零件的结构工艺性分析格式.docx
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零件的结构工艺性分析格式
毕业设计（论文）
零件的结构工艺性分析
学院
工业制造与管理学院
年级
专业
学号
2
学生姓名
指导老师
刘俊蓉
2013
年
3
月
毕业论文（设计）诚信承诺书
题目
零件的结构工艺分析
学生姓名
学号
2
专业
班级
学生承诺
我承诺在毕业论文（设计）活动中，遵守学校有关规定，恪守学术规范，本人毕业论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的情况，如果有违规行为和论文抄袭率达到30%以上，我愿意承担一切责任，接受学校的处理。
学生（签名）：
年月日
查询毕业设计（论文）抄袭结果：
%
指导教师承诺
我承诺在毕业论文（设计）活动中，遵守学校有关规定，恪守学术规范，经过本人核查，该生毕业论文（设计）内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的现象。
指导教师（签名）：
年月日
四川科技职业学院毕业设计（论文）评审表（指导教师用）
姓名
学号
题目
零件的结构工艺分析
评价项目
具体要求
权重
A
B
C
D
E
调查论证
能独立查阅文献和从事其他调研；能正确翻译外文资料；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。
0.1
研究方案的设计能力
论文的整体思路清晰，结构完整、研究方案完整有序。
0.2
分析与解决问题的能力
能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。
0.2
工作量及
工作态度
按期圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。
0.2
质量
综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；试验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。
0.2
创新
工作中有创新意识；对前人工作有改进、突破或独特见解。
0.1
评定成绩（优、良、中、及格、不及格）
指导教师意见：
指导教师签名：
20年月日
说明：
在“A、B、C、D、E”对应的栏目下划“√”
四川科技职业学院毕业设计（论文）任务书
学生姓名
黄健
学号
2
指导教师
刘俊蓉
学院名称
工业制造与管理
专业名称
数控技术
论文题目
零件的结构工艺性分析
题目来源
实习实践（）理论研究（）
一、基本任务与要求
基本任务：
1、资料调研，确定写作方案
2、应用CAD绘制零件图
3、对零件图进行加工工艺分析，确定加工方案
4、应用数控机床对零件加工
5、根据零件加工制作工艺卡片
6、编制零件加工程序
7、完成毕业论文撰写、答辩
要求：
1、对论文题目进行分析并查阅资料
2、对零件图进行工艺分析
3、能够编制数控程序
4、根据论文题目编写论文设计
二、工作内容及时间安排
1．选题：
2012年10月1日前
2．开题报告：
2012年10月1日前
3．收集资料及实施研究：
2012年11月30日前
4．完成初稿：
2013年2月28日前
5．完成修改稿：
2013年3月30日前
6．完成定稿：
2013年4月10日前
7．答辩：
2013年4月20日前
摘要
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，它是继传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通讯技术和光电技术一体的现代制造业的基础技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。
数控装备则是以数控技术为代表的新技术对传统制造业和新兴制造业的渗透而形成的机电一体化的产品。
数控技术制造自动化的基础，是现在制造装备的灵魂核心，是国家工业和国防工业现代化的重要手段，关系到国家的战略地位，体现国家的综合水平，其水平高低和数控装备的多少是衡量一个国家工业现代化的标志。
零件的结构工艺性是指在满足使用性能的前提下，是否能以较高的生产率和最低的成本方便地加工出来的特性。
为了多快好省地把所设计的零件加工出来，就必须对零件的结构工艺性进行详细的分析。
机械零部件的工艺性不足是现代工业生产中提高效益、确保产品质量的关键。
零部件的结构应满足在制造、维修全过程中符合科学性、可行性和经济性的要求。
工艺性具有整体性、相对性和灵活性的特点。
本论文就数控加工对典型的轴类零件进行的零件结构工艺性分析，主要是对零件图的分析、毛胚的选择、零件的热处理、工艺路线的制定、数控加工工艺文件的填写、数控加工过程的编写。
设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点，以及对零件的加工工艺进行分析。
关键词：
零件；结构；工艺性；数控加工
第一章零件的结构工艺性
1.1、零件结构工艺性的一般原则
为了获得良好的工艺性，设计人员首先要了解和熟悉常见的加工策略毕业论文的工艺特点。
典型表面的加工方案以及工艺过程的基本知识等。
在具体设计零件结构时，除了考虑满足使用要求之外，通常还应该注意如下几项原则：
1.1.1、便于安装
零件的结构应便于装配、拆卸，并尽可能减少装配工作量。
主要应考虑：
（1）能装能拆
例如，为螺钉留出装入的空间和合理的扳手工作空间、对圆柱面过盈配合零件增设拆卸螺钉、采用便于装配的结构等。
（2）保证正确地安装
例如，要有正确的装配定位基准、要求零件的端面同时贴合、采用不易导致安装错误的结构等。
（3）力求降低装配精度要求
例如，圆柱齿轮传动
小齿轮应比大齿轮宽一些，即使有装配误差，仍能保证两轮沿全齿宽接触等。
1.1.2、便于加工和测量
零件的切削加工工艺对零件结构设计影响很大，因此应考虑零件的结构要能够加工，例如车、刨、磨加工应留有退刀槽或砂轮越程槽等。
零件的结构要便于加工，例如，保证采用一般刀具加工时所需的工作空间和定位支承面，减少刀具及量具的种类，减少刀具调整次数等。
1.1.3、利于保证加工质量和提高生产效率
例如，被加工表面形状应尽量简单、尽量减少加工面积、尽量减少加工过程的装夹次数、尽量减少工作行程次数。
1.2、零件的结构工艺性
1.2.1、合理确定零件的加工精度与表面质量
加工精度若定得过高会增加工序，增加制造成本，过低会影响机器的使用性能，故必须根据零件在整个机器中的作用和工作条件合理地确定，尽可能使零件加工方便制造成本低。
1.2.2、保证位置精度的可能性
为保证零件的位置精度，最好使零件能在一次安装中加工出所有相关表面，这样就能依靠机床本身的精度来达到所要求的位置精度。
1.2.3、尽量避开或简化内表面的加工
由于外表面的加工要比内表面加工方便经济，又便于丈量。
因此，在零件设计时应力求避开在零件内腔进行加工。
1.2.4、合理的规定表面的粗糙等级和粗糙度的数值
在满足产品使用性能的条件下，零件图上标注的尺寸精度等级和表面粗糙度要求应取最经济值。
在对机械产品设计进行机械加工工艺性评价时，必须对主要工作表面的尺寸公差、极限偏差逐一加以校核。
在没有特殊要求的情况下，表面粗糙度值应与该表面加工精度等级相对应。
尽量选用切削加工性好的材料。
材料的切削加工性是指在一定生产条件下，材料切削加工的难易程度。
材料切削加工性评价与加工要求有关，粗加工时要求具有较高的切削效率；精加工时则要求被加工表面能获得较高的加工精度和较小的表面粗糙度。
材料的强度高，切削力大，切削温度高，刀具磨损快，切削加工性差；材料强度相同时，塑性较大的材料切削大较大，切削温度也较高，易与刀具发生粘接，刀具磨损加剧，表面粗糙度值增大，切削加工性差；在钢材中适当添加磷、硫等元素，可以降低钢的塑性，对提高钢材的切削加工性有利。
1.2.5、零件结构工艺分析——图纸的审查
零件的结构工艺性是指在满足使用性能的前提下，是否能以较高的生产率和最低的成本方便地加工出来的特性。
为了多快好省地把所设计的零件加工出来，就必须对零件的结构工艺性进行详细的分析。
主要考虑如下几方面。
（1）有利于达到所要求的加工质量
①合理确定零件的加工精度与表面质量
图1-1有利于保证位置精度的工艺结构
（a）错误（b）正确
加工精度若定得过高会增加工序，增加制造成本，过低会影响机器的使用性能，故必须根据零件在整个机器中的作用和工作条件合理地确定，尽可能使零件加工方便制造成本低。
②保证位置精度的可能性
为保证零件的位置精度，最好使零件能在一次安装中加工出所有相关表面，这样就能依靠机床本身的精度来达到所要求的位置精度。
如图1-1（a）所示的结构，不能保证φ80㎜与内孔φ60㎜的同轴度。
如改成图（b）所示的结构，就能在一次安装中加工出外圆与内孔，保证二者的同轴度。
（2）有利于减少加工劳动量
①尽量减少不必要的加工面积减少加工面积不仅可减少机械加工的劳动量，而且还可以减少刀具的损耗，提高装配质量。
图1-2（b）中的轴承座减少了底面的加工面积，降低了修配的工作量，保证配合面的接触。
图1-3（b）中减少了精加工的面积，又避免了深孔加工。
图1-2减少轴承座底面加工面积
图1-3避免深孔加工的方法
（a）错误（b）正确
②尽量避免或简化内表面的加工
图1-4将内表面转化为外表面加工
（a）错误（b）正确
因为外表面的加工要比内表面加工方便经济，又便于测量。
因此，在零件设计时应力求避免在零件内腔进行加工。
如图1-4所示箱体，将图（a）的结构改成图（b）所示的结构，这样不仅加工方便而且还有利于装配。
再如图1-5所示，将图（a）中件2上的内沟槽a加工，改成图（b）中件1的外沟槽加工，这样加工与测量就都很方便。
图1-5将内沟槽转化为外沟槽加工
（a）错误（b）正确
（3）有利于提高劳动生产率
图1-7退刀槽尺寸一致
（a）错误（b）正确
①零件的有关尺寸应力求一致，并能用标准刀具加工。
如图1-7（b）中改为退刀槽尺寸一致，则减少了刀具的种类，节省了换刀时间。
如图1-8（b）采用凸台高度等高，则减少了加工过程中刀具的调整。
如图1-9（b）的结构，能采用标准钻头钻孔，从而方便了加工。
图1-8凸台高度相等
（a）错误（b）正确
②减少零件的安装次数零件的加工表面应尽量分布在同一方向，或互相平行或互相垂直的表面上；次要表面应尽可能与主要表面分布在同一方向上，以便在加工主要表面时，
图1-9便于采用标准钻头
（a）错误（b）正确
同时将次要表面也加工出来；孔端的加工表面应为圆形凸台或沉孔，以便在加工孔时同时将凸台或沉孔全锪出来。
如1-10图（b）中的钻孔方向应一致；图1-11（b）中键槽的方位应一致。
图1-10钻孔方向应一致图1-11键槽方位一致
（a）正确（b）错误（a）正确（b）错误
零件的结构应便于加工如图1-12（b）、1-13（b）所示，设有退刀槽、越程槽，减少了刀具（砂轮）的磨损。
图1-14（b）的结构，便于引进刀具，从而保证了加工的可能性。
图1-12应留有越程槽
（a）正确（b）错误
图1-13应留有退刀槽
（a）正确（b）错误
图1-14砖头应能接近加工表面
（a）错误（b）正确
便于多刀或多件加工如图1-14（b）所示，为适应多刀加工，阶梯轴各段长度应相似或成整数倍；直径尺寸应沿同一方向递增或递减，以便调整刀具。
零件设计的结构要便于多件加工，如图1-15所示，图（b）结构可将毛坯排列成行便于多件连续加工。
图1-15便于多刀加工
（a）错误（b）正确
图1-16便于多件连续加工
（a）错误（b）正确
第二章零件加工工艺分析
图2-1
图2-2
轴套零件是各种机械中最常见的零件之一。
数控车床加工点轴类零件一般由圆柱面、圆锥面、圆弧面、台阶、端面、内孔、螺纹和沟槽构成，材料为45#。
如上图所示的轴套零件配合件适合采用数控车床加工。
通常轴类零件上的圆柱面用于支撑传动零件（如带轮、齿轮等）和传递扭矩，圆锥面有传递扭矩、高精度定心和装卸方面等特点，端面和台阶用来确定装在轴上的零件的轴向位置，螺纹常用于轴或轴上零件的锁紧，沟槽的作用是使磨削外圆或车螺纹时退刀方便，还可以对轴上的传动零件进行轴向定位。
如上图2-1、2-2所示的轴套配合件适合采用数控加工。
通常轴类零件上的圆柱面用于装卸方面等特点，端面和台阶用来确定装在轴上的零件的轴向位置，螺纹常采用于轴或轴上的锁紧，沟槽的作用是使磨削外圆或车螺纹是退刀方便，还可以对轴上的传动零件进行轴向定位。
如上图所示轴套配合件为该零件未进行热处理前的零件工序图。
该零件属于轴套配合件。
其主要技术要求为：
不许用锉刀修整表面。
左端φ30的外圆对φ20的槽的同轴度公差为0.01mm，周涛内径和外径的同轴度为0.05mm,φ30的外径与φ48的外径的垂直度为0.02mm.
2.1、分析零件图纸中的尺寸标注
对数控加工来说，最倾向与同一基准引注尺寸或直接给坐标尺寸这就是坐标标注法。
这种标注法，即便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，保证设计、定位、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。
由于零件设计人员往往在尺寸标注中较多的考虑装配等使用特性要求。
而不得不采取局部分散的标注方法，这样会给工序安排与数控加工带来很多不便，事实上，由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因产生较大的累计误差而破坏使用特性，因而改变局部的分散标注法为集中引注或坐标式尺寸、标注是完全可行的。
上图所示即为尺寸标注法，这是基本采用数控设备制造并充分考虑数控加工特点所采取的一种设计原则。
2.2、零件的结构工艺性分析
零件的结构工艺性是指在满足使用要求的前提下制造、维修的可行性和经济性。
即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高，它涉及面广，采此有必要对零件进行结构工艺性分析，找出技术关键，以便在拟定工艺规程时采用适当的加工措施加以保证。
为了多快好省地把所设计的零件加工出来，就必须对零件的结构工艺性进行详细的分析。
该零件的视图符合国家标准的要求，位置准确，表达清楚；几何元素之间的关系准确；尺寸标注完整、清晰。
（1）尺寸精度
轴是轴类零件的主要表面，他影响轴的回转精度及工作状态。
轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6-IT9,精密轴颈可达IT5，套的外径精度相对于内径精度来说相对高一些。
该零件总长度为125mm,20的槽上偏差为0，下偏差为0.08精度要求非常高。
30外圆的上偏差为0，下偏差为-0.02.最左端外圆直径为φ30，上偏差为0.09，下偏差为0.套与轴的配合处的公差为正负0.06.
（2）表面粗糙度的要求
根据零件的表面工作部位的不同，可有不同的表面粗糙度。
例如普通机床主轴支撑轴颈的表面粗糙度为Ra1.6-6.3um。
随着机械运转速度的增大和精密度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。
第三章工艺方案
3.1、零件的材料选择、毛坯及热处理
3.1.1、轴类零件的材料
⑴轴类零件材料常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38CrMoAl氮化钢。
⑵轴类毛坯常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。
毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。
3.1.2、轴类零件的热处理
锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。
调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。
表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。
精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。
3.2、轴类零件的安装方式
轴类零件的安装方式主要有以下三种。
3.2.1、采用两中心孔定位装夹
一般以重要的外圆面作为粗基准定位，加工出中心孔，再以轴两端的中心孔为定位精基准；尽可能做到基准统一、基准重合、互为基准，并实现一次安装加工多个表面。
中心孔是工件加工统一的定位基准和检验基准，它自身质量非常重要，其准备工作也相对复杂，常常以支承轴颈定位，车（钻）中心锥孔；再以中心孔定位，精车外圆；以外圆定位，粗磨锥孔；以中心孔定位，精磨外圆；最后以支承轴颈外圆定位，精磨（刮研或研磨）锥孔，使锥孔的各项精度达到要求。
3.2.2、用外圆表面定位装夹
对于空心轴或短小轴等不可能用中心孔定位的情况，可用轴的外圆面定位、夹紧并传递扭矩。
一般采用三爪卡盘、四爪卡盘等通用夹具，或各种高精度的自动定心专用夹具，如液性塑料薄壁定心夹具、膜片卡盘等。
3.2.3、用各种堵头或拉杆心轴定位装夹
加工空心轴的外圆表面时，常用带中心孔的各种堵头或拉杆心轴来安装工件。
小锥孔时常用堵头；大锥孔时常用带堵头的拉杆心轴。
第四章零件加工工艺设计
4.1、确定加工路线
加工路线是指数控机床加工过程中，刀具相对零件的运动轨迹和方向。
应能保证加工精度和表面粗糙要求；
应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间;
选择切入切刀方向，尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕。
应尽量简化数学处理时的，数值计算工作量，以减少编程工作量。
加工路线如下：
平右端面画；
用G71循环粗加工指令右轮廓到88；
用G70精加工指令进行精加工；
然后用G75指令切φ20的槽;
用G92指令加工M20的螺纹；
调头加工左端轴、并且保证长度；
用G71循环粗加工指令进行加工右轮廓到46；
用G70循环精加工指令进行精加工左端外轮廓；
用G75切槽；
取下轴套、对套筒进行加工；
夹住毛坯右端，手动车削端面，程序加工外圆；
调头加工毛坯左端，并在保证长度的情况下车削端面；
手动钻φ24内孔；
编程自动镗内孔到Z-42；
对工件进行测量，取下工件，收拾工具，进行总结；
4.2、数控加工工艺过程卡片
姓名
黄健
产品
名称
零件
名称
零件图号
A4
轴类零件
程序号
O0001
O0002
O0003
工序号
程序编号
夹具名称
车间
01
O0001O0002
O0003
卧式数控车床
学院实训楼
工序号
工步内容
刀具号
刀具规格
主轴速度（r/min）
进给速度（mm/r）
背吃刀量
备注
1
车右
端面
T01
90度
800
手动
2
粗车轴右
端外轮廓
T01
90度
800
0.25
2.0
自动
3
精车轴右
端外轮廓
T01
90度
1200
0.25
0.3
自动
4
切槽
T02
500
0.2
1.0
自动
5
车螺纹
T03
800
自动
6
调整保证
长度
T01
90度
500
0.3
2.0
手动
7
粗车车
左端
T01
90度
800
0.2
2.0
自动
8
精车车
左端
T01
90度
1200
0.2
2.0
自动
9
切槽
T02
500
1.0
自动
10
粗车外圆
T01
90度
800
0.2
2.0
自动
11
粗车外圆
T01
90度
1200
0.2
0.3
自动
12
钻孔
350
手动
13
车削内孔
T04
800
0.2
自动
编制
审核
批准
2013年4月
共1页
第一页
4.3、编写程序数控加工程序
车削轴右端
O0001
N10MO3S500T0101
N15GOOX52Z2M08;
N20G71U2.0R1.5;
N25G71P30Q70UO.3W0.1F0.25;循环粗车右端外圆
N30G00X14;
N35G01Z0F0.3;
N40X20Z-3;
N45Z-23.92;
N50X29.99;
N55Z-61;
N60G02X48Z-88;
N65G01X48Z-88;
N70G01X80;
N75G00X80;
N80Z100;
N85M03S1200T0101;
N90G00X52Z2;
N95G70P30Q70F0.15;精车右端外圆
N100G00X80;
N105Z100;
N110M05M00;
N115M03S500T0202;
N120G00X34Z-39.96;
N125G75R0.1;
N130G75X19.96Z-48P500Q3500F0.2;切槽
N135G00X100;
N140Z100;
N145M03S800T0303;
N150G00X22Z-2;
N155G92X19.4Z-16F2.0;车螺纹
N160X18.8;
N165X18.3;
N170X17.8;
N175X17.5;
N180X17.4;
N185G00X100;
N190Z100;
N195M09;
N200M05;
N205M30;
车削轴左端
O0002
N05M03S500T0101;
N10G00X52Z2;
N15G71U2.0R1.5;
N20G71P25Q61U0.4W0.1F0.3;粗车左端外圆
N25G00X27.05;
N30G01Z0F0.3;
N35X29.05Z-1;
N40Z-15;
N45X35Z-40;
N50Z-45;
N55X46;
N60X48Z-46;
N65X52;
N70G00X80;
N75Z100;
N80M05
N85M00;
N90M03S1200T0101;
N95G00X50Z2;
N100G70P25Q61F0.2;精车左端外圆
N105G00X80;
N110Z100;
N115S500T0202;
N120G00X33Z-15;
N125G75R0.1;
N130G75X27.05Z-15P500Q1000R0F0.2;切槽
N135G00X100;
N140Z100;
N145M09;
N150
升级会员 