精密塑胶模具零件的结构工艺分析

第一篇：精密塑胶模具零件的结构工艺分析

精密塑胶模具零件的结构工艺分析的结构具有各种形状和尺寸。下面就由宜泽为你分析具体零件的结构加工特点，首选要分析该零件是由哪些表面组成的，因为表面形状是选择加工方法的基本因素。精密塑胶模具零件都是由一些基本的表面和特殊表面组成的。基本表面有内、外圆柱表面、圆锥表面和平面等，特殊表面主要有螺旋面、渐开线形表面及其他一些成形表面。例如，外圆表面一般可由车削和磨削加工出来，内孔则多通过钻、扩、铰、镗和磨削等加工方法获得。其次，表面尺寸对工艺也有重要的影响，以内孔为例，大孔与小孔、深孔与浅孔在工艺上均有不同的特点。因此，在分析零件的结构时，不仅要注意零件的各个构成表面本身的特征，而且还要注意这些表面的不同组合。正是这些不同的组合才形成零件结构上的特点。例如，以内、外圆为主的表面，既可组成盘、环类零件，也可构成套筒类零件。对于套筒类零件，既可是一般的轴套，也可以是形状复杂的薄壁套筒。上述不同结构的精密塑胶模具零件在工艺上往往有着较大的差异。

第二篇：分析精密钨钢零件加工

分析精密钨钢零件加工

1.精密钨钢零件的研发能力是否有保证？有时候买家需要定制一款精密钨钢零件可是手上没有专业的2D或3D图纸，那就需要考验钨钢零件厂家设计工程师的能力了，通过看设计工程师的能力也能大概估计一间厂的加工能力。

2.精密钨钢零件加工精度是否有保证？产品的质量是最根本的源泉，是验证厂家好坏的试金石，好厂家不会拿质量开玩笑。因此，选择精密钨钢零件加工厂家，不论品牌大小，宜泽小陆告诉你，一定要质量为先，有条件的最好亲自做试验，切忌被厂家一些华而不实的谎言忽悠了。

3.厂家是否有诚信？“诚信经营”不仅是要求买家，更要求加工厂家严格遵守。买家可从两个层面考察厂家的诚信。

一、厂家是否对质量负责，不关注产品质量，信誉好不到哪儿去；

二、厂家是否对客户诚信，一些厂家在客户下单之前会做出很多承诺，如保证交期、保证质量等，可是最后都没有做到，这就值得买家去认真考虑这个厂家的诚信问题了。

4.了解厂家的基本情况、历史：考察厂家成立的时间来验证厂家的市场竞争力。产品：考察厂家的产品质量、包装等产品指标，验证厂家的产品竞争力。管理：一个企业的管理水平如何，从一些细节完全就可以看得出来，比如走到企业的厕所去看一看就可以了，如果厕所臭气熏天，那么企业的管理也就不敢恭维了。意识：指厂家的营销理念、产品意识、市场意识、服务意识等，尤其是管理层的理念和意识。以上各项可以通过和厂家营销人员旁敲侧击地了解，公司的各种证件和简介、公司的网站、成熟的市场方案等等，都可以成为了解厂家的途径。

如何找一家优质的精密钨钢零件加工厂家？这就象一个人找对象，你满意的，对方未必满意你；反过来，喜欢你的，你却未必满意。而要真正找到适合自己的加工厂家，首先要了解自己需要怎样的加工厂家，自己所需的精密钨钢零件需要达到什么样的精度，质量需要到达什么样的程度，然后按照基本的要求选择厂家。

买家选择选择精密钨钢零件厂家也是有规律可循，有方法可依的，宜泽小陆为您具体介绍，有以下五大标准：

5.厂家是否有养之有素的业务员？客户买的仅仅是精密钨钢零件吗？除了产品，业务员的人格魅力也直接影响买家选择加工厂家，销售的最高境界，其实就是销售自己的个人魅力。一个客户选择加工厂家，首先要相信你这个人，所以，销售是否成功，还要取决于厂家业务员的形象、知识、人格、语言等方面的魅力。

第三篇：发动机典型零件工艺分析

发动机厂典型零件的结构及其工艺分析

汽车发动机缸体加工工艺分析

1.1 汽车发动机缸体结构特点及其主要技术要求

发动机是汽车最主要的组成部分，它的性能好坏直接决定汽车的行驶性能，故有汽车心脏之称。而发动机缸体是发动机的基础零件，通过它把发动机的曲柄连杆机构(包括活塞、连杆、曲轴、飞轮等零件)和配气机构(包括缸盖、凸轮轴、进气门、排气门、进气歧管、排气歧管、气门弹簧，气门导管、挺杆、挺柱、摇臂、摇臂支座、正时齿轮)以及供油、润滑、冷却等机构联接成一个整体。它的加工质量会直接影响发动机的性能。1.1.1缸体的结构特点

由于缸体的功用决定了其形状复杂、壁薄、呈箱形。其上部有若干个经机械加的穴座，供安装气缸套用。其下部与曲轴箱体上部做成一体，所以空腔较多，但受力严重，所以它应有较高的刚性，同时也要减少铸件壁厚，从而减轻其重量，而气缸体内部除有复杂的水套外，还有许多油道。1.1.2缸体的技术要求

由于缸体是发动机的基础件，它的许多平面均作为其它零件的装配基准，这些零件之间的相对位置基本上是由缸体来保证的。缸体上的很多螺栓孔、油孔、出砂孔、气孔以及各种安装孔都能直接影响发动机的装配质量和使用性能，所以对缸体的技术要求相当严格。现将我国目前生产的几种缸体的技术要求归纳如下：

1）主轴承孔的尺寸精度一般为IT5～IT7，表面粗糙度为Ral6—0.8μm，圆柱度为0.007~0.02mm，各孔对两端的同轴度公差值为￠0.025～0.04mm。

2）气缸孔尺寸精度为IT5～IT7，表面粗糙度为Ral.6～0.8μm，有止口时其深度公差为0.03～0.05mm，其各缸孔轴线对主轴承孔轴线的垂直度为0.05mm。

3）各凸轮轴轴承孔的尺寸精度为IT6～IT7，表面粗糙度为Ra3.2～0.8μm，各孔的同轴度公差值为0.03～0.04mm。

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第 2 页 4）各凸轮轴轴承孔对各主轴承孔的平行度公差值为0.05～0.1mm。5）挺杆尺寸精度为ITO~IT7，表面粗糙度为Ral.6~0.4m,且对凸轮轴轴线的垂直度为0.04～0.06mm。

6）以上各孔的位置公差为0.06～0.15mm。

7）顶面(缸盖的安装基面)及底面的平面度为0.05～0.10mm，顶面的表面粗糙度为Ral.6～0.8μm，且对主轴承中心线的尺寸公差为0.1~0.15mm。

8）后端面(离合器壳安装面)粗糙度为Ra3.2～1.6μm，且与主轴承孔轴线垂直度为0.05～0.08mm

9）主轴承座接合面粗糙度为Ra3.2～1.6μm，锁口的宽度公差为0.025～0.05mm。

1.2 缸体的材料和毛坯制造

1.2.1缸体的材料

根据发动机的原理可以知道缸体的受力情况很复杂，需要有足够的强度、刚度，耐磨性及抗振性，因此对缸体材料有较高的要求。缸体的材料有普通铸铁、合金铸铁及铝合金等。我国发动机缸体采用HT200、HT250灰铸铁、合金铸铁和铝合金。灰铸铁具有足够的韧性和良好的耐磨性，多用于不镶缸套的整体缸体。由于价格较低，切削性能较好，故应用较广。近年来随着发动机转速和功率的提高，为了提高缸体的耐磨性，国内、外都努力推行铸铁的合金化，即在原有的基础上增加了碳、硅、锰、铬、镍、铜等元素的比例，严格控制硫和磷的含量，其结果不仅提高了缸体的耐磨性和抗拉强度，而且改善了铸造性能。用铝合金制造缸体，不但重量轻、油耗少，而且导热性、抗磁性、抗蚀性和机械加工性均比铸铁好。但由于铝缸体需镶嵌铸铁缸套或在缸孔工作表面上加以镀层，原材料价格较贵等原因，因此其使用受到一定程度的限制。1.2.2缸体的毛坯制造

由于缸体内部有很多复杂的型腔，其壁较薄(最薄达3～5mm)，有很多加强筋，所以缸体的毛坯采用铸造方法生产。而铸造过程中需用很多型芯，因此不论是造型过程还是浇注过程，都有很严格的要求。

铸造缸体毛坯的主要方法有，砂型铸造（多触点高压有箱造型），金属型

第 3 页 铸造、压力铸造、低压铸造等。缸体的浇注形式为卧式浇注，仅用两个砂箱，其型芯定位较为困难，所以容易引起毛坯尺寸及位置的偏移。在机械加工以前，需经时效处理以消除铸件的内应力及改善材料的机械性能。我国大多数汽车制造工厂还要求在铸造车间对缸体进行初次的水套水压试验1～3min，不得有渗漏现象。

关于缸体铸造毛坯的质量和外观，各厂都有自己的标准。例如对非加工面不允许有裂纹，缩孔、缩松及冷隔，缺肉、夹渣，粘砂、外来夹杂物及其它降低缸体强度和影响产品外观的铸造缺陷，特别是缸孔与缸套配合面，主轴承螺孔内表面、顶面、主轴承装轴瓦表面不允许有任何缺陷。

缸体毛坯的质量对机械加工有很大的影响，归纳起来表现在以下三个方面： 1）加工余量过大，不但造成了原材料利用率降低及浪费机加工时，而且还增加了机床的负荷，影响机床和刀具的寿命，甚至要增加生产面积和机床台数，使企业投资大为增加。

2）飞边过大会造成与加工余量过大的同样后果。由于飞边表面硬度较高，将导致刀具耐用度降低。

3）由于冷热加工定位基准不统一，毛坯各部分相互间酌偏移会造成机械加工时余量不均匀，甚至报废。

1.3 缸体的结构工艺性分析

1.3.1缸体的主要加工表面

1）缸体属于薄壁型的壳体零件，在夹紧时容易变形，故不但要选择合理的夹紧点，而且还要控制切削力的大小。

2）由于孔系的位置精度较高，故在加工时需采用相对的工序集中方法，这样就需要高效多工位的专用机床。

3）因缸体是发动机的基础零件，紧固孔、安装孔特别多，需要用多面组合的组合钻床和组合攻丝机床来加工。

4）一些关键部位的孔系尺寸精度较高，其中有相当一部分孔须经精密加工，这在大量生产条件下生产率和生产节拍也是一个很关键的问题，所以要安排成多道工序的加工。

5）缸体上有各个方向的深油道孔，加工时会造成排屑困难、刀具易折断、第 4 页 孔中心线歪斜、生产节拍较长等问题。因此对深孔应采用分段加工，对交叉油道应先加工大孔后加工小孔，也可采用枪钻进行加工。

6）斜面和斜孔的加工要采用较特殊的安装方法或采用特殊的设备。7）由于缸体各个接合面面积较大，且有较高的位置精度和粗糙度的要求，一次加工不可能满足要求，因此要划分成几个加工阶段。

8）由于缸体的加工部位多、工艺路线长、工件输送又较难处理、使生产管理上较繁杂，因而导致了生产面积和投资的增大。

9）缸体加工过程中还穿插着必要的装配瓦盖和飞轮壳工序，这在大批量生产中应该合理地安排。

10）由于缸体加工部位较多，加工要求较高，所以检验工作比较复杂。11）由于缸体形状复杂，螺孔很多，油道多面深且交叉贯通，因此清洗问题要予以足够的重视。

12）缸体各部分尺寸的设计基准不可能完全一致，故在加工时要充分考虑因基准不重合而造成的误差，必要时可考虑变更定位基准。1.3.2缸体加工工艺过程应遵循的原则

缸体形状复杂且有厚度不同的壁和筋，加工精度又比较高，因此，必须充分注意加工过程中由于内应力而引起的变形。在安排工艺过程时应遵循以下原则；

1）首先从大表面上切去多余的加工层，以便保证精加工后变形量很小。2）容易发现零件内部缺陷的工序应安排在前面。

3）把各个深油孔尽可能安排在较前面的工序，以免因较大的内应力而影响后续的精加工工序。

1.4 定位基准的选择

1.4.1粗基准的选择

缸体属于箱体类零件，形状比较复杂、加工部位较多，因此选择粗基准时应满足两个基本要求，即使加工的各主要表面(包括主轴承孔、凸轮轴孔、气缸孔、前后端面和顶、底面等)余量均匀和保证装入缸体的运动件(如曲轴、连杆等)与缸体不加工的内壁间有足够的间隙。

缸体加工的粗基准，通常选取两端的主轴承座孔和气缸内孔。如果毛坯的第 5 页 铸造精度较高，能保证缸体侧面对气缸孔轴线的尺寸精度，也可选用侧面上的几个工艺凸台作为粗基准，这样便于定位和夹紧。

由于缸体毛坯有一定的铸造误差，故表面粗糙不平。如直接用粗基准定位加工面积大的平面，因切削力和夹紧力较大，容易使工件产生变形，同时由于粗基准本身精度低，也容易因振动而使工件产生松动。通常是采用面积很小、相距较远的几个工艺凸台作为过渡基准。

10-5c所示为先以粗基准定位加工过渡基准，然后以过渡基准定位加工精基准。图l0-5a表 示毛坯侧面上的工艺凸台，底面法兰台及60°缺口。首先在铸造车间以第一，七主轴，承座孔和第一气缸孔为粗基准进行定位，从第一、六气缸孔的上部平面压紧，铣出侧面上的几个工艺凸台(过渡基准)，如图l0-5b所示，然后在机加工车间以侧面的工艺凸台及底面法兰中的两个凸台定位，初铣顶面和底面(底面为精基准)，如图10-5c所示。再以底面和靠近底面的两个工艺凸台及法兰上铸出的缺口定位，钻、铰两个工艺孔(精基准)，如图l0-5d所示。所以，缸体加工过程中选用的粗基准是第一、七主轴承座孔；第一气缸孔、底面的两个法兰凸台及60°缺口。

1.4.2精基准的选择

在选择精基准时，应考虑如何保证加工精度和安装方便。大多数缸体的精基准都选择底面及其上的两个工艺孔，其优点是：

1）底面轮廓尺寸大，工件安装稳固可靠。

2）缸体的主要加工表面，大多数都可用以作为基准，符合基准统一原则，减少了由于基准转换而引起的定位误差。例如主轴承座孔、凸轮轴轴承孔、气缸孔以及主轴承座孔端面等，都可用它作为精基准来保证位置精度。

3）加工主轴承座孔和凸轮轴轴承孔时，便于在夹具上设置镗杆的支承导套，能捉高加工精度并能捉高切削用量。

4）由于多数工序都以此作为基准，各工序的夹具结构大同小异，夹具设计、制造简单，缩短了生产准备周期，降低了成本。由于采用单一的定位基准，可避免加工过程中经常翻转工件，从而减轻了劳动量。

底面作为精基准也有一些缺点：

1）用底面定位加工顶面时，必然存在基准不重合产生的定位误差，难以保

第 6 页 证顶面至主轴承座孔轴线的距离公差（用来保证压缩比）。

2）加工时不便于观察切削过程。

也有采用顶面为精基准的，其优缺点大致与上述相反。主轴承座孔轴线虽然是设计基准，但由于其半圆孔结构和装夹不方便，所以当前国内生产中很少用作精基准。近年来国外已开始采用主轴承座孔作为精基准。

1.5 加工阶段的划分和加工顺序的安排

1.5.1 加工阶段的划分

缸体的加工可划分为四个阶段：

1）粗加工阶段

该阶段主要是去除各个加工表面的余量并做出精基准，其关键问题是如何提高生产率。

2）半精加工阶段

该阶段主要是为最终保证产品和工艺要求作好准备，对于某些部位也可以由粗加工直接进入精加工而不用半精力旺，缸体上的主要孔系的加工例如主轴承孔、凸轮轴孔、缸孔、挺杆孔等都有半精加工阶段。

3）精加工阶段

该阶段主要是保证缸体的尺寸精度、形状精度、位置精度及表面粗糙度，是关键的加工阶段。缸体上大多数加工部位，经过这一加工阶段都可完成。

4）精细加工阶段

当零件上某些加工部位的尺寸、形状要求很高，表面粗糙度值要求很低，用一般精加工手段较难达到要求时，则要用精细加工。由于精细加工的余量很小，只能提高尺寸精度和形状精度以及表面质量，而对位置精度的提高见效甚微。缸体上的不镶套缸孔及主轴承座孔常有精细加工的要求。1.5.2缸体工序顺序的安排

由于缸体形状复杂，且有厚度不同的壁和筋在加工过程中由多种原因造成的内应力易使工件产生变形。因此，加工时应遵循以下原则：

1）首先从大表面切去大部分加工余量，以保证精加工后零件的变形最小。2）切削力大、夹紧力大以及易发现零件内部缺陷的工序应安排在前面进行。3）由于加工深油孔时容易产生内应力，安排时要注意对加工精度的不利影响。

4）正确地安排密封试验、衬套和轴承等的压装以及清洗检验等非加工工序。

第 7 页 从表10-1可以看出，缸体加工顺序的安排有下面几个特点：

1）用作精基准的表面(底面及两个工艺孔)代先加工，这样使以后的加工都有一个统一的工艺基准，这不但对于简化设备工装及方使运输带来好处，而且为减少工件的定位误差提供了必要条件。

2）按照先粗后精的原则尽量把零件加工划分成几个阶段，这样有利于在加工过程中消除内应力，以限制工件在加工过程中的变形量。

3）按加工顺序便于零件进行加工。由于缸体形状复杂，输送比较困难，特别是在大量生产条件下，尽可能减少零件的转动，以免增加装置。

4）合理地安排检验工序。将其安排在粗加工阶段结束之后，装瓦盖和装飞轮壳之前。在自动线生产中每段自动线最后一个工位往往是检验，这样可防止不合格的半成品流入后面的自动线。

1.6 主要加工工序的分析

1.6.1第一道工序

拉削加工：拉削平面是一种高效率、高精度的加工方法，主要用于大量生产中。这是因为拉刀削平面的生产率很高，这是因为拉刀或工件的移动速度比铣削的进给速度要快得多。拉削速度一般为8～10m／min，而铣削时工作台的进给量一般小于1000mm／min。拉刀可在一次行程中去除工件的全部余量，而且粗精加工可一次完成。拉削的精度较高，这是因为拉刀各刀齿的负荷分布良好，修光齿（校准齿）能在较佳的条件下工作，切削速度低，刀齿的使用寿命高。此外，拉床只有拉力(或工件)的移动，因此运动链简单，机床的刚度高。拉削平面的精度最高可达IT7，表面粗糙度为砌3.2～1.6mm。

拉削不但可以加工单一的、敞开的平面，也可以加工组合平面，在发动机零件的加工中得到了广泛地应用。若用拉刀加工缸体主轴承座孔分离面（对口面）和锁口面，既满足了高的生产率也保证了组合平面间的位置和尺寸精度，所以在国内外汽车制造业中被广泛采用。

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上图是拉削EQ6100型汽油机缸体平面用的卧式双向平面拉床示意图，该拉床是我国自行设计和制造的，全长23m、宽7.1m、高3.6m、重230t、额定拉力为450kN、行程9m.它能自动完成装卸缸体、定位夹紧、回转、翻转等工序，实现自动循环并附有排屑和吸尘装置。

缸体毛坯用推料器通过上料辊道推上第一工位回转夹具，自动夹紧后，该夹具回转90°，刀具溜板由无极变速的电动机组通过丝杠螺母机构驱动。

该机床共有刀片3000多片，拉削速度最高达到25～30m／min并实现无级变速，实际应用为7～8m／min，机床主电机功率为250kW。这种平面拉床用来加工缸体其生产效率很高，质量也非常稳定。它可以替代双面或单面组合铣床10台以上，因此占地面积大为减少，但耗电量大、刀具制造和调整比较困难，较复杂，所以投资和生产费用较大。

下拉刀全长7.55m，共分六级，对底面及锁口面进行粗拉，精拉，对半圆面进行粗拉，对口面进行半精拉及粗拉。底面拉刀采用分屑拉削法，镶以硬质合金不重磨刀片，共48齿，齿升量为0.2mm，切削余量为4.8mm。半精拉及精拉的部分采用不重磨刀片，共24齿，齿升量为0.2～0.05mm，包含三个修光齿，切削余量为1.7mm。对口面拉刀采用层剥法，共48齿，齿升量为0.2～0.05mm，切削余量为5.63 mm。半圆面拉刀采用两齿一组的分屑拉削法，共54齿，每组齿升量为0.2—0.1lmm，切削余量为4.75mm。锁口面拉刀也是采用两齿一组的第 9 页 分屑拉削法，共54齿，每组齿升量为0.2～0.13mm，切削余量为4.25mm。

上拉刀全长5.04m，顶面拉刀采用两齿一组的分屑拉削法，共72齿，每组齿升量为0.25 ～0.1mm，切削余量为5.75mm。窗口面拉刀采用层剥法，共64齿，齿升量在0.1mm以下，切削余量为5.7mm。

缸体拉削后，底面和顶面的平面度均不超过0.05mm／50mm,底面全长不超过0.lmm，顶面全长不超过0.2mm，所有加工尺寸精度均不超过±0.15mm范围。

下图所示为该机床拉削缸体各表面位置图。下拉刀拉削机体底面

1、锁口面

2、对口面3及半圆面4，然后第一工位回转夹具复位，由另一个推料器推入翻转装置，回转180°后被推入第二工位回转夹具。定位、夹紧后回转90°，刀具溜板作反向行程拉削，由上拉刀加工顶面5及窗口面6。加工以后第二工位回转夹具复位，机体被推出，由辊道送至下一道工序。

1.6.2孔及孔系加工

缸体主要加工的孔是缸孔、主轴承孔、凸轮轴孔及挺杆孔等，这些孔的直径较大、孔较深、尺寸精度和表面质量要求较高，这些孔所组成的孔系均有较严格的位置精度要求，因此给加工带来较大的困难。另一方面缸体中还有很多纵横交叉的油道孔，虽然其尺寸精度、位置精度及表面质量要求不高，但孔深较大，在大量生产条件下也成为一大难题。

第 10 页 缸孔的加工：缸孔的质量对发动机基本性能有很大影响，其尺寸精度为IT5～7，表面 粗糙度为Ral.6～0.8mm，各缸孔轴线对主轴承孔的垂直度0.05mm，有止口的深度公差为0.03～0.05mm，所以缸孔加工是难度较大的加工部位。加工时应注意以下几点：

一是缸孔的粗加工工序应尽量提前，以保证精加工后零件变形最小并及早发现缸孔内的铸造缺陷，最大限度减少机械加工的损失。

二是缸孔的精加工或最终加工应尽量后移，以避免其它表面加工时会导致缸体零件的 变形。其三是为保证工作表面的质量和生产效率，珩磨余量要小。缸孔的加工分为：

（1）粗镗缸孔： 其主要目的是从缸孔表面切去大部分余量，因此要求机床刚性足、动力性好。常采用镶有四片或六片硬质合金刀片的镗刀头，切削深度较大，在其直径方向上为3～6mm，因此容易产生大量的切削热，使工件和机床主轴温度升高。为防止这种情况的发生，有的工厂为减小切深将缸孔分为二次或三次加工，冷却主轴，以便减少缸体的变形。在大批量生产中，多采用多轴同时加工四缸或六缸，因此切削扭矩较大。为了改善切削条件，新设计的组合镗床已采用不同向旋转的镗杆和立式或斜置式刚性主轴。

（2）半精镗缸孔： 加工时使用装有多片硬质合金刀片的镗刀头，在镗杆上部设有一个辅助夹持器，其上装有倒角刀片。当半精镗缸孔的工作行程接近结束时，倒角刀片在缸孔上部倒角。

（3）精镗缸孔： 精镗时通常采用单刀头，目前在进口的机床中已普遍采用自动测量与刀具磨损补偿装置，使测量与补偿有机的联系，且由机床内部自动完成。如图10-12所示为某厂引进的缸孔精镗刀具，加工时第一把作为半精镗的刀头由刀杆中固定镗削缸孔，切削深度为总余量的2／3～3／4，行程终了时刀杆上部的刀头在缸孔上端倒角，然后楔块经液压缸驱动使第二把作为精镗的刀头伸出，并在镗削主轴返回行程中对缸孔精镗加工，其切削，深度为0.15mm左右。

（4）缸孔的珩磨： 珩磨是保证缸孔质量和获得表面特性的重要工序。它不仅可以降低加工表面的粗糙度，而且在一定的条件下还可以提高工件的尺寸及形状精度。

缸孔珩磨的工作原理如图10-13所示，珩磨加工时工件固定不动，圆周上

第 11 页 装有磨条并与机床主轴浮动连接的珩磨头作为工具，在一定压力下通过珩磨头对工件内孔表面的相对运动，从加工表面上切除一层极薄的金属。加工时，珩磨头上的磨条有三个运动，即回转运动、轴向往复运动和垂直加工表面的径向进给运动。前两个运动的合成使磨粒在加工表面上的切削轨迹呈交叉而又不重复的网纹。

为了提高珩磨效率，在珩磨缸孔时采用8～10个磨条替代过去的4～6个磨条，这样就可很快地去除珩磨余量，作用于孔壁上的压力较小也较均匀，所以珩磨时发热少，可提高磨条的寿命。当珩磨余量较大时，也可分为粗珩和精珩。粗珩余量为0.05～0.07mm，使用较软的磨料，自励性好，切削作用强、生产率较高，但加工表面易划伤。精珩时余量为5～7mm，选用硬的磨条，可用120#～280#或W28~W14，当然也可采用价格较贵的金刚石磨条。珩磨时，采用煤油作为冷却润滑液。

用金刚石磨条珩磨铸铁缸孔时，为了减少珩磨时的发热量和改善磨条与工件表面的摩擦，使用煤油作为冷却液。近年来国内外已逐步采用水来代替油巳取得了相同的效果，不仅降低了珩磨成本，珩磨后还不需清洗。汽车变速箱体加工工艺分析

2.1 汽车变速箱体及其工艺特点

汽车变速箱体是变速箱的基础零件。它把变速箱中的轴和齿轮等有关零件和机构联接为一整体，使这些零件和机构保持正确的相对位置，以便其上各个机构和零件能正确、协调一致地工作。变速箱体的加工质量直接影响变速器的装配质量，进而影响汽车的使用性能和寿命。

变速箱体属平面型(非回转体型)薄壁壳体零件，尺寸较大，结构复杂，其上有若干个精度要求较高的平面和孔系，以及较多的联接螺纹孔。其主要技术要求如下：

(1)主要轴承孔的尺寸精度不低于IT7。

(2)孔与平面、孔与孔的相互位置公差。

①前端面T1为变速箱的安装基面，它对O1轴的端面全跳动公差为0.08mm。后端面T2为安装轴承盖用，要求稍低，它对O1轴的端面圆跳动公差为0.1mm。

第 12 页 ②取力窗口面T4对O2轴的平行度公差为0.08mm，其公差等级为IT8～IT9级.③三对轴承孔中心线间的平行度公差为0.06mm，其公差等级约为IT6～IT7级,它与齿轮传动精度及齿宽等因素有关。

(3)主要孔中心距偏差为±0.05mm．由齿轮传动中心距离偏差标准规定。(4)主要轴承孔表面粗糙度为Ra1.6μm。装配基面、定位基面及其余各平面的表面粗糙度为Ra3.2μm。

(5)各表面上螺孔位置度公差为￠0.15mm。

2.2 变速箱体的材料和毛坯

该变速箱体的材料为HT150。由于灰铸铁具有较好的耐磨性、减振性和良好的铸造性、可加工性，而且价格低廉，所以它是箱体类零件广泛采用的材料。

分型面如图所示为平直面，比阶梯分型面造型简单，但由于分型面未通过O1、O2轴承孔中心线，因而毛坯孔有两段1°～3°的拔模斜度，使毛坯孔不圆，导致余量不匀。由于孔的余量较大(单边余量为4.0mm）经过四次切削，毛坯复映误差对加工精度影响不大。

上盖面与前、后端面T1，T2的最大加工余量为4.5mm；两侧窗口面余量为3mm；各主要轴承孔均铸出，直径余量为8mm。倒档孔、油塞孔和加油孔等其孔径在30mm以内，均不预先铸出毛坯孔。所有加工余量的偏差为土2.0mm。汽车发动机连杆加工工艺分析

3.1 汽车发动机连杆结构特点及其主要技术要求

连杆是汽车发动机中的主要传力部件之一，其小头经活塞销与活塞联接，大头与曲轴连杆轴颈联接．气缸燃烧室中受压缩的油气混合气体经点火燃烧后急剧膨胀，以很大的压力压向活塞顶面，连杆则将活塞所受的力传给曲轴，推动曲轴旋转。

连杆部件由连杆体，连杆盖和螺栓、螺母等组成。在发动机工作过程中，连杆要承受膨胀气体交变压力和惯性力的作用，连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的重量，以减小惯性力。连杆杆身的横截面为工字形，从大头到小头尺寸逐渐变小。

第 13 页 为了减少磨损和便于维修，在连杆小头孔中压入青铜衬套，大头孔内衬有具有钢质基底的耐磨巴氏合金轴瓦。

为了保证发动机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大。因此，在连杆部件的大、小头端设置了去不平衡质量的凸块，以便在称重后切除不平衡质量。

连杆大、小头两端面对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等。

连杆小头的顶端设有油孔，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，气缸体下部的润滑油可飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头铜衬套与活塞销之间的摆动运动副。

连杆上需进行机械加工的主要表面为：大、小头孔及其两端面，连杆体与连杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等．连杆总成的技术要求如下：

（1）为了保证连杆大、小头孔运动副之间有良好的配合，大头孔的尺寸公差等级为IT6，表面粗糙度Ra值应不大于0.4μm，小头孔的尺寸公差等级为IT5，表面粗糙度Ra值应不大于0.4μm。对两孔的圆柱度也提出了较高的要求，大头孔的圆柱度公差为0.006mm，小头孔的圆柱度公差为0.00125mm。

（2）因为大、小头孔中心距的变化将会使气缸的压缩比发生变化，从而影响发动机的效率，因此要求两孔中心距公差等级为IT9。大、小头孔中心线在两个相互垂直方向上的平行度误差会使活塞在气缸中倾斜，致使气缸壁唐攒不均匀，缩短发动机的使用寿命，同时也使曲轴的连杆轴颈磨损加剧，因此也对其平行度公差提出了要求。

（3）连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度误差过大，将加剧连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两端面之间的磨损，甚至引起烧伤，所以必须对其提出要求。

（4）连杆大、小头两端面间距离的基本尺寸相同，但其技术要求不同。大头孔两端面间的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra值应不大于0.8μm；小头两端面间的尺寸公差等级为ITl2，表面粗糙度Ra应不大于6.3μm。这是因为连杆大头两墙面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两端面与活塞销孔座内档之间投有配合要求。连杆大头端面间距离尺寸的公差带正好落在连杆小头端面距离尺寸的公差带中，这将给连杆的加工带来许多方便。

第 14 页（5）为了保证发动机运转干稳，对连杆小头(约占连杆全长2/3)的质量差和大头(约占全长的1/3)的质量差分别提出了要求。为了保证上述连杆总成的技术要求，必须对连杆体和连杆盖的螺栓孔、结合面等提出要求。

3.2 汽车发动机连杆的材料和毛坯

连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要具有很高的强度。因此，连杆材料一般都采用高强度碳钢和合金钢，如45钢、65钢、40Cr、40MnB等。近年来也有采用球墨铸铁和粉末冶金材料的。

某汽车发动机连杆采用40MnB钢，用模缎法成型，将杆体和杆盖锻成一体。对于这种整体锻造的毛坯，要在以后的机械加工过程中将其切开。为了保证切开孔的加工余量均匀，一般将连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分体锻造而言，整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少、锻造工时少、模具少等优点。其缺点是所需锻造设备动力大及存在金属纤维被切断等问题。

连杆毛坯的锻造工艺过程是将棒料在炉中加热至1140～1200°C。先在辊锻机上通过四个型槽进行辊锻制坯，然后在锻压机上进行预锻和终锻，最后在压床上冲连杆大头孔并切除飞边。锻造好的连杆毛坯需经调质处理，使之得到细致均匀的回火索氏体组织，从而改善性能，减少毛坯内应力。此外，为提高毛坯的精度，还需进行热校正、外观缺陷检查、内部探伤、毛坯尺寸检查等工序，最终获得合格的毛坯。典型的连杆毛坯采用工字形断面截形，材料为40MnB钢，进行调质处理后，要求硬度大于HB 220，大、小头厚度为39.6～40.0mm，毛坯总重量2.340～2.520Kg。此外，对两端面有形状误差要求．

3.3 汽车发动机连杆的主要工序分析

3.3.1 定位基准的加工 3.3.2 大头孔的加工 3.3.2 小头孔的加工

第 15 页

第 17 页 4 汽车发动机曲轴加工工艺分析

4.1 汽车发动机曲轴结构特点及其主要技术要求

曲轴是汽车发动机的主要零件之一，用于将活塞的往复运动变为旋转运动，以输出发动机的功率，曲轴工作时要承受很大的转矩及大小和方向都发生变化的弯矩，因此曲轴应有足够的强度，支承刚度及耐磨性。曲轴的质量分布要平衡，防止因不平衡产生离心力，使曲轴承受附加载荷。

曲轴的形状和曲柄的相互位置，决定于发动机气缸的数目、行程数、排列情况及各气缸的工作顺序。在单列式多缸发动机中，连杆轴颈的数目与气缸数相同，主轴颈的数目由发动机的型式和用途决定．多主轴颈曲轴的优点是：提高了曲轴承载能力，减少了轴颈载荷。但也使曲轴长度增加，材料滑牦增加，机械加工劳动量也随之增加。

上图为六缸汽车发动机的曲轴零件简图。主轴颈和连杆轴颈不在同一轴线上。它具有七个主轴颈；六个连杆轴颈分别位于三个互成120°角的平面内。曲轴在六个连杆轴颈处形成了六个开挡，因此曲轴是一个结构复杂、刚性差的零件。

为了保证曲轴正常工作，对曲轴规定了严格的技术要求。主要技术要求如下：

（1）主轴颈和连杆轴颈的尺寸精度为0.02mm；轴颈的圆度误差和轴颈轴线间的平行度误差均不大于0.015mm；轴颈表面粗糙度不大于Ra0.32μm。

（2）连杆轴颈与主轴颈轴线间的平行度误差在每100mm长度上不大于0.02mm。

（3）以1，7主轴颈支承时，第4主轴颈的径向圆跳动误差不大于0.03mm；装飞轮法兰盘的端面窜动误差不大于0.02mm；法兰盘的端面只允许凹入，以保证和飞轮端面可靠贴合，凹入量不大于0.1mm。

（4）曲柄半径尺寸精度为±0.05mm。

（5）连杆轴颈之间的角度偏差不大于土30°。

（6）主轴颈、连杆轴颈与曲柄连接圆角的表面粗糙度不大于Ra0.4μm。（7）曲轴轴颈表面热处理后硬度不低于46HRC。

第 18 页（8）曲轴需径动平衡，动平衡精度小于100g·cm。（9）曲轴需要进行磁力探伤。

在曲轴的机械加工过程中，遇到的主要问题是工件的刚性差，因此需要采取措施克服刚性差对加工过程的影响，以达到曲轴的技术要求。常采取的措施有：

（1）用两端传动和中间传动的方式驱动曲轴，改善曲轴的支承方式和缩短支承距离，减小加工中的弯曲变形和扭转变形。

（2）在加工中增加辅助支承，提高刚性。

（3）使定位支承基准靠近被加工表面，减少切削力引起的变形。（4）增设校直工序，减小前道工序的弯曲变形对后道工序的影响。在曲轴加工中，需要选择径向、轴向基准及圆周方向上的角向基准。各基准的选择如下：

（1）径向基准： 加工中选毛坯两端主轴颈为粗基准铣两端面并钻两端中心孔，再以两端中心孔作径向定位基准。此基准也是曲轴的设计基准．曲轴加工中所有主轴颈及其它同轴线轴颈的粗、半精、精加工都用中心孔定位。加工连杆轴颈时一般采用两个主轴颈外圆表面作定位基准，以提高支承刚性。

（2）轴向基准： 曲轴轴向的设计、安装基准都是第4主轴颈的两侧端面。加工连杆轴颈时选用该轴颈的止推轴肩端面作轴向定位基准。曲轴本身不需要精确的轴向定位，在磨削加工工序中采用中心孔作轴向基准，用定宽砂轮靠火花磨削加工轴颈侧端面，轴向尺寸精度取决于磨削前的加工精度和磨削中的自动测量系统。

（3）角向基准： 采用在曲柄臂上铣定位面和在法兰盘端面钻定位工艺孔的方法来实现角向定位。曲柄臂上的工艺定位面周向定位精度低，用于粗加工工序，法兰盘上的工艺孔定位精度高，用于磨削和抛光等精加工工序。

第 19 页

第 20 页 4.2 汽车发动机曲轴的材料和毛坯

由于曲轴要有高的强度、刚度和良好的耐磨性，因此一般都选用优质碳素钢、合金钢、球墨铸铁、可锻铸铁或合金铸铁等材料制作。对于钢制曲轴，主要采用模锻方法制作毛坯．模锻毛坯的金属纤维分布合理，有利于提高曲轴强度。近年来稀土球墨铸铁应用广泛，它有很多优点，能满足一般功率发动机的工作要求。其特点如下：

（1）铸造性好，曲轴可设计成较合理的结构形状，适应于精密铸造。可减少加工余量，缩短加工工艺过程，降低成本。

（2）球墨铸铁曲轴有较高的强度和较小的缺口敏感性，较好的减振性及耐磨性。

（3）球墨铸铁中加入了铜元素，起到了细化组织、稳定珠光体和提高强度的作用，使曲轴可直接进行机械加工，省去了毛坯的正火处理工序。

毛坯铸造技术要求为：

（1）曲柄拔模斜度为1°～l°30′其余铸造拔模斜度为1°～30°。

（2）毛坯加工余量为：主轴颈、连杆轴颈4mm，轴颈台肩3mm，余量偏差为。

（3）主轴颈、连杆轴颈铸造圆角R5，其它铸造圆角R3～R5。（4）铸件不得有砂眼、疏松、缩孔、杂质等内部缺陷。

1.5（5）第4主轴颈摆差≤2.5mm，其它未注明加工余量偏差为1.0mm：

4.3 汽车发动机曲轴主要工序分析

4.3.1 定位基准的加工

4.3.2 主轴颈的加工

4.3.3 连杆轴颈的加工

第 21 页

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第四篇：数控机床轴类零件加工工艺分析2

九江职业技术学院

数控编程与工艺课程设计说明书

姓 名：

班

级：

学 号：

指导老师：

前言 世界制造业转移，中国正逐步成为世界加工厂。美国、德国、韩国 等国家已经进入发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重化工业发展中期。

由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服系统、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高的高柔性、高精度与高度自动化的特点，因此，采用数控加工手段，解决了机械制造中常规加工技术难以解决甚至无法解决的单件、小批量，特别是复杂型面零件的加工，应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造的发展进入了一个新的阶段，提高了机械制造业的制造水平，为社会提供高质量，多品种及高可靠性的机械产品。

本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工，首先对数控加工技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加工分析。第一，根据本零件材料的加工工序、切削用量以及其他相关因素选用刀具及刀柄和零件的轮廓特点确定需要4把刀具分别为35°右偏外圆车刀、外切槽刀60°外螺纹刀、内镗孔刀（刀具体如下图1.1）。第二，针对零件图图形进行编制程序，此零件为轴类零件，外轮廓由直线、圆弧和螺纹组成，零件的里面要镗出一个锥孔，在加工过程中，工件需要钻孔再镗孔，第三，钻孔对刀时要先回参考点，要以孔中心作为对刀点，刀具的位置要以此来找正，使刀位点与换刀点重合确定编程坐标系及编程原点，进行数控加工程序编制，最后用编程模拟软件对轴类零件进行仿真加工及校验。

关键词：数控机床 轴类零件 数控编程

图1.1 35°右偏外圆车刀 外切槽刀

60°外螺纹刀 内镗孔刀

麻花钻

内螺纹刀

目录

一．零件加工工艺分析

1、零件图纸工艺分析

2、零件技术要求分析

3、零件毛坯、材料的分析

4、零件设备的选择

5、确定工件的定位与夹具方案

6、确定走刀顺序和路线

7、刀具与切削用量的选择

二． 数控加工程序的编制

1、确定编程坐标系及编程原点

2、数值的计算

3、加工程序

三．小结 四．参考文献

一、设计目的

数控编程设计是在完成了《机械制造基础》、《数控加工工艺》、《数控编程》等课程的学习并进行实习后，进行的一个重要教学环节。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，学生可以在以下各方面得到锻炼：

1、能熟练地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。

2、提高编程能力。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。

3、学会使用各类设计手册及图表资料。

二、设计任务

本次设计主要是通过对零件图工艺特点，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。

零件图如下：

三、设计意义

数控加工技术对我国经济建设的发展具有重要的意义。当前我国企业的生产正逐步从原来的粗放型转向内涵型，产品生产也从原来的“粗制”转变为“精制”。为了保证产品质量，降低成本，提高生产效率，企业在未来的生产中自动化程度将大大的提高，一线的生产将向机电一体化，程控化，数字化方向发展，形成迫使我们在机械加工方面不仅要会操作普通机床而且要会操作数控机床，此外，还要求我们具有分析、判断、处理生产过程中的突发事件的能力；具有开拓创新能力，团队协作能力和交际能力。通过本课题的完成，我们能够加强自己对数控知识的掌握。

1、一．零件加工工艺分析

零件的结构工艺性分析

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。

(1)零件图纸的工艺分析

如图所示

(2)零件结构分析

由图我们可知，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M30x2的外螺纹，φ52mm圆柱段（表面粗糙度Rɑ=1.6µm）、φ52mm圆柱段（表面粗糙度Rɑ=1.6µm）、三个槽2*4（表面粗糙度Rɑ=1.6µm）锥面20°、球面φ48±0.02，R9±0.02，R3.5,φ28内孔（表面粗糙度Rɑ=0.04µm）、其余表面粗糙度均为Rɑ=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，毛胚为ф60mm*160mm

2、零件技术要求分析

小批量生产条件编程，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，未注粗糙度部分光洁度按Ra6.3，毛胚尺寸ф60mmx160mm。

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：

(1)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。

(2)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。

(3)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。

(4)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。

(5)螺纹加工时，为保证其精度，在精车时选择改程序的方法，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

3.零件毛坯、材料的分析

(1)材料的分析

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241HB，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1.0，8 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)毛坯的分析

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。

钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。根据该轴零件的结构形状和外轮廓尺寸，所以采用锻件。

本零件的毛坯宜采用锻件，由棒料锯割，模锻毛坯至Φ40X160mm,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

4、零件设备的选择

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，适合车削较长的轴类零件。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。

5、确定工件的定位与夹具方案

(1)确定装夹方案

在数控车床上工件定位安装的基本原则与普通机床相同。工件的装夹方法影响工件的加工精度和效率，为了充分发挥数控机床的工作特 9 点，在装夹工件时，应考虑以下几种因素：

a.尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具； b.结构设计要满足精度要求； c.易于定位和装夹； d.易于切削的清理；

e.抵抗切削力由足够的刚度；

使用三爪自定心卡盘夹持零件的毛坯外圆，确定零件伸出合适的长度（应将机床的限位距离考虑进去）。零件需要加工两端，因此需要考虑两次装夹的位置，考虑到右端的Φ60mmx50mm可以用来装夹，来加工Φ30*2的螺纹，然后调头夹住Φ52mm的外圆柱面加工球面。

1.定位基准

工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，对与箱体工件最好选择“一面两销”作为定位基准，定位基准在数控机床上要仔细找正。

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Φ52 mm外圆柱段的表面，以体现定位基准是轴的中心线。

6、确定走刀顺序和路线

①先粗后精 先安排粗加工，中间安排半精加工，最后安排精加工和光整加工。

②先主后次 先安排零件的装配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如键槽、紧 固用的光孔和螺纹孔等次要表面的加工。由于次要表面加工工作量小，又常与主要表面有位 置精度要求，所以一般放在主要表面的半精加工之后，精加工之前进行。

③先面后孔 对于箱体、支架、连杆、底座等零件，先加工用作定位的平面和孔的端面，然后再加工孔。这样可使工件定位夹紧稳定可靠，利于保证孔与平面的位置精度，减小刀具的磨损，同时也给孔加工带来方便。

④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。例如，轴类零件顶尖孔的加工

7、刀具与切削用量的选择

(1)刀具的选择

数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。

在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。一般应遵循以下原则：①尽量减少刀具数量；②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；④先铣后钻 ；⑤先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精加工；⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。

综上所述：本零件的加工，a.选用φ26麻花钻钻削加工右端的孔，b.粗车及平端面选用35°硬质合金左偏刀，为防止副后刀面与工件 轮廓干涉，副偏角不宜太小，选Kr´=35°。c.为减少刀具数量和换刀次数，精车和车螺纹选用硬质合金60°外螺纹车刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取re=0.15～0.2mm。

刀具的选择是数控加工工艺设计中的重要内容之一。刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率、而且还影响加工质量。选择刀具通常考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等。

与传统的车削方法相比，数控车削对刀具的要求较高。不仅要求精度高、钢度好、耐用度高、而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。

（2）切削用量的选择

数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。

a、主轴转速的确定

主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径来选择。根据本例中零件的加工要求，考虑工件材料为45钢，刀具材料为硬质合金钢，粗加工选择转速500r/min,精加工选择1000r/min车削外圆，考虑细牙螺纹切削力不大，采用400r/min来车螺纹，而内孔由于刚性较差，采用粗车600 r/min，比较容易达到加工要求，切槽的切削刀较大，采用350 r/min更稳妥。

b、进给速度（进给量）F(mm/r，mm/min)的选择

进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工进度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。一般粗车选用较高的进给速度，以便较快去除毛坯余量，精车以考虑表面粗糙和零件精度为原则，粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度Vf可以按公式Vf =f×n计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.3～0.8mm/r；精车时常取0.1～0.3mm/r；切断时常取0.05～0.2mm/r。c、背吃刀量确定

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(除去精车量)，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，可留少量精加 工余量。

总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。

切削用量对于不同的加工方法，需选用不同的切削用量。合理的选择切削用量，对零件的表面质量、精度、加工效率影响很大。切削用量的选择方法：粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀，应着重考虑如何保证加工精度，且在此基础上如何提高加工效率。因此，要求精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。

保证加工精度的方法

为了保证和提高加工精度，必须根据生产加工误差的主要原因，采取相应的误差预防或误差补偿等有效的工艺途径措施来直接控制原始误差或控制原始误差对零件加工精度的影响。

一、刀具半径的选定

1.刀具的半径R比工件转角处半径大时不能加工。2.刀具较小时不能用较大的切削量加工（刀具刚性差）。

二、采用合适的切削液

1.切削液主要用来减少切削过程中的摩擦和降低切削温度。合理使用切削液，对提高刀具耐用度和加工表面质量、加工精度起重要的作用。2.非水溶性切削液：切削油、固体润滑剂，非溶性切削液主要起润滑作用。

3.水溶性切削液：水溶液、乳化液，水溶性切削液有良好的冷却作用和清洗作用。

故本设计加工时采用水溶液进行冷却。

二．数控加工程序的编制

数控加工的特点：

1.采用数控机床加工零件可以提高加工精度，稳定产品的质量。2.数控机床可以完成普通机床难以完成，或根本不能加工的复杂曲面的零件加工。

3.采用数控机床在生产效率上，可以比普通机床提高2～3倍，尤其对某些复杂零件的加工，生产效率可提高十倍甚至几十倍。

4.可以实现一机多用。

5.采用数控机床有利于向计算机控制与管理方面发展，为实现生产过程自动化创造条件。数控编程的分类：

数控编程一般分为两种：一种是手工编程，另一种是自动编程。手工编程是由分析零件图，确定工艺过程，数值计算，编写零件加工程序单，程序的输入和检验都是由工人完成的。特点：对于加工形状简单的零件，计算比较简单，程序不是很多，采用手工编程（仍被广泛应用）较容易完成，而且经济，及时，因此在点位加工及直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用，但对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线，列表曲线的零件，用手工编程就有一定的困难，出错的机率增大，有的无法编程序。

自动编程：用计算机编制数控加工程序的过程。特点：计算机自动识图编程，编程准确，不易出错，安排走刀路线合理，从而使加工准确。本零件的凸轮加工就采用自动编程来完成的。

1.确定编程坐标系及编程原点

数控机床采用右手笛卡儿直角坐标系，其基本坐标轴为X、T、Z直角坐标系，相对于每个坐标轴的旋转运动坐标为A、B、C。

编程原点也称工件原点，一般用G92或G54-G59（对于数控镗铣床）和G50（对于数控车床）设置。

根据以上可以知道，编程坐标系及编程原点的选择要满足以下几个方面的要求：

1.所选的编程原点及坐标系要使程序编制简单。

2.编程原点应选在容易找正，并在加工过程中便于检查的位置。3.引起的加工误差小。

4.一般回转体零件的编程零点选在其加工面的回转轴线与端面交点处。

编程

O0001（夹工件左端面做右边）T0101（外圆车刀）G00X100Z100 M03S800 G00X57Z2.0 #101=37 #102=0 WHILE[#101LE48.0]D01 G01X[#101]F0.3D01 Z-[102] #101=#101+0.1 #102=#102+0.1 END1 #103=48 #104=15 WHIEL[#103GE37]D01 G01X[#103]F0.3D01 Z-[#104] #103=#103-0.1 #104=#104-0.1 END1 G02X35W-18R9F0.2 G03X35W-7R3.5F0.2 G01W-8 X42.4 X52W-29 Z-100 G00X57Z20 16 M05 M30

O0002 T0101（麻花钻）M03S400 G00X100Z100 X0Z2M08 G01Z-26 G04P5 G00Z100 X100 T0202（内镗刀）G00X100Z100 M03S600 M08 G00X20Z2.0 G71U1.0R0.5 G71P10Q20U-0.5W0.5F0.3 N10G00X32Z1.0 G01Z0F0.1 X28Z-2 Z-24 N20X20 G00X100 Z100 M30 O0003（夹工件右端面做左边）T0101(外圆车刀)M03S600 G00X100Z100 X57Z2 17 G71U0.5R0.5 G71P10Q20U0.5R0.5F100 N10G01X26Z0 X30Z-2 Z-33 X50 X52Z-34 N20Z-48 G00X100Z100 T0202(切槽刀)M03S400G00Z-77 G01X39F50 G04P1000 Z-8 X39F50 G04P1000 G01X55 Z-87 X39F50 G04P1000 G01X55 G00Z100 X100 T0303(外螺纹刀)Mo3S600 G00X32Z2 G92X29.1Z-26F0.2 X28.5 X27.9 X27.5 X27.4 G00X100Z100 M30

三． 小 结

通过这次的毕业设计，我从设计的过程中学到了很多在书本上没有的内容，加深了对数控机床的了解，巩固了书本的知识。结论总结如下：

1.对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床完成。而往往只是其中的一部分适合于数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。

2.在确定走刀路线时，最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去，这样可为编程带来不少方便。

3.有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如：控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制等。此外，程序太长会增加出错与检索困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。

四．参考文献

（1）数控加工工艺基础，主编：潭岭，重庆大学出版社；（2）数空机床编程，主编：杜国成，北京 机械工业出版社；（3）现代机械制造工艺，主编：陈锡渠，北京 清华大学出版社；（4）数控机床加工工艺，主编： 华茂发，北京 机械工业出版社；（5）公差配合与测量技术，主编： 姚云英，北京 机械工业出版社；（6）机械设计基础，主编： 胡家秀，北京 机械工业出版社；（7）金属工艺学，主编： 万德金，北京 机械工业出版社；

第五篇：轴类零件加工工艺分析

毕业设计说明书(论文)

摘 要

世界制造业转移，中国正逐步成为世界加工厂，美国、德国、韩国等国家已经进入发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重化工业发展中期。

由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果,具有高精度、高度自动化的特点,因此,采用数控加工手段,解决了机械制造中常规加工技术难以解决甚至无法解决的单件，特别是复杂型面零件的加工，应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造的发展进入了一个新的阶段，提高了机械制造业的制造水平，为社会提供高质量，多品种及高可靠性的机器产品。

本次设计主要是对数控加工工艺进行分析与具体零件图的加工，首先对数控加工技术进行了简单的介绍，然后根据零件图进行数控加工分析。

关键词：轴类零件；毛坯；表面加工；工艺分析；加工方案、目 录

1轴类零件的毛坯 2轴类零件加工工艺特点 2.1轴类零件的预备加工

2.2轴类零部件定位基准的选择 2.3外圆及细长轴的车削加工 3提高车削外圆生产率的措施 4外圆磨削加工

5外圆表面的光整加工 5.1研磨

5.2超精加工 5.3滚压加工 5.4抛光

5.5金属表面加工装置 6轴类零件的技术要求 6.1尺寸精度

6.2几何形状精度 6.3相互位置精度 6.4表面粗糙度 7工艺方案分析 7.1零件图

7.2 零件图分析 7.3 确定加工方法 7.4 确定加工方案 8 工件的装夹

8.1 定位基准的选择

8.2 定位基准选择的原则 8.3 确定零件的定位基准 8.4 装夹方式的选择

8.5 数控车床常用的装夹方式 8.6 确定合理的装夹方式 9 刀具及切削用量 9.1 选择数控刀具的原则 9.2 选择数控车削用刀具 9.3 设置刀点和换刀点 10 典型轴类零件的加工 10.1 轴类零件加工工艺分析 10.2 典型轴类零件加工工艺 总结 参考文献 致谢 轴类零件的毛坯

轴类零件最常用的毛坯是圆钢材和锻件，只有某些大型、结构复杂的轴，才采用铸铁或铸钢件。常用的光轴毛坯一般采用热轧圆钢和冷却圆钢;当要求毛坯具有较高的机械性能时应采用锻件。对于阶梯轴，当阶梯尺寸相差较大时，为了节约原材料，也常采用锻件。毛坯锻件有两种:自由锻件和模锻。

采用自由锻造方式设备简单，容易投产，但毛坯余量大，精度比较差，而且不能锻造形状复杂的毛坯，一般多用于单件和中小批生产。机械修配和重型机械的毛坯零件多采用自由锻造

模锻毛坯精度较高，余量小，可以锻造形状比较复杂的毛坯，但模锻需要较大型设备，而且需要制造形状复杂的耐热钢模具，设备投资大，生产准备时间长。因而只适用大批量生产。轴类零件加工工艺特点

轴类零件常用的加工方法为车削和磨削，当表面质量要求很高时，还应增加光整加工。轴类零件的一般加工工艺特点如下：

2.1轴类零件的预备加工。

在预备加工中有校直、切断、切端面和钻中心孔。钻中心孔时的注意点：中心孔应有足够大的 尺寸和准确的锥角。因中心孔在加工过程中要承受零件的重量和切削力，因此尺寸过小和锥角不准确，将会是中心孔和顶尖很快被磨损。两端中心孔应在同一轴心线上。中心孔和顶尖接触不良，容易产生变形和磨损，使加工的外圆产生圆度误差。

2.2轴类零部件定位基准的选择。

轴类零件加工时，一般采用两中心孔作为定位基准。在加工外圆时总是先加工轴的两端面和钻中心孔，为后继加工工序作为定位基准的准备。轴类零件各外圆、锥孔、螺纹等表面的设计基准一般都是轴的中心线，因此选择两中心孔定位是符合基准重合原则的，加工时能达到较高的相互位置精度，且工件装夹方便，故两中心空定位方式应用最广泛。

在车削较长轴时，常将轴一端装夹在卡盘中，靠近尾座的另一端用中心孔顶住，或用中心架托住，这样工件的钢度要比用两中心孔定位时增加很多。但是，用卡盘装卡方法关键的缺点是定心精度不高（0.06～0.15mm）,因此，不能保证较高的相互位置精度。

2.3外圆及细长轴的车削加工。外圆车削是机械加工中最常见的加工方法，其工艺范围广泛，可以划分为荒车、粗车、半精车、精车等阶段。各个加工阶段主要根据毛坯制造精度和工件最终的精度要求来选择。对于每个具体工件来说，不一定都要经过那些全部的加工阶段。

3提高车削外圆生产率的措施

选用硬度高、耐磨性和热稳定性好的新材料刀具，如陶瓷、金刚石、合金钢等刀片，进行高速切削。②采用机夹式车刀、多角形可转位车刀等，以充分发挥硬质合金的作用，缩短刃磨刀具和更换刀具的辅助时间。③采用多刀多刃切削，在一次进给中同时车削几个不同的外圆表面，可缩短机动时间和辅助时间，也很大程度提高了生产效率。④应用强力切削加大切削深度和进给量来提高切削效率。外圆磨削加工

磨削是精加工外圆表面的主要方法。磨削加工可比较经济地达到精度IT6～IT8级和表面粗糙度Ra0.1～0.8μm。

磨削时影响磨削表面质量的主要工艺因素有:砂轮机的特性、磨削用量、冷却、砂轮的修整、加工时的振动等。砂轮的特性包括磨料、粒度、硬度、结合剂、组织及形状、尺寸等。

5外圆表面的光整加工

外圆表面的光整加工是用来提高尺寸精度和表面光洁质量的加工方法，它包括研磨、超精加工、滚压、抛光和金属表面加工装置处理等。

5.1研磨。

研磨是一种简便的光整加工方法。研磨后工件的直径尺寸公差可达到0.001～0.003mm,表面光洁度Ra0.006～0.1μm。因而过去工艺采用研磨作为加工最精密和最光洁零件的最终加工方法。研磨方法可分为手工研磨和机械研磨两种。手工研磨具使用时可用螺钉调节 其间隙，研磨具常用铸铁、铜、铝、软钢等比工件材料软些的材料制成。研磨时，部分磨粒嵌入研具表面层，部分磨粒悬浮于工件与研具之间。磨粒就在工件表面上切去薄的 一层金属，主要是上道工序留下的粗糙的凸峰。此外研磨还有化学作用，研磨剂能使被加工表面形成氧化层，而氧化层易于被磨料出去，因而加速了研磨过程。

研磨加工还能提高工件表面的几何形状精度，圆柱体圆度精度可达0.1μm，但不能提高工件表面间的同轴度等相互位置精度。

5.2超精加工。

超精加工是用细粒度的磨具对工件施加很小的压力，并作往复振动和慢速纵向进给运动，以实现微量磨削的一种光整加工方法。其加工原理中有三种运动:工件的低速旋转运动（6～30m／min）;磨条的轴向给进运动（0.2～1mm／工件没转）;磨条的高速往复振动（振动频率取500～1500次／min,振幅1～3mm）。由于这三种运动同时进行，使得磨粒在工件表面上留下非常浅的痕迹并呈网纹轨迹。

超精加工中采用的磨条，既要有切削作用，又要有抛光作用，因此所使用的磨条的磨粒都很细。但粒度过细会影响加工效率，预加工时，一般选用粒度W14～W20的磨条，精加工时宜用W3.5～W10的磨条。当预加工和精加工合用一种磨条时，则采用W10粒度的磨条。

5.3滚压加工。

滚压加工是用滚压工具对金属坯料或工件施加压力，是其生产塑性变形，从而将坯料成形或滚光工件表面的加工方法。塑性变形可是表面金属晶体结构歪曲，晶粒度为细长紧密，晶界增多，故金属表面得以强化，也就是表面层产生残余压力和冷作硬化现象，使表面粗糙度降低，强度和硬度有所提高，从而提高了耐磨性和疲劳强度，同时也提高了产品表面的加工质量。

5.4抛光。

抛光是利用机械、化学或电化学的作用，使工件获得光亮、平整表面的加工方法。抛光裁量可用氧化铬、氧化铁等，涂在弹性轮上，靠抛光膏的机械刮擦和化学作用去掉表面粗糙度的轮廓峰高，使表面的光泽成镜面。抛光加工一般去不掉余量，所以不能提高工件的尺寸精度。

5.5金属表面加工装置。毫克能金属表面加工装置是利用高频电磁脉冲原理对金属表面进行光整加工，从而提高工件表面粗糙度。该装置多使用在立车、卧车等设备上，通过设备车削加工使工件表面粗糙度达到Ra6.3m以上，则可使用毫克能金属表面加工装置一次性提高粗糙度至Ra0.8m以上。如果通过精度高的装置及特殊工序可通过该装置提高工件表面粗糙度达到Ra0.1以上，使表面达到镜面要求。近几年该装置使用非常广泛，操作简单、加工效率高，同时通过该装置高频冲击工件表面也提高了表面的硬度，从而提高了耐磨性和抗疲劳强度，提高轴类零件的使用寿命。

6.1尺寸精度

起支撑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）。

6.2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、圆锥度等。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。

6.3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能决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支撑轴颈的同轴度要求，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，其配合轴段对支撑轴颈的经向跳动一般为0.01～0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001～0.005mm。

6.4表面粗糙度

一般与传动件相配合的轴经表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm,与轴承相配合的支撑轴经的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm。

7.1零件图

7.2 零件图分析 该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、圆锥、槽、螺纹等表面组成。尺寸标注完整，选用毛坯为45#钢，Φ55mm×150mm，无热处理和硬度要求。

7.3 确定加工方法 加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。图上几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时没有取平均值，而取其基本尺寸。在轮廓线上，有个锥度10度坐标P1、和一处圆弧切点P2，在编程时要求出其坐标，P1（45.29，75）P2（35，56.46）。通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大批量加工，故加工设备采用数控车床。根据加工零件的外形和材料等条件，选用CJK6032数控机床。

7.4 确定加工方案

零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。

毛坯先夹持左端，车右端轮廓113mm处，右端加工Φ39mm、SΦ42mm、R9mm、Φ35mm、锥度为10度的外圆，Φ52mm.调头装夹已加工Φ52mm外圆，左端加工Φ25mm×33mm、切退刀槽、加工螺纹M25mm×1.5mm.该典型轴加工顺序为： 预备加工---车端面---粗车右端轮廓---精车右端轮廓---切槽---工件调头---车端面---粗车左端轮廓---精车左端轮廓---切退刀槽---粗车螺纹---精车螺纹

第8章 工件的装夹 8.1 定位基准的选择 在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位基准是保证零件加工的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。

8.2 定位基准选择的原则 1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。2）便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。

8.3 确定零件的定位基准

以左右端大端面为定位基准。8.4 装夹方式的选择 为了工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响。

8.5 数控车床常用的装夹方式 1）在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。2）在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。3）用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。4）用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确。

8.6 确定合理的装夹方式

装夹方法：先用三爪自定心卡盘毛坯左端，加工右端达到工件精度要求；再工件调头，用三爪自定心卡盘毛坯右端Φ52，再加工左端达到工件精度要求。

第9章 刀具及切削用量

9.1 选择数控刀具的原则 刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。

9.2 选择数控车削用刀具

数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。二是圆弧形车刀。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干浅 6 该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。

9.3 设置刀点和换刀点

刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是:便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查，引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点。球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。

9.4 确定切削用量 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本

第10章 典型轴类零件的加工

10.1 轴类零件加工工艺分析

（1）技术要求 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。轴颈的直径公差等级通常为IT6-IT8，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；保证配合轴颈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。图为特殊零件，径向和轴向公差和表面精度要求较高。（2）毛坯选择 轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。如图典型轴类直径相差不大，采用直径为60mm，材料45#钢，在锯床上按150mm长度下料。（3）定位基准选择 轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其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中心线。用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多格外圆表面和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准。（4）轴类零件的预备加工 车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有:直--毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲变形会造成加工余量不足及装夹不可靠。因此在车削前需增加校直工序。切断---用棒料切得所需长度的坯料。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行，也可以在普通车床切断或在冲床上用冲模冲切。车端面和钻中心孔—对数控车削而言，通常将他们作为预备加工工序安排。（5）热处理工序 铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求安排正火火退火处理，以消除应力，改善组织和切削性能。性能要求较高的毛坯在粗加工 8 后、精加工前应安排调质处理，以提高零件的综合机械性能；对于硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理，以提高其耐磨性。（6）加工工序的划分一般可按下列方法进行： ①刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。再用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。②以加工部位分序法 对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。③以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。（7）工时在加,加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行： ①上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。②先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。③以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。④在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。在数控车床上粗车、半精车分别用一个加工程序控制。工件调头装夹由程序中的M00或M01指令控制程序暂停，装夹后按“循环启动”继续加工。（8）走刀路线和对刀点选择 走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动到切削起始点、刀具切入、切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的，所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。合理确定对刀点,对刀点可以设在被加工零件上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相 9 对对刀位置，这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。

10.2 典型轴类零件加工工艺（1）确定加工顺序及进给路线 加工顺序按粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。工件右端加工：既先从右到左进行外轮廓粗车（留0.5mm余量精车），然后从右到左进行外轮廓精车，最后切槽；工件调头，工件左端加工：粗加工外轮廓、精加工外轮廓，切退刀槽，最后螺纹粗加工、螺纹精加工。（2）选择刀具 1）车端面：选用硬质合金45度车刀，粗、精车用一把刀完成。2)粗、精车外圆：（因为程序选用 G71循环所以粗、精车选用同一把刀）硬质合金90度放型车刀，Kr=90度,Kr＇=60度;E=30度,（因为有圆弧轮廓）以防与工件轮廓发生干涉,如果有必要就用图形来检验.3)车槽: 选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽3mm）4)车螺纹:选用60度硬质合金外螺纹车刀.（3）选择切削用量

结 论

在进行工件的加工时，轴类零件的加工是一项非常严谨，非常精密的技术工作，随着现代技术的不断改革以及加工技术的快速发展，轴类零件的加工也在高速、高精度、自动化、系统化的发展道路上迈出一项新的台阶，这也将是轴类零件的加工质量提升到一个更加高，更加好的一个水平，我相信轴类零件的加工在今后的发展会更加的快速，会更加的谨慎，更且具有更加快捷的生产效率。

参考文献

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机械设计基础.机械工业出版社，2012，61：56-62

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致 谢

非常感谢各位指导老师，没有你们交给我们知识，我们是不可完成这项毕业设计，非常感谢你们这几年对我们的辛勤教导，你们不仅仅是传授给我们了知识，更是教会我们技能。

在毕业设计规定的时间内，我做了大量的咨询和总结，收集了较大的技术资料。阅读了大量的专业文献，并将它们应用到了毕业设计当中，并在设计中进行了分析，研究。同时在整个设计过程中，得到了指导教师的专业知识及其它知识的讲授，这将使我在以后的工作中有很大的帮助。感谢所有老师的帮助，让我们的设计更加完美。由于经验欠缺，不妥之处，恳请各位老师海涵并予以指正，以便于我以后更好的学习和工作，感谢老师给予我的指导。