軸類零件數控工藝課程設計

1、國防科技學院數控加工工藝與裝備課程設計設計說明書題目軸 類 零 件 加 工班 級 數控0904班 姓 名 張濤 組 級 第五組 學 號 092827 成 績 指 導 教 師 馬老師、孫老師 目錄第一章 任務書-3第二章 設計任務-4 一、零件圖分析-4 二、工藝措施的擬定-7 三、加工路線及進給路線-9 四、刀具選擇-12 五、數控加工刀具卡-13 六、切削用量的選擇-14第三章 數控工藝卡片-16 一、數控加工工序卡-16 二、數字處理-16 三、數控加工程序單-18小組總結-23個人總結-25參考文獻-25第一章 任務書設計題目：軸類零加件工材料為45#鋼熱軋，無熱處理及硬件要求及表面質量

2、要求第二章 設計任務一， 零件圖工藝分析1、 材料的選取，選用45#鋼熱軋，無熱處理和硬件要求，材料切削加工工藝性良好。2、 零件成型組成表面：零件由圓柱面、逆圓弧面、圓錐面和螺紋面等幾部分組成。3、 零件尺寸標注完整，輪廓表達清晰，零件結構合理。4、 尺寸精度保證，圖形上圓柱、圓弧及長度方向的精度為it7級，用數控車床即可保證。5、 表面質量，表面粗糙度均為 。6、 各成型表面連接復雜程度中等，加工連續(xù)時間不長，但需用可轉位刀片，用一般硬度合金刀即可由零件圖分析，加工零件可得出。加工方案一；加工路線1、 在普通機床上整外圓平端面，完成軸段50x135。2、 在普車上完成夾持端的(30)的下刀

3、槽3、 加工中，從右向左，右端打中心孔。4、 先車40x73軸段5、 車r50圓弧6、 車（3040）x30的錐度7、 車34x8的槽8、 車削螺紋9、 去夾持端加工方案二；加工路線：1. 在普床上完成整外平端面，完成軸段50x1152. 加工中，從右向左，右端設置中心孔3. 先車（3040）x30的錐度4. 車40x45的軸段5. 車r50的圓弧6. 掉頭，二次裝夾7. 加工中從右向左，右端設置中心孔8. 車38x8的槽9. 車螺紋10.去夾持端加工時選擇方案一方案二，需兩次對工件進行裝夾，對工件的加工精度由影響。降低誤差可采用雙主軸車床，但其照價和成本有所提高，使用本方案對大批量產品實施會

4、造成利潤的降低或由于對其設備的要求過高使其無法生產。方案一，一次裝夾完成加工，精度容易控制，對設備要求低于方案二適于大量生產的方案，生產的效率高，經濟性好，因此采用方案一較合要求。二、工藝措施的擬定：1、圖樣上沒有特別的精度要求，一般取表面精度為七級精度，使用中等數控cak6140即可，保證零件的加工要求，編程時可直接用基本尺寸代入。2、選取毛坯，為符合加工要求，取50135mm的熱軋45#圓鋼。3、數控加工前先在普床上完成外圓的準備加工，先使之獲得48的外圓,從而獲得工件的回轉軸線,然后再平端面,獲得工件的長度基準.4、裝夾方法：用三爪自定心卡盤夾持坐右端，并留有足夠的夾持長度。如下圖所示：

5、5、定位基準：端面基準設為右端面，回轉基準設為軸線;設計基準、定位基準與工藝基準三者要重合，這既符合基準統(tǒng)一原則，又可以防止基準不重合，影響加工精度；在相應加工之前基準端面要先行加工。綜上所述，在普床上先平端面，加工外圓去除表面的余量達到要求，完成坯料，然后把工件放在數控車床上用三爪自定心卡盤夾持右端，并留有足夠的夾持長度，由工藝設計內容依次加工圓柱、圓弧、退刀槽與螺紋，最后用切割刀割斷即可完成。三、加工路線及進給路線：1、零件的加工順序：先車平面，然后遵守由粗到精，從近到遠的加工原則，加工時從左到右粗車各面，粗車時留精加工余量0.25mm，由于螺紋的面比較容易損壞，應后加工，最后用切割刀切斷

6、。2、進給路線： a.cak6140車床具有粗車循環(huán)及螺紋的自動加工功能，加工的時候可以依據程序去自動完成。 b.對精加工，依零件輪廓走刀一次完成精余量的切除。 c.螺紋走刀次數的確定：分七次走刀，切削深度依次為：1.2，0.7，0.6，0.4，0.4，0.4，0.2（最后重復一次去光刀去鐵屑）。3、走刀路線圖： （1）圖a為外輪廓走刀路線圖。 （2）圖b為精車走刀路線圖。 （3）圖c為切槽走刀路線圖。 （4）圖d為螺紋切削走刀路線圖。 （圖a）粗車外輪廓走刀路線圖 （圖b）精車外輪廓走刀路線圖 （圖c）切槽走刀路線 （圖d）螺紋切削走刀路線四、刀具選擇刀具材料為硬質合金1、 粗車時，循環(huán)車削

7、輪廓取一般硬質合金90左偏刀和右偏刀，從右到左依次車削輪廓，為防止干涉，取=35，取刀桿直徑d=20mm20mm。2、 精車輪廓時取一般硬質合金90左偏刀和右偏刀，從右到左依次車削輪廓，為防止干涉，取=35，取刀桿直徑d=20mm20mm，為保證刀尖圓角半徑小于圖形結構上最小圓弧半徑，取=0.150.2mm。3、 切槽刀切削刃寬度b=4mm，取刀柄為d=2020mm。4、 螺紋刀使用60外螺紋硬質合金刀，取刀柄d=2020mm。5、切斷刀切斷刀刀刃寬度b=4mm，取刀柄d=2525mm。 數控加工刀具卡產品的名稱及代號零件軸零件名稱零件軸 圖號 a4序號刀具號刀具規(guī)格及名稱數量加工表面 備注

8、1t0190硬質合金外圓刀1粗車外表面及平端面右偏刀= 2t0290硬質合金外圓刀1粗車外表面左偏刀=3t0390硬質合金外圓刀1精車外表面右偏刀=4t0490硬質合金外圓刀1精車外表面左偏刀= 5t05寬度為4mm切槽刀1切退刀槽 b=4mm 6t0660硬質合金螺紋刀1車螺紋 外螺紋7t07切斷刀1切斷b=4mm8t08gb/t4459-51打中心孔編制審核批準共 頁五、切削用量的選擇1、 背吃刀量p:（查參考文獻2：p133表42、p136表43）（1） 、粗車循環(huán)：45#鋼，經過熱軋p=26mm，取p=3mm，精車余量：p=0.25mm；（2） 、螺紋循環(huán)：粗車p=0.4mm，循環(huán)退刀

9、依次減少，精車余量p=0.16mm。2、主軸轉速：（查參考文獻2：p136表43并參閱機床手冊中“主軸轉速”） 該零件的加工表面由圓柱、圓球面、順妳圓弧及螺紋等表面組成，因為工件材料為45#中碳鋼，尺寸較小。為保證表面精度要求選取切削速度范圍為=90160m/min。（1） 外輪廓加工： 粗加工：=100m/min 降20% 取=80m/min n=600r/min 精加工：=145m/min 降20% 取=110m/min n=900r/min (2)螺紋加工：n=1200/3-80=320r/min ap 粗車=1.2mm 逐刀減少 精車=0.2mm（3） 端面，切割 切割加工：n=400

10、r/min3、 進給速度vf的計算-vf=nf（參考文獻2：p138表4-4）（1） 外輪廓：粗車：取f=0.3mm/r vf=0.3600=180mm/min 精車：取f=0.15mm/r vf=0.15900=135mm/min（2） 螺紋加工：vf=nf=3203=960mm/min(3) 端面，切槽：vf=40mm/min切端面時可適當加大，f取0.2mm/r，則vf端面=80mm/minap(mm)n(r/mm)vc(m/min)f(mm/r)vf(mm/min)車削粗車3600800.3180精車0.259001100.15135螺紋粗螺紋1.2320960精螺紋0.2320960

11、切割1.240000840切槽1.24000.280切端面0.44000,0840根據上面的計算可得結果如下表：（3） 綜合前面分析的各項內容并將其填入數控加工工藝卡片。單位名稱數控0904產品名稱或代號零件名稱零件圖號工序號程序偏號夾具名稱使用設備車間o2121三爪自定心卡盤 cjk6140 數控車床 金工車間工號工步內容刀具號刀具規(guī)格主軸轉速(r/min)進給速度(mm/min)背吃刀量(mm)備注1整外圓t0120206002002手動2平端面t0120206002000.4手動3從右到左粗車外圓t0120206001803自動4從左到右粗車外圓t0220206001803自動5從右到左

12、精車外圓t0320209001350.25自動6從左到右精車外圓t0420209001350.25自動7切槽t0520206001201.2自動8粗車螺紋t06202060072012自動9精車螺紋t0620206007200.2自動10切割t0720206001201.2手動編制審核批準共頁第三章數控工藝卡片一、數控加工工序卡片二、數字處理：1、將編程原點選在圖形的最右端，避免基準不重合原則帶來的誤差，而且毋須進行尺寸鏈換算。2、 由于精度要求不高，編程時可采用基本尺寸值處理，但也需要平均值處理。3、 確定m38x3mm螺紋牙底直徑及牙深。（1） 計算螺紋牙底直徑及牙深的計算： 牙深=0.6

13、495p=0.6495x3=1.9485 螺紋牙底直徑=大徑-2x牙深=38-2x0.6495x3=34.103mm（2） 螺紋走刀次數的確定： 分七次走刀，切削深度依次為1.2，0.7,0.6,0.4，0.4，0.4,0.2（最后重復一次去光刀去毛刺）（3）螺紋切削次數參考表（附表1）附表1：普通螺紋切削深度及走刀次數參數表普通螺紋 p:螺距 牙深=0.6495p 螺距1.01.52.02.53.03.54.0牙深0.6490.9741.2291.6421.9492.2732.598切削深度及走刀次數1次0.70.80.91.01.21.51.52次0.40.60.60.70.70.70.8

14、3次0.20.40.60.60.60.60.64次0.160.40.40.40.60.65次0.10.40.40.40.46次0.150.40.40.47次0.20.20.48次0.150.39次0.2三、數控加工程序單：零件號零件名稱零件軸編制程序號1234編制日期審核序號程序內容程序說明1.o1234程序號2.g99 m03 s600;主軸正轉，速度為600r/min3.m08 t0101;調用1號刀，冷卻液開,對刀點為工件右端4.g00 x50 z2;快速定位5.g73 u0.5 r3x方向總加工余量0.5 加工3次6.g73 p7 q16 u0.25 w0.25 f0.3粗車循環(huán) 留有

15、精加工余量7.p7 g0 x36 ;x軸進給8.g01 x38 z-3.46倒角9.g01 z-28;z軸進給10.x40;直線進給11.g42 g01 w-5;直線進給12.g02 x40 w-30 r50;切半徑為50逆圓弧13.g01 w-10;z軸進給14.x46;x方向進給15.w-10z軸進給16.g40 g00 x60快速退回17.q16 z30快速退回18.t0303換三號刀19.g70 p7 q15 s900 f0.15;精加工20.g00 x60;x軸快速直線進給21.z30;z軸快速定位22.t0505;換五號刀 23.g0 x42;x軸快速定位24.z-28;z軸快速定

16、位25.g01 x34 f0.2;x軸直線進給26.g04 p1000暫停一秒,光整27.g0 x40快速退回28.g01 w4;z軸進給29.x34;切槽30.g04 p1000暫停一秒,光整31.g0 x38x軸進給32.g01 w3.4z軸進給33.x34 w-3.4倒角34.g0 x60;快速定位35.z30;快速定位36.t0606;換六號刀37.g0 x40 z2;快速定位38.g92 x36.8 z-24 f3;車螺紋第一次走刀39.x36.5;車螺紋第二次走刀40.x35.1;車螺紋第三次走刀41.x34.7;車螺紋第四次走刀42.x34.3;車螺紋第五次走刀43.x34.1;

17、車螺紋精加工44.g0 x60;快速定位45.z30;快速定位46.t0202;換二號刀,對刀點在左端47.s600 ;轉速為60048.g0 x50;快速定位49.z0;快速定位50.g01 x35 z30 f0.3;切削錐面51.g0 x45 z0;快速定位525g01 x33 z30;切削錐面53g0 x40 z0;快速定位54g01 x30.5 z30;切削錐面55g0 x60 z-30;快速定位56t0404;換四號刀57s900;轉速為90058g0 x40 z0;快速定位59g01 x30 z30;精加工錐面60g0 x60;快速定位61z-30;快速定位62t0707;換七號切

18、斷刀63s400 ;轉速為40064g0 x50;快速定位65z-117;快速定位66g01 x0 f0.08;切斷67g0 x60;快速定位68z50;快速定位69m09;切削液停70m05;主軸停止轉動71m30;程序結束并返回程序開頭小組總結一、關于該工件數控加工內容的選擇，以及尺寸和形為精度處理及表面粗糙度處理。 1、數控加工內容選擇適宜內容：普通機床無法加工的內容宜作為優(yōu)選內容；普通機床難加工、質量難以保證的內容作為重點選擇內容； 普通機床加工效率低、工人勞動強度大，在數控機床還有加工能力充裕時進行選擇。 普通機床無法加工圓弧面。 嚴禁內容：需長期占機調整的內容；加工余量不穩(wěn)，在數控

19、機床上無法自動調零的內容；加工部位零散，在數控機床上加工不方便、效果不明顯的內容，在普通機床上補欲加工。本設計工件精度要求為一般七級，表面粗糙度1.6um，所以即適于數控機床上加工，又適于在普通機床上加工。對于單件小批量生產適于在普通機床上加工，而對于成批量生產時，考慮到提高生成效率，要在數控機床上完成。2、尺寸、形位精度及表面粗糙度處理 （1）尺寸精度保證：圖形上尺寸均為it7級，用數控機床本身精度即可保證，通過測量裝置、和控制系統(tǒng)組成一個自動加工系統(tǒng)，尺寸測量、刀具補償調整和切削加工以及機床停車等一系列工件自動完成，達到所要求的尺寸精度。 （2）形位精度：定位精準、設計基準、測量基準及編程

20、原點，四位一體。 （3）表面質量保證：表面粗糙度獲得為一般加工要求，由于此車削零件結構比較簡單，表面粗糙度要求不高，此零件的表面粗糙度均為ra3.2um，在用切割刀切斷工件后要用砂紙磨平以保證端面ra=3.2um。在確定走刀路線時，不允許有加工刀痕。二、 關于毛坯的下料方案的提出及處理 1、單坯料：在單件小批量生產中為便捷裝夾，采用此方法，左端留出夾持端。此方案應在普通機床上先整外圓，后切端面。 2、多坯料：在大批量生產中應將35根50130mm的棒料同時安裝，此方案應在數控車床上完成。為考慮經濟效益節(jié)省加工工時，保持工件表面質量精度，應采取第一方案。三、 數控工藝制定過程1、 工藝措施選擇理

21、由：根據圖樣給定的尺寸，精度要求不是太高。所以選 取表面精度為7級精度，使用中等精度數控車床。為符合加工要求，選取50130mm的熱軋45#圓鋼。為保證在數控車上能完成it7加工精 度，應先在普床上完成外圓的準備加工，使之獲得50的外圓從而獲得工件的回轉軸線。根據走刀路線從右到左所以采用三爪自定心卡盤，最后在普床上完成夾端的切槽工作。2、 加工路線的選擇： （1） 、 經濟性：方案一采用的是cak6140中等精度數控機床，而方案二采用 的是二次裝夾。（2） 、夾緊力：因為該零件精度不高，且表面又都是工作面，所以夾緊力不需 過大，而方案二采用二次裝夾，若夾緊力過大容易使加工的表面磨損。綜上所述，

22、在同樣能完成零件的加工條件下，方案一最合理。（3） 工序劃分原則使用說明：由于本加工內容次數較多，按加工次數劃分工序。（4） 用量值選用處理：根據數控加工工藝與裝備、數控加工工藝與編程中的參考文獻表格中的數據較理想，實際當中無法達到應選取降低20%。（5） 編程時有關數據及指令選取：主軸轉速為600r/min，粗車循環(huán)每次p=2mm,進給量為0.4mm/r；切槽，進給量為0.25mm，切螺紋時轉速為600r/min。編程時主要用到的指令有：g50工件坐標系的設定，精車循環(huán)g71、g73，刀尖半徑補償g42，車切削g01，車圓弧g02、g03，精車循環(huán)g70，切螺紋g92。（6） 夾具選用處理：

23、由于本加工零件為對稱軸類零件，采用三爪自定心卡盤，可自動找正，裝夾方便，夾緊力較小，便于夾持外形規(guī)則的工件。本學期為期一周的設計課程,在指導老師孫老師和馬老師的指導下和全體小組的熱情投入下順利完成本次設計課程。本次我們小組設計題目為軸類零件的設計，有錐面、圓柱面、圓弧面、螺紋面等面組成。表面粗糙度要求不高，給設計夾具的運用及編程帶來了很大的方便。本題設計方案中采用基準統(tǒng)一、先近后遠原則，選用一夾一頂方式進行加工。在方案選取中，小組人員都有自己的看法和觀點，其中有遵循基準統(tǒng)一方案進行加工，因為一次裝夾完成加工，精度容易控制，對設備要求低于方案二適于大量生產的方案，生產的效率高，經濟性好。有的認為

24、兩次裝夾加工比較好，因為加工時編程簡便且剛度較好。但，對工件的加工精度由影響。降低誤差可采用雙主軸車床，但其照價和成本有所提高，使用本方案對大批量產品實施會造成利潤的降低。在。過小組成員的激情討論中，我們選擇方案一（采用一夾一頂）為最優(yōu)加工方案。本次課程時間較短，且工作強度大，這就鍛煉我們小組全體成員的團結協(xié)作精神。以我們發(fā)散式思維，帶著問題去尋求方法，由于每個人的觀點看法不同，所以在思想上碰撞出火花，這不僅提高了我們的眼光，這更培養(yǎng)了我們以后對待問題全面系統(tǒng)的角度。軸類零件的設計最核心的就是三張卡片，即刀具卡，工藝卡，工序卡，完成了這三張卡的設計可不是件容易的事，經過對零件的分析及技術要求，

25、最終我們小組設計出了兩種方案，通過比較最確定方案一是最佳的一個。又由于是軸類零件，我們采用入體原則的加工方法，即上偏差為零，下偏差為負數。這樣加工可以很好的保證加工精度。通過查閱資料和計算完成的切削用量及主軸轉速，進給速度，背吃到量的確定。本次課程設計使我們認識到團隊合作的力量的巨大的，僅靠個人的力量是很難完成的。同時也培養(yǎng)了我們的團隊合作的精神，通過大家的一起努力終于按時完成了本次設計任務。在課程設計過程中我們遇到了很多問題，也查閱了很多資料，在老師的幫助下一一解決了，在此也很感謝老師的幫助。通過這次課程設計，我們學到了很多東西，比一學期在課堂上學到的還要多，以前很多不懂的問題現(xiàn)在多懂了。這

26、次課程設計對我們來說有很大的收獲，對于即將走向工作崗位的我們來說具有很大的幫助。數控加工工藝這門課程對于學機械專業(yè)的學生來說學好很重要，但想學好也不是一件容易的事，它是一門比較抽象的課程，學起來比較枯糙乏味，許多學生因為平時的懶散因此而放棄，我想作為一位大學生學好自己的專業(yè)是在自己的職責。個人小結這次課程設計讓我們對以往學習過的知識進行了再學習和鞏固。其中涉及到多門專業(yè)課。如機械制造、數控工藝、數控編程等。通過這次課程設計我們真正學會了自主學習，獨立完成作業(yè)，如何學會與自己的團隊做好協(xié)調。因為課程設計具有實踐性、綜合性、探索性、應用性等特點。本次選題的目的是數控專業(yè)教學體系中構成數控技術專業(yè)知

27、識及專業(yè)技能的重要組成部分，是運用數控機床實際操作的一次綜合練習。隨著課程設計的逐漸完成，使我對數控加工工藝這門課程以及對數控加工技術都有了更深入的理解和掌握。在這段時間里，我們這個小組，就是新建的團隊，每個人都是一樣，盡著自己最大的努力學習，來學習和創(chuàng)新。為了解決技術上的問題，我也不斷地去翻閱所學的專業(yè)書籍和各種相關的資料。這使我真正體會到了很多，也感受到了很多，當然更重要的是學習到了以前書本上沒學到的知識。通過這次課程設計,我覺得自己要對刀具的切削用量等方面的計算多下功夫學習,這些方面的知識對我們以前從事的專業(yè)工作都有很大用處。這次課程設計讓我們在設計工藝規(guī)程和編寫加工程序的時候大腦中形成

28、了一種可以快速反應的模式，我想這也是一種收獲，是在對我們一周在課設上所花時間的回報。因為這種模式將讓我更好地學習以后的課程，將其他專業(yè)課程系統(tǒng)的組合在一起。在這次課設中，對加工程序的編寫是最讓人感到棘手的，因為對數控加工程序指令不是很熟悉，在編寫上也費了不少的功夫，雖然編寫程序這一塊占用了整個時間的相當一部分，但我依然感到欣喜，因為現(xiàn)在的我已經掌握了基本程序的編寫，而且對一些特殊指令也可以應用到實例中了。我想如要加快編程速度，除了對各編程指令的熟練掌握之外，還需要你掌握零件工藝方面的知識。對于夾具的選擇、切削參數的設定我們必須十分清楚。在上機操作時，我們只有不斷地練習各個功能指令的作用，才能在編程時得心應手。這次數控加工工藝課程設計的指導書是由我們的工藝老師，馬老師和孫老師執(zhí)筆的，無疑指導書在我們這次設計中起了很大的作用，它指導我們按什么的步驟去完成這個設計。其實在對指導書的閱讀過程中也是一種學習，一些關于加工工藝上的問題和所要注意的事項，使我們大家在做課程設計時思路更加清晰，不會走太多彎路。通過這次課程設計，我的第一感受