第一篇：零件加工工艺课程设计
零件加工工艺设计
目录
1.零件的加工工艺设计-----------------------1
1.1零件的工艺性审查
1.2基准的选择
2.拟定机械加工工艺路线--------------------3
2.1确定各加工表面的加工方法及路线 3.选择机床设备及工艺设备-----------------7 4.小结-------------8 5.参考文献-------9
1.零件的加工工艺设计
1.1零件的工艺性审查
1.1.1零件的结构特点
该零件是用三孔形成，中间孔为支力点，常常靠两头的小孔来传递动力作用，其中作为支力点的大孔为Φ90H6，小孔及耳部分别为Φ35H6和Φ25H6。
1.1.2主要技术要求
零件的主要技术要求为：连杆不得有裂纹、夹渣等缺陷。热处理后226～271HBS。 1.2基准的选择
1.2.1毛坯的类型及制造方法
零件材料为45钢，考虑零件形状，应用模锻毛坯。 由于零件是中批量生产，所以设备要充分利用，以减少投资、降低成本。故确定工艺的基本特征：毛坯采用效率高和质量较好的制造方法：拟定成的工艺过程卡和机械加工工序卡片。
1.2.2确定毛坯的制造方法和技术要求。
由于该零件的尺寸不大，而且工件上有许多表面不切削加工，故模锻。 毛坯的技术要求：
1. 不得有裂纹、夹渣等缺陷/ 2. 锻造拔模斜度不大于7·
3. 正火处理226～271HBS 4. 喷砂，去毛刺 1.2.3绘制毛坯图
270±0.1
1.2.4基准选择
由于该零件多数尺寸及形位公差以Φ90H6孔及端面为设计基准，因此首先将Φ60H6端面加工好，为后续加工基准。根据粗、精基准选择的原则，确定各加工表面的基准。 (1)Φ90H6孔端面：零件外轮廓(粗基准)
(2)Φ35H6孔及Φ90H6孔端面(粗加工)：Φ90H6孔端面 (3)Φ35H6孔及Φ90H6孔端面(精加工)：Φ90H6孔端面 (4)Φ25H6孔端面：Φ90H6孔端面 (5)三孔：Φ90H6孔端面 2.拟定接写加工工艺路线
该三孔连杆零件加工表面：大头孔、小头孔及耳部端面。根据各加工表面的精度要求和粗糙度要求。
Φ90H6孔加工路线为：粗镗—精镗。加工方法为镗。Φ35H6孔加工路线为：钻—粗镗—精镗，加工方法为钻。Φ25H6孔：钻—粗镗—精镗，加工方法为钻。
2.2拟定加工工艺路线 方案
(一)
工序一 模锻毛坯 工序二 正火处理 工序三
喷砂，去毛刺 工序四
铣大头孔端面
工序五
以大头孔端面位基准铣小头孔端面 工序六
以大头孔端面位基准铣耳部孔端面 工序七
钻小头孔至Φ29mm，耳部至Φ19mm. 工序八
粗镗三孔，大头孔Φ88mm，小头孔Φ33mm，耳部孔Φ24mm. 工序九
精镗三孔，大头孔Φ90mm，小头孔Φ35mm，耳部孔Φ25mm. 工序十
修钝各处突棱，去毛刺 工序十一
检验各部尺寸及精度
工序十二
探伤检查无损探伤检查，零件有无裂纹及夹渣等
工序十三
油封入库 方案
(二)
工序一 模锻毛坯 工序二 正火处理 工序三
喷砂，去毛刺 工序四
铣大头孔端面
工序五
以大头孔端面位基准铣小头孔端面 工序六
以大头孔端面位基准铣耳部孔端面 工序七
粗镗三孔，大头孔Φ88mm，小头孔Φ33mm，耳部孔Φ24mm. 工序八
精镗三孔，大头孔Φ90mm，小头孔Φ35mm，耳部孔Φ25mm. 工序九
修钝各处突棱，去毛刺
工序十
检验各部尺寸及精度，探伤检查无损探伤检查。零件有无裂纹及夹渣等 工序十一
油封入库 方案
(三)
工序一 模锻毛坯 工序二 正火处理 工序三
喷砂，去毛刺 工序四
铣大头孔端面
工序五
钻小头孔至Φ29mm，耳部至Φ19mm. 工序六
粗镗三孔，大头孔Φ88mm，小头孔Φ
33mm，耳部孔Φ24mm.精镗三孔，大头孔
Φ90mm，小头孔Φ35mm，耳部孔Φ25mm. 工序七
以大头孔端面位基准铣小头孔端面 工序八
以大头孔端面位基准铣耳部孔端面 工序九
修钝各处突棱，去毛刺
工序十
检验各部尺寸及精度，探伤检查无损探伤检查，零件有无裂纹及夹渣等 工序十一
油封入库
工艺方案
(一)是按工序分散原则组织工序，铣大头孔面可在普通机床上用V型块夹紧，装夹加工，Φ35H6孔与Φ25H6孔可在普通钻床上钻模加工，其精度可在镗床上达到。优点是可以采用通用机床和通用夹具及专用夹具。缺点是工艺路线长，增加了工件的装夹次数。由与零件的形状不规则，加工面分散，而且生产纲领已确定。中批量生产，可以尽量工序集中来提高生产效率。
工艺方案
(二)是按工序集中组织原则，其优点是工艺路线短，减少工件装夹次数，易与保证加工面的相互位置精度，需要机床数量少，减少工件在工序间的运输，减少辅助时间和准备时间。
工艺方案
(三)也按工序集中原则组织工序其优点是路线短，所用机床数量少，但起先空后面加工，不易保证位置精度。
综上说述三方案的优点，选择第一方案。
1. 选择机床设备及工艺装备 工序一 模锻压力机钢尺
工序四
立式铣床， 高速钢三面刃铣刀， 组合夹具， 0—200/0.02mm游标卡尺
工序五
立式铣床， 高速钢三面刃铣刀， 组合夹具， 0—200/0.02mm游标卡尺
工序六
卧式铣床， 高速钢三面刃铣刀， 组合夹具， 0—200/0.02mm游标卡尺
工序七
Z33S—1钻床，Φ29mm和Φ19mm.直柄麻花
钻，组合夹具， 0—200/0.02mm游标卡尺
工序八
卧式镗床， 硬质合金车刀，组合夹具， 0—200/0.02mm游标卡尺
工序九
卧式镗床， 硬质合金车刀，组合夹具， 0—200/0.02mm游标卡尺 工序十二
磁力探伤仪
小结
机械制造工艺课程设计是培养学生独立思考和协同工作能力的重方法。理论知识固然重要，但实践才是检验真理的唯一标准。作为学生，我们不只是学。学以致用才是最终目标，也是老师对我们的期望。通过三个礼拜的摸索，我们加强了对CAD绘图软件的学习和巩固，以及增加了在查手册、找资料、解决问题的方法等方面的能力。此外，也在潜移默化中加强了对课本上理论知识的正确认识。当然在此过程中少不了指导老师柴京富的领导，师傅领进门，修行在个人，期间我们深深感受到了您作为老师的职责。您始终让我们独立思考，让我们在方法上得到了锻炼。在此，我非常感谢柴老师您对我们的悉心教导和孜孜教诲。我定不辜负您对我们的期望。相信我们以后还能在您的领导下搞课程设计!
第二篇：轴类零件加工工艺及夹具设计
论文题目：
轴类零件加工工艺及夹具设计
学生姓名： 学 号: 所在院部： 所学专业： 指导老师：
完成时间：2010年03月
摘 要
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间;轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高。根据零件的结构及其功能，运用定位夹紧的知识完成了夹具设计。
关键词：轴类零件、轴颈、夹具
Abstract
The machine shaft is often encountered in one of the typical components. It is mainly used for support in mechanical gears, pulleys, cams and connecting rods and other transmission parts, to transfer torque. Different forms according to the structure, the axis can be divided into stepped shaft, taper spindle, axis, hollow shaft, crankshaft, camshaft, eccentric shafts, all kinds of screw shaft such as short axis aspect ratio of less than 5 large known as the slender shaft 20, most shaft in between; shaft bearings bearing, and bearing with the shaft segment called the journal. Journal is the axis of the assembly base, and their general requirements for precision and high surface quality. According to parts of the structure and function, using the knowledge of locating and clamping fixture design completed.
Key words：Shaft, journ 2
目录
1. 轴类零件技术要求 ................................. 3
1.1、尺寸精度 ........................................ 3 1.
2、几何形状精度 .................................... 3 1.3、 相互位臵精度 ................................... 3 1.
4、表面粗糙度 ...................................... 3 2. 轴类零件的毛胚和材料 .............................. 4 2.1 轴类零件的毛胚 ................................... 4 2.2 轴类零件的材料 ................................... 4 3. 轴类零件一般加工要求及方法 ........................ 5 3.1 轴类零件加工工艺规程注意点 ....................... 5 3.2 轴类零件加工的技术要求 ........................... 5 3.3 轴类零件的热处理 ................................. 6 4. 轴类零件工艺路线 .................................................................................................... 6 4.1、传承轴图样分析 .................................. 7 4.
2、确定毛坯 ........................................ 8 4.3、 确定主要表面的加工方法 ......................... 8 4.
4、确定定位基准 .................................... 8 4.5、划分阶段 ........................................ 9 4.
6、热处理工序安排 .................................. 9 4.7、加工尺寸和切削用量 .............................. 9 4.
8、 拟定工艺过程 ................................... 9 5.细长轴加工工艺特点 ............................................................................................... 10
5.1、 改进工件的装夹方法 ... ………………………………..10 5.
2、采用跟刀架 .................................... .10 5.3、采用反向进给 ................................... 11 5.
4、采用车削细长轴的车刀 ........................... 11 6. 夹具的设计 ................................................................................................................... 12 6.1 铣床夹具设计 ..................................................................................................... 12 6.1.1、六点定位原理 ........................................ 13 6.1.
2、应用定位原理几种情况 ................................ 11 (1)完全定位 ............................................. 11 (2)部分定位 ............................................. 11 (3)过定位(重复定位) ................................... 11 6.1.3、确定要限制的自由度 .................................. 14 6.1.
4、定位方案选择 ........................................ 14 6.1.5、计算定位误差 ........................................ 15 (1)夹紧方案 .............................................. 16 (2)对刀方案 .............................................. 16 (3)夹具体与定位键 ........................................ 16 (4)夹具总图上的尺寸、公差和技术要求 ...................... 16 (5)夹具精度分析 .......................................... 17 6.2 各类铣床夹具 ..................................................................................................... 18
6.2.1、铣床夹具 ............................................ 18 (1)铣床夹具的分类 ........................................ 18 (2)铣床常用通用夹具的结构 ................................ 18 (3)铣床夹具的设计特点 .................................... 18 6.2.
2、典型数控机床夹具 .................................... 19
1、数控铣床夹具 ............................................ 19
2、数控铣削加工常用的夹具大致有以下几种： ................... 7
结束语 ............................................. 21 谢 词 ............................................ 22 参考文献 ........................................... 23
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1. 轴类零件技术要求 2. 1.1尺寸精度
起支承作用的轴颈为了确定轴的位臵，通常对其尺寸精度要求较高(IT5～IT7)。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6～IT9)。
1.2几何形状精度
轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。
1.3 相互位臵精度
轴类零件的位臵精度要求主要是由轴在机械中的位臵和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01～ 0.03mm ，高精度轴(如主轴)通常为0.001～ 0.005mm。
1.4表面粗糙度
一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm。
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2.轴类零件的毛胚和材料
2.1 轴类零件的毛胚
轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主;而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。
根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。
2.2 轴类零件的材料
轴类零件应根据不同的工作条件和使用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、淬火等)，以获得一定的强度、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，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。
40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。
轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。
精密机床的主轴(例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴)可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。
3.轴类零件一般加工要求及方法
3.1 轴类零件加工工艺规程注意点
在学校机械加工实习课中，轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本也最重要的项目，但学生最后完工工件的质量总是很不理想，经过分析主要是学生对轴类零件的工艺分析工艺规程制订不够合理。
轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点：
(1)零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要
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研究产品装配图，部件装配图及验收标准。
(2)渗碳件加工工艺路线一般为：下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工(对不需提高硬度部分)→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→精磨。
(3)粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。
(4)精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。
3.2 轴类零件加工的技术要求
(1)尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位臵并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5～IT7;另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为IT6~IT9。
(2)几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。
(3)相互位臵精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行 5
度等。
(4)表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。
3.3 轴类零件的热处理
(1)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。
(2)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。
(3)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。
(4)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。
4.轴类零件工艺路线
(1)轴类零件是常见的零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类;或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。
(2)对于7级精度、表面粗糙度Ra0.8～0.4μm的一般传动轴，其工艺路线是：正火-车端面钻中心孔-粗车各表面-精车各表面-铣花键、键槽-热处理-修研中心孔-粗磨外圆-精磨外圆-检验。
(3)轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铣端面钻中心孔专用机床上进行。
(4)中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。
(5)对于空心轴(如机床主轴)，为了能使用顶尖孔定位，一般均采用带顶尖孔的锥套心轴或锥堵。若外圆和锥孔需反复多次、互为基准进行加工，则在重装锥堵或心轴时，必须按外圆找正或重新修磨中心孔。
(6)轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。
(7)在轴类零件的加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合机械性能。淬火工序则安排在磨削工序之前。
(8)台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。
4.1、传承轴图样分析
图4.1
(1)图4.1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位臵，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位臵，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便;键槽用于安装键，以传递转矩;螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。
(2)根据工作性能与条件，该传动轴图样(图4.1)规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位臵精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。
4.2、确定毛坯
该传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择￠60mm的热轧圆钢作毛坯。
4.3、 确定主要表面的加工方法
传动轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为：粗车→半精车→磨削。
4.4、确定定位基准
(1)合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位臵精度有着决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。
(2)粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆;然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。
4.5、划分阶段
对精度要求较高的零件，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。该传动轴加工划分为三个阶段：粗车(粗车外圆、钻中心孔等)，半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等)，粗、精磨(粗、精磨各处外圆)。各阶段划分大致以热处理为界。
4.6、热处理工序安排
轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。对于传动轴，正火、调质和表面淬火用得较多。该轴要求调质处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。
综合上述分析，传动轴的工艺路线如下：
下料→车两端面，钻中心孔→粗车各外圆→调质→修研中心孔→半精车各外圆，车槽，倒角→车螺纹→划键槽加工线→铣键槽→修研中心孔→磨削→检验。
4.7、加工尺寸和切削用量
(1)传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。
(2)车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定;一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。
4.8、 拟定工艺过程
定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工￠52mm、￠44mm及M24mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹;三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。
在拟定工艺过程时，应考虑检验工序的安排、检查项目及检验方法的确定。综上所述，所确定的该传动轴加工工艺过程见表4.1。
5.细长轴加工工艺特点
5.1、 改进工件的装夹方法
粗加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。
精车时，采用双顶尖法(此时尾座应采用弹性顶尖)有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。
5.2、采用跟刀架
跟刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。
5.3、采用反向进给
车削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动(此时应安装卡拉工具)，这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。
5.4、采用车削细长轴的车刀
车削细长轴的车刀一般前角和主偏角较大，以使切削轻快，减小径向振动和弯曲变形。粗加工用车刀在前刀面上开有断屑槽，使断屑容易。精车用刀常有一定的负刃倾角，使切屑流向待加。
6. 夹具的设计
6.1 铣床夹具设计
图6-1所示拔叉零件，要求设计铣槽工序用的铣床夹具。根据工艺规程，在铣槽之前其它各表面均已加工好，本工序的加工要求是：槽宽14H11mm，槽深7mm，槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度公差为0.08mm，槽侧面与E面的距离12 ±0.2mm，槽底面与B面平行。
拨插零件图6—1 6.1.1、六点定位原理
当工件在不受任何条件约束时，其位臵是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体，并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位臵变动。由理论力学可知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动，如图所示。用X、Y、Z和X、Y、Z分别表示沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。
六个自由度是工件在空间位臵不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。
6.1.2、应用定位原理几种情况 (1)完全定位
工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位臵，称为完全定位。 (2)部分定位
工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。
在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装臵，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。 (3)过定位(重复定位)
几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。 A、一般情况下，应该避免使用过定位。
通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件(或定位件)产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。 B、过定位亦可合理应用
虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。
工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床(夹具)有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强，尾架的扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。 6.1.3、确定要限制的自由度
按照加工要求，铣通槽时应限制五个自由度，即沿x轴移动的自由度不需要限制，但若在此方向设臵一止推支撑，则可起到承受部分铣削力的作用，故可采用完全定位。 6.1.4、定位方案选择
如图6-1.1所示，有三中定位方案可供选择：
方案I：工件已E面作为主要定位面，用支承板1和短销2(与工件Ф26H7孔配合)限制工件五个自由度，另设臵一防转挡销实现六点定位。为了提高工件的装夹刚度，在C处加一辅助支承。
方案II：工件以Ф26H7孔作为主要定位基面，用长销3和支承钉4限制工件五个自由度，另设臵一防转挡销实现六点定位。在C处也加一支承。 方案III：工件以Ф26H7孔为主要定位基面，用长销3和长条支承板5限制两个自由度，限制工件六个自由度，其中绕z轴转动的自由度被重复限制了，另设臵一防挡销。在C处也加一辅助支承。
图6.1.1铣床定位方案
1-支撑板2-短销3-长销4-支撑钉5-长条支撑板
比较以上三种方案，方案I中工件绕x轴转动的自由度由E面限制，定位基准与设计基准不重合，不利于保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度。方案II中虽然定位基准与设计基准重合，槽的中心平面与Ф26H7孔轴线的垂直度要求保证，但这种定位方式不利于工件的夹紧。由于辅助支承是在工件夹紧后才起作用，而是施加夹紧力P时，支承钉4的面积太小，工件极易歪斜变形，夹紧也不可靠。方案III中虽是过定位，但若在工件加工工艺方案中，安排Ф26H7孔与E面在一次装夹中加工，使Ф26H7孔与E面有较高的垂直度，则过定位的影响甚小。在对工件施加夹紧力P时，工件的变形也很小，且定位基准与设计基准重合。综上所述，方案III较好。
对于防转挡销位臵的设臵，也是三种不同的方案。当挡销放在位臵1时，由于B面与Ф26H7孔的距离较进(230 -0.3mm)，尺寸公差又大，定位精度低。挡销放在位臵2时，虽然距Ф26H7孔轴线较远，但由于工件定位是毛面，因而定位精度也较低。而当挡销放在位臵3时，距Ф26H7孔轴线较远，工件定位面的精度较高(Ф55H12)，定位精度较高，且能承受切削力所引起的转矩。因此，防转挡销应放在位臵3较好。 6.1.5、计算定位误差
除槽宽14H11由铣刀保证外，本夹具要保证槽侧面与E面的距离及槽的中心平面与Ф25H7孔轴线的垂直度，其它要求未注公差，因此只需计算上述两项加工要求的定位误：
(1)加工尺寸12±0.2mm的定位误差 采用3-1.1(c)所示定位方案时，E面既是工序基准，又是定位基准，故基准不重合误差为零。有由于E面与长条支承板始终保持接触，故基准位移误差为零。因此，加工尺寸12±0.2mm没有定位误差。
(2)槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度的定位误差 长销与工件的配合去Ф26H7 g6，则
Ф26g6=Ф26-0.009 -0.025(mm)
Ф26H7=Ф25+0.025 0(mm)
由于定位基准与设计基准重合，故基准不重合误差为零。 基准位移误差
△ y=2*8tan△a=2*8*0.000625=0.01(mm)
由于定位误差△D=△y=0.01‹0.08/3(mm)，故此定位方案可行。
(1)夹紧方案
根据工件夹紧的原则，除施加夹紧力外，还应在靠近加工面处增加一夹紧力，用螺母与开口垫圈夹压在工件圆柱的左端面，而对着支撑板的夹紧机构可采用钩形压板，使结构紧凑，操作方便。 (2)对刀方案
加工槽的铣刀需两个方向对刀，故应采用直角对刀块。 (3)夹具体与定位键
为保证工件在工作台上安装稳定，应按照夹具体的高宽比不大于1.25的原则确定其宽度，并在两端设臵耳座，以便固定。
为了使夹具在机床工作台的位臵准确及保证槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度要求，夹具体底面应设臵定位键，定位键的侧面应与长销的轴心线垂直。 (4)夹具总图上的尺寸、公差和技术要求
下面以拨叉铣槽夹具为例给予说明。
A、夹具最大轮廓尺寸为234mm，210mm，250mm。
B、影响工件定位精度的尺寸和公差为工件内孔与长销10的配合尺寸为Ф26H7g6和挡销的位臵尺寸为6±0.024mm及107±0.07mm。
C、影响夹具在机床上安装精度的尺寸和公差定位键与铣床工作台T形槽的配合尺寸14h6。
D、影响夹具精度的尺寸个公差为定位长销10的轴心线对定位键侧面B的垂直度为0.03mm;定位长销10的轴心线对夹具底面A的平行度为0.05mm;对刀块的位臵尺寸为9±0.04和13±0.04mm。
本例中，塞尺厚度为2h8mm，所以对刀块水平方向的位臵尺寸为 a=12-2=10(mm) (基本尺寸) 对刀块垂直方向的位臵尺寸为 b=23-7-2=14(mm)(基本尺寸)
对刀块位臵尺寸的公差取工件相应尺寸公差的2/1～1/5。因此 a=10±0.04mm b=14±0.04mm E、影响对刀精度的尺寸和公差;塞尺的厚度尺寸2h8=22 -0.014mm。 (5)夹具精度分析
为确使夹具能满足工序要求，在夹具技术要求指定以后，还必须对夹具进行精度分析。若工序某项精度不能被保证时，还需要夹具的有关技术要求作适当调整。
按夹具的误差分析一章中的分析方法，下面对本例中的工序要求逐项分析; A、槽宽尺寸14H11mm;此项要求由刀具精度保证，与夹具精度无关; B、槽侧面到E面尺寸12±0.2mm;对此项要求有影响的是对刀块侧面到定位板 间的尺寸10±0.04mm及塞尺的精度(2h8mm)。上述两项误差之和△D+△G+△A+△J+△T=0.094<0.4(vmm)
因此，尺寸12±0.2mm能保证;
C、槽深8mm：由于工件在Z方向的位臵由定位销确定，而该尺寸的设计基准为B面。因此有定位误差，其中△B=0.2VMM、△y=(&d+&D)/2=(0.16+0.025)/2=0.02mm(&d为销公差，&D为工件公差)。△D=△B+△y=0.22mm、另外，塞尺尺寸(2h8mm)及对刀块水平面到定位销的尺寸(13±0.04mm)也对槽深尺寸有影响，△T=0.014+0.08+0.094mm，△J、△G、△A都对槽深无影响，因此
△D+△G+△A+△J+△T=0.314(mm)
尺寸8的公差(按IT14级)为0.36mm，故尺寸8mm能保证;
D、槽的中心平面与Ф26H7孔轴线垂直度公差0.08mm;影响该项要求的因素有：
a、定位误差△D= △y=0.01mm; b、加工方法误差△G=0.012mm; c、夹具定位心轴17的轴线与夹具底面A的平行度公差0.05mm，即△A=0.05mm d、定位心轴17的轴线对定位侧面B的垂直度公差0.05mm，即△A=0.05mm;而△J△T都对垂直度无影响。由于这些误差不在同一方向，因此，槽中心平面最大位臵误差在YOZ面之上为0.01+0.012+0.05=0.072mm;在YOX平面上为 0.01+0.012+0.03=0.052mm。此两项都小于垂直度公差0.08mm，故该项要求能保证。
综上所述，该铣槽家具能满足铣槽工序要求，可行。
6.2 各类铣床夹具
6.2.1、铣床夹具 (1)铣床夹具的分类
铣床夹具按使用范围，可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合铣夹具三类。按工件在铣床上加工的运动特点，可分为直线进给夹具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具(如仿形装臵)三类。还可按自动化程度和夹紧动力源的不同(如气动、电动、液压)以及装夹工件数量的多少(如单件、双件、多件)等进行分类。其中，最常用的分类方法是按通用、专用和组合进行分类。 (2)铣床常用通用夹具的结构
铣床常用的通用夹具主要有平口虎钳，它主要用于装夹长方形工件，也可用于装夹圆柱形工件。
机用平口虎钳是通过虎钳体固定在机床上。固定钳口和钳口铁起垂直定位作用，虎钳体上的导轨平面起水平定位作用。活动座、螺母、丝杆(及方头的)和紧固螺钉可作为夹紧元件。回转底座和定位键分别起角度分度和夹具定位作用。 (3)铣床夹具的设计特点
铣床夹具与其它机床夹具的不同之处在于：它是通过定位键在机床上定位，用对刀装臵决定铣刀相对于夹具的位臵。
A、床夹具的安装 铣床夹具在铣床工作台上的安装位臵，直接影响被加工表面的位臵精度，因而在设计时必须考虑其安装方法，一般是在夹具底座下面装两个定位键。定位键的结构尺寸已标准化，应按铣床工作台的T形槽尺寸选定，它和夹具底座以及工作台T形槽的配合为H7/h
6、H8/h8。两定位键的距离应力求最大，以利提高安装精度。
作为定位键的安装是夹具通过两个定位键嵌入到铣床工作台的同一条T 形槽中，再用T 形螺栓和垫圈、螺母将夹具体紧固在工作台上，所以在夹具体上还需要提供两个穿T形螺栓的耳座。如果夹具宽度较大时，可在同侧设臵两个耳座，两耳座的距离要和铣床工作台两个T形槽间的距离一致。
B、铣床夹具的对刀装臵 铣床夹具在工作台上安装好了以后，还要调整铣刀对夹具的相对位臵，以便于进行定距加工。为了使刀具与工件被加工表面的相对位臵能迅速而正确地对准，在夹具上可以采用对刀装臵。对刀装臵是由对刀块和塞尺等组成，其结构尺寸已标准化。各种对刀块的结构，可以根据工件的具体加工要求进行选择。
由于铣削时切削力较大，振动也大，夹具体应有足够的强度和刚度，还应尽可能降低夹具的重心，工件待加工表面应尽可能靠近工作台，以提高夹具的稳定性，通常夹具体的高宽比H/B≤1～1.25为宜。
6.2.2、典型数控机床夹具
数控机床夹具有高效化、柔性化和高精度等特点，设计时，除了应遵循一般夹具设计的原则外，还应注意以下几点：
(1)数控机床夹具应有较高的精度，以满足数控加工的精度要求;
(2)数控机床夹具应有利于实现加工工序的集中，即可使工件在一次装夹后能进行多个表面的加工，以减少工件装夹次数;
(3)数控机床夹具的夹紧应牢固可靠、操作方便;夹紧元件的位臵应固定不变，防止在自动加工过程中，元件与刀具相碰。
所示为用于数控车床的液动自定心三爪卡盘，在高速车削时平衡块所产生的离心力经杠杆给卡爪一个附加的力，以补偿卡爪夹紧力的损失。卡爪由活塞经拉杆和楔槽轴的作用将工件夹紧。而作为数控铣镗床夹具结构的，要防止刀具(主轴端)进入夹紧装臵所处的区域，通常应对该区域确定一个极限值。
(4)每种数控机床都有自己的坐标系和坐标原点，它们是编制程序的重要依据之一。设计数控机床夹具时，应按坐标图上规定的定位和夹紧表面以及机床坐标的起始点，确定夹具坐标原点的位臵。 6.2.3、数控铣床夹具
(1)对数控铣床夹具的基本要求实际上，数控铣削加工时一般不要求很复杂的夹具，只要求有简单的定位、夹紧机构就可以了。其设计原理也和通用铣床夹具相同，结合数控铣削加工的特点，这里只提出几点基本要求：
(2)为保持零件安装方位与机床坐标系及程编坐标系方向的一致性，夹具应能保证在机床上实现定向安装，还要求能协调零件定位面与机床之间保持一定的坐标尺寸联系。
(3)为保持工件在本工序中所有需要完成的待加工面充分暴露在外，夹具要做得尽可能开敞，因此夹紧机构元件与加工面之间应保持一定的安全距离，同时要求夹紧机构元件能低则低，从防止夹具与铣床主轴套筒或刀套、刀具在加工过程中发生碰撞。
(4)夹具的刚性与稳定性要好。尽量不采用在加工过程中更换夹紧点的设计，当非要加工过程中更换夹紧点不可时，要特别注意不能因更换夹紧点而破坏夹具或工件定位精度。
6.3、数控铣削加工常用的夹具大致有下几种：
(1)组合夹具：适用于小批量生产或研制时的中、小型工件在数控铣床上进行铣加工。
(2)专用铣削夹具：是特别为某一项或类似的几项工件设计制造的夹具，一般在批量生产或研制时非要不可时采用。
(3)多工位夹具：可以同时装夹多个工件，可减少换刀次数，也便于一面加工，一面装卸工件，有利于缩短准备时间，提高生产率，较适宜于中批量生产。
(4)气动或液压夹具： 适用于生产批量较大，采用其他夹具又特别费工、费力的工件。这类夹具能减轻工人的劳动强度和提高生产率，但其结构较复杂，造价往往较高，而且制造周期长。
(5)真空夹具：适用于有较大定位平面或具有较大可密封面积的工件。有的数控铣床(如壁板铣床)自身带有通用真空夹具，工件利用定位销定位，通过夹具体上的环形密封槽中的密封条与夹具密封。启动真空泵，使夹具定位面上的沟槽成为真空，工件在大气压力的作用下被夹紧在夹具体。
除上述几种夹具外，数控铣削加工中也经常采用机用平口虎钳、分度头和三爪自定心卡盘等通用夹具。
结束语
通过做毕业设计，使我对书本的知识有了更深一步的认识和理解，知道了理论联系实际的重要性;另外，对如何查阅资料与合理利用有了更深入的了解;本次毕业设计过程中进行了工件的工艺路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、轴类零件与夹具的设计与分析，是对我在大学期间所学的专业知识的一个检验，也是对所学知识的运用和综合;通过做毕业设计的这个过程，对我以后参加实际工作一定有很好的锻炼意义和指导作用。
谢 词
本论文设计在x老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的写作过程，论文初稿与定稿无不凝聚着金江老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，牛老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，x老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成毕业设计。在此向牛老师表示深深的感谢和崇高的敬意!
在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。
同时，在论文写作过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。
我还要感谢同组的各位同学以及我的各位室友，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢! 1
参考文献
1. 夏伯雄，数控技术，水利水电出版社，2010 2. 朱明松，数控铣床编程与操作项目教程，机械工业出版社，2007 3. 王大伟.刘瑞素，数控系统，化学工业出版社，2005 4. 柳河，数控编程，东北林业大学出版社，2005 5. 李一民，数控机床，东南大学出版社，2005 6. 朱明松，数控铣床编程与操作项目教程，机械工业出版社，2007
第三篇：轴类零件加工工艺及夹具毕业设计论文
摘
要
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、凸轮以及连杆等传动件，按照结构类型不同，轴可以分为很多种如：阶梯轴、锥度心轴、空心轴、凸轮轴等，轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间，轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高。根据零件的结构类型、及其功能，运用定位夹紧的知识从而完成了夹具设计。 关键词：轴类零件、轴颈、夹具、工艺分析
目录
目
录…………………………………………………………………………………………………………… 1 第一章 轴类零件技术要求 ...................................................................................................... 2
1、1尺寸精度 ...................................................................................................................... 2
1、2几何形状精度 ............................................................................................................. 2
1、3 相互位置精度 ............................................................................................................ 2
1、4表面粗糙度 .................................................................................................................. 2 第二章 轴类零件的毛胚和材料 ............................................................................................. 3
2、1 轴类零件的选材 ....................................................................................................... 3
2、2 轴类零件的切削用量选择 ..................................................................................... 3 第三章 轴类零件一般加工要求及方法 ............................................................................... 4
3、1 轴类零件加工工艺规程 .......................................................................................... 4
3、2 轴类零件加工注意事项 .......................................................................................... 4
3、3节轴类零件加工的技术要求 .................................................................................. 4 第四章 夹具设计 ........................................................................................................................ 6
4、1夹具的现状与发展 .................................................................................................... 6
4、2夹具的作用…………………………………………………………………………… 7
4、3夹具的分类……………………………………………………………………………7
4、4定位原理 ...................................................................................................................... 9 第五章 轴类零件的工艺路线 ............................................................................................... 11
5、1主轴的加工工艺分析 ............................................................................................. 11
5、2选择零件材料……………………………………………………………………… 12
5、3确定零件加工方法 ................................................................................................ 13
5、4定位基准 .................................................................................................................. 13
5、5加工尺寸的切削用量………………………………………………………………14
5、6定工艺过程………………………………………………………………………… 14
6、1心轴的编程编制 ...................................................................................................... 15
6、2 心轴的加工路径……………………………………………………………………16
第六章 心轴的编程及加工路径 ........................................................................................... 15 结束语 ........................................................................................................................................... 18 谢
词
......................................................................................................................................... 19 参考文献 ...................................................................................................................................... 20
1
第一章 轴类零件技术要求
1、1尺寸精度
起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高(IT5～IT7)。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6～IT9)。
1、
2、几何形状精度
轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。
1、3 相互位置精度
轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件(齿轮等)的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.01～ 0.03mm ，高精度轴(如主轴)通常为0.001～ 0.005mm。
1、
4、表面粗糙度
一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm。
2
第二章 轴类零件的毛胚和材料
2、1 轴类零件的选材
轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主;而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。
根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。
轴类零件应根据不同的工作条件和使用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、淬火等)，以获得一定的强度、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，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达45～52HRC。
40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。
轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达50～58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性能，可制造较高精度的轴。
精密机床的主轴(例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴)可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。
2、2 轴类零件的切削用量的选择
2、
2、1传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。
2、
2、2车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定;一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取
3
第三章 轴类零件加工要求方法
3、1 轴类零件加工注意事项
在学校机械加工实习课中，轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本也最重要的项目，但学生最后完工工件的质量总是很不理想，经过分析主要是学生对轴类零件的工艺分析工艺规程制订不够合理。
轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点：
(1)零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。
(2)渗碳件加工工艺路线一般为：下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工(对不需提高硬度部分)→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→精磨。
(3)粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。
(4)精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。
3、2 轴类零件的热处理
(1)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。
(2)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。 (3) 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。(4)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、3 轴类零件加工的技术要求
(1)尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5～IT7;另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为IT6~IT9。
(2)几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。
(3)相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重
4
要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。
(4)表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。
5
第四章 夹具的设计
一、现状及发展
夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 1.夹具的现状
国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具;另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统(FMS)等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： (1)能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本; (2)能装夹一组具有相似性特征的工件; (3)能适用于精密加工的高精度机床夹具;
(4)能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具;
(5)采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率;
(5)提高机床夹具的标准化程度。 2.现代机床夹具的发展方向
现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。
(1)标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259-91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。 (2)精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1";用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。
(3)高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右;在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。 (4)柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工 6
业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。
二、夹具的作用 (1)保证加工精度
采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。 (2)提高生产率、降低成本
用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时;用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量;可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。 (3)扩大机床的工艺范围
使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工;通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。 4.1夹具的概念
机床夹具是机床上用以装夹工件(和引导刀具)的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。 4.2 车床夹具的主要类型
在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具称为车床夹具。车床夹具多数安装在主轴上;少数安装在床鞍或床身上。车床夹具按工件定位方式不同分为：定心式、角铁式和花盘式等。 4.3夹具的分类 4.3.1专门化分类：
(1)通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。
(2)专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。
(3)通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。 (4)组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。
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(5)随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。 4.3.2按使用分类：
由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。 4.3.3按夹紧分类
根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：定心式夹具、角铁式夹具、花盘式夹具、手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。
4.4定心式车床夹具
在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。 4.5角铁式车床夹具
角铁式车床夹具：在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。 4.6花盘式车床夹具
这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。 4.7定位原理 4.7.1完全定位
工件在夹具中的定位的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位，当工件在x、y、z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。 4.7.2部分定位
工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。
在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。 4.7.3过定位(重复定位)
几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。一般情况下，应该避
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免使用过定位。
通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件(或定位件)产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。
过定位亦可合理应用虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。
工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床(夹具)有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强，尾架的扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。 4.7.4欠定位
按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。
4.8夹具的组成 4.8.1定位元件
它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。 4.8.2夹紧装置
用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。 4.8.3对刀、引导元件或装置
这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。 4.8.4连接元件
使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。 4.8.5夹具体
用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。 4.8.6其它元件及装置
有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。 以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。
4.9夹具的功用
4.9.1能稳定地保证工件的加工精度
用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 4.9.2能减少辅助工时，提高劳动生产率
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使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时;工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量;可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。 4.7.4能扩大机床的使用范围，实现一机多能
根据加工机床的成形运动 ，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。
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第五章 轴类零件工艺路线
(1)轴类零件是常见的零件之一。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类;或分为实心轴、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。
(2)对于7级精度、表面粗糙度Ra0.8～0.4μm的一般传动轴，其工艺路线是：正火-车端面钻中心孔-粗车各表面-精车各表面-铣花键、键槽-热处理-修研中心孔-粗磨外圆-精磨外圆-检验。
(3)轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铣端面钻中心孔专用机床上进行。
(4)中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。
(5)对于空心轴(如机床主轴)，为了能使用顶尖孔定位，一般均采用带顶尖孔的锥套心轴或锥堵。若外圆和锥孔需反复多次、互为基准进行加工，则在重装锥堵或心轴时，必须按外圆找正或重新修磨中心孔。
(6)轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。
(7)在轴类零件的加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合机械性能。淬火工序则安排在磨削工序之前。
(8)台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。
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5、1传承轴图样分析
图5.1
(1)图5.1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确的位置，并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便;键槽用于安装键，以传递转矩;螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。
(2)根据工作性能与条件，该传动轴图样(图5.1)规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。
5、2选择零件材料
该传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择￠60mm的热轧圆钢作毛坯。
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5、3确定零件的加工方法
1轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为：粗车→半精车→磨削。
2加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。
精车时，采用双顶尖法(此时尾座应采用弹性顶尖)有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。
3刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。
4切削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动(此时应安装卡拉工具)，这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。
5、4定位基准
(1)合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。
(2)粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，钻中心孔，车出一端外圆;然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。
5、5工尺寸和切削用量
(1)传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。
(2)车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定;一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。
5、6工艺过程
定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化
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皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工￠52mm、￠44mm及M24mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹;三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。
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第六章 传承轴加工路径及编程
6、1心轴的工路径分析
采用一夹一顶装夹工件，粗、精加工外圆及加工螺纹。所用工具有外圆粗加工正偏刀(T01)、刀宽为2mm的切槽刀(T02)、外圆精加工正偏刀(T03)。加工工艺路线为：粗加工φ42mm的外圆(留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm)→粗加工φ35mm的外圆(留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm)→粗加工φ28mm的外圆(留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm)→精加工φ28mm的外圆→精加工螺纹的外圆(φ34.85mm)→精加工φ35mm的外圆→精加工φ42mm的外圆→切槽→加工螺纹→切断。
调头用铜片垫夹φ42mm外圆，百分表找正后，精加工φ20mm的内孔。所用刀具有45°端面刀(T01)、内孔精车刀(T02)。加工工艺路线为：加工端面→精加工φ20mm的内孔。
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6、2心轴的程序编写
%7091 N10 G92 X100 Z10 N20 M03 S500 N30 M06 T0101 N40 G00 Z5 N50 X47 Z2 N60 G80 X42.5 Z-364 F300 N70 G80 X38 Z-134.mj8+wdas80 G80 X35.5 Z-134.2 F300 N90 G80 X30 Z-47.2 F300 N100 G80 X28.5 Z47.2 F300 N110 G00 X100 N120 Z10 N125 T0100 N130 M06 T0303 N140 S800 N150 G00 Z1 N160 X24 N170 G01 X28 Z-1 F100 N180 Z-47.5 N190 X32.85 N200 X34.85 Z-48.5 N210 Z-70.5 N220 X35 N230 Z-134.5 N240 X42 N230 Z-360.5 N240 G00 X100 N250 Z10 N255 T0300 N260 M06 T0202 N270 S300 N280 G00 X45 Z-134.5 N290 G01 X34 F50 N300 X36 N310 G00 Z-70.5 N320 G01 X33 N330 X36 N340 Z-69. 5 N350 X33
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N360 X36 N370 G00 X100 N380 Z10 N385 T0200 N390 M06 T0404 N400 S400 N410 G00 X37 Z-45 N420 G76 R4 A60 X33.65 Z-72 I0 K0.8 F1.5 N430 G00 X100 N440 Z10 N445 T0400 N450 M06 T0202 N460 S300 N470 G00 Z-363.5 N480 X45 N490 G01 X5 F50 N500 G00 X100 N510 Z10 N515 T0200 N518 M05 N520 M02 %7092 N10 G92 X100 Z50 N20 M03 S600 N30 M06 T0101 N40 G90 G00 X20 Z2 N50 G01 X14 Z-1 F100 N60 Z0 N80 G00 X100 Z50 N85 T0100 N90 M06 T0202 N100 G00 X24 Z1 N110 G01 X20 Z-1 F100 N120 Z-35 N130 X18 N140 G00 F50 N150 X100 N160 T0200 N165 M05 N180 M02
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结束语
通过做毕业设计，使我对书本的知识有了更深一步的认识和理解，知道了理论联系实际的重要性;另外，对如何查阅资料与合理利用有了更深入的了解;本次毕业设计过程中进行了工件的工艺路线分析、工艺过程的分析、轴类零件与夹具的设计与分析，是对我在大学期间所学的专业知识的一个检验，也是对所学知识的运用和综合;通过做毕业设计的这个过程，对我以后参加实际工作一定有很好的锻炼意义和指导作用。
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致谢辞
本设计的完成是在我们李秀珍指导老师的细心的指导下进行的，在设计中每次遇到困难，我们的老师都非常耐心的给我们讲解，正是因为有了她这样不辞辛苦的讲解，才使我们的毕业设计进行的这么顺利。
在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。
从设计到选材，再到资料的收集，到毕业设计的修改的全部过程，都花了我们李秀珍老师许多的时间和精力，对此我向您表示中心的感谢，您的严谨治学的态度和高度的责任心使得我们的同学受益终身。
同时我也要感谢我的同学，在我的毕业设计中得到了许多你们的帮助，帮我及时发现问题帮我改正，使我的设计顺利的完成，对此我向你们深表谢意。
本设计参考了大量的文献资料，在此向学术界的各位前辈学 长们致敬、感谢你们!
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参考文献
1. 夏伯雄，数控技术，水利水电出版社，2010 2. 朱明松，数控铣床编程与操作项目教程，机械工业出版社，2007 3. 王大伟.刘瑞素，数控系统，化学工业出版社，2005 4. 柳河，数控编程，东北林业大学出版社，2005 5. 李一民，数控机床，东南大学出版社，2005 6. 朱明松，数控铣床编程与操作项目教程，机械工业出版社，2007 20
第四篇：轴类零件的数控加工工艺的编制及加工图毕业设计
文章来源：不详 作者：佚名
该文章讲述了轴类零件的数控加工工艺的编制及加工图毕业设计. 兴、肖诗钢主编《切削用量手册》(第三版)机械工业出版社1994年
[10]刘杰华、任昭蓉主编《金属切削
与刀具实用技术》国防工业出版2006年
五.预期设计(论文)成果
(1)能够在数控车床上加工出我们的零件且保证加工精度及各方面的工艺要求。
(2)能够根据零件的程序编制进行零件加工。
(3)能通过零件的自检。
(4)工艺设计方案可通过可行性、经济性分析。
(5)设计的全过程需作好全面、准确、周密的文字记录与总结。
诚 信 声 明
本人郑重声明： 本人所呈交的毕业设计(论文)《轴" title="下一页">> >> >>| 类零件的数控加工工艺的编制及加工图》是在刘老师、闫老师两位教师的指导下，根据任务书的要求，独立撰写的。
本设计(论文)中所引用的其他个人或集体已发表的文字和研究成果，或为获得教育机构的学位或证书所使用过的材料，均已明确注明。
凡为本文的撰写所提供的各种形式的帮助，本人在致谢中已经明确表达了谢意。
本人完全意识到本声明的法律结果。
毕业论文(设计)作者签名：
2008年11月12日
目 录
摘 要 1 前 言 2 1.零件图工艺分析 3 1.1数控加工工艺基本特点 4 1.2设备选择 5 1.3确定零件的定位基准和装夹方式 5 1.3.1粗基准选择原则 5 1.3.2精基准选择原则 5 1.3.3定位基准 5 1.3.4装夹方式 5 1.4加工方法的选择和加工方案的确定 1.4.1加工方法的选择 6 1.4.2加工方案的确定 6 1.5工序与工歩的划分 7 1.5.1按工序划分 7 1.5.2工歩的划分 7 1.6确定加工顺序及进给路线 7 1.6.1零件加工必须遵守的安排原则 7 1.6.2进给路线 8 1.7刀具的选择 9 1.8切削用量选择 10
6 1.8.1背吃刀量的选择 10 1.8.2主轴转速的选择 10 1.8.3进给速度的选择 11 1.9编程误差及其控制 12 1.9.1编程误差 13 1.9.2误差控制 14 2.编程中工艺指令的处理 15 2.1常用G指令代码功能表 15 2.2常用M指令代码功能表 16 3.程序编制及模拟运行、零件加工或精度自检 17 3.1程序编制 17 3.2模拟运行 19 3.3零件加工 19 3.4精度自检 19 致 谢 20 设 计 小 结 21 附 录 22 轴类零件的数控加工工艺的编制及加工图
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,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的渗透形成的机电一体化产品,即所谓的数字化装备,数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化,使制造业成为工业化的象征,而且随着数控技术的不但发展和应用领域的扩大他对归计民生的一些重要行业(IT、汽车、医疗、轻工等)的发展起着越来越重要的作用,因为这些行业所需要装备的数字化已是现代发展的大趋势.在我国加入WTO和对外开放进一步深化的新环境下,发展我国数控技术及装备是提高我国制造业信息化水平和国际竞争能力的重要性保证.数控加工与编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论基本知识进行综合运用,同时使对本专业有较完整的系统的认识,从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的,培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力以及培养了科学的研究和创新能力。
选这个题目的目的是它能体现出我对所学知识的掌握程度和灵活规范的运用所学知识，在我认为要成为一名合格的在学生，以自己的的思路用所学的知识来完成一份成功的毕业设计是必不可少的。 此次的毕业设计主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。主要困难的是两次装夹中的水平Z向长度难以保证、切削|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 用量的参数设定 、对刀的精度 、工艺路线的制订。
运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操作的一次综合练习，能让我感触当代科学的前沿，体验数控魅力，为人们的生活带来方便，进一步认识数控技术，熟练数控机床的操作，掌握数控，开发数控内在潜力。
关键词：数控 数控技术 毕业设计
前 言
本次毕业设计是学院为了提高学生的数控技术及相关技能等综合运用能力，通过毕业设计和完成毕业论文也是学院对毕业生生毕业资格的审核条件，同时也为我们以后的工作打下理论基础，本次设计是由指导老师刘老师、闫老师精心指导下和六位同学的共同协作下完成的。
数控技术是数字程序控制数控机械实现自动工作的技术。它广泛用于机械制造和自动化领域，较好地解决多品种、小批量和复杂零件加工以及生产过程自动化问题。随着科技的迅猛发展，自动控制技术已广泛地应用于数控机床、机器人以及各类机电一体化设备上。同时，社会经济的飞速发展，对数控装置和数控机械要求在理论和应用方面有迅速的发展和提高。数控加工和编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们学会了对相关学科中的基本理论、基本知识进行综合运用，同时使对本专业有较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。
数控技术不断的发展，数控技术很快会普极中国工业基地，成为工业发展的标志，数控技术的成熟也是当代科技发展的标志，所以数控技术也是国家经济的体现，中国经济正加快向新兴工业化道路发展，制造业已成为国民经济的支柱产业。先进数控技术的广泛使用，导致数控应用型人才严重短缺、作为当代的数控技术的学者我感到无比的荣幸，又感到无比的艰巨。
本毕业设计内容主要是详细叙述利用数控车床来加工零件。大致包含了数控技术特点的阐述、零件的工艺的分析过程、加工中一些问题的解决方法、数控加工过程、、数控编程、机床操作与零件自检过程等，另外还有设计说明书、参考文献、毕业设计小结、致谢、附录等部分。
设计者以严谨务实的认真态度进行了此次设计，但由于知识水平与实际经验有限，时间又较为紧迫。在设计中难免会出现一些错误、缺点和疏漏，诚请各位评审老师给于批评和指正。
1.零件图工艺分析
零件车削工艺分析C-3所示，零件材料处理为：45钢，调制处理HRC26～36，下面对该零件进行数控车削工艺分析。
零件如图：
图1.1 零件图
考核要求：
以小批量生产条件编程。
不准用砂布及锉刀等修饰表面。
未注倒角0.5×45o。
未注公差尺寸按 GB1804-M。
5、有关参数：考生抽签决定按1~4组数据进行加工。
1组 2组 3组 4组 A 18 18.5 19 19.5 B 2828.52929.
5C 16 16.5 17 17.5
D 20 20.5 21 21.5
E 2222.52323.5
1.1数控加工工艺基本特点 数控机床加工工艺与普通机床加工原则上基本相同，但数控机床是自动进行加工，因而有如下特点：①数控加工的工序内容比普通机床的加工内容复杂，加工的精度高，加工的表面质量高，加工的内容较丰富。②数控机床加工程序的编制比普通机床工艺编制要复杂些。这是因为数控机床加工存在对刀、换刀以及退刀等特点，这都无一例外的变成程序内容，正是由于这个特点，促使对加工程序正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错。否则加工不出合格的零件。
在编程前我们一定要对零件进行工艺分析，这是必不|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 可少的一步，如图C3我要对该零件进行精度分析，选择加工方法、拟定加工方案、选择合理的刀具、确定切削用量。该零件由螺纹、圆柱、圆锥、圆弧、槽等表面组成，其中由较严格直径尺寸精度要求的如Φ28±0.02mm,ф5±0.04mm，27.5±0.04mm，粗糙度3.2μm，球面Sф30°的锥度等要求。
mm,轴线长度的精度如mm。可控制球面形状精度、经上面的分析，我可以采用一下几点工艺措施：
(1)零件上由精度较高的尺寸数据如圆柱ф28±0.02mm、ф5±0.04mm、27.5±0.04mm，球Sф
mm，轴向长度
mm，在加工时为了保证其尺寸精度应取其中间值分别取值为ф28mm、ф23.005mm长度5mm，27.5mm，球Sф29.015mm即可。[注：上述座标值是以半径值给出的。形式如(X，Z)] (2)在轮廓曲线上，有四处圆弧依次相连，既过象限又改变进给方向的轮廓曲线。为了保证其轮廓曲线的准确性，我们通过计算到端部R5mm的圆弧与直线的切点坐标为(2.922，0)，与RCmm的圆弧切点坐标为(7.791，-6.136)，RC与SфBmm的切点坐标为(11.210，-20.791)，SфBnmm与R5mm的切点为(12.271，-37.739)，R5mm与фEmm的切点坐标为(11.5，-40.406)。[注：上述座标值是以半径值给出的。形式如(X，Z)。] (3)为便于装夹，为了保证工件的定位准确、稳定，夹紧方面可靠，支撑面积较大，零件的左端是螺纹，中段最大的直径的圆柱ф28mm。右端是依次相连的圆弧，显然右端都是圆弧相连不可能装夹，所以应留在最后加工，应先装夹毛坯加工出左端螺纹及圆柱ф28mm。调头装夹ф28mm的圆柱加工右端圆弧，毛坯选ф30×120mm。
1.2设备选择
根据该零件的外形是轴类零件，比较适合在车床上加工，由于零件上既有切槽尺寸精度又有圆弧数值精度,在普通车床上是难以保证其技术要求。所以要想保证技术要求,只有在数控车床上加工才能保证其加工的尺寸精度和表面质量。由于本校现使用的是华中数控系统，所以利用现有资源。我选择在本校的数控机床HNC-CK6140加工该零件。数控机床HNC-CK6140实物图见附录一。
1.3确定零件的定位基准和装夹方式
1.3.1粗基准选择原则
(1)为了保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面作粗基准。
(2)合理分配各加工表面的余量，应选择毛坯外圆作粗基准。
(3)粗基准应避免重复使用。 (4)选择粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷。以便定位可靠。
1.3.2精基准选择原则
(1)基准重合原则：选择加工表面的设计基准为定位基准;
(2)基准统一原则，自为基准原则，互为基准原则。
1.3.3定位基准
综合上述，粗、精基准选择原则，由于是轴类零件，在车床上只需用三抓卡盘装夹定位，定位基准应选在零件的轴线上，以毛坯ф35mm的棒料的轴线和右端面作为定位基准。
1.3.4装夹方式
数控机床与普通机床一样也要全里选择定位基准和夹紧应力求设计、工艺与编程计算的基准统一，减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面，避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。装夹应尽可能一次装夹加工出全部或最多的加工表面。由零件图可分析，我应先装夹毛坯ф30mm的棒料的一端，夹紧其40mm的长度加工螺纹。一直加工到零件右端的фEmm，然后将棒料卸下。装夹ф28mm的圆柱表面，加工另一端的圆弧。这样两次装夹即可完成零件的所有加工表面，且能保证其加工要求。装夹图如下：
图1.3.1 加工螺纹的装夹图
图1.3.2 加工圆弧的装夹图
1.4加工方法的选择和加工方案的确定
1.4.1加工方法的选择
加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。在实际选择中，要结合零件形状、尺寸大小、热处理要求和现有生产条件等全面考虑。因为该零件是轴类零|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 件，比较适合在车床上加工，又经过对零件图尺寸分析，尺寸精度比较高。如ф28±0.02mm，ф29mm，ф23mm等，在普通车床是难以保证其尺寸精度、表面粗糙度，所以应该选择在数控车床上加工。
1.4.2加工方案的确定
零件上精度比较高度表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。该零件有两种加工方案：①直接用三抓卡盘装夹、调头加工。②用三抓卡盘装夹夹紧和自由端活动顶尖，经试验论证第二种方案装夹困难，对刀、退刀及换刀相当困难，所以在这里选择第一种方案加工，能够保证其技术要求。
1.5工序与工歩的划分
1.5.1按工序划分
工序划分有三种方法 ①按零件的装夹定位方式划分 ②按粗、精加工划分工序 ③按所用的刀具划分工序。
由于零件需要调头加工，如果按粗、精加工划分工序。在调头加工前后各有一次粗加工和精加工，显得比较繁琐，所以不可取;如果按所用的刀具划分工序，刀具有四把，虽然不多，但是在调头加工前后至少要重复使用三把刀，而同一把刀的两次粗、精加工分别在调头加工前后，加工内容不连续，所以也不合理，不易划分工序;只有按零件的装夹定位方式划分工序比较符合该零件的加工工序，且能保证两次装夹的位置精度，每一次装夹为一道工序。该零件只需调头前、后加工两道工序即可完成所有的加工表面，且能保证各尺寸精度及表面粗糙度。
1.5.2工歩的划分 因为每一把刀在粗加工的背吃刀量一致，在精加工中背吃刀量相同，不易划分工歩;这里选用加工不同的表面来划分工序就比较容易：
①车削螺纹端的工歩为:90°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀车削1.5×45°的倒角，фD×25mm─→端面ф28mm─→圆柱ф28mm─→30°的锥台面─→фE×10mm─→切槽刀切槽5×1.5mm─→外螺纹车刀车削MD×1.5mm。
②车削圆弧端的工歩为：90°外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀圆弧R5mm─→圆弧RCmm─→球фBmm─→圆弧R5mm─→фE×5mm─→切槽刀切槽5×1.5mm 1.6确定加工顺序及进给路线
1.6.1零件加工必须遵守的安排原则
(1)基面先行 先加工基准面为后面的加工提供经基准面，所以我应线平右
端面作为基准面。
(2)先主后次 由于所加工的表面均为重要表面，所以应按照顺序从右到左
依次加工MD×1.5mm，ф28mm，фEmm螺纹调头后一次加工R5mm，фBmm，фEmm等。
(3)先粗后精 先车削去大部分的金属余量，再进行成形切削保证零件的尺
寸要求和质量要求。
(4)先面后孔 由于该零件没有孔，所以在该处不做考虑。 1.6.2进给路线
在数控加工中，刀具好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：
(1)加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高;
(2)使数值计算简单，以减少编程工作量;
(3)应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间。
(4)确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析，我确定该零件的进给路线有两步如下图所示：
图1.6.1 零件轮廓
第一步: 车削带有的螺纹的一端，从右到左先粗车外形фDmmm、ф28mm、фEmm到槽5±0.04mm的左端面处后，精车外形路线统粗车一样，再换刀切削5×1.5mm的槽，最后再换刀切削螺纹。如图4.2螺纹加工路线。
图1.6.2 螺纹加工路线
第二步: 车削带有圆弧的一端，从右到左先粗车外形R5mm、RCmm、фBmm到фEmm后2mm后精车外形路线同粗车一样。最后切削5±0.04mm的槽。如图4.3螺纹加工路线。
图1.6.3 圆弧加工路线
1.7刀具的选择
刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相经，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、红硬性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便，能适应高速和大切削用量切削。选刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。接合零件轮廓相对还是较复杂，所以具体选刀如下：
1、平端面可选用90°WC-Co的硬质合金外圆车刀，粗车、精车及在这里我选择一把硬质合金右端面外圆车刀，为防止在进行圆弧切削时刀具的副后刀面与工件轮廓表面发生干涉(可用作图法检验)，副偏角应选择Kr′大一点的，取Kr′=40°右端面外圆车刀的材料选择及Kr′值这里分别参照《金属切削与刀具实用技术》一书表1-1，表1-17。
2、切槽时由于零件中槽宽5±0.04mm，一般都选刀宽4mm,刀杆25×25mm材料为高速钢W18CrV4R的切断刀，切槽时选用4mm 刀宽即可。切槽刀的选择及型号这里分别参照《《金属切削与刀具实用技术》一书表1-3，表2-2。
3、切螺纹时为了保证其螺纹刀的强度这里选用W18CrV4R高速金60°外螺纹车刀，为了保证螺纹牙深，刀尖应小于轮廓最小圆弧半径Rε，Rε=0.15～0.2mm。刀具选材料参照《《金属切削与刀具实用技术》一书表1-3即可。
刀具表如表7-1所示：
表1.7.1 数控车加工刀具卡片
产品名称
考试件
或代号
刀具规
序号 刀具号
格名称
1 2 3 4 编制 T01 T02 T03 T04 90°硬质合金外圆车刀
右端面外圆车刀 高速钢切槽刀 60°高速钢外螺纹车刀 陈谦
审核
1 1 1 1
平端面、粗车轮廓 精车轮廓 切槽 车削螺纹 批准
共1页
数量
加工表面
零件名称
轴类零件
零件图号
GDSKC 020107 备注
右偏刀 右偏刀
第1页
1.8切削用量选择 切削用量包括主轴转速(切削速度)、切削深度或宽度、进给速度(进给量)等。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。
合理选择切削用量的原则是：粗加工是，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本;精加工进，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
1.8.1背吃刀量的选择
零件轮廓粗车循环时选ap=2mm，精加工时选ap=0.2mm，螺纹粗车时选ap=0.4mm，逐刀减少粗车4次后，精车时选ap=0.1mm。这里粗车ap值、精车ap值都是《金属切削与刀具实用技术》一书。
1.8.2主轴转速的选择
粗车直线和圆弧时n=800r/min，精车时n=1500r/min，切槽时n=600r/min，切螺纹时n=300r/min，精车时选n=300r/min。粗车和精车的主轴转速的选取都是根据平时上课所讲的及前人的实践经验所给定的。
1.8.3进给速度的选择
粗车直线、圆弧时选F=150mm/min，精车时选F=50mm/min，切槽时选F=8mm/min，粗车螺纹时选F=100mm/min，精车时选F=50mm/min。参照《数控加工与编程》一书表1-2选取。 综上所述，零件的数控车削工艺分析的内容，并将其填入在表 8-1 所示的数控工艺卡上。工艺卡片上其主要内容有：工步分析、工步内容、各工步所用的主轴转速、刀具及进给速度。
表1.8.1 数控车削加工工艺卡片
单位 名称 工序号 001 工步号 鄂东职业 技术学院 程序编号
工步内容
对刀、平端面及试切外圆 从右至左
产品名
零件名称
称及代号 考试件 夹具名称 三抓卡盘
刀具规
刀具号
格/mm
轴类零件 使用设备 华中数控CK6140 主轴转速/(r·min-1) 500
进给速度/(mm·min-1) 50
GDSKC020107 车间
数控实训基地 背吃刀量/mm
备注
零件图号
1 T01 25×25 手动
2 粗车轮廓 从右至左
3 精车轮廓
4 5 6 编制 切槽 粗车螺纹 精车螺纹 陈谦 审核
T02 25×25 800 150 2 自动
T02 T03 T04 T04 批准
25×25 25×25 25×25 25×25
1000 800 300 300
50 8
0.2 自动
1.5 min/r 自动
共1页
自动
第1页
2008年10月23日
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表1.8.2 数控车削加工工序卡片
鄂东职业技术学院
程序
工序号
编号
001 数控加工工艺产品名称或代号 卡 夹具名称 三抓卡盘
夹具编号
加工面
刀具号
零件名称 材料
45钢
零件图号 GDSKC020107 车间
备注
HNC-6140 刀具规格/mm 工步号 工步内容
主轴转速进给速度/背吃刀量/(r/min) (mm/min) /mm 1 对刀平端面及试切ф30mmr外圆
毛坯表面 T01 2 粗车倒角1.5×45°mm 倒角面
2 粗车фMD×25mm фD的圆柱面 T02 3 粗车ф28mm的端面 ф28的端面 T02 4 粗车ф28×13.169mm的圆柱ф28的圆柱表表面
面 T02 5 粗车ф30°的锥面 °30锥面 T02 6 粗车фE×10mm фE的外圆柱表面 T02 7 精车倒角1.5×45°mm 倒角面
T02 8 精车фMD×25mm фD的圆柱面 T02 9 精车ф28mm的端面 ф28的端面 T02 10 精车ф28×13.169mm的圆柱ф28的圆柱表表面
面 T02 11 精车30°的锥面 30°锥面 T02 12 精车фE×10mm фE的外圆柱表面 T02 13 切槽5×1.5mm ф18的外圆柱表面 T03 14 粗车фMD×1.5mm фMD×1.5螺纹面 T04 15 精车фMD×1.5mm фMD×1.5螺纹面 T04 002
1 平右端面
右端面 T01 2 粗车R5mm的圆弧 R5的曲面 T02 3 粗车RCmm 的圆弧 RC 的曲面 T02 4 粗车SфBmm的球面 车SфB的球面 T02 5 粗车R5mm的圆弧 R5的曲面 T02 6 粗车фE×4.406mm фE的圆柱面 T02 7 精车R5mm的圆弧 R5的曲面 T02 8 精车RCmm 的圆弧 RC 的曲面 T02 9 精车SфBmm的球面 SфB的球面 T02 10 精车R5mm的圆弧 R5的曲面 T02 11 精车фE×4.406mm фE的圆柱面 T02 12 切槽5±0.04mm
фA的圆柱表面 T03 编制 陈谦 审核
批准|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 1.9编程误差及其控制
25×25 500 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 800 8 25×25 300 50 25×25 300 50
25×25 800 50 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 800 150 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 1000 50 25×25 800
共
页
手动 2 自动 2 自动 2 自动 2 自动 2 自动 2 自动 0.2 自动 0.2 自动 0.2 自动 0.2 自动 0.2 自动 0.2 自动
自动
自动
自动
2 手动 2 自动 2 自动 2 自动 2 自动 2 自动 0.2 自动 0.2 自动 0.2 自动 0.2 自动 0.2 自动
自动
第 1页
1.9.1编程误差
编程阶段的误差是不可避免的，误差来源主要有三种形式：近似计算误差、插补误差、尺寸圆整误差，直接影响加工尺寸精度，本次加工主要误差是计算误差与圆弧相切的切点坐标及未知交点坐标值。我们是经过笔算的数值，存在着较大的误差。
1.9.2误差控制
为了尽可能的减少笔算误差，我们采取在AutoCAD上按其尺寸精度绘出零件图，再利用“工具” ─→“查询” ─→“点坐标”捕捉各圆弧切点坐标，其精度达到0.001级，这样能有效地将误差控制在(0.1～0.2)倍的零件公差值内。
2.编程中工艺指令的处理
2.1常用G指令代码功能表
。零件来调参图表2.1.1 数控车床G功能指令(HNC-22T)
代码 *G00 G01 G02 G03 G33 G04 G07 *G11 G12 *G17 G18 G19 G20 组 意义
直线插补 01 顺圆插补
逆圆插补 螺纹切削 00 暂停延时 16 虚轴设定 07 单段允许 单段禁止
代码 G29 *G40 G41 G42 G43 G44 *G49 *G50
组 00
意义 回参考点 参考点返回 刀径补偿取消 刀径左补偿 刀径右补偿 刀长正补偿
代码 G52 G53 *G54～G59 G92 G65
组 00
意义
局部坐标系设定 机床坐标系编程 工件坐标系1～6选择 工件坐标系设定 快速点定位 G28
09 11 00
宏指令调用
XY加工平面 G51 02 ZX加工平面 G24 YZ加工平面 *G25 08 英制单位
G68
04 03 05 注：①表内00组为非模态代码;只在本程序内有效。其他组为模态指令，一次制定后持续有效，直到被其他组其他代码所取代。
②标有*的G代码为数控系统通电启动后的默认状态。
2.2常用M指令代码功能表
表2.1.2 常用M指令代码
代码 M00 M01 M02 M03 M04 M05 作用时间 组别 意义 ★ ★ ★ # # ★ a 00 00
代码 作用时间 组别 意义
# # ★
b 00
代码 作用时间 组别 意义 ★ ★ ★
00 00 00 00
主轴准停 程序结束并返回 更换工件 子程序调用 子程序返回 程序暂停 M06 条件暂停 M07 程序结束 M08 主轴正转 M09 主轴反转 M10 主轴停转 M11
自动换刀 M19 开切削液 M30 开切削液 M60 关切削液 M98 夹紧 松开
M99
c 注：①表内00组为非模态代码;其余为模态代码，同驵可相互取代。
②作用时间为“★”号者,表示该指令功能在程序段指令运动完成后开始作用;为“# ”号者，则表示该指令功能与程序段指令运动同时开始。
3.程序编制及模拟运行、零件加工或精度自检
3.1程序编制
程序段号 程序内容 001 N01 N02 N03 N04 %0001 T0101 M03S800 G00X35Z3 M08
程序注释 ;程序起始行 ;右端面外圆车刀 ;主轴正转 ;循环起点 ;开切削液 N05 G71U1R2P06Q13X0.2Z0.2F150 N06 G00X18Z3S1000 N07 G01Z0F50 N08 X21Z-1.5 N09 Z-25 N10 X28 N11 Z-38.169 N12 X23.05Z-47.5 N13 G01W-10 N14 G00X100 N15 Z100 N16 T0202 N17 G00X32Z-25 N18 G01X18F10 N20 G04P3 N21 G00X25 N22 W1.5 N23 G01X21 N24 X18W-1.5 N25 G04P3 N26 G00X100 N27 Z100 N28 T0303 N29 G00X30Z3S300 N30 G76C2R2E3A60X19.04Z-22K0.974U0.32V0.16Q0.5F1.5 N31 G00X100Z100 N32 M09 N33 M05 N34 M30 002 %0001 N01 T0101 N02 M03S800 N03 G00X30Z3 N04 M08 N05 G71UI1R2P06Q12E0.2F200 N06 G00X5.844Z3S1000 N07 G01Z0F80 N08 G03X15.582Z-6.136R5 N09 G02X22.420Z-20791R17 N10 G03X24.542Z-37.739R14.508 N11 G02X23.05Z-40.406R5 N12 G01Z-44 N13 G000X100 N14 Z100
;粗车轮廓 ;快速定位 ;精车起点 ;精车倒角 ;精车ф21的外圆 ;精车ф28的端面 ;ф28的外圆表 ;30°的锥面 ;фE的外圆面 ;退刀快速定位 ;退刀快速定位 ;换切槽刀 ;快速定位 ;切槽至ф18 ;暂停修光 ;快速定位 ;快速定位 ;倒角起点 ;倒角1.5 ;暂停修光 ;退刀快速定位 ;退刀快速定位 ;换外螺纹车刀 ;车螺纹循环起点 ;车螺纹 ;退刀快速定位 ;关切削液 ;主轴停转 ;程序结束并返回
;右端面外圆车刀 ;主轴正转 ;循环起点 ;开切削液 ;粗车轮廓 ;快速定位 ;精车起点 ;精车R5的圆弧 ;精车R17的圆弧 ;精车ф29的圆弧 ;精车R5的圆弧 ;фE的外圆面 ;退刀快速定 ;退刀快速定位 N15 N16 N17 N18 N19 N20 N21 N22 N23 N24 N25 N26 N27 T0202 G00X35Z-46.5 G01X19F10 G04P3 G00X35 Z-47.5 G01X19 G04P3 G00X100 Z100 M09 M05 M30
;换切槽刀 ;快速定位 ;切槽至ф19 ;暂停修光 ;退刀 ;快速定位 ;切槽至ф19 ;暂停修光 ;退刀 ;退刀 ;关切削液 ;主轴停转 ;程序结束并返回
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注:程序编制中有关数值单位一律采用毫米(mm)制
3.2模拟运行
数控加工程序编制好后将其输入数控车床，然后对刀，在将机床锁住进行程序校验，仔细观察其模拟加工路线是否有干涉、过切、出错等现象，若有应及时对程序错误处进行修改，修改后保存，再次调出修改后的程序进行校验，直到程序万无一失，没有任何错误的情况下方可进行自动加工。注：这个环节是必不可少的，否则会发生打刀等损坏机床其它部件的情况，直接影响机床的加工精度及寿命，更严重的是存在人身安全隐患。
3.3零件加工
装夹好毛坯，调出编制好的程序，直接进行自动加工直至程序结束。
3.4精度自检
将加工好的零件卸下，用游标卡尺、千分尺对零件的尺寸精度及粗糙度进行检测。看是否达到零件的技术要求即可。 致 谢
经过这次的毕业设计，让我深刻的体会到什么叫做作真正的学以置用，这正是我们做学问真正的目的，也正是大多数学者难以做到的一点。
在课堂上学到的都是以理论为主，实践为辅，而现实生活中不论是做什么事情都是以理论为办事依据，实际行动为主。比如：我们的毕业设计就是要以理论知识为原则来设计自已的数控车削加工过程，然后再根据你的设计步骤来进行实践验正，看实践操作是否满足工艺过程和技术要求，若不行则要进行多次修改直到合格为止。在这里我学到了做任何事情要细心、认真、有耐心，考虑每一个细节问题要全面周到。
在设计期间，我们以小组为单位，遇到问题一起分析，找出关键地方，使我们能在较短的时间内找到解决方案，让我们在零件的加工实践操作中和工艺方面的分析得到进一步的认识，也看到了互相学习钻研和拼搏的精神，我的毕业是经过一次又一次的修改和反复的验正，最后在老师的批准下，毕业设计终于合格了。我的毕业设计之所以能圆满的完成是在得到指导老师刘老师、闫老师精心指导下和我们组的其他成员汪卫、张行、倪新、曾旭、金涛同学的互相帮助下完成的，在这里我要忠心的感谢我们的指导老师刘老师、闫老师的精心指导以及我们组其他成员的帮助。我还要真诚的祝福各老师在以后的岁月里身体健康、步步高升;祝福同学们在今后的人生道路上工作顺利、事业有成。
设 计 小 结
在开始做毕业设计前，我认真阅读了毕业设计指导书，对零件图进行仔细的分析，从而在设计前有一个清晰的思路，也为我的设计打下了基础，使我的开题报告能顺利的完成。开题报告完成后，接着开始进行正文的撰写，设计也就正式开始了，首先我们对零件进行了工艺分析，如毛坯尺寸大小的确定和材料的确定，选择合适的加工方案法，拟定加工方案，选择合适的夹具、刀具与切削用量的确定等。在工艺分析上，让我们巩固了在大一大二时学的机械制造、机械制图、机械设计、公差与配合、金属工艺CAD绘图等专业课程，是我更好把各专业课相结合起来去完成毕业设计。随着毕业设计做完，也将意味我的大学生活即将结束，但在这段时间里面我觉得自己是努力并快乐的。在繁忙的的日子里面，曾经为解决技术上的问题，而去翻我所学专业的书籍。经过这段时间我真正体会了很多，也感到了很多。
在两年的大学生活里，我觉得大多数人对本专业的认识还是不够,在大二期末学院曾为我们组织了三个星期的实习，为了更深入的理解并掌握大学的专业知识，加强专业技能。我选择的毕业设计课程是：轴类零件加工。通过次此的分析，需要对刀具的切削参数进行计算等方面的问题给予考虑，这些方面的知识都需要我们去复习以前的知识，在对以前学的知识进行初步系统回顾之后，大脑形成一初步的印象。各专业课之间相关联的知识也能很好的理解。
在这次毕业设计中，给我最大的体会就是熟练的操作技能来源我们平时对专业知识的掌握程度。比如，我们想加快编程速度，除了对各编程指令的熟|<< << < 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 > >> >>| 练掌握外，还得需要你必须掌握零件的工艺方面的知识，对夹具刀具切削用量参数的设定我们必须清楚。
在设计中得到了老师和小组同学的指导与帮忙，非常谢谢!回顾这一个月的设计历程，太多的感想和心得是无法用文字来表达的。每次在遇到难点问题并通过自己的不断努力克服难关时，那份成就感，那种喜悦之情是别人无法体会到的。看到身边的同学都是那么认真投入，相互支持和鼓励的奋进，想像我们以后在工作中也会有这种拼搏的精神。 附 录
华中数控车床实物图
游标卡尺实物图
第五篇：轴类零件的数控加工工艺设计与编程[范文模版]
本科毕业设计(论文)
题目：轴类零件的数控加工工艺设计与编程
2013年5月
轴类零件的数控加工工艺与编程
摘要
本次设计是根据被加工轴的技术要求和年生产量，进行机械加工工艺设计，然后运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计。主要工作包括绘制毛坯图、零件图、夹具总的设计图。了解零件的结构特点和技术要求;根据生产类型和生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析;确定毛坯的种类及制造方法;拟定零件的加工工艺规程;选择各工序的加工设备和工艺设备，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量额定工时;填写加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片等工艺卡片;设计制定选定的加工工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。
关键词：轴;加工工艺;夹具;编程
I
Axial parts of Numerical Control Machining Process
Planning and Programming
Abstract The design is based on the shaft by processing technical requirements and production, machining process design, then use of fixture design of the basic principles and methods, formulate fixture design, completion tongs structure design. The main work of drawing a blank drawing, general, fixture design, understanding of the structure characteristics of the spare parts and technical requirements; according to the type of production and production conditions, parts of the analysis of structure and process; The rough determine the type and method of manufacture; make parts of the processing order of the processes; selection of equipment and processing equipment, to determine the process of machining allowance and process dimensions, calculation of the process of cutting amount and industrial design norm; Fill in machining process card, machining process card and process card; design of selected processing procedures for the fixture, drawing assembly assembly drawing and the main parts of the map.
Key Words: shaft;processing; technology ;fixture;programming
II
符号表
Tj——机动时间
tf——辅助时间 tj——基本时间
——切削速度
ap——背吃刀量
f——进给量
i——进给次数
n——机床主轴转速
l——切削加工长度
l1——刀具切入长度
l2——刀具切出长度
L——刀具或工作台行程长度 d——工件刀具直径
如需要完整文档及cad图等其他文件，请加球球：一九八五六三九七五五
III
IV
目
录
摘要 .............................................................................................................................. I ABSTRACT ............................................................................................................. II 符号表 ....................................................................................................................... III 1 绪论 ......................................................................................................................... 1
1.1研究背景和意义 .................................................................................................. 1 1.2设计目的 .............................................................................................................. 2 1.3研究现状 .............................................................................................................. 2 1.4研究内容 .............................................................................................................. 4
2 零件加工工艺分析 ............................................................................................. 5
2.1零件结构工艺性分析 .......................................................................................... 5 2.1.1零件图纸工艺分析 ........................................................................................ 5 2.1.2零件结构分析 ................................................................................................ 6 2.2零件技术要求分析 .............................................................................................. 6 2.3确定毛坯材料和制造形式 .................................................................................. 6 2.3.1材料分析 ........................................................................................................ 7 2.3.2毛坯分析 ........................................................................................................ 7 2.4零件设备选择 ...................................................................................................... 7 2.5基面选择 .............................................................................................................. 8 2.5.1粗基准选择 .................................................................................................... 8 2.5.2精基准选择 .................................................................................................... 8 2.6确定走刀顺序和路线 .......................................................................................... 9 2.6.1基面先行 ........................................................................................................ 9 2.6.2确定工序尺寸 .............................................................. 错误!未定义书签。 2.7确定切削用量及基本工时 ................................................ 错误!未定义书签。 2.8刀具及量具选择 ................................................................ 错误!未定义书签。 2.8.1刀具选择 ...................................................................... 错误!未定义书签。 2.8.2量具选择 ...................................................................... 错误!未定义书签。
3 专用夹具设计 ..................................................................... 错误!未定义书签。
3.1设计主旨 ............................................................................ 错误!未定义书签。
IV
1 绪论
3.2确定夹具结构设计方案 .................................................... 错误!未定义书签。 3.2.1数控车床常用装夹方式 .............................................. 错误!未定义书签。 3.2.2确定合理装夹方式 ...................................................... 错误!未定义书签。 3.2.3钻孔专用夹具设计 ...................................................... 错误!未定义书签。
4 数控加工程序编程及仿真 ............................................. 错误!未定义书签。
4.1数控加工特点 .................................................................... 错误!未定义书签。 4.2数控编程分类 .................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.1手工编程 ...................................................................... 错误!未定义书签。 4.2.2自动编程 ...................................................................... 错误!未定义书签。 4.3确定编程坐标系及编程原点 ............................................ 错误!未定义书签。 4.4数值计算 ............................................................................ 错误!未定义书签。 4.4.1R6mm、R20mm两圆弧切点坐标计算 ...................... 错误!未定义书签。 4.4.2圆锥大端直径计算 ...................................................... 错误!未定义书签。 4.4.3螺纹尺寸计算 .............................................................. 错误!未定义书签。 4.5程序编程 ............................................................................ 错误!未定义书签。 4.5.1左端 .............................................................................. 错误!未定义书签。 4.5.2右端 .............................................................................. 错误!未定义书签。 4.6MASTERCAM仿真 ............................................................. 错误!未定义书签。 4.6.1建立模型 ...................................................................... 错误!未定义书签。 4.6.2工件及刀具设置 .......................................................... 错误!未定义书签。 4.6.3实体加工模拟过程 ...................................................... 错误!未定义书签。
5 结论 ....................................................................................... 错误!未定义书签。 参考文献 ................................................................................... 错误!未定义书签。 致谢 ............................................................................................ 错误!未定义书签。 毕业设计(论文)知识产权声明 .................................................................... 35 毕业设计(论文)独创性声明 ......................................................................... 36 附录1 MASTER CAM仿真程序代码 .......................... 错误!未定义书签。
V
1 绪论
1 绪论
1.1研究背景和意义
随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达 国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发,提出了全新的制造模式。在现代 制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、 自动控制等高新技术于一体，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、智能化起着举足轻重的作用。
目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化;在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理;在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。
机械制造工艺与机床夹具设计是机械制造工艺学与机床夹具教学的一个不可少的辅助环节。机械制造工艺学是机械工业的基础，是机械产品生产的基本技术，工艺工作是每一个机械企业主要的活动内容，加强工艺技术设计研究，旨在提高工艺水平，提高机械产品质量，降低能源消耗。此次设计的目的在于：根据加工零件的设计要求，运用夹具设计的基本原理和方法，制定夹具设计方案，完成夹具结构设计及加工工艺规程。本次设计是我们全面综合运用本课程的理论知识与实际的一次重要实践，它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，以及从事机械方面工作具有十分重要的意义。
进入21世纪以后,典型轴在制造工艺、刀具等方面都发生了巨大的变化,与以前加工工艺有很多不同。领导了近半个多世纪的多刀车削工艺和手工磨削工艺,由于加工精度低和柔性差等原因,将逐步退出历史舞台。而高速、高效、复合加工技术及装备迅速进入汽车及零部件制造业,轴的高速高效复合加工技术在行业内已有相当程度的应用,也必将代表这一行业的未来发展趋势。本设计说明书就是针对轴类零件的加工工艺及工装的设计进行详细说明的。
本设计详细介绍了轴类零件的结构和各项技术要求及要达到的加工精度;并结合轴的生产类型和材料种类对轴的加工工艺做了详细的分析，另外还对轴的加
1
西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)
工进行了经济性分析，确定了生产方案的可行性;详细介绍了此轴加工过程中所采用的夹具的设计原则、步骤及其工作原理和结构。验正了它的可靠性，还对定位误差进行了分析，确保其能够满足加工精度的要求;还细述了轴加工过程中的刀、量具各一套的设计，使用它们可以提高轴的加工效率。
机械加工工艺和工装设计是机械工程师必备的基本技能，通过本设计说明书的介绍，我们可以清楚地了机械加工的工艺、工装设计的基本原则、方法和步骤，使大家对机械工艺技术工作有一个深入的全方位的了解和认识。
1.2设计目的
通过设计，一方面能获得综合运用过去所学的知识进行工艺分析的基本能力，另一方面，也是对数控加工过程进行的一次综合训练。
通过此次设计，我们可以在以下各方面得到锻炼：能运用已学过的基本理论知识，以及在生产实习中学到相应的实践知识，掌握从零件图开始到正确地编制加工程序的整个步骤、方法。根据被加工零件的技术要求，选择合理的工艺，编制出既经济又合理，又能保证加工质量的数控程序，并且学会使用各类设计手册及图表资料。还可以运用MasterCAM软件进行三维仿真。
1.3研究现状
轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮带轮、凸轮以及连杆等传动件，传递扭矩。机器中作回转运动的零件就装在轴上。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类;或分为实心轴和空心等。
轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动;保证配合轴径对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。
方便直观的几何造型MasterCAM提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。MasterCAM具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。MasteCAM提供了多种先进的粗加工技术，以提高零件加工的效率和质量。MasterCAM还具有丰富的曲面精加工功能，可以从中选择最好的加工方法，加工最复杂的零件。MasterCAM的多轴加工功能，为零件的加工提供了更多的灵活性。可靠的刀具路径校验功能MasterCAM可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况。
2
西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)
CAD/CAM是随着轴类零件的设计理论和CAD/CAM[5]技术的发展而发的。轴类由最初的只能代替手工进行计算，逐步发展到能实现三维实体造型、机构仿真、自动编程等功能,并且还在不断发展下去。
轴类零件在整个制造工业中发挥着重要作用，数控机床代表着一个民族制造工业现代化的水平。随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。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，不仅采取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、提高综合国力和国家地位的重要途径。
数控编程技术[2]是数控技术重要的组成部分。从数控机床诞生之日起，数控编程技术就受到了广泛关注，成为CAD/CAM系统的重要组成部分，各工业发达国家也投入了大量的人力物力开发实用的数控编程系统。在CAD/CAM一体化概念的基础上，出现了并行工程的概念。为了适应并行工程发展的需要，数控编程技术正向集成化和智能化方向发展。进入二十世纪九十年代，随着Web技术的不断发展，传统的产品设计、制造和生产模式正在发生深刻的变革，出现了协同设计制造、异地设计制造、全球制造等一系列新概念和新技术。将Web技术和CAM技术相结合，成为CAM系统的又一重要发展方向。
21世纪数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统的各个方面：追求加工效率和加工质量方面的智能化，如工艺参数的自动生成，简化编程、简化操作方面的智能化，智能化的自动编程、智能化的人机界面等;还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断以及维修等。
数控加工制造技术正逐渐得到广泛的应用,对零件进行编程加工之前，工艺分析具有非常重要的作用。工艺分析是数控加工编程的前期工艺准备工作，无论是手工编程还是自动编程，在编程之前均需对所加工的轴类零件进行工艺分析。如果工艺分析考虑不周，往往会造成工艺设计不合理,从而引起编程工作反复，工作量成倍增加，有时还会发生推倒重来的现象,造成一些不必要的损失，严重者甚。本文通过对典型的轴类零件数控加工工艺的分析，给出了对于一般零件数控加工工艺分析的方法，对于提高制造质量、实际生产具有一定的指导意义。
目前正在研制的新一代CAM系统将采用面向对象、面向工艺特征的基本处理模式，系统的自动化水平、智能化程度将大大提高。国内外企业家和专家们已形成共识：今后相当一段时间内，机械加工技术的发展和竞争，主要是数控技术
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西安工业大学北方信息工程学院毕业设计(论文)
的发展与应用。
1.4研究内容
本次设计主要是通过工艺特点，工艺安排，机械加工工艺过程几个方面对零件加工工艺进行分析，然后对零件的程序进行编制，最后用仿真加工以达到完成对零件的加工程序进行检验。
首先对该课题进行深入的分析，深入研究，认真完成此次毕业设计，主要以论述与设计相结合进行研究与探讨，完成对本设计轴主要部位：内孔、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、退刀槽、螺纹等的加工工艺设计及指定工序的夹具设计。
难点在于设计轴加工工艺过程及其加工时的专用夹具，确定工件的尺寸、公差和技术条件。通过查阅期刊、书籍等相关资料进行对轴加工工艺和夹具的设计进一步了解，思考、分析和掌握轴加工的基本环节，完成计算并设计出轴加工工艺及夹具设计。
4
2 零件加工工艺分析
2 零件加工工艺分析
2.1零件结构工艺性分析
零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。 2.1.1零件图
如零件图2.1、2.2所示。
图2.1 零件二维图
图2.2 零件三维图
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毕业设计(论文)
2.1.2零件结构分析
本零件上由圆柱面、内孔、内圆锥面、圆弧面、沟槽、和螺纹等部分组成。零件车削加工[8]成形轮廓的结构形状较复杂、需两头加工，零件的加工精度和表面质量要求都很高。
该零件重要的径向加工部位有380m)、0.03mm圆柱段(表面粗糙度Rɑ=1.6µm)、R6mm圆弧与R20mm圆弧相切过渡区、4800.03圆柱段(表面粗糙度Ra=1.6µ (表面粗糙度Ra=1.6µm)、长径比为1:2的内锥(小端直径为23o23o0.03的内孔0.0
3、M20*2-6g三角形外螺纹，其余表面粗糙度均为Ra=3.2µm)。零件符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛坯为50mm*130mm。
2.2零件技术要求分析
小批量生产条件，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，未注粗糙度按Ra3.2，毛坯尺寸50mm*130mm。
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。
a. 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; b. 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;
c. 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;
d. 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;
e. 螺纹加工时，为保证其精度，在精车时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。
2.3确定毛坯的材料和制造形式
轴：本次设计轴主要技术指标：年产量5000台/年
该产品年产量Q=5000(件/年)，n=1(件/台)，设其备品率α%为10%，机械加工废品率β%为1%，现制定该曲轴零件的机械加工工艺规程及夹具设计。 年生产纲领：
N =Q*n*(1+ α%+β%)
=5000*1*(1+10% +1%)
=5550(台/年)
6
轴的年产量为5550件，现在已知该产品为中型机械，根据《机械制造工艺设计手册》表1.1-2生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大批量生产。 2.3.1材料分析
该轴零件加工中，刀具与工件之间的切削力较大。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%，P0.035%，S0.035%，Cr0.25%，N0.25%，Cu0.25%。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241HRB，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：δs335Mpa，δb600Mpa，40%，Ak47J。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。 2.3.2毛坯分析
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。
本零件的毛坯宜采用棒料锯割，毛坯至50*130mm，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。
2.4零件设备选择
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[14]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
7
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。
2.5基面选择
机械加工的最初工序只能用工件毛坯上的未加工表面作为定位基准，这种 位基准称之为粗基准。用以加工的表面作定位基准则称之为精基准。在制定零件机械加工工艺规程时，总是先考虑怎样的精基准定位能把工件加工到设计要求，然后再考虑如何运用选取的粗基准，把用作精基准的表面加工出来。 2.5.1粗基准选择
选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工表面之间的位置要求及合理的分配各加工面的加工余量。同时要为后续供需提供精基准，具体有以下原则：为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应该选择一非加工表面为粗基准;为了保证各加工表面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准;为了保证重要的加工面的余量均匀，应选择为粗基准;粗基准的选择应避免重复使用，在同一尺寸上，通常只允许使用一次，做为粗基准的表面应该足够光滑整洁，以使工件定位稳定可靠，加紧方便。轴类零件，以外圆作为粗基准。为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。如果工件上有多个不加工面，则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准，以便保证精度要求，使外形对称等。
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38mm外圆柱段的表面，以体现定位基准是轴的中心线。
在制定零件加工的工艺规程时，正确的选择工件的定位[10]的基准有着十分中的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件个表面的加工顺序也有很大的影响。合理的选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。
2.5.2精基准选择
精基准选择时应能保证加工精度和装夹可靠方便，有以下原则：
基准重合原则;基准统一原则;自为基准原则;互为基准原则;保证工件定 位准确，夹紧可靠、操作方便原则。精基准的选择主要考虑基准重合的问题。当设计尺寸与工序尺寸的基准不重合时，应该进行尺寸计算。
a. 用工序基准作为精基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。
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b. 当工件以某一组精基准定位可以较方便的加工其他各表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以减少工装设计制造费用、提高生产率、避免基准转换误差。
c. 当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面 本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位度要求由先行工序保证。
d. 为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循互为基准、反复加工的原则。
由于此零件全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多个外圆和端面，这也符合基准统一原则。
工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，这个工件是个实心轴，末端要镗一个25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。
2.6确定走刀顺序和路线
加工路线[20]的确定，直接关系到数控机床的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题，应尽量做到工序相对集中，工艺路线最短，机床的停顿时间和辅助时间最少。该零件采用棒料毛坯进行加工，由于毛坯余量较大，因此，采用阶梯切削路线去除毛坯余量，刀具切削路径短，效率高。
2.6.1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。 综上所诉：此零件的的加工顺序如下：
预备加工---车左端面---钻中心孔---镗孔---粗车左端外轮廓---精车左端外轮廓---调头---车右端面---粗车外轮廓---精车外轮廓---退刀槽---粗车螺纹---精车螺纹 工序1：车左端面，将毛坯车为127mm的棒料
工序2：左端面打中心孔 选用5mm的中心钻(手动钻孔) 工序3：左端钻孔(钻20mm深-32mm的孔) 工序4：粗车左端内孔23mm 工序5：粗车48mm的外圆柱面
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工序6：粗车38mm的台阶外圆柱面及倒角
工序7：调头粗车右端面将零件车至要求尺寸进给路线
工序8：调头粗车右端面各部倒角、切外螺纹退刀槽、三角形螺纹 工步路线为：
工步一:自右向左倒角，粗车螺纹20mm圆柱段;
工步二:自右向左粗车R6和R20 mm圆弧面、38 mm圆柱段、R12.5 mm圆弧面、锥长8 mm 的圆锥段;
工步三:自右向左粗车R6和R20 mm 圆弧面、38 mm圆柱段、R12.5 mm圆弧面、锥长8 mm的圆锥段; 工步四:车4mm*16mm螺纹退刀槽; 工步五:粗车螺纹;
工序9：扩左端内孔25mm，深11mm 工序10：半精车48mm的外圆柱面
工序11：半精车38mm的台阶外圆柱面及倒角
工序12：调头半精车右端面将零件车至要求尺寸进给路线
工序13：调头半精车右端面各部倒角、切外螺纹退刀槽、三角形螺纹 工步路线为：
工步一:自右向左倒角，半精车螺纹20mm圆柱段;
工步二:自右向左精车R6和R20 mm 圆弧面、38 mm圆柱段、R12.5 mm圆弧面、锥长8 mm的圆锥段;
工步三:半精车4mm*16mm螺纹退刀槽; 工步四:半精车螺纹;
工序14：铰2300.03mm的孔，再用1:2的铰刀铰小端为25mm的锥孔 工序15：精车4800.03mm的外圆柱面
工序16：精车3800.03mm的台阶外圆柱面及倒角
工序17：调头精车右端3800.03mm圆柱面、切外螺纹退刀槽、三角形螺纹 工序18：精车螺纹
工序19：去除全部毛刺并吹净 工序20：根据技术文件进行检验 工序21：入库
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