1、 烟 台 工 程 职 业 技 术 学 院 数控技术 系 机械制造与自动化 专业 机制 12501 级 题 目 :轴类零件的数控工艺设计与编程 姓名 :张铂林 学号 : 指导教师（签名） : 二一 六 年 五 月 八 日 烟台工程职业技术学院毕业设计（论文 ) 诚 信 承 诺 书 本人郑重承诺： 我所撰写的设计（论文） 轴套类配合件工艺分析与数控加工是在老师的指导下自主完成，绝对没有剽窃或抄袭他人的论文或成果。如有剽窃、抄袭，本人 愿意为由此引起的后果承担相应责任。 毕业论文（设计）的研究成果归属学校所有。 学生 (签名 )： 2016 年 5 月 8 日 目 录 摘要 4 前言 4 1零件图数
2、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 5.1 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
3、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 19 6.5.5 确定工序尺寸 、 、 、 及走刀路线 20 如图 6.5.5-1 20 7 确定切削用量 21 7.2 工 序车端面 粗 半精 精车右端各部 24 9 数控加工程序单 32 10 总结 33 轴 类 零 件 的数控 工艺 设计与编程 摘要： 随着科技的不断发展，数控技术在企业中发挥的作用越来越大，而轴套类零件是零件加工中经常遇到的典型轴类零件之一。轴套类零件是旋转体零件 ,一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹以及相应的端面组成。轴类零件的位置精度要求比较高 ,应该保证装配传动件的轴颈对支撑
4、轴颈的同轴度要求 ,否则会 影响传动件的传动精度 ,产生噪音影响使用寿命。在加工过程中应该根据不同的的工作条件和要求来选用不同的材料并采取不同的热处理来获得一定的强度、韧性和耐磨性 ,来提高零件的使用寿命，节约材料创造良好的效益。本设计通过对数控加工的工艺特点、加工零件工艺性等进行分析，选择合适的加工方法，设计合理的加工工艺过程，充分发挥数控加工的优质、高效、低成本的特点。 关键词：加工工艺、轴类零件、数控加工、刀具 前 言 现代科技飞速发展，机械加工行业日新月异。在当今世界，普通车床已经逐渐退出历史舞台，数控机床的普及率已经达到了 一个相当高的水平，使得机械制造业越来越发达。同时运用大型 C
5、AD、 CAE、 CAM 设计软件辅助产品的研发，产品的周期越来越短，产品的质量越来越高，劳动力大大减小。在任何时代，数控机床都会不断发展，无论在军事领域还是在民用领域都将得到广泛应用。中国作为一个发展中国家，更要不断发展机械工业，作为一名数控技术的学习者，要与时俱进，不断发展，提高自身水平。通过在烟台工程职业技术学院数控技术 系 5 年的学习和实 践，我已经能够独立地完成常见轴类零件的图纸识读、工艺分析、程序编制、运行加工以及尺寸和表面质量的保证。在此临近毕业之 际，我选择了轴类零件的数控工艺设计与编程课题。 1零件图数控加工工艺分析 零件图 1.1 读图 审图 该轴零件形状比较复杂 ,它包
6、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 00.0248，加工圆锥锥度 8.5，切沟槽 00.0224 ，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
7、 ，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 00.0296。 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 0.42% 0.50%， Si0.17 0.37%， Mn0.50 0.80%， P 0.035%， S 0.035%， Cr 0.2
8、5%， 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： s 335Mpa ， b 600Mpa ， 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
9、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
10、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) 00.0248 外圆面，公差等级 IT9 级，表面粗糙度 Ra1.6 um，需要粗车、精车。 2。 00.0296 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。 (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。 (3)切槽 00.0224 ，内外螺纹退刀槽，槽宽和槽深的公差等级分别为 IT
11、13和 IT14，表面粗糙度 Ra1.6 um，采用切槽刀，粗切、精车。 (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， (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。 (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
12、 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
13、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 6.5.1-1 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 = 210
14、()2 13.5 7.85g=8.319Kg m锻件 =4.15 Kg =4.15/8.319=0.499 (4)机械加工余量 根据锻件重量、 F1 、 S 2 查表 5.1-1 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。 毛坯如表
15、5.1-1 表 5.1-1 轴零件毛坯尺寸 ( ) 零件尺寸 单边加工余量 锻件尺寸 480-0.02 2 52 960-0.02 2 100 360-0.02 2 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%。，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 5.3.1-2 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
16、 5.3.1-2轴毛坯尺寸允许偏差 ( ) 锻 件尺寸 偏差 根据 52 1.40.6 表 2.2-13 100 1.50.7 40 1.40.6 5.3.2 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 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
17、 7 车外螺纹 工序 左端面打中心孔 工步 1 车左端面中心孔 工序 左端钻孔 工步 1 钻孔 工序 扩孔 工步 1 扩孔 工步 2 倒角 工序 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 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 清洗 工序 热前检查 6.2 选择加工设备与工艺装备 (1)工序、工序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
