数控加工工艺课程设计说明书.docx
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数控加工工艺课程设计说明书
数控加工工艺课程设计说明书
设计题目：
传动轴零件的数控车削加工工艺设计
[生产纲领：
80件]
成绩:
班级:
姓名:
学号:
指导教师:
设计日期2015年06月29日至2015年07月03日
目录
●封面
●课程设计任务书
●绪论
●1.零件图分析
●2.零件总体工艺分析
◆2.1毛坯选择
◆2.2工艺分析
◆2.3加工工艺路线
●3.零件加工工艺过程卡
●4.确定加工工艺内容
●5.零件数控加工设计
◆5.1制订零件工序的加工步骤
◆5.2确定装夹方案
◆5.3确定数控车床
◆5.4确定数控车削刀具
◆5.5确定切削用量
●设计总结
●附图1-2（零件图）
●附图1-3（毛坯图）
●参考文献
课程设计任务书
图1-1
设计要求：
1.绘制“传动轴零件”标准零件图一份。
2.绘制“传动轴零件”的毛坯图一份。
3.零件数量为80件。
4.零件机械加工工艺过程卡一份。
5.数控加工工艺卡一份。
6.数控加工工艺课程说明书一份。
7.将说明书和相关图样装订成册（A4尺寸装订）。
绪 论
数控加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。
工艺规程的编制是直接指导产品或零件制造的工艺过程和操作方法的工艺文件，他直接对企业的产品质量、效益、竞争能力起着重要的作用。
机械工业是国民经济各部门的装备部，国民经济各部门的生产技术水平和经济效益，在很大程度上取决与机械工业所能提供装备的技术性能、质量和可靠性，因此，机械工业的技术水平和规模是衡量一个国家科技水平和经济实力的重要标志。
近年来，世界各国都把提高产业竞争力和发展技术、抢占未来经济制高点作为科技发展提出更高的要求，特别是制造技术更加得到了重视。
所以，我们要振兴机械工业，使之成为国民经济的支柱产业。
从而确定机械工业在国民经济中的重要地位，同时也向机械工业提出更高的要求。
数控加工课程设计是在学完数控技术应用专业全部基础课程、技术基础课程和专业课程之后进行的，是在进入岗位实践之前，对所学课程的综合整理与应用，是一次理论联系实践的锻炼过程。
课程设计是适应性训练，其目的通过课程设计过程训练，锻炼分析问题和解决问题的能力。
1.零件图分析
设计任务所给的传动轴零件是一回转结构体，绘制传动轴零件的标准零件图如图1-1所示。
零件结构如图1-1的标准零件图所示，该零件表面由圆柱面、圆锥面、外圆弧面、外螺纹等构成的形状复杂的轴类零件。
Ø24mm圆柱面直径处加工精度（IT7级）较高，同时需加工M12×1.25的螺纹，尺寸标注完整，轮廓描述清楚。
零件为45钢，小批量生产，无热处理和硬度要求，选择毛坯尺寸为Ø30*100mm的棒料。
零件虽为回转体，却在外表及两端均有加工内容，零件的精加工不可能在一次装夹中完成。
零件的轴端分布有螺纹结构，且表面粗糙度要求较高，如果先加工外部结构并作为装夹部位，其螺纹结构极易在调头装夹中被碰伤。
通过上述分析,可采用以下几点工艺措施：
（1）对图给定的Ø24mm（IT7级）加工精度要求较高的尺寸，因公差值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。
（2）在轮廓上，有切槽、外圆、锥面、螺纹和圆弧，在加工时需用不同的刀具进行加工，因此在加工时应进行机械间隙补偿以保证加工精度的准确性。
（3）为便于装夹，坯件应夹紧左端，右端面也应该先粗车。
2.零件总体工艺分析
2.1 选毛坯
零件为45号钢，其长度与直径之比小，刚性好，可以直接按零件总长尺寸再加上两端车端面的余量后下料。
毛坯选Ø30*100mm的棒料。
2.2 工艺分析
本课程设计零件属于数控车削加工设计，主要包含端面、外螺纹、外圆和槽等结构，粗精加工均采用端面循环功能。
（1）轴端。
轴的一端外圆面、圆弧面、倒角等结构较多，虽然结构简单，但外圆柱尺寸较多，且具有较高表面质量要求，隐含较高的同轴度要求，可按实际生产环境确定选用普通卧式或数控车床。
（2）槽端和螺纹端。
轴的一端螺纹面、切槽、倒角、螺纹等结构较多，表面粗糙度要求较高，普通车削加工很难控制，故应选择数控车。
（3）总体。
工件结构虽然简单，但质量要求精度高，选用数控车削中心一次加工完成虽然简便，但有点大马拉小车之嫌，既达不到锻炼学生基本加工能力的目的，也不利于引导学生加工设计时兼顾考虑合理性、可行性、经济性。
因此，本例选用经济型数控车床。
但经济型数控车床不具备自动调头加工功能，因此两头加工需要两次装夹。
2.3 加工工艺路线
加工中直接装夹棒料毛坯，采用装夹左端已加工表面（精基准），将轴端（螺纹、沟槽、锥面、圆弧面、圆柱面等）内容在一次装夹中完成加工。
因此，零件的加工工艺路线如下：
下料→车削端面→车削轴端→切槽→车外螺纹→检验→入库
3.零件加工工艺过程卡
机械加工工艺过程卡
零件
图号
材料
件数
毛坯类型
毛坯尺寸
传动轴零件
1-2
45
小批量
棒料
30×100mm
工序号
工序名称
工序
1
下料
按Φ30mm×100mm准备坯料，每毛坯加工1个工件
三转自定心卡盘
2
车削外轮廓
以Φ30mm外圆装夹定位，粗、精车零件外轮廓，保证尺寸精度要求
三爪自定心卡盘
3
切槽
切削4×1.1的退刀槽
三爪自定心卡盘
4
车外螺纹
粗、精加工螺纹
三爪自定心卡盘（软爪）
5
钳工
清理，打标牌印记
6
检验
按图检验个档尺寸
千分尺、螺纹规、椭圆样板等量具
7
入库
×××厂
工艺设计
日期
年月日
共页
4.确定数控加工内容
该回转零件的工艺过程卡中，工序2主要加工零件。
右端的结构为端面、外圆柱面、圆弧面、圆锥面等，外圆柱面Ø24mm外圆精度较高，应粗、精加工分开，采用精车保证加工质量；在普通车床或经济型数控车床上加工都能较经济和方便地控制加工质量。
本次设计将零件加工放在数控车床上进行加工分析。
工序3加工右端。
右端的切槽和螺纹加工内容如果在普通车床上不易控制加工质量，并且该加工方法在普通车床上也仅限于单件生产。
外圆螺纹的加工如果在数控机床上加工，则是最能发挥数控加工优势的内容之一。
因此，将工艺路线中的工序2、工序3确定在经济型数控车床上加工，并且进行数控加工工艺分析。
5.轴端数控加工设计
5.1 制订工序的加工步骤
车削右端面——粗车外圆锥面——粗车外圆柱面——外圆弧面，预留0.5mm余量——精车外圆柱面、精车外圆锥面、外圆弧面，保证Ø24mm尺寸精度——切退刀槽——车削M12×1.25的螺纹——切断保证长度70mm。
遵循“先粗后精”加工原则，尽量保护已加工面不被加工或装夹过程碰伤。
5.2 确定装夹方案
采用该机床本身的标准三爪自定心卡盘，零件伸出三爪自定心卡盘外70mm左右，并找正夹紧。
5.3 确定数控车床
根据被加工零件的外形和材料等条件，选用云南机床厂生产的SL320/1000型西门子数控系统的数控车床。
图1-4SL320/1000数控车
5.4 确定数控车削刀具
轴的加工工序共需四把刀，1号刀为端面车刀，2号刀为外圆车刀，3号刀为切槽刀，4号刀为外螺纹车刀。
（1）车端面选用硬质合金45⁰车刀。
（2）粗车选用硬质合金外圆车刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选krʹ=35⁰。
（3）切槽刀，刀片宽度为4mm,用于切槽切断加工。
（4）精车和车螺纹选用硬质合金外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取
=0.45～0.2mm。
a）端面车刀b）外圆车刀c）切槽刀d）螺纹车刀
图1-5车刀结构类型
产品名称或代号
***
零件名称
传动轴
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
1
T01
硬质合金45⁰车刀
1
车端面
2
T02
硬质合金外圆车刀
1
粗车轮廓和精车轮廓
右偏刀
3
T03
硬质合金切槽车刀
1
切槽及切断
4
T04
硬质合金外螺纹车刀
1
粗车和精车螺纹
0.15
编制
***
审核
***
批准
共页
第页
数控加工刀具卡
5.5 确定切削用量
（1）背吃刀量的选择。
轮廓粗车循环时选=1mm,精车
=0.25mm；螺纹循环时选
=0.4mm,精车
=0.1mm。
（2）主轴转速的选择，要分为两种情况：
①直线和圆弧时，查表选粗车切削速度
=90mm/min、精车切削速度
=120mm/min，然后利用式（1-1）
计算主轴转速（粗车工件直径D=30mm，精车时工件直径取平均值），得粗车900r/min、精车1500r/min。
②车螺纹时，利用式（4-1）n≦1200/p-k计算主轴转速，得n=400r/min。
（3）进给速度的选择。
先查表选择粗车、精车每转进给量，再根据加工的实际情况确定粗车、精车每转进给量（分别为0.1mm/r和0.05mm/r）,再根据式（1-2）计算粗车、精车进给速度（分别为90mm/min和60mm/min）。
数控加工工序卡
单位名称
***
产品名称或代号
零件名称
零件图号
***
传动轴
***
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
***
三爪自定心卡盘
SL320/1000型数控车
数控车间
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格/mm
主轴转速
/（r.min）
进给速度
/（mm.min）
背吃刀量/mm
备注
1
车端面
T01
25*25
500
60
0.5
2
粗车轮廓
T02
25*25
900
90
1
3
精车轮廓
T02
25*25
1500
60
0.25
4
切槽
T03
4
300
30
0.5
5
粗车螺纹
T04
25*25
400
300
0.4
6
精车螺纹
T04
25*25
400
300
0.1
编制
***
审核
***
批准
***
年月日
共页
第页
设计总结
通过这一次的课程设计，我对数控技术应用专业有了更深一层的认识，同时也体会到了团队所展现的协同合作力量的强大。
我不仅仅学到了专业知识，更使我懂得如何做事。
其实每一次的课程设计都是在教会我怎么样做事情，它告诉我完成一件事情，光靠团队的人数是没有任何优势的，关键在于团队之中是否有优秀的骨干去引领这个团队完成这件事情。
但可惜的是，每次都没有，而本来并不优秀也不是骨干的我无奈成为了矮子军里的姚明，我只好在无限的感慨中奋力完成课程报告。
在大多数老师的眼里，数控加工工艺问题是个老大难问题，不仅仅老，知识体系庞大，最主要是难，在学生中就变得更甚，在我们队伍取到题目的初期甚至出现少部分同学短暂的晕厥现象。
随后不久，在各位老师英明的指导之下，晕厥现象得到了缓和，但又立即转为了休克。
在完成这次课程设计的过程中，我认识到了自己的不足，明白了自己所学的仅仅局限于课本，学习技能并不是一蹴而就的。
通过对课题的分析到最终的作业完成，这使我在其中收获了许多。
绘图、编程、查资料……也从中培养了自己的独立能力。
虽然在此过程中遇到了很多的难点和问题，但通过老师和同学的帮助得到了解决，并从中获取了许多宝贵的知识，同时也认识到了理论结合实际的重要性。
在此我要感谢我的指导老师，他给我们分析了零件加工的大体方向，使我们对这个零件分析加工有了更清楚的头绪，使我们这个小组能更好地完成课程设计。
从这次的设计中，我们学到如何应用数控加工工艺的方法，并收藏了许多课程设计的书刊，以便在以后的设计中用到。
在专业知识方面，我们也有了很大的进步，以前不知道数控加工的工艺，现在闭着眼睛都可以想象出好几种品牌数控加工工艺。
在飞速发展的今天，我们只有关注当下才能顺利毕业，才能顺利拿到学士学位证书，才能更好地在将来的工作中去锻炼自己，磨练自己，修炼自己。
参考文献
[1]美国可切削数据中心.机械加工切削数据手册[M].北京：
机械工业出版社，1997.
[2]北京第一通用机床厂.机械工人切削手册[M].北京：
机械工业出版社，1999.
[3]陈宏均.实用机械加工工艺手册[M].北京：
机械工业出版社，1997.
[4]范忠仁，陈世忠.刀具工程师手册.[M].黑龙江：
黑龙江科学技术出版社，1997.
[5]张耀宸.机械加工工艺设计实用手册[M].北京：
航空工业出版社，1997.
[6]董玉红.数控技术[M].北京：
高等教育出版社，2000.
[7]杨友君.数控技术[M].北京：
机械工业出版社，2000.
[8]华茂发.数控加工工艺[M].北京：
机械工业出版社，2002.
[9]李云程.模具制造工艺学.北京：
机械工艺出版社，2008.
[10]宴初宏.数控加工工艺.北京：
机械工业出版社.2004.
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