典型轴类零件的数控车削工艺与加工实验报告（合集）

第一篇：典型轴类零件的数控车削工艺与加工实验报告

电子科技大学

机电 学院

标 准 实 验 报 告

（实验）课程名称典型轴类零件的数控车削工艺与加工

学生姓名： 学

号： 指导老师： 日

期：

电子科技大学教务处制表

电 子 科 技 大 学

实

验

报

告

学生姓名：

学 号：

指导教师：

实验地点：工程训练中心114

实验时间：

一、实验室名称：工程训练中心

二、实验项目名称：典型轴类零件的数控车削工艺与加工 实验学时：32

三、实验原理：

在软件中进行设计绘图，运用G代码，将工艺文件编制成数控加工程序，输入数控车床，加工出零件。

四、实验目的：

1.了解典型零件的特点、生产过程与应用；

2.学习工程制造工艺，学习工程手册的使用，掌握典型零件的毛坯制造、热处理、机加工方法；

3.将传统加工与现代制造技术有机结合，合理制定数控加工工艺，正确使用数控设备及刀夹量具；

4.培养和提高综合分析轴类零件的问题和解决问题的能力，以及培养科学的研究和创造能力。

五、实验内容

1.轴类零件的功用、结构特点及技术要求；

2.轴类零件的毛坯和材料及热处理；

3.运用Mastercam9.0进行轴的设计以及程序的生成； 4.轴类零件的安装方式； 5.数控车削工艺；

6.编制数控车削程序加工出所设计的零件； 7.数控车床的操作。

六、实验器材（设备、元器件）：

计算机、数控车床、90°外圆车刀、93°偏头仿形车刀、60°螺纹刀、切槽刀、量具及金属材料。

七、实验步骤：

1.设计零件，绘制图形。

2.轴类零件的功用，结构特点及技术要求。3.轴类零件的毛坯材料及热处理。4.结构设计、工艺分析。5.轴类零件的数控工艺、编程。6.上机操作加工。7.检验。

八、实验数据及结果分析：

1.被加工零件的零件图。（见附件）2.数控加工工艺文件。（见附件）3.数控加工程序（见附件）。4.结果分析：

在整个加工过程中，存在加工误差，原由是：

1)对刀引起的加工误差，尽管加工时，对刀点尽量选在工件的设计基准或工艺基准上;2)进给线对零件的加工精度和表面粗糙度的直接影响，在实验中尽量保证了进给线长短的合理设计;3)加工时刀具的磨损导致零件尺寸不合格；

4)加工工艺上刀具的选着以及工艺安排上努力做到最优化。

九、实验结论：

1.目前的自动编程系统主要解决了几何问题，从而代替了大量繁琐的手工计算，绝大多数不具备工艺处理能力；

2.如选择毛坯，确定工艺路线和工艺参数，选择刀具等，这些工作设定的不够合适，结果往往不是最佳切削状态，这直接影响加工效率和加工质量；

3.不能在一次装夹中加工完成的零星部位，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排在普通机床上进行补加工；

4.工艺上的处理不仅仅影响到零件加工是否合格，更应该从工艺上提高加工的效率;5.零件进行热处理满足了使用时的机械性能, 同时热处理后造成了零件的变形, 所以需合理安排工艺,再进行加工。

十、总结及心得体会：

1.学习到轴类零件从选材—毛坯制造—热处理—工艺—编程—加工的整个工艺流程；

2.学到了轴类零件设计的相关知识以及，对综合能力的培养是一个不可多得的实验项目；

3.深刻体会到了工艺对轴类零件加工的重要性。

十一、对本实验过程及方法、手段的改进建议：

过程、方法、手段都很好，建议多补充工艺知识；

报告评分：

指导教师签字：

附件：轴类零件的数控加工工艺

工艺路线：

1.夹一端，伸出125mm；

2.先粗加工外轮廓M16、圆锥面、￠29.6及￠31.5的外圆； 3.粗加工R25.9的圆弧； 4.精加工第2、3步； 5.切外圆为12.58的槽； 6.加工M16的螺纹； 7.切断；

8.掉头装夹车削切断端面。T0101 90°外圆车刀 T0202 93T0303 60°螺纹刀 T0404 3mm 程序：

O0001 G21 G0 T0101（90°外圆车刀）G97 S1000 M03 G0 G54 X35.1 Z0.M8 G98 G1 X31.1 F70.X-2.G0 Z1.G1 Z3.G50 S2000 G96 S550 G0 X30.144 Z5.G99 G1 Z3.F.5 Z-88.6 X31.85

°偏头仿形车刀切槽刀

Z-100.X34.678 Z-98.586 G0 Z5.X28.439 G1 Z3.Z-51.6 X30.Z-59.2 Z-81.4 Z-88.6 X30.544

X33.373 Z-87.186 G0 Z5.X26.733 G1 Z3.Z-51.6

X28.839 X31.667 Z-50.186 G0 Z5.X25.028 G1 Z3.Z-51.6 X27.133 X29.962 Z-50.186 G0 Z5.X23.322 G1 Z3.Z-51.6 X25.428 X28.256 Z-50.186 G0 Z5.X21.616 G1 Z3.Z-41.433 X22.6 Z-44.383 Z-51.6 X23.722 X26.55 Z-50.186 G0 Z5.X19.911 G1 Z3.Z-36.316 X22.016 Z-42.633 X24.845 Z-41.218 G0 Z5.X18.205 G1 Z3.Z-31.199 X20.311 Z-37.516 X23.139 Z-36.102 G0 Z5.X16.5 G1 Z3.Z-26.082 X18.605 Z-32.399 X21.434 Z-30.985 G0 Z5.X14.794 G1 Z3.Z-22.X15.139

X16.9 Z-27.282 X19.728 Z-25.868 G0 Z5.X13.088 G1 Z3.Z-.711

X14.4 Z-1.367 Z-16.35 Z-22.X15.139

X15.194 Z-22.166 X18.022 Z-20.751 G0 Z4.263 X7.14

G1 Z2.263

X13.488 Z-.911 X16.317 Z.503 M9

G28 U0.W0.M05 T0100 M01

G0 T0202（93°偏头仿形车刀）G97 S1000 M03

G0 G54 X36.Z-43.4 M8 G50 S1000 G96 S1000

G98 G1 Z-45.4 F60.G2 X30.Z-48.4 R3.G1 Z-51.6 Z-59.245

X29.961 Z-59.286

G2 X29.Z-60.362 R25.7 G1 Z-80.238

G2 X29.854 Z-81.2 R25.7 G1 X30.X32.828 Z-79.786 G0 X37.315 Z-56.369 G1 Z-58.369

G2 X34.886 Z-58.112 R3.X29.4 Z-59.898 R3.X28.Z-61.65 R25.7 G1 X28.001 Z-78.95

G2 X29.4 Z-80.702 R25.7 G1 X32.229 Z-79.288 G0 X36.15 Z-57.381 G1 Z-59.381 G2 X34.004 Z-59.183 R2.999 X28.4 Z-61.109 R2.999 X27.002 Z-63.202 R25.701 G1 X27.001 Z-77.398 G2 X28.4 Z-79.491 R25.7 G1 X31.229 Z-78.076 G0 X34.933 Z-58.586 G1 Z-60.586 G2 X33.12 Z-60.446 R3.X27.402 Z-62.54 R3.X26.002 Z-65.256 R25.7 G1 X26.001 Z-75.344 G2 X27.402 Z-78.06 R25.7 G1 X30.229 Z-76.646 G0 X33.629 Z-60.12 G1 Z-62.12 G2 X32.238 Z-62.038 R3.001 X26.402 Z-64.343 R3.001 X25.002 Z-70.3 R25.7 X26.402 Z-76.257 R25.7 G1 X29.23 Z-74.842 G97 S1200 G0 X32.6 Z2.X11.1 G1 Z0.F50.X14.Z-1.45 Z-16.35 X14.8 Z-22.2 X22.2 Z-44.4 Z-51.8 X29.6 Z-59.2 Z-81.4 Z-88.8 X31.45 Z-100.X34.278 Z-98.586 M9

G28 U0.W0.M05 T0200 M01

G0 T0404（3mm切槽刀）G97 S700 M03

G0 G54 X24.Z-22.2 M8 G1 X10.58 F30.G4 P3.G0 X24.Z-21.075 G1 X10.58 G4 P3.G1 X10.805 Z-21.188 G0 X24.Z-19.95 G1 X10.58 G4 P3.G1 X10.805 Z-20.063 G0 X24.Z-18.536 X16.828

G1 X14.Z-19.95 X10.58 G0 X14.5 Z-23.614 X11.172

G1 X14.Z-22.2 X10.58 G0 X14.5 X16.6 M9

G28 U0.W0.M05 T0400 M01

G0 T0303（60°螺纹刀）G97 S800 M03

G0 G54 X24.Z2.969 M8 X13.468

G32 Z-16.35 F1.5 G0 X24.Z2.878 X13.138

G32 Z-16.35 F1.5 G0 X24.Z2.806 X12.877 G32 Z-16.35 F1.5 G0 X24.Z2.744 X12.654 G32 Z-16.35 F1.5 G0 X24.Z2.689 X12.456 G32 Z-16.35 F1.5 G0 X24.Z2.667 X12.376 G32 Z-16.35 F1.5 G0 X24.Z2.667 X12.376 G32 Z-16.35 F1.5 G0 X24.Z2.969 M9 G28 U0.W0.M05 T0300 M01 G0 T0404（3mm切槽刀）G97 S3600 M03 G0 G54 X37.45 Z-103.6 M8 G50 S3600 G96 S700 G1 X2.F30.G0 X35.45 M9 G28 U0.W0.M05 T0400 M30 %

第二篇：典型轴类零件的数控车削工艺与加工标准实验报告

电子科技大学计算机学院

实 验 报 告

（实验）课程名称典型轴类零件的数控车削工艺与加工

电子科技大学教务处制表

电 子 科 技 大 学

实

验

报

告

学生姓名：dfkjf;laj lk 学fg dfg 指导教师：

实验地点：工程训练中心114

实验时间：f2012-4fsdf-15

一、实验室名称：工程训练中心

二、实验项目名称：典型轴类零件的数控车削工艺与加工

三、实验学时：32

四、实验原理：

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传 动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大 于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端 面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空 心轴和曲轴等。轴的长径比小于 5 的称为短轴，大于 20 的称为细长轴，大多数 轴介于两者之间。轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基 准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的 主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：

1、尺寸精度 起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较 高（IT5~IT7）装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低。（IT6~IT9）。

2、几何形状精度 轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆 度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求 较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。

3、相互位置精度 轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定 的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动件（齿轮等）的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为 0.01~0.03mm，高精度轴（如 主轴）通常为 0.001~0.005mm。

4、表面粗糙度 一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为 Ra2.5~0.63?m，与轴承 相配合的支承轴径的表面粗糙度为 Ra0.63~0.16?m。

（二）、轴类零件的毛坯和材料及热处理）、轴类零件的毛坯和材料及热处理 轴类零件的毛坯和材料

1、轴类零件的毛坯 轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒 料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主； 而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。

2、轴类零件的材料及热处理 轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并 采用不同的热处理规范（如调质、正火、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。45 钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质（或正火）后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机 械性能，淬火后表面硬度可达 45~52HRC。40Cr 等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。轴承钢 GCr15 和弹簧钢 65Mn，经调质和表面高频淬火后，表 面硬度可达 50~58HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨性 能，可制造较高精度的轴。精密机床的主轴（例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴）可选用 38CrMoAIA 氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的 表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火 钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。

五、实验目的：了解典型零件的特点、生产过程与应用；学习工 实验目的： 程制造工艺，学习工程手册的使用，掌握典型零件的毛坯制造、热处 理、机加工方法，将传统加工与现代制造技术有机结合，合理制定数 控加工工艺，正确使用数控设备及刀夹量具。

五、实验目的：

设计轴件，完成代码，完成轴件的加工。了解轴件加工的原理。

六、实验器材（设备、元器件）：

计算机、Mastercam X3软件、仿真软件、数控车床、90°外圆车刀、60°螺纹刀、切槽刀，尖头车刀量具及材料。

七、实验步骤：

1、设计零件，绘制图形。

2、根据零件图样进行工艺 实验步骤：

分析、处理，编制数控加工工艺文件。

3、根据加工工艺文件编制加 工程序。

4、在数控车床上加工出零件。工艺路线：

（1）夹一端，伸出101mm（2）先粗加工外轮廓SR9、R5、圆锥、M30及32、38的外圆！（3）精加工第（2）步

（4）切外圆为26的槽（5）加工M30的外圆（6）切断

八、实验数据及结果分析：

附件：轴类零件的数控加工工艺

程序： % G21 G0 T0101 G97 S1400 M03 G0 X42.Z0.G98 G1 X0.F60.G0 Z2.G97 S900 X28.395 Z4.5 G1 Z2.5 F200.Z-93.334 G2 X30.394 Z-99.965 R131.663 G1 X33.222 Z-98.551 G0 Z4.5 X26.396

G1 Z2.5 Z-64.969

X26.4 Z-64.98 Z-70.Z-75.Z-79.063

G2 X28.795 Z-94.864 R131.663 G1 X31.623 Z-93.449 G0 Z4.5 X24.397 G1 Z2.5 Z-59.971

X26.4 Z-64.98 Z-70.Z-75.Z-79.063 G2 X26.796 Z-84.527 R131.663 G1 X29.624 Z-83.113 G0 Z4.5 X22.397 G1 Z2.5 Z-54.974 X24.797 Z-60.971 X27.625 Z-59.557 G0 Z4.5 X20.398 G1 Z2.5 Z-49.976 X22.797 Z-55.974 X25.626 Z-54.559 G0 Z4.5 X18.399 G1 Z2.5 Z-24.879 X18.595 Z-24.93 G3 X18.81 Z-25.107 R.2 G1 Z-46.006 X20.798 Z-50.976 X23.627 Z-49.562 G0 Z4.5 X16.4 G1 Z2.5 Z-20.Z-24.8 X18.G3 X18.185 Z-24.823 R.2 G1 X18.595 Z-24.93 G3 X18.799 Z-25.061 R.2 G1 X21.628 Z-23.646 G28 U0.W0.M05 T0100 M00 G0 T0202 G97 S1200 M03 G0 X24.419 Z-23.522 G1 X20.648 Z-22.854 F120.G2 X17.912 Z-26.505 R30.482 F100.G1 Z-44.201 F120.G2 X18.38 Z-44.937 R30.482 G1 X21.208 Z-43.523 G0 X22.114 Z-26.493

G1 X18.312 Z-25.871

G2 X17.038 Z-28.102 R30.482 F100.G1 Z-42.603 F120.G2 X18.312 Z-44.835 R30.482 G1 X21.141 Z-43.421 G0 X21.296 Z-27.856

G1 X17.438 Z-27.33

G2 X16.163 Z-30.208 R30.482 F100.G1 Z-40.498 F120.G2 X17.438 Z-43.376 R30.482 G1 X20.266 Z-41.962 G0 X20.479 Z-29.559

G1 X16.563 Z-29.152

G2 X15.288 Z-35.353 R30.482 F100.X16.563 Z-41.554 R30.482 F120.G1 X19.391 Z-40.14 G97 S1300 G0 Z2.X16.G1 Z0.Z-20.X18.41 Z-25.107

G2 X14.887 Z-35.353 R30.682 X18.Z-45.R30.682 G1 X26.Z-65.Z-70.Z-75.G2 X25.969 Z-77.032 R131.863 X30.Z-100.R131.863 G1 X32.828 Z-98.586 G28 U0.W0.M05 T0200 M00

G0 T0303

G97 S600 M03 G0 X36.8 Z-69.G1 X20.4 F40.G0 X36.8 Z-68.2 G1 X20.4 X20.64 Z-68.32 G0 X36.8 Z-69.8 G1 X20.4 X20.64 Z-69.68 G0 X36.8 Z-70.2 G1 X26.4 G2 X25.6 Z-69.8 R.4 G1 X20.4 X20.64 Z-69.68 G0 X36.8 Z-67.8 G1 X26.4 G3 X25.6 Z-68.2 R.4 G1 X20.4 X20.64 Z-68.32 G0 X36.8 Z-66.386 X28.828 G1 X26.Z-67.8 G3 X25.6 Z-68.R.2 G1 X20.G0 X28.828 Z-71.614 G1 X26.Z-70.2 G2 X25.6 Z-70.R.2 G1 X20.X20.3 Z-69.85 G0 X28.828 Z-24.X26.8 G1 X10.4 G0 X26.8 Z-23.2 G1 X10.4 X10.64 Z-23.32 G0 X26.8

Z-24.8 G1 X10.4

X10.64 Z-24.68 G0 X26.8 Z-25.2 G1 X16.4

G2 X15.6 Z-24.8 R.4 G1 X10.4

X10.64 Z-24.68 G0 X26.8 Z-22.8 G1 X16.4

G3 X15.6 Z-23.2 R.4 G1 X10.4

X10.64 Z-23.32 G0 X26.8 Z-21.386 X18.828

G1 X16.Z-22.8 G3 X15.6 Z-23.R.2 G1 X10.G0 X18.828 Z-26.614

G1 X16.Z-25.2 G2 X15.6 Z-25.R.2 G1 X10.X10.3 Z-24.85 G0 X18.828 X36.8 Z-69.G1 X20.4 G0 X36.8 Z-68.2 G1 X20.4

X20.64 Z-68.32 G0 X36.8 Z-69.8 G1 X20.4

X20.64 Z-69.68 G0 X36.8 Z-70.2 G1 X26.4

G2 X25.6 Z-69.8 R.4 G1 X20.4 X20.64 Z-69.68 G0 X36.8 Z-67.8 G1 X26.4 G3 X25.6 Z-68.2 R.4 G1 X20.4 X20.64 Z-68.32 G0 X36.8 Z-66.386 X28.828 G1 X26.Z-67.8 G3 X25.6 Z-68.R.2 G1 X20.X20.3 Z-68.15 G0 X28.828 Z-71.614 G1 X26.Z-70.2 G2 X25.6 Z-70.R.2 G1 X20.X20.3 Z-69.85 G0 X28.828 Z-24.X26.8 G1 X10.4 G0 X26.8 Z-23.2 G1 X10.4 X10.64 Z-23.32 G0 X26.8 Z-24.8 G1 X10.4 X10.64 Z-24.68 G0 X26.8 Z-25.2 G1 X16.4 G2 X15.6 Z-24.8 R.4 G1 X10.4 X10.64 Z-24.68 G0 X26.8 Z-22.8

G1 X16.4

G3 X15.6 Z-23.2 R.4 G1 X10.4

X10.64 Z-23.32 G0 X26.8 Z-21.386 X18.828

G1 X16.Z-22.8 G3 X15.6 Z-23.R.2 G1 X10.X10.3 Z-23.15 G0 X18.828 Z-26.614

G1 X16.Z-25.2 G2 X15.6 Z-25.R.2 G1 X10.X10.3 Z-24.85 G0 X18.828

G28 U0.W0.M05 T0300 M00

G0 T0404

G97 S800 M03 G0 X20.Z3.45 X15.022

G99 G32 Z-22.F1.5 G0 X20.Z3.301 X14.486

G32 Z-22.F1.5 G0 X20.Z3.185 X14.068

G32 Z-22.F1.5 G0 X20.Z3.087 X13.713

G32 Z-22.F1.5 G0 X20.Z3.X13.4

G32 Z-22.F1.5

G0 X20.Z3.X13.4 G32 Z-22.F1.5 G0 X20.Z3.45 G28 U0.W0.M05 T0400 M01 G0 T0303

G97 S600 M03 G0 X44.Z-103.G98 G1 X40.F40.X1.8 X5.8 G0 X34.G28 U0.W0.M05 T0300 M30 %

九、实验结论：

完场轴件设计与代码实现，并且最后完成轴件的加工！

十、总结及心得体会：

在实验中自己通过对数控机床的操作切实的参与轴件的加工，对轴件的设计与代码的实现。

十一、对本实验过程及方法、手段的改进建议： 实验的过程中时间的安排与其他的课会有所冲突。

报告评分：

指导教师签字：

平时得分：

实际操作得分：

报告得分：

总成绩：

指导教师：

日期：

第三篇：典型轴类零件实验报告

电子科技大学。。。学院

实 验 报 告

（实验）课程名称典型轴类零件的数控车削工艺与加工

学生姓名:………

学 号：1010101010010

指导教师：//// 日 期：6-13周

电 子 科 技 大 学

实

验

报

告

学生姓名：。。。

学 号：1010101010011 指导教师：、、、实验地点：工程训练中心114

实验时间：6-13周

一、实验室名称：工程训练中心

二、实验项目名称：典型轴类零件的数控车削工艺与加工

三、实验学时：32

四、实验原理：

用Mastercam软件设计图形并绘图，运用G代码，将工艺文件编制成数控加工程序，输入数控车床，加工出零件。

五、实验目的：

（一）掌握轴类零件的结构特点、实际应用；

（二）学习Mastercam软件绘图并进行粗工与精工程序编制；

（三）掌握工艺制造工艺，学习对工程手册的使用；

（四）掌握典型零件的毛培制造、热处理、机加工方法；

（五）将传统加工与现代制造技术有机结合，合理制定数控加工工艺，正确使用数控设备及刀夹量具。

六、实验内容：

（一）、学习轴类零件的功用、结构特点及技术要求

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。

轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。

轴用轴承支承，与轴承配合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：

1、尺寸精度

起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高（IT5~IT7）。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低（IT6~IT9）。

3在整个加工过程中，存在加工误差，原因是：可能是选取工件的精度选取不够，还可能是零件的凹槽深度太大，使得轴变得很细，这样零件自身的重力会使工件变形。

十、实验结论：

1、用Mastercam软件绘图并进行程序的生成，代替了大量的繁琐的手工计算。

2、用Mastercam绘图，并进行粗、精车后可以很好的模拟观察到的零件的结构，便于找出问题进行修改。

3、工艺的优化可以提高加工的效率和工件的品质。

4、正确的选取零件的尺寸精度，表面的粗糙度。这样节约材料，减轻重量，而且还方便零件的装配调整。

5、正确的选择车床的主轴加工定位基准线可以提高主轴的加工精度，降低加工误差。

十一、总结及心得体会：

1、学到了轴类零件设计的相关知识，有利于综合能力的培养，加深了对数控车床工艺的了解。

2、深刻体会到了工艺对轴类零件加工的重要性。

3、通过使用Mastercam软件绘图和编程，对Mastercam软件有了进一步的认识。

4、在车床上进行零件加工，认识到车床使用过程中的注意事项，车床的功能及操作流程。

5、设计零件图形时，零件不仅要美观实用，零件的尺寸也要合理便于车床的加工。

6、整个实验过程中，绘图是最难也是最关键的，这要看加工者对Mastercam软件的掌握程度，同时还要考验绘图者的耐心。比如我们组在绘图过程中就遇到了撞刀的问题，因为在绘图过程中比较着急，没有注意到做螺纹的细节，最后在老师的帮助下，才解决了问题。

7、在车床实际加工工件的过程中，要注意安全。

十二、对本实验过程及方法、手段的改进建议：

实际工件的加工并不复杂，最重要的是三维图形的绘制，需要同学的合作。分组的时候，最好两三个同学一组，这样能够更好的锻炼绘图能力，提高效率。加工过程中，尽量减轻零件的质量，这样减少因零件质量而带来的零件变形问题。

1、夹一端，伸出110mm；

2、先粗加工外轮廓￠12的外圆，R20、C16圆锥及￠29的外圆；

3、粗加工R25的圆弧；

4、精加工2、3步；

5、切外圆为12的两个槽，加工螺纹；

6、切断；

7、掉头装夹车削切断端面；

三、程序：

% O0000 G21 G0 T0101 G97 S1000 M03 G0 G54 X36.Z0.G98 G1 X0.F100.G0 Z2.G97 S900 X30.04 Z4.7 G1 Z2.7 F180.Z-90.X32.868 Z-88.586

G1 Z2.7 Z-11.409 X16.72 Z-13.179 X19.548 Z-11.765 G0 Z4.7 X12.4 G1 Z2.7 Z0.Z-9.939 X14.76 Z-11.709 X17.588 Z-10.295 G28 U0.W0.M05 T0100 M01 G0 T0202 G97 S550 M03 G0 G54 X24.4 Z-7.3 G1 X20.4 F100.Z-16.G3 X20.367 Z-16.08 R.2 F120.G2 X19.804 Z-16.752 R24.8 G1 Z-35.248 F100.G2 X20.263 Z-35.8 R24.8 G1 X20.4 X23.228 Z-34.386 G0 X23.883 Z-17.054

G1 X20.204 Z-16.269

G2 X19.207 Z-17.531 R24.8 F120.G1 Z-34.469 F100.G2 X20.204 Z-35.731 R24.8 G1 X23.032 Z-34.317 G0 X23.335 Z-17.726 G1 X19.607 Z-17.G2 X18.611 Z-18.402 R24.8 F120.G1 Z-33.598 F100.G2 X19.607 Z-35.001 R24.8 G1 X22.436 Z-33.586 G0 X22.786 Z-18.467

G1 X19.011 Z-17.806

G0 T0303 G97 S700 M03 G0 G54 X34.Z-64.25 G1 X12.F40.G0 X34.Z-63.5 G1 X12.X12.19 Z-63.595 G0 X34.Z-65.G1 X12.X12.19 Z-64.905 G0 X34.Z-65.2 G1 X24.G2 X23.6 Z-65.R.2 G1 X12.X12.19 Z-64.905 G0 X34.Z-63.3 G1 X24.G3 X23.6 Z-63.5 R.2

G1 X12.X12.19 Z-63.595 G0 X34.Z-61.886 X26.828 G1 X24.Z-63.3 G3 X23.6 Z-63.5 R.2 G1 X12.X12.3 Z-63.65 G0 X26.828 Z-66.614 G1 X24.Z-65.2 G2 X23.6 Z-65.R.2 G1 X12.X12.3 Z-64.85 G0 X26.828 X30.Z-39.75 G1 X12.G0 X30.Z-39.G1 X12.1Z3.139 X11.418 G32 Z-9.F1.G0 X16.Z3.105 X11.298 G32 Z-9.F1.G0 X16.Z3.076 X11.19 G32 Z-9.F1.G0 X16.Z3.049 X11.092 G32 Z-9.F1.G0 X16.Z3.023 X11.002 G32 Z-9.F1.G0 X16.Z3.X10.917

G32 Z-9.F1.G0 X16.Z3.X10.917 G32 Z-9.F1.G0 X16.Z3.226

G28 U0.W0.M05 T0400 M01 G0 T0303 G97 S600 M03 G0 G54 X37.Z-93.G98 G1 X33.F60.X3.8 X7.8 G0 X33.G28 U0.W0.M05 T0300 M30 %

第四篇：轴类零件的数控加工工艺设计与编程[范文模版]

本科毕业设计(论文)

题目：轴类零件的数控加工工艺设计与编程

2013年5月

轴类零件的数控加工工艺与编程

摘要

本次设计是根据被加工轴的技术要求和年生产量，进行机械加工工艺设计，然后运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计。主要工作包括绘制毛坯图、零件图、夹具总的设计图。了解零件的结构特点和技术要求；根据生产类型和生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析；确定毛坯的种类及制造方法；拟定零件的加工工艺规程；选择各工序的加工设备和工艺设备，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量额定工时；填写加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片等工艺卡片；设计制定选定的加工工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。

关键词：轴;加工工艺;夹具;编程

I

Axial parts of Numerical Control Machining Process

Planning and Programming

Abstract The design is based on the shaft by processing technical requirements and production, machining process design, then use of fixture design of the basic principles and methods, formulate fixture design, completion tongs structure design.The main work of drawing a blank drawing, general, fixture design, understanding of the structure characteristics of the spare parts and technical requirements;according to the type of production and production conditions, parts of the analysis of structure and process;The rough determine the type and method of manufacture;make parts of the processing order of the processes;selection of equipment and processing equipment, to determine the process of machining allowance and process dimensions, calculation of the process of cutting amount and industrial design norm;Fill in machining process card, machining process card and process card;design of selected processing procedures for the fixture, drawing assembly assembly drawing and the main parts of the map.Key Words: shaft;processing;technology;fixture;programming

II

符号表

Tj——机动时间

tf——辅助时间 tj——基本时间

——切削速度

ap——背吃刀量

f——进给量

i——进给次数

n——机床主轴转速

l——切削加工长度

l1——刀具切入长度

l2——刀具切出长度

L——刀具或工作台行程长度 d——工件刀具直径

如需要完整文档及cad图等其他文件，请加球球：一九八五六三九七五五

III

IV

目录

摘要..............................................................................................................................I ABSTRACT.............................................................................................................II 符号表.......................................................................................................................III 1 绪论.........................................................................................................................1

1.1研究背景和意义..................................................................................................1 1.2设计目的..............................................................................................................2 1.3研究现状..............................................................................................................2 1.4研究内容..............................................................................................................4 零件加工工艺分析.............................................................................................5

2.1零件结构工艺性分析..........................................................................................5 2.1.1零件图纸工艺分析........................................................................................5 2.1.2零件结构分析................................................................................................6 2.2零件技术要求分析..............................................................................................6 2.3确定毛坯材料和制造形式..................................................................................6 2.3.1材料分析........................................................................................................7 2.3.2毛坯分析........................................................................................................7 2.4零件设备选择......................................................................................................7 2.5基面选择..............................................................................................................8 2.5.1粗基准选择....................................................................................................8 2.5.2精基准选择....................................................................................................8 2.6确定走刀顺序和路线..........................................................................................9 2.6.1基面先行........................................................................................................9 2.6.2确定工序尺寸..............................................................错误！未定义书签。2.7确定切削用量及基本工时................................................错误！未定义书签。2.8刀具及量具选择................................................................错误！未定义书签。2.8.1刀具选择......................................................................错误！未定义书签。2.8.2量具选择......................................................................错误！未定义书签。专用夹具设计.....................................................................错误！未定义书签。

3.1设计主旨............................................................................错误！未定义书签。

IV 绪论

3.2确定夹具结构设计方案....................................................错误！未定义书签。3.2.1数控车床常用装夹方式..............................................错误！未定义书签。3.2.2确定合理装夹方式......................................................错误！未定义书签。3.2.3钻孔专用夹具设计......................................................错误！未定义书签。数控加工程序编程及仿真.............................................错误！未定义书签。

4.1数控加工特点....................................................................错误！未定义书签。4.2数控编程分类....................................................................错误！未定义书签。4.2.1手工编程......................................................................错误！未定义书签。4.2.2自动编程......................................................................错误！未定义书签。4.3确定编程坐标系及编程原点............................................错误！未定义书签。4.4数值计算............................................................................错误！未定义书签。4.4.1R6mm、R20mm两圆弧切点坐标计算......................错误！未定义书签。4.4.2圆锥大端直径计算......................................................错误！未定义书签。4.4.3螺纹尺寸计算..............................................................错误！未定义书签。4.5程序编程............................................................................错误！未定义书签。4.5.1左端..............................................................................错误！未定义书签。4.5.2右端..............................................................................错误！未定义书签。4.6MASTERCAM仿真.............................................................错误！未定义书签。4.6.1建立模型......................................................................错误！未定义书签。4.6.2工件及刀具设置..........................................................错误！未定义书签。4.6.3实体加工模拟过程......................................................错误！未定义书签。结论.......................................................................................错误！未定义书签。参考文献...................................................................................错误！未定义书签。致谢............................................................................................错误！未定义书签。毕业设计（论文）知识产权声明....................................................................35 毕业设计（论文）独创性声明.........................................................................36 附录1 MASTER CAM仿真程序代码..........................错误！未定义书签。

V 绪论 绪论

1.1研究背景和意义

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达 国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发,提出了全新的制造模式。在现代 制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点。对制造 业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。

目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

机械制造工艺与机床夹具设计是机械制造工艺学与机床夹具教学的一个不可少的辅助环节。机械制造工艺学是机械工业的基础，是机械产品生产的基本技术，工艺工作是每一个机械企业主要的活动内容，加强工艺技术设计研究，旨在提高工艺水平，提高机械产品质量，降低能源消耗。此次设计的目的在于：根据加工零件的设计要求，运用夹具设计的基本原理和方法，制定夹具设计方案，完成夹具结构设计及加工工艺规程。本次设计是我们全面综合运用本课程的理论知识与实际的一次重要实践，它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，以及从事机械方面工作具有十分重要的意义。

进入21世纪以后,典型轴在制造工艺、刀具等方面都发生了巨大的变化,与以前加工工艺有很多不同。领导了近半个多世纪的多刀车削工艺和手工磨削工艺,由于加工精度低和柔性差等原因,将逐步退出历史舞台。而高速、高效、复合加工技术及装备迅速进入汽车及零部件制造业,轴的高速高效复合加工技术在行业内已有相当程度的应用,也必将代表这一行业的未来发展趋势。本设计说明书就是针对轴类零件的加工工艺及工装的设计进行详细说明的。

本设计详细介绍了轴类零件的结构和各项技术要求及要达到的加工精度；并结合轴的生产类型和材料种类对轴的加工工艺做了详细的分析，另外还对轴的加

西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）

工进行了经济性分析，确定了生产方案的可行性；详细介绍了此轴加工过程中所采用的夹具的设计原则、步骤及其工作原理和结构。验正了它的可靠性，还对定位误差进行了分析，确保其能够满足加工精度的要求；还细述了轴加工过程中的刀、量具各一套的设计，使用它们可以提高轴的加工效率。

机械加工工艺和工装设计是机械工程师必备的基本技能，通过本设计说明书的介绍，我们可以清楚地了机械加工的工艺、工装设计的基本原则、方法和步骤，使大家对机械工艺技术工作有一个深入的全方位的了解和认识。

1.2设计目的

通过设计，一方面能获得综合运用过去所学的知识进行工艺分析的基本能力，另一方面，也是对数控加工过程进行的一次综合训练。

通过此次设计，我们可以在以下各方面得到锻炼：能运用已学过的基本理论知识，以及在生产实习中学到相应的实践知识，掌握从零件图开始到正确地编制加工程序的整个步骤、方法。根据被加工零件的技术要求，选择合理的工艺，编制出既经济又合理，又能保证加工质量的数控程序，并且学会使用各类设计手册及图表资料。还可以运用MasterCAM软件进行三维仿真。

1.3研究现状

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮带轮、凸轮以及连杆等传动件，传递扭矩。机器中作回转运动的零件就装在轴上。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴和空心等。

轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴径对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。

方便直观的几何造型MasterCAM提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。MasterCAM具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。MasteCAM提供了多种先进的粗加工技术，以提高零件加工的效率和质量。MasterCAM还具有丰富的曲面精加工功能，可以从中选择最好的加工方法，加工最复杂的零件。MasterCAM的多轴加工功能，为零件的加工提供了更多的灵活性。可靠的刀具路径校验功能MasterCAM可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况。

西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）

CAD/CAM是随着轴类零件的设计理论和CAD/CAM[5]技术的发展而发的。轴类由最初的只能代替手工进行计算，逐步发展到能实现三维实体造型、机构仿真、自动编程等功能,并且还在不断发展下去。

轴类零件在整个制造工业中发挥着重要作用，数控机床代表着一个民族制造工业现代化的水平。随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

数控编程技术[2]是数控技术重要的组成部分。从数控机床诞生之日起，数控编程技术就受到了广泛关注，成为CAD/CAM系统的重要组成部分，各工业发达国家也投入了大量的人力物力开发实用的数控编程系统。在CAD/CAM一体化概念的基础上，出现了并行工程的概念。为了适应并行工程发展的需要，数控编程技术正向集成化和智能化方向发展。进入二十世纪九十年代，随着Web技术的不断发展，传统的产品设计、制造和生产模式正在发生深刻的变革，出现了协同设计制造、异地设计制造、全球制造等一系列新概念和新技术。将Web技术和CAM技术相结合，成为CAM系统的又一重要发展方向。

21世纪数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统的各个方面：追求加工效率和加工质量方面的智能化，如工艺参数的自动生成，简化编程、简化操作方面的智能化，智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断以及维修等。

数控加工制造技术正逐渐得到广泛的应用,对零件进行编程加工之前，工艺分析具有非常重要的作用。工艺分析是数控加工编程的前期工艺准备工作，无论是手工编程还是自动编程，在编程之前均需对所加工的轴类零件进行工艺分析。如果工艺分析考虑不周，往往会造成工艺设计不合理,从而引起编程工作反复，工作量成倍增加，有时还会发生推倒重来的现象,造成一些不必要的损失，严重者甚。本文通过对典型的轴类零件数控加工工艺的分析，给出了对于一般零件数控加工工艺分析的方法，对于提高制造质量、实际生产具有一定的指导意义。

目前正在研制的新一代CAM系统将采用面向对象、面向工艺特征的基本处理模式，系统的自动化水平、智能化程度将大大提高。国内外企业家和专家们已形成共识：今后相当一段时间内，机械加工技术的发展和竞争，主要是数控技术

西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）的发展与应用。

1.4研究内容

本次设计主要是通过工艺特点，工艺安排，机械加工工艺过程几个方面对零件加工工艺进行分析，然后对零件的程序进行编制，最后用仿真加工以达到完成对零件的加工程序进行检验。

首先对该课题进行深入的分析，深入研究，认真完成此次毕业设计，主要以论述与设计相结合进行研究与探讨，完成对本设计轴主要部位：内孔、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、退刀槽、螺纹等的加工工艺设计及指定工序的夹具设计。

难点在于设计轴加工工艺过程及其加工时的专用夹具，确定工件的尺寸、公差和技术条件。通过查阅期刊、书籍等相关资料进行对轴加工工艺和夹具的设计进一步了解，思考、分析和掌握轴加工的基本环节，完成计算并设计出轴加工工艺及夹具设计。零件加工工艺分析 零件加工工艺分析

2.1零件结构工艺性分析

零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。2.1.1零件图

如零件图2.1、2.2所示。

图2.1 零件二维图

图2.2 零件三维图

毕业设计（论文）

2.1.2零件结构分析

本零件上由圆柱面、内孔、内圆锥面、圆弧面、沟槽、和螺纹等部分组成。零件车削加工[8]成形轮廓的结构形状较复杂、需两头加工，零件的加工精度和表面质量要求都很高。

该零件重要的径向加工部位有380m）、0.03mm圆柱段（表面粗糙度Rɑ=1.6µm）、R6mm圆弧与R20mm圆弧相切过渡区、4800.03圆柱段（表面粗糙度Ra=1.6µ（表面粗糙度Ra=1.6µm）、长径比为1:2的内锥（小端直径为23o23o0.03的内孔0.03、M20*2-6g三角形外螺纹，其余表面粗糙度均为Ra=3.2µm）。零件符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛坯为50mm*130mm。

2.2零件技术要求分析

小批量生产条件，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面高精度的要求，未注公差尺寸按GB1804-M，热处理，调质处理，HRC25-35，未注粗糙度按Ra3.2，毛坯尺寸50mm*130mm。

加工难点及处理方案：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。

a.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； b.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；

c.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；

d.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给量调小些，主轴转速提高；

e.螺纹加工时，为保证其精度，在精车时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。

2.3确定毛坯的材料和制造形式

轴：本次设计轴主要技术指标：年产量5000台/年

该产品年产量Q=5000（件/年），n=1（件/台），设其备品率α%为10%，机械加工废品率β%为1%，现制定该曲轴零件的机械加工工艺规程及夹具设计。年生产纲领：

N =Q*n*(1+ α%+β%)

=5000*1*（1+10% +1%）

=5550（台/年）

轴的年产量为5550件，现在已知该产品为中型机械，根据《机械制造工艺设计手册》表1.1-2生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大批量生产。2.3.1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%～0.37%，Mn0.50～0.80%，P0.035%，S0.035%，Cr0.25%，N0.25%，Cu0.25%。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241HRB，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：δs335Mpa，δb600Mpa，40%，Ak47J。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。2.3.2毛坯分析

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。

本零件的毛坯宜采用棒料锯割，毛坯至50*130mm，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。

2.4零件设备选择

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[14]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，能够加工尺寸精度要求较高的零件。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。

2.5基面选择

机械加工的最初工序只能用工件毛坯上的未加工表面作为定位基准，这种 位基准称之为粗基准。用以加工的表面作定位基准则称之为精基准。在制定零件机械加工工艺规程时，总是先考虑怎样的精基准定位能把工件加工到设计要求，然后再考虑如何运用选取的粗基准，把用作精基准的表面加工出来。2.5.1粗基准选择

选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工表面之间的位置要求及合理的分配各加工面的加工余量。同时要为后续供需提供精基准，具体有以下原则：为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应该选择一非加工表面为粗基准；为了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；为了保证重要的加工面的余量均匀，应选择为粗基准；粗基准的选择应避免重复使用，在同一尺寸上，通常只允许使用一次，做为粗基准的表面应该足够光滑整洁，以使工件定位稳定可靠，加紧方便。轴类零件，以外圆作为粗基准。为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。如果工件上有多个不加工面，则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准，以便保证精度要求，使外形对称等。

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端外圆表面，加工右端时选择在38mm外圆柱段的表面，以体现定位基准是轴的中心线。

在制定零件加工的工艺规程时，正确的选择工件的定位[10]的基准有着十分中的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件个表面的加工顺序也有很大的影响。合理的选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。

2.5.2精基准选择

精基准选择时应能保证加工精度和装夹可靠方便，有以下原则：

基准重合原则；基准统一原则；自为基准原则；互为基准原则；保证工件定 位准确，夹紧可靠、操作方便原则。精基准的选择主要考虑基准重合的问题。当设计尺寸与工序尺寸的基准不重合时，应该进行尺寸计算。

a.用工序基准作为精基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。

b.当工件以某一组精基准定位可以较方便的加工其他各表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以减少工装设计制造费用、提高生产率、避免基准转换误差。

c.当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面 本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位度要求由先行工序保证。

d.为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循互为基准、反复加工的原则。

由于此零件全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多个外圆和端面，这也符合基准统一原则。

工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，这个工件是个实心轴，末端要镗一个25的锥孔，因轴的长度不是很长，所以采用工件的右端面和48的外圆作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中心为 工件坐标的原点，对刀点在（100.100）处。

2.6确定走刀顺序和路线

加工路线[20]的确定，直接关系到数控机床的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题，应尽量做到工序相对集中，工艺路线最短，机床的停顿时间和辅助时间最少。该零件采用棒料毛坯进行加工，由于毛坯余量较大，因此，采用阶梯切削路线去除毛坯余量，刀具切削路径短，效率高。

2.6.1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。综上所诉：此零件的的加工顺序如下：

预备加工---车左端面---钻中心孔---镗孔---粗车左端外轮廓---精车左端外轮廓---调头---车右端面---粗车外轮廓---精车外轮廓---退刀槽---粗车螺纹---精车螺纹 工序1：车左端面，将毛坯车为127mm的棒料

工序2：左端面打中心孔 选用5mm的中心钻（手动钻孔）工序3：左端钻孔（钻20mm深-32mm的孔）工序4：粗车左端内孔23mm 工序5：粗车48mm的外圆柱面

工序6：粗车38mm的台阶外圆柱面及倒角

工序7：调头粗车右端面将零件车至要求尺寸进给路线

工序8：调头粗车右端面各部倒角、切外螺纹退刀槽、三角形螺纹 工步路线为：

工步一:自右向左倒角，粗车螺纹20mm圆柱段；

工步二:自右向左粗车R6和R20 mm圆弧面、38 mm圆柱段、R12.5 mm圆弧面、锥长8 mm 的圆锥段；

工步三:自右向左粗车R6和R20 mm 圆弧面、38 mm圆柱段、R12.5 mm圆弧面、锥长8 mm的圆锥段； 工步四:车4mm*16mm螺纹退刀槽； 工步五:粗车螺纹；

工序9：扩左端内孔25mm，深11mm 工序10：半精车48mm的外圆柱面

工序11：半精车38mm的台阶外圆柱面及倒角

工序12：调头半精车右端面将零件车至要求尺寸进给路线

工序13：调头半精车右端面各部倒角、切外螺纹退刀槽、三角形螺纹 工步路线为：

工步一:自右向左倒角，半精车螺纹20mm圆柱段；

工步二:自右向左精车R6和R20 mm 圆弧面、38 mm圆柱段、R12.5 mm圆弧面、锥长8 mm的圆锥段；

工步三:半精车4mm*16mm螺纹退刀槽； 工步四:半精车螺纹；

工序14：铰2300.03mm的孔，再用1:2的铰刀铰小端为25mm的锥孔 工序15：精车4800.03mm的外圆柱面

工序16：精车3800.03mm的台阶外圆柱面及倒角

工序17：调头精车右端3800.03mm圆柱面、切外螺纹退刀槽、三角形螺纹 工序18：精车螺纹

工序19：去除全部毛刺并吹净 工序20：根据技术文件进行检验 工序21：入库

第五篇：波浪形轴类零件的数控加工工艺分析

波浪形轴类零件的数控加工工艺分析

摘要：在数控机床上加工零件，首先遇到的问题就是零件的工艺处理。制定出细致、优化的加工工艺，是数控加工应用中应重视的问题。本文介绍波浪形轴类零件的数控加工工艺分析。

关键词：波浪形轴类零件 数控加工 工艺分析

制定细致、优化的加工工艺，是数控加工工艺编制人员、数控加工操作人员常需分析的问题，必须在编程之前正确确定加工方案，进行工艺设计，再考虑编程。波浪形轴类零件泛指轴径外大内小的轴类零件，本类零件的加工是轴类零件中的难点。本文以典型波浪形轴类零件为例，对数控加工中的工艺处理进行分析。

1、数控加工中的典型工艺处理方法

1)改局部分散标注法尺寸为集中引注或坐标式尺寸。在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基础的。因此，零件图中最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。这种标注法，既便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保持设计、工艺、检测基准与编程原点设置的一致性方面带来很大方便。但是由于零件设计人员往往在尺寸标注中较多地考虑装配等使用特性方面，而不得不采取局部分散的标注方法，这样会给工序安排与数控加工带来诸多不便。事实上，由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因产生较大的累积误差而破坏零件的使用性能，因而改动局部的分散标注法尺寸为集中引注或坐标式尺寸是完全可以的。

2)刀路应尽量简单。具体要求就是尽量选用 0°或 90°方向切削。因为单轴插补加工的物理意义在于不存在轮廓误差，两轴或两轴以上插补加工，在两轴位置增益不相同时，存在轮廓误差，且平行刀路要选择较长边作为进给方向。单轴插补加工不存在轮廓误差，故对于数控铣床加工零件，必须使零件的直线轮廓平行或垂直于坐标轴，以提高零件的加工精度。

3)拐点的处理要合理，避免采用直角过渡。在外角加工中选用圆角过渡，走刀方向不会因突然改变而损坏刀具，零件的拐角轮廓误差也得以有效控制。如果确需直角过渡的，可在轮廓交接处加入G04指令，延时数十至数百毫秒，在这段时间里前段轮廓加工时的跟随误差会迅速得以修正，如车削轴类零件台肩等。在现代数控加工中可以用CAM软件来很好地处理这类问题。有些数控系统也可采用尖角过渡G07指令。

4)刀路的材料去除量要均匀，减小冲击产生。材料切削量的突然改变会对刀具和机床产生冲击，特别是在留精加工余量时更应注意，大多在使用复合固定循环时，易出现该现象。

2、波浪形轴类零件的车削加工

如图1a所示零件，在车削类零件中属于非单调类，加工时具有较高的难度，必须合理制定其加工工艺。该零件加工所用坯料设为Ø66mm的棒料，批量生产，加工时用一台数控车床，图形的数字处理及数控加工工艺如下。

2.1 图形的数学处理 曲线用 35°外圆切削刀 加工点 C刀具必须具备的最小副偏角 Kr′的计算: kr/arcsinCQ23arcsin39.71 O1C361 第 页

故采用封闭粗切削循环时,刀具须选用副偏角大于39.71°的外圆车刀。点B坐标的计算(固定坐标系以点A为中心): O1QO1C2CQ236223227.6948

所以点 B的坐标X=2(36-27.6948+20)=56.61，Z=-35.17。封闭粗切削循环时总退刀量的计算: O2PO2D2DP230215225.981

故采用G73指令加工X轴上的总退刀量: i30O2P(56.6140)/23025.9818.30512.324

2.2 数控加工的工艺制定

工步1：夹棒料外圆柱面，车端面。

工步2：如图1b所示，采用外圆粗切削循环 G71、精加工 G70指令，加工轨迹A→B→F→H→J→G。第 页

工步3：如图 1c所示,采用55°外圆车刀，封闭粗切削循环G73、精加工G70指令，加工图中轨迹 B→C→D→G。55°外圆车刀能保证点C的副偏角 Kr′为6230，大于3970，不产生刀具干涉。循环起始点O3一般位于点 C基于R36圆弧的切线以左，Ø64mm圆柱右侧端面以右，以防循环切削时的碰刀和过切。

工步4：如图 1c所示,沿轨迹D→E→K，采用纵向切削循环 G90指令,车削Ø40mm圆柱。

工步5：如图 1d所示，调头，夹持Ø64mm外圆柱面，按总长157.17mm要求，车削Ø20mm圆柱右端面。

工步6：如图 1d所示，采用纵向切削循环G90指令,车削Ø20mm圆柱。2.3工艺制定中易出现的几种问题

问题一：整个手柄曲线按一次精车处理。此加工工艺切削量太大，若刀具选择不当，易在点 A或点 C处产生刀具干涉，无法加工。

问题二：整个手柄曲线按 G71指令外圆粗切削循环G70指令精加工。此加工工艺Ø40mm圆柱、R30圆弧处切削量太大，两圆弧交点 C处附近刀具易干涉无法加工。

问题三：整个手柄用割断刀粗车至手柄轮廓，然后精加工。此加工工艺割断刀的径向坐标尺寸计算非常繁琐，不易采用此方案进行实际加工。

问题四：如图 2所示，夹棒料外圆柱面，整个手柄曲线用 35°外圆切削刀具，按 G73指令封闭粗切削循环、G70指令精加工，X轴上的总退刀量为 i =33。第 页

图2 加工工艺的不合理表现

实际退刀量将由循环起始点 O3位置的变化而减小，点O3一般位于点C基于 R36圆弧的切线以左，点A居工件端面以右，否则G73切削循环时易出现碰刀和过切现象。此加工工艺在加工棒料零件时，所用循环次数非常多，不利于提高加工生产率。

3、数控仿真软件下的刀具的干涉实验

在图1c中，需用55°外圆尖刀，采用封闭粗切削循环G73、精加工G70指令车削轨迹B→C→D→G。封闭粗切削循环是对铸造、锻造成型毛坯或已粗车成型工件的切削，这里用于处理非单调轴类零件的加工。

通过计算可知，点C处刀具不引起干涉的副偏角Kr′要大于 39.71°，除用55°外圆尖刀具加工外，还可用35°外圆车刀。用35°外圆车刀车削时，必须保证副偏角Kr′大于39.71°，副偏角Kr′可在39.71°～50°范围中调节(副偏角 Kr′为50°时，主偏角Kr为95°，这里不应靠主偏角Kr小于95°来增大副偏角 Kr′)，若刀具安装不当，出现副偏角Kr′小于39.71°，将出现刀具干涉。图 3所示是在仿真软件下,刀具副偏角 Kr′为20°时在点C的干第 页

涉试验，明显表明在点C刀具的后刀面与零件已发生严重干涉。图4所示是55°外圆尖刀具在点C的切削状况，没有发生干涉现象。

图3 图4

4、结论

对于坯料为棒料的波浪形轴类零件(轴径外大内小)，一般的加工方法是先右侧去除直径单调部分材料(直径外小内大部分)，按零件情况选择，然后对非单调部分，通常是采用局部G73指令和割槽处理，并采用通用加工方法补充。为解决此类零件的高精度加工，可以按上述方法进行粗加工(留0.1～0.25mm精车余量)，最后进行一次完整的精加工(精加工时必须特别注意刀具的副偏角，以防干涉)。

参考文献

1、严爱珍，李宏胜.机床数控原理与系统 [M ].北京:机械工业出版社 ,2003

2、程淑重.数控加工工艺 [M ].杭州:浙江大学出版社 ,2003 第 页