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1、南京理工大学毕业设计毕业设计题 目 系 别 专 业 班 级 姓 名 学 好 指导老师 日 期 前言数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备，是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密测量等高新技术的产物。随着数控机床的发展与普及，现代化企业对于懂得数控各方面技术、能进行数控加工编程的技术才的需求量必将不断增加。数控车床是目前使用最广泛的数控机床之一。所以在轴类的加工与制造中也将对数控车床的操作与编程进行详细介绍。机械制造工艺卡片的设计是机械设计的一个基础教学环节。综合应用机械基础知识和专业知识进行实际的训练。通过设计能够培养我们独立的设计能力，提高分析和解决实际问题的能力，
2、提高设计技能，掌握设计方式为以后的实际工作铸造良好的基础。轴的设计和加工涉及的知识十分丰富，与实际联系紧密，而且综合了机械设计基础、材料力学、加工工艺、公差配合等多个学科的知识，对于各个学科知识的理解和运用十分有益。同样，也是对我们这几年学习的综合检验。通过设计扩展知识层面，学到更新的知识，也是一次较好的实地实训。但同时我们的知识是有限的，因此，在设计的过程中也遇到了一些挫折，可是没有难倒我们，经刻苦钻研和虚心请教以及查阅一些手册，基本上完成了这次设计任务，但是，在设计方面有很多地方值得我们去学习、去克服、去思考。摘要本次设计加工了一个具有弧度、斜度、螺纹、凹槽、等特征的轴类零件，结合零件的不
3、同进行零件分析，在加工过程中应用数控车床加工又进行了数控车削的分析，接着进行零件图的分析，毛坯的确定、刀具的选择等。本零件采用45钢作为毛坯，刀具公用三把刀，即外圆车刀、切槽刀、螺纹刀。把已经设计好的轴类零件在开始加工之前先仔细研究其外观特点，解零件加工完成后所要达到的精度要求，从而选择机床设备、刀具选择、定位基准、装夹方式、加工顺序等等的有关内容，用数控车床进行加工，分清可以手动加工和需要自动加工的工序，用图片和文字相结合的方法逐步讲解加工过程，即进行了仿真的加工又有实际操作的加工及其注意事项。在加工过程中发现自己的不足之处。关键词：数控机床、精简的选择、刀具的选择、加工精度、工序目录一、
4、轴类零件 5二、 介绍数控车削 5三、 刀具的选用 7四、 数控工序的安排 10五、 零件的工艺分析 14六、 加工工序额的确认 15七、 数控仿真加工 16八、 实物的加工 .20九、 附 录 27十、 结 论 28十一、 参考文献 29十二、 致 谢 30正文一、轴类零件轴类零件是机器中的常见零件，也是最重要的零件，其主要功用是支撑传动零部件（如齿轮、带轮等）和传递扭矩，下面介绍轴类加工的特点及要求： 1、轴类零件的结构特点 轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，加工通常由内外圆柱面、圆锥面，以及螺纹、花键、键槽、横向沟、沟槽等。根据轴上表面类型和结构特征的不同，轴可分为多种形式，如;光轴
5、、空心轴、半轴、阶梯轴、曲轴、凸轮轴等。 2、轴类零件的技术要求（1）直径精度和几何形状精度 轴上支撑轴颈和配合轴颈是轴的重要表面，其直径精度通常为IT5-IT9级，形状精度（圆度、圆柱度）控制在直径公差之内，形状精度要求较高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差。（2）相互位置精度 轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的抽颈）对于支撑轴颈得同轴度是其相互位置精度的普遍要求。普通精度的轴，配合轴颈对支撑轴颈的径向圆跳动一般为0.010.03mm，高精度轴为0.0010.005mm.此外，相互位置精度还有内外圆柱面间的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。（3）表面粗糙度 根据机器精密程度的高
6、低，圆转速度的大小，轴类零件表面粗糙度要求也不相同。支撑轴颈的表面粗糙度R值一般为0.160.63um，配合轴颈R值为0.632.5 um。3、轴类零件的材料和热处理一般轴类零件的材料常用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获得较好的综合力学性能。精度较高的轴可学用轴承钢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、重载等条件下工作的轴可选用20CrMnTi、20Cr等，经过淬火或渗氮处理获得高的表面硬度、耐磨性和心部强度。二、介绍数控车削
7、数控车削是数控加工中用得最多的加工方法之一。由于数控车床具有加工精度高、能作直线和圆弧插补以及在加工过程中能自动变速的特点，因此，其工艺范围较普通机床宽的多。凡是能在数控车床上装夹的回转体零件都能在数控车床上加工。针对数控成床的特点，下列几种零件最适合数控车削加工。1、 精度要求高的回转体零件由于数控车床刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确进行人工补偿和自动补偿，所以能加工尺寸精度要去较高的零件。在有些场合可以以车代磨。此外，数控车削的刀具运动是通过高精度插补运算和伺服驱动来实现的，再加上机床的刚性号和制造精度高，所以它能加工对母线直线度、圆度、圆柱度等形状精度要求高的零件。2、表面粗糙
8、度要求高的回转体零件数控车床具有恒线速切削功能，能加工出表面粗糙度值小而均匀的零件。在材质、精车余量和刀具一定的情况下，表面粗糙度取决于进给量和切削速度。在普通车窗上车削锥面和端面时，由于转速恒定不变，致使车削后的表面粗糙度不一致，只有某一直径出的粗糙度值最小。使用数控车床的横线速切削功能，就可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。3、 表面形状复杂的回转体零件由于数控车床具有直线和圆弧插补功能，所以可以车削由任意直线和曲线组成的形状复杂的回转体零件。组成零件轮廓的曲线可以时数学方程式描述的曲线，也可以是列表曲线。对于由直线或圆弧组成的轮廓，直接利用机床的直线或圆弧
9、插补功能，对于由非圆曲线组成的轮廓应先用直线或圆弧去逼近，然后再用直线或圆弧插补功能进行插补切削。4、 带特殊螺纹的回转体零件普通车床所能车削的螺纹相当优先，他只能车等导程的直、锥面公、英制螺纹，而且一台车床只能限定加工若干中导程。数控车床不但能车削任何等导程的直、锥和端面螺纹，而且能车增导程、减导程、，以及要求等导程与变导程之间平滑过度的螺纹。数控车床车削螺纹时主轴转向不必像普通车床那样交替变换，它可以一刀一刀不停顿的循环，直到完成。所以他车螺纹的效率很高。数控车床可以配备精密螺纹切削功能，再加上一般采用硬质合金成型刀片，以及可以使用较高的转速，所以车削出来的螺纹精度高、表面粗糙度小。三、刀
10、具的选择1影响数控刀具选择的因素在选择刀具的类型和规格时，主要考虑以下因素的影响：（1）生产性质 在这里生产性质指的是零件的批量大小，主要从加工成本上考虑对刀具选择的影响。例如在大量生产时采用特殊刀具，可能是合算的，而在单件或小批量生产时，选择标准刀具更适合一些。 （2）机床类型 完成该工序所用的机床对选择的刀具类型（钻、车刀或铣刀）的影响。在能够保证工件系统和刀具系统刚性好的条件下，允许采用高生产率的刀具，例如高速切削车刀和大进给量车刀。 （3）数控加工方案 不同的数控加工方案可以采用不同类型的刀具。例如孔的加工可以用钻及扩孔钻，也可用钻来进行加工。 （4）工件的尺寸及外形 工件的尺寸及外形
11、也影响刀具类型和规格的选择，例如特型表面要采用特殊的刀具来加工。 （5）加工表面粗糙度 加工表面粗糙度影响刀具的结构形状和切削用量，例如毛坯粗铣加工时，可采用粗齿铣刀，精铣时最好用细齿铣刀。 （6）加工精度 加工精度影响精加工刀具的类型和结构形状，例如孔的最后加工依据孔的精度可用钻、扩孔钻或镗刀来加工。 （7）工件材料 工件材料将决定刀具材料和切削部分几何参数的选择，刀具材料与工件的加工精度、材料硬度等有关。 2数控刀具的性能要求由于数控机床具有加工精度高、加工效率高、加工工序集中和零件装夹次数少的特点，对所使用的数控刀具提出了更高的要求。从刀具性能上讲，数控刀具应高于一般机床所使用的刀具。选
12、择数控刀具时，首先要应优先选用标准刀具，必要时才可选用各种高效率的复合刀具及特殊的专用刀具。在选择标准数控刀具时，应结合实际情况，尽可能选用各种先进刀具，如可转位刀具、整体硬质合金刀具、陶瓷刀具等。 在选择数控机床加工刀具时，还应考虑以下几方面的问题： （1）数控刀具的类型、规格和精度等级应能够满足加工要求，刀具材料应与工件材料相适应。 （2）切削性能好。为适应刀具在粗加工或对难加工材料的工件加工时能采用大的背吃刀量和高进给量，刀具应具有能够承受高速切削和强力切削的性能。同时，同一批刀具在切削性能和刀具寿命方面一定要稳定，以便实现按刀具使用寿命换刀或对刀具寿命进行管理。 （3）精度高。为适应数
13、控加工的高精度和自动换刀等要求，刀具必须具有较高的精度，如有的整体式立铣刀的径向尺寸精度高达0.005mm。 （4）可靠性高。要保证数控加工中不会发生刀具意外损伤及潜在缺陷而影响到加工的顺利进行，要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性及较强的适应性。 （5）耐用度高。数控加工的刀具，不论在粗加工或精加工中，都应具有比普通机床加工所用刀具更高的耐用度，以尽量减少更换或修磨刀具及对刀的次数，从而提高数控机床的加工效率和保证加工质量。 （6）断屑及排屑性能好。数控加工中，断屑和排屑不像普通机床加工那样能及时由人工处理，切屑易缠绕在刀具和工件上，会损坏刀具和划伤工件已加工表面，甚至会发生伤人和设备事故，影响加工质量和机床的安全运行，所以要求刀具具有较好的断屑和排屑性能。 3刀具的选择方法刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响零件的加工质量。由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床，而且主轴输出功率较大，因此与传统加工方法相比，对数控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、强度大、刚性好、耐用度高，而且要求尺寸稳定，安装调整方便。这就要求刀具的结构合理、几何参数标准化、系列化。数控刀具是提高加工效率的先决条件
