轴套类数控车削加工工艺及编程设计说明书

目录1.设计题目及零件图 (1)1.1数控车零件设计题目及零件图 (1)1.2数控铣零件设计题目及零件图 (1)2.工艺设计 (2)2.1数控车零件工艺设计 (2)2.1.1工艺分析 (2)2.1.2工艺安排 (2)2.2数控铣零件工艺设计 (3)2.2.1工艺分析 (3)2.2.2工艺安排 (3)3.零件工艺规程 (4)4.程序设计 (4)4.1数控车零件程序设计 (4)4.1.1机床的选择 (4)4.1.2刀具的选择 (4)4.1.3数值计算 (5)4.1.4切削参数的选择 (5)4.2数控铣零件程序设计 (6)4.1.1机床的选择 (6)4.1.2刀具的选择 (6)4.1.3数值计算 (6)4.1.4切削参数的选择 (7)5.数控加工程序清单 (7)5.1数控车零件程序清单 (7)5.2数控铣零件程序清单 (17)6.数控车、铣床程序仿真结果 (16)6.1数控车床程序仿真结果 (16)6.2数控铣床程序仿真结果 (17)7.设计总结 (18)参考书及资料目录文献 (19)1.零件的分析如图1.1所示为轴套零件三维模型图，图1.2所示为轴套二维零件图（图中有不清晰之处请参加CAD图），试制定出该零件的加工工艺方案，编制其数控加工程序，并对程序进行仿真加工。

图1.2 零件三维图图1.1 零件二维图1.1零件的尺寸标注分析零件图上的尺寸是制造、检验零件的重要依据，生产中要求零件图中的尺寸不允许有任何差错。

在零件图上标注尺寸，除要求正确、完整和清晰外，还应考虑合理性，既要满足设计要求，又要便于加工、测量。

关于尺寸标注主要包括功能尺寸、非功能尺寸、公称尺寸、基本尺寸、参考尺寸、重复尺寸等等。

该零件图说标注的尺寸均完整，符合国家要求，位置准确，表达清楚。

1.2零件的几何要素分析从图1.1分析得知，该零件的结构主要由圆柱面、圆弧面、圆锥面、螺纹头、螺纹孔、槽等特征组成，这些特征在普通车床上难以完成，需要在数控车上加工。

1.3零件的技术要求分析该零件的尺寸精度要求有：尺寸Ф52003.0-的尺寸精度等级为IT7级、尺寸Ф350025.0-的尺寸精度等级为IT7级、尺寸Ф3601.0-的尺寸精度等级为IT10级、尺寸Ф20021.00+的尺寸精度等级为IT7级、尺寸S Ф5002.0±的尺寸精度等级为IT8-9级、尺寸3-403.00+的尺寸精度等级为IT9级、尺寸3-3003.0-的尺寸精度等级为IT9级，其余未注尺寸精度公差按IT12进行控制。

各轴段的位置精度有：14508.0±的精度为IT10级、7304.0±的精度等级为IT9-10级、3002.0±的精度等级为IT8-9级、2603.0±的精度等级为IT9-10级、2003.0±的精度等级为IT9-10级、1904.0±的精度等级为IT9-10级。

表面粗糙度要求有：Ф350025.0-外圆、S Ф5002.0±圆弧面、20°与45°圆锥面、Ф20021.00+内孔的表面粗糙度为Ra1.6um ，其余未注表面粗糙度为Ra3.2um 。

综上所述，该零件的加工精度较高，应设计比较合理的加工方案，选择合适的刀具，合适的切削参数等等。

2.毛坯及夹具的确定2.1毛坯的确定2.1.1常见的毛坯种类(1) 铸件铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。

其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。

(2) 锻件锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。

其锻造方法有自由锻和模锻两种。

(3) 型材型材有热轧和冷拉两种。

热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。

(4) 焊接件焊接件是根据需要将型材或钢板等焊接而成的毛坯件。

(5) 冷冲压件冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。

2.1.2毛坯选择时应考虑的因素(1) 零件的材料及机械性能要求零件材料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。

(2) 零件的结构形状与外形尺寸(3) 生产纲领的大小(4) 现有生产条件(5) 充分利用新工艺、新材料为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精密铸造、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金、异型钢材及工程塑料等在机械中的应用。

2.1.3毛坯的确定综合考虑，根据以上因素及零件的技术要求，确定该零件的毛坯为棒料，其尺寸为Ф55×155mm，材料为45钢。

2.2夹具的选择2.2.1数控车床工装夹具的概念（1）数控车床夹具的定义和分类在数控车床上用于装夹工件的装置称为车床夹具。

车床夹具可分为通用夹具和专用夹具两大类。

通用夹具是指能够装夹两种或两种以上工件的夹具，例如车床上的三爪卡盘、四爪卡盘、弹簧卡套和通用心轴等；专用夹具是专门为加工某一特定工件的某一工序而设计的夹具。

（2）夹具作用在数控车削加工过程中，夹具是用来装夹被加工工件的，因此必须保证被加工工件的定位精度，并尽可能做到装卸方便、快捷。

选择夹具时应优先考虑通用夹具。

使用通用夹具无法装夹、或者不能保证被加工工件与加工工序的定位精度时，才采用专用夹具。

专用夹具的定位精度较高，成本也较高。

专用夹具的作用为：1）保证产品质量2）提高加工效率3）解决车床加工中的特殊装夹问题4）扩大机床的使用范围使用专用夹具可以完成非轴套、非轮盘类零件的孔、轴、槽和螺纹等的加工，可扩大机床的使用范围。

2.2.2零件基准与加工定位基准（1）基准1）设计基准设计基准是设计工件时采用的基准。

例如轴套类和轮盘类零件的中心线。

轴套类和轮盘类零件都是属于回转体类，通常将径向设计基准设置在回转体轴线上，将轴向设计基准设置在工件的某一端面或几何中心处。

2）加工定位基准加工定位基准即在加工中工件装夹定位时的基准。

数控车床加工轴套类及轮类零件的加工定位基准只能是被加工件的外圆表面、内圆表面或零件端面中心孔。

3）测量基准被加工工件各项精度测量和检测时的基准。

机械加工工件的精度要求包括尺寸精度、形状精度和位置精度。

尺寸误差可使长度测量量具检测；形状误差和位置误差要借助测量夹具和量具来完成。

在数控车削加工中尽量使得工件的定位基准与设计基准重合。

尽量使工件的加工基准和工件的定位基准与工件的设计基准重合，是保证工件加工精度的重要前提条件。

（2）数控车床定位基准的选择定位基准的选择包括定位方式的选择和被加工件定位面的选择。

在数控车削加工中，较短轴类零件的定位方式通常采用一端外圆固定，即用三爪卡盘、四爪卡盘或弹簧套固定工件的外圆表面，此定位方式对工件的悬伸长度有一定限制，工件悬伸过长会在切削过程中产生变形，工件悬伸过长还会增大加工误差甚至掉活。

对于切削长度较长的轴类零件可以采用一夹一顶，或采用两顶尖定位。

在装夹方式允许的条件下，零件的轴向定位面尽量选择几何精度较高的表面。

2.2.3常见的夹具（1）圆周定位夹具在数控车削加工中，粗加工、半精加工的精度要求不高时，可利用工件或毛坯的外圆表面定位。

1）三爪卡盘三爪卡盘是最常用的车床也是数控车床的通用卡具。

三爪卡盘最大的优点是可以自动定心。

它的夹持范围大，但定心精度不高，不适合于零件同轴度要求高时的二次装夹。

三爪卡盘常见的有机械式和液压式两种。

液压卡盘装夹迅速、方便，但夹持范围小，尺寸变化大时需重新调整卡爪位置。

数控车床经常采用液压卡盘，液压卡盘特别适用于批量加工。

2）软爪由于三爪卡盘定心精度不高，当加工同轴度要求较高的工件、或者进行工件的二次装夹时，常使用软爪。

通常三爪卡盘的卡爪要进行热过处理，硬度较高，很难用常用刀具切削。

软爪是改变上述不足而设计制造的一种具有切削性能的夹爪。

加工软爪时要注意以下几方面的问题：①.软爪要在与使用时相同的夹紧状态下进行车削，以免在加工过程中松动和由于反向间隙而引起定心误差。

车削软爪内定位表而时，要在软爪尾部夹一适当的圆盘，以消除卡盘端面螺纹的间隙。

②.当被加工件以外圆定位时，软爪夹持直径应比工件外圆直径略小。

其目的是增加软爪与工件的接触面积。

软爪内径大于工件外径时，会造成软爪与工件形成三点接触,此种情况下夹紧牢固度较差，所以应尽量避免。

当软爪内径过小时，会形成软爪与工件的六点接触，不仅会在被加工表面留下压痕，而且软爪接触面也会变形。

这在实际使用中都应该尽量避免。

软爪有机械式和液压式两种。

软爪常用于加工同轴度要求较高的工件的二次装夹。

3）卡盘加顶尖在车削质量较大的工件时，一般工件的一端用卡盘夹持，另一端用后顶尖支撑。

为了防止工件由于切削力的作用而产生的轴向位移，必须在卡盘内装一限位支撑，或者利用工件的台阶面进行限位。

此种装夹方法比较安全可靠，能够承受较大的轴向切削力，安装刚性好，轴向定位准确，所以在数控车削加工中应用较多。

4）芯轴和弹簧芯轴当工件用已加工过的孔作为定位基准时，可采用芯轴装夹。

这种装夹方法可以保证工件内外表面的同轴度，适用于批量生产。

芯轴的种类很多。

常见的芯轴有圆柱芯轴、小锥度芯轴，这类芯轴的定心精度不高。

弹簧芯轴（又称涨心芯轴），既能定心，又能夹紧，是一种定心夹紧装置。

5）弹簧夹套弹簧夹套定心精度高，装夹工件快捷方便，常用于精加工的外圆表面定位。

它特别适用于尺寸精度较高、表面质量较好的冷拔圆棒料的夹持。

它夹持工件的内孔是规定的标准系列，并非任意直径的工件都可以进行夹持。

6）四爪卡盘加工精度要求不高、偏心距较小、零件长度较短的工件时，可以采用四爪卡盘进行装夹，如图3-12所示。

四爪卡盘的四个卡爪是各自独立移动的，通过调整工件夹持部位在车床主轴上的位置，使工件加工表面的回转中心与车床主轴的回转中心重合。

但是，四爪卡盘的找正烦琐费时，一般用于单件小批生产。

四爪卡盘的卡爪有正爪和反爪两种形式。

（2）中心孔定位夹具1）两顶尖拨盘两顶尖定位的优点是定心正确可靠，安装方便。

主要用于精度要求较高的零件加工。

顶尖作用是进行工件的定心，并承受工件的重量和切削力。

顶尖分前顶尖和后顶尖。

两顶尖装夹工件时的安装为：先使用对分夹头或鸡心夹头夹紧工件一端的圆周，再将拨杆旋入三爪卡盘，并使拨杆伸向对分夹头或鸡心夹头的端面。

车床主轴转动时，带动三爪卡盘转动，随之带动拨杆同时转动，由拨杆拨动对分夹头或鸡心夹头，拨动工件随三爪卡盘的转动而转动。

两顶尖只对工件有定心和支撑作用，必须通过对分夹头或鸡心夹头的拨杆带动工件旋转。

使用两顶尖装夹工件时的注意事项：①.前后顶尖的连线应该与车床主轴中心线同轴，否则会产生不应有的锥度误差。

②.尾座套筒在不与车刀干涉的前提下，应尽量伸出短些，以增加刚性和减小振动。

③.中心孔的形状应正确，表面粗糙度应较好。

④.两顶尖中心孔的配合应该松紧适当。

2）拨动顶尖车削加工中常用的拨动顶尖有内、外拨动顶尖和端面拨动顶尖两种。