轴类零件数控加工工艺设计

毕业论文

标 题：轴类零件数控加工工艺设计

姓 名： 陈新林 学号：20082001353 专业班级： 机械设计与制造2班

系 部： 机械工程系 指导教师：

平顶山工业职业技术学院教务处制

前 言 .............................................................................................................................................. 3

1．零件图数控加工工艺分析 ................................................................................................. 6

1.1读图 审图 ................................................................................................................... 6

1.2零件图结构工艺分析 ................................................................................................................. 7 2．定位基准的选择 ........................................................................................................................ 8 3．零件表面加工方法的选择 （机械制造工艺设计简明手册） ............................................... 8 4．选择数控机床 ............................................................................................................................ 8 5．确定机械加工余量及毛坯尺寸 设计毛坯图 ........................................................................... 9

5.1确定机械加工余量 （机械制造工艺设计简明手册） .................................................. 9 5.2 确定毛坯及尺寸 ............................................................................................................... 9 5.3 设计毛坯图 ..................................................................................................................... 10

5.3.1 确定毛坯尺寸公差 ............................................................................................. 10 5.3.2 确定毛坯热处理 ................................................................................................. 10 5.3.3本轴零件毛坯图如5.3.2-1 ............................................................................... 11

6. 工序设计 .................................................................................................................................. 11

6.1 制订工艺路线................................................................................................................. 11 6.2 选择加工设备与工艺装备 ............................................................................................. 12 6.3选择刀具.......................................................................................................................... 13 6.4 量具的选择 ..................................................................................................................... 13 6.5 确定工序尺寸................................................................................................................. 14

6.5.1 确定圆柱面的工序尺寸 ..................................................................................... 15 6.5.2 确定轴向工序尺寸 ............................................................................................. 15

6.5.3 确定工序尺寸L6.5.5 确定工序尺寸L22、L

21

................................................................................ 19 、L

25、L2435

、L

34

及走刀路线 ................................... 20

如图6.5.5-1 .................................................................................................................. 20

7． 确定切削用量 ........................................................................................................................ 21

7.2 工序Ⅱ车端面 粗 半精 精车右端各部 ....................................................................... 24 9数控加工程序单 .......................................................................................................................... 32 结 束 语 ........................................................................................................................................ 34

前 言

随着科学技术技术突飞猛进的发展，机电产品更新换代速度加快，

对零件加工的精度和表面质量的要求也越来越高，数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标，数控机床能否发挥其高性能，高精度和高效率，并获得良好的效益，关键取决于其可靠性的高低。21世纪的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装备的各个方面，为追求加工效率和加工质量方面的智能化，为提高驱动性能及使用连接方面的智能化，如前馈控制，电动机参数的自适应运算，自动识别负载自动选定模型等；为简化编程，简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程，智能化的人机界面；还有智能诊断，智能监控等方面的内容，以方便系统的诊断和维修。数控机床向柔性自动化系统发展的趋势是：数控机床能方便地与CAD、CAM、CAPP及MTS等联结，向信息集成方向发展。其重点是以提高系统的可靠性，实用化为前提，以易于联网和集成为目标，注重加强单元技术的开拓和完善。从点、线向面的方向发展，另一方面向注重应

用性和经济性方向发展。柔性自动化技术是制造业适应动态市场需求及产品迅速更新的主要手段，是各国制造业发展的主流趋势，是先进制造领域的基础技术。

我选择这个题目是因为此零件既包括了数控车床的又含有普通车床以及铣端面打中心孔机床的加工。用到了铣端面、钻中心孔、钻孔、扩孔、攻螺纹。对我们学过的知识大致都进行了个概括总结。这份毕业设计主要分为5个方面：1.抄画零件图2.工艺分析3.工艺设计4.计算编程，5填写工艺卡片。零件图通过在AUTOCAD上用平面的形式表现出来，更加清楚零件结构形状。然后具体分析零件图由那些结构形状组成。数控加工工艺分析，通过对零件的工艺分析，可以深入全面地了解零件，及时地对零件结构和技术要求等作必要的修改，进而确定该零件是否适合在数控机床上加工，适合在哪台数控机床上加工，此零件我选择在CAK6140控车床上进行,在一次安装中,可以完成零件上平面车锥面,车圆弧以及圆柱表面。分析某台机床上应完成零件那些工序或那些工序的加工等。需要选择定位基准；零件的定位基准一方面要能保证零件经多次装夹后其加工表面之间相互位置的正确性，另一方面要满足数控车床工序集中的特点即一次安装尽可能完成零件上较多表面的加工。定位基准最好是表面已有的面或孔。再确定所有加工表面的加工方法和加工方案；选择刀具和切削用量。然后拟订加工方案确定所有工步的加工顺序，把相邻工步划为一个工序，即进行工序划分；先面后孔的加工顺序，因为平面尺寸轮廓较大，用平面定位比较稳定，先加工平面后在普通车床上加工孔。最后再将

需要的其他工序，衔接于数控加工工序序列之中，就得到了要求零件的数控加工工艺路线。工艺设计是通过工艺分析划分好各个工序，然后用数控加工工件安装和零点设定卡把零件按工序加工的多少把它表现出来使更加明了。最后，查表填写数控加工工序卡、数控刀具卡、刀具运动轨迹路径及坐标点、程序表。

1．零件图数控加工工艺分析

抄画零件图

1.1读图 审图

该轴零件形状比较复杂,它包括外圆、圆锥面、端面、型面、外螺纹、倒角、退刀槽、圆弧等表面的加工。所注尺寸详细、正确。符合数控加工工艺的特点。

表面粗糙度Ra1.6um，提高零件的表面的质量和加工精度，公差等级为中级以上，可对该零件进行双面或多面的顺序加工。采用零件轮廓或两顶尖、辅助工件等基准定位。加工工序较集中，尺寸集中标注方法，利于编程、设计基准、工艺基准与编程原点的统一。

1.2零件图结构工艺分析

该轴零件为锻件，有圆弧表面R36㎜,以及外圆柱表面R36㎜，外圆? 480?0.02㎜，加工圆锥锥度8.5°，切沟槽240?0.02㎜，公称直径46㎜，导程为3㎜，螺距1.5㎜的右旋普通粗牙外螺纹，旋合长度为16㎜，退刀槽为5×2㎜，外螺纹倒角1×45°；公称直径为30㎜，螺距为1.5㎜的右旋细牙内螺纹，退刀槽为4×2㎜内螺纹加工深度为32㎜，内螺纹倒角为2×45°。加工最大外圆? 960?0.02㎜。

1.3材料分析 技术要求 表面粗糙度

该轴零件加工的部位较多，刀具与工件之间的切削力较大。工件材料的可切削性能。内外螺纹装配时应该满足的要求，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：?≥335M，?≥600M，

sbpapa∮≥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。

技术要求：端面可以打中心孔，不要求保留中心孔的零件，故采用60°A型中心孔。轴状原料最小直径在80～120㎜，D=2.5㎜，D1=5.30㎜，L1=2.42㎜，t=2.2㎜。如图所示：

表面粗糙度：由于加工过程中刀具和零件表面之间的摩擦，切削分离时表面金属层的属型变形以及工艺系统的高频振动等原因形成的。加工表面上具有的较小间距和峰谷所组成的微观几何形状特性，对摩擦和磨损、配合、疲劳强度、接触刚度、耐腐蚀性都有很大的影响。按国家标准GB1031-1995规定的参数值系列选取，优先采用第一系列的参数值。工作表面、滚动摩擦表面、轴的圆角、沟槽、配合表面、螺纹表面等的粗糙度选取参数值为Ra1.6um。

2．定位基准的选择

本零件是轴类的装配工件。为避免由于基准不重合而产生的误差，采用两顶尖、三爪自定心卡盘。遵循“基准重合”的原则。由于本轴零件全部表面都需加工，应选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。

3．零件表面加工方法的选择 （机械制造工艺设计简明手册）

1) ? 480公差等级IT9级，表面粗糙度Ra1.6 um，需要粗车、?0.02㎜外圆面，

精车。（参考表1.4-6）2。? 960?0.02㎜外圆面，公差等级IT11级，表面粗糙度Ra1.6 um，需要粗车、半精车、精车。（参考表1.4-6） 2) R36㎜圆弧面，公差等级IT12级，表面粗糙度Ra1.6 um，需要粗车、半

精车、精车。（参考表1.4-6）

3) 切槽? 240内外螺纹退刀槽，槽宽和槽深的公差等级分别为IT13?0.02㎜，

和IT14，表面粗糙度Ra1.6 um，采用切槽刀，粗切、精车。（参考表1.4-80） 4) 端面，本轴零件的端面为回转体端面，尺寸精度可以要求不高，表面粗

糙度为Ra3.2 um，（参考表1.4-6）

5) 钻、扩，? 26、? 28的内孔，公差等级为IT7，表面粗糙度Ra1.6 um，

因为毛坯时孔为锻出，加工方法先钻孔、扩、绞的先后顺序进行。（参考表1.4-7）

6) M30×1.5㎜、M46×1.5㎜的内外螺纹加工公差带分别为6h、7H，表面

粗糙度Ra1.6 um

4．选择数控机床

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、

圆弧面和直锥螺纹等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩、铰等的工作。根据本人设计的轴零件的工艺要求，可以选择经济型数控车床，一般采用步进电机驱动形成开环伺服系统，采用法纳克（FAVNC）数控系统。此类车床结构简单，价格低廉。按照加工轴类零件的装夹和定位基准的要求，选择卡盘顶尖式数控车床，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。由于数控车床的恒线速切削功能，可以选用最佳线速度来切削锥面和端面，使车削后的表面粗糙度值既小又一致。能够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。所以对本人设计的轴类零件的加工是非常有利。

5．确定机械加工余量及毛坯尺寸 设计毛坯图 5.1确定机械加工余量 （机械制造工艺设计简明手册）

钢质模锻件的机械加工余量按JB3835-85确定，根据估算的锻件质量，加工精度及锻件形状复杂系数，由表2.2-25可查得除孔以外各表面的加工余量。

1) 锻件质量 根据零件成品重量3.25Kg，估算为4.15Kg。 2) 加工精度 零件各表面为一般加工精度F1。 3) 该锻件的最大直径为100㎜,长135㎜。

m外轮廓包容体=π(10)2×13.5×7.85g=8.319Kg

2 m锻件=4.15 Kg =4.15/8.319=0.499

按表2.2-10可定形状复杂系数为S2,属于一般级别。

4) 机械加工余量 根据锻件重量、F1 、S 2查表2.2-25 由此查得直径方

向为1.7～2.2㎜，水平方向为1.7～2.2 ㎜,即锻件各外径的单面余量为1.7～2.2㎜，各轴向尺寸的单面余量为1.7～2.2㎜。

5.2 确定毛坯及尺寸

钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。该轴零件的结构

形状和外廓尺寸，因为该零件阶梯轴相差较大，故采用锻件。在分析本轴零件其各表面皆为Ra1.6um，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。毛坯毛坯如表5.1-1

表 5.1-1 轴零件毛坯尺寸

(㎜)

零件尺寸 ∮480-0.02 ∮960-0.02 ∮360-0.02

单边加工余量 2 2 2 锻件尺寸 ∮ 52 ∮ 100 ∮ 40 5.3 设计毛坯图 5.3.1 确定毛坯尺寸公差

毛坯尺寸公差根据锻件重量、形状复杂系数及锻件精度等级从有关的表中查得。本零件锻件重量4.15 Kg，形状复杂系数S2，45钢含碳量为0.42% ～0.50%，其最高含碳量为0.50%。按表2.2-11，锻件材质系数为M1，锻件为普通精度等级，则毛坯公差可从表2.2-13、表2.2-16查得。

本零件毛坯尺寸允许偏差如表5.1-2。毛坯同轴度错差允许值为0.8㎜，残留飞边为0.8㎜。

表5.3.1-2轴毛坯尺寸允许偏差

(㎜)

锻件尺寸 ∮ 52 ∮ 100 ∮ 40

偏差 ?1.4 ?0.6 表2.2-13 根据 ?1.5 ?0.7?1.4 ?0.65.3.2 确定毛坯热处理

钢质轴零件毛坯锻造后应安排正火。以消除残留的锻造应力，并使不均匀的

金相组织通过重新结晶而得细化均匀的组织，从而改善了加工性。 5.3.3本轴零件毛坯图如5.3.2-1

图5.3.2-1

6. 工序设计 6.1 制订工艺路线

工序Ⅰ 车左端面 粗 半精 精车左端各部、倒角、切外螺纹退刀槽

工步1 车端面 工步2 粗车外轮廓 工步3 半精车外轮廓 工步4 精车外轮廓 工步5 倒角

工步6 切外螺纹退刀槽 工步7 车外螺纹 工序Ⅱ 左端面打中心孔

工步1 车左端面中心孔 工序Ⅲ 左端钻孔

工步1 钻孔 工序Ⅳ 扩孔

工步1 扩孔 工步2 倒角 工序Ⅴ 切内退刀槽及内螺纹

工步1 车内退刀槽 工步2 车内螺纹

工序Ⅵ掉头车右端面 粗车 半精车 精车右端各部和切槽

工步1车端面 工步2 粗车外轮廓 工步3 半精车外轮廓 工步4 精车外轮廓

工步5 切槽 工序Ⅶ 清洗 工序Ⅷ 热前检查

6.2 选择加工设备与工艺装备

1) 工序Ⅰ、工序Ⅵ主要是车外圆柱各轮廓表面，由于该轴零件中有圆弧、

锥度、切槽、圆弧槽、倒角、外螺纹退刀槽以及外螺纹。数控车床具有加工精度高，能够作直线和圆弧插补，能够加工轮廓形状特别复杂的表面和尺寸难于控制的回转体，能比较方便的车削锥面，能保持加工精度、提高生产效率，故选用数控车床CAK6140，最大加工直径? 310㎜，最大工件车削长度300㎜，主轴孔直径76㎜，主轴锥度莫氏6号，主轴转速级数为无级，转速范围35～3500r/min，工作精度圆度0.008㎜，粗糙度Ra1.6um，主轴功率15Kw，刀架转为速度0.6s，控制系统为FANUC。 2) 工序Ⅱ、Ⅲ选取卧式数控车床CAK6140型号，最大钻孔直径35㎜，主

轴行程200㎜，主轴箱行程200㎜，主轴端面至工作台距离0～750㎜，主轴轴线至导轨距离300㎜，主轴转速8级，范围50～2000r/min，进给量8级，范围0.11～1.6mm/r，电动机功率7.5Kw，工作台行程325㎜，工作台尺寸450×500㎜。

3) 工序Ⅳ、工序Ⅴ，选用卧式数控车床CAK6140型，最大工件直径×最大

工件长度400 × 750㎜，加工最大长度1000㎜，主轴转速24级，范围10 ～ 1400㎜，电动机功率7.5 Kw。车螺纹，加工螺纹范围1 ～192㎜。

6.3选择刀具

1) 在数控车床上加工的工序，一般都选用硬质合金刀具，加工钢质零件采

用机夹式可转位车刀，为了提高生产率几何经济性，可选用可转位车刀（GB5343.1-85，GB5343.2-85）切槽刀宜选用机夹式切槽刀。 2) I型中心钻，d =2.5㎜，l=14㎜，L=35㎜.(GR35-60)；还可以采用不

带护锥60°中心钻，d=2.5㎜，D0=8㎜，L=50㎜，l=5.5㎜，（GB35-60）。 3) 锥柄扩孔钻，直径28㎜，总的长度为L=270㎜，加工最大长度ι=150

㎜，莫氏圆锥3号；直径30㎜，总的长度为280㎜，加工最大长度ι=160㎜。

4) 钻头，硬质合金锥柄麻花钻，d= ? 26㎜，L=286㎜，l=165㎜

(GB1438-78)。

5) 螺纹车刀，60°普通螺纹车刀C110型号，L=10㎜，B=4㎜，C=3㎜，r=0.5

㎜。

6) 断面车刀，45°.

6.4 量具的选择

本零件属于小批量生产，一般采用通用量具。选择量具的方法有两种；一是根据计量器具的不确定选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。选择时，采用其中的一种方法即可。

1) 选择各外圆加工面的量具。工序Ⅱ、工序Ⅲ精加工外圆? 480?0.02达到图

纸要求，现按计量器具的不确定度允许值U1=0.016㎜。根据表5.1-2，分度值0.02㎜的游标卡尺，其不确定度数值.U＞U1，不能选用。必须U≤U1，故应该分度值0.01的外径百分尺（U=0.016㎜）。从表5.2-9中选择测量范围为100～125㎜，分度值为0.01的外径百分尺（GB1216-85）即可满足要求。按照上述方法选择本零件各外圆加工面的量具。加工?

但由于与加工960?0.02㎜外圆面可用分度值0.05㎜的游标卡尺进行测量，

? 360?0.02㎜外圆面是在同一工序中进行，故用表中所列的一种量具即

可。

2) 选择加工孔用量具，? 26㎜、? 28㎜扩孔经钻削加工。现按计量器

的测量方法极限误差选择其量具。按表5.1-5，精度系数K=10%，计量器具测量方法的极限误差△min=KT=0.1×0.02㎜=0.002㎜。查表5.1-6，可选内径百分尺，从表3.2-10中选分度值0.01㎜，测量范围15～75㎜的内径百分表（GB177-87）即可。

3) 选择加工槽所用量具，槽经切槽刀加工，切削后的精度要求不是很高，

可选用分度值为0.02㎜，范围0 ～100㎜的游标卡尺（GB1214-85）进行测量。

4) 螺纹测量，螺纹测量分综合测量和单项测量。因为本零件加工的是普通

的60°内外螺纹，所以用普通的螺纹量规测量即可，又由于普通螺纹量规分为工作量规、检验量规、校对量规，其代号参照《机械加工工艺手册 表6.5-1》，本零件外圆螺纹直径? 46㎜，采用通端螺纹环规，代号T，主要检查工件外螺纹中径和小径；内螺纹直径? 30㎜，采用止端螺纹塞规，代号Z，检查工件内螺纹的中径和小径。（JB3934-83）。

6.5 确定工序尺寸

工序尺寸一般的方法是，由表面加工的最后工序往前推算，最后工序的尺

寸按零件图样的要求标注,如图6.5-1当无基准转换时，同一边面多次的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当基准不重合时，毛坯尺寸应用工艺尺寸链解算。当各工序的基本余量和公差确定后，可按下述顺序计算各工序尺寸几毛坯尺寸。终加工（精加工）工序尺寸B3，尺寸公差T3由零件图规定，

精加工的工序尺寸 B2=B3+Zbj3，尺寸公差为T2 半精加工的工序尺寸 B1=B2+Zbj2=B3+Zbj3+Zbj2，尺寸公差为T1 毛坯尺寸 B0=B1+Zbj3+Zbj2+Zbj1，尺寸公差为T0 加工余量为 Zb0=Zbj1+Zbj2+Zbj3

6.5.1 确定圆柱面的工序尺寸

圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面根据有关资料已查出本零件各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将总加工余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差安加工的经济加工精度确定。

本零件各圆柱表面的加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度如表6.5.1-1所列。

表6.5.1-1 圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度

（㎜）

加工表面 工序双边余量 粗 半精 960?0.02 360?0.02 480?0.0246 2.5 2.5 2.5 1.5 1.0 1.0 1.0 0.5 0.5 0.5 0.5 — 46.5 46 — 6.3 um 3.2 um — 48.50 480 6.3 um 3.2 um 1.6 um 49.50?0.1?0.02?0.24 36.50 360 6.3 um 3.2 um 1.6 um 37.50?0.1?0.02?0.24 96.50 960 6.3 um 3.2 um 1.6 um 97.50?0.1?0.02?0.24精 粗 半精 精 粗 半精 精 工序尺寸及公差 表面粗糙度 6.5.2 确定轴向工序尺寸

本零件各工序的轴向尺寸如图6.5.2-1、6.5.2-2、6.5.2-3所示。

图6.5.2-1

图6.5.2-2

图

6.5.2-3

确定各加工表面的工序加工余量 本零件各断面的工序加工余量如表6.5.2-2

表6.5.2-2各端面的工序加工余量 （㎜） 工序 加工表面 总加工余量 工序加工余量 Ⅰ 1 2 Ⅱ 3 1 3 2 1.7 2 2 2 Z=1.5 11Z=1.3 12Z23=1.5 Z=0.5 21Z=0.5 24 Ⅳ 4 2 4 1.7 1.7 1.7 Z=1.3 44Z=0.4 42Z45=0.4

6.5.3 确定工序尺寸L22、L21

L=34 ㎜ L=25 ㎜ L=1300?0.2 ㎜ 31=25 ㎜ L232636L=L+Z+Z 22234221 =130+0.4+0.5 = 130.9 ㎜

L=L+Z+Z 21221112 =130.9+1.5+1.3 =133.7 ㎜

6.5.4确定工序尺寸L32、L33、L41、L42、L43以及走刀路线

如图6.5.4-1。

图6.5.4-1

L=L-L-L 31232636

=130-34-25

=71 ㎜

L=L-Z 323124 =71-0.5=70.5 ㎜

L=L-Z+Z 33322321 =70.5-1.5+0.5 =69.5 ㎜

L=L+Z+Z 41364445 =25+1.7=26.7㎜

L=L+Z 424124 =26.7+0.5=27.2㎜

L =Z+L

234143

=27.2+1.5=28.7㎜

6.5.5 确定工序尺寸L25、L24、L35、L34及走刀路线

如图6.5.5-1

L=L-Z 252642 =34-0.4=33.6㎜

L=L-Z+Z 24254442 =33.6-1.3+0.4=32.7 ㎜

L=L+Z 353645 =25+0.4=25.4 ㎜

L=L+Z 343544=25.4+1.3=26.7 ㎜

精半精铣削图6.5.5-1

6.5.4 确定切槽的工序尺寸

切削槽达到零件图样的要求，该槽的中心与右端面的距离L=48㎜（如

1图6.5.2-3），切削槽达到?240?0.02㎜的要求。

7． 确定切削用量

切削用量一般包括切削深度、进给量及切削速度三项。确定方法是先确定切削深度、进给量，再确定切削速度。现根据《金属机械加工工艺人员手册》（第二版 上海科技级数技术出版社出版）确定本零件各工序的切削用量。

7.1.1工序Ⅰ粗 半精 精车左端各轮廓表面、倒角2×45、退刀槽

? 360 加工左端各轮廓表面车圆柱面? 480?0.02㎜和?0.02㎜，圆弧

R2、R20、R5，与加工右端面的方法基本相同，只是左端少加工一段锥面。在粗加工、半精加工以及精加工所用到的切削用量、进给速度以及转速都跟加工右端轮廓面一样。

7.1.2工序Ⅳ 左端钻孔

加工孔?26㎜，刀具选用硬质合金钻头，直径为26㎜，使用切削液为乳化液。《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CAK6140，根据表

3.4-2查得f=0.26～0.40㎜/r，选择f=0.35㎜/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0.8～1.2

㎜，寿命为T=75 min。

3) 钻孔速度v，c=14，zv=0.25，xv=0，yu=0.4，m=0.125 （表

v3.4-7）

cdzvvo（m/min） ??yuTmaxvfp =28.8 m/min

由表3.4-7知，钻孔速度的修正系数，kmv=0.88 klv=0.75

v/=v×kmv×klv

=19 m/min

1000v// n?πdo =232r/min

查Z535型钻床取n=195 r/min，实际切削速度为v=16 r/min 。

7.1.3工序Ⅴ 扩孔

扩孔主要加工?28㎜和?30㎜，在前面确定刀具时有介绍。《机械加工工艺手册》

1) 确定进给量f，根据表10-72进给量为f=0.8～1.2㎜/r，选择

f=0.85㎜/r，v=47m/min。( 表3 .4-7)

2) 扩孔钻磨钝标准及刀具寿命，扩孔磨钝标准为0.5～0.7㎜，寿命

为40min。

3) 确定切削速度v和转速n，由于切削条件的不同，切削速度尚需进

行修正，kmv=0.88 klv=1.02 故

v/=v×kmv×klv

=42 m/min

1000v// n? oπd =477 r/min

根据Z535型钻床取n=400 r/min，实际扩孔速度v=35m/min 。

7.1.4工序Ⅵ 车内螺纹退刀槽

主要先进行钻孔、扩孔，才能够车内退刀槽，又由于要加工内外螺纹，所以选择在同一车床上加工，即数控CAK6140车床。刀具为硬质合金焊接式内螺纹退刀槽。加工程度上刀具、速度等都有严格的要求。

根据表查得速度v=32 m/min，故

n?1000v πd =339 r/min

根据车床CAK6140转速n=320 r/min，实际速度为30 m/min。

7.1.5工序Ⅶ车内外螺纹及倒角

车外螺纹M46×3（P1.5），车内螺纹M30×1.5，粗车外螺纹时走刀次数3次，精车2次，粗车内螺纹走刀次数4次，第一次走刀0.40㎜，最后一次走刀0.013㎜，切削速度26～43 m/min。（《机械制造工艺设计手册》 表7.1-8）

1) 车内螺纹并倒角1×45°，确定螺纹速度v,内螺纹的螺距为s=1.5

㎜，c=65，T=63min，i=3，车螺纹的切削速度计算公式（《金属机

v械加工人员手册》 表10-154）

ci0.97(m/min) v?v0.341.29Ts =27.3m/min

n?1000v ?d =289.6 r/min

根据CA6140车床转速要求选择n=250 r/min ，实际车螺纹速度v=23.5 m/min 。

2) 车外螺纹，确定外螺纹速度v，外螺纹得螺距为s=1.5㎜，c=65，

vT=63 min，i=4。（《金属机械加工人员手册》 表10-154）

ci0.97 v?v(m/min)

0.341.29Ts =38.8 m/min

n?1000v ?d =268.4 r/min

根据数控CA6140车床转速要求选择n=250 r/min ，实际车螺纹速度v=23.5 m/min 。

7.2 工序Ⅱ车端面 粗 半精 精车右端各部

在轴零件的右端加工中要车圆锥面8.5°，圆弧面R3、R4、R15、R36，以及圆柱面?480?0.02㎜，表面粗糙度达到Ra1.6um。

7.2.1车端面

a) 确定车削深度a，由于左右单边余量分别为1.7㎜和2㎜，但考虑

p到后面几道加工工序，所以左端面选择车削深度为1.3㎜，右端面选择车削深度为1.5㎜，一次走刀完成。

b) 确定进给量f ，根据表10-118，f=0.2～0.3㎜/r，按车端面钻中

心孔机床的进给量要求f=0.3㎜/r。

c) 确定车刀磨钝标准，根据表10-107，车削后刀面允许的磨损量0.5～

0.6㎜，其最大磨损量为0.6㎜。

d) 确定切削速度v，切削速度v可根据公式计算，也可直接由表中查出，

根据表。。。。。选用YT15硬质合金铣刀加工?=670M钢材，a≤

bpap2㎜，f≤0.3㎜/r，切削速度为50～80m/min，根据车端面刀的车削要求选择v=65m/min。

1000v ?d65?1000 =r/min

??48 n? =431 r/min

按车端面机床说明书转速n=450 r/min，实际切削速度v=68 m/min。

7.2.2粗车右端各轮廓表面

1) 粗加工时选择的刀具为机夹式车刀（硬质合金车刀）YT5，根据《机

械加工工艺手册》表2.4-3查得车刀刀杆尺寸25×25㎜，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前角刀面r=12°，后角a=6°，主

。。偏角k=75°，副偏角kr/=10°，刃倾角?=0°。刀尖圆弧半径

sr?=0.8。切削深度a=2.5㎜，进给量为f=1.0㎜/r。

?p2) 选择车刀磨钝标准及耐用度，根据表2.4-1查得粗车磨损限度为

1.0～1.4㎜，表2.4-2车刀耐用度为3600T(s)。

3) 切削速度v，查表为v=136m/min，查表8.4-12进行修正，查出修

正系数为kmv=0.82 故

v/=136×0.82=112 m/min

1000v// n?oπd =739 r/min

根据数控车床的转速选择n=685 r/min，实际速度v=103m/min。

7.2.3半精车右端各轮廓表面

所选用的刀具跟粗加工的刀具相同，加工的方法也基本相同，要求表面粗糙度达到Ra3.2um。《机械加工工艺手册》

1) 根据加工时的要求选择切削深度为a=1.0㎜，

p2) 确定进给量f，根据表8.4-2查出f的范围0.35～0.8㎜/r 按机床

的要求选择f=0.6㎜/r。

3) 切削速度v，v=103m/min，按表8.4-12进行修正，查出修正系数为

kmv=0.78故

v/=103×0.78=80.3 m/min

1000v// n?πdo =532 r/min

根据选择的数控车床MJ460的转速为n=520 r/min，实际速度为v=78.4 m/min。

7.2.4精车右端各轮廓表面

在精车的过程中，各轮廓表面粗糙度为Ra1.6um，选择刀具刃倾角参考

l=170?=2°，值表8.2-65，刀尖圆弧半径?=0.4㎜。车刀刀杆尺寸32×25，

s?㎜。表8.2-58，前角r=10°，后角a=7°，主偏角k=30°。

。r。进给量f，根据表8.2-67查知，最大进给量为0.10～0.35㎜/r，选择进给量为f=0.11㎜/r。

确定切削速度v，查表速度为v=115m/min，修正系数kmv=0.81 故

v/=115×0.81=93.1m/min

1000v// n?oπd =617 r/min

根据选择的数控车床CAK6140的转速为n=910 r/min，实际速度v=93

m/min。

7.2.5切槽

切槽?240=5°，?0.02，选择硬质合金切槽刀YT5，前角r=8°，后角a。。切削刃形状为平面刃，副偏角kr/=2°，切刃宽度为5㎜和4㎜，切削用量f范围0.13～0.22㎜/r，选择f=0.10㎜/r ，v=41m/min修正数为kmv=0.63。

v/=v×kmv

=25.8m/min

n/?1000v/πdo =342r/min

根据选择的数控车床CAK6140的转速选择n=350 r/min，实际速度v=26 m/min。

8填写数控加工工艺卡片 8.1数控加工工艺过程卡

产品代数控加工工艺过程卡 号 零件名零件材料 毛坯种类 毛坯硬度 毛重/kg 称 轴 45钢 锻件 350HBS 4.15Kg 工 序 工序名称及内容 设备名称 夹具 刀具 号 Ⅰ Ⅱ 切两端面打中心孔 卧式数控车三爪卡盘 45°断面刀。床CAK6140 中心钻 粗、半精、精加工右卧式数控三爪卡盘 机夹式可转端各部以及切槽位外圆车刀车床以及机夹式0㎜ ?24?0.02切槽刀 CAK6140 零（部）件代号 净重/kg 量具 0～300;0.02深度尺样板 分度值为0.02㎜，范围0 ～100㎜的游标卡尺，分度值0.01的外径百分尺 分度值为0.02㎜，范围0 ～100㎜的游标卡尺，分度值0.01的外径百分尺 15～75㎜的内径百分表 乳化液 3.25Kg 辅具 切削液 Ⅲ 掉头粗、半精、精加工左端各部 切外螺纹退刀槽 卧式数控车床CAK6140 三爪卡盘 机夹式可转位外圆车刀以及机夹式切槽刀 乳化液 Ⅳ 钻孔?26㎜ 卧式数控车床CAK6140 三爪卡盘 硬质合金锥柄麻花钻 乳化液 Ⅴ 扩孔?26㎜、?28㎜、 卧式数控车床CAK6140 三爪卡盘 锥柄扩孔钻 15～75㎜的 内径百分表 乳化液 Ⅵ 切内螺纹退刀槽 Ⅶ 车内外螺纹 三爪卡盘 硬质合金焊接式内螺纹床CAK6140 退刀槽 卧式数控车三爪卡盘 螺纹车刀 卧式数控车床CAK6140 Ⅷ Ⅸ 编 制 清洗 热前检查 审核 清洗机 批准 分度值0.01 的外径百分尺 通端螺纹环 规 止端螺纹塞规 乳化液 乳化液 共 1 页

8.2数控加工工序卡

数控加工工序卡 零（部）件代号 数控加工工序卡 材料名称 45钢 机床名称 数控车床 夹具名称 三爪卡盘 顶尖 切削液 乳化液 零（部）件名称 品代号 工序名称 工序Ⅱ 粗、半精、加工右端各部以及槽 材料牌号 20CrMnTi 机床型号 数控车床CAK6140 夹具编号 备注 工步 工作内容 刀具 量具 进给速主轴转速背吃刀量 度FS（r/min） （mm/r1 2 分度值为0.02㎜，范围0 ～100粗车、半精车、精车圆锥面、圆机夹式可转位685、910、1.25、㎜的游标卡尺，分103、柱面?480，圆弧R5、R3 外圆车刀 910 0.5、0.25 ?0.02度值0.01的外径百分尺 分度值为0.02车左外退刀槽 退槽刀 ㎜，范围0 ～100450 0.2 80 ㎜的游标卡尺 车左外螺纹 螺纹刀 采用通端螺纹环规，代号T 400 3

4 钻孔?26㎜ 锥柄麻花钻 5 扩?28㎜、?30㎜ 锥柄扩孔钻 选内径百分尺，选分度值0.01㎜，测量范围15～75㎜的内径百分表（GB177-87） 选内径百分尺，选分度值0.01㎜，测量范围15～75㎜的内径百分表（GB177-87） 分度值为0.02㎜，范围0 ～100㎜的游标卡尺 采用止端螺纹塞规，代号Z 450 0.2 90 450 0.2 90 6 车内退刀槽 内退槽刀 450 0.2 90 7 车内螺纹 内螺纹刀 450 8 9 改标记 分度值为0.02粗、半精、精车圆锥面、圆柱面㎜，范围0 ～100机夹式可转位?480? 360㎜的游标卡尺，分?0.02、?0.02，圆弧R3、外圆车刀 度值0.01的外径R36、R15 百分尺 机夹可转位车分度值0.01的外切槽?240 ?0.02刀 径百分尺 文件数量 签字 日期 编制 审核 号 910 0.25 350 批准 0.8 日期 26

8.3数控加工刀具卡

产品代号 数控加工刀具卡 零件材料 序号 刀具号 45钢 刀具规格名称 毛坯种类 数量 零（部）件代号 零（部）件名称 锻件 加工表面 零件名称 零件图号 刀尖半径mm 备注

Ⅰ T01 端面刀 机夹可转位车刀 PCGC12525-09Q 1 左右端面 粗车半精以及精加工圆锥面、 Ⅱ T02 1 圆柱面、?46、?480?0.02，圆弧R5、R2、R20、R36、R4、R15 0.8 Ⅲ T03 车外槽刀 1 切外槽 Ⅳ T04 外螺纹刀 1 外螺纹M46×3 Ⅴ T05 锥柄麻花钻 1 钻?26㎜ Ⅵ Ⅶ Ⅷ 刀具调整 简图 编制 T06 T07 T08 锥柄扩孔钻 车内槽刀 内螺纹刀 1 1 1 扩?28㎜、?30㎜ 车内槽 内螺纹M30×1.5

审核 批准 年 共 页 月 日 第 页 8.4刀具运动轨迹及坐标值

工序Ⅱ的刀具运动轨迹及坐标值

四川职业技术学院 零件图2005 号 程序编O0703 号 刀具号 刀具直径 T01 T02 2mm 3mm 比 例 刀具运行轨迹图 零件名称 车床类型 半径补偿 轴 1 : 1 共 2 页 第 1 页 数控CAK6140 刀具长度 60 70 1. 车端面 2．车锥面锥度为8.5° 3. 车圆弧R3、R36、R4、R15

T03 T04 2mm 4mm 60 60 4. 切槽?240?0.02 备注

该轨迹图中各点的坐标值见续表 9数控加工程序单

主程序： O0703

结合刀具轨迹图确定轨迹的各基点的坐标数值，为了减少编程工作量，提高编程质量，运用循环功能，结合FANUC数控系统的编程特点，编制出该零件的加工程序如下表。

O0703

M03S600T0202 G00X105Z2 G71U2R1

G71P10Q20U0.4W0.2F0.2 N10G00X44 G01Z0F0.1 X46Z-1 Z-21 X48

Z-31

G02X54Z-34R3 G01X86

G03X96Z-39R5 N20G01Z-60 G00X100 Z100 M05 M00

G00X44Z2

M03S1000T0202 G70P10Q20 G00X100 Z100

M03S400T0303 G00X50Z-21 G01X44 G00X100 Z100 T0404 G0048Z2

G92X46Z-18F1.5 X45.2 X44.6 X44.2 X44.04 X44.04 G00X100 Z100

车左内槽以及内螺纹 M03S400T0707 G00X20 Z-16 X24 G01X34 G00X20 Z100 T0808 G00X32Z2

G92X30Z-14F1.5 X30.4 X30.8 X31.2

X31.4 X31.8 X31.96 X31.96 G00X100 Z100 M05 M30

掉头车右端 M03S400T0202 G00X105Z2 G71U2R1

G71P3040U0.4W0.4F0.25 N30G00X40 G01Z0F0.2 X48Z-20 Z-26.7

G02X46Z-28.5R3F0.15 X36Z-60.5R36F0.2 G01Z-71 X81

N40G03X96Z-86R15F0.15 GOOX100 Z100 M05 M30

结 束 语

这次毕业设计在指导老师细心、耐心的指导和自己的努力下，这次毕业设计圆满的结束了，最大的收获就是自己在完成设计的过程中撑握了这三年来所学的知识，同时也学到了更多的新知识。通过这次的毕业设计提高了自己对资料的收集和查阅能力；会合理应用资料和工具软件解决设计问题，提高设计效率；锻炼自己分析问题和解决问题的能力；会对零件进行工艺分析，能解决中等以上复杂程度零件的工艺问题和数据处理问题；提高编程能力，编制合理的加工程序。同时自己学会了遇到问题后，怎样的办法去解决问题和利用有限的资料去解决的能

力，并对这三年来所学的知识的一个综合运用，另一面看也检查了自己对知识的掌握的情况，也为自己今后的工作打下了一定基础。做设计中的每一步对我来说都是新的尝试与挑战，终于在左旺老师的细心指导和严格要求下顺利画上句号。衷心感谢指导老师左旺老师。毕业设计中的许多疑点和难点都得益于指导老师的指导。如果没有指导老师的认真负责和同学的无私帮助，想必我在毕业设计过程中会走很多弯路。

在做这次毕业设计过程中使我学到了很多有用的知识，比如在做工艺分析时懂得了先要分析零件形状结构,然后选择加工机床。数控机床加工中所有定位基准和装夹方案的确定、工步的刀具选择、走刀轨迹、切削用量、加工余量等都要预先确定好并编入加工程序。一个合格的编程人员首先应该是一个很好的工艺员，他对数控机床的性能、特点和应用、切削规范和标准工具系统等要非常熟悉，否则就无法做到全面、周到地考虑加工的全过程，并正确、合理地编制零件的加工程序等等。我感到不论做什么事都要真真正正用心去做，踏踏实实一步一个脚印的走才会使自己更加的成长，没有学习就不可能有实践的能力，没有自己的实践就不会有所突破，希望这次经历能让我在以后的学习生活中不断成长与进步。 虽然我这次毕业设计中还有些不是很完善的地方，但这是我认认真真踏踏实实做出来的，凝聚了我的知识、我的时间和我的精力。通过完成这次毕业设计，首先让我熟悉了我们以前所学的知识，把比较分散的知识集中化，对我们以前所学的各科知识进一步的熟练、巩固与提高。同时也锻炼我们在工艺设计及数控编程等方面的实际能力。也使我们能够系统的集中的复习、总结了这二年多所学的各学科的知识。让自己在专业方面有很大的提升。

参考文献

主要参考文献、资料

机械加工基础 主编：马幼祥 数控车工（技师、高级技师） 数控加工工艺与编程 主编：丛绢

数控机床加工程序的编制 主编：韩鸿鸾 荣维芝 公差配合与技术测量基础 主编：胡荆生 数控加工工艺及设备 主编：赵长明 刘万菊 机械制图 主编：刘力

Auto CAD 2006工程绘图教程 主编：曾令宜

后 记

通过两个月的忙碌，在老师的指导下，毕业设计终于完成了。此次设计的题目是常用的轴类零件的加工以及加工工艺。此次设计中，让我看到了自己许多方面的不足之处，给自己以后指明了努力的方向，同时，在老师的耐心指导下，让我明白了以前许多迷惑的地方，更加熟练的使用一些编程技巧和加工过程当中如何保证加工精度的方法。还有，此次设计当中，我查阅了许多有关于数控专业的书籍，拓宽了我的视野，也明白自己现在学的还太少，还有太多需要补足的地方。最后，我要诚挚的感谢有关专业老师以及我的毕业设计指导老师。

陈新林

2010年04月08日

后 记

通过两个月的忙碌，在老师的指导下，毕业设计终于完成了。此次设计的题目是常用的轴类零件的加工以及加工工艺。此次设计中，让我看到了自己许多方面的不足之处，给自己以后指明了努力的方向，同时，在老师的耐心指导下，让我明白了以前许多迷惑的地方，更加熟练的使用一些编程技巧和加工过程当中如何保证加工精度的方法。还有，此次设计当中，我查阅了许多有关于数控专业的书籍，拓宽了我的视野，也明白自己现在学的还太少，还有太多需要补足的地方。最后，我要诚挚的感谢有关专业老师以及我的毕业设计指导老师。

陈新林

2010年04月08日

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/v05g.html