时选定的刀具中心的进给量。在轮廓加工中选择进给量 F 时，应注重在轮廓拐角处的“超程”问题，非凡是在拐角较大而且进给量也较大时，应用在接近拐角处适当降低速度，而在拐角过后再逐渐提速的方法来保证加工精度。. . . . 16 / 28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。切削用量包括主轴转速、背吃刀量与进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。为了获得最高的生产率和单位时间的最高切除率，在保证零件加工质量和刀具耐用度前提下，应合理地确定切削参数。所以，此处

24、我们应当根据经验和粗精加工而定,粗加工选取 F2.0 左右。精加工时选取较少的加工余量 F0.2F0.3。4 数控加工工艺过程卡片4.1 确定加工路线加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。1) 应能保证加工精度和表面粗糙要求；2) 应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。3）选择切入切出方向，尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形） ，以免留下刀痕。4）应尽量简化数学处理时的 数值计算工作量，以减少编程工作量。加工路线如下：1、平右端面；2、用 G71 循环粗加工指令加工右轮廓到 88；3、用 G70 精加工指令进行精加工；4、然后用 G75 指

25、令切 20 的槽；5、用 G92 指令加工 M20 的螺纹；6、调头加工左端轴、并且保证长度；7、用 G71 循环粗加工指令加工右轮廓到 46；8、用 G70 精加工指令进行精加工左端外轮廓；9、用 G75 切槽；10、取下轴、对套筒进行加工；11、夹住毛坯右端，手动车削端面，程序加工外圆；12、调头加工毛坯左端，并在保证长度的情况下车削端面；. . . . 17 / 2813、手动钻 24 的孔；14、编程自动镗孔到 Z-42；15、对工件进行测量，取下工件，收拾工具，进行总结；4.2 数控加工工艺过程卡片数控加工工艺卡产品名称零件名称零件图号A4易雄伟轴套配合件的数控加工工艺分析程序号O0

26、001O0002O0003工序号程序编号夹具名称使用设备车间01O0001 O0002O0003 三爪卡盘卧式数控车床学院实训楼工步号 工步容刀具号刀具规格主轴转速（r/min）进给速度(mm/r)背吃刀量备注1车右端面T0190500手动2粗车轴右端外轮廓T01905000.252.0自动3精车轴右端外轮廓T019012000.150.3自动4切槽T024500.21.0自动5车螺纹T03700自动6调头保证长度T01904500.32.0手动7粗车车左端轮廓T01905000.22.0自动8精车左端轮廓T019012000.22.0自动. . . . 18 / 289切槽T024501.0

27、自动10粗车套外圆T01 905000.22.0自动11精车套外圆T019012000.20.3自动12钻孔350手动13车削孔T045000.2自动编制审核 罗昊批准2010 年 12 月6 日共 1 页第 1 页4.3 刀具卡产品名称轴套配合件零件名称轴类零件零件图号A4易雄伟工部号刀具号刀具名称规格加工表面刀具半径补偿量备注01T0190度外圆刀2020车外轮廓 0.2自动02T024mm 切槽刀2020切 4mm 宽槽0自动03T0360螺纹车刀2020车削螺纹0自动04T04镗孔刀2020孔镗削0自动05T05钻头20钻孔0手动06T0645 端面车刀2020平端面0手动编制审核批准

28、2010 年 12 月6 日共 1 页第 1 页4.4 编写程序数控加工程序车削轴右端O0001N10 M03 S500 T0101;. . . . 19 / 28N15 G00 X52 Z2;N16 M08;N20 G71 U2.0 R1.5;N25 G71 P30 Q70 U0.3 W0.1 F0.25; 循环粗车右端外圆N30 G00 X14;N35 G01 Z0 F0.3;N40 X20 Z-3;N45 Z-23.92; N50 X29.99;N55 Z-61;N60 G02 X48 Z-70 R9;N65 G01 X48 Z-88;N70 G01 X50;N75 G00 X80;N8

29、0 Z100;N85 M03 S1200 T0101;N90 G00 X52 Z2;N95 G70 P30 Q70 F0.15; 精车右端外圆N100 G00 X80; N105 Z100;N110 M05 M00;N115 M03 S450 T0202;N120 G00 X34 Z-39.96;N125 G75 R0.1;N130 G75 X19.96 Z-48 P500 Q3500 F0.2; 切槽N135 G00 X100; N140 Z100;N145 M03 S650 T0303;N150 G00 X22 Z-2;. . . . 20 / 28N155 G92 X19.4 Z-16

30、F2.0; 车螺纹N160 X18.8;N165 X18.3;N170 X17.8;N175 X17.5;N180 X17.4;N185 G00 X100;N190 Z100;N191 M09;N195 M05;N200 M30;%车削轴左端O0002N05 M03 S450 T0101;N06 M08;N10 G00 X52 Z2;N15 G71 U2.0 R1.5;N20 G71 P25 Q61 U0.4 W0.1 F0.3; 粗车左端外圆N25 G00 X27.05; N30 G01 Z0 F0.3;N35 X29.05 Z-1;N40 Z-15;N45 X35 Z-40;N50 Z-4

31、5;N55 X46;N60 X48 Z-46;N61 X52N65 G00 X80;. . . . 21 / 28N70 Z100;N75 M05; N80 M00;N85 M03 S1200 T0101;N90 G00 X50 Z2;N95 G70 P25 Q61 F0.2; 精车左端外圆N100 G00 X80;N105 Z100;N110 S450 T0202;N115 G00 X33 Z-15;N120 G75 R0.1;N125 G75 X27.05 Z-15 P500 Q1000 R0 F0.2; 切槽N130 G00 X100;N135 Z100;N136 M09;N140 M0

32、5;N145 M30;%编写孔程序O0003N05 M03 S500 T0404;N06 M08;N10 NG00 X22 Z2;N15 G71 U2.0 R1.5;N20 G71 P25 Q40 U-0.2 W0.1 F0.2; 粗镗孔N25 G00 X24;N30 G01 Z0 F0.2;N35 X30.04 Z-25;N40 Z-42;. . . . 22 / 28N45 G00 Z100;N50 X100;N55 M05;N60 M00;N65 M03 S1100;N70 G00 X22 Z2;N75 G70 P25 Q40 F0.1; 精镗孔N76 M09;N80 G00 Z100;

33、N85 X100;N90 M05;N95 M30;%. . . . 23 / 285 零件的加工与结果分析5.1 对刀加工中,一般我们都采用试切法对刀。首先对 Z 轴，当刀走到如下图时，进入“offset setting” 坐标系，输入 Z0.按测量，Z 轴就对好了（如图 5-1） 。图 5-1再对 X 轴，当刀走到如下图时，主轴停，用卡尺测量 d, 进入“offset setting” 坐标系,输入侧得的值，X 轴也就对好了（如图 5-2） 。. . . . 24 / 28图 5-25.2 加工零件首先为了保证程序毫无差错，一般都先用已经输入的程序，试运行，即使程序有错也不会浪费毛坯件，也便于与时修改程序。这样确定所有程序的路线、加工工艺都正确无误后，便可对零件进行机械加工。点击控制面板上的“PROG” 输入要加工的程序名称 “自动”“循环启动”“