轴类零件数控工艺课程设计.doc

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1、国防科技学院数控加工工艺与装备课程设计设计说明书题目轴 类 零 件 加 工班 级 数控0904班 姓 名 张涛 组 级 第五组 学 号 092827 成 绩 指 导 教 师 马老师、孙老师 目录第一章 任务书-3第二章 设计任务-4 一、零件图分析-4 二、工艺措施的拟定-7 三、加工路线及进给路线-9 四、刀具选择-12 五、数控加工刀具卡-13 六、切削用量的选择-14第三章 数控工艺卡片-16 一、数控加工工序卡-16 二、数字处理-16 三、数控加工程序单-18小组总结-23个人总结-25参考文献-25第一章 任务书设计题目：轴类零加件工材料为45#钢热轧，无热处理及硬件要求及表面质量

2、要求第二章 设计任务一， 零件图工艺分析1、 材料的选取，选用45#钢热轧，无热处理和硬件要求，材料切削加工工艺性良好。2、 零件成型组成表面：零件由圆柱面、逆圆弧面、圆锥面和螺纹面等几部分组成。3、 零件尺寸标注完整，轮廓表达清晰，零件结构合理。4、 尺寸精度保证，图形上圆柱、圆弧及长度方向的精度为IT7级，用数控车床即可保证。5、 表面质量，表面粗糙度均为 。6、 各成型表面连接复杂程度中等，加工连续时间不长，但需用可转位刀片，用一般硬度合金刀即可由零件图分析，加工零件可得出。加工方案一；加工路线1、 在普通机床上整外圆平端面，完成轴段50x135。2、 在普车上完成夹持端的(30)的下刀

3、槽3、 加工中，从右向左，右端打中心孔。4、 先车40X73轴段5、 车R50圆弧6、 车（3040）X30的锥度7、 车34X8的槽8、 车削螺纹9、 去夹持端加工方案二；加工路线：1. 在普床上完成整外平端面，完成轴段50X1152. 加工中，从右向左，右端设置中心孔3. 先车（3040）X30的锥度4. 车40X45的轴段5. 车R50的圆弧6. 掉头，二次装夹7. 加工中从右向左，右端设置中心孔8. 车38X8的槽9. 车螺纹10.去夹持端加工时选择方案一方案二，需两次对工件进行装夹，对工件的加工精度由影响。降低误差可采用双主轴车床，但其照价和成本有所提高，使用本方案对大批量产品实施会

4、造成利润的降低或由于对其设备的要求过高使其无法生产。方案一，一次装夹完成加工，精度容易控制，对设备要求低于方案二适于大量生产的方案，生产的效率高，经济性好，因此采用方案一较合要求。二、工艺措施的拟定：1、图样上没有特别的精度要求，一般取表面精度为七级精度，使用中等数控CAK6140即可，保证零件的加工要求，编程时可直接用基本尺寸代入。2、选取毛坯，为符合加工要求，取50135mm的热轧45#圆钢。3、数控加工前先在普床上完成外圆的准备加工，先使之获得48的外圆,从而获得工件的回转轴线,然后再平端面,获得工件的长度基准.4、装夹方法：用三爪自定心卡盘夹持坐右端，并留有足够的夹持长度。如下图所示：

5、5、定位基准：端面基准设为右端面，回转基准设为轴线;设计基准、定位基准与工艺基准三者要重合，这既符合基准统一原则，又可以防止基准不重合，影响加工精度；在相应加工之前基准端面要先行加工。综上所述，在普床上先平端面，加工外圆去除表面的余量达到要求，完成坯料，然后把工件放在数控车床上用三爪自定心卡盘夹持右端，并留有足够的夹持长度，由工艺设计内容依次加工圆柱、圆弧、退刀槽与螺纹，最后用切割刀割断即可完成。三、加工路线及进给路线：1、零件的加工顺序：先车平面，然后遵守由粗到精，从近到远的加工原则，加工时从左到右粗车各面，粗车时留精加工余量0.25mm，由于螺纹的面比较容易损坏，应后加工，最后用切割刀切断

6、。2、进给路线： A.CAK6140车床具有粗车循环及螺纹的自动加工功能，加工的时候可以依据程序去自动完成。 B.对精加工，依零件轮廓走刀一次完成精余量的切除。 C.螺纹走刀次数的确定：分七次走刀，切削深度依次为：1.2，0.7，0.6，0.4，0.4，0.4，0.2（最后重复一次去光刀去铁屑）。3、走刀路线图： （1）图a为外轮廓走刀路线图。 （2）图b为精车走刀路线图。 （3）图c为切槽走刀路线图。 （4）图d为螺纹切削走刀路线图。 （图a）粗车外轮廓走刀路线图 （图b）精车外轮廓走刀路线图 （图c）切槽走刀路线 （图d）螺纹切削走刀路线四、刀具选择刀具材料为硬质合金1、 粗车时，循环车削

7、轮廓取一般硬质合金90左偏刀和右偏刀，从右到左依次车削轮廓，为防止干涉，取=35，取刀杆直径D=20mm20mm。2、 精车轮廓时取一般硬质合金90左偏刀和右偏刀，从右到左依次车削轮廓，为防止干涉，取=35，取刀杆直径D=20mm20mm，为保证刀尖圆角半径小于图形结构上最小圆弧半径，取=0.150.2mm。3、 切槽刀切削刃宽度B=4mm，取刀柄为D=2020mm。4、 螺纹刀使用60外螺纹硬质合金刀，取刀柄D=2020mm。5、切断刀切断刀刀刃宽度B=4mm，取刀柄D=2525mm。 数控加工刀具卡产品的名称及代号零件轴零件名称零件轴 图号 A4序号刀具号刀具规格及名称数量加工表面 备注

8、1T0190硬质合金外圆刀1粗车外表面及平端面右偏刀= 2T0290硬质合金外圆刀1粗车外表面左偏刀=3T0390硬质合金外圆刀1精车外表面右偏刀=4T0490硬质合金外圆刀1精车外表面左偏刀= 5T05宽度为4mm切槽刀1切退刀槽 B=4mm 6T0660硬质合金螺纹刀1车螺纹 外螺纹7T07切断刀1切断B=4mm8T08GB/T4459-51打中心孔编制审核批准共 页五、切削用量的选择1、 背吃刀量p:（查参考文献2：P133表42、P136表43）（1） 、粗车循环：45#钢，经过热轧p=26mm，取p=3mm，精车余量：p=0.25mm；（2） 、螺纹循环：粗车p=0.4mm，循环退刀

9、依次减少，精车余量p=0.16mm。2、主轴转速：（查参考文献2：P136表43并参阅机床手册中“主轴转速”） 该零件的加工表面由圆柱、圆球面、顺妳圆弧及螺纹等表面组成，因为工件材料为45#中碳钢，尺寸较小。为保证表面精度要求选取切削速度范围为=90160m/min。（1） 外轮廓加工： 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)螺纹加工：n=1200/3-80=320r/min ap 粗车=1.2mm 逐刀减少 精车=0.2mm（3） 端面，切割 切割加工：n=400

10、r/min3、 进给速度Vf的计算-Vf=nf（参考文献2：P138表4-4）（1） 外轮廓：粗车：取f=0.3mm/r Vf=0.3600=180mm/min 精车：取f=0.15mm/r Vf=0.15900=135mm/min（2） 螺纹加工：Vf=nf=3203=960mm/min(3) 端面，切槽：Vf=40mm/min切端面时可适当加大，f取0.2mm/r，则Vf端面=80mm/minap(mm)N(r/mm)Vc(m/min)f(mm/r)Vf(mm/min)车削粗车3600800.3180精车0.259001100.15135螺纹粗螺纹1.2320960精螺纹0.2320960

11、切割1.240000840切槽1.24000.280切端面0.44000,0840根据上面的计算可得结果如下表：（3） 综合前面分析的各项内容并将其填入数控加工工艺卡片。单位名称数控0904产品名称或代号零件名称零件图号工序号程序偏号夹具名称使用设备车间O2121三爪自定心卡盘 CJK6140 数控车床 金工车间工号工步内容刀具号刀具规格主轴转速(r/min)进给速度(mm/min)背吃刀量(mm)备注1整外圆T0120206002002手动2平端面T0120206002000.4手动3从右到左粗车外圆T0120206001803自动4从左到右粗车外圆T0220206001803自动5从右到左

12、精车外圆T0320209001350.25自动6从左到右精车外圆T0420209001350.25自动7切槽T0520206001201.2自动8粗车螺纹T06202060072012自动9精车螺纹T0620206007200.2自动10切割T0720206001201.2手动编制审核批准共页第三章数控工艺卡片一、数控加工工序卡片二、数字处理：1、将编程原点选在图形的最右端，避免基准不重合原则带来的误差，而且毋须进行尺寸链换算。2、 由于精度要求不高，编程时可采用基本尺寸值处理，但也需要平均值处理。3、 确定M38X3mm螺纹牙底直径及牙深。（1） 计算螺纹牙底直径及牙深的计算： 牙深=0.6

13、495p=0.6495x3=1.9485 螺纹牙底直径=大径-2x牙深=38-2x0.6495x3=34.103mm（2） 螺纹走刀次数的确定： 分七次走刀，切削深度依次为1.2，0.7,0.6,0.4，0.4，0.4,0.2（最后重复一次去光刀去毛刺）（3）螺纹切削次数参考表（附表1）附表1：普通螺纹切削深度及走刀次数参数表普通螺纹 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切削深度及走刀次数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、数控加工程序单：零件号零件名称零件轴编制程序号1234编制日期审核序号程序内容程序说明1.O1234程序号2.G99 M03 S600;主轴正转，速度为600r/min3.M08 T0101;调用1号刀，冷却液开,对刀点为工件右端4.G00 X50 Z2;快速定位5.G73 U0.5 R3X方向总加工余量0.5 加工3次6.G73 P7 Q16 U0.25 W0.25 F0.3粗车循环 留有

15、精加工余量7.P7 G0 X36 ;X轴进给8.G01 X38 Z-3.46倒角9.G01 Z-28;Z轴进给10.X40;直线进给11.G42 G01 W-5;直线进给12.G02 X40 W-30 R50;切半径为50逆圆弧13.G01 W-10;Z轴进给14.X46;X方向进给15.W-10Z轴进给16.G40 G00 X60快速退回17.Q16 Z30快速退回18.T0303换三号刀19.G70 P7 Q15 S900 F0.15;精加工20.G00 X60;X轴快速直线进给21.Z30;Z轴快速定位22.T0505;换五号刀 23.G0 X42;X轴快速定位24.Z-28;Z轴快速定

16、位25.G01 X34 F0.2;X轴直线进给26.G04 P1000暂停一秒,光整27.G0 X40快速退回28.G01 W4;Z轴进给29.X34;切槽30.G04 P1000暂停一秒,光整31.G0 X38X轴进给32.G01 W3.4Z轴进给33.X34 W-3.4倒角34.G0 X60;快速定位35.Z30;快速定位36.T0606;换六号刀37.G0 X40 Z2;快速定位38.G92 X36.8 Z-24 F3;车螺纹第一次走刀39.X36.5;车螺纹第二次走刀40.X35.1;车螺纹第三次走刀41.X34.7;车螺纹第四次走刀42.X34.3;车螺纹第五次走刀43.X34.1;

17、车螺纹精加工44.G0 X60;快速定位45.Z30;快速定位46.T0202;换二号刀,对刀点在左端47.S600 ;转速为60048.G0 X50;快速定位49.Z0;快速定位50.G01 X35 Z30 F0.3;切削锥面51.G0 X45 Z0;快速定位525G01 X33 Z30;切削锥面53G0 X40 Z0;快速定位54G01 X30.5 Z30;切削锥面55G0 X60 Z-30;快速定位56T0404;换四号刀57S900;转速为90058G0 X40 Z0;快速定位59G01 X30 Z30;精加工锥面60G0 X60;快速定位61Z-30;快速定位62T0707;换七号切

18、断刀63S400 ;转速为40064G0 X50;快速定位65Z-117;快速定位66G01 X0 F0.08;切断67G0 X60;快速定位68Z50;快速定位69M09;切削液停70M05;主轴停止转动71M30;程序结束并返回程序开头小组总结一、关于该工件数控加工内容的选择，以及尺寸和形为精度处理及表面粗糙度处理。 1、数控加工内容选择适宜内容：普通机床无法加工的内容宜作为优选内容；普通机床难加工、质量难以保证的内容作为重点选择内容； 普通机床加工效率低、工人劳动强度大，在数控机床还有加工能力充裕时进行选择。 普通机床无法加工圆弧面。 严禁内容：需长期占机调整的内容；加工余量不稳，在数控

19、机床上无法自动调零的内容；加工部位零散，在数控机床上加工不方便、效果不明显的内容，在普通机床上补欲加工。本设计工件精度要求为一般七级，表面粗糙度1.6um，所以即适于数控机床上加工，又适于在普通机床上加工。对于单件小批量生产适于在普通机床上加工，而对于成批量生产时，考虑到提高生成效率，要在数控机床上完成。2、尺寸、形位精度及表面粗糙度处理 （1）尺寸精度保证：图形上尺寸均为IT7级，用数控机床本身精度即可保证，通过测量装置、和控制系统组成一个自动加工系统，尺寸测量、刀具补偿调整和切削加工以及机床停车等一系列工件自动完成，达到所要求的尺寸精度。 （2）形位精度：定位精准、设计基准、测量基准及编程

20、原点，四位一体。 （3）表面质量保证：表面粗糙度获得为一般加工要求，由于此车削零件结构比较简单，表面粗糙度要求不高，此零件的表面粗糙度均为Ra3.2um，在用切割刀切断工件后要用砂纸磨平以保证端面Ra=3.2um。在确定走刀路线时，不允许有加工刀痕。二、 关于毛坯的下料方案的提出及处理 1、单坯料：在单件小批量生产中为便捷装夹，采用此方法，左端留出夹持端。此方案应在普通机床上先整外圆，后切端面。 2、多坯料：在大批量生产中应将35根50130mm的棒料同时安装，此方案应在数控车床上完成。为考虑经济效益节省加工工时，保持工件表面质量精度，应采取第一方案。三、 数控工艺制定过程1、 工艺措施选择理

21、由：根据图样给定的尺寸，精度要求不是太高。所以选 取表面精度为7级精度，使用中等精度数控车床。为符合加工要求，选取50130mm的热轧45#圆钢。为保证在数控车上能完成IT7加工精 度，应先在普床上完成外圆的准备加工，使之获得50的外圆从而获得工件的回转轴线。根据走刀路线从右到左所以采用三爪自定心卡盘，最后在普床上完成夹端的切槽工作。2、 加工路线的选择： （1） 、 经济性：方案一采用的是CAK6140中等精度数控机床，而方案二采用 的是二次装夹。（2） 、夹紧力：因为该零件精度不高，且表面又都是工作面，所以夹紧力不需 过大，而方案二采用二次装夹，若夹紧力过大容易使加工的表面磨损。综上所述，

22、在同样能完成零件的加工条件下，方案一最合理。（3） 工序划分原则使用说明：由于本加工内容次数较多，按加工次数划分工序。（4） 用量值选用处理：根据数控加工工艺与装备、数控加工工艺与编程中的参考文献表格中的数据较理想，实际当中无法达到应选取降低20%。（5） 编程时有关数据及指令选取：主轴转速为600r/min，粗车循环每次p=2mm,进给量为0.4mm/r；切槽，进给量为0.25mm，切螺纹时转速为600r/min。编程时主要用到的指令有：G50工件坐标系的设定，精车循环G71、G73，刀尖半径补偿G42，车切削G01，车圆弧G02、G03，精车循环G70，切螺纹G92。（6） 夹具选用处理：

23、由于本加工零件为对称轴类零件，采用三爪自定心卡盘，可自动找正，装夹方便，夹紧力较小，便于夹持外形规则的工件。本学期为期一周的设计课程,在指导老师孙老师和马老师的指导下和全体小组的热情投入下顺利完成本次设计课程。本次我们小组设计题目为轴类零件的设计，有锥面、圆柱面、圆弧面、螺纹面等面组成。表面粗糙度要求不高，给设计夹具的运用及编程带来了很大的方便。本题设计方案中采用基准统一、先近后远原则，选用一夹一顶方式进行加工。在方案选取中，小组人员都有自己的看法和观点，其中有遵循基准统一方案进行加工，因为一次装夹完成加工，精度容易控制，对设备要求低于方案二适于大量生产的方案，生产的效率高，经济性好。有的认为

24、两次装夹加工比较好，因为加工时编程简便且刚度较好。但，对工件的加工精度由影响。降低误差可采用双主轴车床，但其照价和成本有所提高，使用本方案对大批量产品实施会造成利润的降低。在。过小组成员的激情讨论中，我们选择方案一（采用一夹一顶）为最优加工方案。本次课程时间较短，且工作强度大，这就锻炼我们小组全体成员的团结协作精神。以我们发散式思维，带着问题去寻求方法，由于每个人的观点看法不同，所以在思想上碰撞出火花，这不仅提高了我们的眼光，这更培养了我们以后对待问题全面系统的角度。轴类零件的设计最核心的就是三张卡片，即刀具卡，工艺卡，工序卡，完成了这三张卡的设计可不是件容易的事，经过对零件的分析及技术要求，

25、最终我们小组设计出了两种方案，通过比较最确定方案一是最佳的一个。又由于是轴类零件，我们采用入体原则的加工方法，即上偏差为零，下偏差为负数。这样加工可以很好的保证加工精度。通过查阅资料和计算完成的切削用量及主轴转速，进给速度，背吃到量的确定。本次课程设计使我们认识到团队合作的力量的巨大的，仅靠个人的力量是很难完成的。同时也培养了我们的团队合作的精神，通过大家的一起努力终于按时完成了本次设计任务。在课程设计过程中我们遇到了很多问题，也查阅了很多资料，在老师的帮助下一一解决了，在此也很感谢老师的帮助。通过这次课程设计，我们学到了很多东西，比一学期在课堂上学到的还要多，以前很多不懂的问题现在多懂了。这

26、次课程设计对我们来说有很大的收获，对于即将走向工作岗位的我们来说具有很大的帮助。数控加工工艺这门课程对于学机械专业的学生来说学好很重要，但想学好也不是一件容易的事，它是一门比较抽象的课程，学起来比较枯糙乏味，许多学生因为平时的懒散因此而放弃，我想作为一位大学生学好自己的专业是在自己的职责。个人小结这次课程设计让我们对以往学习过的知识进行了再学习和巩固。其中涉及到多门专业课。如机械制造、数控工艺、数控编程等。通过这次课程设计我们真正学会了自主学习，独立完成作业，如何学会与自己的团队做好协调。因为课程设计具有实践性、综合性、探索性、应用性等特点。本次选题的目的是数控专业教学体系中构成数控技术专业知

27、识及专业技能的重要组成部分，是运用数控机床实际操作的一次综合练习。随着课程设计的逐渐完成，使我对数控加工工艺这门课程以及对数控加工技术都有了更深入的理解和掌握。在这段时间里，我们这个小组，就是新建的团队，每个人都是一样，尽着自己最大的努力学习，来学习和创新。为了解决技术上的问题，我也不断地去翻阅所学的专业书籍和各种相关的资料。这使我真正体会到了很多，也感受到了很多，当然更重要的是学习到了以前书本上没学到的知识。通过这次课程设计,我觉得自己要对刀具的切削用量等方面的计算多下功夫学习,这些方面的知识对我们以前从事的专业工作都有很大用处。这次课程设计让我们在设计工艺规程和编写加工程序的时候大脑中形成

28、了一种可以快速反应的模式，我想这也是一种收获，是在对我们一周在课设上所花时间的回报。因为这种模式将让我更好地学习以后的课程，将其他专业课程系统的组合在一起。在这次课设中，对加工程序的编写是最让人感到棘手的，因为对数控加工程序指令不是很熟悉，在编写上也费了不少的功夫，虽然编写程序这一块占用了整个时间的相当一部分，但我依然感到欣喜，因为现在的我已经掌握了基本程序的编写，而且对一些特殊指令也可以应用到实例中了。我想如要加快编程速度，除了对各编程指令的熟练掌握之外，还需要你掌握零件工艺方面的知识。对于夹具的选择、切削参数的设定我们必须十分清楚。在上机操作时，我们只有不断地练习各个功能指令的作用，才能在

29、编程时得心应手。这次数控加工工艺课程设计的指导书是由我们的工艺老师，马老师和孙老师执笔的，无疑指导书在我们这次设计中起了很大的作用，它指导我们按什么的步骤去完成这个设计。其实在对指导书的阅读过程中也是一种学习，一些关于加工工艺上的问题和所要注意的事项，使我们大家在做课程设计时思路更加清晰，不会走太多弯路。通过这次课程设计，我的第一感受就是团队精神的重要性。当第一天开始课程设计要分组的时候，老师就给我们大家心里埋下了一股高昂的基调。在这让人觉得枯燥又充实的几天中，我们大家都按照自己所分工所要做的事性在埋头苦干，给人的感觉好像回到了高中时代将面临高考时候，以现在的身份看那时，假以那时的身份又想到现

30、在，让人心潮澎湃，激情更加高涨。以往做一件事情的时候，个人可能都会有精神分散的情况，而当一个人真正面对一件难做而又不得不做的事情时，觉得拿下它就是一种胜利，这是对自己的一种最起码的要求，精神集中也是对你在做的一件事情负责，对自己负责。这是我们在以后的工作中，应该具备的一种本质，现在学会或者说是养成是非常有必要的。不管怎么说，这次课设是带给了我们很大的收获的，在将临毕业的时候，我想我会继续以高昴的心态去面对下一次的毕业设计，去面对将要走上的社会中的工作岗位带给我的无限挑战。课程设计是机械设计当中的非常重要的一环，本次课程设计时间一周略显得仓促一些。但是通过本次每天都过得很充实的课程设计，从中得到

31、的收获还是非常多的。 这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在老师的谆谆教导，和同学们的热情帮助下，使我找到了信心。现在想想其实课程设计当中的每一天都是很累的，其实正向老师说得一样，机械设计的课程设计没有那么简单，你想复制或者你想自己胡乱蒙两个数据上去来骗骗老师都不行，因为你的每一个数据都要从机械设计书上或者机械设计手册上找到出处。虽然种种困难我都已经克服，但是还是难免我有些疏忽和遗漏的地方。完美总是可望而不可求的，不在同一个地方跌倒两次才是最重要的。抱着这个心理我一步步走了过来，最终完成了我的任务。参考文献1 李华志 主编。数控加工工艺与装备清华大学出版社，2005 2 徐宏海 主编。数控机床刀具及其应用化学工业出版社20053 陈永泰.机械制造技术实践北京:机械工业出版社,2003.4 艾兴等 编著.高速切削加工技术北京：国防工业出版社，20045张超英.罗学科.数控加工工艺、编程及操作实训.北京：高等教育出版社.20036李体仁.孙建功.数控手工编程技术及实例详解.北京：化学工业出版社.20077陈洪涛.数控加工工艺与编程.北京：高等教育出版社.2003