典型轴的数控加工工艺规程.doc

1、目录设计任务书 2课程设计说明书正文 3序言 3一、零件的分析 3（一）零件的工艺分析 3二、工艺规程的设计 4（一）确定毛坯的制造形式 4（二）基面的选择 4（三）制定工艺路线 6（四）工序尺寸及毛坯尺寸的确定 8三、机床的选择 10（一）法兰克CK7150A机床部分主要参数 11（二）法兰克XH713A立式加工中心部分主要参数 12（三）MK14150数控万能外圆磨床部分主要参数 13四、数控工序走刀路线的确定 13（一）法兰克CK7150A车削走刀路线图： 13（二）法兰克XH713A立式加工中心铣键槽加工路线图 15五、夹具的选择 15六、量具的选择 16七、工艺文件的汇编 17（一）

2、数控车加工工序卡、刀具卡 17（二）数控铣加工工序卡、刀具卡 18八、小结 19九、参考文献 20设计任务书序言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课程之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给与指教。一、 零件的分析图1-1（一）

3、零件的工艺分析如图1-1，该零件属于阶梯轴，由圆柱面、轴肩、螺纹退刀槽、越程槽和键槽组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，各环槽的作用是使零件装配时有一个正确位置并使加工中磨削外圆或车螺纹时退刀方便；键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。该零件材料为45号钢，在35js5和30js6圆柱面需进行高频淬火热处理以使表面硬度达到52HRC。由图1-1知零件的键槽和多个直径尺寸有较严格的尺寸精度表面粗糙度要求;除此之外，加工面与轴线间还有着一定的位置度要求，主要是：（1） 具有莫氏4号锥度的圆锥面绕基准轴线A-C作无轴向移动旋转一周时，在任一测量面上的跳动量均不得

4、大于0.015mm；（2） 35h5和35js5的圆柱面绕基准轴线A-C作无轴向移动旋转一周时，在任一测量面上的跳动量均不得大于0.01mm；（3） 45的两圆柱端面绕基准轴线A-C作无轴向移动旋转一周时，在任一测量端面上的跳动量均不得大于0.02mm；（4） 30js6的圆柱面绕基准轴线A-C作无轴向移动旋转一周时，在任一测量面上的跳动量均不得大于0.015mm；（5） 具有莫氏4号锥度的圆锥面上的键槽平面相对于莫氏4号锥度的圆锥轴线对称度必须在公差值0.03mm内；（6） 35h5圆柱面上的键槽平面相对于35h5所在圆柱轴线对称度必须在公差值0.03mm内；由以上分析可知，此轴有较严格的尺

5、寸精度、表面粗糙度要求和位置度要求的加工面，我们需要严格按照要求加工以保证产品质量。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为45号钢。考虑到轴工作时需要传递较大载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件产量为中批量，且零件轮廓不大，故可采用模锻成型，这对于提高生产率，保证加工质量也是有利的。（二）基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。几面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批量报废，使生产无法进行。1. 粗基准的选择粗基准选择应考虑合理分配各加工面的加工余量; 保证加工面

6、与不加工面之间的相互位置关系。具体选择时应参考下列原则：a. 相互位置原则 b. 余量最小原则c. 重要表面原则 d. 不重复使用原则e. 便于装夹原则对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准），由于该传动轴的几个主要配合表面及轴肩面对基准轴线A-C均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应在两端打中心孔以中心孔为基准，证零件的技术要求。 粗基准采用毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹毛坯外圆，车端面、用

7、B3.5中心钻钻中心孔。但必须注意，一般不能用毛坯外圆装夹两次钻两端中心孔，而应该以毛坯外圆作粗基准，先加工一个端面，用B3.5中心钻钻中心孔，车出一端外圆；然后以已车过的外圆作基准，用三爪自定心卡盘装夹(有时需在上工步已车外圆处搭中心架)，车另一端面，钻中心孔。如此加工中心孔，才能保证两中心孔同轴。2. 精基准的选择精基准的选择原则：（1） 基准重合原则 （2）基准统一原则（3）自为基准原则 （4）互为基准原则（5）便于装夹原则精基准的选择主要应该考虑基准重合问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。此零件加工时应以已加工面作为精基准。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当

8、是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以采用数控机床配以通用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外还应考虑经济性，以便降低生产成本。该零件对精度要求较高，其粗、精加工应分开，以保证零件的质量。该轴加工划分为三个阶段：粗车(粗车外圆、钻中心孔等)，半精车(半精车各处外圆、台阶和修研中心孔及次要表面等)，粗、精、精细磨(粗、精磨各处外圆)。热处理工序安排 轴的热处理要根据其材料和使用要求确定。该轴要求进行高频淬火热处理，并安排在粗车各外圆之后，半精车各外圆之前。综合上述分析，该轴的工艺路线如下：1. 工艺方案一工序1.

9、车右端面，用B3.5中心钻钻中心孔。工序2. 粗车右端35mm和30mm外圆。工序3. 调头车左端面，保零件轴向长度285mm，用B3.5中心钻钻中心孔。工序4. 粗车左端19.85mm（M20X1.5的大径）外圆、莫氏4号的圆锥面以及32.85mm（M33X1.5的大径）、35mm、45mm外圆。工序5. 对左端35mm和右端30mm圆柱面进行高频淬火热处理以使表面硬度达到52HRC。工序6. 修研两中心孔。工序7. 半精车右端35mm和30mm外圆，车槽，倒角。工序8. 调头半精车左端19.85mm（M20X1.5的大径）外圆、莫氏4号的圆锥面和32.85mm（M33X1.5的大径）、35

10、mm、45mm外圆，车槽，倒角。工序9. 车螺纹M20X1.5、M33X1.5。工序10. 粗铣键槽。工序11. 精铣键槽。 工序12. 修研中心孔。工序13. 粗磨。工序14. 精磨工序15. 精细磨工序16. 清理，去毛刺。工序17. 终检。2. 工艺方案二工序1. 车左端面，用B3.5中心钻钻中心孔。工序2. 粗车左端19.85mm（M20X1.5的大径）外圆、莫氏4号的圆锥面以及32.85mm（M33X1.5的大径）、35mm外圆。工序3. 调头车右端面，保零件轴向长度285mm，用B3.5中心钻钻中心孔。工序4. 粗车右端45mm、35mm、30mm外圆。工序5. 对对左端35mm和

11、右端30mm圆柱面进行高频淬火热处理以使表面硬度达到52HRC。工序6. 修研两中心孔。工序7. 半精车左端19.85mm（M20X1.5的大径）外圆、莫氏4号的圆锥面和32.85mm（M33X1.5的大径）、35mm外圆，车槽，倒角。工序8. 车螺纹M20X1.5、M33X1.5。工序9. 调头半精车右端45mm、35mm和30mm外圆，车槽，倒角。工序10. 粗铣键槽。工序11. 精铣键槽。 工序12. 修研中心孔。工序13. 粗磨。工序14. 精磨工序15. 精细磨工序16. 清理，去毛刺。工序17. 终检。3. 工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的区别在于:方案一是先加工零件的右端，

12、然后以右端为基准加工左端；而方案二则与方案一相反，方案二是先加工零件的左端，然后以左端为基准加工右端。经比对得到方案一更能保证产品质量，因为先加工右端后以右端为基准加工左端时螺纹不会被装夹损坏；而如果使用方案二，因为其是先加工零件的左端，然后以左端为基准加工右端，这样以左端为基准加工右端装夹过程容易将螺纹破坏，不能很好保证零件的质量，故方案一更适合。(四)工序尺寸及毛坯尺寸的确定1.该零件材料为45号钢，生产类型为大批生产，可采用在锻锤上合模模锻毛坯。毛坯如图2-1图1-22.工序尺寸是指某一工序加工应达到的尺寸，其公差即为工序尺寸公差，各工序的加工余量确定后，即可确定工序尺寸及公差。零件从毛

13、坯逐步加工至成品的过程中，无论在一个工序内，还是在各个工序间，也不论是加工表面本身，还是各表面之间，他们的尺寸都在变化，并存在相应的内在联系。所以在确定工序尺寸时需要确定各工序余量和毛坯总余量、确定各工序尺寸公差及表面粗糙度，最终工序尺寸公差等于设计公差，表面粗糙度为设计表面粗糙度。其它工序公差和表面粗糙度按此工序加工方法的经济精度和经济粗糙度确定。各加工工序尺寸的确定：（单位：mm）：（1）加工右端30js6时，工序尺寸如表1-1表1-1：工序名称工序余量经济精度工序尺寸及偏差基本尺寸精细磨0.1IT6（0.0065）300.006530精磨0.3IT6（0.008）30.10.00830.

14、1粗磨0.5IT8（0.0195）30.40.019530.4半精车1.1IT10（0.05）30.90.0530.9粗车8IT12（0.125）320.12532毛坯1040（2）加工右端35h5时，工序尺寸如表1-2表1-2：工序名称工序余量精度等级工序尺寸及偏差基本尺寸精细磨0.05IT5（0-0.011）350-0.01135精磨0.15IT6（0-0.016）35.050-0.01635.05粗磨0.3IT8（0-0.039）35.20-0.03935.2半精车1.5IT10（0-0.1）35.50-0.135.5粗车3IT12（0-0.25）370-0.01537毛坯540（3）加

15、工左端19.85mm（M20X1.5的大径）外圆时，工序尺寸如表1-3表1-3：工序名称工序余量精度等级工序尺寸及偏差基本尺寸半精车0.5IT10（0-0.084）19.850-0.08419.85粗车19.65IT12（0-0.21）20.350-0.2120.35毛坯20.1540（4） 加工左端莫氏4号的圆锥面（小径29.295mm，大径31.267mm）注：该莫氏4号的圆锥面加工比较特殊，为保证加工质量，在粗加工时留2的余量，半精加工留0.5的余量，粗磨留0.1的余量，精磨留0.05的余量，最后采用精细磨达到尺寸精度要求。（5）加工左端 32.85mm（M33X1.5的大径）时，工序尺

16、寸如表1-4 表1-4：工序名称工序余量精度等级工序尺寸及偏差基本尺寸半精车0.5IT10（0-0.1）32.850-0.132.85粗车6.65IT12（0-0.25）33.350-0.2533.35毛坯7.1540（6）加工左端35js5时，工序尺寸如表1-5 表1-5：工序名称工序余量精度等级工序尺寸及偏差基本尺寸精细磨0.05IT5(0.0055)350.005535精磨0.15IT6(0.008)35.050.00835.05粗磨0.3IT8(0.0195)35.20.019535.2半精车1.5IT10(0.05)35.50.0535.5粗车3IT12(0.125)370.1253

17、7毛坯540（7）加工左端45时，工序尺寸如表1-6 表1-5：工序名称工序余量精度等级工序尺寸及偏差基本尺寸半精车0.5IT10（0-0.1）450-0.145粗车4.5IT12（0-0.25）45.50-0.2545.5毛坯550三、机床的选择机床种类繁多，车、铣、刨、磨、钻、加工中心、线切割等等，不同的数控机床各有特色，任何数控机床都绝非万能，在使用时要保证生产上适用，因此在选用数控机床时，必须做具体的研究和分析，在满足被加工零件的功能要求和保证质量稳定可靠的前提下，做到经济合理地选用，就能使有限的投资获得极佳的效果和效益。根据以上分析，在加工该零件时，选用的机床及型号如下：1.车削采用

18、法兰克CK7150A机床2.铣键槽采用法兰克XH713A立式加工中心3.磨削采用MK14150数控万能外圆磨床以下是CK7150A、XH713A、MK14150机床的部分主要参数：法兰克CK7150A机床部分主要参数名 称单 位规 格床身上最大回转直径mm505床鞍上最大回转直径340最大车削直径轴类直径250盘类直径500最大钻孔直径20最小车削直径20最大车削长度1000；500最 大行 程X260Z1100；600主轴箱主轴转速范围r/min20-2000主轴定心轴颈锥度mm1415锥孔锥度公制80主轴通孔直径mm65主轴中心至床面高度mm290主轴中心至地面高度mm1000尾架尾架套筒

19、最大行程mm80尾架套简直径mm85尾架套筒锥孔锥度莫氏5#进给量及螺距范围工进Xmm/min0.0005-500Z0.001-500快进Xmm/min8Z12螺纹导程mm/rO.O01-500刀盘驱动方式电动刀位数8外圆刀方尺寸mm2525主电机台湾先马变频电机，功 率7.5/11Kw额定转速1000r/min最高转速4000r/minX轴伺服电机A06B-0226-B301（C8/2000i）转 速2000rpm额定转矩8Nm功 率1.2KwZ轴伺服电机A06B-0241-B101（C12/2000i）转 速2000rpm额定转矩12Nm功 率1.8kW机床重量净 重Kg3000毛 重40

20、00机床外形尺寸(长x宽x高)mm316014801650控制系统FANUC Oi-mate法兰克XH713A立式加工中心部分主要参数XH713A立式加工中心技术参数工作台工作台面积800x350mmT形槽3x18H8mm工作台最大承重550kg行程X向、Y向、Z向行程600x410x510mm主轴端面至工作台面距离126-635mm主轴中心至立柱导轨面距离215-625mm主轴主轴转速60-4000(8000可选)rpm主轴电机功率(连续/30分)5.5/7.5kw主轴孔锥度BT-40-三向进给切削进给速度1-5000mm/min快速移动速度15000mm/min进给电机扭矩12Nm精度定位

21、精度0.013mm重复定位精度0.005mm电机进给 电机容量主轴电机5.5/7.5kwX、Y向0.9kwZ向1.8kw刀库刀库容量16支(pcs)换刀时间（秒）7sec一般规格机床外形尺寸（长x宽x高）2500x2630x2550mm机床重量4500kg总电源供应量15kw控制系统典型配用数控系统FANUC OiMK14150数控万能外圆磨床部分主要参数四、数控加工走刀路线的确定：（一）、法兰克CK7150A车削走刀路线图：1、右端车削加工路线图1-3图1-32、左端车削加工路线图1-4图1-43、右端切槽加工路线图1-5图1-54、左端切槽加工路线图1-6图1-6（二）、法兰克XH713A

22、立式加工中心铣键槽加工路线图1-7图1-7五、夹具的选择机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置。又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。其中机床夹具最为常见，常简称为夹具 。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求 ，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置 、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在

23、一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。夹具种类按使用特点可分为：万能通用夹具。如机用虎钳、卡盘、吸盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种 标准附件。专用性夹具。为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造，服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。常用的有车床夹具、铣床夹具、钻模(引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具)、镗模(引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具)和随行夹具（用于组合机床自动线上的移动式夹具

24、）。可调夹具。可以更换或调整元件的专用夹具。组合夹具。由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。综上所述该零件加工过程中选用的夹具有：虎钳、三抓定位卡盘、V型块六、量具的选择零件在单件、小批量生产中应选通用量具,如各种规格的游标卡尺、千分尺及百分表等。对于大批量生产的零件则应采用专用量具,如卡板、塞规和一些专用检具，每种量具都有它的测量不确定度(测量的极限误差),不可避免会将一部分量具的误差带入测量结果中去，因此选择正确的量具有助于提高工件的加工精度，加工精度要求高的零件必须正确的选择量具。该零件精度要求较高，有外圆、长度、槽宽等

25、的测量。根据实际选择以下量具：1. 游标卡尺：测量范围0-300mm,精度0.02mm2. 外径千分尺： 25-50mm，精度0.01mm3. 百分表：测量范围0-10mm，刻度值0.01mm4. 万能角度尺： 0-3605. 螺纹规：M20标准通、止规，M33标准通、止规数控车加工工序卡湖南铁道职业技术学院数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称轴材料牌号45钢毛坯种类锻件毛坯外形尺寸备注工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称车数控车床CK7150A通用夹具工步号工步内容刀具号刀具主轴转速（r/min）进给量（mm/r）背吃刀量（mm）备注1用B3.5中心钻钻中心孔T01B

26、3.5中心钻4000.02自动夹左端车右端面T0290外圆车刀9000.15自动粗车右端30、35外圆T0290外圆车刀9000.43自动2掉头，用B3.5中心钻钻中心孔T01B3.5中心钻4000.02自动车左端面T0290外圆车刀9000.15自动粗车左端29.85、莫氏4号圆锥、32.85、35、45外圆T0290外圆车刀9000.43自动3掉头半精车30、35外圆，倒角T0335菱形车刀12000.10.5自动切3x0.5退刀槽T04刃宽3mm切槽刀4000.05自动4掉头半精车左端29.85、莫氏4号圆锥、32.85、35、45外圆，倒角T030335菱形车刀12000.10.5自动

27、切3x1退刀槽T04刃宽3mm切槽刀4000.05自动切4x1退刀槽T05刃宽4mm切槽刀4000.05自动5车螺纹M20X1.5、M33X1.5T0660外螺纹车刀3001.5第一刀下0.8第一刀下0.6第一刀下0.4第一刀下0.16自动编制黄 瑞 明审核批准共 页第 页数控车加工刀具卡产品名称产品型号零件名称轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径备注1T01B3.5中心钻1钻中心孔R=0.22T0290外圆车刀1粗车外圆R =1左偏刀3T0335菱形车刀1半精车外圆R0.4左偏刀4T04刃宽3mm切槽刀1切槽R =0.4左偏刀5T05刃宽4mm切槽刀1切槽R =0.4左偏刀6

28、T0660螺纹车刀1车螺纹R =0.2左偏刀编制黄 瑞 明审核批准共 页第 页数控铣加工工序卡湖南铁道职业技术学院数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称轴材料牌号45钢毛坯种类锻件毛坯外形尺寸备注工序名称设备名称设备型号程序编号夹具代号夹具名称铣键槽立式加工中心XH713AV形块工步号工步内容刀具号刀具主轴转速（r/min）进给量（mm/min）背吃刀量（mm）备注1粗铣宽度为10的键槽T0110键槽铣刀1100400.5自动粗铣宽度为6的键槽T026键槽铣刀1100400.5自动2精铣宽度为10的键槽T0110键槽铣刀1500203自动精粗铣宽度为6的键槽T026键槽铣刀15002

29、03自动编制黄 瑞 明审核批准共 页第 页数控铣加工刀具卡产品名称产品型号零件名称轴零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀长备注1T0110键槽铣刀1加工宽度为10的键槽30硬质合金立铣刀2T026键槽铣刀1加工宽度为6的键槽30硬质合金立铣刀编制黄 瑞 明审核批准共 页第 页课程设计心得体会经过一周紧张而又有辛苦的课程设计、当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前豁然开朗。 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。“千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名

30、言的真正含义。我今天认真地进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。 说实话，课程设计真的有点累，然而，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这一周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使我倦意顿消。虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟了许多，令我有了一种”春眠方觉晓”的感悟。通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致。课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱；有时因为不小心计算出错，只能毫不情愿地重来。但一想起彭老师平时对我们耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某

31、些细小失误而出现的令世人无比震惊的事故，我不禁时刻提示自己，一定要养成一种高度负责，一丝不苟的良好习惯。这次课程设计使我在学习能力上得到了一次难得的磨练。 短短一周是课程设计，使我发现了自己所掌握的知识是如此的贫乏，自己综合应用所学的专业知识能力是如此的不足，几年来的学习了那么多的课程，今天才知道自己并不能融会贯通。想到这里，我真心体会到了老师对我们所说的：经过课程设计你们将会把之前所学知识全部回归到脑子里，可以为以后的毕业设计以及走向工作岗位奠定良好基础。 最后，我要感谢我的老师们，是您严厉批评唤醒了我，是您的敬业精神感动了我，是您的教诲启发了我，是您的期望鼓励了我，我感谢老师您今天又为我增添了一幅坚硬的翅膀。今天我为你们而骄傲，明天你们为我而自豪。参考文献1高晓康、陈于萍互换性与测量技术M.北京高等教育出版社2吴拓机械制造工艺与机床夹具课程设计指导M.北京高机械工业出版社3刘慎玖、朱鹏超机械制造工艺案例教程M.北京化学工业出版社4周虹数控机床操作工职业技能鉴定指导M.北京人民邮电出版社5杨晓平数控加工工艺M.北京理工大学出版社6陈宏钧机械加工工艺技术及管理手册M.北京机械工业出版社19