轴类零件数控加工工艺毕业设计Word文档下载推荐.docx
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工件材料的可切削性能。
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钢为该轴类零件的材料。
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：
δs≥335Mpa，δb≥600Mpa，∮≥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。
2）.毛坯的分析
轴类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件三种。
锻件：
适用与零件强度较高,形状较简单的零件。
尺寸大的零件因受设备限制，故一般用自由锻；
中、小型零件可选模锻；
形状复杂的刚质零件不宜用自由锻。
铸件：
适用于形状复杂的毛坯。
钢质零件的锻造毛
坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。
根据该轴零件的结构形状和外轮廓尺寸，所以采用锻件。
本零件的毛坯宜采用锻件，由棒料锯割，模锻毛坯至Φ40X425mm,使钢材经过锻压，获得均匀的纤维组织，提高其力学性能，同时也提高零件与毛坯的比重，减少材料消耗
1.3工艺规程设计
小批量生产条件编程，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面高精度的要求，未注公差尺寸按GB1804-M，热处理，调质处理，HRC25-35，未注粗糙度部分光洁度按Ra6.3，毛胚尺寸ф50mmx130mm。
加工难点及处理方案
分析图纸可知，此零件对平面度的要求高，左端更有内轮廓加工，为提高零件质量，采用以下加工方案：
1.对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，编程时采用中间值。
2.在轮廓曲线上，有一处既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。
3.零图纸中含有圆柱度，为保证其形位公差，应尽量一次装夹完成左端面的加工以保证其数值。
4.本设计图纸中的各平面和外轮廓表面的粗糙度要求可采用粗加工---精加工加工方案，并且在精加工的时候将进给量调小些，主轴转速提高。
5.螺纹加工时，为保证其精度，在精车时选择改程序的方法，将螺纹的大径值减小0.18-0.2mm，加工螺纹时利用螺纹千分尺或螺纹环规保证精度要求。
选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度
1.3.1加工方法的选择
确定装夹方案
在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。
工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特点，在装夹工件时，应考虑以下几种因素：
1.尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具；
2.结构设计要满足精度要求；
3.易于定位和装夹；
4.易于切削的清理；
5.抵抗切削力由足够的刚度；
使用三爪自定心卡盘夹持零件的毛坯外圆，确定零件伸出合适的长度（应将机床的限位距离考虑进去）。
零件需要加工两端，因此需要考虑两次装夹的位置，考虑到左端的Φ38mmx35mm的台阶可以用来装夹，因此先加工左端，然后调头夹住Φ38mmx35mm的台阶加工右端。
定位基准
工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，对与箱体工件最好选择“一面两销”作为定位基准，定位基准在数控机床上要仔细找正。
由于这个工件是个实心轴，末端要镗一个30的锥孔，因轴的长度不是很长，所以采用工件的右端面和48的外圆作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中心为工件坐标的原点，对刀点在（100.100）处。
由于此零件全部表面都需加工，应选用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。
遵循“基准重合”的原则。
加工左端时选择在毛坯外圆柱段的右端外圆表面，加工右端时选择在Φ38mm外圆柱段的表面，以体现定位基准是轴的中心线。
1.3.2加工路线的确定
①先粗后精先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。
②先主后次先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。
由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。
③先面后孔对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。
这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。
④基面先行用作精基准的表面，要首先加工出来。
所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工（有时包括精加工），然后再以精基面定位加工其它表面。
例如，轴类零件顶尖孔的加工
此零件的的加工顺序如下：
1工序Ⅰ车左端面，将毛坯车为127mm的棒料
2.工序Ⅱ左端面打中心孔选用Φ5mm的中心钻（手动钻孔）
3.工序Ⅲ左端钻孔（钻Φ20mm深-32mm的孔）手动钻孔
加工孔Φ20mm，刀具选用硬质合金钻头，直径为20mm，使用切削液位乳化液。
《机械加工工艺手册》
1）确定进给量f，由于孔径较大，故采用数控车床CK6132A,查得f=0.26～0.40mm/r，选择f=0.35mm/r。
2）钻头磨钝标准及刀具寿命，根据表查得钻头的磨钝标准为0.8～1.2mm，寿命为T=75min。
3）钻孔速度v，=14，zv=0.25，xv=0，yu=0.4，m=0.125
由表3.4-7知，钻孔速度的修正系数，=0.88
=0.75
查Z535型钻床取n=195r/min，实际切削速为v=16r/min。
钻头走刀路线如下图：
4.工序Ⅳ粗、精车左端内孔至要求尺寸
5.工序Ⅴ粗、精车零件左端面各部、倒角
6.工序Ⅵ调头车右端面将零件车至要求尺寸进给路线如图1。
7.工序Ⅶ调头粗、精车右端面各部倒角、切外螺纹退刀槽、三角形螺纹
第二章工艺设备的选择
2.1机床的选择
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、圆弧面等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩等的工作。
根据零件的工艺要求，可以选择经济型数控车床，一般采用步进电动机形式半闭环伺服系统。
此类车床机构简单，价格相对较低，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，数控车床刚性良好，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。
能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。
所以对加工时非常有利的。
2.2量具与辅助用具的选择
常用测量工具：
游标卡尺，千分尺，百分表，固定量具
量具使用得是否合理，不但影响量具本身的精度，且直接影响零件尺寸的测量精度，甚至发生质量事故，对国家造成不必要的损失。
所以，我们必须重视量具的正确使用，对测量技术精益求精，务使获得正确的测量结果，确保产品质量。
2.3刀具的选择
数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。
刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。
应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。
刀具选择总的原则是：
安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。
在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。
一般应遵循以下原则：
①尽量减少刀具数量；
②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；
③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；
④先铣后钻；
⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；
⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
本零件的加工，
（1）选用φ5mm中心钻钻削中心孔。
用ф20mm的钻头加工左端的孔，
（2）粗车及平端面选用35°
硬质合金左偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选Kr´
=35°
。
（3）为减少刀具数量和换刀次数，精车和车螺纹选用硬质合金60°
外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取re=0.15～0.2mm。
刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一。
刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率、而且还影响加工质量。
选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等。
与传统的车削方法相比，数控车削对刀具的要求较高。
不仅要求精度高、钢度好、耐用度高、而且要求尺寸稳定、安装调整方便。
这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。
2.4刀具表
数控加工刀具表
序号
刀具号
刀具名称及规格
刀尖半径R
刀尖位置T
数量
加工表面
备注
1
中心钻
左端面
手动
2
Φ20mm钻头
钻孔
3
T0101
镗孔刀
0.1mm
3mm
镗孔
4
T0202
35°
右偏外圆车刀
0.2mm
2mm
粗精车外轮廓
5
T0303
切槽车刀
B=4mm
切槽
左刀尖
6
T0404
60°
外螺纹车刀
三角形螺纹
7
T0505
45°
端面车刀
端面
第三章切削用量的选择
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。
1）、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。
根据本例中零件的加工要求，考虑工件材料为45钢，刀具材料为硬质合金钢，粗加工选择转速500r/min,精加工选择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600r/min，比较容易达到加工要求，切槽的切削刀较大，采用350r/min更稳妥。
2）、进给速度（进给量）F（mm/r，mm/min）的选择
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，
粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。
精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。
进给速度Vf可以按公式Vf=f×
n计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.3～0.8mm/r；
精车时常取0.1～0.3mm/r；
切断时常取0.05～0.2mm/r。
应选择较低的进给速度，得出下表
粗
精
外圆
0.2min/r
0.1min/r
内孔
槽
0.05min/r
3）、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。
本例中，背吃刀量的选择大致为
1.5-2（mm）
0.2-0.5（mm）
1-1.5（mm）
0.1-0.5（mm）
螺纹
随进刀次数依次减少
根据刀宽，分两次进行
总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。
同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。
切削用量对于不同的加工方法，需选用不同的切削用量。
合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。
切削用量的选择方法：
粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。
精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，应着重考虑如何保证加工精度，且在此基础上如何提高加工效率。
因此，要求精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。
数控加工工序卡片
材料
45钢
零件图号
夹具名称
三爪自定心卡盘
工步号
工步内容
G功能
T刀具
主轴转速r/min
进给量mm/r
背吃刀量mm
1200
500
30
粗车零件左端内轮廓
G71
600
0.2
精车零件左端内轮廓
G70
1000
0.1
0.5
粗车零件左端外轮廓
精车零件左端外轮廓
粗车零件右端外轮廓
G73
8
精车零件右端外轮廓
9
切4mm×
2mm退刀槽
G01
350
0.05
10
车削M20mm×
2mm外螺纹
G92
400
11
车削端面
0.15
12
检测、校核
零件加工程序
左端
O0903
程序名
换五号端面车刀
M03S600
主轴正转，主轴转速600mm/r
G00X100Z100
快速定位至换刀点
X52Z3
快速移动至循环点
Z-1
G01X0F50
车1mm的端面
Z3
X52F100
Z-2
X0F50
Z2
Z52F100
Z-3
退回换刀点
M05
主轴停止
换一号刀
主轴正转、转速600r/min
换刀点
G00X28Z2
快速移至循环起点
G71U1R0.5F100
定义G71粗车内径循环，每刀切深为1mm，退刀量1mm
G71P10Q20U-0.5W0F0.2
粗车路线N10至N20，X轴留精车余量0.5mm,Z轴精车余量为0，粗车进给为0.2mm/r
N10G00X32
车削加工轮廓起始行，到倒角延长线
G01Z0
X30Z-1
车削C1倒角
X25Z-11
车削Φ25mm内锥
X23
车削Φ23mm的内圆柱
Z-26
X20
N20Z21
快速返回换刀点
精车
M03S800
主轴正转，精车转速为1000r/min
G00X20Z2
快速定位至安全起点
G70P10Q20F0.1
精车全部加工面
退刀至换刀点
M00
程序暂停
换2号刀
M03S500
主轴正转，主轴转速500r/min
G00X51Z2
G71U1R1
每刀切深为1mm，退刀量1mm
G71P10Q20U0.5W0F0.2
N10G00X36
运行X轴至倒角起点处
G01Z0
X38Z-1
倒角1x45°
Z-35
车Φ38mm的外圆柱面
X48
车Φ48mm的外圆柱面
Z-46
N20X50
快速退回换刀点
M03S1000
精车主轴正转，主轴转速1000r/min
G70P30Q40F0.1
M30
程序结束，并返回程序开头
右端
O9032
右偏外圆粗车刀
主轴正转，主轴转速600r/min
快速移动至循环起点
N10G00X15.8
X19.8Z-2
倒角
Z-18
车螺纹外表面Φ19.8mm
G03X29.44Z-25.6R6
车R6mm圆弧
G02X38Z-44R20
车R20mm圆弧
G01Z-52
直线插补Φ38mm的外圆柱面
G03X38Z-72R12.5
车R12.5mm圆弧
G01X38Z-72
G01X48Z-80
主轴正转，主轴转速1000r/min
精车外圆柱各部分
换三号切槽刀
M03S350
主轴正转，主轴转速350r/mm
G00Z-18
车Φ16mm槽
X22
G01X16F10
G00X100F100
快速退回X100mm
Z100
Z100mm
换四号螺纹刀
M03S400
主轴正转，主轴转速400r/mm
G00X21Z2
快速移动至螺纹加工起点
G92X19.5Z-16F2.0
加工螺距为2mm的螺纹
X19
快速进刀
X18.5
X18
X17.835
螺纹槽底光刀
结论
本次的毕业设计，虽然时间不是太长，但却让我在作论文的这个过程中学到了很多的知识。
通过此次设计使我感悟到了毕业设计的重要性和必要性，为我们能够更好地迈入工作岗位做了充分的准备，是我从学生到技术人员转变的重要过渡，因此我十分重视学校给我提供的这次学习和锻
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