数控车床复杂零件加工的毕业设计

（三）确定毛坯 1.轴类零件的材料

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。

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。

2．零件毛配的确定 （1）钢的牌号和分类

工件的材料为45钢，为中碳钢含碳量为0.45%，具有较好的强度、韧性和硬度。经过调质处理可以获得较高的强度和韧性等综合力学性能，经过淬火后再回火，表面硬度可达45~52HRC。

（2）毛坯的确定

确定毛坯包括选择毛坯类型及制造方法、确定毛坯精度。机加工的工序数量、材料消耗和劳动量，很大程度上与毛坯有关。毛坯的形状越接近成品零件，即毛坯的精度越高，则零件的机械加工劳动量越少，材料消耗越少，机械加工的生产率可提高。但是毛坯的制造费用提高了。因此确定毛坯要从机械加工和毛坯制造两个方面来考虑，以求得最佳效果。

毛坯类型有铸、锻、压制、冲压、焊接、型材和板材等。需考虑因素： 零件的力学性能 当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。例如，材料是铸铁，就选用铸造毛坯，材料是钢材，且力学性能要求较高时，可选锻件；当力学性能要求较低时，可选型材和铸钢。

零件的形状和尺寸 形状复杂的毛坯常采用铸造的方法。薄壁零件不可用砂型

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铸造，尺寸大的铸件宜用砂型铸造，中小零件可用较先进的铸造方法，常见的一般用途的钢质阶梯轴零件，如各台阶直径相差不大，可用棒料；如台阶的直径相差较大，宜用锻件。尺寸大的零件，因受设备的限制一般用自有锻，中小型零件可选用模锻。形状复杂的钢质工件不宜用自有锻。

生产类型 大量生产应选精度和生产率都比较高的毛坯制造方法，用于毛坯制造的昂贵费用可由材料消耗的减少和机加工费用的降低来补偿。如铸造应选用金属模机造型或精密铸造，锻件应采用模锻、冷轧、和冷拉型材；单件小批生产则应采用木模。

具体生产条件 确定毛坯必须结合具体的生产条件，如现场毛坯制造的实际水平和能力、外协的可能性。

充分考虑新工艺、新技术、新材料的可能性 为节省材料和能源，随着毛坯制造项专业化生产的发展，目前新工艺、新技术、新材料发展很快，经济效果显著。

3．此工件加工次数较多，各轴段直径相差较大，力学性能要求不高，材料为45钢，因此毛坯选择棒料，零件最大直径为φ55，尺寸精度较低，零件长度为133mm，加上夹持部分，毛坯选择φ54mmx200mm的棒料。 （四）基准的定义与选择 1．基准的定义

基准就是依据,是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。

在设计、加工、检验、装配机器零件和部件时，必须选择一些点、线、面，根据它们来确定其它点、线、面的尺寸和位置，那些作为依据的点、线、面就叫做基准。

基准根据起其功用不同，分为两大类：

（1）设计基准 设计基准是在设计图样上所采用的基准。 设计基准又可细分为： 尺寸设计基准与位置精度设计基准。

（2）工艺基准 工艺基准是在工艺过程中所采用的基准。按其在工艺过程中用途的不同，工艺基准又可分为四类：

工序基准 指的是在工序图上用来确定本工序所加工后的尺寸、形状、位置的基准。相应地，用来确定被加工表面位置的尺寸称为工序尺寸。

定位基准 在加工中用作定位的基准。

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定位基准按使用情况可分为两种： 定位粗基准：用未加工的表面作定位基准。 定位精基准：用已加工表面作为定位基准。 定位精基准按使用情况又可分为两种：

基本精基准：加工时是定位基准，装配时又是装配基准。如，齿轮的内孔。 辅助精基准：当零件上没有合适的表面作定位基准时，为便于安装和易于获得所需的加工精度，在工件上特意做出专门供定位用的表面。仅在加工中起作用，在装配中不起作用。例如：轴类零件加工中的中心孔就是辅助精基准。有关定位基准的选择问题将在下章介绍。

测（度）量基准即测量时所采用的基准。

装配基准：即装配时用来确定零、部件在产品中的相对位置所采用的基准。 2．工件基准的分析

此工件的径向尺寸设计基准为中心线，轴向尺寸设计基准为右端面。采用三爪自定位卡盘装夹，定位基面为外圆，可认为定位基准为中心线，满足基准重合原则。

二、拟定加工工艺路线、制定工序卡片 （一）加工方法的选择

机械零件的结构形状是多种多样的，但他们都是由平面、外圆柱面、内圆柱面或曲面等基本表面所组成。每一种表面都有多种加工方法，具体选择时应根据；零件的加工精度、表面粗糙度、材料结构形状尺寸及生产类型等，选用相应的加工方法和加工方案。

1.外圆表面加工方法的选择 外圆表面加工方法主要是车削和磨削。当表面粗糙度较小时，还要经光整加工。

2.外圆加工工序安排。

表1-1外圆加工工序安排

序号 加工精度 加工方法 （公差等级表示） 粗车 IT11-13 加工粗糙度值 Ra/?m 12.5-50 适用于淬火钢适用范围 1 7

2 3 4 5 6 7 粗车-半精车 粗车-半精车-精车 粗车-半精车-精车-滚压（或抛光） 粗车-半精车-精车-细车 粗车-半精车-磨削 粗车-半精车-粗磨-精磨 粗车-半精车-粗磨-精磨-超精加工 IT8-10 IT7-8 IT7-8 IT6-7 IT7-8 IT6-7 3.2-6.3 1.6-3.2 0.25-0.2 0.2-0.63 0.4-0.8 0.1-0.4 以外的各种金属 主要用于淬火钢，也可用于为淬火钢，但8 IT15 0.012-0.1 不宜加工有色金属。 主要用于要求9 粗车-半精车-精车-精细车 IT6-7 0.025-0.4 较高的有色金属。 10 11 粗车-半精车-粗磨-精磨-粗车-半精车-精车-粗磨-IT5以上 IT5以上 0.006-0..25 0.006-0.1 极高精度的外圆加工 最终工序为车削的加工方案，适用于除淬火钢以外的各种金属。

最终工序为磨车削的加工方案，适用于淬火钢、未淬火钢和铸铁，不适于有色金属，因韧性大，磨削时易堵砂轮。另淬火钢和铸铁硬度高，车削加工困难，不能采用车削。

3．该工件加工方法的确定

该工件公差等级为IT8级，表面粗糙度为1.6?m，从表1-1中可以查出此工件的加工方法为：粗加工、半精加工和精加工。

（二）确定装夹方案 1．夹具的选择原则：

由于夹具确定了零件在机床坐标系中的位置，即加工原点的位置，因而首先要求夹具能保证零件在机床坐标系中的正确方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，主要考虑下列几点：

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