数控机床轴类零件加工工艺分析的毕业设计Word格式.docx

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加强对在加工机械零件时的零件工艺分析、加工精度、刀具机床的选用、刀具补偿，工件的定位与装夹的分析等。

同时提高我们编写技术文件、编写数控程序、仿真数控机床操作的独立工作能力。

设计概述（观点）：

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，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.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对所学知识的掌握程度和灵活规范的运用所学知识，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。

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，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。

第二章零件图车削加工工艺分析

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。

零件如下图所示：

图1.1零件图

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，其中较严格直径尺寸精度要求的如Φ28±

0.02mm,фmm,轴线长度的精度如5±

0.04mm，27.5±

0.04mm，粗糙度3.2μｍ，球面Sфmm。

可控制球面形状精度30°

的锥度等要求。

经分析，可以采用以下几点工艺措施：

（1）零件上由精度较高的尺寸数据如圆柱ф28±

0.02mm、фmm，轴向长度5±

0.04mm、27.5±

0.04mm，球Sфmm，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：

上述坐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，通过计算到端部R5mm的圆弧与直线的切点坐标为（2.922，0），与R17mm的圆弧切点坐标为（7.791，-6.136），R17与Sф29mm的切点坐标为（11.210，-20.791），Sф29mm与R5mm的切点为（12.271，-37.739），R5mm与ф23mm的切点坐标为（11.5，-40.406）。

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。

2.2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。

选择数控机床HNC-CK6140加工该零件。

数控机床HNC-CK6140实物图见附录一。

2.3确定零件的定位基准和装夹方式 

2.3.1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。

2.3.2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；

（3）自为基准原则；

（4）互为基准原则。

2.3.3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。

2.3.4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，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ф23mm，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2.3.1 

加工螺纹的装夹图

图2.3.2加工圆弧的装夹图

2.4加工方法的选择和加工方案的确定

2.4.1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。

2.4.2加工方案的确定

零件上精度比较高的表面加工，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。

2.5工序与工歩的划分

2.5.1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工序 

；

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。

2.5.2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，ф21×

25mm─→端面ф28mm─→圆柱ф28mm─→30°

的锥台面─→ф23×

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：

外圆车刀平端面─→右端面外圆车刀圆弧R5mm─→圆弧R17mm─→球ф29mm─→圆弧R5mm─→ф23×

5mm─→切槽刀切槽5×

1.5mm

2.6确定加工顺序及进给路线 

2.6.1零件加工必须遵守的安排原则

（1）基面先行 

先加工基准面，为后面的加工提供精基准面，所以应先选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，ф23mm螺纹调头后一次加工R5mm，ф29mm，ф23mm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。

2.6.2进给路线

在数控加工中，刀具对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，确定该零件的进给路线有两步。

如下图所示：

图2.6.1 

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ф21mmm、ф28mm、ф23mm到槽5±

0.04mm的左端面处后，精车外形路线同粗车一样，再换刀切削5×

1.5mm的槽，最后再换刀切削螺纹。

如图2.6.2螺纹加工路线。

图2.6.2 

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、R17mm、ф29mm到ф23mm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2.6.3螺纹加工路线。

图2.6.3 

圆弧加工路线

2.7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、硬度好、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，结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、精车时在这里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，副偏角应选择Kr′大一点的，取Kr′=40°

右端面外圆车刀。

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。

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。

使用刀具如表7-1所示：

表2.7.1 

数控车加工刀具卡片

序号

刀具号

刀具规

格名称

数量

加工表面

备注

1

T01

硬质合金外圆车刀

平端面、粗车轮廓

右偏刀

2

T02

右端面外圆车刀

精车轮廓

3

T03

高速钢切槽刀

切槽

4

T04

60°

高速钢外螺纹车刀

车削螺纹

2.8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