1、 毕 业 设 计（论文）（说 明 书） 题 目：连接轴加工工艺设计姓 名： 编 号： 平顶山工业职业技术学院年 月 日平顶山工业职业技术学院毕 业 设 计 （论文） 任 务 书姓名 专业 数控技术 任 务 下 达 日 期 年 月 日设计（论文）开始日期 年 月 日设计（论文）完成日期 年 月 日设计（论文）题目： 连接轴加工工艺设计 A编制设计 B设计专题（毕业论文） 指 导 教 师 系（部）主 任 年 月 日平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）答辩委员会记录机械工程 系 数控技术 专业，学生 于 年 月 日进行了毕业设计（论文）答辩。设计题目： 连接轴加工工艺设计 专题（论文）题目： 指导
2、老师： 答辩委员会根据学生提交的毕业设计（论文）材料，根据学生答辩情况，经答辩委员会讨论评定，给予学生 毕业设计（论文）成绩为 。答辩委员会 人，出席 人答辩委员会主任（签字）： 答辩委员会副主任（签字）： 答辩委员会委员： ， ， ， ， ， 平顶山工业职业技术学院毕业设计（论文）评语第 页共 页学生姓名： 专业： 数控技术 年级： 2010 级 毕业设计（论文）题目： 连接轴加工工艺设计 评 阅 人： 指导教师： （签字） 年 月 日成 绩： 系（科）主任： （签字） 年 月 日毕业设计（论文）及答辩评语： 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 0 页摘要机械制造技术是当代科学技
3、术发展最为活跃的领域,是产品更新、生产发展、国际间竞争的重要手段。制造业是国民经济的基础产业，也是各种产业发展的有力支持。然而，机械加工工艺的优良与否对机械零件的精度与加工效率有着至关重要的影响。 机械加工工艺是规定零件加工过程和操作方法的工艺文件。它是在具体的生产条件下，将合理或较合理的工艺过程与操作方法，按规定的形式制成工艺文本，用来指导生产的技术文件。制定工艺的总体原则是优质、高产、低消耗，即在保证产品质量的前提下，尽可能提高生产和降低成本。同时，还应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进工艺技术和检测技术，在规定的生产批量下采用最经济并能取得最好经济效益的加工方法，
4、此外，还应保证工人具有良好而安全的劳动条件。另外工艺规程还必须正确、完整、统一、清晰，所用的术语、符号、计量单位和编号都要符合相应的标准。关键词：加工工艺 工艺规程 零件加工平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 1 页目录引言 .3第一章 概述 .41.1 数控车床的机械结构组成 .41.2 编程的基本原理 .41.2.1 机床坐标系 51.2.2 参考点、参考坐标系 61.2.3 工作坐标系 61.2.4 附加运动坐标系 6第二章 数控加工工序的设计 .72.1 数控加工工序的概述 .72.2 加工零件的零件图 .82.2 加工零件的实物图 .92.3 确定定位基准与夹紧方案 .9
5、2.4 夹具的选择 .102.4.1 车床夹具的分类 102.5 刀具材料的选择 .102.6 刀具切削用量的选择 .122.6.2 刀具切削参数与长度补偿值 14第三章 零件编程与加工 .153.1 零件的数控加工工艺分析 .153.1.1 数控加工工艺路线制定所需的原始资料 153.1.2 零件材料分析 163.1.3 毛坯的分析 163.1.4 零件图技术要求分析 163.1.5 零件图的工艺性分析 173.2 零件设备的选择 .183.3 确定工件的定位与夹具方案 .183.4 选择合理的加工顺序和走刀路线 .183.5 数控加工工序过程的选择 .193.6 数控加工刀具的选择 .20
6、3.7 数控加工工序卡的制作 .21第三章；零件编程与加工 .273.1 零件编程与加工 .273.2 加工程序的编制 .283.3 加工零件 31总结 .32参考文献 .34致谢 .35平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 2 页引言机械零件的优良加工方法就是我们所说的工艺，一个零件的加工方法有很多种，一个人有一个人的方案，但是其中必定有优良之分，优良的加工方法无论对零件还是对加工者而言都是至关重要的，它对零件的精度有着不可忽视的影响，好的加工方法可以简化加工工步、提高经济效益，做到优质、高产、低消耗，这是企业所期望的；对加工工人而言，优良的加工方法可以减轻劳动者的劳动强度，保证工
7、人安全作业，这是对生命负责。一个零件的工艺的优良与否，必须依据工厂的具体生产条件，或许一个零件的工艺过程在一个工厂中是最合理的，但是不能说这就是该零件的正确的加工工艺，或许，在另一个加工地点该工艺过程根本行不通，也就是说工艺过程没有一个固定的答案，只要该过程能够实施、符合基准的选择、符合基本的工艺方法、使工人能够轻松的加工该零件，那么，你的加工工艺就是合理的、就是正确的。只要一切行之有效的加工方法都可以称为零件的加工工艺。本设计主要就是说明了一个汽车万向节滑动拨叉零件的加工工艺方法，该另加看是简单，但加工起来实之不易，零件的加工精度要求较高，有车、有铣、有钻、 ，加工实之不易，由于本人水平有限
8、，其中难免有不足之处还望多多包涵。平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 3 页图 1-1 右手笛卡儿直角坐标系第一章 概述1.1 数控车床的机械结构组成数控车床是机械和电子技术相结合的产物，它的机械结构随着电子控制技术在加工中心的普及应用，以及对车床性能提出的技术要求，而逐步发展变化。数控车床的机械结构，除车床基础部件外，由下列个部分组成：主传动系统；进给系统；实现工件回转、定位装置和附件；实现某些部件动作和辅助功能的系统和装置，如液压、气动、润滑、冷却等系统和排屑、防护等装置；刀架或自动换刀装置；自动托盘交换装置；特殊功能装置；为完成自动化控制功能的各种反馈信号装置及元件。可以通过
9、程序控制机床的运行。即使是一些加工前的设定调整操作，也可以通过操作面板上各类相应的按钮、开关方便的进行。数控车床基础件称为数控车床大件，通常是指床身、底座、滑座、工作台、刀库等。它是整台数控车床的基础和框架。数控车床的其他零部件，或者固定在基础件上，或者工作时在它的导轨上运动，其他机械结构的组成则按数控车床的功能需要选用。1.2 编程的基本原理数控机床的坐标系规定已标准化，按右手直角坐标系确定，假定工件静止，通过刀具相对工件的移动来确定机床各坐标轴的方向。右手笛卡尔坐标系：标准的机床坐标系是一个右手笛卡尔坐标系，用右手螺旋法则判定，如图 2.2 所示。右手的拇指、食指、中指互相垂直，并分别代表
10、+X、+Y、+Z 轴。围绕+X、+Y、+Z 轴的回转运动分别用+A、+B、+C 表示，其正向用右手螺旋定则确定。与+X、+Y、+Z、+A、+B、+C 相反的方向用带“”的+X、+Y、+Z、+A、+B、+C表示。平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 4 页难点理解：1、机床坐标系是针对刀具而言的，假定工件不动，刀具运动；2、机床坐标系符合右手定则；3、按下操作面板上的 ，则刀具相对于工件向X 方向运动。1.2.1 机床坐标系a、机床原点：机床坐标系的原点也称为机床原点,又称机械原点，或者机床零点，在机床经过设计制造和调整后这个原点便被确定下来,是由机床生产厂家设置的一个固定不变的基准点
11、，在机床说明书上有说明，一般地对于铣床来说，机械原点的位置是各坐标轴的正向最大极限处。数控装置通电后通常要进行回参考点操作，以建立机床坐标系。参考点可以与机床零点重合，也可以不重合，通过参数来指定机床参考点到机床零点的距离。机床回到了参考点位置也就知道了该坐标轴的零点位置，找到所有坐标轴的参考点，CNC 就建立起了机床坐标系。参考点可以通过调整挡块被改变。b、机床坐标系先确定 Z 轴：在标准中，规定平行于机床主轴的刀具运动坐标轴为 Z 轴，取刀具远离工件的方向为正方向（Z） 。当机床有多个主轴时，选一个垂直于工件装夹面的主轴为 Z轴。再确定 X 轴：X 轴为水平方向，且垂直于 Z 轴并平行于工
12、件的装夹面。对于工件做旋转运动的机床，取平行于横向滑座的方向为刀具运动的 X 轴坐标，同样，取刀具远离工件的方向为 X 的正方向；对于刀具做旋转运动的机床，当 Z 轴为水平方向时，沿刀具主轴后端向工件方向看，向右为 X 轴的正方向；如 Z 轴是垂直的，则从主轴向立柱看时，对于单立柱机床，X 轴的正方向指向右边；对于双立柱机床，当从主轴向立柱看时，X 轴向的正方向指向右边。上述的正方向都是刀具相对于工件运动而言。最后确定 Y 轴：在确定了 X、Z 正方向后，可以按照右手直角笛卡儿坐标系确定 Y 轴的正方向。1.2.2 参考点、参考坐标系数控装置上电时并不知道机床原点，为了正确地在机床工作时建立机
13、床坐标系，通常在每个坐标轴的移动范围内设置一个机床参考点（测量起点） ，机床起动时，通常要进行机动或手动回参考点，以建立机床坐标系。通过参数指定机床参考点到机床原点的距离。以参考点为原点，坐标方向与机床坐标方向相同建立的坐标系叫做参考坐标系，在实际使用中通常以参考坐标系计算坐标值。(一般的，参考坐标系与机床坐标系之间偏移一定的X平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 5 页距离，或者二者重合)1.2.3 工作坐标系a、编程原点：也称工件原点，由编程人员在工件上根据编程方便性自行设定的编制加工程序的原点。它只与工件有关，而与机床坐标系无关。但考虑到编程的方便性，工件坐标系中各轴的方向应该
14、与所使用的数控机床的坐标轴方向一致。工件原点的设置一般应遵循下列原则：（1）工件原点与设计基准或装配基准重合，以利于编程；（2）工件原点尽量选在尺寸精度高、表面粗糙度值小的工件表面上；（3）工件原点最好选在工件的对称中心上；（4）要便于测量和检验。b、编程坐标系假定工件固定不动，用刀具运动的坐标系来编程。工件坐标系时编程人员在编程和加工时使用的坐标系。在加工时，工件随夹具安装在机床上，这时测量工件原点与机床原点间的距离，称作工件原点偏置。该偏置值预存入数控系统中（G92，G54G59） ，加工时，工件原点偏置便能自动加到工件坐标系上，使数控系统可按机床坐标系确定加工时的绝对坐标值。因此，编程人
15、员可以不考虑工件在机床上的实际安装位置和安装精度，而利用原点偏置功能，补偿工件在工作台上的位置偏差。1.2.4 附加运动坐标系一般称 XYZ 为主坐标或第一座标，如有平行于第一座标的第二组和第三组坐标，则分别指定为 U、V、W 和 P、Q、R。平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 6 页第二章 数控加工工序的设计2.1 数控加工工序的概述数控加工工序设计的主要任务是为每一道工序选择机床、夹具、刀具及量具，确定定位夹紧方案、走刀路线、工步顺序、加工余量、工序尺寸及其公差、切削用量和工时定额等，为编制加工程序做好充分准备。1、 确定走刀路线和工步顺序走刀路线是刀具在整个加工工序中相对于工
16、件的运动轨迹，不但包括了工步的内容，而且也反映出工步的顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。在确定走刀路线时，主要遵循以下原则：1保证零件的加工精度和表面粗糙度例如在加工中心上进行加工时，因刀具的运动轨迹和方向不同，可能是顺铣或逆铣，其不同的加工路线所得到的零件表面的质量就不同。究竟采用哪种加工方式，应视零件的加工要求、工件材料的特点以及机床刀具等具体条件综合考虑，确定原则与普通机械加工相同。数控机床一般采用滚珠丝杠传动，其运动间隙很小，并且顺铣优点多于逆铣，所以应尽可能采用顺铣。在精铣内外轮廓时，为了改善表面粗糙度，应采用顺铣的走刀路线加工方案。对于铝镁合金、钛合金和耐热合金等材料，建议也采用
17、顺铣加工，这对于降低表面粗糙度值和提高刀具耐用度都有利。但如果零件毛坯为黑色金属锻件或铸件，表皮硬而且余量较大，这时采用逆铣较为有利。加工位置精度要求较高的孔系时，应特别注意安排孔的加工顺序。若安排不当，就可能将坐标轴的反向间隙带入，直接影响位置精度。刀具的进退刀路线要尽量避免在轮廓处停刀或垂直切入切出工件，以免留下刀痕。2.使走刀路线最短，减少刀具空行程时间，提高加工效率。平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 7 页2.2 加工零件的零件图2.2 加工零件的实物图平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 8 页2.3 确定定位基准与夹紧方案定位基准与夹紧方案的确定，应遵循有关
18、定位基准的选择原则与工件夹紧的基本要求：1、基面先行原则用作精基准的表面应优先加工出来。2、先粗后精原则各个表面的加工顺序按照粗加工半精加工精加工光整加工的顺序依次进行，逐步提高表面的加工精度和减小表面粗糙度。3、先主后次原则零件的主要工作表面、装配基面应先加工，从而能及早发现毛坯中主要表面可能出现的缺陷。次要表面可穿插进行，放在主要加工表面加工到一定程度后、最终精加工之前进行。4、先面后孔原则对平面轮廓尺寸较大的零件，一般先加工平面，再加工孔和其他尺寸，这样安排加工顺序，一方面用加工过的平面定位，稳定可靠；另一方面在加工过的平面上加工孔，孔加工的编程数据比较容易确定，并能提高孔的加工精度，特
19、别是钻孔时的轴线不易歪斜。此外，还应该注意下列三点：(1)力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。(2)设法减少装夹次数，尽可能做到在一次定位装夹中，能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，充分发挥数控机床的效率。(3)避免采用占机人工调整方案，以免占机时间太多，影响加工效率。2.4 夹具的选择2.4.1 车床夹具的分类数控车床夹具按使用范围，可分为通用普通夹具、专用夹具和组合夹具三类。还可按自动化程度和夹紧动力源的不同（如气动、电动、液压）以及装夹工件数量的多少（如单件、双件、多件）等进行分类。其中，最
20、常用的分类方法是按通用、专用和组合进行分类。平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 9 页1、数控车床通用夹具的结构数控车床常用的通用夹具主要有三爪卡盘，它主要用于装夹回转类工件。2、数控车床专用夹具的结构2.5 刀具材料的选择刀具材料的切削性能关系着刀具的耐用度和生产率，刀具材料的工艺性影响着刀具本身的制造与刃磨质量。对刀具切削部分材料的选取原则是具有较高的耐磨性，并能在较高的温度下保持其切削性能。目前常用的材料有:高速钢和硬质合金。由于高速钢只能在 600以下保持其切削性能，而不锈钢切削时产生的高温往往高于 60090，而硬质合金比高速钢具有更好的耐热性和耐磨性，因此用硬质合金材料
21、制成的刀具更适合不锈钢的切削加工。在切削参数相同的条件下，对几种合金材料的刀具进行了车削对比试验，见表 2。从表 2 中可看出，采用 TiC-TiCN-TiN 复合涂层刀片的外圆车刀，耐用度比较高，工件表面质量好，生产率高。这是因为这种涂层硬质合金材料的刀片，具有更好的强度和韧性，又因其表面具有更高的硬度和耐磨性，更小的摩擦因数和更高的耐热性，而成为车削不锈钢的良好刀具材料。限于不具备这种材料的切断刀片，通过表 2 的对比试验可知，YW2 硬质合金的切削性能也较好，因此可选用 YW2 材料的刀片作为切断刀。加工不锈钢时，由于切削力较大，故刀杆必须具备足够的强度和刚度，以免在切削过程中发生颤振和
22、变形。这就要求选用适当的刀杆截面积，同时还应采用强度较高的材料来制造刀杆，如采用调质处理的 45 钢或 50 钢。表 2-1 不同刀具材料的对比试验不同刀具材料的对比试验刀具的几何角度 切削用量刀具材料前角()后角()主偏角 r()刃倾角 s()Ap(mm)Vc(m/min)F(mm/r)刀具耐用度 T(min)加工表面粗糙度 Ra(m)平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 10 页15 7282YG817 758715 8095YT1417 82963.215 90110YW217-10 0.3921153.2/6.3(切断用)TiC-TiCN-TiN复合涂层刀片12(刀片自身角度
23、)8 90-4(刀片自身角度)3 45550.2 1281853.26.32.6 刀具切削用量的选择刀具的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
24、排列顺序。一般应遵循以下原则：尽量平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 11 页减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；先铣后钻 ；先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；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。综上所述：本零件的加工，(1) 选用 5mm 中心钻钻削中心孔。用 20mm 的钻头加工左端的孔，(2) 粗车及平端面选用 35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外螺纹
25、车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取re=0.150.2mm 。刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一。刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率、而且还影响加工质量。选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等。与传统的车削方法相比，数控车削对刀具的要求较高。不仅要求精度高、钢度好、耐用度高、而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。切削用量的选择数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是
26、：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。1、主轴转速的确定主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。根据本例中零件的加工要求，考虑工件材料为 45 钢，刀具材料为硬质合金钢，粗加工选择转速 500r/min,精加工选择 1000r/min 车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用 400r/min 来车螺纹，而内孔由于刚性较差，采用粗车 600 r/min，比较容易达到加工要求，切槽的切削刀较大，采用 350 r/min 更稳妥。2、进给速度（进给量）F(mm/r，mm/min)的选择 进给速度
27、（进给量）F(mm/r，mm/min)是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度Vf可以按公式Vf =fn计算，式中f表示每平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第
28、 12 页转进给量，粗车时一般取0.30.8mm/r；精车时常取0.10.3mm/r；切断时常取0.050.2mm/r。应选择较低的进给速度，得出下表粗 精外圆 0.2min/r 0.1min/r内孔 0.2min/r 0.1min/r槽 0.05 min/r3）背吃刀量确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量(除去精车量)，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量。本例中，背吃刀量的选择大致为粗 精外圆 1.5-2(mm) 0.2-0.5(mm)内孔 1-1.5(mm) 0.1-0.5(mm)螺
29、纹 随进刀次数依次减少槽 根据刀宽，分两次进行总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。切削用量对于不同的加工方法，需选用不同的切削用量。合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。2.6.2 刀具切削参数与长度补偿值表 2-2 刀具切削参数与长度补偿选用表刀具参数 3中心钻 10麻花钻 20麻花钻 35麻花钻 12麻花钻 15.8 麻花钻 16机用铰刀 37.5 粗镗刀 38精镗刀主轴转速（r/min）1200 650 350 150 550 400 250 850
30、 1000进给率 120 100 40 20 80 50 30 80 40平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 13 页（mm/min）刀具补偿 H1/T1 H2/T2 H3/T3 H4/T4 H5/T5 H6/T6 H7/T7 H8/T8 H9/T9第三章 零件编程与加工3.1 零件的数控加工工艺分析零件的数控加工工艺分析是编制数控程序中最重要而又极其复杂的环节，也是数控加工工艺方案设计的核心工作，必须在数控加工方案制定前完成。一个合格的编程人员对数控机床及其控制系统的功能及特点，以及影响数控加工的每个环节都要有一个清晰、全面的了解，这样才能避免由于工艺方案考虑不周而可能出现的产品
31、质量问题，造成无谓的人力、物力等资源的浪费。全面合理的数控加工工艺分析是提高数控编程质量的重要保障。在数控加工中，从零件的设计图纸到零件成品合格交付，不仅要考虑到数控程序的编制，还要考虑到诸如零件加工工艺路线的安排、加工机床的选择、切削刀具的选择、零件加工中的定位装夹等一系列因素的影响，在开始编程前，必须要对零件设计图纸和技术要求进行详细的数控加工工艺分析，以最终确定哪些是零件的技术关键，哪些是数控加工的难点，以及数控程序编制的难易程度。零件工艺性分析也是数控规划的第一步，在此基础上，方可确定零件数控加工所需的数控机床、加工刀具、工艺装备、切削用量、数控加工工艺路线，从而获得最佳的加工工艺方案
32、，最终满足零件工程图纸和有关技术文件的要求。3.1.1 数控加工工艺路线制定所需的原始资料（1）零件设计图纸、技术资料，以及产品的装配图纸。（2）零件的生产批量。（3）零件数控加工所需的相关技术标准如企业标准和工艺文件。（4）产品验收的质量标准。（5）现有的生产条件和资料。工艺装备及专用设备的制造能力、加工设备和工艺装备的规格及性能、工人的技术水平。3.1.2 零件材料分析该轴零件加工中，刀具与工件之间的切削力较大。工件材料的可切削性能。强度、硬度、塑性、提供冷切削加工、机械性能都跟工件的材料有关。所以选择45钢为该轴类零件的材料。45钢的化学成分中含C0.42%0.50%，Si0.17%0.
33、37%，Mn0.500.80%，P 平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 14 页0.035%，S0.035%，Cr0.25%，N0.25%,Cu0.25%.45钢在进行冷加工时硬度要求，热轧钢，压痕直径不小于3.9，布氏硬度不小于241HB，退火钢压痕直径不小于4.4，布氏硬度不小于187HB，45钢的机械性能：s335Mpa，b600Mpa，40，Ak47J。45钢相对切削性硬质合金刀具1.0，高速钢刀具1.0，45钢经济合理对加工刀具的要求也合理，45钢用途广泛，主要是用来制造汽轮机、压缩机，泵的运动零件制造齿轮、轴活塞销等零件。根据以上数据适合该轴的加工。3.1.3 毛坯的分
34、析轴类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件三种。锻件：适用与零件强度较高,形状较简单的零件。尺寸大的零件因受设备限制，故一般用自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的刚质零件不宜用自由锻。铸件：适用于形状复杂的毛坯。钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。根据该轴零件的结构形状和外轮廓尺寸，所以采用锻件。本零件的毛坯宜采用锻件，由棒料锯割，模锻毛坯至 40X425mm,使钢材经过锻压，获得均匀的纤维组织，提高其力学性能，同时也提高零件与毛坯的比重，减少材料消耗。3.1.4 零件图技术要求分析对于装配图的分析和研究，主要是熟悉产品的性能、用途和工作条件，明确零件在产品中的相互装配位置及作用，
35、了解零件图上各项技术条件制定的依据，找出其主要技术关键问题，为制定正确的加工方案奠定基础。当然普通零件进行工艺分析时，可以不进行装配图的分析研究。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，有一处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机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性。3.零图纸中含有圆柱度，为保证其形位公差，应尽量一次装夹完成左端面的加工以保证其数值。4.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-精加工加工方案，并且在精加工的时候将进
36、给量调小些，主轴转速提高。5.螺纹加工时，为保证其精度，在精车时选择改程序的方法，将螺纹的大径值减小0.18-0.2mm，加工螺纹时利用螺纹千分尺或螺纹环规保证精度要求。选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度。3.1.5 零件图的工艺性分析平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 15 页对零件图的分析和研究主要是对零件进行工艺审查，如检查设计图纸的视图、尺寸标注、技术要求是否有错误、遗漏之处，尤其对结构工艺性较差的零件，如果可能应和设计人员进行沟通或提出修改意见，由设计人员决定是否进行必要的修改和完善。 零件图的完整性和正确性分析零件的视图应符合国家标准的要求，位置准确，表达清
37、楚；几何元素（点、线、面）之间的关系（如相切、相交、平行）应准确；尺寸标注应完整、清晰。 零件技术要求分析零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热表处理要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。进行零件技术要求分析，主要是分析这些技术要求的合理性以及实现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂，加工难度加大，增加不必要的成本。 尺寸标注方法分析零件图的尺寸标注方法有局部分散标注法、集中标注法和坐标标注法等。对在
38、数控机床上加工的零件，零件图上的尺寸在能够保证使用性能的前提下，应尽量采取集中标注或以同一基准标注（即标注坐标尺寸）的方式，这样既方便了数控程序编制，又有利于设计基准、工艺基准与编程原点的统一。 零件材料分析在满足零件功能的前提下，应选用廉价的材料，选择材料时应立足于国内，不要轻易选择贵重和紧缺的材料。 零件的结构工艺性分析零件的结构工艺性是指所设计的零件，在能够满足使用性能要求的前提下制造的可行性和经济性。好的结构工艺性会使零件加工容易，节省成本，节省材料；而较差的结构工艺性会使加工困难，加大成本，浪费材料，甚至无法加工。通过对零件的结构特点、精度要求和复杂程度进行分析的过程，可以确定零件所
39、需的加工方法和数控机床的类型和规格3.2 零件设备的选择数控车床能对轴类或盘类等回转体零件自动地完成内外圆柱面、圆锥表面、圆弧面等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩等的工作。根据零件的工艺要求，可以选择经济型数控车床，一般采用步进电动机形式半闭环伺服系统。此类车床机构简单，价格相对较低，这类车床设置三爪自定心卡盘、普通尾座或数控液压尾座，适合车削较长的轴类零件。根据主轴的配置的要求选择卧式数控车床。数控车床具有加工精度高，能做直线和圆弧插补，数控车床刚性良好，制造和对刀精度高，能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 16 页能够加工尺寸精度要求较
40、高的零件。能加工轮廓形状特别复杂的表面和尺寸难于控制的回转体，而且能比较方便的车削锥面和内外圆柱面螺纹，能够保持加工精度，提高生产效率。所以对加工时非常有利的。3.3 确定工件的定位与夹具方案1.确定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；使用三爪自定心卡盘夹持零件的毛坯外圆，确定零件伸出合适的长度（应将机床的限位距离考虑进去）
41、。零件需要加工两端，因此需要考虑两次装夹的位置，考虑到左端的外圆可以用来装夹，因此先加工左端，然后调头夹住左端外圆加工右端。 2.定位基准工件的定位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，轴的长度不是很长，所以采用工件的右端面和 的外圆作定位基准，使用普通三03.48爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中心为工件坐标的原点，换刀点在（100.100）处。由于此零件全部表面都需加工，应选用外圆及一端面为粗基准，然后通过“互为基准的原则”进行加工。遵循“基准重合”的原则。加工左端时选择在毛坯外圆柱段的右
42、端外圆表面，加工右端时选择在 mm外圆柱段的表面，以体现定位基准是轴的中心线03.483.4 选择合理的加工顺序和走刀路线在数控加工中，刀具(严格说是刀位点 )相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起，直至结束加工所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、返回等非切削空行程。加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，其次考虑数值计算简单，走刀路线尽量短，效率较高等。一般遵循以下几个原则：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。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
43、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。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。平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 17 页基面先行 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。3.5 数控加工工序过程的选择 产品名称或代号 零件名称
44、零件图号单位名称 平职学院连接轴材料牌号 毛坯种类 毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数T10A 铸件 52X105mm工序号工序名称工序内容 车间工段设备工艺装备工时1 锻造 金工2 截断截断52X105mm金工3 热处理 正火热处理车间4车两端面车两端面钻中心孔保证总长 98 5.0金工 车 CK6140三爪卡盘5 钻孔钻孔至 9.8H11,扩孔至26H10， 金工 车 CK6140三爪卡盘6加工内表面粗车 38 、内螺纹小径、03.5X2 槽、倒角留有 0.5mm 余量，精车各内圆表面至尺寸、车M30X1.5-6H 螺纹。金工 车 CK6140三爪卡盘7加工左端外圆粗车 48 、15 锥面
45、、R8 圆弧、03.0R10 圆弧、倒角留有 0.5mm 余量，精车 48 、15 锥面、R8 圆弧、03.0R10 圆弧、倒角至尺寸。金工 车 CK6140三爪卡盘8加工右端外圆粗车 15 、3X1 槽、22 锥03.0面、28 、48 外圆、.03.倒角，留有 0.5mm 余量。精车金工 车 CK6140三爪卡盘平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 18 页15 、 3X1 槽、22 锥面、03.028 、48 外圆、倒角.03.至尺寸。9 检验编 制 审 核 批 准年 月 日共 页第 页3.6 数控加工刀具的选择产品名称或代号 零件名称 连接轴 零件图号序号 刀具号 刀具规格名
46、称 数量 加工表面 备 注1 T01 20X20 端面车刀 1 端面 手动2 T02 9.8H11 麻花钻 1 内孔 手动3 T03 20H10 扩孔钻 1 内孔 手动4 T04 20 内孔镗刀 1 内孔 自动5 T05 刃宽 2mm 内孔槽刀 1 外圆 自动6 T06 60 三角形内螺纹车刀0 1 外圆 自动7 T07 35 仿形车刀 1 外圆 自动8 T08 90 外圆车刀01 外圆 自动9 T09 刃宽 2mm 外圆槽刀 1 外圆 自动编 制 审 核 批 准 共 页 第 页平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 19 页3.7 数控加工工序卡的制作数控加工工序卡片产品名称或代号
47、零 件 名 称 零 件 图 号单 位 数 控 加 工 工 序 卡 片连接轴车 间 使用设备金工车间 CK6140工艺序号 工序名称1 锻造夹具名称 程序号工序简图工步号 工 步 作 业 内 容 加工面 刀具号 刀补量 主轴转速 进给速度 背吃刀量 备 注1 锻造52 0.06mm.编 制 审 核 批 准 年 月 日 共 页 第 页数控加工工序卡片产品名称或代号 零 件 名 称 零 件 图 号单 位 数 控 加 工 工 序 卡 片连接轴车 间 使用设备金工车间 CK6140工艺序号 工序名称2 截断夹具名称 程序号工序简图三爪卡盘平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 20 页工步号 工 步 作 业 内 容 加工面 刀具号 刀补量 主轴转速 进给速度 背吃刀量 备 注1 截断52X105mm T06 手动编 制 审 核 批 准 年 月 日 共 页 第 页平顶山工业职业技术学院毕业设计说明书（论文）第 21 页数控加工工序卡片产品名称或代号 零 件 名 称 零 件 图 号单 位 数 控 加 工 工 序 卡 片连接轴车 间 使用设备热处理车间工艺序号 工序名称3 热处理夹具名称 程序号工序
