刘新星 数控加工工艺

课程设计实训报告
课程名称:《数控加工工艺》
设计题目: 轴类零件加工
系别：机电工程系
专业班级：机电一体化２班
学生姓名: 刘新星
学号:
指导老师: 周永情
设计时间：２0１１年12月
河南质量工程职业学院
目录
《数控加工工艺》课程设计任务书................. 错误!未定义书签。

第二章设计内容 . (4)
一、零件图工艺分析： (4)
二、工艺措施的拟定：ﻩ7
三、加工路线及进给路线： ....................... 错误!未定义书签。

四、刀具选择:ﻩ8
五、数控加工刀具卡：ﻩ９
六、切削用量的选择:ﻩ9
第三章数控工艺卡片 (11)
一、数控加工工序卡ﻩ1１
二、数字处理： (11)
三、数控加工程序单: ............................................................ 1２第四章设计个人总结..................................... 错误!未定义书签。

第五章参考文献 ........................................................................ 1６
河南质量工程职业学院《数控加工工艺》课程设计任务书
[4］朱晓春.数控技术.北京：机械工业出版社,200３．
[5]岳优兰,马文锁．机械设计基础.开封：河南大学出版社,20０9.5
第二章设计内容
一、零件图工艺分析:
1、零件成型组成表面：零件有圆柱、逆圆弧、圆锥面和螺纹等几部分组成,系数控加工可选的内容。

(首先,数控车床效率高于普通车床，数控做出来的螺纹精度高;普车要做螺纹精度就很难保证。

普通车床一来设备投入较少，二来对刀具的要求相对没那么高。

数控车床的刀具要求较高（经常换刀的不但影响效率，且每次对刀都可能造成报废),对编程及对刀的技术要求较高，但量产若配以合适的夹具效率可以是普车三倍以上。

综合考虑,还是选择数控加工为宜。

)
2、通过对零件尺寸的圆锥面与圆弧面数字处理,该零件轮廓表达清晰、零件结构合理。

最终计算结果如本设计书12页(附图）所示。

３、尺寸精度保证:图形上尺寸均为IT8级,ＣAK型数控车床自身精度均可保证,编程时尺寸取基本尺寸即可。

4、材料的选取:选用45钢,无热处理及硬度要求。

材料切削加工工艺性良好。

5、各成型表面连接复杂程度中等，加工连续时间不长，不须用可转位刀片，用一般硬质合金焊接刀具即可。

由零件图分析，加工此零件拟定加工方案。

加工方案一：
加工方案：
1、在普床上完成整外圆平端面:左端3６。

2、加工中,从右往左，右端设置中心孔。

3、车C5倒角。

4、车φ5０×22的外圆面。

5、车C2倒角。

6、车φ42×１3的外圆面。

7、车C5倒角。

8、去夹持端。

9、将对中点用油砂纸抹平。

加工方案二：
加工方案:
1、在普通机床上整外圆平端面，完成轴段φ５8×10０。

２、加工中,从右向左。

3、先车φ4２×18轴段。

４、车φ50×24的圆锥面。

5、车φ58×25圆弧。

6、车Ｃ５、Ｃ２倒角。

7、去夹持端。

加工时选择方案二
二、工艺措施的拟定:
1、具体加工策划
(1)图样上没有特别的精度要求,一般取表面精度为八级精度,使用中等精度数控
CAK6２0即可,保证零件的要求,编程时不用平均值编程，直接用基本尺寸代入。

(２)选取毛坯，为符合加工要求，取φ6０×１０0的４5热轧钢。

（3)数控加工前先在普车上完成外圆的准备加工,先使之获得φ58的外圆，从而获得工件的回转轴线；然后再平端面，获得工件的长度基准。

(4)装夹方法:用三爪自定心卡盘夹持零件左端,并留有足够的夹持长度及切割长
度(１２ｍm),右端用顶尖固定。

如下图所示：
（装夹示意图）
(5)定位基准:端面基准设为左端面,回转基准设为轴线；设计基准、定位基准与工艺基准三者要重和,以防止基准不要重合，影响加工精度;在相应加工之前基准端面要先行加工。

综上所述,在普车上先平端面,加工外圆去除表面的余量达到要求，完成坯料;然后把工件在数控车床上用三爪自定心卡盘夹持左端,并留有足够的夹持长度（12mｍ的夹持端）,右端用顶尖固定在由工艺设计内容依次加工圆柱、倒角，最后用割断刀割断即可完成。

2、选择设备
数控机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。

即小的工件应当选择小规格的机床加工，而大的工件则选择大规格的机床加工,做到设备的合理使用。

根据被加工零件的外形和材料等条件,选用CAK62０数控车床。

三、加工路线及进给路线：
1.零件的加工顺序:
先车平面，然后遵守由粗到精，从左到右(先近后远的加工原则)加工时从左到右粗车各面,粗车时留粗车加工余量0.25ｍｍ,由于螺纹系易损面,应后加工,最后用割断刀切断。

2.进给路线：
(1)CAK6２0车床具有粗车循环及螺纹的自动加工功能,加工时依据程序去
自动完成。

循环加工时,依零件外轮廓引入段及延伸尺寸要足够。

(2)对精加工，依零件外轮廓走刀一次完成精余量０.2５的切除。

(3)螺纹走刀次数的确定:分五次走刀,切削深度依次为：０.8,0.6，0.
４,0.14,0.０１（最后重复一次去光刀铁屑)。

3.走刀路线图:
(1)粗车外轮廓走刀路线为沿外轮廓走刀，且留有一定的余量。

（2)精车外轮廓走刀路线为沿外轮廓走刀,并把粗车留的余量切削掉。

（3) 切割走到路线为沿左边基准边切除。

四、刀具选择:
1. 粗车时循环车削轮廓——粗车及平端面，选用91°硬质合金右偏刀,为防止
副后刀面与工件轮廓干涉，副偏角K´ｒ不宜太小，
选k´r=35°,取刀杆直径D=20×2０mm。

硬质合金焊
接刀具。

2．精车轮廓时——取硬质合金91°右偏角，取k´r=３５°，取刀
杆直径D=２0×20ｍｍ，为保证刀尖圆角半径小于
结构上最小圆弧半径,取=0．15—0.2。

硬质合金焊
接刀具。

5．切割刀——切削刃宽为4mm，取刀柄D=25×25ｍm;
6. 将所选定的刀具参数填入数控加工刀具卡片(如下表所示)以便编程和操作管
理。

五、数控加工刀具卡：
数控加工刀具卡
六、切削用量的选择：
1.背吃刀量a p 的选择：
①轮廓粗车循环时选ａp ＝3m ｍ，精车余量：ａp =0.2５mm 。

2.主轴转速的选择:
该零件的加工表面由圆柱、圆弧、圆锥、螺纹等表面组成，因为工件材料为４５热轧钢,尺寸较小。

为保证表面精度的要求选取切削范围为：Vc ＝90~１2０m/mi ｎ。

①外轮廓加工:
粗加工:Vc=
1000
4014.3n
⨯
取V ｃ=9０m/min
n72０r/min ，取ｎ80０r/mi ｎ
精加工：Vc=
1000
4014.3n
⨯
取Ｖc=１20m ／min
n955r/m ｉｎ，取n10０0r/min
②端面,切断:
切割加工:n=５０0 r／ｍiｎ
３.进给速度的计算——
①外轮廓：粗车:取f＝0.4mm/r =0．4×800=320ｍm／miｎ
精车:取f=0.１５mm/r =0.１5×1000＝150mm／min
③端面，切断:ｎ=5０0ｍm/mｉn
切端面时可适当加大,f取0.5mm/r，则端面=２50mｍ/ｍin
根据上面的计算可得结果,如下表所示：
4.综合前面分析的各项内容，并将其填入如下所示的数控加工工序卡。

第三章数控工艺卡片
一、数控加工工序卡
数控加工工序卡
二、数字处理：
1、将编程原点选在图形的最右端A处，避免基准不重合时带来的误差，而且毋
须进行尺寸链换算。

2.由于精度要求不高,编程时直接用基本尺寸处理。

3.关于圆锥面与圆弧面的过渡。

如（附图1)所示,根据已知数据求得e段的长度为4.9５4, ａ段的长度为
10.247，然后利用勾股定理得出b段的长度为１0.９54，最后完成圆锥面与圆弧面过渡的最终数字处理。

附图1
三、数控加工程序单：
数控加工程序单
编制
零件号
零件名称启动轴
程序号Ｏ0001 审核
序号程序内容程序说明
1 O00０1 程序号
2 T０1０1 设定工件坐标系建立刀具涨肚补偿,换1号刀
３Ｇ96 Ｍ03 S７20 恒线速,主轴正转,速度为７20r/min
4 G00 Ｘ36 Z
5 快速定位至循环起点A
5 G７1 W3 R1 每次背吃刀量３ｍm,退刀量1mm
第四章设计个人总结
经过这次的课程设计，我对所学专业有了重新的认识,在做课程设计的时间里，我查阅了一些相关的书籍来完善我的课程设计。

对课程设计的格式以及零件的工艺编写下了很大的功夫。

数控加工工艺设计的主要任务是制定加工工艺规程，也是数控机床加工前的准备工作从开始的零件图绘制，再根据零件图分析工艺,以及程序的编写。

数控加工工艺设计的主要任务是制定加工工艺规程,也是数控机床加工前的准备工作。

工艺规程是规定零件、走刀路线、刀具尺寸以及机床的相对运动过程。

因此，是编程人员对数控机床的性能、制造工艺过程和操作方法具有指导性的工艺文件。

数控机床加工的程序是数控机床的指令性文件。

数控机床加工程序不仅要包括零件的工艺过程,而且还要包括切削用量的选择、运动方式、刀具系统、切削规范以及工件的装夹方法。

工艺规程定的合理与否，对程序的编制、机床的加工效率和零件的加工精度都有重要影响。

因此，应遵循一般的工艺原则并结合数控机床的特点认真而详细地制定数控加工工艺。

本次课程设计我们选了五个可选的题目中的一个，该零件属于轴类零件,由圆柱面、顺圆弧面、圆锥面和螺纹等几部分组成,是数控加工可选择的内容。

我们结合零件图进行了零件图分析,从加工设备、刀具、工装的选择、切削速度、进给量、背吃刀量等参数的选择,制定了零件的数控加工工艺，并根据所选机床的指令系统编写了零件的加工程序。

因为我们小组所选择的第三个图形未做特殊的表面粗糙度要求,而一般零件取表面精度为八级精度，所以我们决定使用中等精度数控CAK620机床即可保证零件的加工要求。

毛坏的选择也很重要,零件村料的工艺特性和力学性能大致决定了毛坯的种类。

零件的结构形状与外形尺寸也是重要因素。

大型且结构简单的零件毛坯多用砂型铸造或自由锻；轴类零件的毛坯，若台阶直径相差不大，可用棒料；若各台阶尺寸相差较大,则宜选择锻件。

但是根据我们现在的实际情况是做课程设计及现在的我们自身所具备的条件（因为能否上数控机车实验尚未可知）,且为符合加工要求,毛坯Ø６0×10０的45#模锻是最好的选择。

数控加工前先在普通机床上整外圆平端面,完成轴段Ø58×１00。

在编写程序中一些基本的指令代码是不可或缺的。

数控程序所用的代码,主要有准备功能G代码、辅助功能代码、进给功能Ｆ代码、主轴速度功能S代码和刀具功能T代码。

这次课程设计让我们对以往学习过的知识进行了再学习和巩固。

其中涉及到多门专业课。

如《机械制造》、《数控工艺》、《数控编程》等。

通过这次课程设计我们真正学会了自主学习,独立完成作业,如何学会与自己的团队做好协调。

因为课程设计具有实践性、综合性、探索性、应用性等特点。

本次选题的目的是数控专业教学体系中构成数控技术专业知识及专业技能的重要组成部分，是运用数控机床实际操作的一次综合练习。

随着课程设计的逐渐完成，使我对《数控加工工艺与装备》这门课程以及对数控加工技术都有了更深入的理解和掌握。

当然更重要的是学习到了以前书本上没学到的知识。

在本次设计中,个人认为在数控工艺设计的过程中,对工艺措施的选择与加工路线制定还是比较成功的,但还存在的未能很好解决的问题:,如设计进度与质量不能达到较好的水平、设计方法不是很如人意等。

这些都有待于我去进一步改善。

通过本次课程设计,我对典型轴类零件的设计又有了很深的认识，本次设计概括了我所学的知识，加深了我对本专业的认识水平。

本次设计的典型轴类零件，侧重于设计该零件的数控加工工艺和编程，主要设计内容有：完成该零件的工艺规程(包括工艺过程卡、工序卡和数控道具卡）和主要工序的工装设计。

并绘制零件图。

用G代码编制该零件的数控加工程序，再则学习了CＡD/CＡM相关知识。

不管怎么说，这次课程设计给我带来了很大的收获,它将指导我去完成未来可能遇到的很多问题，因为它教会了我怎样去多角度看待问题，并能适当、合理地去处理问题。

第五章参考文献
1)何雪明.数控技术.武汉:华中科技大学出版社，2006.
2)张宇主编.数控技术实践．北京：机械工业出版社,200４.
3）许详泰主编．数控加工编程实用技术.北京: 机械工业出版社，200２. ４)朱晓春主编．数控技术.北京:机械工业出版社,2003.
5) 蔡南武．机械设计基础.武汉：华中科技大学出版社,2005
6）李益民.机械制造工艺设计简明手册．北京：机械工业出版社，２00４
7)蔡南武.机械设计基础.武汉：华中科技大学出版社,2005
8)蔡南武.机械设计基础.武汉:华中科技大学出版社,2005
9)吴宗泽,罗圣国.机械设计手册.北京：高等教育出版社，1９99
10）薛源顺．机床夹具设计.北京:机械工业出版社，２004
河南质量职业学院机电工程系
课程设计综合成绩评定表
教研室主任签名：
年月日。