数控车床复杂零件加工的毕业设计

数控车床复杂零件的加工

摘要：

本设计主要为数控车床加工具有一定代表性的轴类复杂零件，其加工工艺包括：螺纹、圆锥、阶梯轴、圆弧配合、盲孔等加工。具体还包括毛坯的选择、零件结构工艺的分析、及加工定位基准，加工工艺路线的确定。工序卡片的制定，加工余量、工序尺寸、公差以及工艺尺寸链的计算，数控对刀的方法，最后编写工件的数控车削程序。

关键词:复杂零件 工艺分析 工艺尺寸 工序卡 数控编程

一、零件结构工艺分析、毛坯及加工定位基准的确定

（一）零件图分析 1.零件图如下：

零件图

2．零件图的读取

该零件图是通过对平面图进行分析和综合的过程，为了研究零件图的设计合理性、分析加工工艺性、提高和改进产品质量打下基础

（1）此零件为阶梯轴，材料为45#钢，采用1：1比例。共有5个轴段，需要加工外圆、螺纹。

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（2）本阶梯轴结构形状较复杂，故采用一个主视图和局部剖视将结构完全表达。

（3）从图纸上可以看出，径向尺寸基准为中心线，尺寸以中心线标注，轴向尺寸基准为右端面，M20的轴段定位基准都是右端面，基准比较统一。尺寸标注比较齐全，没有遗漏。Φ40的轴段尺寸精度和表面粗糙度要求较高，可知此轴段为配合轴段。M20的螺纹导程为2mm，螺纹总长有长度要求。

（4）直径为φ40mm轴段，直径公差为0.03mm，公差等级为IT8级，表面粗糙度为1.6?m，槽为5x5；螺纹和槽宽轴段总长长度要求20mm，工件没有形状公差，没有相互位置公差要求。

（5）该轴带有圆弧及螺纹，在加工内螺纹时一定要加退刀槽。 （6）该轴相对复杂,工序较多，精度不好把握。 （二）工件的结构工艺性分析 1．轴类零件加工的工艺分析 (1)轴类零件加工的工艺路线 1)基本加工路线

外圆加工的方法很多，基本加工路线可归纳为四条。 ① 粗车—半精车—精车

对于一般常用材料，这是外圆表面加工采用的最主要的工艺路线。 ② 粗车—半精车—粗磨—精磨

对于黑色金属材料，精度要求高和表面粗糙度值要求较小、零件需要淬硬时，其后续工序只能用磨削而采用的加工路线。 ③ 粗车—半精车—精车—金刚石车

对于有色金属，用磨削加工通常不易得到所要求的表面粗糙度，因为有色金属一般比较软，容易堵塞沙粒间的空隙，因此其最终工序多用精车和金刚石车。 ④ 粗车—半精—粗磨—精磨—光整加工

对于黑色金属材料的淬硬零件，精度要求高和表面粗糙度值要求很小，常用此加工路线。

2)典型加工工艺路线

轴类零件的主要加工表面是外圆表面，也还有常见的特形表面，因此针对各种

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精度等级和表面粗糙度要求，按经济精度选择加工方法。 对普通精度的轴类零件加工，其典型的工艺路线如下：

毛坯及其热处理—预加工—车削外圆—铣键槽—（花键槽、沟槽）—热处理—磨削—终检。

(2)轴类零件的预加工

轴类零件的预加工是指加工的准备工序，即车削外圆之前的工艺。 校直 毛坯在制造、运输和保管过程中，常会发生弯曲变形，为保证加工余量的均匀及装夹可靠，一般冷态下在各种压力机或校值机上进行校值，

(3) 轴类零件加工的定位基准和装夹

1）以工件的中心孔定位 在轴的加工中，零件各外圆表面，锥孔、螺纹表面的同轴度，端面对旋转轴线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，若用两中心孔定位，符合基准重合的原则。中心孔不仅是车削时的定为基准，也是其它加工工序的定位基准和检验基准，又符合基准统一原则。当采用两中心孔定位时，还能够最大限度地在一次装夹中加工出多个外圆和端面。

2）以外圆和中心孔作为定位基准（一夹一顶） 用两中心孔定位虽然定心精度高，但刚性差，尤其是加工较重的工件时不够稳固，切削用量也不能太大。粗加工时，为了提高零件的刚度，可采用轴的外圆表面和一中心孔作为定位基准来加工。这种定位方法能承受较大的切削力矩，是轴类零件最常见的一种定位方法。 3）以两外圆表面作为定位基准 在加工空心轴的内孔时，（例如：机床上莫氏锥度的内孔加工），不能采用中心孔作为定位基准，可用轴的两外圆表面作为定位基准。当工件是机床主轴时，常以两支撑轴颈（装配基准）为定位基准，可保证锥孔相对支撑轴颈的同轴度要求，消除基准不重合而引起的误差。

4）以带有中心孔的锥堵作为定位基准 在加工轴的外圆表面时，往往还采用代中心孔的锥堵或锥套心轴作为定位基准，见图所示。

锥堵或锥套心轴应具有较高的精度，锥堵和锥套心轴上的中心孔即是其本身制造的定位基准，又是空心轴外圆精加工的基准。因此必须保证锥堵或锥套心轴上锥面与中心孔有较高的同轴度。在装夹中应尽量减少锥堵的安装此书，减少重复安装误差。实际生产中，锥堵安装后，中途加工一般不得拆下和更换，直至加工完毕。

2．轴类零件的功用、结构特点及技术要求

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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Ra2.5～0.63μm，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm。

3．工件的工艺分析

此工件需要切削螺纹，因此必须要增加退刀槽，退刀槽宽度不小于1.2倍螺距，深度超过丝底尺寸, 其作用：1、便于车削螺纹退刀,不伤及工件其他尺寸；2、使螺纹上满扣。此工件槽宽为4mm大于螺纹导程28x1.5mm；退刀槽的深度2mm大于螺纹牙高；由于材料长度余量很小，用三爪夹持Φ54外圆加工；为了防止工件变形应先加工外圆再加工螺纹，加工中应先用外圆车刀加工零件端面和Φ40的外圆及R25、R15的圆弧部分，螺纹刀加工螺纹。

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