轴类零件的数控加工工艺设计.docx
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轴类零件的数控加工工艺设计
四川航天职业技术学院
毕业论文（设计）任务书
题目:
轴类零件的数控加工工艺设计
学生姓名：
代金龙学号6
班级：
G11机电模具套读班
专业：
机电一体化
分院：
四川航天职业技术学院广汉校区
指导教师：
胡文彬
摘要
随着科学技术的发展，机械制造业的发展规模和水平，则是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志之一。
而数控技术是现代化加工设备的基础，又是精密、高效、高可靠性、高柔性加工技术的支撑。
发展先进制造技术必须以数控技术为基础。
数控技术它综合了计算机、自动控制、电机、电气传动、测量、监控、机械制造等学科领域最新成果而形成的一门综合科学技术。
对制造业实现自动化、柔性化、集成化、智能化生产起到举足轻重的作用。
按给定零部件图及条件和要求，完成零部件的数控加工工艺规程设计，使学生能融会贯通掌握所学习的专业知识，提高学生的动手能力，达到活学活用，做一个合格的应用型工程师。
关键词工艺分析 加工方案 进给路线 控制尺寸
第1章前言
本次毕业设计是学院为了提高学生的数控技术及相关技能等综合运用能力，通过毕业设计和完成毕业论文也是学院对毕业生生毕业资格的审核条件，同时也为我们以后的工作打下理论基础，本次设计是由指导老师胡老师、三位同学的共同协作下完成的。
数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。
它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。
随着科技的迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。
同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。
数控加工和编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论、基本知识进行综合运用。
培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。
数控技术不断的发展，数控技术很快会普极中国工业基地，成为工业发展的标志，数控技术的成熟也是当代科技发展的标志，所以数控技术也是国家经济的体现。
本毕业设计内容主要是详细叙述利用数控车床来加工零件。
大致包含了数控技术特点的阐述、零件的工艺的分析过程、加工中一些问题的解决方法、数控加工过程、数控编程机床操作与零件自检过程等，另外还有设计说明书、参考文献、毕业设计小结、致谢、附录等部分。
设计者以严谨务实的认真态度进行了此次设计，但由于知识水平与实际经验有限，时间又较为紧迫。
在设计中难免会出现一些错误、缺点和疏漏，诚请各位评审老师给于批评和指正。
一、设计目的
（1）、培养学生正确的设计思想与方法，严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风，以及勇于探索的创新精神。
（2）、培养学生综合运用所学理论知识和技能，分析和解决实际问题的能力及其基本工程素质。
（3）、通过课程设计实践，加强学生对所修课程的理解和掌握，训练并提高学生在理论计算、总体设计、工程绘图、文献资料查阅、运用相关标准与规范和计算机应用等方面的能力。
第2章工艺方案分析
零件图：
一、件1的设计原理及结果：
1.工艺路线分析
该零件加工表面由圆柱面、圆锥面、抛物线面、圆弧面、内孔及外螺纹等的精度要求较高；且大部分表面粗糙度要求Ra1.6um。
零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理要求。
且批量为500件。
2.选择毛坯
件1毛坯选择Φ50x97mm的热轧棒料，一共为505根。
3.划分工序
用两台华中数控CK6140车床（数控系统HNC—22T）分别完成件1的左端及右端的粗、精加工需要两道工序。
4.确定加工顺序
（1）车削右端
使用1号数控车床车削抛物线、螺纹、Φ36外圆及Φ46外圆，加工顺序先粗车后精车，留精车余量为0.25mm;工步顺序为先粗车抛物线、M27外圆、Φ36外圆及Φ46外圆，留精车余量为0.25mm,再进行精车，再切槽，最后车螺纹。
1.粗车外圆，基本采用阶梯切削路线，粗车抛物线、Φ20mm外圆面、M27mm、Φ36mm外圆面及Φ40mm外圆面，留1mm的余量。
2.自右向左粗车抛物线、Φ20mm外圆面、M27mm、Φ36mm外圆面及Φ40mm外圆面。
3.自右向左精车抛物线、Φ20mm外圆面、M27mm、Φ36mm外圆面及Φ40mm外圆面。
4.车槽。
5.车削螺纹。
（2）车削左端
使用2号数控车床车削圆锥面、圆弧面、内孔的加工。
粗车圆锥面及圆弧面后各留精加工余量为0.25mm。
再精车出外轮廓，然后钻孔，镗孔到尺寸。
1.粗车外圆锥面，外圆弧面，后留精加工余量0.25mm。
2.精加工外圆锥面，外圆弧面，到尺寸。
3.钻孔Φ16mm，保证深度26mm。
4.粗镗孔留精加工余量为0.25mm。
5.精镗孔到尺寸。
5、零件的装夹与夹具的选择
车削右端部分时，用三爪自定心卡盘装夹毛坯左端；车削左端时，采用三爪自定心卡盘装夹零件右端Φ36x20mm。
由于华中数控CK6140车床无回转刀架，故在使用钻头Φ16时，须做简易工装。
6、刀具的选择
（1）粗车选用硬质合金90º外圆车刀，副偏角取10º—15º；
（2）精车选用硬质合金90º外圆车刀，副偏角取10º—15º ，取刀尖圆弧半径为
=0.2mm；
（3）切槽选择刀宽为3mm的硬质合金车刀；
（4）螺纹刀选择60º硬质合金螺纹车刀，取刀尖角为59.5º；取刀尖圆弧半径
=0.15—0.2mm；
（5）钻头选择Φ16mm硬质合金钻头。
（6）镗刀选择90º硬质合金刀，取副偏角
=10º—20º，取刀尖角
=0.15—0.2mm。
7、选择切削用量
（1）背吃刀量。
粗车循环的时候其背吃刀量选择
=1.5mm，精车时选择
=0.25mm。
（2）主轴转速。
车直线和圆弧轮廓时的主轴转速可通过查表获得，取粗车的切削速度
=120m/min,精车的切削速度选择
=160m/min。
粗镗时选择切削速度
=40m/min,精镗时选择
=70m/min。
根据零件直径（精车时取平均直径）计算（公式
）
，并结合机床说明选取（粗车选取，主轴转速
=800r/min,精车时选取主轴转速
=1500r/min；粗镗时
=800r/min,精镗时
=1200r/min）;切槽时选取主轴转速为
=600r/min;车削螺纹时选择主轴转速
=1000r/min。
（2）进给速度。
先选取进给量，然后用公式
计算进给速度。
粗车时选择进给量f=0.18mm/r,精车选取f=0.08mm/r;粗镗时选择进给量f=0.125mm/r,精镗时选择f=0.06mm/r。
计算得粗车进给速度
=150mm/min,精车时
=100mm/min;粗镗时的进给速度
=100mm/min，精镗时
=80mm/min。
切槽时选择f=0.04mm/r,
=25mm/min。
车削螺纹时f=1.5mm/r,
=150mm/min。
二、件2的设计原理及结果
1、工艺分析
该零件加工表面由圆柱面、内锥面、内圆弧面及内螺纹等组成。
且大部分的表面粗糙度为
=1.6um。
零件材料为45钢，切削加工性能较好，无热处理要求。
且批量为500件。
2、毛坯选择
件2毛坯选择Φ50x900mm的热轧棒料，一共为25根。
多下一根棒料为Φ50x265mm，以备用。
3、划分工序
用一台华中数控CK6140车床（数控系统HNC—22T）分别完成件2的加工。
4.确定加工顺序
使用3号数控车床钻孔、车削外圆面、内锥面及内圆弧面。
先粗车留精车余量0.25mm。
工步顺序为钻孔（手动，使用尾座）、车外圆、镗内孔。
（1）使用Φ20mm的钻头钻孔到50mm处。
（使用尾座钻孔）
（2）使用外圆车刀车平端面。
（3）使用外圆车刀粗车外圆面，留精车余量0.25mm。
（4）使用外圆车刀精车外圆面。
（5）使用镗刀粗镗M27的内表面、内锥面以及内圆弧面，留精加工余量为0.25mm。
（6）使用镗刀精镗M27的内表面、内锥面以及内圆弧面。
（7）使用内螺纹刀车削内螺纹。
（8）切断保证总长46mm。
5、零件的装夹与夹具的选择
使用三爪自定心卡盘装夹。
6、刀具的选择
（1）粗车选用硬质合金90º外圆车刀，副偏角取10º—15º；
（2）精车选用硬质合金90º外圆车刀，副偏角取10º—15º ，取刀尖圆弧半径为
=0.2mm；
（3）切槽选择刀宽为3mm的硬质合金车刀；
（4）内螺纹刀选择60º硬质合金螺纹车刀，取刀尖角为59.5º；取刀尖圆弧半径
=0.15—0.2mm；
（5）钻头选择Φ20mm硬质合金钻头。
（6）镗刀选择90º硬质合金刀，取副偏角
=10º—20º，取刀尖角
=0.15—0.2mm。
7、选择切削用量
（1）背吃刀量。
粗车循环的时候其背吃刀量选择
=1.5mm，精车时选择
=0.25mm。
（2）主轴转速。
车直线和圆弧轮廓时的主轴转速可通过查表获得，取粗车的切削速度
=120m/min,精车的切削速度选择
=160m/min;粗镗时选择切削速度
=40m/min,精镗时选择
=70m/min。
。
根据零件直径（精车时取平均直径）计算（公式
）
，并结合机床说明选取（粗车选取，主轴转速
=800r/min,精车时选取主轴转速
=1500r/min;粗镗时
=800r/min,精镗时
=1200r/min）;切槽时选取主轴转速为
=600r/min;车削螺纹时选择主轴转速
=1000r/min。
（3）进给速度。
先选取进给量，然后用公式
计算进给速度。
粗车时选择进给量f=0.18mm/r,精车选取f=0.08mm/r;粗镗时选择进给量f=0.125mm/r,精镗时选择f=0.06mm/r。
计算得粗车进给速度
=150mm/min,精车时
=100mm/min;粗镗时的进给速度
=100mm/min，精镗时
=80mm/min。
切槽时选择f=0.04mm/r,
=25mm/min。
车削螺纹时f=1.5mm/r,
=150mm/min。
第3章：
制作加工工艺工序卡：
件1加工工序卡
四川航天职业技术学院
零件名称
零件材料
毛坯种类
毛坯硬度
毛坯重量
45
Φ50x97棒料
工序号
工序名称
设备名称
夹具
进给量（mm/r）
主轴转速
切削速度（m/min）
冷却液
1
下料
GB4032卧式带锯
2
数车
CK6140
1号
三爪卡盘
3
数车
CK6140
2号
三爪卡盘
编制
代金龙
审核
会签
共1页
第1页
数控加工工艺卡
四川航天职业技术学院
工序卡片
产品名称
零件名称
材料
零件图号
45
17
工序号
工序名称
夹具
使用设备
车间
2，3
数车
三爪卡盘
CK61401号
CK61402号
实习厂
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mm/min）
主轴转速
切削速度（m/min）
1
车平端面
T01
150
800
2
粗车外轮廓
T01
游标卡尺及外径千分尺
150
800
3
精车外轮廓
T02
游标卡尺及外径千分尺
100
1500
4
切槽
T03
游标卡尺及外径千分尺
25
600
5
车螺纹
T04
游标卡尺及螺纹环规，螺纹千分尺
1.5
1000
6
掉头装夹
车平端面
2号设备
T01
游标卡尺
150
800
7
粗车左端外轮廓
T01
游标卡尺
及自制锥套
100
1500
8
精车右端外轮廓
T02
游标卡尺
及自制锥套
编制
代金龙
审核
会签
共2页
第1页
四川航天职业技术学院
工序卡片
产品名称
零件名称
材料
零件图号
45
工序号
工序名称
夹具
使用设备
车间
2，3
数车
三爪卡盘
CK6140
实习厂
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mm/r）
主轴转速
切削速度（m/min）
9
钻孔
T03
游标卡尺
10
镗孔
T04
游标卡尺
及内径千分尺
编制
代金龙
审核
会签
共2页
第2页
数控加工工序卡
件1数控加工刀具卡片
四川航天职业技术学院
产品名称
零件名称
零件图号
程序编号
O0001和O0002
工步号
刀具号
刀具名称
刀柄型号
刀具
补偿值mm
备注
直径（mm）
长度（mm）
1、2、6、7
T01
90º外圆粗车刀
20x20
125
3、8
T02
90º外圆精车刀
20x20
125
0.2
4
T03
刀宽3mm的外切槽刀
20x20
125
1号设备
5
T04
60º外螺纹刀
20x20
125
1号设备
9
T03
Φ16的钻头
Φ16
120
2号设备
10
T04
90º内孔镗刀
20x20
125
0.2
2号设备
编制
代金龙
审核
批准
共1页
第1页
数控加工程序说明卡
四川航天职业技术学院
产品名称
零件名称
零件图号
程序编号
O0001（件1右端程序）
程序号
程序内容
备注说明
N10
M03S800
开主轴
N20
T0101
换1号刀具
N30
G0X52Z0
定位
N40
G1X-0.5F150
平端面
N50
G0X51Z2
定位循环起点
N60
G71U1.5R1P70Q290X0.5Z0.1F150
粗车循环
N70
G0X100Z100
精加工程序开始
N80
T0202S1500
换刀换转速
N90
G0G41X52Z2
使用半径补偿定位
N100
X0Z2
快速移动
N110
G1X0Z0F100
到车削起点
N120
#1=0
公式中的X坐标
N130
#2=0
N140
WHILE#2LE20
条件判断
N150
#2=#1*#1/10
公式中的Z坐标
N160
G01X[#1]Z[#2]F100
加工抛物线
N170
#1=#1+0.06
X坐标增量0.06mm
N180
ENDW
循环结束
N190
G1X19.985Z-10F100
直线插补
N200
Z-15
加工Φ20外圆
N210
X23.8
定位倒角起点
编制
代金龙
审核
批准
共3页
第1页
数控加工程序说明卡
四川航天职业技术学院
产品名称
零件名称
零件图号
程序编号
O0001（件1右端程序）
程序号
程序内容
备注说明
N220
X26.8W-1.5
倒角
N230
Z-35
加工M27外圆
N230
X32
定位圆弧起点
N240
G03X36Z-37R2F100
加工圆弧
N250
G1Z-55F100
加工Φ36外圆
N260
X42.985
定位倒角起点
N270
X45.985W-1.5
加工倒角
N280
Z-71
加工Φ46外圆
N290
G0G40X52
精加工程序结束
N300
G0X100Z100
到换刀起点
N310
T0303S600
换3号刀换转速
N320
G0X37Z-35
快速定位
N330
X28
快速定位
N340
G1X21F25
加工外槽
N350
X28
加工外槽
N360
W3.5
加工外槽
N370
X26.8
加工外槽
N380
X23.8W-1.5
加工外槽
N390
X21
加工外槽
N400
G04P2
暂停2s
W-2
加工外槽
编制
代金龙
审核
批准
共3页
第2页
数控加工程序说明卡
四川航天职业技术学院
产品名称
零件名称
零件图号
程序编号
O0001（加工件1右端）
程序号
程序内容
备注说明
N410
G04P2
暂停2s
N420
X37
退刀
N430
G0X100Z100
到换刀起点
N440
T0404S1000
换4号刀换转速
N450
G0X28Z-9
定位循环起点
N460
G76C2R-1E1A60X26.05Z-31K0.975U0.1V0.1Q0.5F1.5
车削螺纹
N470
G0X100Z100
退刀
N480
M05
主轴停
N490
M30
程序返回起始点
编制
代金龙
审核
批准
共3页
第3页
数控加工程序说明卡
四川航天职业技术学院
产品名称
零件名称
零件图号
程序编号
O0002（件1左端程序）
程序号
程序内容
备注说明
N10
M03S800
开主轴
N20
T0101
换1号刀
N30
G00X52Z0
快速定位
N40
G1X-0.5F100
车削端面
N50
G0X52Z2
定位循环起点
N60
G71U1.5R0.5P70Q150X0.5Z0F100
外圆粗车循环
N70
G0X100Z100
精车程序起始点
N80
T0202S1200
换刀换转速
N90
G0G41X52Z2
快速定位加刀补
N100
G01X28.1F100
定位车削起点
N110
G01X30.480Z-19.8
车削锥面
N120
G02X42.438Z-25.5R6
车圆弧面
N130
G1X45.5
定位倒角起点
N140
G1X46W-0.25
加工倒角
N150
G00G40X52
精加工程序结束
N160
G00X100Z100
到换刀起点
N170
T0303S500M08
换刀换转速开冷却液
N180
G00X0Z5
定位起点
N190
G01Z-26F20
钻削内孔
N200
G00Z100M09
退刀关冷却液
N210
X100
到换刀起点
N220
T0404S800
换刀换转速
编制
代金龙
审核
批准
共2页
第1页
数控加工程序说明卡
四川航天职业技术学院
产品名称
零件名称
零件图号
程序编号
O0002（件1左端程序）
程序号
程序内容
备注说明
N230
G00X19.5Z2
定位车削起点
N240
G01Z-20F120
粗加工内孔
N250
G00Z2
退刀
N260
G00X26.5
定位加工起点
N270
G01X19.5Z-1.5F120
粗加工倒角
N280
G00Z2S1200
退刀换转速
N290
G00X27
定位加工起点
N300
G01X20.0165Z-1.5F80
精加工倒角
N310
G01Z-20F80
精加工内孔
N320
G00X18Z100
退刀
N330
X100
N340
M05
关主轴
N350
M30
返回程序开始点
编制
代金龙
审核
批准
共2页
第2页
件2加工工序卡
四川航天职业技术学院
零件名称
零件材料
毛坯种类
毛坯硬度
毛坯重量
45
Φ50x97棒料
工序号
工序名称
设备名称
夹具
进给量（mm/r）
主轴转速
切削速度（m/min）
冷却液
1
下料
GB4032卧式带锯
2
数车
CK6140
3号
编制
代金龙
审核
会签
共1页
第1页
件2工艺卡
四川航天职业技术学院
工序卡片
产品名称
零件名称
材料
零件图号
45#
工序号
工序名称
夹具
使用设备
车间
2
数车
三爪卡盘
CK6140
实习厂
工步号
工步内容
刀具
量具及检具
进给量（mm/min）
主轴转速
切削速度（m/min）
1
在数车上手动钻孔50mm
Φ20钻头
600
2
车平端面
T01
150
800
3
粗车外圆
T01
游标卡尺及外径千分尺
150
800
4
精车外圆
T01
游标卡尺及外径千分尺
100
1500
5
粗镗内孔
T02
游标卡尺及内径千分尺
100
800
6
精镗内孔
T02
游标卡尺及内径千分尺
自制锥柄
80
1200
7
切断
T03
游标卡尺
25
6
升级会员 