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1、X X 级 数控专业毕业设计（论文）题目： 课题10 典型轴类零件加工加工分析学 号： 11111 姓 名： 专 业： 班 级： 指 导 教 师： 完成时间：X X X X年 XX月X X 日摘 要随着机械工业的不断发展，机械产品的机构越来越合理，其性能、精度和效率也越来越高，生产类型也由大批大量生产向多品种小批量生产转化。因此，对机械产品的加工相应提出了高精度、高柔性与高度自动化的要求。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断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（it、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这
2、些行业所需装备的数字化已成发展趋势。数控机床是现代加工车间最重要的装备。掌握现代数控技术知识是现代机电类专业学生必不可少的。因而，此次以典型零件加工为例，来具体阐述数控技术的应用和基本的操作以及注意事项。深入的了解数控技术的意义。关键字：典型零件 加工 意义目 录1、典型轴类零件的加工51.1零件图工艺分析51.2毛坯的选择81.3热处理的分析81.4数控机床的选择81.5确定零件的定位基准和装夹方式81.6刀具选择91.7确定加工顺序及进给路线111.8切削用量选择122、切削步骤132.1确定工件坐标系132.2编写零件程序142.3设置刀补并检验143、结束语154、致谢155、参考文献
3、15 编者：沉默是金 2006年6月1典型轴类零件的加工数控技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。现代数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。数控技术集传统的机械制造技术、计算机技术、成组技术与现代控制技术、传感检测技术 、信息处理技术、网络通讯技术、液压气动技术、光机电技术于1体，是现代先进制造技术的基础和核心。 此次研究的课题是典型轴类零件的加工，此类零件是旋转体零件，其长度大于直径，加工表面通常有内外圆柱面、圆锥面，以及螺纹、花键、键槽、横向沟、沟槽等。轴类
4、零件根据轴上表面类型和结构特征的不同，轴可分为光轴、空心轴、半轴、阶梯轴、花键轴、十字轴、偏心轴、曲轴、凸轮轴等多种形式。 对于轴类零件的技术要求，通常有以下几个方面：1. 1、直径精度和几何形状精度 2. 2、相互位置精度 3. 3、表面粗糙度轴类零件的材料和热处理工艺，一般轴类零件的材料通常采用45钢，通过正火、调质、淬火等不同的热处理工艺，获得一定的强度、韧性和耐磨性。中等精度而转速较高的轴类零件可选用40Cr等合金结构钢，经调质和表面淬火处理，可获得较好的综合力学性能。精度较高的轴可选用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn等，通过调质和表面淬火获得更好的耐磨性和耐疲劳性。高转速、重载等条件
5、下工作的轴可选用20CrMnTi、20Cr、38CrMoAl等，经过淬火或渗碳处理获得高的表面硬度、耐磨性和心部强度。轴类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件三种。光轴和直径相差不大的阶梯轴毛坯一般以棒料为主。外圆直径相差较大的轴或重要的轴（如主轴）宜选用锻件毛坯，既节省材料、减少切削加工的劳动量，又改善其力学性能。结构复杂的大型轴类零件（如曲轴）可采用铸件毛坯。在轴类零件中，车床主轴是最具代表性的零件，其工艺路线长，精度要求高，加工难度大。因而我们在进行加工的时候，一定要考虑到这一系列的要求和工艺，因而使得成品有很好的质量保证。（附图）1、 典型轴类零件1.1零件图工艺分析1.首先了解分析零件图要考
6、虑的问题。在车削加工中手工编程时，要计算每个节点坐标；在自动编程时，要对构成零件轮廓所有几何元素进行定义。因此在分析零件图时应注意：（1）零件图上是否漏掉某尺寸，使其几何条件不充分，影响到零件轮廓的构成；（2）零件图上的图线位置是否模糊或尺寸标注不清，使编程无法下手；（3）零件图上给定的几何条件是否不合理，造成数学处理困难。（4）零件图上尺寸标注方法应适应数控车床加工的特点，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。2尺寸精度要求分析零件图样尺寸精度的要求，以判断能否利用车削工艺达到，并确定控制尺寸精度的工艺方法。在该项分析过程中，还可以同时进行一些尺寸的换算，如增量尺寸与绝对尺寸及尺寸链计算等
7、。在利用数控车床车削零件时，常常对零件要求的尺寸取最大和最小极限尺寸的平均值作为编程的尺寸依据。3形状和位置精度的要求 零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。加工时，要按照其要求确定零件的定位基准和测量基准，还可以根据数控车床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效的控制零件的形状和位置精度。4表面粗糙度要求表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控车床、刀具及确定切削用量的依据。5材料与热处理要求零件图样上给定的材料与热处理要求，是选择刀具、数控车床型号、确定切削用量的依据。通过自己的CAD制图，确定了很好的精确基础。因而可以顺利的进行工艺分析。该零件表面由
8、圆柱、顺圆弧、逆圆弧、螺纹及内孔等表面组成。其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；尺寸标注完整，轮廓描述清楚。零件材料为45钢，无热处理及硬度要求。 （1）公差是实际参数值的允许变动量。参数，既包括机械加工中的几何参数，也包括物理、化学、电学等学科的参数。几何参数的公差有尺寸公差、形状公差、位置公差等。尺寸公差。指允许尺寸的变动量，等于最大极限尺寸与最小极限尺寸代数差的绝对值。形状公差。指单一实际要素的形状所允许的变动全量，包括直线度、平面度、圆度、圆柱度、线轮廓度和面轮廓度6个项目。位置公差。指关联实际要素的位置对基准所允许的变动全量，它限制零件的两个或两个以上的点、线、面之间
9、的相互位置关系，包括平行度、垂直度、倾斜度、同轴度、对称度、位置度、圆跳动和全跳动8个项目。公差表示了零件的制造精度要求，反映了其加工难易程度。对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可。而表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。表面粗糙度越小，则表面越光滑。表面粗糙度对零件使用情况有很大影响。一般说来，表面粗糙度数值小，会提高配合质量，减少磨损，延长零件使用寿命，但零件的加工费用会增加。因此，要正确、合理地选用表面粗糙
10、度数值。 在设计零件时，表面粗糙度数值的选择，是根据零件在机器中的作用决定的。总的原则是：在保证满足技术要求的前提下，选用较大的表面粗糙度数值。具体选择时，可以参考下述原则：（1）工作表面比非工作表面的粗糙度数值小。（2）摩擦表面比不摩擦表面的粗糙度数值小。摩擦表面的摩擦速度愈高，所受的单位压力愈大，则应愈高；滚动磨擦表面比滑动磨擦表面要求粗糙度数值小。（3）对间隙配合，配合间隙愈小，粗糙度数值应愈小；对过盈配合，为保证连接强度的牢固可靠，载荷愈大，要求粗糙度数值愈小。一般情况间隙配合比过盈酝合粗糙度数值要小。（4）配合表面的粗糙度应与其尺寸精度要求相当。配合性质相同时，零件尺寸愈小，则应粗糙
11、度数值愈小；同一精度等级，小尺寸比大尺寸要粗糙度数值小，轴比孔粗糙度数值小（特别是IT8IT5的精度）。（5）受周期性载荷的表面及可能会发生应力集中的内圆角、凹稽处粗糙度数值应较小。根据图纸的要求，零件的粗糙度可以保证。 （2）在轮廓曲线上，有两处为圆弧，其中一处为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刀具的半径补偿，加工过程中，刀具的磨损、实际刀具尺寸与编程时规定的刀具尺寸不一致以及更换刀具等原因，都会直接影响最终加工尺寸，造成误差。为了最大限度的减少因刀具尺寸变化等原因造成的加工误差，数控系统通常都具备有刀具误差补偿功能，以保证轮廓曲线的准确性。（3）为便于装夹，坯件左端端面
12、应先粗车出并钻好中心孔，右侧也应预先车出夹持部分，毛坯选择40棒料。1.2毛坯的选择毛坯的确定，不仅影响毛坯制造的经济性，而且影响机械加工的经济性。所以在确定毛坯时，既要考虑热加工方面的因素，也要兼顾冷加工的要求，以便从确定毛坯之一环节中，降低零件的制造成本。毛坯的形状和尺寸的确定：毛坯的形状和尺寸，尽可能接近零件形状和尺寸，以利于节约材料和减少机械加工工作量。毛坯的形状和尺寸，取解决毛坯各表面的加工余量、毛坯种类、零件形状和热处理等多方面工艺因素的影响。考虑一下问题。1、工艺搭子的设置 有些零件，由于结构的原因，加工时不易装夹稳定，为了装夹方便迅速，可在毛坯上制出凸台。2、整体毛坯的采用 在
13、机械加工中，有时会遇到如模床主轴部件中的三瓦轴承、发动机的连杆和机床的开合螺母的零件。为了保证这类零件的加工质量和加工时方便，常作为整体零件，加工到一定阶段后在切开。1.3热处理的分析 此工件用的材料是45号钢，45号钢属于调质钢，经过热处理后具有良好的综合力学能力。45钢，通过正火、调质、淬火等不同的热处理工艺，获得一定强度、任性和耐磨性。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4552HRC。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。1.4数控车床的选择根据被加工零件的外形和材料等条件，选用CAK6150数控车床。1.5确定零件的定位基准和装夹方式 （1）定位基准 确定坯料轴线和端面（设计基准）为定位基准，外圆面为定位基准面。（2）装夹方法 采用三爪自定心卡盘定心夹紧。夹紧力的确定我们有如下的方法：1夹紧力方向的确定：（1）夹紧力方向应垂直主要定位基准面；（2）夹紧力方向应尽量与切削力方向相反，工件重力方向相同，这样可以减少所需夹紧力；（3）夹紧力的方向应尽量与工件刚度最大的方向一致。2、夹紧力作用点的确定：（1）夹紧力的作用点应落在定位元件的支撑范围内；（2）夹紧力的作用点应
