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1、济源职业技术学院 毕 业 设 计题目轴类零件的加工系别机电系专业数控技术班级数控1001班姓名李志远学号10230129指导教师李涛日期2012年9月济源职业技术学院毕业设计设计任务书设计题目：轴类零件的数控加工 设计要求：1.所加工轴的零件2. 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆弧、圆锥面、退刀槽，内孔和螺纹及相应的端面所组成。对轴类零件设计要求具体如下：1.对于零件的外轮廓，要严格的依照图纸上的加工精度（即表面粗糙度等级）进行加工。2.在加工普通螺纹时，为了防止割伤工人的手及
2、提高牙根的强度，外螺纹牙顶在H/8处削平，槽底在三角形下部H/6处削平或倒圆，不能误认为三角形螺纹齿顶是绝对尖的。3.在该设计零件加工过程中还应保证形状和位置公差中的同轴度、全跳动标准。4.加工工件时，要选择好切削的三要素，以至加工出合格的零件。设计进度：第一周: 确定毕业设计题目第二周: 搜集有关轴加工的相关资料并做好前期准备第三周: 用制图软件绘制轴的图纸，如autoCAD等软件第四周：用CAXA软件绘制实体轴，手工编制轴的程序第五周: 设计轴的加工路线及工艺卡片第六周: 选择毛坯及设计夹具第七周: 依据数控程序进行加工零件第八周: 零件的检验与分析第九周：对加工程序以及加工过程的总结并做
3、毕业设计指导教师（签名）： II济源职业技术学院毕业设计摘 要本设计所选的题目是有关轴类零件的设计与加工，通过对轴零件的工艺分析，制定加工路线，绘制数控加工工艺卡片，最后编制加工程序并解释，最终用数控机床加工出零件，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，它是运用数控原理，机械制造基础知识，数控工艺分析，数控编程，制图软件（Caxa、Auto/cad等制图软件）和数控机床实际操作等专业知识对零件进行设计，是对所学专业知识的一次全面训练。轴是组成机器的重要零件之一，其主要功能是支持作回转运动的传动零件(如齿轮、蜗轮等)，以实现回转运动并传递转距
4、和动力，如齿轮，车轮，电动机，转子，铣刀等各种作回转运动的零件，都必须安装在轴上，才能实现它们的功用。此次设计主要是围绕设计零件图的加工工艺及操作加工零件来展开的，我们在现有的条件下保证质量，加工精度以及生产的经济成本来完成，对我们来说具有一定的挑战性。其主要内容有：轴类零件的工艺分析，确定加工路线，绘制数控加工工序卡片，程序的编制与解释，程序的检验、试切、加工，加工后的检验工作以及总结。关键词：加工工艺分析，加工工序卡片，加工精度，切削用量。III目 录摘 要III1 零件图分析11.1 零件加工工艺分析11.2 确定装夹方案11.3 选择工、量、刃具11.3.1 选择工具21.3.2 选择
5、量具21.3.3 选择刀具21.4 切削用量的选择31.4.1 背吃刀量的确定31.4.2 主轴转速的确定31.5 加工路线的坐标计算41.5.1 基点坐标52 编制数控加工工艺卡片63 程序的编制与解释83.1 尺寸精度要求83.2 工艺处理83.3 表面粗糙度要求83.4 形状和位置精度的要求103.5 螺纹加工的尺寸计算113.5.1 数控车床车削螺纹的控制原理113.5.2 螺纹的切削方法113.5.3 三角形螺纹的基本尺寸计算113.6 程序的编制与解释124 程序的检验、试切、加工184.1 程序的检验步骤184.2 回机械零点试切对刀184.3自动运行加工18结 论20致 谢21
6、参考文献22201 零件图分析1.1 零件加工工艺分析在数控车床如图上图所示的带螺纹的轴类零件，该零件由圆柱面，外圆锥面，内孔，圆弧面及螺纹构成。分析该工件的形状，形状较复杂，不是很规范的阶梯轴，因此在编写数控加工程序时采用粗车复合循环加工指令。通过以上述分析，可以采取以下几点工艺措施：1.对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，所以编程当中需要计算出平均值。2.在轮廓曲线上，左右端面均为多个尺寸的设计基准，在相应工序加工前应该先车出来左右端面。3.为便于装夹，坯件的左端应该车出来支撑部分左端面也要车出来并钻好中心孔。毛坯选为50X150的棒料。1.2 确定装夹方案确定坯件轴线和右端大端面（设计
7、基准）为定位基准。右端面先用三爪自定心夹紧，加工左端之后，用铜皮包裹46外轮廓加工右端面即可。数控加工用夹具最基本的要求是能保证夹具坐标方向与机床坐标方向的相对固定，从而协调零件与坐标系的关系，便于在机床坐标系中找正建立工件坐标系。此外，与普通夹具相比，还应提出高精度、高效率、高自动化等要求，以便与数控机床相适应。一般按以下原则考虑：1.高精度、高刚性要求。2.定位要求。3.空间要求。4.快速重组重调要求。1.3 选择工、量、刃具1.3.1 选择工具工件装夹在三爪自定心卡盘中，用划线盘校正，调头装夹后用百分表校正。表1.1工具清单序号刀具名称单位数量1三爪自定心卡盘个12卡盘扳手副13刀架扳手
8、副14垫刀片块若干1.3.2 选择量具外径用千分尺测量，长度用游标卡尺测量，圆弧表面用半径样板检测，内径用内径千分尺测量，螺纹表面用螺纹环规检测，表面粗糙度样板比对。量具规格参数表1.3.2表1.2量具清单序号量具名称规格精度单位数量1千分尺01500.02把12游标卡尺0250.01个13半径样板R1R6.5R7R14.5个14内径千分尺025252500.01个15螺纹环规M20X3副16表面粗糙度样板套11.3.3 选择刀具数控车床刀具的组成部分为刀片（刀具）、刀体、接柄（或柄体）、刀盘所组成。选择数控刀距通常应考虑的因素: 1.被加工的零件的材料及性能2.切削工艺的类别3.被加工零件的
9、几何形状、零件精度、加工余量等因素4.要求刀具能承受的背吃刀量、进给速度、切削速度等切削参数车削时刀具的选择：1.选用20mm的麻花钻孔，为保证图纸规定的要求，用镗刀粗精孔。2.粗车精车时选用硬质合金可转为刀片按零件图标准切削外圆，精加工阶段为保证加工的精度，精车时要一切切出图样要求的零件轮廓，保证各主要表面达到图纸规定的要求，主要是保证加工质量。3.车削螺纹时选用硬质合金60外螺纹车刀，其刀尖圆弧的半径应小于轮廓的最小圆角半径,取0.1-0.2mm。对上面刀具材料、选择内容的分析总结如下表：表1.3刀具卡片序号刀具号刀具名称数量加工表面刀尖半径刀尖方位1T01硬质合金可转为刀片1粗精车外轮廓
10、0.232T02硬质合金焊接切槽刀1切槽刀头宽43T03硬质合金60螺纹刀1车螺纹0.2420麻花钻1钻孔安装在尾座内5T04镗刀1粗精内孔0.221.4 切削用量的选择 数控车床的切削用量包括：背吃刀量、主轴转速或切削速度（用于恒线速切削）、进给速度或进给量。切削用量的选择原则与通用机床加工相似，具体数值应根据数控机床使用说明书和金属切削原理中规定的方法和原则，结合实际加工经验确定。1.4.1 背吃刀量的确定背吃刀量根据加工余量确定。在工艺系统刚性和机床功率允许的条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少进给次数。一般当毛坯直径余量小于6mm时，根据加工精度考虑是否留出半精车和精车余量，剩下的
11、余量可一次切除。当零件精度要求较高时，应留出半精车、精车余量，半精车余量一般为0.5mm，所留精车余量一般比普通车削时所留余量小，常取0.10.5mm左右。1.4.2 主轴转速的确定1.光车主轴时转速光车时主轴转速应根据零件上被加工部位的直径，并根据零件和刀具的材料及加工性质等条件所允许的切削速度来确定。切削速度除了计算和查表选取外，还可根据实践经验确定。需要注意的是交流变频调速数控车床低速输出力矩小，因而切削速度不能太低。可用下式计算主轴转速：（公式1）式中：Vc-切削速度，单位m/min d-切削刃选定点处所对应的工件或刀具的回转直径，单位mm s-工件或刀具的转速，单位r/min车螺纹时
12、主轴转速 大多数普通型车床数控系统推荐车螺纹时的主轴转速如下： （公式2） 式中：P-工件螺纹的螺距或导程，单位mmk-保险系数，一般取为80 s-主轴转速，单位r/min 2.进给速度的确定 进给速度是指在单位时间内，刀具沿进给方向移动距离（单位为mm/min）。有些数控车床规定可以选用进给量（单位mm/r）表示进给速度。 1.确定进给速度的原则a.当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产率，可选择较高（2000mm/min以下）的进给速度b.切断、车削深孔或精车时，宜选用较低的进给速度c.刀具空行程，特别是远距离“回零”时，可以设定尽量高的进给速度d.进给速度应与主轴转速和背吃刀量相适应
13、2.进给速度的计算进给速度包括纵向和横向进给速度，其值按下式计算：（公式3） 式中：F-进给速度，单位mm/min f-进给量，单位mm/r s-工件或刀具的转速，单位r/min1.5 加工路线的坐标计算1.5.1 基点坐标图1.1零件图简图1. 左端的基点坐标如下:表1.4基点坐标（X , Z）基点坐标（X , Z）a( 28,0 )e( 24,0 )b( 32,20 )f( 22,18 )c( 32,45 )g( 20,18 )d( 46,52 )h( 0, 30 )2. 右端的基点坐标如下:表1.5基点坐标（X , Z）基点坐标（X , Z）x( 20,0 )o( 42,49 )w( 20,29 )m( 42,53 )v( 14,33 )l( 46,65 )u( 30,33 )k( 36,75 )p( 30,43 )n( 46,80 ) 1.6加工路线图 数控机床上安装的四把刀具：分别为T01(用来粗精加工外圆、端面、锥
