典型零件的加工工艺及编程

职业技术学院数控技术系数控技术专业级毕业设计（论文）题目:典型零件的加工工艺及编程目录摘要……….………….………….(4)前言......……………….…………….…………...(4)一、典型轴类零件介绍...............................................................................（4）二、确定定位基准.........................................................................................（5）（一）粗基准的选择...........................................................................................(5)（二）精基准的选择...........................................................................................(6)三、刀具的选择...............................................................................................(6)（一）刀具选择应考虑的主要因素...................................................................(7)（二）本零件的刀具选择为...............................................................................(7)四、切削用量的选择....................................................................................（7）（一）主轴转速的确定.......................................................................................(8)（二）进给速度的确定........................................................................................(8)（三）背吃刀量确定............................................................................................(8)（四）确定切削用量............................................................................................(9)五、相关计算...................................................................................................（9）六、确定加工方案............................................................................................(9)七、设计程序.........................................................................................（12）结论.......................................................................................................（14）结束语................................................................................................（15）参考文献..............................................................................................（16）附录......................................................................................................（17）典型零件的加工工艺分析及编程[摘要]：本课题主要通过介绍典型轴类零件加工工艺及编程，使我们进一步巩固和加强所学的知识，把所学的知识由理论转化为实践。深入地了解加工中出现的各种问题，找到解决的办法，能在以后的工作中出现类似的问题时能及时解决。轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。轴类零件的加工包含了所学的所有的数控知识：外圆、内孔、端面和台阶等一系列加工表面的加工，能充分的表现出所学的知识。通过本次设计也使自己了解在哪方面有欠缺，以后能在欠缺的地方能多用心的学习，当然也有自己掌握比较熟练的方面，能更好的了解自己的长处，在以后的实践中能更好运用。[关键词]：心轴数控编程工艺分析前言近年来，数控加工和数控设备的应用成突飞猛进之势，包括以组合机床为主的大量生产方式现在都向以数控设备为主的生产方式转变，社会上对掌握数控技术的人才需求量越来越大，特别是对掌握数控加工技术的人才需求量更大。随着我国综合国力的进一步加强和加入世贸组织。我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心，我国企业广泛应用现代化数控技术参与国际竞争。数控技术是制造实现自动化，集成化的基础，是提高产品质量，提高劳动生产率不可少的物资手段。此设计让我们毕业生更好的熟悉数控车床，确定加工工艺，学会分析零件为走上工作岗位打下基础。一、典型轴类零件介绍图1是模具心轴的零件简图（单位：mm）。零件定向尺寸公差是±0.01mm，角度公差为±0.1，材料为45钢。毛坯尺寸为Ø66mm×100mm。需要加工外圆、内孔等。图1我们通常把长度大于直径三倍以上、截面形状为圆形的杆类零件称为轴类零件。轴类零件的共同特点是：一般都带有倒角、沟槽、螺纹、锥度、圆弧、键槽等内容。按轴的形状及轴心线位置可分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等。此零件属于锥度心轴。图1所示为零件简图，包括M12深度为32的内螺纹、Ø20长度为62.02圆柱面、14°锥面、R19.4圆弧、Ø26圆弧、15°锥面及15°倒锥，以及3.2的粗糙度要求。轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料，该零件材料为45号钢。二、确定定位基准合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。第一道工序一般只能以未加工的毛坯面作定位基准，这种基准称为粗基准。在以后的工序中就应该用已加工过的表面作定位基准，这种基准称为精基准。（一）粗基准的选择粗基准选择的是否正确，影响到各加工表面的余量分配，以及工件上加工面与不加工面的相对位置精度，具体选择时应考虑以下原则：1选择不需加工的表面做粗基准。该零件可选择毛胚的外圆柱面为粗基准。2若要保证某重要表面的加工余量均匀，则应选择该表面作粗基准。该零件的各个表面都留有差不多的余量，可无需考虑此因素。3选择加工余量最小的表面作粗基准，以保证各加工表面都有足够的加工余量。此零件右端锥面最高处余量最小，可选右柱面为粗基准。4选择较平整、光洁，面积足够大，定位稳定、加紧方便的表面作粗基准。。表面一次加工时选用的为柱面棒料，粗糙度值一样，表面积也一样此情况无需考虑。5粗基准精度低，粗糙度值大，形状不平整，一般只能使用一次。（二）精基准的选择在第一道工序之后，就应当使用精基准定位，其选择原则如下：1基准重合原则即尽可能选用设计基准作定为基准，这样可避免因定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差，容易保证加工面与其设计基准的相对位置精度。2基准统一原则应使尽量多的表面加工时都用同一个定位基准，以保证各加工面的位置精度。本论文中涉及的轴类零件就采用基准统一原则，M12深度为32的内螺纹、Ø20长度为62.02圆柱面、14°锥面、都采用右端柱面作为定位基准。3选择面积较大、精度较高、定位稳定、夹紧可靠的表面作精基准，而且所选的精基准应使夹具结构简单，装夹和加工工件方便。本零件采用三抓卡盘夹紧加紧方便，夹紧右端柱面面积大精度高。4自为基准对于某些精加工或光整加工工序，要求加工余量小而均匀时，可用被加工面本身作精基准。5互为基准为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可采用互为基准、反复加工。此零件中左端和有端即为互为基准。在实际生产中，精基准的选择要完全符合上述原则，有时很难做到。所以，要根据具体情况进行分析，选择最有利的精基准。三、刀具的选择数控机床与普通机床相比较，对刀具提出了更高的要求，不仅要精度高、刚性好、装夹调整方便，而且要求切削性能强、耐用度高。因此，数控加工中刀具的选择是非常重要的内容。刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率，而且还直接影响加工质量。数控加工的刀具材料，要求采用新型优质材料，一般原则是尽可能选用硬质合金；精密加工时，还可选择性能更好更耐磨的陶瓷、立方氮化硼和金刚石刀具，并应优选刀具参数。（一）刀具选择应考虑的主要因素1被加工的材工件料、性能：金属、非金属，其硬度、刚度、塑性、韧性及耐磨性等。2加工工艺类别；车削、钻削、铣削、镗削或粗加工、半精加工、精加工和超精加工等。3工件的几何形状、加工余量、零件的技术经济指标。4刀具能承受的切削用量。（二）本零件的刀具选择为：序号刀具号刀具规格名称数量加工表面备注1T0193°外圆粗车刀1粗加工端面及外圆右偏刀2T0293°外圆精车刀1精加工端面及外圆右偏刀3T0393°内孔精车刀1加工内孔4T0460°螺纹车刀1攻螺纹5Ø10麻花钻1钻孔四、切削用量的选择数控编程时，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、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。（一）主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。一般加工零件时，考虑工件材料为45号钢，刀具材料为硬质合金钢，粗加工选择转速800r/min,精加工一般选择1000r/min车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用400r/min来车螺纹，而内孔由于刚性较差，采用粗车400r/min，比较容易达到加工要求。主轴转速公式：n=1000v/πd式中n——主轴转速（ｒ/min）；ｖ——切削速度（ｍ/min），由刀具耐用度决定，高速钢v=16～30m/min硬质合金v=60m/minｄ——工件或刀具直径（mm）。加工Ø26圆柱n=1000v/πd=1000×60/π×26=735ｒ/min加工Ø20圆柱n=1000v/πd=1000×60/π×20=955ｒ/min（二）进给速度的确定进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，应选择较低的进给速度，得出下表粗车精车外圆0.2mm/r0.1mm/r内孔0.1mm/r0.05mm/r（三）背吃刀量确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精车量)，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2-0.4mm。本例中，背吃刀量的选择大致为粗车精车外圆1.5-2mm0.2-0.4mm内孔1-1.5mm0.1-0.3mm螺纹随进刀次数依次减少（四）确定切削用量根据本零件的情况切削用量可选择如下：1．粗车外表面车削端面时主轴转速S=1000r/min,车削外圆时S=800r/min,f=0.2mm/r。2．钻中心孔主轴转速S=1200r/min，f=0.1mm/r。3．钻削内孔4．精车内表面主轴转速S=1000r/min,f=0.1mm/r5．粗车Φ26、Φ20表面、14°、15°锥面。主轴转速S=800r/min,f=0.2mm/r。6．精车外表面主轴转速S=1400r/min,f=0.1mm/r。五、相关计算内孔大径D=M=12mm内孔小径d=M-P=12mm-1.5mm=10.5mm六、确定加工方案工序1用三爪卡盘夹紧工件一端，用一号刀加工Ø64×38柱面，并掉头用Ø3中心钻打中心孔。工序2用三爪卡盘夹紧Ø64一端，另一端用顶尖顶住，用一号刀加工Ø20×62柱面及14°的圆锥，如图1-1。图1-1工序3①用Ø10中心钻钻螺纹底孔；②用二号刀精车Ø20表面及14°锥面及背端面；③用三号刀精扩孔并用四号刀攻螺纹，如图1-2。图1-2工序4加工R19.4圆弧面；Ø26圆柱面、角15°锥面和角15°倒锥面，装夹方式如图1-3、所示。A为换刀点远离工件以求安全。B为起刀点，既是复合循环的起点又是循环的终点。图1-3工序4的加工过程：先用复合循环G71指令一层层加工，逐渐靠近由E—F—G—H—等基点组成的回转面。后两次循环的走刀路线都与B—C—D—E—F—G—H相似。用G71指令完成粗加工。精加工用G70指令完成，走刀路线是B—C—D—E—F—G—H—B。在用固定循环指令加工出最后一个15度的倒锥面。典型轴类零件数控加工工艺卡片：工序号工序名称工序内容工艺装备主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量/mm备注010下料毛坯

φ64mmX38mm卧式车床8000.21自动020粗车φ20mmX62mm和14°圆锥卧式车床8000.21自动030钻孔用Φ10mm麻花钻钻螺纹孔底麻花钻12000.1手动040精车φ20mmX62mm和14°锥面及被端面卧式车床14000.11自动050精车M12深度为32的内螺纹60°螺纹车刀600自动060粗车加工R19.4圆弧面；Ø26圆柱面、角15°锥面和角15°倒锥面卧式车床8000.21自动070精车加工R19.4圆弧面；Ø26圆柱面、角15°锥面和角15°倒锥面卧式车床

14000.10.5自动080检验按图样尺寸检查各部七、设计程序（打中心孔）（用Ø10麻花钻钻深度为35的内孔）O1;(加工左端外圆锥度内孔螺纹)T0101M03S800;(1号刀主轴正传转速车外圆锥度)G00X100.Z100.;（安全点，及换刀点）X68.Z2.;G99G71U2.R1.F0.2;G71P10Q20U1.W0;N10G00X20.；G01Z0;Z-62.02；X53.9W-4.22;N20X68.;G00X100.Z100.;M05;（主轴停止）M00;（程序暂停）T0202M03S1000;（精车外圆锥度）G00X100.Z100.;X23.Z2.;G70P10Q20;G00X100.Z100.;M05;（主轴停止）M00,（程序暂停）T0303M03S600;(3号刀主轴正传，转速精扩孔)G00X100.Z100.;X8.Z2.;X10.5;G01Z0;Z-32.;X8.Z2.G00X100.Z100.;M05;（主轴停止）M00;（程序暂停）T0404M03S400;（4号刀攻螺纹）G00X100.Z100.;X9.Z4.;(螺纹起刀点)G92X11.2Z-32.F1.5;X11.6;X11.8;X11.95;X12.;X12.;G00X100.Z100.;M30;（程序结束）O2;（加工右端圆弧柱锥度倒锥）T0101M03S800;G00X100.Z100.;X66.Z2.;G99G71U2.R1.F0.2;（外圆粗车循环）G71P10Q20U1.W0;N10G42G00Z0;G01X0;G03X26.Z-5.R19.4;G01Z-11.31;X61.Z-16.;X53.89Z-29.26;X66.;G00X100.Z100.;M05;M00;T0202M03S800;G00X100.Z100.;X66.Z2.;G70P10Q20;（外圆精车循环）G00X100.Z100.;M30;（程序结束）八、结论通过这次毕业论文的设计，巩固了自己以前所学过的理论与实践知识，提高了自己独立分析问题，解决问题的能力，为以后自己走入社会参加实践工作奠定了良好的基础。同时，我发觉自己以前所学过的知识远远不够，这就需要在以后的工作中不断学习，进一步提高。只有这样，才能够进入到更高的境界。由于查阅资料，我还学到了一些书本上没有学到的知识，丰富了我的认识水平。这次设计是对大学三年所学的一次大检阅，使我明白自己知识还很浅薄，虽然马上要毕业了，但是自己求学之路还很长，路漫漫其修远兮，吾将上下而求索。我以后在工作中会更加努力学习，使自己成为一个对社会有贡献的人。结束语这次设计的完成得到了老师的耐心帮助和悉心指导，能够按时完成这次毕业设计，这与老师的指导和帮助是分不开的，我在这里对我的指导老师表示衷心的感谢。同时，还要感谢我的的好同学好朋友，谢谢你们给我提出的宝贵的建议和意见，给予我鼓励。大学生活快要结束了。这三年以来，经历过的所有事，所有人，都将是我以后生活回味的一部分，我可以骄傲的说：“我的大学生活上精彩的”。愿我的母校在将来会越来越辉煌。参考文献：[1]许镇宇机械零件[M].北京：高等教育出版社，1983；[2]孔庆复计算机辅助设计与制造[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1994；[3]雷宏机械工程基础[M].哈尔滨：黑龙江出版社2002；[4]王中发实用机械设计[M].北京：北京理工大学出版社1998；[5]唐宗军机械制造基础[M].大连：机械工业出版社1997；[6]吴祖育，秦鹏飞数控机床[M].上海：上海科学技术出版社2003；[7]许翔泰，刘艳芳数控加工编程实用技术[M].北京：机械工业出版社2000；[8]吴明友数控机床加工技术[M].江苏：东南大学出版社.2000；[9]王宝成现代数控机床[M].天津：天津科学技术出版社，2000；[10]廖效果，朱启俅数字控制机床[M].江西：华中科技大学出版社，2002；目录前言…………………21．零件图数控加工工艺分析………71.1读图审图1.2零件图结构工艺分析1.3材料分析技术要求表面粗糙度2．定位基准的选择………3．零件表面加工方法的选择………94．选择数控机床………95．确定机械加工余量及毛坯尺寸设计毛坯图…………105.1确定机械加工余量5.2确定毛坯及尺寸5.3设计毛坯图5.3.1确定毛坯尺寸公差5.3.2确定毛坯热处理6.工序设计………126.1制订工艺路线6.1.1工序Ⅰ车左端面粗半精精车左端各部、倒角、切外螺纹退刀槽6.1.2工序Ⅱ左端面打中心孔6.1.3工序Ⅲ左端钻孔6.1.4工序Ⅴ切内退刀槽以及内螺纹6.1.5工序Ⅵ掉头车右端面粗车半精车精车右端各部和切槽6.1.6工序Ⅶ清洗6.1.7工序Ⅷ热前检查6.2选择加工设备与工艺装备6.3选择刀具6.4量具的选择6.5确定工序尺寸6.5.1确定圆柱面的工序尺寸6.5.2确定轴向工序尺寸6.5.3确定工序尺寸6.5.4确定切槽的工序尺寸7确定切削用量………227.1.1工序Ⅰ粗半精精车左端各轮廓表面、倒角2×45、退刀槽7.1.2工序Ⅳ左端钻孔7.1.3工序Ⅴ扩孔7.1.4工序Ⅵ车内外螺纹退刀槽7.1.5工序Ⅶ车内外螺纹及倒角7.2工序Ⅱ车端面粗半精精车右端各部8填写数控加工工艺卡片………298.1数控加工工艺过程卡8.2数控加工工序卡8.3数控加工刀具卡8.4刀具运动轨迹及坐标值9程序的编制………33结束语…………………35参考文献…………………36后记………37前言随着科学技术技术突飞猛进的发展，机电产品更新换代速度加快，对零件加工的精度和表面质量的要求也越来越高，数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标，数控机床能否发挥其高性能，高精度和高效率，并获得良好的效益，关键取决于其可靠性的高低。21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控装备的各个方面，为追求加工效率和加工质量方面的智能化，为提高驱动性能及使用连接方面的智能化，如前馈控制，电动机参数的自适应运算，自动识别负载自动选定模型等；为简化编程，简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程，智能化的人机界面；还有智能诊断，智能监控等方面的内容，以方便系统的诊断和维修。数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：数控机床能方便地与CAD、CAM、CAPP及MTS等联结，向信息集成方向发展。其重点是以提高系统的可靠性，实用化为前提，以易于联网和集成为目标，注重加强单元技术的开拓和完善。从点、线向面的方向发展，另一方面向注重应用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。我选择这个题目是因为此零件既包括了数控车床的又含有普通车床以及铣端面打中心孔机床的加工。用到了铣端面、钻中心孔、钻孔、扩孔、攻螺纹。对我们学过的知识大致都进行了个概括总结。这份毕业设计主要分为5个方面：1.抄画零件图2.工艺分析3.工艺设计4.计算编程，5填写工艺卡片。零件图通过在AUTOCAD上用平面的形式表现出来，更加清楚零件结构形状。然后具体分析零件图由那些结构形状组成。数控加工工艺分析，通过对零件的工艺分析，可以深入全面地了解零件，及时地对零件结构和技术要求等作必要的修改，进而确定该零件是否适合在数控机床上加工，适合在哪台数控机床上加工，此零件我选择在CAK6140控车床上进行,在一次安装中,可以完成零件上平面车锥面,车圆弧以及圆柱表面。分析某台机床上应完成零件那些工序或那些工序的加工等。需要选择定位基准；零件的定位基准一方面要能保证零件经多次装夹后其加工表面之间相互位置的正确性，另一方面要满足数控车床工序集中的特点即一次安装尽可能完成零件上较多表面的加工。定位基准最好是表面已有的面或孔。再确定所有加工表面的加工方法和加工方案；选择刀具和切削用量。然后拟订加工方案确定所有工步的加工顺序，把相邻工步划为一个工序，即进行工序划分；先面后孔的加工顺序，因为平面尺寸轮廓较大，用平面定位比较稳定，先加工平面后在普通车床上加工孔。最后再将需要的其他工序，衔接于数控加工工序序列之中，就得到了要求零件的数控加工工艺路线。工艺设计是通过工艺分析划分好各个工序，然后用数控加工工件安装和零点设定卡把零件按工序加工的多少把它表现出来使更加明了。最后，查表填写数控加工工序卡、数控刀具卡、刀具运动轨迹路径及坐标点、程序表。抄画零件图1．零件图数控加工工艺分析1.1读图审图该轴零件形状比较复杂,它包括外圆、圆锥面、端面、型面、外螺纹、倒角、退刀槽、圆弧等表面的加工。所注尺寸详细、正确。符合数控加工工艺的特点。表面粗糙度Ra1.6um，提高零件的表面的质量和加工精度，公差等级为中级以上，可对该零件进行双面或多面的顺序加工。采用零件轮廓或两顶尖、辅助工件等基准定位。加工工序较集中，尺寸集中标注方法，利于编程、设计基准、工艺基准与编程原点的统一。1.2零件图结构工艺分析该轴零件为锻件，有圆弧表面R36㎜,以及外圆柱表面R36㎜，外圆㎜，加工圆锥锥度8.5°，切沟槽㎜，公称直径46㎜，导程为3㎜，螺距1.5㎜的右旋普通粗牙外螺纹，旋合长度为16㎜，退刀槽为5×2㎜，外螺纹倒角1×45°；公称直径为30㎜，螺距为1.5㎜的右旋细牙内螺纹，退刀槽为4×2㎜内螺纹加工深度为32㎜，内螺纹倒角为2×45°。加工最大外圆㎜。1.3材料分析技术要求表面粗糙度该轴零件加工的部位较多，刀具与工件之间的切削力较大。工件材料的可切削性能。内外螺纹装配时应该满足的要求，强度、硬度、塑性、提供冷切削加工、机械性能都跟工件的材料有关。所以选择45钢为该轴零件的材料。45钢的化学成分中含Ｃ0.42%～0.50%，Si0.17～0.37%，Mn0.50～0.80%，P≤0.035%，S≤0.035%，Cr≤0.25%，N≤0.25%，Cu≤0.25%。45钢在进行冷加工时硬度要求，热轧钢，压痕直径不小于3.9，布氏硬度不小于241HB，退火钢压痕直径不小于4.4，布氏硬度不小于187HB。45钢的机械性能：≥335，≥600，∮≥40%，Ak≥47J。45钢相对切削性硬质合金刀具1.0，高速钢刀具1.0，45钢经济合理对加工刀具的要求也合理，45钢用途广泛，主要是用来制造汽轮机、压缩机，泵的运动零件制造齿轮、轴活塞销等零件，。根据以上数据适合该轴的加工。技术要求：端面可以打中心孔，不要求保留中心孔的零件，故采用60°A型中心孔。轴状原料最小直径在80～120㎜，D=2.5㎜，D1=5.30㎜，L1=2.42㎜，t=2.2㎜。如图所示：表面粗糙度：由于加工过程中刀具和零件表面之间的摩擦，切削分离时表面金属层的属型变形以及工艺系统的高频振动等原因形成的。加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，对摩擦和磨损、配合、疲劳强度、接触刚度、耐腐蚀性都有很大的影响。按国家标准GB1031-1995规定的参数值系列选取，优先采用第一系列的参数值。工作表面、滚动摩擦表面、轴的圆角、沟槽、配合表面、螺纹表面等的粗糙度选取参数值为Ra1.6um。2．定位基准的选择本零件是轴类的装配工件。为避免由于基准不重合而产生的误差，采用两顶尖、三爪自定心卡盘。遵循“基准重合”的原则。由于本轴零件全部表面都需加工，应选外圆及一端面为粗基准，然后通过“互为基准的原则”进行加工。3．零件表面加工方法的选择（机械制造工艺设计简明手册）㎜外圆面，公差等级IT9级，表面粗糙度Ra1.6um，需要粗车、精车。（参考表1.4-6）2。㎜外圆面，公差等级IT11级，表面粗糙度Ra1.6um，需要粗车、半精车、精车。（参考表1.4-6）R36㎜圆弧面，公差等级IT12级，表面粗糙度Ra1.6um，需要粗车、半精车、精车。（参考表1.4-6）切槽㎜，内外螺纹退刀槽，槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14，表面粗糙度Ra1.6um，采用切槽刀，粗切、精车。（参考表1.4-80）端面，本轴零件的端面为回转体端面，尺寸精度可以要求不高，表面粗糙度为Ra3.2um，（参考表1.4-6）钻、扩，26、28的内孔，公差等级为IT7，表面粗糙度Ra1.6um，因为毛坯时孔为锻出，加工方法先钻孔、扩、绞的先后顺序进行。（参考表1.4-7）M30×1.5㎜、M46×1.5㎜的内外螺纹加工公差带分别为6h、7H，表面粗糙度Ra1.6um4．选择数控机床数控车床能对轴类或盘类等回转体零件自动地完成内外圆柱面、圆锥表面、圆弧面和直锥螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰等的工作。根据本人设计的轴零件的工艺要求，可以选择经济型数控车床，一般采用步进电机驱动形成开环伺服系统，采用法纳克（FAVNC）数控系统。此类车床结构简单，价格低廉。按照加工轴类零件的装夹和定位基准的要求，选择卡盘顶尖式数控车床，这类车床设置三爪自定心卡盘、普通尾座或数控液压尾座，适合车削较长的轴类零件。根据主轴的配置的要求选择卧式数控车床。数控车床具有加工精度高，能做直线和圆弧插补。数控车床刚性好、制造和对刀精度高，能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，能够加工尺寸精度要求较高的零件。由于数控车床的恒线速切削功能，可以选用最佳线速度来切削锥面和端面，使车削后的表面粗糙度值既小又一致。能够加工轮廓形状特别复杂的表面和尺寸难于控制的回转体，而且能比较方便的车削锥面和内外圆柱面螺纹，能够保持加工精度，提高生产效率。所以对本人设计的轴类零件的加工是非常有利。5．确定机械加工余量及毛坯尺寸设计毛坯图5.1确定机械加工余量（机械制造工艺设计简明手册）钢质模锻件的机械加工余量按JB3835-85确定，根据估算的锻件质量，加工精度及锻件形状复杂系数，由表2.2-25可查得除孔以外各表面的加工余量。锻件质量根据零件成品重量3.25Kg，估算为4.15Kg。加工精度零件各表面为一般加工精度F1。该锻件的最大直径为100㎜,长135㎜。m外轮廓包容体=π×13.5×7.85g=8.319Kgm锻件=4.15Kg=4.15/8.319=0.499按表2.2-10可定形状复杂系数为S2,属于一般级别。机械加工余量根据锻件重量、F1、S2查表2.2-25由此查得直径方向为1.7～2.2㎜，水平方向为1.7～2.2㎜,即锻件各外径的单面余量为1.7～2.2㎜，各轴向尺寸的单面余量为1.7～2.2㎜。5.2确定毛坯及尺寸钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。该轴零件的结构形状和外廓尺寸，因为该零件阶梯轴相差较大，故采用锻件。在分析本轴零件其各表面皆为Ra1.6um，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。毛坯毛坯如表5.1-1表5.1-1轴零件毛坯尺寸(㎜)零件尺寸单边加工余量锻件尺寸25221002405.3设计毛坯图5.3.1确定毛坯尺寸公差毛坯尺寸公差根据锻件重量、形状复杂系数及锻件精度等级从有关的表中查得。本零件锻件重量4.15Kg，形状复杂系数S2，45钢含碳量为0.42%～0.50%，其最高含碳量为0.50%。按表2.2-11，锻件材质系数为M1，锻件为普通精度等级，则毛坯公差可从表2.2-13、表2.2-16查得。本零件毛坯尺寸允许偏差如表5.1-2。毛坯同轴度错差允许值为0.8㎜，残留飞边为0.8㎜。表5.3.1-2轴毛坯尺寸允许偏差(㎜)锻件尺寸偏差根据52表2.2-13100405.3.2确定毛坯热处理钢质轴零件毛坯锻造后应安排正火。以消除残留的锻造应力，并使不均匀的金相组织通过重新结晶而得细化均匀的组织，从而改善了加工性。5.3.3本轴零件毛坯图如5.3.2-1图5.3.2-16.工序设计6.1制订工艺路线工序Ⅰ车左端面粗半精精车左端各部、倒角、切外螺纹退刀槽工步1车端面工步2粗车外轮廓工步3半精车外轮廓工步4精车外轮廓工步5倒角工步6切外螺纹退刀槽工步7车外螺纹工序Ⅱ左端面打中心孔

工步1车左端面中心孔工序Ⅲ左端钻孔工步1钻孔工序Ⅳ扩孔工步1扩孔工步2倒角工序Ⅴ切内退刀槽及内螺纹工步1车内退刀槽工步2车内螺纹工序Ⅵ掉头车右端面粗车半精车精车右端各部和切槽工步1车端面工步2粗车外轮廓工步3半精车外轮廓工步4精车外轮廓工步5切槽工序Ⅶ清洗工序Ⅷ热前检查6.2选择加工设备与工艺装备工序Ⅰ、工序Ⅵ主要是车外圆柱各轮廓表面，由于该轴零件中有圆弧、锥度、切槽、圆弧槽、倒角、外螺纹退刀槽以及外螺纹。数控车床具有加工精度高，能够作直线和圆弧插补，能够加工轮廓形状特别复杂的表面和尺寸难于控制的回转体，能比较方便的车削锥面，能保持加工精度、提高生产效率，故选用数控车床CAK6140，最大加工直径310㎜，最大工件车削长度300㎜，主轴孔直径76㎜，主轴锥度莫氏6号，主轴转速级数为无级，转速范围35～3500r/min，工作精度圆度0.008㎜，粗糙度Ra1.6um，主轴功率15Kw，刀架转为速度0.6s，控制系统为FANUC。工序Ⅱ、Ⅲ选取卧式数控车床CAK6140型号，最大钻孔直径35㎜，主轴行程200㎜，主轴箱行程200㎜，主轴端面至工作台距离0～750㎜，主轴轴线至导轨距离300㎜，主轴转速8级，范围50～2000r/min，进给量8级，范围0.11～1.6mm/r，电动机功率7.5Kw，工作台行程325㎜，工作台尺寸450×500㎜。工序Ⅳ、工序Ⅴ，选用卧式数控车床CAK6140型，最大工件直径×最大工件长度400×750㎜，加工最大长度1000㎜，主轴转速24级，范围10～1400㎜，电动机功率7.5Kw。车螺纹，加工螺纹范围1～192㎜。6.3选择刀具在数控车床上加工的工序，一般都选用硬质合金刀具，加工钢质零件采用机夹式可转位车刀，为了提高生产率几何经济性，可选用可转位车刀（GB5343.1-85，GB5343.2-85）切槽刀宜选用机夹式切槽刀。I型中心钻，d=2.5㎜，l=14㎜，L=35㎜.(GR35-60)；还可以采用不带护锥60°中心钻，d=2.5㎜，D0=8㎜，L=50㎜，l=5.5㎜，（GB35-60）。锥柄扩孔钻，直径28㎜，总的长度为L=270㎜，加工最大长度ι=150㎜，莫氏圆锥3号；直径30㎜，总的长度为280㎜，加工最大长度ι=160㎜。钻头，硬质合金锥柄麻花钻，d=26㎜，L=286㎜，l=165㎜(GB1438-78)。螺纹车刀，60°普通螺纹车刀C110型号，L=10㎜，B=4㎜，C=3㎜，r=0.5㎜。断面车刀，45°.6.4量具的选择本零件属于小批量生产，一般采用通用量具。选择量具的方法有两种；一是根据计量器具的不确定选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。选择时，采用其中的一种方法即可。选择各外圆加工面的量具。工序Ⅱ、工序Ⅲ精加工外圆达到图纸要求，现按计量器具的不确定度允许值U1=0.016㎜。根据表5.1-2，分度值0.02㎜的游标卡尺，其不确定度数值.U＞U1，不能选用。必须U≤U1，故应该分度值0.01的外径百分尺（U=0.016㎜）。从表5.2-9中选择测量范围为100～125㎜，分度值为0.01的外径百分尺（GB1216-85）即可满足要求。按照上述方法选择本零件各外圆加工面的量具。加工㎜外圆面可用分度值0.05㎜的游标卡尺进行测量，但由于与加工㎜外圆面是在同一工序中进行，故用表中所列的一种量具即可。选择加工孔用量具，26㎜、28㎜扩孔经钻削加工。现按计量器的测量方法极限误差选择其量具。按表5.1-5，精度系数K=10%，计量器具测量方法的极限误差△min=KT=0.1×0.02㎜=0.002㎜。查表5.1-6，可选内径百分尺，从表3.2-10中选分度值0.01㎜，测量范围15～75㎜的内径百分表（GB177-87）即可。选择加工槽所用量具，槽经切槽刀加工，切削后的精度要求不是很高，可选用分度值为0.02㎜，范围0～100㎜的游标卡尺（GB1214-85）进行测量。螺纹测量，螺纹测量分综合测量和单项测量。因为本零件加工的是普通的60°内外螺纹，所以用普通的螺纹量规测量即可，又由于普通螺纹量规分为工作量规、检验量规、校对量规，其代号参照《机械加工工艺手册表6.5-1》，本零件外圆螺纹直径46㎜，采用通端螺纹环规，代号T，主要检查工件外螺纹中径和小径；内螺纹直径30㎜，采用止端螺纹塞规，代号Z，检查工件内螺纹的中径和小径。（JB3934-83）。6.5确定工序尺寸工序尺寸一般的方法是，由表面加工的最后工序往前推算，最后工序的尺寸按零件图样的要求标注,如图6.5-1当无基准转换时，同一边面多次的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当基准不重合时，毛坯尺寸应用工艺尺寸链解算。当各工序的基本余量和公差确定后，可按下述顺序计算各工序尺寸几毛坯尺寸。终加工（精加工）工序尺寸B3，尺寸公差T3由零件图规定，精加工的工序尺寸B2=B3+Zbj3，尺寸公差为T2半精加工的工序尺寸B1=B2+Zbj2=B3+Zbj3+Zbj2，尺寸公差为T1毛坯尺寸B0=B1+Zbj3+Zbj2+Zbj1，尺寸公差为T0加工余量为Zb0=Zbj1+Zbj2+Zbj36.5.1确定圆柱面的工序尺寸圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面根据有关资料已查出本零件各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将总加工余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差安加工的经济加工精度确定。本零件各圆柱表面的加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如表6.5.1-1所列。表6.5.1-1圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度（㎜）加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精2.51.00.56.3um3.2um1.6um2.51.00.56.3um3.2um1.6um2.51.00.56.3um3.2um1.6um461.50.5—46.546—6.3um3.2um—6.5.2确定轴向工序尺寸本零件各工序的轴向尺寸如图6.5.2-1、6.5.2-2、6.5.2-3所示。图6.5.2-1图6.5.2-2图6.5.2-3确定各加工表面的工序加工余量本零件各断面的工序加工余量如表6.5.2-2表6.5.2-2各端面的工序加工余量（㎜）工序加工表面总加工余量工序加工余量Ⅰ1221.7=1.5=1.3Ⅱ313222=1.5=0.5=0.5Ⅳ4241.71.71.7=1.3=0.4=0.46.5.3确定工序尺寸、=㎜=25㎜=34㎜=25㎜=++=130+0.4+0.5=130.9㎜=++=130.9+1.5+1.3=133.7㎜6.5.4确定工序尺寸、、、、以及走刀路线如图6.5.4-1。图6.5.4-1 =--=130-34-25=71㎜=-=71-0.5=70.5㎜=-+=70.5-1.5+0.5=69.5㎜=++=25+1.7=26.7㎜=+=26.7+0.5=27.2㎜=+=27.2+1.5=28.7㎜6.5.5确定工序尺寸、、、及走刀路线如图6.5.5-1=-=34-0.4=33.6㎜=-+=33.6-1.3+0.4=32.7㎜=+=25+0.4=25.4㎜=+=25.4+1.3=26.7㎜图6.5.5-16.5.4确定切槽的工序尺寸切削槽达到零件图样的要求，该槽的中心与右端面的距离=48㎜（如图6.5.2-3），切削槽达到㎜的要求。7．确定切削用量切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据《金属机械加工工艺人员手册》（第二版上海科技级数技术出版社出版）确定本零件各工序的切削用量。7.1.1工序Ⅰ粗半精精车左端各轮廓表面、倒角2×45、退刀槽加工左端各轮廓表面车圆柱面㎜和㎜，圆弧R2、R20、R5，与加工右端面的方法基本相同，只是左端少加工一段锥面。在粗加工、半精加工以及精加工所用到的切削用量、进给速度以及转速都跟加工右端轮廓面一样。7.1.2工序Ⅳ左端钻孔加工孔26㎜，刀具选用硬质合金钻头，直径为26㎜，使用切削液为乳化液。《机械加工工艺手册》确定进给量，由于孔径较大，故采用数控车床CAK6140，根据表3.4-2查得=0.26～0.40㎜/r，选择=0.35㎜/r。钻头磨钝标准及刀具寿命，根据表查得钻头的磨钝标准为0.8～1.2㎜，寿命为T=75min。钻孔速度，=14，=0.25，=0，=0.4，=0.125（表3.4-7）（m/min）=28.8m/min由表3.4-7知，钻孔速度的修正系数，=0.88=0.75=××=19m/min=232r/min查Z535型钻床取=195r/min，实际切削速度为=16r/min。7.1.3工序Ⅴ扩孔扩孔主要加工28㎜和30㎜，在前面确定刀具时有介绍。《机械加工工艺手册》确定进给量，根据表10-72进给量为=0.8～1.2㎜/r，选择=0.85㎜/r，=47m/min。(表3.4-7)扩孔钻磨钝标准及刀具寿命，扩孔磨钝标准为0.5～0.7㎜，寿命为40min。确定切削速度和转速，由于切削条件的不同，切削速度尚需进行修正，=0.88=1.02故=××=42m/min=477r/min根据Z535型钻床取=400r/min，实际扩孔速度=35m/min。7.1.4工序Ⅵ车内螺纹退刀槽主要先进行钻孔、扩孔，才能够车内退刀槽，又由于要加工内外螺纹，所以选择在同一车床上加工，即数控CAK6140车床。刀具为硬质合金焊接式内螺纹退刀槽。加工程度上刀具、速度等都有严格的要求。根据表查得速度=32m/min，故=339r/min根据车床CAK6140转速=320r/min，实际速度为30m/min。7.1.5工序Ⅶ车内外螺纹及倒角车外螺纹M46×3（P1.5），车内螺纹M30×1.5，粗车外螺纹时走刀次数3次，精车2次，粗车内螺纹走刀次数4次，第一次走刀0.40㎜，最后一次走刀0.013㎜，切削速度26～43m/min。（《机械制造工艺设计手册》表7.1-8）车内螺纹并倒角1×45°，确定螺纹速度,内螺纹的螺距为=1.5㎜，=65，T=63min，=3，车螺纹的切削速度计算公式（《金属机械加工人员手册》表10-154）(m/min)=27.3m/min=289.6r/min根据CA6140车床转速要求选择=250r/min，实际车螺纹速度=23.5m/min。车外螺纹，确定外螺纹速度，外螺纹得螺距为=1.5㎜，=65，T=63min，=4。（《金属机械加工人员手册》表10-154）(m/min)=38.8m/min=268.4r/min根据数控CA6140车床转速要求选择=250r/min，实际车螺纹速度=23.5m/min。7.2工序Ⅱ车端面粗半精精车右端各部在轴零件的右端加工中要车圆锥面8.5°，圆弧面R3、R4、R15、R36，以及圆柱面㎜，表面粗糙度达到Ra1.6um。7.2.1车端面确定车削深度，由于左右单边余量分别为1.7㎜和2㎜，但考虑到后面几道加工工序，所以左端面选择车削深度为1.3㎜，右端面选择车削深度为1.5㎜，一次走刀完成。确定进给量，根据表10-118，=0.2～0.3㎜/r，按车端面钻中心孔机床的进给量要求=0.3㎜/r。确定车刀磨钝标准，根据表10-107，车削后刀面允许的磨损量0.5～0.6㎜，其最大磨损量为0.6㎜。确定切削速度，切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出，根据表。。。。。选用YT15硬质合金铣刀加工=670钢材，≤2㎜，≤0.3㎜/r，切削速度为50～80m/min，根据车端面刀的车削要求选择=65m/min。=r/min=431r/min按车端面机床说明书转速=450r/min，实际切削速度=68m/min。7.2.2粗车右端各轮廓表面粗加工时选择的刀具为机夹式车刀（硬质合金车刀）YT5，根据《机械加工工艺手册》表2.4-3查得车刀刀杆尺寸25×25㎜，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前角刀面=12°，后角=6°，主偏角=75°，副偏角=10°，刃倾角=0°。刀尖圆弧半径=0.8。切削深度=2.5㎜，进给量为=1.0㎜/r。选择车刀磨钝标准及耐用度，根据表2.4-1查得粗车磨损限度为1.0～1.4㎜，表2.4-2车刀耐用度为3600。切削速度，查表为=136m/min，查表8.4-12进行修正，查出修正系数为=0.82故=136×0.82=112m/min=739r/min根据数控车床的转速选择=685r/min，实际速度=103m/min。7.2.3半精车右端各轮廓表面所选用的刀具跟粗加工的刀具相同，加工的方法也基本相同，要求表面粗糙度达到Ra3.2um。《机械加工工艺手册》根据加工时的要求选择切削深度为=1.0㎜，确定进给量，根据表8.4-2查出的范围0.35～0.8㎜/r按机床的要求选择=0.6㎜/r。切削速度，=103m/min，按表8.4-12进行修正，查出修正系数为=0.78故=103×0.78=80.3m/min=532r/min根据选择的数控车床MJ460的转速为=520r/min，实际速度为=78.4m/min。7.2.4精车右端各轮廓表面在精车的过程中，各轮廓表面粗糙度为Ra1.6um，选择刀具刃倾角参考值表8.2-65，=2°，刀尖圆弧半径=0.4㎜。车刀刀杆尺寸32×25，=170㎜。表8.2-58，前角=10°，后角=7°，主偏角=30°。进给量，根据表8.2-67查知，最大进给量为0.10～0.35㎜/r，选择进给量为=0.11㎜/r。确定切削速度，查表速度为=115m/min，修正系数=0.81故=115×0.81=93.1m/min=617r/min根据选择的数控车床CAK6140的转速为=910r/min，实际速度=93m/min。7.2.5切槽切槽，选择硬质合金切槽刀YT5，前角=8°，后角=5°，切削刃形状为平面刃，副偏角=2°，切刃宽度为5㎜和4㎜，切削用量范围0.13～0.22㎜/r，选择=0.10㎜/r，=41m/min修正数为=0.63。=×=25.8m/min=342r/min根据选择的数控车床CAK6140的转速选择=350r/min，实际速度=26m/min。产品代号数控加工工艺过程卡零（部）件代号部件名称备注零件名称零件材料毛坯种类毛坯硬度毛重/kg净重/kg每车件数轴45钢锻件350HBS4.15Kg3.25Kg工序号工序名称及内容设备名称夹具刀具量具辅具切削液T单件工时负荷/%Ⅰ切两端面打中心孔卧式数控车床CAK6140三爪卡盘45°断面刀。中心钻0～300;0.02深度尺样板Ⅱ粗、半精、精加工右端各部以及切槽㎜卧式数控车床CAK6140三爪卡盘机夹式可转位外圆车刀以及机夹式切槽刀分度值为0.02㎜，范围0～100㎜的游标卡尺，分度值0.01的外径百分尺乳化液Ⅲ掉头粗、半精、精加工左端各部切外螺纹退刀槽卧式数控车床CAK6140三爪卡盘机夹式可转位外圆车刀以及机夹式切槽刀分度值为0.02㎜，范围0～100㎜的游标卡尺，分度值0.01的外径百分尺乳化液Ⅳ钻孔㎜卧式数控车床CAK6140三爪卡盘硬质合金锥柄麻花钻15～75㎜的内径百分表乳化液Ⅴ扩孔㎜、㎜、卧式数控车床CAK6140三爪卡盘锥柄扩孔钻15～75㎜的内径百分表乳化液Ⅵ切内螺纹退刀槽卧式数控车床CAK6140三爪卡盘硬质合金焊接式内螺纹退刀槽分度值0.01的外径百分尺乳化液Ⅶ车内外螺纹卧式数控车床CAK6140三爪卡盘螺纹车刀通端螺纹环规止端螺纹塞规乳化液Ⅷ清洗清洗机Ⅸ热前检查编制审核批准共1页第1页8填写数控加工工艺卡片8.1数控加工工艺过程卡8.2数控加工工序卡数控加工工序卡产品代号数控加工工序卡零（部）件代号零（部）件名称工序名称工序Ⅱ粗、半精、精加工右端各部以及切槽材料名称材料牌号45钢20CrMnTi机床名称机床型号数控车床数控车床CAK6140夹具名称夹具编号三爪卡盘顶尖切削液乳化液备注工步工作内容刀具量具主轴转速S（r/min）背吃刀量进给速度F（mm/r）1粗车、半精车、精车圆锥面、圆柱面，圆弧R5、R3机夹式可转位外圆车刀分度值为0.02㎜，范围0～100㎜的游标卡尺，分度值0.01的外径百分尺685、910、9101.25、0.5、0.25103、782车左外退刀槽退槽刀分度值为0.02㎜，范围0～100㎜的游标卡尺4500.2803车左外螺纹螺纹刀采用通端螺纹环规，代号T4004钻孔㎜锥柄麻花钻选内径百分尺，选分度值0.01㎜，测量范围15～75㎜的内径百分表（GB177-87）4500.2905扩㎜、㎜锥柄扩孔钻选内径百分尺，选分度值0.01㎜，测量范围15～75㎜的内径百分表（GB177-87）4500.2906车内退刀槽内退槽刀分度值为0.02㎜，范围0～100㎜的游标卡尺4500.2907车内螺纹内螺纹刀采用止端螺纹塞规，代号Z4508粗、半精、精车圆锥面、圆柱面、，圆弧R3、R36、R15机夹式可转位外圆车刀分度值为0.02㎜，范围0～100㎜的游标卡尺，分度值0.01的外径百分尺9100.259切槽机夹可转位车刀分度值0.01的外径百分尺3500.826更改标记数量文件号签字日期编制审核批准日期8.3数控加工刀具卡产品代号数控加工刀具卡零（部）件代号零（部）件名称零件名称零件材料45钢毛坯种类锻件零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径mm备注ⅠT01