毕业设计一鄂东职业技术学院、机械工程系数控1013班一李鸿旺

E D O N G P O L Y T E C H I N G

毕业设计(论文)

题目：数控加工工艺与编程轴类零件综合设计系别：机械工程系

专业班级：数控1013班

学生姓名：李鸿旺王思琦

学号：24号13号

指导教师：刘海峰

2012年10月30日

鄂东职业技术学院毕业设计（论文）任务书

诚信声明

本人郑重声明：

本组人所呈交的毕业设计《轴类零件的加工工艺规程设计》是在刘海峰老师的指导下，根据任务书的要求，独立撰写的。

本设计所引用的其他个人或集体已发表的文字和研究成果，或为获得教育机构的学位或证书所使用过的材料，均已明确注明。

凡为本文的撰写所提供的各种形式的帮助，本人在致谢中已经明确表达了谢意。

本人完全意识到本声明的法律结果。

毕业设计（论文）作者签名:李鸿旺王思琦

2012年10月30日

目录

摘要 (1)

前言 (2)

设计内容 (3)

设计说明书：

1．零件图的分析………………………………………………………………

1.1工艺路线的确定………………………………………………………

1.2工序的划分……………………………………………………………

1.2.1按零件装夹定位方式划分工序………………………………

1.2.2按粗、精加工划分工序………………………………………

1.2.3按所用刀具划分工序…………………………………………

1.3工步的划分……………………………………………………………2．零件的工艺分析……………………………………………………………

2.1加工方案………………………………………………………………

2.2进行工艺路线的确定…………………………………………………

2.3加工工序………………………………………………………………

2.4 对刀点和换刀点的确定………………………………………………

2.4.1对刀点…………………………………………………………

2.4.2换刀点…………………………………………………………3．确定生产类型与毛坯………………………………………………………4．选择加工设备与工艺设备…………………………………………………

4.1选择机床………………………………………………………………

4.2选择夹具………………………………………………………………

4.3刀具的选择……………………………………………………………

4.4量具的选择……………………………………………………………

4.5工位器具的选择………………………………………………………5．机械加工工艺过程设计……………………………………………………

5.1选择定位基准…………………………………………………………

5.1.1选择粗基准……………………………………………………

5.1.2精基准的选择…………………………………………………

5.2拟定工艺路线…………………………………………………………6．切削用量的合理选择………………………………………………………

6.1粗精加工的切削用量的选择…………………………………………

6.1.1 背吃刀量(

a)………………………………………………

p

6.1.2主轴转速(n)…………………………………………………

6.1.3进给速度(

v)…………………………………………………

f

6.2加工退刀槽切削用量的选择…………………………………………

6.3加工螺纹车削用量的选择……………………………………………

6.3.1主轴转速………………………………………………………

6.3.2进给量…………………………………………………………

6.3.3背吃刀量………………………………………………………

6.4打中心孔切削用量的确定……………………………………………

6.5钻孔的切削用量的确定………………………………………………

6.6粗镗切削用量的确定…………………………………………………

6.6.1背吃刀量………………………………………………………

6.6.2进给量…………………………………………………………

6.6.3切削速度………………………………………………………

6.7精镗切削用量的确定…………………………………………………

6.7.1背吃刀量………………………………………………………

6.7.2进给量…………………………………………………………

6.7.3切削速度………………………………………………………7．数控加工程序的编辑说明…………………………………………………毕业设计小结……………………………………………………………………参考文献…………………………………………………………………………致谢…………………………………………………………………………附录…………………………………………………………………………

轴类零件的加工工艺规程设计

摘要：

简要介绍了如何选择数控机床、数控机床刀具的选择、切削用量的选择以及数控编程等。数控机床是现代加工车间最重要的装备。它的发展是信息技术(1T)与制造技术(MT)结合发展的结果。制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。在此基础上，从性能发展体系结构等各方面深入讨论了我国数控技术的发展趋势，得出数控技术会向智能化、网络化、集成化、微机电控制系统和数字化的方向发展的结论；并从产业发展的角度考虑，进行了对数控技术与产业发展途径的思考，分别从总体战略和技术途径两方面进行了探讨。并对数控产业发展进行了思考。

关键词：

数控技术发展趋势产业发展途径。

前言

当今世界工业国家数控机床的拥有量反映了这个国家的经济能力和国防实力。数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产品结构、产品种类和档次以及生产方式等等都带来了革命性的变化。

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。所以掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。要根据国内数控技术及数控机床的应用情况，针对普通高等院校机电类专业学生的特点，突出数控技术的实用性和数控机床的操作性，力求做到理论与实践的最佳结合。

本设计书通过对数控编程以及车床等的分析，能够让我们更明白数控的理论知识和基础概念。让我们对数控有更深一步的认识。让我们更清楚地理解怎样确定零件的加工方案，为我们即将走上工作岗位的毕业生打基础，最后，让我们在数控车床上加工出该零件达到图纸要求。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。

设计题目：

数控轴类零件的加工工艺规程设计

设计内容：

分析零件图

填写机械加工工艺规程卡片

填写机械加工工艺工序卡片

编制数控加工程序

编写设计说明书

1．零件图的分析

在确定了设计目的和设计内容之后接下来我们要做的最重要的一件事情就是对零件的零件形状、尺寸、形位公差、技术要求等一切信息的最直接的几何信息体现。

首先应分析零件图，只有通过对零件图中零件的形状进行认真的分析，才能够弄清楚零件各组成表面的连接形式以及它们之间的相互位置关系，初步确定在制订工艺规程时，加工该零件所可能用到的哪些机床以及要加工这些形状时所用到的刀具和量具。

图1

对零件图1中各尺寸以及尺寸公差进行分析，由尺寸公差中可知该零件尺寸要求严格，精度高，使得我们在制定工艺规程时注意选择合适的机床、夹具、刀具，加工时候选择什么样的定位基准、加工路线和编制程序，保证零件图中各尺寸及公差要求，从而到达所需要的精度要求。

另外，零件图中有形位公差和粗糙度，在我们制订工艺规程时不可忽视，考虑加工路线尤为重要。

1.1工艺路线的确定

数控工艺路线设计是下一步工序设计的基础，其设计的质量会直接影响零件的加工质量与生产效率。设计工艺路线时应对零件图、毛坯图认真消化，结合数控加工的特点灵活运用普通加工工艺的一般原则，尽量把数控加工工艺路线设计得更合理一些。

1.2工序的划分

在数控机床上加工零件，工序应该比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分工序，首先应根据零件的图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作。

1.2.1按零件装夹定位方式划分工序

由于每个零件的结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，所以加工定位方式各有差异。一般加工外形时，以内形为定位，加工内形时以外形定位，因而可根据定位方式的不同来划分工序。

1.2.2按粗、精加工划分工序

根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗加工后精加工，此时可用不同的刀具进行加工，通常在一次装夹中，不允许将零件某一部分表面加工完毕后，再加工零件的其他表面。如图：应先切除整个零件的大部分余量，再将其表面精车一遍，以保证加工精度和表面粗糙度的要求。

1.2.3按所用刀具划分工序

为了减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位，在专用数控机床和加工中心中常用这种方法，在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量。

1.3工步的划分

工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑，在一个工序内往往要采用不同刀具和切削用量，对不同表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。

2.零件的工艺分析

2.1加工方案

由图1可知，该零件属于回转体球轴类零件，其长度为145

Φmm，最大外圆直径为52

Φmm。它是由圆柱面、圆锥面、圆弧面、内外螺纹、中心孔、和槽组成，零件图和标注都很完整，尺寸公差和形位公差以及表面粗糙度都符合工艺要求。零件的毛坯选45号钢，尺寸为φ60×150的棒料。

1．S φ52±0.02mm 为最大外径，表面粗糙度为Ra ＝1.6μm ，考虑到此零件一端为 球面，装夹较困难，故将此加工工序放在最后。

2．M30×2-6g 的螺纹加工，其长度为30mm ，装夹不够稳定，可将φ002.045-的外 圆与其安排在同一工序中加工。

3．M30×2-6g 的螺纹孔，其车身尺寸容易保证，孔轴由三爪卡盘自行确定，表面 粗糙度为Ra ＝3.2μm 。

4．3－003.03-的切槽，加工时X 轴进刀，保证其宽度为3mm 。

5．根据加工方法的经济精度及机床所能达到的精度，该零件没有很难的加工表面 积各种要求的成型面。上述各表面的技术要求采用常规的加工工艺均可以保证。加工 时还应注意φ36与φ45外圆的同轴度。 2.2进行工艺路线的确定

华中工型数控车削系统具有多种粗车循环和车螺纹循环，对该零件通过简单计算兵正确使用编程指令，数控系统会自行确定其进给路线，无需人为确定粗加工路线，但精车路线要依照零件表面轮廓从右至左加工。 2.3加工工序

1．车端面，毛坯伸出三爪卡盘卡持长度约为65mm ，校正，夹紧，用合金外圆车刀加工端面。

2．用外圆端面车刀粗车φ30外圆，每处均留0.5mm 的精加工余量。 3．用外螺纹车刀加工M30×2-6g 的螺纹。

4．工件换边安装，用软爪或护套夹M30×2-6g 的外螺纹。 5．车端面，保证总长145±0.08mm 。

6．钻孔，钻孔前先用A3中心钻钻定位中心孔，再用φ25mm 的麻花钻钻孔，孔深为32mm 。

7．镗孔，用内孔车刀将孔精车至φ27.85mm ，孔深为32mm 。 8．用内螺纹车刀加工M30×2-6g 的内螺纹。 9．用外圆车刀(刀尖角035)精车φ45外圆及各处。

10．用切槽刀加工φ45外圆上的三条直槽，至槽外圆为φ39mm。

(11)用外圆车刀(刀尖角0

35)加工φ36、φ37外圆、R8和Sφ52圆球以及圆锥。

2.4 对刀点和换刀点的确定

在进行数控加工编程时，往往是将整个刀具浓缩视为一个点，那就是“刀位点”。对刀操作就是要测定出在程序起点处刀具刀位点(即对刀点，也称起刀点)相对于机床原点以及工件原点的坐标位置。对有原点预置功能的CNC系统，设定好后，数控系统即将原点坐标储存起来。即使你不小心移动了刀具的相对位置，也可很方便的令其返回到起刀点处。有的还可分别对刀后，一次预置多个原点，调用相应部位的零件加工程序时，其原点自动换刀。

2.4.1对刀点

在编程时，应正确的选择“对刀点”的位置，其大致选择原则：

1．便于数学处理和简化程序编制；

2．在机床上找正容易，加工中便于检查；

3．引起的加工误差小。

对刀点可以设置在零件、夹具上或机床上面，尽可能设在零件的设计基准或工艺基准上。对于以孔定位的零件，可以取孔的中心点作为对刀点。

2.4.2换刀点

换刀点则是指加工过程中需要换刀时刀具的相对位置点。换刀点往往设在工件的外部，以能顺利换刀、不碰撞工件和其它部位为准。在机床上，则以刀架远离工件的行程极限点为换刀点。

3.确定生产类型与毛坯

本零件为单件小批量生产，为保证零件具有较好的综合力学性能，且尽可能的节约成本，毛坯材料选择价格较便宜的45钢，并经过适当的正火调质处理，使硬度值在24至28HRC范围之内，毛坯的制造类型为热轧圆钢料。

结合零件的结构特点，该零件为轴类零件，故选择毛坯为圆柱型棒料，依据毛坯尺寸的确定原则：

1．为切削加工留下足够的加工余量；

2．尽可能的节省材料。

经过对图1的分析，该零件径向余量取5mm ，轴向余量取8mm ，在保证一定加工余量的基础上加以取整，故选择毛坯直径为Φ60mm ，总长度为150mm 。粗加工后的要求精度达到IT9，表面粗糙度为a R ＝1.6μm 。

4.选择加工设备与工艺设备

4.1选择机床

考虑到是单件小批量生产，应尽量选择在满足优质、高效、低成本和工艺的前提下能加工出该零件的机床。

1．此零件时轴类零件。

2．有特殊曲线（椭圆）的成型面，而且涉及到退刀槽、螺纹、圆弧成型面等复杂加工表面，应采用数控车床。

3．又因为其配合零件有孔，那么我们也应该考虑有孔加工的机床，而此孔在圆柱面上，因为套筒，所以也应该选择数控车床，在尾座上安装钻头，镗刀等所需刀具。

4．在加工各段轴如φ002.045-mm 圆柱成型面时，其粗加工精度为IT9，精加工精度为IT7，精度较高，所以从此方面考虑仍可选择数控车床进行加工。

综合以上几点说明，根据车间设备，加工所需达到的要求，尽量选用或改用高效、高精度的机床，由此可以确定选择加工此零件的机床为数控车床。 4.2选择夹具

根据数控加工的特点对夹具也有两个基本要求：一是保证夹具坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系，除此以外还应考虑以下方面：

1．当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调式夹具和其它通用夹具，以缩短生产准备时间节省生产费用；

2．零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间； 3．夹具上各零部件应不妨碍机床对各零件各表面的加工。

根据上述夹具选择原则，经分析图纸可知：此零件的总体形状可近似为圆柱体，且上有一S φ52的球面，零件的加工毛坯料是圆柱形的小毛坯，在机床上夹紧后直接车削，三爪卡盘是车削的附件之一，称为通用夹具。它的用途极广，可达到自动定心及夹紧的目的，且夹紧力大，使用操作简单方便。因此选用的夹具为三爪卡盘，并且

在尾座上安装钻头及镗刀。

4.3刀具的选择

选用刀具通常要考虑机床加工性能、工序内容和工件材料等内容。数控加工时，不仅要求刀具的精度高、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装调整方便。精车时，选用强度高、耐用度高的刀具，保证加工精度；粗车时，满足大吃刀量、大进给量，为减少换刀时间和方便对刀，应尽可能采用机夹刀和机夹片刀、夹紧片刀的方法，刀片最好选择硬质合金刀片。刀片的选择是根据零件的材料的种类、硬度加工表面粗糙度要求和加工余量的已知条件来决定刀片的几何形状(如刀尖角、进给量、切削速度和刀片型号，具体选择可以参考相关的切削用量手册)。

由图纸可知所用刀具为：

90外圆偏刀，装在#1刀位T0101上。

1．粗车选用硬质合金0

2．切槽刀（刀宽3mm），装在#2刀位T0202上。

3．螺纹车刀，装在#3刀位T0303上。

4．内孔螺纹车刀，装在#4刀位T0404上。

35）。

5．右偏外圆车刀（刀尖角0

6．内孔车刀。

7．φ25mm的麻花钻（安装在尾座上，不参与编程）。

8．标准A3规格中心钻，材质为高速钢。（安装在尾座上）

因为零件加工工序全部都安排在车床上，零件加工工序无须借助机床的附件，所以均可选用YG6硬质合金车刀、切刀槽和螺纹车刀。并尽量采用机夹可转位车刀。另外，工序中有先钻孔后镗孔，所以在此时应先安上φ25的钻头，钻孔加工结束后再装上内孔车刀，镗孔φ25mm－φ27mm－φ27.85mm，因加工余量小，则选用高速钢的内孔车刀。表面粗糙度为1.6μm，精加工工序就可以满足要求，所以无需打磨。

4.4量具的选择

量具的选择时为加工过程保证其尺寸是否准确的检验器具，此零件为轴类阶梯状。在工艺上，车间所具备的条件上我们应尽量选用通用量具，查看《公差与配合》可知：

1.游标卡尺(0～125mm)；

2.外径千分尺(0～25mm )、(25～50mm )；

3.M30×2-6g 螺纹塞规。

4.5工位器具的选择

为保证质量，防止工件碰伤、亏损，实施文明生产，要求每工序加工完毕后将工件放入专用车，并排列整齐，避免磕碰。

5.机械加工工艺过程设计

5.1选择定位基准

定位基准有粗基准和精基准两种。工件在加工过程中，用未加工过的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。用已加工的表面作为定位基准，这种基准称为精基准。在零件的加工过程中，合理选择定位基准对保证零件的尺寸精度尤其是位置精度，起着决定性的作用。 5.1.1选择粗基准

粗基准的选择一般应遵循下列原则： 1.保证零件相互位置要求的原则； 2.合理分配加工余量的原则； 3.便于装夹的原则；

4.粗基准一般不得重复使用的原则。

此零件为轴类零件，其加工过程中需要对零件调头，所以以零件左端面为粗基准先加工右端面及右端的部分外圆，已达到各加工表面余量均匀。因φ002.045-和M30×2-6g 的孔总长为58mm ，比较容易加工定位，可以作为加工另一端面的基准。 5.1.2精基准的选择

选择精基准时，应有利于保证工件的加工精度并使装夹准确、牢固、方便。其选择原则是：

1.基准重合原则；

2.基准统一原则；

3.互为基准原则；

4.自为基准原则。

为保证工件各尺寸要求，应遵循“基准重合”的原则，以M30×2-6g 的端面作为轴向尺寸基准，保证其总长度为145±0.08mm ，防止重复选取尺寸致使精度降低。