C6150车床主轴的加工数控工艺规程设计毕业设计(论文).doc

唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目：C6150车床主轴的加工（数控）工艺规程设计 专科教育部06机械制造与自动化 系 别：_张兰柱 班 级：_韩来吉姓 名：_指 导 教 师：_2009年6月8 日C6150车床主轴的加工（数控）工艺规程设计摘 要数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造的渗透形成的机电一体化产品选这个题目的目的是它能体现出我对所学知识的掌握程度和灵活规范的运用所学知识，在我认为要成为一名合格的大学生，以自己的的思路用所学的知识来完成一份成功的毕业设计是必不可少的。此次的毕业设计主要解决的问题是零件的装夹、刀具的对刀、工艺路线的制订、工序与工步的划分、刀具的选择、切削用量的确定、车削加工程序的编写、机床的熟练操作。主要困难的是装夹中的水平Z向长度难以保证、切削用量的参数设定 、对刀的精度 、工艺路线的制订。运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操作的一次综合练习，能让我感触当代科学的前沿，体验数控魅力，为人们的生活带来方便，进一步认识数控技术，熟练数控机床的操作，掌握数控，开发数控内在本文是基于机械配件在数控车床上的数控编程及工艺的设计。数控加工工艺的分析、工艺路线的设计、程序的编制、刀具的选择及刀具参数的确定是以数控车床为平台，根据加工工艺的具体分析确定了整体思路并且完成工艺的制定。从而完成本次毕业设计，本文通过综合运用三年来学过的知识对一个零件的加工进行了设计。本文内容包括以下几个部分：加工工艺的设计、定位基准选择、刀具参数选择、程序的编制。关键词机械制造 车床 主轴 数控加工 机械工艺设计 定位基准 程序编制 刀具参数 加工工艺目 录摘 要I第1章 绪论11.1 课题背景1第二章 设计任务书3第三章 C6150型车床主轴的加工工艺规程 5 3.1零件图的分析53.1.1零件的结构工艺性分析6 3.1.2基本尺寸分析6 3.1.3表面精度分析7 3.1.4形位公差分析7 3.2 毛坯的选定7 3.2.1轴类零件的工作条件73.2.2 轴类零件的失效方式8 3.2.3 轴类零件的性能要求83.2.4 轴类零件材料及选材方法93.2.5 C6150型车床主轴的毛坯选择9 3.3 零件的加工工艺分析103.3.1 工艺分析103.3.2 加工方法和加工阶段划分 103.3.3 工序顺序的安排103.3.4 C6150车床主轴工艺过程11 3.4设备选择123.4.1根据零件的结构特点选择机床的类型123.4.2根据零件的外形尺寸选择机床的规格123.4.3根据零件加工精度及表面粗糙度选择机床的精度等级123.5零件定位基准及装夹方式的确定133.5.1定位基准的选择133.5.2夹具的选择133.5.3定位元件的选用143.5.4 C6150主轴的定位基准和装夹方式的确定143.6选择刀具及对刀 153.6.1刀具的分类153.6.2刀具的选择及切削参数的选择163.6.3确定对刀方式173.6.4选择合理的对刀点及换刀点183.7制定合理的数控车削加工方案193.7.1数控车削加工顺序的安排 193.7.2数控车削加工工序卡片203.8切削用量的选择 203.8.1合理选择切削用量的原则203.8.2选择切削用量203.8.3切削用量的计算213.9加工程序233.9.1大端外圆粗车程序233.9.2小端外圆粗车程序243.9.3小端锥孔粗车程序243.9.4小端锥孔半精车程序253.9.5大端锥孔粗车程序253.9.6大端外圆半精车程序263.9.7小端外圆粗车程序273.9.8螺纹车削程序28第四章 设计小结30第五章 参考文献 31谢辞32附录132附录233附录333附录434作者简介36第1章 绪论1.1 课题背景数控机床是机电一体化最典型的产品，利用数字化控制机械加工过程，不仅可提高产品的质量和生产率，同时也可以降低劳动强度。数控技术发展迅猛，数控机床应用越来越普及，国家将数控人才列为目前四大紧缺人才之一，学习和掌握数控加工技术已成为一种新的趋势。数控既是数字控制。数控技术即NC技术，是指用数字化信息发出指令并实现自动化控制的技术。计算机数控是指计算机实现部分或全部的数控功能。采用数控技术的自动控制系统为数控系统，采用计算机数控技术的自动控制系统为计算机数控系统，其被控制的对象是机床，则称为数控机床。如今，数控机床已经在机械加工行业中占据了非常重要的地位，其应用领域逐步扩大到汽车、轮船、机床等机械制造行业。数控机床的自动化程度高，并具有数据通信功能，它可以与计算机辅助设计CAD、自动检验CAT及生产管理等进行联网，组成生产过程自动化的现代制造生产系统。目前，世界先进制造技术不断兴起，超高速切削、超精密加工技术的应用，柔性制造系统的迅速发展和个人计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，如今数控机床朝着以下几个发面发展：（）高速化速度和精度是数控机床的两个重要指标，它直接关系到效率和产品的质量。高速切削可以减少切削深度，有利于克服机床振动、降低传入零件的热量及减少热变形，从而提高加工精度，改善加工表面质量。新一代高速数控机床的车削和铣削的切削速度已达到5000-8000m/mim以上，主轴转速在30000r/min以上，数控机床能在极短时间内实现升速和降速，以保持很高的定位精度。（）高精度化数控系统带有高精度的位置检测装置，并通过在线自动补偿技术来消除或减少热变形、力变形和刀具磨损的影响，使加工一致性的精度得到保证，进一步提高了定位精度。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提高新的要求，新材料、新零件的出现以及更高精度要求的提出都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，是适应现代科技必由之路。（）多功能化数控机床的发展已经模糊了粗、精加工工序的概念，加工中心的出现打破了传统的工序界限和分开加工的工艺规程。配有自动换刀机构的各类加工中心，能在一台机床上同时实现铣削、镗削、钻削、车削、铰孔、扩孔等多种工序的加工。现代数控机床还采用了多主轴、多面体切削，即同时对一个零件的不同部位进行不同方式的切削加工，；减少了在不同机床上的转换而引起的时间浪费。（）智能化随着人工智能在计算机领域中的应用，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理、使新一代数控系统具有自动编程、模糊控制、学习控制自适应控制等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统，使自诊断和故障监控功能更加完善。（）高柔性化数控机床在提高单机柔性化的同时，正朝着单元柔性化和系统柔性化方向发展。柔性制造系统是一种在批量生产下，高柔性和高自动化程度的制造系统它综合了高效、高质量及高柔性的特点，解决了长期以来中小批量、多品种产品自动化生产的技术难题。（）可靠性最大化数控机床的可靠性一直是用户最关心的指标。数控系统继续向高集成度方向发展，以减少元器件的数量来提高可靠性，同时使系统更加小型化、微型化：利用多CPU的优势，实现故障自动排除，增强可靠性。此外，数控机床也在朝着模块化、专门化、个性化方向发展。数控机床结构模块化，以适应数控机床多品种、小批量加工零件的特点；数控功能专门化，以及机床性能价格显著提高；个性化也是近几年来数控机床特别明显的发展趋势。设计说明书1. 设计前准备一份完美的设计与设计前的准备是离不开的，首先我们要熟悉设计任务书，明确设计任务和要求，了解零件的形状，尺寸精度和表面粗糙度，材料的工艺特性等技术要求和生产批量特点，此题的设计受到刀具、量具、辅具、机床的限制，加工特点适合车床的特性，如加工工序集中、加工精度高、自动化程度高、加工效率高、能进行各种平面、曲面的混合加工，对各种孔能进行钻、扩、车、镗的加工，被加工零件的内容与相关知识结合起来，具体的相关知识有机床操作、程序编制、装夹、零件的加工标准、加工基准的选择、公差配合、加工工艺分析与编制、加工工艺种类的选择、切削参数的选择、零件的检测等，通过实际加工来考核我们的综合能力。本题主要考察以下内容：（1）识图能力，能将加工零件图内容分解成零件的加工工艺图。（2）能进行加工工艺编制和工艺分析。（3）能正确选择零件的设计基准，工艺基准和测量基准，尽量符合基准统一原则，根据加工需要建立加工工艺基准。（4）能合理选择使用刀具，合理选择切削参数。（5）编制合理的加工工序，提高加工效率。（6）快速的编制程序。（7）能熟练加工具有代表性的平面、曲面、孔、槽等几何形状的加工要素。（8）能使用变量编制程序。（9）能使用多种方式的刀具半径补偿功能。（10）对公差配合的考核，这里包括尺寸公差，形状公差以及尺寸的分析。（11）考核操作人员用试切法对复杂高精度零件的加工技能。（12）熟练操作机床。（13）安全文明生产及质量管理。（14）能利用检测装备直接或间接地检测出工件的尺寸和精度第2章设计任务书毕业设计（论文）任务书 机电二系 系 机械制造及自动化 专业 06机械制造及自动化 班 姓名： 张兰柱 毕业设计（论文）时间： 2009 年 4 月 6 日 至 2009 年 6 月 5 日毕业设计（论文）题目： C6150车床主轴的加工（数控）工艺规程设计 毕业设计（论文）任务1、开题报告的编写2、熟悉原始资料3、制定工作进度计划4、学习查阅参考文献5、毛坯的确定、绘制毛坯图6、拟定工艺路线7、确定各工序的加工余量8、计算工序尺寸及其公差、绘制工序图9、选择切削用量和计算时间定额10、确定各工序的技术要求及检验方法11、技术经济分析12、最佳方案的选择13、编制工艺文件14、撰写、翻译、打印毕业设计毕业设计（论文）进度计划安排阶段应完成的主要工作计划起止时间1熟悉原始资料、开题报告的编写4.64.102制定工作进度计划、学习查阅参考文献4.275.13毛坯的确定、拟定工艺路线5.45.84确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差5.115.155选择切削用量和计算时间定额、确定各工序的技术要求及检验方法5.185.226技术经济分析、最佳方案的选择、编制工艺文件5.255.297撰写、翻译、打印毕业设计6.16.38准备文件和毕业答辩6.46.5主要参考文献1.郧建国.机械制造工程.北京：机械工业出版社，2002.72.机械工人.北京：机械工业出版社，1992(9)3.张国文.机械制造基础.北京：人民邮电出版社，2006.14.蔡国铭.黄俊明.吴运明.Unlgraphics/CAM三轴铣削加工.北京：中国铁道出版社.20035.成大先.机械设计手册.第四版.第三卷.北京：机械工业出版社，1990.46.王之栎.机械原理课程设计手册.重庆：重庆大学出版社，1998.27.范祖尧.现代机械设备设计手册.第三卷.北京：机械工业出版社，1996.78.孙学强.机械加工技术.北京：机械工业出版社，2004.19.张普礼.机械加工设备.北京：机械工业出版社，2004.210.孙学强.机械制造基础.北京：机械工业出版社，2004.111.顾京.数控加工编程及操作.北京：高等教育出版社，2003.9指导教师（签名）： 审批人（签名）： 第3章 C6150型车床主轴的加工工艺规程3.1零件图的分析零件图是制定工艺规程最主要的原始资料，零件图的分析是机械设计及其加工前一项重要且必不可少的工作。对零件进行工艺分析，主要包括以下内容：通过认真分析与研究产品的零件图与装配图，熟悉产品的用途、性能及工作条件，明确零件在产品中的位置和功用，找出主要技术要求与技术关键，以便在制订工艺规程时，采取适当的措施加以保证。在对零件工作图进行分析时，应主要从下面三个方面进行。（1）零件图的完整性与正确性 在了解零件形状与各表面构成特征后，应检查零件视图是否足够，尺寸、工差、表面粗糙度和技术要求的标注是否齐全、合理，重点要掌握主要表面的设计要求，因主要表面的加工确定了零件工艺过程的大致轮廓。（2）零件技术要求的合理性 零件的技术要求主要指精度（尺寸精度、形状精度、位置精度），热处理及其它要求的标注等。要注意分析这些要求，在保证使用性能的前提下是否经济合理，在现有生产条件下能否实现等。（3）零件的选材是否恰当 零件的选材要立足国内，在能满足使用要求的前提下尽量选用我国丰富的材料。（4）零件工艺性应符合数控加工特点 该零件为一复合轴类零件，有两处莫氏6号锥度的锥面表面粗糙度值要求；多个台阶和退刀、越程工艺槽；还有三处外螺纹：M 76 X 2、M 90 X 2、M 95 X 2；外轮廓的2处轴颈与轴承配合另2处轴颈与齿轮配合，它们的表面粗糙度要求较高为。符合数控车床的加工特点。（5）零件尺寸标注是否符合数控加工特点该零件尺寸较多，但是零件图上均有标注，且标注清晰合理，标注完整，封闭环等特殊环均可表现清楚，严格按照国标标注。粗细实线，虚线，中心线均符合国家标准。（6）零件图构成的几何元素、条件是否正确该零件是由内外锥面、内孔、外槽、还有外螺纹，直线与直线相交合理，工艺性好，符合加工要求。（7）在数控机床上加工时零件结构是否符合数控加工1)零件的切削加工量要小，减少加工时间，降低零件成本。2）零件加工使用刀具尽可能少，减少换刀时间，以防刀架位置不够。3）零件尺寸规格尽量标准化，以便使用标准刀具。4）零件加工表面应具有加工可能性和方便性。5）零件结构应具有足够刚性，以减少加紧变形和切削变形。本零件符合上述要求，适于数控加工。3.1.1零件的结构工艺性分析此次我们设计的零件图如下所示： 图2.1 零件图零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所设计的零件结构应便于加工成型，且成本低，效率高。在数控车床上加工零件时，应根据数控车削的特点，认真审视零件结构的合理性。在结构分析时，若发现问题，一般应通过设计人员或有关部门请示并提出修改意见。数控车床车削零件时，刀具仅作平面运动，其成型运动形式比较简单，刀具轨迹不会太复杂。结构工艺性分析过程中对于像小深孔、薄壁件、窄深槽等允许刀具运动的空间狭小、结构刚性差的零件，安排工序时要特殊考虑刀具路径、刀具类型、刀具角度、切削用量、装夹方式等因素，以降低刀具损耗，提高加工精度、表面质量和劳动生产率。结构工艺性问题比较复杂，它涉及毛坯制造、机械加工、热处理和装配等各方面要求。实际中，在对零件图分析审查时若发现其上的视图、尺寸标注、技术要求有错误或遗漏，或结构工艺性。该零件主要由外圆柱表面、内圆柱表面、圆弧表面、圆锥面、外螺纹和内孔等组成。3.1.2基本尺寸分析该图为轴类零件，零件的总长为845mm,最大直径为180mm，内部通孔基本尺寸52mm，零件从左到右分析依次为：长95mm直径为72mm的圆柱面，且内部有80mm长莫氏6号锥孔；长度34mm公称直径76mm导程为2mm的外螺纹；长度70mm直径为80mm的轴颈；长30mm直径为82mm的圆柱面；长68mm直径为86mm的圆柱面；长度34mm公称直径90mm导程为2mm的外螺纹；长140mm直径为90mm的圆柱面；长20mm直径为88mm的工艺槽；长度34mm公称直径95mm导程为2mm的外螺纹；长80mm直径为95mm的圆柱面；小径为95.367mm锥度为1：12锥度；直径为99.8mm圆柱面；长55mm直径为100mm的圆柱面且该圆柱面上有1个深度为2mm宽度为2mm的工艺槽；长47mm直径为115mm的圆柱面；长25mm直径为180mm的圆柱面且内部有长为110mm的莫氏锥孔组成。另外轴身上有多处倒角C2。3.1.3表面精度分析 对被加工零件的精度及技术要求进行分析，可以帮助我们选择合理的加工方法、装夹方法、进给路线、切削用量、刀具类型和角度等工艺内容。精度及技术要求的分析主要包括：（1）分析精度及各项技术要求是否齐全合理。（2）分析本工序的数控车削加工精度能否达到图样要求。若达不到，需要采取其他措施（如磨削）弥补的话，则应给后续工序留有余量。（3）找出图样上有位置精度要求的表面，这些表面应尽可能在一次装夹下完成加工。（4）对表面粗糙度要求较高的表面，应确定采用机床提供的恒线速度功能加工。我们知道，经机械加工之后的零件表面，总是要出现宏观和微观的几何形状误差，这种微观几何形状误差即微小的峰谷高低程度称为表面粗糙度。零件表面粗糙度不仅影响美观，而且对接触面的摩擦、运动面的磨损、贴合面的密封、配合面的可靠、旋转面的疲劳强度以及抗腐蚀性能等都有影响。因此，我们需对该零件的表面粗糙度进行分析，具体分析如下：85，90，95，100的外圆柱面表面粗糙度值均为0.4m；115处的外圆柱面表面粗糙度值为3.2m；两处内部莫氏6号锥孔表面粗糙度值为0.8m；其他未注圆柱面、端面、圆锥面均为6.3m，由以上分析知，零件表面精度要求较高，这就要求在进行零件表面及内孔的精加工是合理选择刀具，在设置机床转速时采用大转速，小进给量来加工，并且要选用润滑性好、散热快的切削液。3.1.4形位公差分析经机械加工之后的零件，由于机床夹具，刀具以及工艺操作等因素的影响，零件的尺寸和形状都不能做到绝对准确，归纳起来有尺寸误差，形状误差，位置误差等项。形状误差指零件加工完毕，形状出现了歪曲，与理想形状之间的误差，位置误差是指零件加工完毕，组成零件的若干个几何形状，彼此偏离了理论位置零件的形状误差对于机械产品的工作精度、联接强度、运动平稳性等都有影响因此我们需对零件的形位公差进行分析，具体分析如下：左端80mm与中间90mm还有右端100mm的圆柱同轴度偏差为0.01mm，圆度偏差为0.004mm，平行度与各自的基准偏差为0.008mm；80mm的圆柱面的上偏差为+0.018mm下偏差为+0.003mm；82mm的圆柱面的上偏差为0.000mm下偏差为-0.015mm； 90mm的圆柱面的上偏差为0.000mm下偏差为-0.013mm；95mm的圆柱面的上偏差为0.000mm下偏差为-0.015mm； 115mm的圆柱面的上偏差为+0.000mm下偏差为-0.220mm；118mm的圆柱面的上偏差为+0.20下偏差为-0.20mm；180mm的圆柱面的上偏差为+0.000mm下偏差为-0.025mm。零件两处内部莫氏6号锥孔锥面以及三处外螺纹的长度必须严格控制好，鉴于以上分析，零件形位公差也较高，要保证这些要求，我们必须合理选择机床、刀具、夹具以及加工方法。经上述分析对标有上下偏差的尺寸我们编程时取基本尺寸。3.2 毛坯的选定 3.2.1轴类零件的工作条件(1) 工作时主要受交变弯曲和扭转应力的复合作用; (2) 轴与轴上零件有相对运动, 相互间存在摩擦和磨损; (3) 轴在高速运转过程中会产生振动, 使轴承受冲击载荷; (4) 多数轴会承受一定的过载载荷。3.2.2 轴类零件的失效方式 1. 长期交变载荷下的疲劳断裂（包括扭转疲劳和弯曲疲劳断裂）转轴弯曲疲劳断口形貌 直升飞机螺旋桨驱动齿轮轴扭断2. 大载荷或冲击载荷作用引起的过量变形、断裂3. 与其它零件相对运动时产生的表面过度磨损轴颈被埋嵌在轴承中的硬粒子磨损3.2.3 轴类零件的性能要求 综合机械性能: 足够强度、塑性和一定韧性, 以防过载断裂、冲击断裂; 高疲劳强度, 对应力集中敏感性低, 以防疲劳断裂; 足够淬透性, 热处理后表面要有高硬度、高耐磨性, 以防磨损失效; 良好切削加工性能, 价格便宜。3.2.4 轴类零件材料及选材方法 材料：经锻造或轧制的低、中碳钢或合金钢制造（兼顾强度和韧性，同时考虑疲劳抗力）；一般轴类零件使用碳钢（便宜，有一定综合机械性能、对应力集中敏感性较小），如35、40、45、50钢，经正火、调质或表面淬火热处理改善性能。载荷较大并要限制轴的外形、尺寸和重量，或轴颈的耐磨性等要求高时采用合金钢，如20Cr、40Cr、40CrNi、20CrMnTi、40MnB等。对在高转速、重载荷等条件下工作的轴类零件，可选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢，经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度，心部则获得较高的强度和韧性。对高精度和高转速的轴，可选用38CrMoAl钢，其热处理变形较小，经调质和表面渗氮处理，达到很高的心部强度和表面硬度，从而获得优良的耐磨性和耐疲劳性。采用球墨铸铁和高强度灰铸铁作曲轴的材料。 选材原则：根据载荷大小、类型等决定：主要受扭转、弯曲的轴，可不用淬透性高的钢种；受轴向载荷轴，因心部受力较大，应具有较高淬透性。毛坯材料性能分析由本课题的设计指导书知该零件材料为综合性能较好的45#钢，45#钢为中碳钢，经调质后，其硬度为240-280 HBS左右，该硬度是机加工的最佳切削硬度，经调质后的45#钢具有良好的综合机械性能。同时碳素结构钢在工程中应用最多，用于各种机器零件及各种工程结构。轴类零件必须具有足够强度、硬度、耐磨性，故在下料以后采用正火处理提高强度、硬度，消除应力，提高切削性能。3.2.5 C6150型车床主轴的毛坯选择综上所述，C6150型车床主轴需承受的载荷较大，故采用45#钢作为毛坯材质，采用立式精锻机模锻再经调质、正火处理使毛坯内部组织细密增加毛坯的强度。 主轴毛坯的制造方法锻件，还可获得较高的抗拉、抗弯和抗扭强度。 主轴的材料和热处理 45钢，普通机床主轴的常用材料，淬透性比合金钢差，淬火后变形较大，加工后尺寸稳定性也较差，要求较高的主轴则采用合金钢材料为宜。 毛坯热处理采用正火，消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀。预备热处理粗加工之后半精加工之前，安排调质处理，提高其综合力学性能 最终热处理主轴的某些重要表面需经高频淬火。最终热处理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生的变形在最终精加工时得以纠正。3.3 零件的加工工艺分析3.3.1 工艺分析工艺分析也即是拟定加工方案。它是程序编制首要解决的问题，也是编制程序的工艺依据。工艺分析直接影响数控机床加工质量、生产效率以及加工成本，因此，在充分分析研究的基础上，提出多种方案分析比较，然后选择一种符合数控机床加工原则（优质、高效、低成本）的加工路线来加工该零件。3.3.2 加工方法和加工阶段划分加工方法的选择是在保证加工精度和表面精度的前提下，兼顾生产效率和加工成本来综合考虑。在数控机床上加工零件时，定位和夹紧基本原则与普通机床相同，也要合理选择定位基准和夹紧方案。为了提高数控机床效率，确定定位基准与夹紧方案时应注意下列三点：（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。（ 基准重合原则）；（2）减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后能加工出工件上全部或大部分待加工表面，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，充分发挥数控机床的效率。（基准统一原则）（3）避免采用占机人工调整式加工方案，以免占机时间太多，影响加工效率。 由零件图分析知，该零件为一般轴类零件，表面精度较高，为了保证零件表面精度以及加工时的装夹方便，首先夹持工件左端毛坯，平右端面，但要确保工件总长大于145mm，然后先粗加工，再精加工毛坯右端至成型，再将工件取下，调头装夹，然后同样先平端面,粗车，再精加工左端至成型。1.粗加工阶段用大的切削用量切除大部分余量，及时发现锻件裂纹等缺陷。2.半精加工阶段为精加工作好准备3.精加工阶段把各表面都加工到图样规定的要求。粗加工、半精加工、精加工阶段的划分大体以热处理为界。3.3.3 工序顺序的安排加工路线的确定原则:（1）保证被加工工件的精度和表面粗糙度原则（2）加工路线最短，减少空行程原则（3）尽量简化数值计算工作量原则（4）充分使用指令功能，简化加工程序原则综合考虑装夹方便以及加工容易实现，制定以下工序顺序： 毛坯制造正火车端面钻中心孔粗车调质半精车表面淬火粗、精磨外圆粗、精磨圆锥面磨锥孔。在安排工序顺序时，还应注意下面几点：1.外圆加工顺序安排要照顾主轴本身的刚度，应先加工大直径后加工小直径，以免一开始就降低主轴钢度。2.就基准统一而言，希望始终以顶尖孔定位，避免使用锥堵，则深孔加工应安排在最后。但深孔加工是粗加工工序，要切除大量金属，加工过程中会引起主轴变形，所以最好在粗车外圆之后就把深孔加工出来。3.花键和键槽加工应安排在精车之后，粗磨之前。如在精车之前就铣出键槽，将会造成断续车削，既影响质量又易损坏刀具，而且也难以控制键槽的尺寸精度。4.因主轴的螺纹对支承轴颈有一定的同轴度要求，故放在淬火之后的精加工阶段进行，以免受半精加工所产生的应力以及热处理变形的影响。5.主轴系加工要求很高的零件，需安排多次检验工序。检验工序一般安排在各加工阶段前后，以及重要工序前后和花费工时较多的工序前后，总检验则放在最后。3.3.4 C6150车床主轴工艺过程序号工序名称工序内容定位基准设备1备料2锻造模锻立式精锻机3热处理正火4锯头5铣端面毛坯外圆铣床6钻中心孔数控车床7热处理调质8车大端各部车大端外圆、端面及台阶顶尖孔数控车床9车小端各部车小端各部外圆、端面及台阶顶尖孔数控车床10钻深孔钻52mm的通孔两端支承轴颈专用深孔钻床11车小端锥孔车小端锥孔(配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率30%)两端支承轴颈数控车床12车大端锥孔车大端锥孔(配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率30%)及端面两端支承轴颈数控车床13钻孔钻大头端面各孔大端内锥孔摇臂钻床14热处理局部高频淬(90g5、95h5及莫氏6号锥孔高频感应加热淬火设备15精车大端外圆精车各外圆并切槽、倒角锥堵顶尖孔数控车床16精车小端外圆精车各外圆并切槽、倒角锥堵顶尖孔数控车床17粗磨外圆粗磨80K5、82h5、90g5、90h5、95h5、100j5、115h11外圆锥堵顶尖孔组合外圆磨床18粗磨小端锥孔粗磨小端锥孔(重配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率40%)后支承轴颈及 100j5外圆内圆磨床19粗磨大端锥孔粗磨大端锥孔(重配莫氏6号锥堵，涂色法检查接触率40%)前支承轴颈及 80k5外圆内圆磨床20铣键槽铣82h5、95h5键槽锥堵顶尖孔立式铣床21车螺纹车三处螺纹(与螺母配车)锥堵顶尖孔数控车床22精磨外圆精磨各外圆锥堵顶尖孔外圆磨床23粗磨外锥面粗磨一处1：12外锥面锥堵顶尖孔专用组合磨床24精磨外锥面粗磨一处1：12外锥面及大端端面锥堵顶尖孔专用组合磨床25精磨小端锥孔精磨小端莫氏6号内锥孔(卸堵，涂色法检查接触率70%)前支承轴颈及 100j5外圆专用主轴锥孔磨床26精磨大端锥孔精磨大端莫氏6号内锥孔(卸堵，涂色法检查接触率70%)前支承轴颈及 80k5外圆专用主轴锥孔磨床27钳工端面孔去锐边倒角，去毛刺28检验按图样要求全部检验前支承轴颈及 80k5外圆专用检具3.4设备选择3.4.1根据零件的结构特点选择机床的类型一般根据零件的加工精度，表面粗糙度，工件材料的性质，结构形状，尺寸，生产条件及特殊要求来正确选择数控加工机床，本零件为一复合轴，因此本零件选择数控车床进行加工。3.4.2根据零件的外形尺寸选择机床的规格本零件为一复合长轴，由外圆、外槽、外螺纹、内轮廓、及内外锥度构成，其表面粗糙度要求较高。毛坯尺寸为200mm845mm，故选用车床型号为FANUC CK6150。3.4.3根据零件加工精度及表面粗糙度选择机床的精度等级从经济型考虑在工件精度及表面粗糙度要求可以保证的情况下，应选择相对便宜的设备。1）两处莫氏6号锥度的锥面表面粗糙度值要求。2）外轮廓的2处轴颈与轴承配合另2处轴颈与齿轮配合，它们的表面粗糙度要求较高为。3）切槽粗糙度尺寸为。4）其他部分尺寸粗糙度要求为。加工完毕去毛刺。因为工件加工表面较多且有要求精度较高的工作表面，综合上述条件机床型号定为：FANUC CK6150。3.5零件定位基准及装夹方式的确定3.5.1定位基准的选择在制订工艺规程时，定位基准选择的正确与否，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面的加工顺序安排都有很大影响，因此选择定位基准是制定工艺规程的一个十分重要的问题。在第一道工序中，只能使用工件上未加工的毛坯表面来定位，这种定位基准称为粗基准。在以后的工序中，可以采用经过加工的表面来定位，这种定位基准成为精基准。综上所述选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的，因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。一、精基准的选择选择精基准应考虑的主要问题是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置度，以实现装夹方便、可靠、准确。根据精基准的选择原则对零件的分析如下：（1）基准统一原则 应采用同一基准定位加工零件尽可能多的表面。（2）自为基准原则 即某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身为定位基准。（3）互为基准原则 即当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。（4）基准重合原则 即选用设计基准作为定位基准，以避免因二者不重合而引起的基准不重合误差。（5）所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单，操作方便。二、粗基准的选择要保证用粗基准定位所加工出的精基准有较高的精度，通过精基准的定位使后续各被加工表面具有均匀的加工余量，并与非加工表面保持应有的相对位置度。根据粗基准的选择原则，对于零件的分析如下：1)保证相互的位置度的要求的原则 2)保证加工表面的余量合理的分配原则3)作为粗基准的表面，应尽量平整光洁，有一定的面积，以使工件定位可靠、夹紧方便。4)粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次。该零件应首先选择以外圆为粗基准。3.5.2夹具的选择在机床上加工工件时，为了在工件的某一部位加工出符合工艺规程要求的表面，加工前需要使工件在机床上占有正确的位置，即定位。由于在加工过程中工件受到切削力、重力、振动、离心力、惯性力等作用，所以还应采用一定的机构，使工件在加工过程中始终保持在原先确定的位置上，即夹紧。在机床上使工件占有正确的加工位置并使其在加工过程中始终保持不变的工艺装备称为机床夹具。应用机床夹具，有利于保证工件的加工精度、稳定产品质量；有利于提高劳动生产率和降低成本；有利于改善工人劳动条件，保证安全生产；有利于扩大机床工艺范围，实现“一机多用”。它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。在现代生产中，机床夹具是一种不可缺少的工艺装备，它直接影响着工件加工的精度、劳动生产率和产品的制造成本等。根据数控车床加工的特点，夹具通常安装在车床的主轴前端部，与主轴一起旋转，综合考虑，夹具应具备以下几个要求：夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各个表面的加工，确保刀具有足够的运行空间；有足够的钢性，避免震动与夹压变形；方便排屑。根据上叙夹具的选择原则，结合本轴实际情况即轴两端都有莫氏6号锥孔故采用两锥堵加双顶尖装夹。3.5.3定位元件的选用工件的定位是通过工件表面上的定位表面与夹具上的定位元件的配合或接触实现。对定位元件有以下要求：足够的精度；足够的强度和钢度；耐磨性好；工艺性好。 综上所述此轴加工选择顶尖孔为定位基准。3.5.4 C6150主轴的定位基准和装夹方式的确定1.定位基准的选择以两顶尖孔作为轴类零件的定位基准，既符合基准重合原则，又能使基准统一。为了保证支承轴颈与两端锥孔的同轴度要求，需要应用互为基准原则。在精磨莫氏6号内锥孔的定位方法中，采用了专用夹具，机床主轴仅起转递扭矩的作用，排除了主轴组件本身的回转误差，因此提高了加工精度。精加工主轴外圆表面也可用外圆表面本身来定位，既在安装工件时以支承轴颈表面本身找正。2.装夹方式的选择由于本零件是一个圆柱类复合轴，材料为45#钢棒料，尺寸为200mm850mm，硬度较高且有内孔，因此粗车时应采用两顶尖进行装夹，精车时用锥堵加双顶尖进行装夹。又因为工件的轴向尺寸较长，为保证工件的刚度采用中心架进行辅助装夹。如下图所示装夹图锥堵的剖面图3.6选择刀具及对刀3.6.1刀具的分类数控加工刀具可分为常规刀具和模块化刀具两大类。模块化刀具是发展方向。发展模块化刀具的主要优点：减少换刀停机时间，提高生产加工时间；加快换刀及安装时间，提高小批量生产的经济性；提高刀具的标准化和合理化的程度；提高刀具的管理及柔性加工的水平；扩大刀具的利用率，充分发挥刀具的性能；有效地消除刀具测量工作的中断现象，可采用线外预调。事实上，由于模块刀具的发展，数控刀具已形成了三大系统，即车削刀具系统、钻削刀具系统和镗铣刀具系统。 （1）从结构上可分为 整体式 镶嵌式 可分为焊接式和机夹式。机夹式根据刀体结构不同，分为可转位和不转位； 减振式 当刀具的工作臂长与直径之比较大时，为了减少刀具的振动，提高加工精度，多采用此类刀具； 内冷式 切削液通过刀体内部由喷孔喷射到刀具的切削刃部； 特殊型式 如复合刀具、可逆攻螺纹刀具等。 （2）从制造所采用的材料上可分为 高速钢刀具 高速钢通常是型坯材料，韧性较硬质合金好，硬度、耐磨性和红硬性较硬质合金差，不适于切削硬度较高的材料，也不适于进行高速切削。高速钢刀具使用前需生产者自行刃磨，且刃磨方便，适于各种特殊需要的非标准刀具。 硬质合金刀具 硬质合金刀片切削性能优异，在数控车削中被广泛使用。硬质合金刀片有标准规格系列产品，具体技术参数和切削性能由刀具生产厂家提供。 硬质合金刀片按国际标准分为三大类：P类，M类，K类。 P类适于加工钢、长屑可锻铸铁（相当于我国的YT类） M类适于加工奥氏体不锈钢、铸铁、高锰钢、合金铸铁等（相当于我国的YW类） M-S类适于加工耐热合金和钛合金 K类适于加工铸铁、冷硬铸铁、短屑可锻铸铁、非钛合金（相当于我国的YG类） K-N类适于加工铝、非铁合金 K-H类适于加工淬硬材料 陶瓷刀具 立方氮化硼刀具 金刚石刀具 （3）从切削工艺上可分为 车削刀具 分外圆、内孔、外螺纹、内螺纹，切槽、切端面、切端面环槽、切断等。 数控车床一般使用标准的机夹可转位刀具。机夹可转位刀具的刀片和刀体都有标准，刀片材料采用硬质合金、涂层硬质合金以及高速钢。 数控车床机夹可转位刀具类型有外圆刀具、外螺纹刀具、内圆刀具、内螺纹刀具、切断刀具、孔加工刀具（包括中心孔钻头、镗刀、丝锥等）。 机夹可转位刀具夹固不重磨刀片时通常采用螺钉、螺钉压板、杠销或楔块等结构。 常规车削刀具为长条形方刀体或圆柱刀杆。 方形刀体一般用槽形刀架螺钉紧固方式固定。圆柱刀杆是用套筒螺钉紧固方式固定。它 们与机床刀盘之间的联接是通过槽形刀架和套筒接杆来联接的。在模块化车削工具系统中，刀盘的联接以齿条式柄体联接为多，而刀头与刀体的联接是“插入快换式系统”。它既可以用于外圆车削又可用于内孔镗削，也适用于车削中心的自动换刀系统。 数控车床使用的刀具从切削方式上分为三类：圆表面切削刀具、端面切削刀具和中心孔类刀具。3.6.2刀具的选择及切削参数的选择选择刀具通常要考虑工件材质加工轮廓类型机床允许的切削用量和刚性以及刀具耐用等因素。数控加工不仅要求刀具的精度 高、强度大、刚性好、耐用