加工轴类零件加工工艺.docx
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加工轴类零件加工工艺
【关键字】加工
前言…………………………………………………………………4
摘要…………………………………………………………………6
1零件结构及毛坯分析………………………………………7
1.1零件完整性与正确性分析…………………………………7
1.2材料分析……………………………………………………7
1.3毛坯的制造方法……………………………………………8
2零件结构工艺………………………………………………9
3选择加工设备与刀、夹、量具…………………………11
3.1加工设备的选择……………………………………………11
3.2刀具…………………………………………………………11
3.3夹具…………………………………………………………12
3.4量具…………………………………………………………12
4数控加工刀具卡……………………………………………10
5数控加工工艺卡……………………………………………20
6数控加工工序卡……………………………………………22
7程序的编制……………………………………………………17
8加工步骤………………………………………………………13
8.1零件加工……………………………………………………14
8.2编程与操作…………………………………………………14
结论…………………………………………………………………25
参考文献……………………………………………………………27
后记…………………………………………………………………28
前言
毕业设计是我们结束大学学习生活走向社会的一个中介和桥梁。
毕业设计是我们大学生才华的第一次显露，是向祖国和人民所交的一份有分量的答卷，是投身社会主义现代化建设事业的报道书。
撰写毕业设计是我们在校最后一次知识的全面检验，是对基本知识，基本理论和基本技能掌握程度的一次总尝试。
撰写毕业设计中需要将理论运用于实际操作中，并通过自己对知识的掌握和学习将零件的结构分析清楚。
并进一步对其进行工艺分析。
轴套类零件的车削加工涉及到我们数控知识的很多方面。
首先必须能够作到：
1：
掌握基本指令的综合使用能力。
2：
掌握典型轴类综合零件的加工顺序编排。
3：
应用复合循环指令。
4：
能根据零件图计算各坐标点。
5：
能确定有关的切削用量，能对加工质量进行分析处理。
6：
能熟练掌握刀具补偿调整，掌握保证尺寸精度的技能技巧。
此次设计的轴类零件加工方案的技能点主要在于端面圆弧的加工，带凹槽零件的编程，螺纹的加工。
这些都是我们学习三年数控必须掌握的基础知识，也是考验我们是否能学以至用的时候。
通过对需要加工的零件，进行结构与技术要求的分析和加工工艺的分析及刀具的选择，使得自己对所学的知识做一次全面的总结。
在这个过程中也了解到关于数控技能方面的一些操作规程。
零件的结构关系着整个设计方案的设计思路和逻辑思维顺序，而技术要求则是在零件加工过程中要求零件的完整性与正确性，对材料的选择也是需要及其用心分析的。
结构工艺则包括精度分析，粗糙度分析，尺寸标注应符号数控加工特点。
而工艺规程设计则包括：
1：
基准的选择。
2：
加工方法的选择。
3：
划分加工程序。
4：
热处理。
5：
辅助工序。
6：
工艺路线制定分析。
而在此过程中选择加工设备与刀，夹，量具是个十分重要的选择环节，车削为成品的零件若要达到预期的尺寸与精度，必须选择与其相应的，有精确的刀尖角与刀尖半径的刀具。
而切削之前必须将工件所需要的夹具选定好，并且装夹好。
而加工工艺设计则包括工序尺寸及公差计算，切削参数的计算，切削用量的计算，走刀路线的计算和时间定额计算。
这些知识得到了充分的利用，也锻炼了我们三年来的运用数控的能力，当然还包括了对我们综合素质的考验，语言组织能力，逻辑思维能力等等。
通过这次设计明白了还有很多知识都需要自己去努力学习，所以诚心希望老师多多指导，忠心感谢！
摘要
通过轴套类零件加工工艺分析设计，使我们在拟定工工艺分析方案过程中，得到方案分析、结构工艺性、机械制图、零件设计、编写技术文件和查阅技术资料的等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析、结构设计与计算能力，并阐述了在职校机械加工实习课中如何对轴类零件进行工艺分析，从而提高工件质量。
【关键词】：
轴类零件、零件图的工艺分析、数控加工工序卡
Abstract
Throughtheanalysisofthetechnologyofmachiningpartsdesign,makeusworkinplanningprocessanalysisandprocessschemeanalysis,structure,process,mechanicaldrawings,partsdesign,writeaccessandtechnicaldocumentsofinformationtechnologyaspectsofcomprehensivetraining,setsupthecorrectdesignideas,graspthebasicdesignmethod,andtrainsthestudenttohavethepreliminarystructureanalysisanddesigncalculationanddesignabilityinschools,andexpoundshowtopracticelesson,mechanicalprocessingofaxialpartsprocessanalysis,soastoimprovethequalityofworkpiece.
[key]:
axialparts,partsoftheprocessanalysis,numericalcontrolcharprocesses
1零件结构及毛坯分析
1．1零件完整性与正确性分析
1.11零件的完整性分析
轴是机床的主要零件，它的头端装有夹具、工件或刀具。
零件的完整性用以保证加工时的精确性。
零件在工作的时候要承受扭矩和弯矩，承受来自各个方向上的力，通过加工设备和液压动力装置转换为加工时所需要的力。
所以要求有足够的刚性，耐磨性和抗震性，并且要求有很高的回转精度。
以至于轴的加工质量及完整性对机床的工作精度有很大的影响。
同时对设备的使用寿命有延时的作用。
1.12零件的正确性分析
零件加工为成品时其用途是要达到预期效果的，而往往因为各方面的原因，零件的精确度总会受到一定的影响，所以零件的正确性需要在各个因素约束下才能达到。
通过加工工艺的调整使零件在加工过程中达到要求的精度，是设计内容中的一个重要部分。
1．2材料分析.
毛坯为45﹟钢，Φ90*350mm。
价格较便宜，材料易于加工。
选择合理的切削参数及刀具即可获得表面粗糙度Ra1.6。
零件切削所选择的材料是45﹟钢，经过正火可以：
①改善组织结构和切削加工性能。
②消除内应力。
该零件在毛坯锻造后正火可以消除其锻造时产生的内应力，细化晶粒，降低硬度，改善了加工性能。
由于粗加工后已切除大部分的余量，工件直径减小，容易淬透，经高温回火使中心层能得到韧性好耐冲击的回火索氏体组织。
调质处理又能消除一部分粗加工后引起的内应力，代替了时效处理，且调质后工件产生的变形可以在后道工序中消除。
精车后进行高频淬火以提高主轴的强度硬度和耐磨性，起淬火变形可以通过后续工序的磨削加工来消除，故该零件的选材及热处理要求合理。
1.3毛坯的制造方法
轴套类零件毛坯的形式有棒料，锻件和铸件三种。
光轴和直径相差不大的阶梯轴，毛坯一般以棒料为主外圆直径相差较大的轴或重要的（如主轴）宜选用锻件毛坯，既节省材料，减少切削加工的劳动量，又改善其力学性能。
结构复杂的大型轴类零件（如曲轴）可以采用铸件毛坯。
该零件为外圆直径相差较大的主轴，所以应该选用铸件毛坯。
2零件结构工艺
2.1、零件图如图所示：
（1）、毛坯尺寸：
（φ90×350）。
（2）、未注公差尺寸按GB1804-M。
（3）、材料：
45#,调质处理HRC26~36
（4）槽粗糙度为Ra1.6um.
2.3.零件结构工艺
该零件表面由圆柱面、圆锥面、顺圆弧面、、螺纹面及沟槽面等表面组成.图示零件各几何元素之间关系表达清楚完整，其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度要求.¢850-0.03的外圆面、锥面、¢450-0.03的外圆表面粗糙度为Ra1.6um,.零件材料为45钢，调质处理26-36HRC,材料的切削加工性能好。
根据上述零件几何结构分析及技术分析，选择棒料，毛坯尺寸为¢90×350。
在数控车床上按粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段进行加工。
粗加工时，为保证高的表面质量，留余量0.5mm待精加工。
依据基准统一原则与重合的原则，精加工时，以外圆为基准，加工轮廓的外形，按“先基准后其他”的加工顺序原则。
由于工件有硬度要求，粗加工后、精加工之前进行调质处理，加工过程中，应穿插安排检验的辅助工序。
2.4零件加工工艺分析
零件加工为成品时其用途是要达到预期效果的，而往往因为各方面的原因，零件的精确度总会受到一定的影响，所以零件的正确性需要在各个因素约束下才能达到。
通过加工工艺的调整使零件在加工过程中达到要求的精度，是设计内容中的一个重要部分。
从整体上分析该零件，其中有圆柱面、圆锥面、顺圆弧面、、螺纹面及沟槽等组成。
从零件图样要求及材料来看，零件在工作的时候要承受扭矩和弯矩，承受来自各个方向上的力，通过加工设备和液压动力装置转换为加工时所需要的力。
所以要求有足够的刚性，耐磨性和抗震性，并且要求有很高的回转精度。
以至于轴的加工质量及完整性对机床的工作精度有很大的影响。
零件采用一夹一顶的夹具按照基准面先行、先主后次、先面后孔、先粗加工后精加工的原则依次加工。
其加工方案如下：
（1）装夹零件右端。
（2）装卡零件左端的台阶面毛坯，车零件右端外轮廓及其它部位。
（3）加工时，以毛坯的轴线为基准，左端用三爪自定心卡盘定心夹紧右端采用顶尖装夹。
精加工时，以¢620+0.0033的内孔面轴线为基准。
（4）切出退刀槽。
（5）螺纹刀切螺纹。
（6）再切断取出零件。
3选择加工设备与刀，夹，量具
3．1加工设备的选择
CAK6140技术规格:
加工最大直径在床身上
在刀架上
400mm
210mm
加工最大长度
1400mm
中心距
1500mm
主轴转速级数
24级
主轴转速范围正
反
14～1580
0～1400
刀架最大回转角度
±60度
主轴每转刀架进给量纵横
0.08～1.950.04～0.79
主电动机功率
7.5KW
机床重量
2097KG
机床外形尺寸
3168×100×1190
3．2刀具
刀具切削部分的材料，直接影响刀具的切削性能。
刀具的刀杆可以采用45钢或40Cr钢等结构钢材制造，调制后硬度为30——40HRC。
而刀具的切削部分不仅要承担切削过程中的高温高压及冲击载荷，而且还要受到切屑及工件的强烈摩擦，因此作为刀具的切削部分的材料，必须具备下列性能：
1）硬度必须高于工件材料的硬度。
2）足够的硬度及韧性。
3）较高的耐热性能。
4）较高的耐磨性。
5）良好的工艺性。
其中高速钢及硬质合金是目前使用最广的两类刀具材料。
1）高速钢广泛用于各种刀具，特别是切削刃形状较复杂的刀具。
2）目前车刀大都采用硬质合金，其他如钻头.铣刀.丝锥.齿轮刀具等也可以采用镶片或整体结构形式使用。
钨钛钴类合金适用于加工钢材，钨钴类适用于加工铸铁及有色金属材料。
考虑到以上几个方面，联系到我们所加工的零件，我们选用硬质合金材料的车刀刀片，钻头.丝锥等可以采用高速钢材料。
（详细见
（图一）
注：
加工零件右端外圆柱表面；
（图二）
注：
加工零件右端3MM直槽
3.3夹具
3.3.1在确定装夹方案时，只需根据已选定的加工表面和定位基确定工件的定位夹紧方式，并选择合适的夹具。
此时，主要考虑以下几点：
（1）夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开；
（2）必须保证最小的夹紧变形；
（3）装卸方便，辅助时间应尽量短；
（4）对小型零件或工序时间不长的零件，可以考虑在一次装夹内完成多道工序，以提高加工效率；
（5）夹具结构应力求简单；
（6）夹具应便于与机床及工件定位表面间的定位元件连接。
3.3.2根据该零件形状规则、加工特点及加工精度较高，所以选择三爪自定心卡盘。
之所以先择三爪自定心卡盘是因为三爪自定心卡盘，用于多种金属机床上，能自定中心夹紧或撑紧圆形、三角形、六边形等各种形状的外表面或内表面的工件，进行各种机械加工，夹紧力可调，定心精度高，能满足普通精度机床的要求。
它是常用的车床通用夹具，它可以自定中心，夹持范围大，装夹工件的效率高，适用于装夹中小型以外圆定位的零件。
附夹具图3-6如下图所示，
图3-6
3.3.3三爪卡盘的结构及规格
（1）基本结构和工作原理：
三爪自定心卡盘利用三个螺钉，通过盘体止口端面上的螺孔，将卡盘紧固在机床法兰上。
将扳手插入任一齿轮方孔中，转动扳手时，小齿轮带动盘丝转动，通过盘丝端面螺纹的转动，带动三块卡爪同时趋进或离散。
该产品采用内外两副卡爪，根据工件的形状和尺寸进行选用。
规格和主要参数：
三爪自定心卡盘，按卡盘直径分类，有80～500mm九种规格。
①基本参数：
见表3―3
表3―3三爪卡盘规格指标
卡盘直径D
D1
D2
D3≥
d
h≥
H≤
Z
S
80
55
66
16
M6
3
50
3
8
100
72
84
22
M8
55
125
95
108
60
10
160
130
142
40
5
65
200
165
180
60
M10
75
12
250
206
226
80
M12
80
315
260
285
100
M16
90
14
400
340
368
130
100
500
440
465
200
6
115
17
②卡盘夹紧（撑紧）工件尺寸范围：
见表3―4
表3―4卡盘工作尺寸范围
卡盘直径D
正爪
反爪
夹紧尺寸范围
撑紧尺寸范围
夹紧尺寸范围
A1
B1
C1
80
2-22
25-70
22-63
100
2-30
30-90
30-80
125
2.5-40
38-125
38-110
160
3-55
50-160
55-145
200
4-85
65-200
65-200
250
6-110
80-250
90-250
315
10-140
95-315
100-315
400
15-210
120-400
120-400
500
25-280
150-500
150-500
③扳手夹紧力矩：
表3―5
表3―5扳手夹紧力矩指标
卡盘直径
80
100
125
160
200
250
315
400
500
板手力矩M（N.m）
40
60
100
160
250
320
400
500
630
④卡盘允许线速度为2000m/min。
3.3.4三爪卡盘的检验标准
三爪自定心卡盘执行的检验标准，主要有：
（1）GB4346-84《三爪自定心卡盘基本参数和尺寸》；
（2）JBn2813-85《三爪自定心卡盘技术条件》；
（3）合同规定的其它标准；
（4）有关的技术标准。
3.3.5三爪卡盘的检验项目
检验中主要的测试项目：
（1）卡盘的跳动：
径向跳动和端面跳动；
（2）夹紧在卡爪大夹持弧中检验棒的跳动：
径向跳动；
（3）夹紧在卡爪内台弧上检验环的跳动：
径向跳动和端面跳动。
（4）撑紧在卡爪外台弧上检验环的跳动：
径向跳动和端面跳动。
除以上测试项目外，还要根据出口标准的有关规定进行外观质量和包装检验，技术资料审核。
3.3.6装夹方式的选择
为了充分发挥数控机床的高速性、高精度、高效率等特点，在数控加工中，装夹方式直接关系到加工零件的效率，因此制定合理的装夹方式也是比较重要。
根据该零件的特征，经分析，零件是车削，各工序都可以使用通用夹具即可。
考虑到经济性、使用性，采用卡盘夹紧和活动顶尖一夹一顶的装夹方式比较合理。
如图3-6所示：
图3-6
3．4量具
检验是测量和监控主轴加工质量的一个重要环节。
除了工序间检验以外，在全部工序完成之后，应对主轴的尺寸精度.形状精度.位置精度和表面粗糙度进行全面的检查。
以便确定主轴是否达到各项技术要求，还可以从检验是否达到各项技术要求，而且还可从检验的结果及时发现各道工序中存在的问题，以便及时纠正，监督工艺过程正常进行。
检验的依据是主轴工作图。
检验工作按一定顺序进行，先检验各级外圆的尺寸精度，素线平行度和圆度，用外观比较法检验各表面的粗糙度及表面缺陷，然后在专用夹具上测量位置偏差。
在成批生产时，若工艺过程比较稳定，且机床精度较好，有些项目常常采用抽检的办法，并不逐项检验。
主要配合表面的硬度应在热处理车间检验。
量具我们选用：
（1）游标卡尺
（2）主轴检测棒
4数控加工刀具卡
产品名称
零件名称
轴类零件
零件图号
程序号
01
工步号
刀具号
刀具名称
刀具规格
加工表面
补偿量（mm）
备注
1
T04
45度刀
25x25
端面
手动
2
T01
90度外圆刀
25x25
粗加工零件外圆
自动
3
T01
90度外圆刀
25x25
精加工零件外圆
自动
4
T02
切槽刀
25x25
加工零件端中间3mm直槽
自动
5
T03
60度外螺纹车刀
25x25
加工45*1.5—6g的螺纹
自动
6
T02
切槽刀
25x25
切断
手动
5数控加工工艺卡
株洲职业技术学院
数控加工工艺卡
材料
加工部
位号
加工程
序号
设备型号
LY12
A200
O0001
CAK6140
数控车床
顺序号
刀具
切削参数
刀号
名称
角度
加工内容
切削速
度（V）r/min
主轴转速（S）
每转
进给
（f）
N1
备料φ85X300mm45号钢
N2
完全正火热处理
N3
T04
45度刀
刀偏角45度
平端面
800
0.2
N4
T01
90°外圆车刀
刀偏角60度
粗车大头外圆
100
800
0.3
N5
T01
90°外圆车刀
刀偏角60度
半精车各外圆
120
900
0.2
N6
检验外圆是否合格
N7
T01
90°外圆车刀
刀偏角60度
精车各外圆
150
1200
0.1
N8
T02
宽3mm
切槽刀
切槽
80
500
N9
T03
60º外螺纹车刀
车螺纹M48×1.5-6g
420
N10
T02
45度刀
45度角
切断
80
500
N11
自然时效24h
N12
去毛刺倒棱
N13
清洗
N14
涂防锈油
N15
入库
典型数控车工分析实例
轴类零件
01
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
001
O1
三爪卡盘
CAK6140
数控中心
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
平端面
T04
25X25
650
200
手动
2
粗车各外圆
T01
25X25
500
200
3
自动
3
精车各外圆
T01
25X25
320
64
0.08
自动
4
切槽
T02
25X25
800
120
自动
5
车螺纹
T03
25X25
450
F
自动
6
切断
T02
25X25
500
80
手动
编制
审核
批准
09年12月3日
共1页
第1页
6数控加工工序卡
7程序的编制
顺序号
程序
O0001程序代号
N10
M03S500T0101主轴正转
N20
G00X92Z2定位
N30
G71U2R1外圆粗切削循环。
背吃刀量为2、退刀量为1、X轴方向精加工余量为0.3、Z轴方向精加工余量为0.1，进给速度为0.3mm/min
N40
G71P50Q190U0.5W0.1F0.3
N50
G00X46快速定位
N60
G01Z0F0.1直线插补
N70
G01X48Z-1
N80
Z-60
N90
X50
N100
X62Z-120
N110
Z-45
N120
X80
N130
W-20
N140
G02X80W-60R70F0.1
N150
Z-215
N160
X85
N170
Z-29
N180
X90
N190
M03S900T0101
N200
G70PQ180精加工循环
N210
G00X100X轴方向快速退刀
N220
Z100Z轴方向快速退刀
N230
M03S500T0102选2刀架上的刀具，主轴正转，转速500in
N240
G00X51Z-60X、Z轴方向快速定位
N250
G01X45F0.1
N260
X50
N270
G00X100
N280
Z100
N290
M03S450T0303选3号刀架上的刀具，主轴正转，转速450r/min
N300
G00X55Z4
N310
G92X45Z-58F1-5车螺纹
N320
X44.5
N330
X44
N340
X43.5
N350
X43.05
N360
G00X100X轴快速退刀
N370
Z100Z轴快速退刀
N380
M30程序结束
8加工步骤
8.1.零件的加工
（1） 机床的开机。
机床在开机前，应先进行机床的开机前检查。
确定一切没有问题之后，先打开机床总电源，然后打开控制系统电源。
在显示屏上应出现机床的初始位置坐标。
检查操作面板上的各指示灯是否正常，各按钮、开关是否处于正确位置；显示屏上是否有报警显示，若有问题应及时予以处理；液压装置的压力表是否在所要求的范围内。
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