邢台职业技术学院毕业论文
08 级
论文题目：典型轴类零件的加工工艺
姓 名 赵萌萌 班 级 数控084班 系 别 机电工程系 学 校 邢台职业技术学院 指导教师 蒲筠果
2011年6月 8 日
典型轴类零件的加工工艺
摘 要
本文综述了轴类零件的加工制定过程包括轴工艺分析、毛坯确定、工艺路线设计、工序设计完成了零件的数控加工工艺和编程。通过查阅相关手册、书籍确定了工序的安排、加工余量的计算、切削用量的选择，研究了典型轴类零件的加工工艺。
关键词：典型轴类零件，加工工艺，工序，编程
目录
摘
要………………………………………………………………1
一
、
零
件
的
工
艺
分
析……………………………………………2 1.1 零件的作用 1.2 图纸分析
1.2.1零件图的完整性与正确性分析 1.2.2零件技术要求分析 1.2.3尺寸标注方法分析 1.2.4零件的材料分析 1.3 零件的结构工艺性分析 二、毛坯的确定 三、工艺路线设计 3.1加工方法的选择
3.2加工阶段的划分 3.3工序的划分 3.4加工顺序的安排 四、工序设计 4.1 机床的选择
4.2 定位基准与加紧方案的确定 4.3 夹具的选择 4.4 道具的选择 4.5量具的选择
4.6进给路线的设计确定和工步顺序的安排 4.7工序加工余量、工序尺寸及偏差的确定 五、填写工艺卡片 六、数控编程 七、参考文献 八、致谢
一、工艺分析 1.1 零件的作用
该零件为轴类零件，在使用过程中，主要起支撑传动零件、承受载荷、传递扭矩的作用。 1.2 图纸分析
1.2.1 零件图的完整性与正确性分析
该零件为轴类零件，仅用此一个视图即可将零件表达清
楚，视图足够、正确。尺寸及相关的技术要求标注齐全，其中两个R10的圆同时与Φ45的外圆表面和R16的圆弧面相切；才C2的倒角在螺纹加工中自动生成。
1.2.2 零件技术要求分析
零件的技术要求分析主要是指零件的尺寸精度、形状精度、位置
精度、表面粗糙度等的分析。零件的这些要求应在保证零件使用性能的前提下经济合理。过高的精度和表面粗糙度要求会使工艺
过程复杂、加工困难、成本提高。此零件的技术要求如下表：
尺寸精度 加工表基本公面 尺寸 差 等级 类位置精度 公基准 表面备注 粗糙度 型 差值 Φ4848 0.03 IT8 同轴度 Φ0.02 A 1.6 外圆 Φ3636 0.02 IT7 1.6 内孔 Φ2020 0.02 IT7 3.2 内孔 左端面45 至Φ20右端面的轴向尺寸 零件的112 总长度
1.2.3 尺寸标注方法分析
0.1 IT10 0.1 IT10 零件图上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。此零件在数控车床上加工，以同一基准标注，即坐标标注法。这种标注方法即利于编程，也利于设计基准、工艺基准与编程原点的统一。 1.2.4 零件的材料分析
选择零件材料时，在满足零件功能的前提下应选用廉价
的材料。此零件主要是支撑传动零件、传递扭矩，无其他特殊的功能。45钢能满足其使用功能，成本比较低，所以选用45钢。 1.3 零件的结构工艺性分析
零件的结构工艺性是指零件在满足其使用要求的前提下制造的可行性和经济性。该零件结构比较简单，主要由为外圆、圆弧、锥面、内孔、螺纹等组成，加工比较容易，结构工艺性比较好。 二、毛坯的确定
确定毛坯时应考虑零件的材料、力学性能、生产类型、零件的结构形状和尺寸外形等因素。常用的毛坯种类有铸件、锻件、型材、焊接件等。该零件无特殊的力学性能要求；材料为45钢；根据零件图可知零件的尺寸外形较小，各段直径相差不大，所以选用棒料比较合适，尺寸为52mmX116mm 。 三、工艺路线设计
设计工艺路线的主要内容包括选择各加工表面的加工方法、划分加工阶段、划分工序以及安排工序的先后顺序等。 3.1 加工方法的选择
该零件的结构形状主要由外圆柱面、内圆柱面、圆弧表面、锥面、螺纹组成。根据《数控加工工艺》中表 3-5根据各表面的表面质量要求确定加工方法如下： 左、右端面：粗车、半精车、精车 φ48外圆：粗车、半精车、精车 外圆锥面：粗车、半精车、精车
M32的螺纹面：粗车、半精车、精车、车螺纹 φ18的内孔：钻孔 φ20的内孔：铰孔
φ36的内孔及圆锥表面：粗车、半精车、精车 3.2 加工阶段的划分
当零件的加工质量要求较高时，往往不可能用一道工序来满足其要求，而需要用几道工序逐步达到所需要的加工质量。按工序的性质不同，零件的加工通常可以分为粗加工、半精加工、精加工和光整加工四个阶段。
为保证加工质量，合理使用设备并及时发现毛坯缺陷，根据该零件的加工质量要求，将该零件的加工划分为：粗加工、半精加工、精加工三个阶段。 3.3 工序的划分
工序的划分采用工序集中和工序分散原则，可按所用刀具、安装次数、粗精加工和加工部位划分。
在数控机床上加工的零件，一般按工序集中的原则划分工序。该零件采用工序集中的原则，按照所用的加工部位和安装次数划分工序如下：
工序1：粗车左端面、半精车左端面、精车左端面 工序2：粗车φ48外圆及圆弧表面、半精车φ48外圆及圆弧表面、精车φ48外圆及圆弧表面（车至距右端面52mm处） 工序3：钻φ18孔
工序4：粗车内表面、半精车内表面、精车内表面 工序5：粗车右端面、半精车右端面、精车右端面 工序6：粗车φ32的外圆表面、圆锥表面及φ48外圆表面；半精车φ32的外圆表面、圆锥表面及φ48外圆表面；精车φ32的外圆表面、圆锥表面及φ48外圆表面 工序7：切宽度为4mm的槽 工序8：车螺纹 3.4 加工顺序的安排
零件的加工工序通常包括切削加工工序、热处理工序和辅助工序。
3.4.1 切削加工工序
安排切削加工工序一般遵循以下原则：（1）基面先行原则
（2）先粗后精原则（3）先主后次原则（4）先面后孔原则
3.4.2 热处理工序
为提高材料的力学性能，改善材料的切削加工性和消除工件内的残余应力，在工艺过程中要适当的安排一些热处理工序。该零件没有特殊的力学性能，而且加工比较简单，只安排预备热处理即可 3.4.3 辅助工序的安排
辅助工序主要包括：检验、清洗、去毛刺、去磁、防锈和平衡等。该零件需要检验、清洗、去毛刺。 综上，将此零件的加工工序安排如下： 工序1：预备热处理
工序2：粗车左端面、半精车左端面、精车左端面 工序3：粗车φ48外圆及圆弧表面、半精车φ48外圆及圆弧表面、精车φ48外圆及圆弧表面（车至距右端面52mm处） 工序4：钻φ18孔
工序5：粗车内表面、半精车内表面、精车内表面 工序6：粗车右端面、半精车右端面、精车右端面 工序7：粗车φ32的外圆表面、圆锥表面及φ48外圆表面；半精车φ32的外圆表面、圆锥表面及φ48外圆表面；精车φ32的外圆表面、圆锥表面及φ48外圆表面
工序8：切宽度为4mm的槽 工序9：车螺纹
工序10：检验、清洗、去毛刺 四、工序设计 4.1 机床的选择
当工件表面的加工方法确定之后，机床的种类就基本确定了。但是确定机床时还应考虑机床的工艺范围、技术规格、加工精度和表面粗糙度等，根据零件的尺寸、质量要求合理的选择机床。查《机械切削手册》可知，选用SK6140机床。
4.2 定位基准与加紧方案的确定 工件的定位基准应遵循以下原则：
粗基准的选择原则：（1）为保证不加工表面与加工表面的之间的位置要求，应选择不加工表面为粗基准。（2）为保证重要加工面的余量均匀，应选择重要加工面为粗基准。（3）为保证各加工表面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准。（4）粗基准比较粗糙且精度低，一般在同一尺寸方向不重复使用。（5）作为粗基准的表面应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其它表面缺陷，以便使工件定位可靠、装夹方便。
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
根据粗、精基准的选择原则，该零件粗加工外圆时以中心轴为精基准，符合基准重合原则；加工内表面时以外圆表面为粗基准。 4.3 夹具的选择
根据零件的生产类型选择确定夹具。该零件是小批量生产，选择组合夹具、通用夹具、可调夹具，可以节省费用，缩短生产准备时间。选择三爪自定心卡盘即可满足要求。 4.4 刀具的选择
选择刀具时，刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求，刀具材料应与工件材料相适应，刀具的材料要与加工工件相适应。选择刀具如下：
（1）粗车左端面φ48外圆、圆弧表面、φ32的外圆表面、圆锥表面：外圆粗车刀T0101
（2）精车左端面φ48外圆、圆弧表面、φ32的外圆表面、圆锥表面：外圆精车刀T0202
(3)钻孔：Φ18的钻头T0303 （4）粗车内表面：内圆粗车刀T0404 （5）精车内表面：内圆精车刀T0505 （6）4mm的槽：宽度为4mm的切槽刀 （7）螺纹：螺纹刀 整理的如下表格：
数控加工刀具卡片
序号 1 刀具刀具规格数号 名称 量 加工表面 备注 T0101 外圆粗车1 刀 左端面φ48外圆、圆 弧表面、φ32的外圆表面、圆锥表面 2 T0202 外圆精车1 刀 左端面φ48外圆、圆 弧表面、φ32的外圆表面、圆锥表面 3 4 T0303 钻头 1 Φ18的孔 内表面 T0404 内圆粗车1 刀 5 T0505 内圆精车1 刀 内表面 6 7
T0606 切槽刀 T0707 螺纹刀 1 1 4mm的槽 M32的螺纹 4.5 量具的选择
小批量生产时应采用通用量具，量具的精度应与加工精度相适应。
分析零件图可知，为达到尺寸精度需选用游标卡尺；零件的圆柱度需要千分表来保证。所以，该零件加工需要的量具有游标卡尺、千分表。
4.6 进给路线的设计确定和工步顺序的安排
进给路线是指刀具相对于工件运动的轨迹；工步顺序是各个表面加工的先后次序。进给路线和工步顺序的安排应使工件表面获得所要求的加工精度和表面质量、尽量使进给路线最短，提高加工效率。根据以上原则确定加工路线如下（图一为Φ48外轮廓的加工路线，图二为钻孔的加工路线，图三为内表面的加工路线，图四为工序7的加工路线，图五为螺纹加工的加工路线）：
图一
图二
图三
图四
图五
4.7 工序加工余量、工序尺寸及偏差的确定
确定工序余量使应注意：（1）采用最小加工余量的原则（2）余量要充分（3）余量中要包含热处理引起的变形（4）大零件取大余量 根据以上原则，查《机械设计手册》表3.2-2与表3.2-3 、《公差测量基本知识读本》 表3-2 、《数控机床加工工艺》 表3-5 得到如下表格： 工序2 ： Φ48外圆 基本余尺寸公差 基本尺工序尺寸 量 精车 0.3 0.03 寸 Φ48 Φ48-0.03 0 半精车 粗车 毛坯 工序4
1.4 0.3 2.0 0.062 0.25 0.3 Φ48.6 Φ51.4 Φ52 Φ48.6-0.062 Φ51.4-0.25 Φ52-0.3 0 0 0 Φ36内基本尺寸公基本尺寸 工序尺寸 表面 精车 半精车 粗车 毛坯 工序6
Φ36内基本尺寸公基本尺寸 工序尺寸 表面 精车 半精车 粗车 毛坯
4.8切削用量的确定
切削用量应根据加工性质、加工要求、工件材料及刀具的材料查阅切削手册确定。
根据零件图并查阅《机械设计手册》 查的各切削用量如
余量 0.2 1.4 8.4 10 差 0.03 0.062 0.25 0.3 Φ32 Φ32.4 Φ35.2 Φ52 Φ32 0 Φ32.4 0+0.062 0.03 余量 0.2 1.4 7.4 9 差 0.03 0.062 0.25 0.3 Φ36 Φ35.6 Φ32.8 Φ18 Φ36 0 Φ35.6 0+0.062 +0.03 Φ32.8 0 Φ18 0 +0.3 +0.25 Φ35.2 0 Φ52 0 +0.3 +0.25 下表所示：
工序 2 3 2mm 1mm 0.5mm 800r/min 150mm/min 粗加工 1000r/min 100mm/min 半精加工 1500r/min 80mm/min 450r/min - 精加工 切削深度 主轴转速 进给速度 4 - 1mm 5 0.6 0.4mm 6 78 2mm 1mm 0.5mm 500r/min 100mm/min 粗加工 600r/min 80mm/min 800r/min 60mm/min 半精加工 精加工 800r/min 150mm/min 粗加工 1000r/min 100mm/min 半精加工 1500r/min 80mm/min 450r/min 20mm/min 400r/min 2mm/min 精加工 8 - 9 -
五、填写工艺卡片
零产品型号 机械加工工艺过程卡片 产品名称 （部）件图号 零 （部）件名称 毛材料牌号 45钢 坯种类 工序号 序名称 1 工序1 预备热处理 工序内容 设备 夹具 准终 单件 棒料 毛坯外形尺寸 52x116 每毛坯可制件数 工时 件台数 备注 第页 共页 2 工粗车、半精车、精车左序2 端面 Sk6140 Sk6140 Sk6140 Sk6140 Sk6140 Sk6140 Sk6140 Sk6140 三爪卡盘 3 工粗车、半精车、精车φ序3 48外圆及圆弧表面 工序4 钻φ18孔 三爪卡盘 4 三爪卡盘 工粗车内表面、半精车内5 序5 表面、精车内表面 三爪卡盘 工粗车、半精车、精车右6 序6 工7 序7 工序8 工9 序9 工10 序10 检验、清洗 车螺纹 端面 粗车、半精车、精车φ32的外圆表面、圆锥表面及φ48外圆表面 切4mm槽 三爪卡盘 三爪卡盘 8 三爪卡盘 三爪卡盘 设计（日审核（日会签（日 期） 期） 标记 处数
六、编程
O0001 N10 T0101 N20 M03 M43 N30 G00 X55 Z10 N40 G71 U3.0 R1.0
N50 G71 P60 Q120 U1.0 W0.5 F0.3 N60 G00 X0 N70 G01 Z0 N80 X48 N90 Z-22
N100 G02 X42.95 Z-53.36 N110 G03 X42.95 Z-58.68 N120 G02 X48 Z-60 N130 G00 X100 Z100 N140 T0202 N150 X55 Z10 N160 G70 P60 Q120 更改文件号 签日标处更改文签日字 期 记 数 件号 字 期 期） N170 G00 X100 Z100 N180 M05 N190 T0303 N200 M03 M42 N210 G00 X0 Z5 N220 N230 N240 N250 N260 N270 N280 N290 N300 N310 N320 N330 N340 N350 N360 N370 N380 G01 Z-50 G00 Z5 X100 Z100 M05 T0404 M03 M43 G00 X15 Z5 G71 U3.0 R1.0
G71 P310 Q360 U1.0 W0.5 F0.3 G00 X36 G01 Z-10 X20 Z-28 Z-45 X15 G00 Z5 X100 Z100 T0505
N390 G00 X15 Z5 N400 G70 P310 Q360 N410 G00 X100 Z100 N420 M30 O0002 N10 T0101 N20 M30 M43 N30 G00 X55 Z10 N40 G71 U3.0 R1.0
N50 G71 P60 Q120 U1.0 W0.5 F0.3 N60 G00 X0 N70 G01 Z0 N80 X32 N90 Z-30 N100 X36 N110 X48 Z-42 N120 Z-55 N130 G00 X100 Z100 N140 T0202 N150 G00 X55 Z10 N160 G70 P60 Q120
N170 G00 X100 Z100 N180 T0606 N190 M30 N200 M03 M42 N210 G00 X35 Z-30 N220 N230 N240 N250 N260 N270 N280 N290 N300 N310 N320 N330 N340 N350 N360 N370 N380 G01 X28 X30 G00 X100 Z100 T0707 G00 X31.1 Z5 G01 Z-32 F2.0 G00 X35 Z5 X25.5 G01 Z-32 F2.0 G00 X35 Z5 X19.9 G01 Z-32 F2.0 G00 X35 Z5 X19.5
N390 G01 Z-32 N400 G00 X35 N410 X100 Z100 N420 M30
七、参考文献 八、致谢
本论文是在指导老师蒲筠果的悉心指导下完成的。蒲筠果老师严谨治学态度给我树立了榜样，使我受益匪浅。在此特向指导教师的关心和帮助表示诚挚的敬意和由衷的感谢！ 在论文工作的过程中，奥力通起重机（北京）有限公司为我的课题研究提供了良好的条件，使我顺利完成了论文的工作，在此特向他们致以崇高的谢意！
向在论文完成过程中给予我支持和帮助的老师、同学们表示谢意！
