轴类零件的工艺与工装设计与编程

1 数控车毕业设计 1 目录 摘要 …………………………………………………………………………1 前言 …………………………………………………………………………1 第一章 零件工艺分析 ………………………………………………………1 1.1 零件图的审查……………………………………………………………1 1.2 确定加工方法……………………………………………………………2 1.3 工艺设备的选择…………………………………………………………2 1.4 零件的安装………………………………………………………………3 1.5 选择夹具…………………………………………………………………3 1.6 刀具的选择 ……………………………………………………………3 1.7 切削用量的选择…………………………………………………………4 1.8 对刀点与换刀点的确定 ………………………………………………9 1.9 工序与工步的划分 ……………………………………………………9 1.10 加工路线的确定………………………………………………………10 1.11 工序卡片 ……………………………………………………………11 第二章 加工工序的设计……………………………………………………12 2.1 工序一 …………………………………………………………………12 2.1.1 确定工件坐标系………………………………………………………12 2.1.2 工件的装夹方式………………………………………………………12 2.1.3 加工刀具的选择………………………………………………………12 2.1.4 切削用量计算…………………………………………………………12 2.1.5 工艺路线………………………………………………………………13 2.1.6 FANUC数控系统的准备功能一览表 …………………………16 2

2.1.7 FANUC数控系统的M代码及其功能 …………………………17 2.1.8 加工程序 ………………………………………………………………17 2.1.9 加工工序卡片…………………………………………………………19 2.2.0 加工中的难点与解决方案 ……………………………………………19 2.2 工序二 …………………………………………………………………19 2.2.1 尺寸链的计算 …………………………………………………………19 2.2.2 确定工件坐标系 ………………………………………………………20 2.2.3 工件的装夹方式 ………………………………………………………20 2.2.4 加工刀具的选择 ………………………………………………………20 2.2.5 切削用量计算 …………………………………………………………20 2.2.6 工艺路线 ………………………………………………………………21 2.2.7 加工程序 ………………………………………………………………24 2.2.8 加工工序卡片 …………………………………………………………26 2.2.9 加工中的难点与解决方案 ……………………………………………27 第三章 注意事项 …………………………………………………………28 3.1 数控车床操作注意事项 …………………………………………………28 第四章 成品自检数据 ……………………………………………………29 参 考 文 献 …………………………………………………………………30 附 录 ………………………………………………………………………30 附录一 常用公制螺纹切削的进给次数与背吃刀量（双边）……………31 附录二 数控机床设备安全操作规程 ……………………………………31 设计小结 ………………………………………………………………………33 1

第一章 零件工艺分析 1.1 零件图的审查

（1）零件图的完整性与正确性 零件属于短轴类，另件长度为198mm,从右到左依次为：长30mm、公称直径为24mm、有2mm的45°倒角的普通螺纹；长8mm的φ18圆柱面，长为7mm的φ30圆柱面；长32半径为60mm的球面；长15mm的φ32mm圆柱面；长20的 度锥面；φ55的圆柱面。该零件视图正确，表达直观、清楚，绘制符合国家标准，尺寸、公差、表面粗糙度以及技术要求的标注齐全、合理。

（2）零件的技术要求分析 2

分析零件图可知:长22的锥面、φ55mm圆柱面、φ32mm圆柱面和φ30mm圆柱面表面粗糙度Ra为1.6μm，其余表面粗糙度Ra为3.2μm。大端为φ55mm锥面的轴线对基准A（轴线）的同轴度公差为φ0.025mm，其余尺寸公差等级在IT7～IT10之间。

（3）零件的材料分析 毛坯材料为45#，强度、硬度、塑性等力学性能好，切削性能、热处理性能等加工工艺性能好，便于加工，能够满足使用性能。毛坯下料为φ60mm×200mm。

（4）合理的标注尺寸 零件图上的重要尺寸直接标注，在加工时使工艺基准与设计基准重合，并符合尺寸链最短的原则。零件图上标注的尺寸便于用卡尺或样板测量。

1.2 确定加工方法 经过分析零件的尺寸精度、几何形状精度、位置精度和表面粗糙度要求，确定如下加工方法：

（1）外圆表面：粗车——半精车——精车 （2）外螺纹：在精车的外圆表面分数次进给加工 1.3 工艺设备的选择 （1）机床的选择 机床选择的原则：①要保证加工零件的技术要求，加工出合格的产品。 ②有利于提高生产率。 ③尽可能降低生产成本(加工费用)。 根据毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、工件数量、生产条件等要求，选用CK6140数控车床。

（2）量具及辅助用具的选择 3

加工过程中所需量具有：游标卡尺、千分尺、百分表、表面粗糙度样板、螺纹样板、 R规、环规。 辅助用具有：铜片、铜锤等。 1.4 零件的安装 在数控机床上加工零件时，安装零件要合理选择定位基准和夹紧方案，为提高数控机床效率，确定定位基准与夹紧方案时应注意：

（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一（基准重合原则）； （2）减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面（基准统一原则）； （3）避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。 1.5 选择夹具 夹具用来装夹被加工工件以完成加工过程，同时要保证被加工工件的定位精度，并使装卸尽可能方便、快捷。数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求：一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。

根据零件的尺寸、精度要求和生产条件，选择最常用的车床通用的三爪自定心卡盘。三爪自定心卡盘可以自动定心，夹持范围大，适用于截面为圆形、三角形、六边形的轴类和盘类中小型零件。

1.6 刀具的选择 数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完成的要求编程人员必须掌握刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点，能够正确选择刀刃具及切削用量。

数控刀具有以下特点：①刚性好（尤其是粗加工刀具）、精度高、抗振及热变形小；②互换性好，便于快速换刀；③寿命高，切削性能稳定、可靠；④刀具的尺寸便于调整，以减 4

少换刀调整时间；⑤刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切屑的排除；⑥系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。

数控机床上用的刀具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求。数控车床兼作粗精车削，粗车时吃刀深、进给快，要求车刀有足够的强度，能一次进给车去较多的余量；精车时要达到图样要求的尺寸精度和较小的表面粗糙度，车去的余量较少，要求车刀锋利，切削刃平直光洁，必要时还可磨出修光刃。为减少换刀时间、方便对刀、提高生产效率，便于实现机械加工的标准化，在数控车削加工时，应尽量采用机夹刀和机夹片刀，机夹片刀常采用可转位车刀。

刀片材质的选择主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动，故加工此零件选择硬质合金刀片。

根据零件的外形结构，加工需要如下刀具：硬质合金端面车刀、菱形外圆车刀、外切槽刀、外螺纹刀、30°外圆尖刀。

数控加工刀具卡片

序号 刀具号 刀具规格名称 数量 加工表面 备注

1 T01 45°硬质合金端面车刀 1 平端面 手动

2 T02 45°外圆车刀 1 粗车零件左端外轮廓 自动

3 T03 30°外圆尖刀 1 精车零件左端外轮廓 自动

4 T04 90°菱形外圆车刀 1 粗车零件右端外轮廓 自动

5 T05 80°菱形外圆车刀 1 精车零件右端外轮廓 自动

6 T06 5mm外切槽刀 1 切外槽 自动

7 T07 60°外螺纹刀 1 加工外螺纹 自动

1.7 切削用量的选择 5

切削用量是表示主运动及进给运动大小的参数，是背吃刀量、进给量和切削速度三者的总称，故有把这三者称为切削用量三要素。

1）背吃刀量的确定 工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离称为背吃刀量，车外圆时，背吃刀量可用下式计算：ap=(dw- dm)/2

ap---- 背吃刀量（mm）； dw-------工件待加工表面直径（mm）； dm -----工件已加工表面直径（mm）。 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，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，可以留少许加工余量，一般为0.2～0.5mm。

2）进给量 工件每转一周，车刀沿进给方向移动的距离称为进给量。 3）切削速度 车削时，刀具切削刃上某选定点相对于待加工表面在主运动方向上的瞬时速度，称为切削速度，单位为m/min.

切削速度可用下式计算：vc=3.14dn/1000 =dn/318 式中 vc—切削速度（m/min）; d— 工件（或刀具）的直径（mm）, 一般取最大直径； n—-车床主轴转速（r/min）.