密封外套零件高效加工工艺探索论文[精选多篇]

第一篇：密封外套零件高效加工工艺探索论文

摘要：本文以某重点型号机密封外套零件高效加工为中心，集中笔墨从数控机床以及硬质合金刀具的应用、电加工参数优化、刀具国产化等几个方面入手，论述了高温合金实现真正意义上的高效加工——优质、高效、低耗加工的工艺方案设计、验证和取得的实效。

关键词：高效加工；高温合金；陶瓷刀片；刀具国产化

引言

密封外套类零件是重点型号发动机上的重要转动部件。该类零件通常为薄壁环形零件，配合止口处尺寸最薄，只有2mm。零件整体结构复杂，在零件左端端面处分布有12处端面槽，在零件右端有多处与回转轴线呈60°夹角的深腔斜槽，斜槽、花边槽分别与端面孔、螺纹孔有严格的角向位置关系。零件材料为难加工材料镍基变形高温合金GH4169，这种材料的切削性差，切削变形量大，切削压力大，切削时切削温度较高，刀具极易磨损，表面质量和尺寸精度难以保证。零件原有的加工路线均是按照普通设备设计完成，需要30几道工序，生产准备时间、生产周期均较长，细车、精车工序也是在普通设备上应用普通焊接车刀加工而成，加工效率低、加工变形大、尺寸精度及技术条件不易保证。后续的铣加工工序均采用进口合金刀具加工而成，刀具消耗1500元/件。12处端面深腔斜槽需采用电火花成型设备加工，加工效率低，继续工艺改进来提高该类零件的加工周期及加工效率。

1、工艺现状分析

1.1提高车、铣加工效率低

原有加工路线入下：粗车第一面→粗车第二面→细车端面外圆→车装夹基准面→半精车外圆→车工艺台→精车大头内孔→精车大头外圆→划线→铣窝→去毛刺→钻孔12-φ6.5→去毛刺→铣花边→钻孔3-φ5.08→攻丝→去毛刺→锪倒角。在密封外套的加工过程中，零件反复、多次的重复装夹定位，内外型面与工艺基准均不是一次加工而成，零件尺寸及各技术条件难以保证。零件反复、多次装夹定位，使得生产准备时间、工序间周转等待时间过长，生产管理成本大。因此，需集中加工工序，采用数控设备，以实现工序集中，提高零件的加工精度及加工效率。

1.2采用焊接车刀加工效率低

GH4169材料与普通钢件材料相比，其机械加工性能差，属难加工的材料，切削过程中需要消耗更多的能量，加工的主要特点如下。（1）切削力大：高温合金的切削力为普通碳钢材料的两倍以上。（2）切削温度高：切削高温合金的过程中，变形抗力大，刀面与切屑和工件间的摩擦剧烈，单位切削功率大，消耗的功率多，产生切削热量大。（3）刀具磨损剧烈：由于切削温度高，材料硬度高，黏结磨损现象严重，产生积屑瘤和棱刺，磨损刀具。由于以上的诸多原因的影响，普通焊接车刀在加工难加工材料GH4169时，加工效率低，刀具磨损严重，因此应优先选择具有高的抗氧化性、耐磨性的刀片材料。

1.3电加工12处斜槽

由于电火花蜂窝磨设备没有专业系统，不能提供可供选择的电参数配合，人工设定的加工参数不够优化，加工时间为8h/件，加工周期大，影响零件交付节点。因此，需增大并优化电加工参数，以提高加工效率。

1.4优化铣加工刀具

需通过加工试验，选择适宜的国产化刀具，以降低零件在加工过程中的切削成本。综合以上各种情况进行分析，可分别从数控机床、陶瓷硬质合金刀片的应用、电加工参数的优化、以及刀具国产化等方面对零件进行高效、优质、低耗加工的工艺研究。

2、高效加工方案设计与验证

2.1数控机床的应用

改变传统的普通车、铣加工方法，在TUR30、TU30等数控车床、加工中心上，实现密封环零件的半精加工、精加工、铣削加工等工序的集中，调整后加工路线如下：粗车第一面→粗车第二面→车装夹基准→半精车外圆、内孔→车大头内孔外圆→铣花边、钻孔、锪倒角→去毛刺→攻丝→去毛刺。经密封环零件的加工验证，在加工中心上一次装夹，可完成铣花边、钻孔、铣槽、锪倒角等全部铣加工的工作内容。改进后每件零件减少加工时间19h，减少生产准备时间6h，提高加工效率2.5倍以上。

2.2采用机夹刀具实现高效加工

零件外圆型面的特殊结构，决定了该零件在半精车工序的加工过程中必须先去除大部分的加工余量，以确保零件在精车工序中的加工余量降低、加工变形量小。陶瓷材料的机加刀具，通常具有高硬度、良好的耐磨性能、耐热性、化学稳定性优良、并且不易与其他金属材料产生黏结等特点，适宜GH4169这种镍基高温合金材料的大余量切削加工。在加工过程中，我们选用肯纳的陶瓷刀具对零件进行加工验证，该类型的刀片刃口处的耐磨性能好，抗机械冲击力优良，在加工试验的过程中，转速115rpm、进给量0.2mm/r、切削深度为1mm。去除零件外圆的大部分余量仅用了35min，材料移除率为16cm3/min，零件的加工效率提高了5倍以上，并且各型面尺寸精度高、表面质量好。密封外套的内孔型面及外圆型面在精车试验过程中，均采用伊斯卡的硬质合金刀片来完成零件的加工验证。适宜转速为70rpm、进给量0.12mm/r、切削深度0.4mm，用时分别为40min、60min。该加工参数与零件在普通车床上使用普通焊接车刀加工相比较，加工效率分别提高了1.3倍和1倍以上。

2.3优化电加工参数

电加工生产率是指在单位时间内工件的蚀除量，可用公式表示Vw=KafeWU表示。其中Ka与加工条件有关的系数，fe脉冲放电频率，WU单个脉冲能量。可见，提高电加工效率途径在于提高单个脉冲能量、脉冲频率和加工系数。

2.3.1提高单个脉冲能量所谓提高单个脉冲能量，就是指在电加工过程中，提高脉冲电压、电流，改善放电波形。通过调整电加工参数，将脉冲宽度由250μs提高到300μs，低压电流10.0A提高到13.0A，高压电流0.5A提高到1.0A，包络宽度0μs提高到2000μs，包络停歇提高到1000μs。

2.3.2提高放电频率所谓提高放电频率，就是指压缩脉冲停歇的时间。但如果脉冲停歇时间过短，就会使工作液来不及抵消电离而恢复绝缘，导致连续的电弧放电，从而破坏放电过程。所以必须注意选择适当的脉冲宽度与停歇时间的比值，即选择合适的脉宽比。通过调整脉宽比，将脉冲宽度250μs调整为300μs、脉冲停歇200μs调整为100μs。

2.3.3提高加工系数包括合理选择电极材料、工作液等，以改善加工条件。我们沿用紫铜成型电极和煤油作为工作介质。

2.3.4加大电参数考虑到成型电极加工过程中放电面积逐渐变大，由底平面放电，变为底平面、两侧面和后斜面同时放电，脉冲宽度和电流应随之变大，以提高加工效率。在增大电加工参数的同时，必须调整成型电极的尺寸，以适应增大的放电间隙，加工出合格零件，经加工试验，将电极宽度由11.55mm~11.65mm改为11.5+0.050mm为最佳。最终4h加工出合格零件，节省加工时间4h/件，加工效率提高1倍。

参考文献

[1]郭永丰.电火花及线切割加工有问必答300例[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2008.[2]周旭光.线切割及电火花编程与操作实训教程[M].北京：清华大学出版社，2006.

第二篇：车轮类零件钳加工划线工艺一体化教学探索

车轮类零件钳加工划线工艺一体化教学探索

摘 要：本文从一体化教学实践的角度介绍了车轮类零件钳工划线工艺设计的方法。

关键词：车轮 钳工划线

随着科技发展，钳工的工作范围越来越广，技术水平也不断提高。钳工划线是确保壁厚均匀的关键工艺，对保证产品质量、提高劳动生产率和降低成本有着重要的意义。

一、车轮类零件结构

车轮类零件是应用广泛的回转件，由踏面、轮毂、轮缘、轮辐组成。轮毂及轮缘是关键受力部位，必须确保壁厚均匀。

图

如图所示为冶金车辆车轮零件图，工件材质为ZG310-570，轮缘尺寸φ850mm、宽200mm，踏面直径为φ800、宽150mm，轮毂尺寸外径φ310mm、中心孔φ200H7，轮辐厚度50mm，键槽尺寸、45±0.03。

二、钳工划线

车轮毛坯钳工划线是确保轮毂、轮缘壁厚最关键的一步，必须准确。

1.准备工作

（1）划线工具。工具主要包括平台、划针、划规、游标高度尺、方尺、样冲、90°角尺、垫铁（或千斤顶）、手锤、直尺。

（2）划线涂料。为使划线清晰，一般在划线部位涂上一层涂料，常用的有大白粉或白粉笔。

（3）毛坯清理及检验。查看铸件有无铸造缺陷，清理型砂、毛刺、氧化皮等，检查毛坯加工余量。

2.划线步骤

钳工划线时必须考虑承载受力的结构特点，合理分配加工余量。

（1）毛坯划线。①车轮平放，底部三点加垫铁找平，用90°角尺沿四周靠外圆φ870mm调平找正。②车轮顶面及外圆面涂大白粉。③在中心孔φ180mm顶面加木条，让木条与端面上平面对齐，分别以不加工内圆φ700mm和内圆φ310mm为基准用3点定圆心，在木条上找出圆心，核对内外φ850mm、φ800mm、φ200mm加工余量分配，如不合理，就用借料方法调整圆心位置，保证轮毂部位壁厚尺寸均匀。厚度应为（310-200）/2=55mm及车缘部位壁厚为（850-700）/2=50mm，并确保各加工表面有足够的加工余量。

对于确定好的圆心，用划针划出十字，然后以该中心为基准分别以半径R=850/2=425mm，R=（200-4）/2=98mm，用划规划出轮圆外圆φ850mm，中心轴孔粗加工艺后的尺寸φ196mm尺寸线，然后用直尺检验外圆φ850mm、内圆φ196mm尺寸是否正确。

毛坯划线前要做好找正。首先应按不加工表面找正，有两个以上不加工表面时，应选重要的或较大的表面为依据，兼顾其他不加工表面；没有不加工表面时，通过对各加工表面自身位置找正。工件的误差或缺陷用找正不能补救时，可采用借料来解决。借料的步骤是：测量工件的误差，找出偏移部位，测出偏移移量；确定借料方向和大小，合理分配各部位的加工余量，划出基准线；以基准线为依据，依次划出其余各线；用游标高度尺，划出车轮厚度200mm尺寸，标记，并用直尺检验尺寸是否正确；用手锤样冲在已划好线的部位做出标记，然后转交车削工序进行加工。划线方法为：用划线盘测出轮辐平放面高度的尺寸，然后以车辐壁厚50mm为基准，往上下返200mm高度相应尺寸，即用高度尺标定出，用划线盘测出轮辐平放面的高度尺寸，然后上返（200-50）/2=75mm，在φ870mm外圆平放顶面划出此线一周，在此高度位置下返200mm，在φ870mm外圆平放底面划出另一高度线一周，完成高度划线。

（2）键槽划线。①内外圆及端面加工好后，车轮平放在平台上。②在中心孔φ200mm上顶面加木条，让木条与端面上平面齐平。以φ200mm圆为基准，用三点定圆心法在木条上找出圆心，参照两个φ50mm孔中心位置用划针和方尺划出中心十字线，以（210.4-100）=110.4mm为半径划出210.4mm尺寸线，按图样位置以十字中心线为基准，对称返尺寸22.5mm，用划针划出45mm尺寸线，确定键槽位置线，检验划线尺寸无误后转交插削工序进行键槽加工。

（作者单位：秦皇岛技师学院）

第三篇：毕业论文-零件的数控加工工艺编制

X X X X 职 业 技 术 学 院

论文题目：系 别：专 业：学 制：学 号：姓 名：指导教师：

2011

毕 业 论 文

零件的数控加工工艺编制 数控与材料工程系 数控技术 三 年

年 10 月

摘要

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7把刀具分别为外圆粗车刀、外圆精车刀、外切槽刀、外螺纹刀、内镗孔刀、内切槽刀。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，工件需要调头钻孔再镗孔，第三，早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。

关键字：刀具的确定、走刀路线的选择、刀具的对刀点、工件的定位。

-I 第1章 数控加工基础

1.1 数控机床简介

1.1.1、数控机床特点

随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。

1）具有高度柔性、适应性强 2）生产准备周期短 3）工序高度集中

4）生产效率和加工精高、质量稳定 5）能完成复杂型面的加工 6）技术含量高

7）减轻劳动强度、改善劳动条件 8）有利于生产管理

1.1.2、数控机床的分类

数控设备的种类很多，各行业都有自己的数控设备和分类方法。在机床行业，数控机床通常从以下不同角度进行分类。

1．按工艺用途分类

按其工艺用途可以划分为以下四大类：

（1）金属切削类 指采用车、铣、镗、钻、铰、磨、刨等各种切削工艺的数控机床。它又可分为两类：

①普通数控机床 ②数控加工中心（2）金属成形类 指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数控机床，常用的

第2章 数控车削加工工艺及程序编制

工艺分析是工艺员的中心工作也是设计者设计的一个重要环节，它是对工件进行数控加工的前期准备。合理正确的工艺分析也是编制数控加工程序的重要依据。故工艺分析是数控加工不可缺少的。

正确合理的工艺分析需完成如下工作步骤和内容。

零件尺寸的正确标注：由于加工程序是以准确的坐标点来编制的，因此，各图形几何元素间的相互关系一定要明确；各种几何元素的条件要充分，应无引起冲突的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等；构成零件轮廓的几何尺寸的条件应充分。

识读零件：零件图纸直接反映零件的结构，而零件的结构决定工艺分析的合理性，所以我们要保证良好的零件结构。

工艺步骤：制定数控加工程序、划分工步、工序，确定对刀点、换刀点，刀具补偿，选择切削刀具、冷却液，编制工艺文件等。

编制加工程序：将工艺分析融入加工程序，并对其程序进行校验和优化。

2.1 零件工艺分析

零件结构分析

1.如图所示零件便面由柱面，圆锥面，顺圆弧，逆圆弧及外螺纹构成，外螺纹绞复杂其中多个直径尺寸由较高的精度，表面粗糙，零件图尺寸编注完整，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ф

刀，刀尖圆弧半径应小于轮廓最小圆角半径，取re=0.15～0.2mm。

2.3刀具卡片

2.4确定工件的定位与装夹方案

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点，在装夹工件时，应考虑以下几种因素：

1.尽可能采用通用夹具，必须时才设计制造专用夹具； 2.结构设计要满足精度要求； 3.易于定位和装夹； 4.易于切削的清理；

5.抵抗切削力由足够的刚度；

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。

由于这个工件是个实心轴，末端要镗一个30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（100.1000）处。

2.5 切削加工顺序的安排

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

切槽

螺纹加工

速度，以v(m/min)表示。其计算公式：

v=πdn/1000(m/min)式中：d——工件待加工表面的直径（mm）n——车床主轴每分钟的转速（r/min）

根据零件的结构特点，外轮廓用采用90度外圆车刀，轮廓粗加工时留1mm的精车余量，粗加工时选主轴转速为s=800r/min，精加工选择1000 r/min，由公式计算得：切削速度v 粗加工：v=150(m/min)精加工：v=188(m/min)

2.7 数控加工工艺文件的填写

2.7.1.工艺过程卡片

2.7.2.机械加工工序卡片

2.8 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。

2.8.1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）。

2.8.2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。

2．9数控加工程序

本零件采用电脑软件编程，由于程序过多，这里只打出一部分，这里只展示左端部分的程序

O1234 T0404 M03 S1200 M08 F1500 G00 X77.917 Z13.100 G00 Z6.549 G00 X71.414

G01 X56.600 Z5.841 G01 Z-15.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-14.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X57.014 F5.000 G01 X55.600 Z5.841 G01 Z-16.200 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-15.493 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X56.014 F5.000 G01 X54.600 Z5.841 G01 Z-16.700 F10.000 G01 X60.000 G01 X61.414 Z-15.993 F20.000 G01 X71.414 G00 Z6.549 G01 X55.014 F5.000 G01 X53.600 Z5.841

G01 X0.000 Z5.300 G01 X50.600 F10.000 G01 Z-18.700 G01 X58.600 G01 Z-36.000 G01 X60.014 Z-35.293 F20.000 G01 X70.014 G00 Z5.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z4.800 G01 X49.600 F10.000 G01 Z-19.200 G01 X57.600 G01 Z-36.000 G01 X59.014 Z-35.293 F20.000 G01 X69.014 G00 Z5.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z4.300 G01 X48.600 F10.000 G01 Z-19.700 G01 X56.600

G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z2.800 G01 X45.600 F10.000 G01 Z-21.200 G01 X53.600 G01 Z-36.000 G01 X55.014 Z-35.293 F20.000 G01 X65.014 G00 Z3.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z2.300 G01 X44.600 F10.000 G01 Z-21.700 G01 X52.600 G01 Z-36.000 G01 X54.014 Z-35.293 F20.000 G01 X64.014 G00 Z2.507 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z1.800 G01 X43.600 F10.000 G01 Z-22.200

G00 Z1.007 G01 X1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.300 G01 X40.600 F10.000 G01 Z-23.700 G01 X48.600 G01 Z-36.000 G01 X50.014 Z-35.293 F20.000 G01 X71.414 G00 X77.917 G00 Z13.100 G00 X100 Z100 T0404 M03 S1200 G00 X70.318 Z11.144 G00 Z0.707 G00 X59.414 G01 X-1.414 F5.000 G01 X0.000 Z0.000 G01 X40.000 F10.000 G01 Z-24.000 G01 X48.000

9X23.84 G1 Z-23.8 X21.52 X18.692 Z-22.386 G0 Z2.5 X25.76 G1 Z-14.341 X24.6 Z-15.965 Z-23.8 X23.44 X20.612 Z-22.386 G0 Z2.5 X27.68 G1 Z-11.653 X25.36 Z-14.901 X22.532 Z-13.487 G0 Z2.5 X29.6 G1 Z-8.965 X27.28 Z-12.213 X24.452 Z-10.799 G0 X19.5

第3章 加工成果

3.1仿真软件介绍

3.1.1软件简介

市面上的仿真软件有很多，例如：南京斯沃和上海宇龙、斐克，这里我们选用斯沃，南京斯沃软件技术有限公司开发的，是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的国内第一款自动免费下载更新的数控仿真软件。通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，又可大大减少昂贵的设备投入。斯沃数控仿真(数控模拟)软件包括16大类，66个系统，121个控制面板。具有FANUC、SIEMENS(SINUMERIK)、MITSUBISHI、FAGOR、美国哈斯HAAS、PA、广州数控GSK、华中世纪星HNC、北京凯恩帝KND系统、大连大森DASEN、南京华兴WA、江苏仁和RENHE、南京四开、天津三英、成都广泰GREAT、巨森数控JNC编程和加工功能，学生通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序加工，教师通过网络教学，可随时获得学生当前操作信息。斯沃数控仿真软件也是目前国内唯一自动免费下载更新的数控仿真软件。

3.1.2 斯沃界面

打开软件，选择GSK980TD

工作界面

3.对刀，输入刀补

4.开始加工

车外轮廓

钻孔

钻一个ф20深度为29的孔

完成内轮廓加工

至此整个零件仿真加工完成。

参考文献

[1]《数控加工编程及操作》，顾京主编，高等教育出版社，2003 [2]《数控机床编程与加工技术》，李年芬，北京科技出版社 2005 [3]《数控机床加工工艺与编程》杨琳，北京中国劳动社会出版社 2005

第四篇：第12章典型零件加工工艺作业

第12章典型零件加工工艺作业

1．顶尖在轴类零件加工中起什么作用？在什么情况下需进行顶尖孔的修答：轴类零件最常用两中心孔为定位基准，既符合基准重合的原则，并能够研？有哪些修研方法？

在一次装夹中加工出全部外圆及有关端面，又符合基准统一的原则，所以顶尖在轴类零件加工中上重要的定位元件，起主要起定位作用。

当加工高精度轴类零件时，中心孔的形状误差会影响到加工表面的加工精度，另一方面，当零件进行热处理后，中心孔表面会出现一定的变形，因此，要在各个加工阶段对中心孔进行修研。

修研的方法有三种：用硬质合金顶尖修研；用油石、橡胶砂轮或铸铁顶尖修研；用中心孔磨床磨削。

2．主轴的机械加工工艺路线大致过程是怎样安排的？

答：机床主轴一般是结构复杂，精度要求较高，其机械加工工艺路线为：备料-正火-车端面和钻中心孔-粗车各外圆-调质-半精车-精车-表面淬火-粗、精磨外圆表面-磨内锥孔等几个主要工序。

3．分析主轴加工工艺过程中如何体现基准统一、基准重合、互为基准的原答：主轴在加工过程中，各主要加工表面的精加工均采用锥心轴或锥堵等代则？它们在保证主轴的精度要求中都起了什么重要作用？

替内孔轴线，采用两顶尖支承定位。一般在精加工完两端的锥孔后，两端用锥堵中心孔定位作为定位基准，这样充分体现了基准统一和基准重合的原则； 而在精加工两端锥堵时，又是以轴上的精加工的主要加工外圆作为基准的，体现了互为基准的原则。通过采用这些加工措施，充分保证了主轴的轴颈相对于支承轴颈的同轴度和端面对轴心线的垂直度等相互位置精度。

4．精磨主轴内锥孔的工序是怎样进行？

答：主轴锥孔对主轴支承轴颈的径向跳动，是机床的主要精度指标，因而锥孔的磨削是主轴加工的关键工序之一。在精磨主轴内锥孔时在专用的磨主轴锥孔夹具上进行。如图1所示。

前后支架和底座固定在一起前支架由带锥度的巴氏合金衬套支撑主轴工件前锥轴颈，后支架由镶有尼龙的顶块支撑工件。必须保证工件轴线与砂轮轴线等高，以免将锥孔母线磨成了曲线。浮动夹头的锥柄装在磨床主轴的锥孔内，工件尾端夹于卡头弹性套内，用弹簧把弹性套连同工件向左拉，并通过钢球压向镶有硬质合金的锥柄端面以限制工件的轴向窜动。

图1 磨主轴锥孔夹具

1一弹性套；2一钢球；3一弹簧；4一浮动夹头：5一底座；6一支承架

5．箱体零件的结构特点及主要技术要求有哪些？这些要求对保证箱体零件答：箱体是机器中箱体部件的基础零件，由它将有关轴、套和齿轮等零件组在机器中的作用和机器的性能有何影响？

装在一起，使其保持正确的相互位置关系，彼此按照一定的传动关系协调运动。箱体零件的结构特点是：构造比较复杂，箱壁较薄且不均匀，内部呈腔形，在箱壁上既有许多精度较高的轴承支承孔和平面，也有许多精度较低的紧固孔。箱体类零件需要加工的部位较多，加工的难度也较大。其主要技术要求有：（1）支承孔的精度和表面粗糙度。箱体上轴承支承孔应有较高的尺寸精度和形状精度以及较小的表面粗糙度值，否则，将影响轴承外圈与箱体上孔的配合精度，使轴的旋转精度降低，若是机床主轴支承孔，还会影响其加工精度。

（2）支承孔之间的孔距尺寸精度及相互位置精度。箱体上有齿轮啮合关系的相邻孔之间，应有一定的孔距尺寸精度及平行度的要求，否则会使齿轮的啮合精度降低，工作时产生噪声和振动，并降低齿轮使用寿命，箱体上同轴线孔应有一定的同轴度，否则不仅给轴的装配带来困难，还会使轴承磨损加剧，温度升高，影响机器的工作精度和正常运转。

（3）主要平面精度和表面粗糙度。箱体的主要平面是装配基准面和加工中的定位基准面，它们应有较高的平面度和较小的表面粗造度数值，否则将影响箱体与机器总装时的相对位置和接触刚度以及加工中的定位精度。

（4）支承孔与主要平面的尺寸精度和相互位置精度。箱体上支承孔对装配基面要有一定的尺寸精度和平行度要求，对端面要有一定的垂直度要求。如果车床床头箱主轴孔轴心线对装配基面在水平面内有偏斜，则加工时会使工件产生锥度。

只有满足了这些技术要求才能保证箱体上孔的配合精度、相对位置精度和接6．孔系加工方法有哪几种？举例说明各加工方法的特点及其适用性。答：孔系是指一系列具有相互位置精度要求的孔.箱体零件的孔系主要有平行（1）平行孔系的加工。平行孔系的主要技术要求是各平行孔轴心线之间及中心线与基准面之间的尺寸精度和相互位置精度。加工中常用找正法，镗模法和坐标法。找正法是在通用机床上加工箱体类零件使用的方法，可分为划线找正法，心轴块规找正法和样板找正法，适用于单件小批量生产。用样板找正法时，样板上孔系的孔距精度比工件孔系的孔距精度高，孔径比工件的孔径大。将样板装在工件上，用装在机床主轴上的千分表定心器，按样板逐一找正机床主轴的位置进行加工。该方法找正快，不易出错，工艺装备简单，孔距精度可达上±0．05 mm，常用于加工较大工件。

用镗模法加工孔系时，工件装夹在镗模上，镗杆由模板上的导套支承。加触刚度，使轴装配较为容易。

系、同轴系和交叉孔系。

工时，镗杆与机床主轴浮动连接。影响孔系的加工精度主要是镗模的精度。用镗模法孔距精度较高，这种方法定位夹紧迅速，不需找正，生产效率高，普遍应用于成批和大量生产中。

坐标法镗孔是在普通镗床、立式铣床和坐标镗床上，借助测量装置。按孔系间相互位置的水平和垂直坐标尺寸，调整主轴的位置，来保证孔距精度的镗孔方法。孔距精度取决于主轴沿坐标轴移动的精度。可用于加工孔距精度要求特别高的孔系，如镗模、精密机床箱体等零件的孔系。

（2）同轴孔系加工。同轴孔系的主要技术要求是孔的同轴度。保证孔的同轴度有如下方法：1）镗模法；在成批生产中，采用镗模加工，其同轴度由镗模保证。2）利用已加工过的孔作支承导向法；这种方法是在前壁上加工完毕的孔内装入导向套，支承和引导镗杆加工后壁上的孔，3）利用镗床后立柱上的导向套支承镗杆法；用这种方法加工时镗杆为两端支承，刚度好，但后立柱导套位置的调整复杂，且需较长的镗杆。该方法适用于大型箱体的孔系加工。4）采用调头镗法。当箱体箱壁距离较大时，可采用调头锤法。即工件一次安装完毕，镗出一端孔后，将工件台回转1800，再镗另一端的同轴线孔。这种加工方法锤杆悬伸短，刚性好，但调整工作台的回转时，保证其回转精度较麻烦。（3）交叉孔系的加工。交叉孔系的主要技术要求是各孔的垂直度，主要采用机床本身的回转精度和光学瞄准器定位等方法加工。

7．举例说明安排箱体加工顺序时，一般应遵循哪些主要原则？

答：为了便于安装，箱体一般采用分离式的。分离式箱体的主要加工部位有：轴承支承孔，接合面、端面及底面等。

整个加工过程分为两个大的阶段，先对箱盖和底座分别进行加工，然后对装配好的箱体进行整体加工。第一阶段主要完成平面，连接孔、螺纹孔和定位孔的加工，为箱体的对合装配做准备。第二阶段为在对合装配后的箱体上加工轴承孔及端面，在两个阶段之间安排钳工工序，将箱盖与底座合成箱体，用锥销定位，使其保持一定的相互位置，以保证轴承孔的加工精度和拆装后的精度。这样安排符合箱体加工中的先加工平面、后加工支承孔的原则，也符合粗加工与精加工分开的原则，可以保证箱体轴承孔的加工精底和轴承孔的中心高等尺寸达到要求。

为了保证达到这些要求，加工底座的结合面时，应以底面为精基准，这样可使结合面加工时的定位基准与设计基准重台，有利于保证结合面至底面的尺寸精度和位置精度。箱体对合装配后加工轴承孔时，仍以底面为主要定位基准，并与底面上的两定位销孔组成一面两孔的定位方式，既符合基准统一的原则，也符合基准重合的原则，有利于保证轴承孔轴心线与结合面的重合度和与安装基面的尺寸精度及位置精度。

8．怎能样防止薄壁套筒受力变形对加工精度的影响？

答：为防止薄壁套筒受力变形，在加工时要注意以下几点：①为减少切削力和切削热的影响，粗、精加工应分开进行。使粗加工产生的热变形在精加工中可以得到纠正。并应严格控制精加工的切削用量，以减少零件加工时的变形。

②减少夹紧力的影响，工艺上可以采取以下措施：改变夹紧力的方向，即变径向夹紧为轴向夹紧，使夹紧力作用在工件刚性较好的部位；当需要径向夹紧时，为减少夹紧变形和使变形均匀，应尽可能使径向夹紧力沿圆周均匀分布，加工中可用过渡套或弹性套及扇形夹爪来满足要求；或者制造工艺凸边或工艺螺纹，以减少夹紧变形。

③为减少热处理变形的影响，热处理工序应置于粗加工之后、精加工之前，以便使热处理引起的变形在精加工中得以纠正。

9．深孔加工中首先应解决哪几个主要问题，两种排屑方式的特点如何？ 答：钻深孔时，要从孔中排出大量的切屑，同时又要向切削区注放足够的冷却润滑液。普通钻头由于排屑空间有限，冷却液进出通道没有分开，无法注入高压冷却液。所以，冷却、排屑是相当困难的。另外，孔越深，钻头就越长，刀杆刚性也越差，钻头易产生歪斜，影响加工精度与生产率的提高。所以，深孔加工中必须首先解决排屑、导向和冷却毫米几个主要问题，以保证钻孔精度。保持刀具正常工作，提高刀具寿命和生产率。

常用的排屑方式有外排屑和内排屑两种，外排屑时，刀具结构简单，不需用专用设备与专用辅具，排屑空间较大，但切屑排出时易划伤孔壁。内排屑时，将增大刀杆外径，提高刀杆刚度，有利于提高进给量和生产率。冷却排屑效果较好，刀杆稳定，可提高孔的精度和降低孔的表面粗糙度值。

10．滚齿与插齿加工分别用于什么场合？

答：滚齿用于加工精度在7～9级，最高可达4～5级，齿面Ra为1.6～0.4微米的外齿轮；插齿机主要加工精度在7～8，最高可达6，齿面Ra为1.6～0.2米的外齿轮的双连具轮和内齿轮。滚齿是在滚齿机上进行，主要用于滚切直齿和斜齿外啮合圆柱齿轮及蜗轮的轮齿。滚齿的加工精度一般在7～9级，最高可达4～5级，齿面粗糙度值Ra可达1.6～0.4μm。滚齿可作为剃齿或磨齿等齿形精加工之前的粗加工和半精加工。

插齿是在插齿机上进行，主要用于加工直齿圆柱齿轮的轮齿，尤其适合加工内齿轮和多联齿轮的轮齿，还可加工斜齿轮、人字齿轮、齿条、齿扇及特殊齿形的轮齿。插齿加工精度一般在7～8级，最高可达6级，齿面粗糙度值Ra可达1.6～0.2μ m，可作为齿轮淬硬前的粗加工和半精加工。加工较大模数齿轮时，插齿因插齿机和插齿刀的刚性较差，切削时又有空行程存在，生产率比滚齿低；但加工较小模数齿轮，尤其是宽度较小的齿轮时，其生产率不低于滚齿。

11．剃齿原理是什么？它能提高齿轮工件哪些方面的精度？ 答：剃齿加工原理相当于一对斜齿轮副的啮合过程，能进行剃齿切削的必要条件是齿轮副的齿面间有相对滑移，相对滑移的速度就是剃齿的切削速度。剃齿刀在加工过程中，在齿面上产生相对滑动，从齿面上刮下很薄的切屑，在啮合过程中逐渐将余量切除。

剃齿能校正前一工序中留下的齿形误差、基节误差、相邻周节误差和齿圈的12．分析珩齿与磨齿有什么异同点？

答：珩齿的加工原理与剃齿相同，珩齿可修正齿形淬火后引起的变形，减小径向圆跳动。

齿面表面粗糙度值，提高相邻周节的精度，并能修正齿轮的短周期分度误差，加工成本低、效率高。磨齿是精加工精密齿轮、特别是加工淬硬的精密齿轮的常用方法，对磨前齿轮的误差或热处理变形有较强的修正能力，但生产率比珩齿低得多，加工成本高，据齿面渐开线形成原理的不同，磨齿可分为成形磨齿和展成磨齿两种。

13．对不同精度的圆柱齿轮，其齿形加工方案如何选择？

答：齿轮加工的工艺路线一般为：毛坯制造与热处理一齿坯加工一轮齿加工一齿端加工一轮齿热处理一精基准修正一轮齿精加工一检验。

对8级精度以下的调质齿轮，用滚齿或插齿就能达到要求，对于淬火齿轮，可采用滚（或插）齿一齿端加工一热处理一修正内孔的方案，但淬火前应将精度相应提高一级，或在淬火后珩齿。

对6～7级精度的齿轮，可用剃一珩齿方案，即滚齿（或插齿）一齿端加工一剃齿一表面淬火一修正基准一珩齿。也可用磨齿方案，即滚齿（或插齿）一齿端加工一渗碳淬火一修正基准一磨齿。剃一珩方案生产率高，广泛用于7级精度齿轮的成批生产中；磨齿方案生产率较低，一般用于6级精度以上或低于6级精度但淬火后变形较大的齿轮。

对5级以上的高精度齿轮，一般应取磨齿方案。

第五篇：轴类零件加工工艺及夹具毕业设计论文

摘要

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、凸轮以及连杆等传动件，按照结构类型不同，轴可以分为很多种如：阶梯轴、锥度心轴、空心轴、凸轮轴等，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。根据零件的结构类型、及其功能，运用定位夹紧的知识从而完成了夹具设计。关键词：轴类零件、轴颈、夹具、工艺分析

目录

目录…………………………………………………………………………………………………………… 1 第一章 轴类零件技术要求......................................................................................................2 1、1尺寸精度......................................................................................................................2 1、2几何形状精度.............................................................................................................2 1、3 相互位置精度............................................................................................................2 1、4表面粗糙度..................................................................................................................2 第二章 轴类零件的毛胚和材料.............................................................................................3 2、1 轴类零件的选材.......................................................................................................3 2、2 轴类零件的切削用量选择.....................................................................................3 第三章 轴类零件一般加工要求及方法...............................................................................4 3、1 轴类零件加工工艺规程..........................................................................................4 3、2 轴类零件加工注意事项..........................................................................................4 3、3节轴类零件加工的技术要求..................................................................................4 第四章 夹具设计........................................................................................................................6 4、1夹具的现状与发展....................................................................................................6 4、2夹具的作用…………………………………………………………………………… 7 4、3夹具的分类……………………………………………………………………………7 4、4定位原理......................................................................................................................9 第五章 轴类零件的工艺路线...............................................................................................11 5、1主轴的加工工艺分析.............................................................................................11 5、2选择零件材料……………………………………………………………………… 12 5、3确定零件加工方法................................................................................................13 5、4定位基准..................................................................................................................13 5、5加工尺寸的切削用量………………………………………………………………14 5、6定工艺过程………………………………………………………………………… 14 6、1心轴的编程编制......................................................................................................15 6、2 心轴的加工路径……………………………………………………………………16

第六章 心轴的编程及加工路径...........................................................................................15 结束语...........................................................................................................................................18 谢

词

.........................................................................................................................................19 参考文献......................................................................................................................................20

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第一章 轴类零件技术要求 1、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）。1、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。1、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。1、4、表面粗糙度

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

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第二章 轴类零件的毛胚和材料 2、1 轴类零件的选材

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。

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。2、2 轴类零件的切削用量的选择 2、2、1传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。2、2、2车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取

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第三章 轴类零件加工要求方法 3、1 轴类零件加工注意事项

在学校机械加工实习课中，轴类零件的加工是学生练习车削技能的最基本也最重要的项目，但学生最后完工工件的质量总是很不理想，经过分析主要是学生对轴类零件的工艺分析工艺规程制订不够合理。

轴类零件中工艺规程的制订，直接关系到工件质量、劳动生产率和经济效益。一零件可以有几种不同的加工方法，但只有某一种较合理，在制订机械加工工艺规程中，须注意以下几点：

（1）零件图工艺分析中，需理解零件结构特点、精度、材质、热处理等技术要求，且要研究产品装配图，部件装配图及验收标准。

（2）渗碳件加工工艺路线一般为：下料→锻造→正火→粗加工→半精加工→渗碳→去碳加工（对不需提高硬度部分）→淬火→车螺纹、钻孔或铣槽→粗磨→低温时效→半精磨→低温时效→精磨。

（3）粗基准选择：有非加工表面，应选非加工表面作为粗基准。对所有表面都需加工的铸件轴，根据加工余量最小表面找正。且选择平整光滑表面，让开浇口处。选牢固可靠表面为粗基准，同时，粗基准不可重复使用。

（4）精基准选择：要符合基准重合原则，尽可能选设计基准或装配基准作为定位基准。符合基准统一原则。尽可能在多数工序中用同一个定位基准。尽可能使定位基准与测量基准重合。选择精度高、安装稳定可靠表面为精基准。3、2 轴类零件的热处理

（1）加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。

（2）调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。（3）表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。（4）精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。3、3 轴类零件加工的技术要求

（1）尺寸精度轴类零件的主要表面常为两类，一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT5～IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，通常为IT6~IT9。

（2）几何形状精度主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。

（3）相互位置精度包括内、外表面，重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重

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要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。

（4）表面粗糙度轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。

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第四章 夹具的设计

一、现状及发展

夹具最早出现在18世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。1．夹具的现状

国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80%左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20%左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：（1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；（2）能装夹一组具有相似性特征的工件；（3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；

（4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；

（5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；

（5）提高机床夹具的标准化程度。2．现代机床夹具的发展方向

现代机床夹具的发展方向主要表现为标准化、精密化、高效化和柔性化等四个方面。

（1）标准化 机床夹具的标准化与通用化是相互联系的两个方面。目前我国已有夹具零件及部件的国家标准：GB/T2148~T2259－91以及各类通用夹具、组合夹具标准等。机床夹具的标准化，有利于夹具的商品化生产，有利于缩短生产准备周期，降低生产总成本。（2）精密化 随着机械产品精度的日益提高，势必相应提高了对夹具的精度要求。精密化夹具的结构类型很多，例如用于精密分度的多齿盘，其分度精度可达±0.1"；用于精密车削的高精度三爪自定心卡盘，其定心精度为5μm。

（3）高效化 高效化夹具主要用来减少工件加工的基本时间和辅助时间，以提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。常见的高效化夹具有自动化夹具、高速化夹具和具有夹紧力装置的夹具等。例如，在铣床上使用电动虎钳装夹工件，效率可提高5倍左右；在车床上使用高速三爪自定心卡盘，可保证卡爪在试验转速为9000r/min的条件下仍能牢固地夹紧工件，从而使切削速度大幅度提高。目前，除了在生产流水线、自动线配置相应的高效、自动化夹具外，在数控机床上，尤其在加工中心上出现了各种自动装夹工件的夹具以及自动更换夹具的装置，充分发挥了数控机床的效率。（4）柔性化 机床夹具的柔性化与机床的柔性化相似，它是指机床夹具通过调整、组合等方式，以适应工艺可变因素的能力。工艺的可变因素主要有：工序特征、生产批量、工件的形状和尺寸等。具有柔性化特征的新型夹具种类主要有：组合夹具、通用可调夹具、成组夹具、模块化夹具、数控夹具等。为适应现代机械工 ６

业多品种、中小批量生产的需要，扩大夹具的柔性化程度，改变专用夹具的不可拆结构为可拆结构，发展可调夹具结构，将是当前夹具发展的主要方向。

二、夹具的作用(1)保证加工精度

采用夹具安装，可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置，工件的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，其加工精度高而且稳定。(2)提高生产率、降低成本

用夹具装夹工件，无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧，显著地减少了辅助工时；用夹具装夹工件提高了工件的刚性，因此可加大切削用量；可以使用多件、多工位夹具装夹工件，并采用高效夹紧机构，这些因素均有利于提高劳动生产率。另外，采用夹具后，产品质量稳定，废品率下降，可以安排技术等级较低的工人，明显地降低了生产成本。(3)扩大机床的工艺范围

使用专用夹具可以改变原机床的用途和扩大机床的使用范围，实现一机多能。例如，在车床或摇臂钻床上安装镗模夹具后，就可以对箱体孔系进行镗削加工；通过专用夹具还可将车床改为拉床使用，以充分发挥通用机床的作用。4.1夹具的概念

机床夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。4.2 车床夹具的主要类型

在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具称为车床夹具。车床夹具多数安装在主轴上；少数安装在床鞍或床身上。车床夹具按工件定位方式不同分为：定心式、角铁式和花盘式等。4.3夹具的分类 4.3.1专门化分类：

（1）通用夹具 通用夹具是指已经标准化的，在一定范围内可用于加工不同工件的夹具。例如，车床上三爪卡盘和四爪单动卡盘，铣床上的平口钳、分度头和回转工作台等。这类夹具一般由专业工厂生产，常作为机床附件提供给用户。其特点是适应性广，生产效率低，主要适用于单件、小批量的生产中。

（2）专用夹具 专用夹具是指专为某一工件的某道工序而专门设计的夹具。其特点是结构紧凑，操作迅速、方便、省力，可以保证较高的加工精度和生产效率，但设计制造周期较长、制造费用也较高。当产品变更时，夹具将由于无法再使用而报废。只适用于产品固定且批量较大的生产中。

（3）通用可调夹具和成组夹具 其特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。用于相似零件的成组加工所用的夹具，称为成组夹具。通用可调夹具与成组夹具相比，加工对象不很明确，适用范围更广一些。（4）组合夹具 组合夹具是指按零件的加工要求，由一套事先制造好的标准元件和部件组装而成的夹具。由专业厂家制造，其特点是灵活多变，万能性强，制造周期短、元件能反复使用，特别适用于新产品的试制和单件小批生产。

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（5）随行夹具 随行夹具是一种在自动线上使用的夹具。该夹具既要起到装夹工件的作用，又要与工件成为一体沿着自动线从一个工位移到下一个工位，进行不同工序的加工。4.3.2按使用分类：

由于各类机床自身工作特点和结构形式各不相同，对所用夹具的结构也相应地提出了不同的要求。按所使用的机床不同，夹具又可分为：车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具和其他机床夹具等。4.3.3按夹紧分类

根据夹具所采用的夹紧动力源不同，可分为：定心式夹具、角铁式夹具、花盘式夹具、手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具等。

4.4定心式车床夹具

在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。4.5角铁式车床夹具

角铁式车床夹具：在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。4.6花盘式车床夹具

这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。4.7定位原理 4.7.1完全定位

工件在夹具中的定位的六个自由度全部被夹具中的定位元件所限制，而在夹具中占有完全确定的惟一位置，称为完全定位，当工件在x、y、z三个坐标方向上均有尺寸要求或位置精度要求时，一般采用这种定位方式。4.7.2部分定位

工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。

在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。4.7.3过定位（重复定位）

几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。一般情况下，应该避

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免使用过定位。

通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。

过定位亦可合理应用虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。

工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床（夹具）有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强，尾架的扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。4.7.4欠定位

按工序的加工要求，工件应该限制的自由度而未予限制的定位，称为欠定位。在确定工件定位方案时，欠定位时绝对不允许的。工件的同一自由度背二个或二个以上的支撑点重复限制的定位，称为过定位。在通常情况下，应尽量避免出现过定位。

4.8夹具的组成 4.8.1定位元件

它与工件的定位基准相接触，用于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动间的相对正确位置。4.8.2夹紧装置

用于夹紧工件，在切削时使工件在夹具中保持既定位置。4.8.3对刀、引导元件或装置

这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置。用于确定刀具在加工前正确位置的元件，称为对刀元件，如对刀块。用于确定刀具位置并导引刀具进行加工的元件，称为导引元件。4.8.4连接元件

使夹具与机床相连接的元件，保证机床与夹具之间的相互位置关系。4.8.5夹具体

用于连接或固定夹具上各元件及装置，使其成为一个整体的基础件。它与机床有关部件进行连接、对定，使夹具相对机床具有确定的位置。4.8.6其它元件及装置

有些夹具根据工件的加工要求，要有分度机构，铣床夹具还要有定位键等。以上这些组成部分，并不是对每种机床夹具都是缺一不可的，但是任何夹具都必须有定位元件和夹紧装置，它们是保证工件加工精度的关键，目的是使工件定准、夹牢。

4.9夹具的功用

4.9.1能稳定地保证工件的加工精度

用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。4.9.2能减少辅助工时，提高劳动生产率

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使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。4.7.4能扩大机床的使用范围，实现一机多能

根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。例如在车床的溜板上或摇臂钻床工作台上装上镗模，就可以进行箱体零件的镗孔加工。

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第五章 轴类零件工艺路线

（1）轴类零件是常见的零件之一。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、空心轴等。它们在机器中用来支承齿轮、带轮等传动零件，以传递转矩或运动。

（2）对于7级精度、表面粗糙度Ra0.8～0.4μm的一般传动轴，其工艺路线是：正火－车端面钻中心孔－粗车各表面－精车各表面－铣花键、键槽－热处理－修研中心孔－粗磨外圆－精磨外圆－检验。

（3）轴类零件一般采用中心孔作为定位基准，以实现基准统一的方案。在单件小批生产中钻中心孔工序常在普通车床上进行。在大批量生产中常在铣端面钻中心孔专用机床上进行。

（4）中心孔是轴类零件加工全过程中使用的定位基准，其质量对加工精度有着重大影响。所以必须安排修研中心孔工序。修研中心孔一般在车床上用金刚石或硬质合金顶尖加压进行。

（5）对于空心轴（如机床主轴），为了能使用顶尖孔定位，一般均采用带顶尖孔的锥套心轴或锥堵。若外圆和锥孔需反复多次、互为基准进行加工，则在重装锥堵或心轴时，必须按外圆找正或重新修磨中心孔。

（6）轴上的花键、键槽等次要表面的加工，一般安排在外圆精车之后，磨削之前进行。因为如果在精车之前就铣出键槽，在精车时由于断续切削而易产生振动，影响加工质量，又容易损坏刀具，也难以控制键槽的尺寸。但也不应安排在外圆精磨之后进行，以免破坏外圆表面的加工精度和表面质量。

（7）在轴类零件的加工过程中，应当安排必要的热处理工序，以保证其机械性能和加工精度，并改善工件的切削加工性。一般毛坯锻造后安排正火工序，而调质则安排在粗加工后进行，以便消除粗加工后产生的应力及获得良好的综合机械性能。淬火工序则安排在磨削工序之前。

（8）台阶轴的加工工艺较为典型，反映了轴类零件加工的大部分内容与基本规律。下面就以减速箱中的传动轴为例，介绍一般台阶轴的加工工艺。

１１ 5、1传承轴图样分析

图5.1

（1）图5.1所示零件是减速器中的传动轴。它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。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的位置，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。

（2）根据工作性能与条件，该传动轴图样(图5.1)规定了主要轴颈M，N，外圆P、Q以及轴肩G、H、I有较高的尺寸、位置精度和较小的表面粗糙度值，并有热处理要求。这些技术要求必须在加工中给予保证。因此，该传动轴的关键工序是轴颈M、N和外圆P、Q的加工。5、2选择零件材料

该传动轴材料为45钢，因其属于一般传动轴，故选45钢可满足其要求。本例传动轴属于中、小传动轴，并且各外圆直径尺寸相差不大，故选择￠60mm的热轧圆钢作毛坯。

１２ 5、3确定零件的加工方法

1轴大都是回转表面，主要采用车削与外圆磨削成形。由于该传动轴的主要表面M、N、P、Q的公差等级(IT6)较高，表面粗糙度Ra值(Ra=0.8 um)较小，故车削后还需磨削。外圆表面的加工方案可为：粗车→半精车→磨削。

2加工时，由于切削余量大，工件受的切削力也大，一般采用卡顶法，尾座顶尖采用弹性顶尖，可以使工件在轴向自由伸长。但是，由于顶尖弹性的限制，轴向伸长量也受到限制，因而顶紧力不是很大。在高速、大用量切削时，有使工件脱离顶尖的危险。采用卡拉法可避免这种现象的产生。

精车时，采用双顶尖法（此时尾座应采用弹性顶尖）有利于提高精度，其关键是提高中心孔精度。

3刀架是车削细长轴极其重要的附件。采用跟刀架能抵消加工时径向切削分力的影响，从而减少切削振动和工件变形，但必须注意仔细调整，使跟刀架的中心与机床顶尖中心保持一致。

4切削细长轴时，常使车刀向尾座方向作进给运动（此时应安装卡拉工具），这样刀具施加于工件上的进给力方向朝向尾座，因而有使工件产生轴向伸长的趋势，而卡拉工具大大减少了由于工件伸长造成的弯曲变形。5、4定位基准

（1）合理地选择定位基准，对于保证零件的尺寸和位置精度有着决定性的作用。由于该传动轴的几个主要配合表面(Q、P、N、M)及轴肩面(H、G)对基准轴线A-B均有径向圆跳动和端面圆跳动的要求，它又是实心轴，所以应选择两端中心孔为基准，采用双顶尖装夹方法，以保证零件的技术要求。

（2）粗基准采用热轧圆钢的毛坯外圆。中心孔加工采用三爪自定心卡盘装夹热轧圆钢的毛坯外圆，车端面、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，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。5、5工尺寸和切削用量

（1）传动轴磨削余量可取0.5mm，半精车余量可选用1.5mm。加工尺寸可由此而定，见该轴加工工艺卡的工序内容。

（2）车削用量的选择，单件、小批量生产时，可根据加工情况由工人确定；一般可由《机械加工工艺手册》或《切削用量手册》中选取。5、6工艺过程

定位精基准面中心孔应在粗加工之前加工，在调质之后和磨削之前各需安排一次修研中心孔的工序。调质之后修研中心孔为消除中心孔的热处理变形和氧化

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皮，磨削之前修研中心孔是为提高定位精基准面的精度和减小锥面的表面粗糙度值。拟定传动轴的工艺过程时，在考虑主要表面加工的同时，还要考虑次要表面的加工。在半精加工￠52mm、￠44mm及M24mm外圆时，应车到图样规定的尺寸，同时加工出各退刀槽、倒角和螺纹；三个键槽应在半精车后以及磨削之前铣削加工出来，这样可保证铣键槽时有较精确的定位基准，又可避免在精磨后铣键槽时破坏已精加工的外圆表面。

１４

第六章 传承轴加工路径及编程 6、1心轴的工路径分析

采用一夹一顶装夹工件，粗、精加工外圆及加工螺纹。所用工具有外圆粗加工正偏刀（T01）、刀宽为2mm的切槽刀（T02）、外圆精加工正偏刀（T03）。加工工艺路线为：粗加工φ42mm的外圆（留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm）→粗加工φ35mm的外圆（留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm）→粗加工φ28mm的外圆（留余量：径向0.5mm，轴向0.3mm）→精加工φ28mm的外圆→精加工螺纹的外圆（φ34.85mm）→精加工φ35mm的外圆→精加工φ42mm的外圆→切槽→加工螺纹→切断。

调头用铜片垫夹φ42mm外圆，百分表找正后，精加工φ20mm的内孔。所用刀具有45°端面刀（T01）、内孔精车刀（T02）。加工工艺路线为：加工端面→精加工φ20mm的内孔。

１５ 6、2心轴的程序编写

％7091 N10 G92 X100 Z10 N20 M03 S500 N30 M06 T0101 N40 G00 Z5 N50 X47 Z2 N60 G80 X42.5 Z-364 F300 N70 G80 X38 Z-134.mj8+wdas80 G80 X35.5 Z-134.2 F300 N90 G80 X30 Z-47.2 F300 N100 G80 X28.5 Z47.2 F300 N110 G00 X100 N120 Z10 N125 T0100 N130 M06 T0303 N140 S800 N150 G00 Z1 N160 X24 N170 G01 X28 Z-1 F100 N180 Z-47.5 N190 X32.85 N200 X34.85 Z-48.5 N210 Z-70.5 N220 X35 N230 Z-134.5 N240 X42 N230 Z-360.5 N240 G00 X100 N250 Z10 N255 T0300 N260 M06 T0202 N270 S300 N280 G00 X45 Z-134.5 N290 G01 X34 F50 N300 X36 N310 G00 Z-70.5 N320 G01 X33 N330 X36 N340 Z-69.5 N350 X33

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N360 X36 N370 G00 X100 N380 Z10 N385 T0200 N390 M06 T0404 N400 S400 N410 G00 X37 Z-45 N420 G76 R4 A60 X33.65 Z-72 I0 K0.8 F1.5 N430 G00 X100 N440 Z10 N445 T0400 N450 M06 T0202 N460 S300 N470 G00 Z-363.5 N480 X45 N490 G01 X5 F50 N500 G00 X100 N510 Z10 N515 T0200 N518 M05 N520 M02 ％7092 N10 G92 X100 Z50 N20 M03 S600 N30 M06 T0101 N40 G90 G00 X20 Z2 N50 G01 X14 Z-1 F100 N60 Z0 N80 G00 X100 Z50 N85 T0100 N90 M06 T0202 N100 G00 X24 Z1 N110 G01 X20 Z-1 F100 N120 Z-35 N130 X18 N140 G00 F50 N150 X100 N160 T0200 N165 M05 N180 M02

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结束语

通过做毕业设计，使我对书本的知识有了更深一步的认识和理解，知道了理论联系实际的重要性；另外，对如何查阅资料与合理利用有了更深入的了解；本次毕业设计过程中进行了工件的工艺路线分析、工艺过程的分析、轴类零件与夹具的设计与分析，是对我在大学期间所学的专业知识的一个检验，也是对所学知识的运用和综合；通过做毕业设计的这个过程，对我以后参加实际工作一定有很好的锻炼意义和指导作用。

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致谢辞

本设计的完成是在我们李秀珍指导老师的细心的指导下进行的，在设计中每次遇到困难，我们的老师都非常耐心的给我们讲解，正是因为有了她这样不辞辛苦的讲解，才使我们的毕业设计进行的这么顺利。

在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业论文。

从设计到选材，再到资料的收集，到毕业设计的修改的全部过程，都花了我们李秀珍老师许多的时间和精力，对此我向您表示中心的感谢，您的严谨治学的态度和高度的责任心使得我们的同学受益终身。

同时我也要感谢我的同学，在我的毕业设计中得到了许多你们的帮助，帮我及时发现问题帮我改正，使我的设计顺利的完成，对此我向你们深表谢意。

本设计参考了大量的文献资料，在此向学术界的各位前辈学 长们致敬、感谢你们！

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参考文献

1.夏伯雄，数控技术，水利水电出版社，2010 2.朱明松，数控铣床编程与操作项目教程，机械工业出版社，2007 3.王大伟.刘瑞素，数控系统，化学工业出版社，2005 4.柳河，数控编程，东北林业大学出版社，2005 5.李一民，数控机床，东南大学出版社，2005 6.朱明松，数控铣床编程与操作项目教程，机械工业出版社，2007 ２０