轴类零件加工教学设计（推荐8篇）
双辽市职业中专 机电教研室 毕丽娜 2012-9-19
项目课题： 《轴类零件的加工》教学反思
问题分析： 在学习了数控编程的基础理论后，需进一步提高学生的动手技能。为使学生能较快较好的掌握操作技能，按数控车床高级工的标准进行技能训练。
一、任务分析：要完成本次课题，学生需要做完下列几方面工作：
1、分析零件的图样
(1)看懂零件图
(2)精度分析：尺寸精度，形位公差，表面粗糙度
2、加工工艺分析
(1)编程原点的确定
(2)制定加工方案及加工路线：
选择数控机床及数控系统、制定加工方案及加工路线
3、工件的定位，装夹与刀具量具的选用。
4、主轴转速
（1）进给速度
（2）切入深度（背吃刀量）和加工余量
5、轮廓基点（节点）的计算
6、确定加工工艺，填写数控加工工艺卡。
二、编写加工程序及输入程序
三、工件的加工操作
1、装刀，对刀确定加工参数
2、加工操作：程序检测，加工过程出现的问题
四、工件的检测及评分
按高级工标准进行自评
相关知识：普车基本理论与普车技能、数控基础理论知识、机制加工工艺学理论知识、制图知识、测量原理
材料清单：38钢（毛坯料）
刀具：符合要求的数控车刀，外圆粗车刀，三角螺纹，镗刀，切断刀，外圆精车刀
量具：千分尺，游标卡尺，卡规，万能角度，内径量表，止通规
实施过程：第一阶段活动开始：
讨论分析零件图，提出任务要求：
1、学生分成4人一组（制定工艺和编程2人；操作加工1人；检测评分1人）
2、判断工作表面，精度要求最高表面，看懂零件图
3、每一小组按要求加工出零件
第二阶段项目活动开展：
1、每小组按要求编写工艺卡和编写程序
2、操作机床加工工件，生产出合格零件
3、检测评分
4、各个小组介绍自己的加工过程，展示成果
5、回答其他小组提问
第三阶段总结：
学生根据以加工的零件，总结由图纸到零件的整个过程（或顺序）。
四、效果与反思
采用基于工作过程导向教学法，有利于培养学生的多种能力。在本门课的实施过程中，既提高了学生的基础理论、职业素养、编程能力、又提高了交流能力、管理能力、协作能力等的认知能力，为学生今后的发展奠定基础。提高了学生的学习兴趣，有利于自我学习能力的养成。尤其是中等以及中等偏下的学生。有利于更加全面地评价学生。评价系统更加注重了过程性的评价。
（一）情境的选取是基于工作过程导向教学法成功的关键
情境的选取要以教学的内容为依据，既要与书本知识紧密结合，又要和实际应用有联系，让学生既能运用所学的知识，又可以自主创新，情境的难易程度要针对学生的实际水平来确定。总之，情境的确定不是一件轻松随便的事，需要教师们经过多次的研讨，紧紧结合岗位能力的要求来确定。
（二）情境实施过程是基于工作过程导向教学法的核心环节
情境确定后，进行实施动员，教师要做好学生的学习动员工作，让学生了解情境活动教学的意义、情境应完成的功能、情境活动所需的技术与学习方法、实施流程及考核办法等。教师先期实施完成该情境，一方面对情境有全面的了解，便于更好地指导学生；另一方面可以展示案例效果，以增强启发学生的学习兴趣，使学生能够积极主动地参与到情境活动教学中来。教师在实施情境活动时，要充分设计好各个环节的活动，提前做好准备，并在实施情境活动中根据学生的情况灵活安排，在情境活动具体实施过程中，经常需要临时调整教学计划。因此，在工作过程导向教学法的实践中，要求教师有极大的创造性和应变能力。
（三）总结评估是基于工作过程导向教学法的重要环节
情境完成后的总结评估是必不可少的重要环节。首先，让学生表达、分享自己都学会了什么，总结教学活动对他们的意义。通过总结，使学生找到自己理论及操作技巧上的不足，以及在情境活动实施过程的最大收获与体会。然后，教师要在评估中指出情境活动存在的问题及解决的方法。教师要总结比较各组的特点，引导学生相互学习各自的长处，使学生的综合能力在总结评估中得到提高。最后，进行情境完成后的综合评定，由学生自我评价、相互评价及教师的评价结合，对学生个人在情境活动实施过程中的参与程度、所起的作用、合作能力、团队精神及成果等方面进行综合评价。
轴类零件最常用的毛坯是圆钢料和锻件, 只有某些大型、结构复杂的轴, 才采用铸铁或铸钢件。常用的光轴毛坯一般采用热轧圆钢和冷却圆钢;当要求毛坯具有较高的机械性能时应采用锻件。对于阶梯轴, 当阶梯尺寸相差较大时, 为了节约原材料, 也常采用锻件。毛坯锻件有两种:自由锻件和模锻。
采用自由锻造方式设备简单, 容易投产, 但毛坯余量大, 精度比较差, 而且不能锻造形状复杂的毛坯, 一般多用于单件和中小批生产。机械修配和重型机械的毛坯零件多采用自由锻造。
模锻毛坯精度较高, 余量小, 可以锻造形状比较复杂的毛坯, 但模锻需要较大型设备, 而且需要制造形状复杂的耐热钢模具, 设备投资大, 生产准备时间长。因而只适用大批量生产。
2 轴类零件加工工艺特点
轴类零件常用的加工方法为车削和磨削, 当表面质量要求很高时, 还应增加光整加工。轴类零件的一般加工工艺特点如下:
2.1 轴类零件的预备加工。
在预备加工中有校直、切断、切端面和钻中心孔。钻中心孔时的注意点:中心孔应有足够大的尺寸和准确的锥角。因中心孔在加工过程中要承受零部件的重量和切削力, 因此尺寸过小和锥角不准确, 将会是中心孔和顶尖很快被磨损。两端中心孔应在同一轴心线上。中心孔和顶尖接触不良, 容易产生变形和磨损, 使加工的外圆产生圆度误差。
2.2 轴类零部件定位基准的选择。
轴类零件加工时, 一般采用两中心孔作为定位基准。在加工外圆时总是先加工轴的两端面和钻中心孔, 为后继加工工序作为定位基准的准备。轴类零件各外圆、锥孔、螺纹等表面的设计基准一般都是轴的中心线, 因此选择两中心孔定位是符合基准重合原则的, 加工时能达到较高的相互位置精度, 且工件装夹方便, 故两中心空定位方式应用最广泛。
在车削较长轴时, 常将轴一端装夹在卡盘中, 靠近尾座的另一端用中心孔顶住, 或用中心架托住, 这样工件的刚度要比用两中心孔定位时增加很多。但是, 用卡盘装卡方法关键的缺点是定心精度不高 (0.06~0.15mm) , 因此, 不能保证较高的相互位置精度。
2.3 外圆及细长轴的车削加工。
外圆车削是机械加工中最常见的加工方法, 其工艺范围广泛, 可以划分为荒车、粗车、半精车、精车等阶段。各个加工阶段主要根据毛坯制造精度和工件最终的精度要求来选择。对于每个具体工件来说, 不一定都要经过那些全部的加工阶段。
3 提高车削外圆生产率的措施
(1) 选用硬度高、耐磨性和热稳定性好的新材料刀具, 如陶瓷、金刚石、合金钢等刀片, 进行高速切屑。 (2) 采用机夹式车刀、多角形可转位车刀等, 以充分发挥硬质合金的作用, 缩短刃磨刀具和更换刀具的辅助时间。 (3) 采用多刀多刃切削, 在一次进给中同时车削几个不同的外圆表面, 可缩短机动时间和辅助时间, 也很大程度提高了生产效率。 (4) 应用强力切屑加大切削深度和进给量来提高切削效率。
4 外圆磨削加工
磨削是精加工外圆表面的主要方法。磨削加工可比较经济地达到精度IT6~IT8级和表面粗糙度Ra0.1~0.8μm。
磨削时影响磨削表面质量的主要工艺因素有:砂轮机的特性、磨削用量、冷却、砂轮的修整、加工时的振动等。砂轮的特性包括磨料、粒度、硬度、结合剂、组织及形状、尺寸等。
5 外圆表面的光整加工
外圆表面的光整加工是用来提高尺寸精度和表面光洁质量的加工方法。它包括研磨、超精加工、滚压、抛光和金属表面加工装置处理等。
5.1 研磨
研磨是一种简便的光整加工方法。研磨后工件的直径尺寸公差可达到0.001~0.003mm, 表面光洁度Ra0.006~0.1μm。因而过去工艺采用研磨作为加工最精密和最光洁零件的最终加工方法。研磨方法可分为手工研磨和机械研磨两种。手工研磨具使用时可用螺钉调节其间隙, 研磨具常用铸铁、铜、铝、软钢等比工件材料软些的材料制成。研磨时, 部分磨粒嵌入研具表面层, 部分磨粒悬浮于工件与研具之间, 磨粒就在工件表面上切去薄的一层金属, 主要是上道工序留下的粗糙的凸峰。此外研磨还有化学作用, 研磨剂能使被加工表面形成氧化层, 而氧化层易于被磨料除去, 因而加速了研磨过程。
研磨加工还能提高工件表面的几何形状精度, 圆柱体圆度精度可达0.1μm, 但不能提高工件表面间的同轴度等相互位置精度。
5.2 超精加工。
超精加工是用细粒度的磨具对工件施加很小的压力, 并作往复振动和慢速纵向进给运动, 以实现微量磨削的一种光整加工方法。其加工原理中有三中运动:工件的低速旋转运动 (6~30m/min) ;磨条的轴向进给运动 (0.2~1mm/工件没转) ;磨条的高速往复振动 (振动频率取500~1500次/min, 振幅1~3mm) 。由于这三种运动同时进行, 使得磨粒在工件表面上留下非常浅的痕迹并呈网纹轨迹。
超精加工中采用的磨条, 既要有切削作用, 又要有抛光作用, 因此所使用的磨条的磨粒都很细。但粒度过细会影响加工效率, 预加工时, 一般选用粒度W14~W20的磨条, 精加工时宜用W3.5~W10的磨条。当预加工和精加工合用一种磨条时, 则采用W10粒度的磨条。
5.3 滚压加工。
滚压加工是用滚压工具对金属坯料或工件施加压力, 是其生产塑性变形, 从而将坯料成形或滚光工件表面的加工方法。塑性变形可是表面金属晶体结构歪曲, 晶粒度为细长紧密, 晶界增多, 故金属表面得以强化, 也就是表面层产生残余压应力和冷作硬化现象, 使表面粗糙度降低, 强度和硬度有所提高, 从而提高了耐磨性和疲劳强度, 同时也提高了产品表面的加工质量。
5.4 抛光。
抛光是利用机械、化学或电化学的作用, 使工件获得光亮、平整表面的加工方法。抛光裁量可用氧化铬、氧化铁等, 涂在弹性轮上, 靠抛光膏的机械刮擦和化学作用去掉表面粗糙度的轮廓峰高, 使表面的光泽成镜面。抛光加工一般去不掉余量, 所以不能提高工件的尺寸精度。
5.5 金属表面加工装置。
毫克能金属表面加工装置是引进乌克兰军工科技研制的高精度设备, 它利用高频电磁脉冲原理对金属表面进行光整加工, 从而提高工件表面粗糙度。该装置多使用在立车、卧车等设备上, 通过设备车削加工使工件表面粗糙度达到Ra6.3m以上, 则可使用豪克能金属表面加工装置一次性提高粗糙度至Ra0.8m以上。如果通过精度高的装置及特殊工序可通过该装置提高工件表面粗糙度达到Ra0.1m以上, 使表面达到镜面要求。近几年该装置使用非常广泛, 操作简单、加工效率高, 同时通过该装置高频冲击工件表面也提高了表面的硬度, 从而提高了耐磨性和抗疲劳强度, 提高轴类零件的使用寿命。
总结
本分通过对轴类零件的加工工序和加工方法进行了分析和总结, 加工过程中对产品的质量控制和精度要求所采取的工艺方法进行总结。对目前大型轴类零件的加工提供参考和帮助, 在实际制造过程中因存在一定条件因素, 如材质、设备精度、产品要求、刀具选择、操作人员的技能等, 对提高产品质量和生产效率都有一定影响, 选择合理的加工工艺方法能适当的弥补不足。
摘要：本文介绍了轴类零件的加工工艺流程, 对每序的加工方法进行介绍和分析, 对于机械加工制造的流程控制及产品质量提高有很大帮助。现就其轴类零件加工工艺进行如下分析。
【关键词】 工艺规程 轴类零件 零件图的工艺分析 渗碳主轴
在职业学校机械加工实训中,轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本也是最重要的项目,但学生最后完工工件的质量总不是很理想,经过分析,笔者认为主要原因是学生对轴类零件的工艺分析不到位和工艺规程制订不够合理。
轴类零件中工艺规程的制订,直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法,但只有某一种较合理,因而在制订机械加工工艺规程中,应注意以下几点:一是零件图工艺分析中,应理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求,且需要研究产品装配图,部件装配图及验收标准。二是渗碳件加工工艺路线一般为:下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工(对不需提高硬度部分)→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→精磨。三是粗基准选择上,如果有非加工表面,就应以其作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴,根据加工余量最小表面找正,且选择平整光滑表面,让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准,且粗基准不可重复使用。四是精基准选择应符合基准重合原则,尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准,符合基准统一原则,尽可能在多数工序中用同一个定位基准。应尽可能使定位基准与测量基准重合,选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。
针对上述要求,现举例说明如下。一渗碳主轴(如图1),每批40件,材料20Cr,除内外螺纹外S0.9～C59。渗碳件工艺比较复杂,必须对粗加工工艺绘制工艺草图(如图2)。
该轴类零件加工过程中应注意以下几点:第一,采用二中心孔为定位基准,符合前述的基准重合及基准统一原则。第二,该零件先以外圆作为粗基准,车端面和钻中心孔,再以二中心孔为定位基准粗车外圆,又以粗车外圆为定位基准加工锥孔,此即为互为基准原则,使加工有一次比一次精度更高的定位基准面。3号莫氏圆锥精度要求很高。因此,需用V型夹具以2-ф30js5外圆为定位基准达到形位公差要求。车内锥时,一端用卡爪夹住,一端搭中心架,亦是以外圆作为精基准。第三,半精加工、精加工外圆时,采用锥堵,以锥堵中心孔作为精加工该轴外圆面的定位基准。
对锥堵要求:一是锥堵具有较高精度,保证锥堵的锥面与其顶尖孔有较高同轴度。二是锥堵安装后不宜更换,以减少重复安装引起的安装误差。三是锥堵外径靠近轴端处须制有外螺纹,以方便取卸锥堵。四是主轴用20Cr低碳合金钢渗碳淬硬,对工件不需要淬硬部分发(M30×1.5-6 g左、M30×1.5-6 g、M12-6H、M6-6H)表面留2.5-3 mm去碳层。五是螺纹因淬火后,在车床上无法加工,如先车好螺纹后再淬火,会使螺纹产生变形。因此,螺纹一般不允许淬硬,所以在工件中的螺纹部分的直径和长度上必须留去碳层。对于内螺纹,在孔口也应留出3mm去碳层。六是为保证中心孔精度,工件中心孔也不允许淬硬,为此,毛坯总长放长6 mm。七是为保证工件外圆的磨削精度,热处理后须安排研磨中心孔的工序,并要求达到较细的表面粗糙度。外圆磨削时,影响工件的圆度主要是由于二顶尖孔的同轴度及顶尖孔的圆度误差。八是为消除磨削应力,粗磨后安排低温时效工序(烘)。九是应获高精度外圆,磨削时应分粗磨、半精磨、精磨工序。精磨安排在高精度磨床上加工。
当然,实习产品质量的提高还需要学生扎实的基本功。
【参考文献】
[1] 蒋增福.车工工艺与技能训练[M].北京:高等教育出版社,2005
[2] 郭溪茗,宁晓波.机械加工技术[M].北京:高等教育出版社,2002
前言
数控加工是机械制造中的先进的加工技术是一种高效率，高精度与高柔性特点的自动加工方法，数控加工技术可有效解决复杂、精密、小批多变零件的加工问题，充分适应了现代化生产的需要，制造自动化是先进制造技术的重要组成部分，其核心技术是数控技术，数控技术是综合计算机、自动技术、自动检测及精密机械等高新技术的产物，它的出现及所带来的巨大利益，已引起了世界各国技术与工业界的普遍重视，目前，国内数控机床使用越来越普及，如何提高数控加工技术水平已成为当务之急，随着数控加工的日益普及，越来越多的数控机床用户感到，数控加工工艺掌握的水平是制约手工编程与CAD/CAM集成化自动编程质量的关键因素。
数控加工工艺是数控编程与操作的基础，合理的工艺是保证数控加工质量发挥数控机床的前提条件，从数控加工的实用角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在介绍数控加工切削基础，数控机床刀具的选用，数控加工的定位与装夹以及数控加工工艺基础等基本知识的基础上，分析了数控车削的加工工艺。
I
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目录
前言
第一章 设计概要…………………………………………….1 第一节 设计题目及目的……………………………………… 1 第二节 选用设计软件………………………………………….1
第二章 实体设计………………………………………….2
第一节 CAXA平面图的绘制………………………………….2 第二节 零件实体的构造……………………………………..4 第三章 工艺分析………………………………………….7
第一节 零件工艺分析………………………………………..8 第二节 刀具的选择…………………………………………..9 第三节 刀具卡片……………………………………………..10 第四节 确立工件的定位与夹具方案………………………..10 第五节 确定走刀顺序和路线………………………………..11 第六节 切削用量的选择……………………………………..15 第七节 数控加工工艺文件的填写…………………………..16 第八节 保证加工精度的方法…………………………………17
第四章 数控加工程序……………………………………18 第五章 零件仿真加工……………………………………23
第一节 仿真软件简介……………………………………….23 第二节 仿真加工过程……………………………………… 25 结论……………………………………………………………… 30
II
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参考文献…………………………………………..31 III
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摘要：
本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工，首先对数控加工技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加工分析。第一，根据本零件材料的加工工序、切削用量以及其他相关因素选用刀具及刀柄和零件的轮廓特点确定需要7把刀具分别为外圆粗车刀、外圆精车刀、外切槽刀、外螺纹刀、内镗孔刀、内切槽刀。第二，针对零件图图形进行编制程序，此零件为轴类零件，外轮廓由直线、圆弧和螺纹组成，零件的里面要镗出一个锥孔，在加工过程中，工件需要调头钻孔再镗孔，第三，早钻孔对刀时要先回参考点，要以孔中心作为对刀点，刀具的位置要以此来找正，使刀位点与换刀点重合。
关键字：
刀具的确定、走刀路线的选择、刀具的对刀点、工件的定位。
IV
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第一章 设计概要
第一节 设计题目及目的
设计题目：轴类零件的加工及工艺分析
设计目的：本次毕业综合实训实践项目为轴类零件的加工及工艺 分析，用所学理论知识和实际操作知识，在工作中分析问题、解决实际问题的能力同时达到对我们基本技能的训练，例如：计算、绘图、熟悉和运用设计资料（手册、标准、图册和规范等）的能力。加强对在加工机械零件时的零件工艺分析、及其加工精度、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。
第二节 选用设计软件
本课题二维图选用：CAXA电子图表
实体图选用：CAXA制造工程师2008 仿真加工用:斯沃仿真软件
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第二章 实体设计
第一节 CAXA平面图的绘制 1.软件简介
我们采用CAXA电子图版2007绘制，CAXA电子图板2007打造了全新软件开发平台，多文档、多标准以及交互方式上带来全新体验，而且在系统综合性能方面进行了充分改进和优化，对于文件特别是大图的打开、存储、显示、拾取等操作的运行速度均提升100%以上，Undo/Redo性能提升了十倍以上，动态导航、智能捕捉、编辑修改等处理速度的提升，给用户的设计绘图工作带来流畅、自如的感受。而且依据中国机械设计的国家标准和使用习惯，提供专业绘图工具盒辅助设计工具，通过简单的绘图操作将新品研发、改型设计等工作迅速完成，提升工程师专业设计能力。2.软件界面介绍 CAXA电子图版工作界面
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3.利用该软件作此图的平面图
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第二节 零件实体
一、零件主体的实体化
我们这里使用CAXA数控车2008来进行实体，首先选择工作界面，打开软件后，点击软件的左下角的
命令，然后出现一个界面如下
然后右键点击平面XY，创建草图，绘制如下图的封闭图形
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完成上图之后，点击菜单栏里的 按钮，完成实体创建。如下图：
二、在右端创建螺纹
利用公式曲线来创建螺纹，点击
按钮，出现如下图所示的界面
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将参数X=12*sin(t)Y=12*cos(t)Z=0.239*t 设置好之后点击
按钮，完成如图的曲线，单击，在曲线的一端创建一个平面，在此 6
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平面内绘制一个等边三角形，如图：导动除料，完成实体创建，如下图：，退出草绘，选择至此，整个零件的实体完成。
第三章 工艺分析
工艺分析是工艺员的中心工作也是设计者设计的一个重要环节，它是对工件进行数控加工的前期准备。合理正确的工艺分析也是编制数控加工程序的重要依据。故工艺分析是数控加工不可缺少的。正确合理的工艺分析需完成如下工作步骤和内容。
零件尺寸的正确标注：由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，各图形几何元素间的相互关系一定要明确；各种几何元素的条件要充分，应无引起冲突的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等；构成零件轮廓的几何尺寸的条件应充分。
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识读零件：零件图纸直接反映零件的结构，而零件的结构决定工艺分析的合理性，所以我们要保证良好的零件结构。
工艺步骤：制定数控加工程序、划分工步、工序，确定对刀点、换刀点，刀具补偿，选择切削刀具、冷却液，编制工艺文件等。
编制加工程序：将工艺分析融入加工程序，并对其程序进行校验和优化。
第一节 零件工艺分析
零件结构分析
1.如图所示零件便面由柱面，圆锥面，顺圆弧，逆圆弧及外螺纹构成，外螺纹绞复杂其中多个直径尺寸由较高的精度，表面粗糙，零件图尺寸编注完整，符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛胚为ф60mm*122mm 零件技术要求分析
小批量生产条件编程，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面高精度的要求，未注公差尺寸按GB1804-M，热处理，调质处理，HRC25-35，未注粗糙度部分光洁度按Ra6.3，毛胚尺寸ф60mm*122mm。
加工难点及处理方案
分析图纸可知，此零件对平面度的要求高，左端更有内轮廓加工，为提高零件质量，采用以下加工方案：
1.对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，编程时采用中间值。2.在轮廓曲线上，有圆弧，因此在加工时应进行刀具半径补偿，以保证轮廓曲线的准确性。
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本设计图纸中的各平面和外轮廓表面的粗糙度要求可采用粗加工---精加工---超精加工方案。选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度
第二节 刀具选择
数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻 ；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
综上所诉：本零件的加工(1)选用φ5mm中心钻钻削中心孔。用ф20的钻头加工左端的孔(2)粗车及平端面选用90°硬质合金左偏刀，为防止副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角不宜太小，选Kr´=35°。(3)为减少刀具数量和换刀次数，精车和车螺纹选用硬质合金60°外
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螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取re=0.15～0.2mm。
第三节 刀具卡片
第四节 确定工件的定位与装夹方案
在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特点，在装夹工件时，应考虑以下几种因素： 1.尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具； 2.结构设计要满足精度要求； 3.易于定位和装夹； 4.易于切削的清理； 5.抵抗切削力由足够的刚度；
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工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，对与箱体工件最好选择“一面两销”作为定位基准，定位基准在数控机床上要仔细找正。
由于这个工件是个实心轴，末端要镗一个30的锥孔，因轴的长度不是很长，所以采用工件的右端面和48的外圆作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中心为工件坐标的原点，对刀点在（100.1000）处。
第五节 切削加工顺序的安排：
①先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。
②先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧 固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。
③先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。
④基面先行 用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。例如，轴类零件顶尖孔的加工 综上所诉：此零件的的加工顺序如下：
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1.先进行右端部分的加工，右端部分首先 1加工主轮廓走刀路线如下 ○
圆弧段加工
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切槽
螺纹加工
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2.调头加工，调头之后的加工在分成3部 1首先加工外轮廓，走刀路线如下： ○
2钻孔：钻一个ф20深度为29的孔 ○3加工左端部分的内轮廓，走刀图如下 ○ 14
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以上为整个零件的加工路线
第六节 切削用量的选择
切削速度、进给量和切削深度三者称为切削用量。它们是影响工件加工质量和生产效率的重要因素。车削时，工件加工表面最大直径处的线速度称为切削速度，以v(m/min)表示。其计算公式：
v=πdn/1000(m/min)式中：d——工件待加工表面的直径（mm）n——车床主轴每分钟的转速（r/min）
根据零件的结构特点，外轮廓用采用90度外圆车刀，轮廓粗加工时留1mm的精车余量，粗加工时选主轴转速为s=800r/min，精加工选择1000 r/min，由公式计算得：切削速度v 粗加工：v=150(m/min)精加工：v=188(m/min)
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第七节 数控加工工艺文件的填写
1.工艺过程卡片
2.机械加工工序卡片
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第八节 保证加工精度的方法
为了保证和提高加工精度，必须根据生产加工误差的主要原因，采取相应的误差预防或误差补偿等有效的工艺途径措施来直接控制原始误差或控制原始误差对零件加工精度的影响。
一、刀具半径的选定
1.刀具的半径R比工件转角处半径大时不能加工。2.刀具较小时不能用较大的切削量加工（刀具刚性差）。
二、采用合适的切削液
1.切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。合理使用切削液，对提高刀具耐用度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。2.非水溶性切削液：切削油、固体润滑剂，非溶性切削液主要起润滑作用。
3.水溶性切削液：水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷却作用和清洗作用。
故本设计加工时采用水溶液进行冷却。
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第
4章 数控加工程序
本零件采用电脑软件编程，由于程序过多，这里只打出一部分，这里只展示左端部分的程序
O1234 T0404 M03 S1200 M08 F1500 G00 X77.917 Z13.100 G00 Z6.549 G00 X71.414 G01 X61.014 F5.000 G01 X59.600 Z5.841 G01 Z-14.200 F10.000 X60.000 G01 X61.414 Z-13.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X60.014 F5.000 G01 X58.600 Z5.841 G01 Z-14.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-13.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X59.014 F5.000 G01 X57.600 Z5.841 G01 Z-15.200 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-14.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X58.014 F5.000 G01 X56.600 Z5.841 G01 Z-15.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-14.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X57.014 F5.000 18
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G01 X55.600 Z5.841 G01 Z-16.200 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-15.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X56.014 F5.000 G01 X54.600 Z5.841 G01 Z-16.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-15.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X55.014 F5.000 G01 X53.600 Z5.841 G01 Z-17.200 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-16.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X54.014 F5.000 G01 X52.600 Z5.841 G01 Z-17.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-16.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z5.800 G01 X51.600 F10.000 G01 Z-18.200 G01 X59.600 G01 Z-36.000 G01 X61.014 Z-35.293 F20.000 G01 X71.014 G00 Z6.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z5.300 G01 X50.600 F10.000 G01 Z-18.700 G01 X58.600 G01 Z-36.000 G01 X60.014 Z-35.293 F20.000 G01 X70.014 19
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G00 Z5.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z4.800 G01 X49.600 F10.000 G01 Z-19.200 G01 X57.600 G01 Z-36.000 G01 X59.014 Z-35.293 F20.000 G01 X69.014 G00 Z5.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z4.300 G01 X48.600 F10.000 G01 Z-19.700 G01 X56.600 G01 Z-36.000 G01 X58.014 Z-35.293 F20.000 G01 X68.014 G00 Z4.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z3.800 G01 X47.600 F10.000 G01 Z-20.200 G01 X55.600 G01 Z-36.000 G01 X57.014 Z-35.293 F20.000 G01 X67.014 G00 Z4.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z3.300 G01 X46.600 F10.000 G01 Z-20.700 G01 X54.600 G01 Z-36.000 G01 X56.014 Z-35.293 F20.000 G01 X66.014 G00 Z3.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z2.800 G01 X45.600 F10.000 G01 Z-21.200 G01 X53.600 G01 Z-36.000 G01 X55.014 Z-35.293 F20.000 20
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G01 X65.014 G00 Z3.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z2.300 G01 X44.600 F10.000 G01 Z-21.700 G01 X52.600 G01 Z-36.000 G01 X54.014 Z-35.293 F20.000 G01 X64.014 G00 Z2.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z1.800 G01 X43.600 F10.000 G01 Z-22.200 G01 X51.600 G01 Z-36.000 G01 X53.014 Z-35.293 F20.000 G01 X63.014 G00 Z2.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z1.300 G01 X42.600 F10.000 G01 Z-22.700 G01 X50.600 G01 Z-36.000 G01 X52.014 Z-35.293 F20.000 G01 X62.014 G00 Z1.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.800 G01 X41.600 F10.000 G01 Z-23.200 G01 X49.600 G01 Z-36.000 G01 X51.014 Z-35.293 F20.000 G01 X61.014 G00 Z1.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.300 G01 X40.600 F10.000 G01 Z-23.700 G01 X48.600 G01 Z-36.000 21
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G01 X50.014 Z-35.293 F20.000 G01 X71.414 G00 X77.917 G00 Z13.100 G00 X100 Z100 T0404 M03 S1200 G00 X70.318 Z11.144 G00 Z0.707 G00 X59.414 G01 X-1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.000 G01 X40.000 F10.000 G01 Z-24.000 G01 X48.000 G01 Z-36.000 G01 X49.414 Z-35.293 F20.000 G01 X59.414 G00 X70.318 G00 Z11.144 G00 X100 Z100 T0505 M3S500 G0X20.Z20 G0X0.Z5.G99G1Z-32.F0.1 G0Z5.X100.Z100.G0 T0606 G97 S3600 M03 G0 X21.92 Z2.5 M8 G50 S3600 G96 S330 G99 G1 Z-23.8 F.2 X20.X17.172 Z-22.386 G0 Z2.5 X23.84 G1 Z-23.8 X21.52 X18.692 Z-22.386 G0 Z2.5 X25.76 G1 Z-14.341 22
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X24.6 Z-15.965 Z-23.8 X23.44 X20.612 Z-22.386 G0 Z2.5 X27.68 G1 Z-11.653 X25.36 Z-14.901 X22.532 Z-13.487 G0 Z2.5 X29.6 G1 Z-8.965 X27.28 Z-12.213 X24.452 Z-10.799 G0 X19.5 Z2.X30.G1 Z0.Z-9.X25.Z-16.Z-24.X20.X17.172 Z-22.586 G0Z2.M9 G28 U0.W0.M05 T0606 M30
第五章 零件仿真加工
第一节、仿真软件介绍
1.软件简介
市面上的仿真软件有很多，例如：南京斯沃和上海宇龙、斐克，这里我们选用斯沃，南京斯沃软件技术有限公司开发的，是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的国内第一款自
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动免费下载更新的数控仿真软件。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，又可大大减少昂贵的设备投入。
斯沃数控仿真(数控模拟)软件包括16大类，66个系统，121个控制面板。具有FANUC、SIEMENS(SINUMERIK)、MITSUBISHI、FAGOR、美国哈斯HAAS、PA、广州数控GSK、华中世纪星HNC、北京凯恩帝KND系统、大连大森DASEN、南京华兴WA、江苏仁和RENHE、南京四开、天津三英、成都广泰GREAT、巨森数控JNC编程和加工功能，学生通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序加工，教师通过网络教学，可随时获得学生当前操作信息。斯沃数控仿真软件也是目前国内唯一自动免费下载更新的数控仿真软件
2.斯沃界面
打开软件，选择GSK980TD
工作界面
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第二节 仿真加工过程
（一）第一段加工
1.装入刀具
2.设置毛胚，内江职业技术学院
3.对刀，输入刀补
4.开始加工
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第一段加工完成
（二）第二段加工
1.调头加工另一端，因为有内部轮廓的加工，我们这里选择透明模式，便于观察,对刀方式和第一段方法相同
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车外轮廓
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钻孔 钻一个ф20深度为29的孔
完成内轮廓加工
至此整个零件仿真加工完成
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结论
通过这次的毕业设计，我从设计的过程中学到了很多在书本上没有的内容，加深了对数控机床的了解，巩固了书本的知识。结论总结如下：
1.对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床完成。而往往只是其中的一部分适合于数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。
2． 在确定走刀路线时，最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去，这样可为编程带来不少方便。
3.有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如：控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制等。此外，程序太长会增加出错与检索困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。致谢
非常感谢各位指导老师，没有你们交给我们知识，我们是不可能完成这项毕业设计，非常感谢你们这几年对我们的辛勤教导，你们不仅仅是传授给我们了知识，更是教会我们技能，从而让我们在这个社会上更好的立足，让我们的人生更加丰富多彩，在这里我们全组成员（曹阳，赵志城，雷露，郭川）向你们致敬！！
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参考文献：
[1]陈洪涛.数控加工工艺与编程.高等教育出版社，2003 [2]罗学科.数控机床编程与操作实训.北京化学工业出版社，2002 [3]李佳.数控机床及应用.北京清华大学出版社，2001 [4]姜爱国.数控机床技能数实训.北京理工大学出版社，2006 [5]汪建安.CAXA自动编程与训练 化学工业出版社
实 验 报 告
（实验）课程名称典型轴类零件的数控车削工艺与加工
学生姓名:………
学 号：1010101010010
指导教师：//// 日 期：6-13周
电 子 科 技 大 学
实
验
报
告
学生姓名：。。。
学 号：1010101010011 指导教师：、、、实验地点：工程训练中心114
实验时间：6-13周
一、实验室名称：工程训练中心
二、实验项目名称：典型轴类零件的数控车削工艺与加工
三、实验学时：32
四、实验原理：
用Mastercam软件设计图形并绘图，运用G代码，将工艺文件编制成数控加工程序，输入数控车床，加工出零件。
五、实验目的：
（一）掌握轴类零件的结构特点、实际应用；
（二）学习Mastercam软件绘图并进行粗工与精工程序编制；
（三）掌握工艺制造工艺，学习对工程手册的使用；
（四）掌握典型零件的毛培制造、热处理、机加工方法；
（五）将传统加工与现代制造技术有机结合，合理制定数控加工工艺，正确使用数控设备及刀夹量具。
六、实验内容：
（一）、学习轴类零件的功用、结构特点及技术要求
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、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。
轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。
轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：
1、尺寸精度
起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5~IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6~IT9）。
3在整个加工过程中，存在加工误差，原因是：可能是选取工件的精度选取不够，还可能是零件的凹槽深度太大，使得轴变得很细，这样零件自身的重力会使工件变形。
十、实验结论：
1、用Mastercam软件绘图并进行程序的生成，代替了大量的繁琐的手工计算。
2、用Mastercam绘图，并进行粗、精车后可以很好的模拟观察到的零件的结构，便于找出问题进行修改。
3、工艺的优化可以提高加工的效率和工件的品质。
4、正确的选取零件的尺寸精度，表面的粗糙度。这样节约材料，减轻重量，而且还方便零件的装配调整。
5、正确的选择车床的主轴加工定位基准线可以提高主轴的加工精度，降低加工误差。
十一、总结及心得体会：
1、学到了轴类零件设计的相关知识，有利于综合能力的培养，加深了对数控车床工艺的了解。
2、深刻体会到了工艺对轴类零件加工的重要性。
3、通过使用Mastercam软件绘图和编程，对Mastercam软件有了进一步的认识。
4、在车床上进行零件加工，认识到车床使用过程中的注意事项，车床的功能及操作流程。
5、设计零件图形时，零件不仅要美观实用，零件的尺寸也要合理便于车床的加工。
6、整个实验过程中，绘图是最难也是最关键的，这要看加工者对Mastercam软件的掌握程度，同时还要考验绘图者的耐心。比如我们组在绘图过程中就遇到了撞刀的问题，因为在绘图过程中比较着急，没有注意到做螺纹的细节，最后在老师的帮助下，才解决了问题。
7、在车床实际加工工件的过程中，要注意安全。
十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议：
实际工件的加工并不复杂，最重要的是三维图形的绘制，需要同学的合作。分组的时候，最好两三个同学一组，这样能够更好的锻炼绘图能力，提高效率。加工过程中，尽量减轻零件的质量，这样减少因零件质量而带来的零件变形问题。
1、夹一端，伸出110mm；
2、先粗加工外轮廓￠12的外圆，R20、C16圆锥及￠29的外圆；
3、粗加工R25的圆弧；
4、精加工2、3步；
5、切外圆为12的两个槽，加工螺纹；
6、切断；
7、掉头装夹车削切断端面；
三、程序：
% O0000 G21 G0 T0101 G97 S1000 M03 G0 G54 X36.Z0.G98 G1 X0.F100.G0 Z2.G97 S900 X30.04 Z4.7 G1 Z2.7 F180.Z-90.X32.868 Z-88.586
G1 Z2.7 Z-11.409 X16.72 Z-13.179 X19.548 Z-11.765 G0 Z4.7 X12.4 G1 Z2.7 Z0.Z-9.939 X14.76 Z-11.709 X17.588 Z-10.295 G28 U0.W0.M05 T0100 M01 G0 T0202 G97 S550 M03 G0 G54 X24.4 Z-7.3 G1 X20.4 F100.Z-16.G3 X20.367 Z-16.08 R.2 F120.G2 X19.804 Z-16.752 R24.8 G1 Z-35.248 F100.G2 X20.263 Z-35.8 R24.8 G1 X20.4 X23.228 Z-34.386 G0 X23.883 Z-17.054
G1 X20.204 Z-16.269
G2 X19.207 Z-17.531 R24.8 F120.G1 Z-34.469 F100.G2 X20.204 Z-35.731 R24.8 G1 X23.032 Z-34.317 G0 X23.335 Z-17.726 G1 X19.607 Z-17.G2 X18.611 Z-18.402 R24.8 F120.G1 Z-33.598 F100.G2 X19.607 Z-35.001 R24.8 G1 X22.436 Z-33.586 G0 X22.786 Z-18.467
G1 X19.011 Z-17.806
G0 T0303 G97 S700 M03 G0 G54 X34.Z-64.25 G1 X12.F40.G0 X34.Z-63.5 G1 X12.X12.19 Z-63.595 G0 X34.Z-65.G1 X12.X12.19 Z-64.905 G0 X34.Z-65.2 G1 X24.G2 X23.6 Z-65.R.2 G1 X12.X12.19 Z-64.905 G0 X34.Z-63.3 G1 X24.G3 X23.6 Z-63.5 R.2
G1 X12.X12.19 Z-63.595 G0 X34.Z-61.886 X26.828 G1 X24.Z-63.3 G3 X23.6 Z-63.5 R.2 G1 X12.X12.3 Z-63.65 G0 X26.828 Z-66.614 G1 X24.Z-65.2 G2 X23.6 Z-65.R.2 G1 X12.X12.3 Z-64.85 G0 X26.828 X30.Z-39.75 G1 X12.G0 X30.Z-39.G1 X12.1Z3.139 X11.418 G32 Z-9.F1.G0 X16.Z3.105 X11.298 G32 Z-9.F1.G0 X16.Z3.076 X11.19 G32 Z-9.F1.G0 X16.Z3.049 X11.092 G32 Z-9.F1.G0 X16.Z3.023 X11.002 G32 Z-9.F1.G0 X16.Z3.X10.917
G32 Z-9.F1.G0 X16.Z3.X10.917 G32 Z-9.F1.G0 X16.Z3.226
此次毕业设计任务是对3L-10/8空气压缩机曲轴零件的机械加工工艺、夹具的设计,在曲轴零件的加工工艺过程中轴与轴中心线之间要有位置要求, 以毛坯轴两端定位先加工两中心孔,以两端中心孔定位再粗、精加工各轴的表面，然后以粗、精后的两轴径定位钻螺纹、铣键槽和铣曲拐端面，采用专用夹具加工两斜油孔，最后粗、精磨各轴。
在夹具的设计过程中，主要以V形块和支承板来定位，靠直压板和弹簧来夹紧，钻拐径两孔应采用长型快换钻套，在钻拐径倾斜30的孔时采用平面倾斜的夹具体，在钻拐径倾斜40的孔时使用的是卧式钻床，铣面时2个V形块与铣刀不能干涉，因此V形块高度要降低，夹具设计要方便、简单。
关键词：曲轴；加工工艺；夹具设计
目 录
内容摘要 ........................................................................................................................ I 1 绪 论 ................................................................................... 错误！未定义书签。 2 零件分析 ............................................................................... 错误！未定义书签。
2.1 零件的作用 ................................................................. 错误！未定义书签。
2.2 零件的工艺分析 ......................................................... 错误！未定义书签。
2.2.1 以拐径为?95mm为中心的加工表面 ............ 错误！未定义书签。
2.2.2 以轴心线两端轴为中心的加工表面 ............... 错误！未定义书签。
2.3 零件加工的主要问题和工艺过程设计分析 ............. 错误！未定义书签。 3 工艺规程设计 ....................................................................... 错误！未定义书签。
3.1 确定毛坯的制造形式 ................................................. 错误！未定义书签。
3.2 基面的选择 ................................................................. 错误！未定义书签。
3.2.1 粗基准选择 ....................................................... 错误！未定义书签。
3.2.2 精基准的选择 ................................................... 错误！未定义书签。
3.3 制定工艺路线 ............................................................. 错误！未定义书签。
3.3.1 工艺路线方案一 ............................................... 错误！未定义书签。
3.3.2 工艺路线方案二 ............................................... 错误！未定义书签。
3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 ......... 错误！未定义书签。
3.4.1 加工两端中心线上的外圆表面。 ................... 错误！未定义书签。
3.4.2 粗车?86 mm 与?93 mm外圆端面，及M12深24mm螺孔错误！未定义书签。
3.4.3 攻M12深24mm螺孔，及攻4―M20螺纹 .. 错误！未定义书签。
3.4.4 钻轴径?86 mm的`端面钻左端?6的锥行孔 错误！未定义书签。
3.4.5 铣右端轴径?93mm的上的槽 ........................ 错误！未定义书签。
3.4.6 铣?86处键槽 .................................................. 错误！未定义书签。
3.4.7 钻右端轴径?95 mm的孔（?30mm） .......... 错误！未定义书签。
3.4.8 铣115mm左右两侧面 ..................................... 错误！未定义书签。
3.4.9 铣60mm×115 mm平面 .................................... 错误！未定义书签。
3.4.10 钻拐径?95处的两个油孔（?8） ............... 错误！未定义书签。
3.4.11 车磨拐径为?95 mm ...................................... 错误！未定义书签。
3.5 确定切削用量及基本工时 ......................................... 错误！未定义书签。
3.6 时间定额计算及生产安排 ......................................... 错误！未定义书签。
3.6.1 粗车左端外圆?95 mm ...................................... 错误！未定义书签。
3.6.2 粗车左端轴径?90mm ..................................... 错误！未定义书签。
3.6.3 粗车左端轴径?86 mm .................................... 错误！未定义书签。
3.6.4 粗车拐径外侧左、右端面并粗车台肩 ........... 错误！未定义书签。
3.6.5 粗车拐径?95 mm ............................................ 错误！未定义书签。
3.6.6 精车拐径?95mm尺寸 .................................... 错误！未定义书签。
3.6.7 精车右端轴径?95 mm .................................... 错误！未定义书签。
3.6.8 精车右端轴径?93 mm .................................... 错误！未定义书签。
3.6.9 精车左端轴径?95+0.025
+0.003 mm ........................... 错误！未定义书签。
3.6.10 精铣底面60mm×115mm ................................ 错误！未定义书签。
3.6.11 钻、攻4―M20螺纹 ...................................... 错误！未定义书签。
3.6.12 铣键槽24mm×110mm .................................... 错误！未定义书签。
3.6.13 铣右端轴径?93mm的槽44+0.5
+0.2mm.............. 错误！未定义书签。
3.6.14 粗镗、精镗右端?30mm孔 .......................... 错误！未定义书签。
3.6.15 钻拐径?95-0.036
-0.071 mm斜油孔?8mm ............ 错误！未定义书签。
3.6.16 钻曲拐左侧孔?8mm ..................................... 错误！未定义书签。
3.6.17 粗磨左端轴径?95+0.025
+0.003 mm ......................... 错误！未定义书签。
3.6.18 磨左端轴径?90mm ....................................... 错误！未定义书签。
3.6.19 磨右端轴径?95 mm ...................................... 错误！未定义书签。
3.6.20 精磨拐径?95mm至规定尺寸 ...................... 错误！未定义书签。
3.6.21 精磨左右两轴径?95mm至规定尺寸 .......... 错误！未定义书签。
3.6.22 精磨?90mm至规定尺寸 .............................. 错误！未定义书签。
3.6.23 车1：10圆锥 ................................................. 错误！未定义书签。
3.6.24 磨1：10圆锥?86长124mm ....................... 错误！未定义书签。
4 专用夹具设计 ....................................................................... 错误！未定义书签。
4.1 加工曲拐上端面油孔夹具设计 ................................. 错误！未定义书签。
4.1.1 定位基准的选择 ............................................... 错误！未定义书签。
4.1.2 切削力的计算与夹紧力分析 ........................... 错误！未定义书签。
4.1.3 夹紧元件及动力装置确定 ............................... 错误！未定义书签。
4.1.4 钻套、衬套及夹具体设计 ............................... 错误！未定义书签。
4.1.5 夹具精度分析 ................................................... 错误！未定义书签。
4.2 加工曲拐上侧面油孔夹具设计 ................................. 错误！未定义书签。
4.2.1 定位基准的选择 ............................................... 错误！未定义书签。
4.2.2 切削力的计算与夹紧力分析 ........................... 错误！未定义书签。
4.2.3 夹紧元件及动力装置确定 ............................... 错误！未定义书签。
4.2.4 钻套、衬套及夹具体设计 ............................... 错误！未定义书签。
4.2.5 夹具精度分析 ................................................... 错误！未定义书签。
4.3 铣曲拐端面夹具设计 ................................................. 错误！未定义书签。
4.3.1 定位基准的选择 ............................................... 错误！未定义书签。
4.3.2 定位元件的设计 ............................................... 错误！未定义书签。
4.3.3 铣削力与夹紧力计算 ....................................... 错误！未定义书签。
1 准备毛坯
细长轴类零件由于刚性差, 在运输和存放时易弯曲变形, 加工中会造成加工余量不足, 所以在准备毛坯的工序中须对工件进行矫正校直, 采用热校直法校直棒料, 不宜冷校直, 忌锤击。对于直接用棒料为毛坯的轴, 需要增加切断工序。对于细长轴类零件需要在车削外圆之前加工好顶尖孔。
2 安排足够的热处理工序
在细长轴类零件加工过程中应安排足够的热处理工序, 保证零件的加工精度要求和使用性能要求, 并且改善工件的切削性能。一般在切削加工之前先安排一次热处理———正火或退火, 消除制造毛坯产生的内应力;降低硬度, 改善工件的切削性能。在粗加工之后, 安排第二次热处理———调质处理, 获得均匀细小的回火索氏体组织, 获得较好的综合力学性能和较小的表面粗糙度。为以后的最终热处理做组织准备。最后对运动部位进行热处理———表面淬火, 提高耐磨性。
3 合理选择定位基准
切削中定位基准的选择是十分重要的, 定位基准选择不当会产生较大的定位误差, 进而产生较大的加工误差。所以装夹工件时要合理选择定位基准:轴类零件的定位基准, 最常用的为两顶尖孔。因为细长轴类零件个外圆表面、锥孔、螺纹表面的同轴度, 以及端面对轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目, 而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线, 如果用两顶尖孔定位, 就能符合基准重合的原则, 而且能够最大限度地在一次安装中加工出多个外圆和端面, 符合基准统一原则。当不能用两顶尖孔定位时, 可采用轴的外圆表面作为定位基准, 或以外圆表面和顶尖孔共同作为定位基准。
4 切削加工过程
细长轴类零件的粗加工和半精加工通常采用车削, 而精加工通常采用磨削。在切削加工过程中, 工艺系统在切削力、夹紧力、传动力、重力、惯性力的作用下会产生不同程度的变形, 使刀具与工件之间的相对位置发生变化, 从而造成加工误差, 机床、夹具、刀具的受力变形较小可以忽略不计, 则工艺系统的变形将完全取决于工件的变形, 因此增加细长轴类零件的的刚性尤为重要, 为了改善细长轴类零件的切削加工效果, 通过对细长轴类零件的加工受力分析, 采取了如下一系列工艺优化:
4.1 改进工件的装夹方法
粗加工时, 由于切削余量大, 工件受的切削力也大, 一般采用卡顶法, 既一端采用卡盘而另一端采用顶尖装夹, 尾座顶尖采用弹性顶尖, 可以使工件在轴向自由伸长。装夹时, 防止预加应力产生变形, 夹持方法有两种:一是在一端车出8~10mm的卡脚档;二是在卡盘爪与工件间垫入直径为f3~f5mm的钢丝 (绕工件放置) 或钢柱 (顺工件放置) , 使工件与卡盘为线接触。避免工件在夹紧时形成弯曲力矩而被卡盘夹坏。
精车时, 采用双顶尖法 (此时尾座应采用弹性顶尖) 有利于提高精度, 其关键是提高中心孔精度。
4.2 采用跟刀架
跟刀架是车削细长轴类零件极其重要的附件。采用跟刀架能提高工件的刚性, 防止工件弯曲变形, 抵消加工时径向切削分力的影响, 从而减少切削振动和工件变形, 但必须注意仔细调整, 保证跟刀架的支撑爪和工件表面保持良好的接触, 跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。另外当跟刀架在加工中磨损时要及时调整。
4.3 采用反向进给
车削细长轴类零件时, 常改变进给方向, 使车刀向尾座方向作进给运动 (此时应安装卡拉工具) , 这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座, 因而有使工件产生轴向伸长的趋势, 轴向变形则可由尾座弹性顶尖来补偿, 减少了工件的弯曲变形。
4.4 合理选择车刀的几何角度
在不影响刀具强度的情况下, 为减小切削力和降低切削温度, 应选择较大的前角, 一般取前角为15°~10°;尽量增大主偏角, 一般取主偏角为80°~93°;车刀的前刀面应开有断屑槽, 以便较好的断屑;刃倾角一般为1°30′~3°, 能使切屑流向待加工表面, 并使卷屑效果良好;车刀的表面粗糙度要求Ra在0.4um以下, 还可采用宽刃精车刀、选择热硬性好及高耐磨的刀具材料, 并应保持刀具锋利。保证加工精度, 包括尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度。
5 工序安排
经过上述分析, 细长轴类零件的加工工艺过程为:准备毛坯———热处理 (正火或退火) —————切端面打中心孔———粗车———热处理 (调质) ———半精车———精车———表面淬火———粗、精磨外圆表面。加工前应先调整机床, 保证主轴中心和尾座顶尖中心连线与导轨全长平行;主轴中心与尾座顶尖中心的同轴度公差小于0.02;大、中、小拖板的间隙合适 (过松会扎刀) 。
5.1 切削方法
1) 高速切削法:常采用75°粗车刀、93°半精车和精车刀。75°粗车刀材料为YT15, YW2, 刀片代号A127;93°精车刀材料为YT30、YW1, 刀片代号A127。2) 反向低速大进刀精车法:采用弹簧伸缩顶尖, 反向切削。精车、半精车仍用高速切削法, 精车用低速大走刀。采用的刀具与高速切削法相同。采用上述工艺措施后, 车削最细轴 (杆) f8×2000和细长轴f25×3000~5000, 全长精度在IT5以上, 表面粗糙度在Ra1.6以下, 车削一根轴仅需15~25min。
5.2 加工顺序
1) 外圆表面的加工顺序:先加工大直径外圆, 再加工小直径外圆, 一面一开始就降低工件的刚度。2) 次要加工表面的加工安排:轴类零件上的键槽等次要加工表面, 一般放在外圆精车或粗磨之后, 精磨外圆之前进行。因为如果在精车前就铣出键槽, 一方面在精车时由于连续切削而产生振动, 影响加工质量, 有易损坏刀具;另一方面也难以控制键槽的尺寸要求。但是它们的加工也不宜放在主要表面精磨以后进行, 以免破坏主要加工表面已有的精度。
摘要：细长轴类零件的结构特点是细长, 性能特点是刚性差, 在加工过程中易弯曲变形, 造成较大的加工误差, 降低加工精度, 包括尺寸精度、形状精度、位置精度和表面粗糙度。所以在实际生产中要制定出合理科学的加工工艺路线, 并且采取一系列的措施, 优化工艺过程, 降低加工误差, 保证加工质量。
【关键词】数控加工 工艺分析 加工方案
【中图分类号】G 【文献标识码】A
【文章编号】0450-9889（2016）06B-0084-03
随着我国制造业快速发展，数控机床已经普遍装配到各生产一线。它具有适应性强、加工精度高、尺寸一致性好、生产效率高、容易实现复杂形状及曲面零件的加工、有利于生产管理的现代化等优点。在数控车床的零件加工中，加工工艺分析、零件的加工顺序和程序编辑是影响加工质量和加工效率的关键因素。不管是手工编程还是软件编程，在编辑程序前都需要对零件图进行加工工艺的分析、拟定加工顺序和装夹方案、合理选用刀具和车削参数，处理好零件的加工工艺问题（如装夹位置、加工路线等）。这样才能有效地提高数控机床的利用率，改善零件加工质量。
对于数控、模具等机械类专业的学生来讲，毕业后大多将从事数控加工、模具制造、机械制造等行业。所以学好数控技术对以后从事机械加工相关的工作有着重要的意义。
一、数控编程的方法
数控机床编程常用到的有两种方法：第一种是手工编程；第二种是使用编程软件编程。这两种程序的编辑方法都有各自优点和缺点，加工范围也有所不同。手工编辑的程序比较简单精炼、容易读懂、程序修改方便，相对简单的零件就比较适合用手工编程，遇到相对复杂的曲面零件，手工编程就难以编程了。软件自动编程是指使用计算机编程软件来编制数控加工程序，软件编程具有效率高、不易出错、操作可靠安全的特点，对于复杂的曲面零件加工程序也能较容易编写，缺点是软件编程编写的程序比较长、不够简短，另外，由于受到软件本身的限制，有些情况下走刀路径不是很合理，加工时间比较长。所以，不同的零件加工编序要选择合适的编程方式。
二、零件加工工艺分析
以下面的零件加工为例，对零件加工工艺进行分析。
（一）零件图
见图1-1
（二）工艺性分析
如图1-1所示，工件的加工形面较多，有圆柱、圆弧、外槽、外螺纹、倒角等。加工时，要考虑工件的变形及调头后工件的找正等问题。由于工件左端有外槽和螺纹，加工时要考虑到它比右端受力大，但左端Φ40mm外圆长度尺寸较长，可用作加工右端的夹位。故先加工左端，然后夹左端Φ40mm外圆，来加工右端锥面及圆弧等。这样，就可以避免工件调头加工时由于夹紧力不够大而容易导致掉落的现象发生。
（三）数值处理
除圆锥小端直径外，其他编程基点已知。圆锥小直径由以下公式可求：
（D-d）/L=C
式中，D——大端直径（mm）
d——小端直径（mm）
L——圆锥长度（mm）
C——锥度比
圆锥小径计算：
（30-d）/25=0.2
（30-d）=25×0.2
30-d=5
d=30-5
d=25
经计算得知，圆锥小径为 25 mm。
（四）毛坯选择
材料：45#圆钢
尺寸：Φ55 mm×120 mm
（五）零件的装夹方案
在制订加工工艺规程时，很关键的一点是要选择正确的零件的定位基准。定位基准不仅会直接影响到零件的位置精度，而且还会对零件各个外圆的加工顺序产生影响，因此，要想更好地保证零件的加工精度就要选择合理的定位基准。这样做不但能简化零件的加工工序，而且也会提高零件的加工生产效率。
该零件的装夹夹具可用三爪自定心卡盘，三个卡爪可以同步运动且能自动定心，对于装夹要求不高的工件加工来说，可以不用找正。三爪自定心卡盘装夹容易装夹工件，装夹速度快，但相比四爪卡盘来说，它夹紧力小，不适合装复杂形状的零件。在调头装夹时，要用磁性表座对工件进行找正，并加垫铜皮，以防夹伤已经加工好的零件表面，详见表2-1。
（六）工件零点选择
工件零点设定在工件右端面中心处，详见表2-1。
（七）确定加工方案
加工高精度的零件，一般分为粗车加工、半精车加工和精车加工的精度控制方式。第一步先夹持毛坯35 mm处车左端轮廓，车 Φ52 mm的外轮廓长度，车至 75 mm，车 Φ40 mm、Φ30 mm、切退刀槽和外圆槽、车M 30×2 的螺纹。第二步调头找正车圆锥面、Φ30 mm的外轮廓、R4 的圆弧。
该典型轴加工顺序如表2-1零件加工工艺简卡所示：
三、刀具、车削用量的选用
（一）数控刀具的选用
数控车刀的选用和车削用量的参数设定是数控车加工工艺中的重要内容，两者会影响产品的生产效率和零件的加工质量，所以要考虑：（1）车刀要能方便安装和调整；（2）要有较高的刚性、高的耐用度和可靠性；（3）要有较高的自动换刀及重复定位精度。在满足加工要求的前提下，应尽量少垫垫刀片，且车刀长度要尽量短，以提高车刀的刚性。
（二）车削用量的选用
数控车床的切削用量选用原则为，（1）粗车切削要以提高产品的生产效率为主，一般尽量取较大的吃刀量；（2）半精车切削和精车切削时，应根据粗车加工后的加工余量来确定吃刀量。实际加工参数可以查看所用机床的说明书和切削用量手册来确定，同时也要根据加工经验来定。
1.车削的吃刀深度 t 。在数控车床、工件装夹和车刀刚度的允许下，t 可以跟加工余量相同，这样能有效地提高生产效率。
2.进给速度v（mm/r）。进给速度的提高能提高产品生产效率，一般地，粗车为（0.2-0.5）mm/r，精车为（0.05-0.1）mm/r。
3.主轴转速 n（r/min）。一般地，粗车为（600-1000）r/min，精车为（1200-15000）r/min。
四、工艺文件
（一）零件加工刀具卡
用数控车床加工零件的加工刀具卡如表2-2，表2-3所示。
（二）零件加工工艺卡
用数控车床加工零件的工艺卡如表2-4所示。
五、程序编辑
（一）手工编程见表2-5及表2-6
利用手工编程方法进行编程加工时，其编程见表2-5及表2-6。
六、计算机自动编程介绍
计算机软件自动编程是以计算机辅助设计（CAD）建立起来的零件几何模型作为基础，以计算机辅助制造软件（CAM）为手段，通过零件图形交互方式生产加工刀迹轨迹和加工程序的方法，称为计算机软件自动编程，简称自动编程。这种编程的方法通常使用于曲面或曲线和形状比较复杂的零件编程加工，而数控车自动编程软件常用的有“CAXA数控车”和 “Mastercam”等，在此不作具体的介绍。通过对本零件的加工，可掌握工件加工的一些常用的步骤和流程，并从中学会分析零件图纸、制订加工工艺、选择正确的加工路线、合理选择刀具和切削用量、软件编程，为以后工作打下坚实的基础。
【参考文献】
[1]李一民.数控机床[M].南京：东南大学出版社，2005
[2]眭润舟.数控编程与加工技术[M].北京：机械工业出版社，2006（第一版）
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