芯轴的加工工艺规程和夹具的设计.docx
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芯轴的加工工艺规程和夹具的设计
00000 院
课题名称：
芯轴的加工工艺规程和
夹具的设计
专业 0000
班级:
0000
学号:
0000____
姓名:
0000_ __
指导教师：
0000
起止日期：
00000
重庆航天职业技术学院
机电信息工程系
目 录
摘要-------------------------------------------------------------------------------------------------------
Abstract--------------------------------------------------------
前言-------------------------------------------------------------------------------------------
绪论---------------------------------------------------------------------------------------------
毕业设计说明书-------------------------------------------------------------------------------
第一章 轴套零件数控车削加工--------------------------------------------------------
第一节零件图工业分析 -----------------------------------------------------
1、结构工艺性分析------------------------------------------------
2、毛坯的确定----------------------------------------------------
3、芯轴零件的装夹----------------------------------------------------
第二节制定机械加工工艺方案-----------------------------------------
1,确定生产类型---------------------------------------------------------
2，位置精度------------------------------------------------------------
3，表面粗糙度-----------------------------------------------------------
4．制定工艺路线-----------------------------------------------------------
5、设计数控加工工序--------------------------------------------------
6，确定工步顺序安排及其走刀路线--------------------------------------
7、芯轴加工零件的加工工艺-------------------------
8、切削用量的选择和确定--------------------------------------------------
-
第二章 孔工序设计钻床夹具和程序编写---------------------------
第三章 程序的调试----------------------------------------------
-设计小结------------------------------------------------------
参考文献------------------------------------------------------------------------------
附图 1、图 2、图 3
摘要
数控技术是数字控制（Numerical Control）技术的简称。
它采用数字化信号对
被控制设备进行控制，使其产生各种规定的运动和动作。
利用数控技术可以把
生产过程用某中语言编写的程序来描述，将程序以数字形式送入计算机或专用
的数字计算装置进行处理输出，并控制生产过程中相应的执行程序，从而使生
产过程能在无人干预的情况下自动进行，实现生产过程的自动化。
采用数控技
术的控制系统称为数控系统（Numerical Control System）。
根据被控对象的不同，
存在多种数控系统，其中产生最早应用最广泛的是机械加工行业中的各种机床
数控系统。
所谓机床数控系统就是以加工机床为控制对象的数字控制系统。
关键字：
数控技术CAD/CAM轴类零件 加工 运动
Abstract:
The numerical control technology is the numerical control （Numerical Control） the
technical abbreviation. It uses the digitized signal to carry on by the control device the
control, causes it to have each kind of stipulation movement and the movement. May
with some center language compilation procedure describe using the numerical
control technology the production process, sends in the procedure by the digital form
the computer or the special-purpose digital computing system carries on the
processing output, and in control production process corresponding executive routine,
thus enables the production process automatically to carry on in nobody intervention
situation, realization production process automation. Uses the numerical control
technology the control system to be called the numerical control system （Numerical
Control System）. According to is controlled the object the difference, the existence
many kinds of numerical controls system, in which produces most early applies
widely is in the machine-finishing profession each kind of engine bed numerical
control system. The so-called engine bed numerical control system is take processes
the engine bed as the controlled member numerical control system.
Keyword:
NC technology CAD/CAM axle sleeve class components processing motion
前言
毕业设计师在学完了机械设计，机械制造以及加工工艺，计算机基础，
CAD 制图，PROE.等课程后，是学生在校期间十分重要的综合性实践环节，
是学生全面运用所学基础理论，专业知识和基础技能，对实际问题进行研究
（或设计）的综合训练，旨在培养学生的专业研究素养，提高分析和解决问题
的能力，使学生的创新意识和专业素质得到提升，使学生的创造性得以发挥。
装备工业的技术水平水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代
化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及
其产业，生物技术及其产业，航空，航天等国防工业产业）的技能技术和最基
本的装备。
马克思曾经说过 各种经济时代的区别，不在于生产什么。
而在于怎
么生产，用什么劳动资料生产。
制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的
生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
当今世界
各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场
的适应能力和竞争能力。
此外世界上各个工业发达国家还将数控技术及数控装
备列为国家的战略物资，不仅采用重大措施来发展自己的数控技术及产业，而
且在高精尖数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。
总之，大力
发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展，
提高综合国力和国际地位的重要途径。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程中进行控制的技术，数控装
备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机
电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：
（1）机械制
造技术
（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；伺服驱动技术；
（5）传感技术；（6）软件技术等。
绪论
数控机床是用数字优化的代码将零件加工过程中所需各种操作和步骤以及刀
具与工件之间的相对位置，再记录在程序介质上，送入计算机或数控系统译码。
其数控程序能保证加工出符合零件图样要求的合格零件。
还应充分利用数控机
床是用数字优化的代码将零件加工过程中所需的各种操作和步骤以数控机床的
各种功能使数控机床能安全、可靠、高效地工作。
一．数控加工的工作原理
数控加工是根据零件图样及工艺要求编制零件加工程序，再输入到机床，
机床的控制系统对输入信息进行运算与处理，并不断地向直接指挥机床运动功
能部件机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服系统把来自于数控装置的脉冲信号
转换为机床移动部件的运动。
然后由传动机构驱动数控机床，机床以按给定的
程序对机械零件进行加工
二．数控编程及其发展
1. 数控加工的发展
数控机床和普通机床不同，数控机床加工过程不需要人工操作，而是由给
定的程序进行控制。
在数控机床上加工零件时，首先一要分析零件图样，确定
工件在机床上的装夹方式，加工顺序，加工路线以及刀具，夹具和切削用量的
选择，然后把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴的正反转，切削液的开与
关，变速换刀等）。
按运动顺序用规定的指令代码及程序格式及编制成数控加工
程序，经调试后，记录在控制介质（或程序载体上），最后输入到 数控装置中，
从而控制数控机床完成工件的全部加工过程。
这种从零件图样到编制成控制介
质的过程称为数控加工程序编制。
2．数控编程有手动编程和计算机自动编程
1）手工编程：
是指程序编制的 整个步骤几乎全部是由人工来完成的，对
于几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序太长，计算也比较简单，出错的
机会也较少，可用手工编程，既及时又经济，因而手工编程被广泛应用于形状
简单的点位加工，非圆弧，曲线，而且容易出错，常会出现手工编程工作跟不
上，数控机床加工的情况影响机床的开动，此时必须用自动编程方法编制程序，
以提高生产效率。
2）计算机自动编程：
自动编程需要编程人员根据零件图样用数控语言编制
一个简短的零件源程序，然后输入计算机，计算机经过翻译处理和刀具运动轨
迹处理生产刀具位置数据，再经后置处理，即可生成零件的加工程序。
目前是
采用计算机实现数字程序控制的技术。
这种技术用计算机先存储的控制程序来
执行对各设备的控制功能，由于采用计算机代替原先先用的逻辑电路组成的控
制装置，使输入的存储，处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均用
通过计算机软件完成。
三：
数控加工的特点：
同常规加工相比，数控加工具有如下的特点：
1：
自动化程度高：
在数控机床上加工零件时，除了手工装卸工件外，全
部加工过程都由机床自动完成。
在柔性制造系统上、下料、检测、诊断、对刀、
传输、调度、管理等也都由机床自动完成，这样减轻了操作者的劳动强度，改
善了劳动条件。
2：
加工精度高、加工质量稳定：
数控加工的尺寸精度通常在 0.005-0.1mm
之间，目前最高的尺寸精度可达到+—0.0015mm，不受零件形状复杂程度的影
响，加工中消除了操作者的人为误差 ，提高了同批零件尺寸的一致性。
3:
加工对象的实用强：
当加工对象改变时，除了相应更换刀具和解决工件装
夹方式，只要重新编写并输入该零件的加工程序，便可自动加工出新的零件，
不必对机床作任何复杂的调整。
4：
生产效率高：
一方面是自动化程序高，在一次装夹中能完成，较多表
面的加工、省去了画线、多次装夹、检测等工序；另一方面是运动速度快、空
运时间短，数控车床的主轴转速已达到 5000—7000r|min.
5：
易于建立计算机通讯网络：
由于数控机床是使用数字信号，易于与计
算机辅助设计和制造（CAD\CAM）系统联系。
形成与数控机床紧密结合的一
体化系统。
当然，数控加工再某些方面也有不足之处，这就是机床价格昂贵，加工成
本高，技术复杂、对工艺和编程要求较高、加工中难以调整、维修困难。
毕业设计书
1、设计题目：
芯轴的加工工艺规程制订与钻床夹具设计
2、学生交出全部设计的期限：
2011 年4月20日
3、设计的原始数据：
① 零件图：
1 张
② 生产量：
4000 件
③ 制造厂工种齐全，设备良好
4、计算及说明部分的内容 （设计应包括的项目）
① 在软件 Pro/E 或 mastercam 中对芯轴进行三维造型，设置背景颜色为白色，
模型颜色自定
② 零件结构特点及工艺分析
③ 制定机械加工工艺规程，填写机械加工工艺过程卡。
④ 为钻 φ8 孔工序设计钻床夹具，需要有夹具设计的详细计算和说明文字。
⑤ 编写完整的设计说明书一份，字数不少于 1 万字
5、绘图部分的内容：
（明确说明必绘之图）
① 夹具体零件图（比例 1：
1）1 张
② 夹具装配图（比例 1：
1）1 张
③ 打印芯轴的三维造型（渲染模型和适当的线框模型各 1 份，比例 1：
1）
第一章 轴套零件数控车削加工工艺
第一节 零件图工艺分析
1、结构工艺性分析
从上图结构上看，该芯轴类零件由外圆柱面，平面等表面所组成，先
进行加工过程选择。
该芯轴零件由外圆柱面，内孔等所组成，芯轴零件较复杂，
适合数控车削加工，数控铣床。
另外，该零件的尺寸标注完整，轮廓描述清楚，
零件为 45 号钢，无热处理和硬度要求，且尺寸标注都有利于定位基准和编程原
点的统一，符合数控加工尺寸标注的要求。
通过上述分析，可采用以下几点工艺措施。
1）对图中给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故加工和
编程时只有外圆柱面的公差取 3.2，.其余的基本公差全部取 12.5。
2）为了便宜装夹，进行稳固，右端也应该粗车并钻好中心孔进行稳固。
2、毛坯的确定
根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由和模锻两种，中小批量生
产多采用自由锻，大批量生产时采用模锻
芯轴类零件应根据不同的工作条件要求选用不同的材料并采用不同的热
处理规范（如调质、正火等）以获得一定强度、韧性和耐磨性。
45 钢是轴类零
件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较多的切削性能，
而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，其表面硬度可达到 45-52HRC
由于该零件精度较高，各个台阶相差不大，故该零件材料为 45 钢，毛坯结
构简单，材料的加工性能较好。
其芯轴毛坯外形尺寸为#85mmX#135mm、由于
切削加工性较好，该配合零件无热处理和硬度要求。
综合所述采取以下几点工艺措施：
1，零件图样上带公差的尺寸因公差值较小，故编程时不必采用平均
值，而全部取基本尺寸即可。
2，在芯轴加工时，为保证零件部产生变形，需设计一辅助心轴
3，为便于装夹，提高定位精度，可预先光一刀外圆，并钻好中心孔
除上表面外的其他表面均已加工，并符合尺寸与表面粗糙度值要求，材料为 45
钢圆棒材料，平面，钻孔、镗孔。
3、芯轴零件的装夹
此次装夹是用百分表、划线盘或眼睛目测机床上找正工件位置装夹方
法，确定芯轴零件的左端面为定位基准，左端采用三爪自定心卡盘定心夹紧
其中具体的装夹的步骤如下：
序号
设备 夹具
1
2
3
4
加工步骤 型号 名称 名称 编号
钻孔 Z512 台钻 钻夹具 X732-335
切槽 CA6140 数控机床 车外圆 车间自备
车外圆 CA6140 数控机床 车外圆夹具 车间自备
车端面 CA6140 数控机床 内螺纹芯轴 车间自备
机械加工工艺
路线卡
产品名称
零件名
称
零件图
号
材料
毛坯规格
芯轴零
件
45 号
钢
85mmX135mm
工序号
工序名
称
工序简要内容
设备
工艺设备
工时
5
下料
按直径
85mmX135mm
下料
锯床
10
车
车削各个表面
GSK928
三爪卡盘、游
标卡尺、千分
尺、外圆机夹
粗车刀、外圆
机夹精车刀、
切断刀
表 1-4 轴类零件机械加工工艺路线卡
5
洗平面 Z512-4 洗床 洗平面夹具 X732-336
二、制定机械加工工艺方案
1,确定生产类型
零件数量为 4000 件，属于大批量生产。
可以选精度和生产率都比较高
的毛坯制造方法。
用于毛坯制造的费用可由材料消耗和机械加工成本的降低
来进行补偿，如
1，尺寸精度
从尺寸上看，芯轴零件#40mm,#35mm,#77mm 三处加工精度较高，
芯轴零件内孔#53mm,#8mm 两处加工精度较高，其芯轴的加工工艺精度要求较
高，都需要仔细对刀和认真调整机床。
2，位置精度
1）该芯轴零件右向和定位要求，装配定向用的是以#77 为定位基准，
定向是左端面对于基准 A 的垂直度要求，其公差为 0.016mm
3，表面粗糙度
芯轴零件都有较高的表面粗糙度要求，外圆柱面的粗糙度值为 3.2um,公差
等级在 IT8-IT7 之间，其余为 12.5um.
4．制定工艺路线
加工按粗到精\由远到近（由右到左）的原则确定。
即先从右到左进行粗
车（留 0.25mm 精车余量），然后从右到左进行办精车，最后进行切槽
步骤：
（1）#80X#135 下料、
（2）车削各个表面（3）半精车各个表面（4）切槽
（5）用平底钻头进行打孔，（6）铰孔钻头扩孔（7）平底钻头铣 平面（8）
去毛刺
（9）检验
15
洗
洗平面
数控钻
床
平底钻、
20
钻孔
钻孔
数控钻
床
平底钻、铰刀、
扩孔钻
25
钳
去毛刺
钳工台
30
检验
产品名称或代号
零件名称
芯轴零件
零件图号
序号
刀具号
刀具规格名称
刀具参数
刀补地址
表 1-3 轴类零件的车削加工刀具调整卡
只要 CA6140 数控车床的编程指令正确，GSK928 数控系统就会自动确定
进给路线，因此，该零件由右向左沿零件表面轮廓到的进给路线， 从容的进行
加工零件.
5、设计数控加工工序
1）选择机床是，应注意以下几个基本原则：
1、机床的加工范围与工
件尺寸相适应 2、机床的精度与工序 要求的精度相适应 3、机床的
生产效率应与工件的类型相适应。
如果工件尺寸太大，精度要求过
高、没有适当的设备可供选择时，应考虑机床改装或设计专用机床。
这时需要根据具体工序提出机床改装（或设计）任务书，任务书中
提出与工序有关的必要数据、资料。
例如：
工序尺寸、工序公差及
技术要求、工件的定位、加压方式。
以及机床的总体布局、机床的
生产率等
此选择加工设备，选择广州生产的广州数控车床，系统为 GSK928，配置
后置式刀架,还有数控钻床，系统为 FANUC0i,一样的配置后置刀架
2）选择工艺设备
该零件选择工艺装备时应该注意以下几点原则：
1、对夹具的选
择：
单件小批量生产，一般选择通用夹具。
这是为了提高劳动生产率。
应积极
推广使用组合夹具；大批量生产应依据工序要求设计用高效夹具，这时尚需提
出设计的任务书 2、对刀具的选择：
一般情况下应尽量选用标准刀具，在组合
机床上加工时，按工序集中原则组织生产，可采用专用的复合刀具。
3、对量
具的选择：
量具主要是根据生产类型和所要求 检验的精度来选择的。
单件小批
量生产中应采用通用夹具，大批量生产中应采用极限量规、高生产率 的检验夹
具和检验仪器等采用三爪自动定心卡盘自定心夹紧。
刀具的选择如下：
钻孔的刀具较多，有普通麻花钻，可钻位浅孔钻及扁钻等。
应该根据，
加工尺寸及加工要求合理选用。
在数控车床上孔，大多采用普通麻花钻，麻花
钻由高速钢和硬质合金。
这里选用：
中心钻#5mm 的中心钻。
钻头#8mm 的麻花钻。
外圆机夹粗车刀 T01（刀片的刀尖角为 55 度）：
车端面，粗车、半精
车各个外圆。
外圆机夹精车刀 T02 刀片的刀尖角为 35 度）：
精车各个外圆
切断刀（宽 1.7mm）T03：
用于切槽
刀尖半
径
刀杆规格
半径
形状
1
T1
外圆机夹粗车
刀（刀片的刀
尖角 55 度）
0.8mm
25mmX25mm
01
2
T1
外圆机夹精车
刀（刀片的刀
尖角 35 度）
0.4mm
25mmX25mm
02
02
3
T2
切断刀（宽
1.7mm）
0.4mm
25mmX25mm
03
4
T3.
中心钻
2.5mm
04
5
T4
麻花钻
4 mm
05
3）量具的选择应考虑与被测工件的外形，位置，被测尺寸的大小，尺
寸公差相适应，其选择如下
游标卡尺量程 200mm 分度值为 0.02
外径千分尺测量范围（50-100，）分度值为 0.001
内径百分尺测量范围（0-25,25-50，）分度值为 0.001
圆弧样板（R10,R50, R100mm）.各一套
6，确定工步顺序安排及其走到路线
在确定加工工步
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