多轴零件加工工艺分析

2024-04-14

多轴零件加工工艺分析（精选6篇）

篇1：多轴零件加工工艺分析

毕业设计说明书(论文)

摘要

世界制造业转移，中国正逐步成为世界加工厂，美国、德国、韩国等国家已经进入发展的高技术密集时代与微电子时代，钢铁、机械、化工等重化工业发展中期。

由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、精密检测与新型机械结构等方面的技术成果,具有高精度、高度自动化的特点,因此,采用数控加工手段,解决了机械制造中常规加工技术难以解决甚至无法解决的单件，特别是复杂型面零件的加工，应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造的发展进入了一个新的阶段，提高了机械制造业的制造水平，为社会提供高质量，多品种及高可靠性的机器产品。

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。

关键词：轴类零件；毛坯；表面加工；工艺分析；加工方案、目录

1轴类零件的毛坯 2轴类零件加工工艺特点 2.1轴类零件的预备加工

2.2轴类零部件定位基准的选择 2.3外圆及细长轴的车削加工 3提高车削外圆生产率的措施 4外圆磨削加工

5外圆表面的光整加工 5.1研磨

5.2超精加工 5.3滚压加工 5.4抛光

5.5金属表面加工装置 6轴类零件的技术要求 6.1尺寸精度

6.2几何形状精度 6.3相互位置精度 6.4表面粗糙度 7工艺方案分析 7.1零件图

7.2 零件图分析 7.3 确定加工方法 7.4 确定加工方案 8 工件的装夹

8.1 定位基准的选择

8.2 定位基准选择的原则 8.3 确定零件的定位基准 8.4 装夹方式的选择

8.5 数控车床常用的装夹方式 8.6 确定合理的装夹方式 9 刀具及切削用量 9.1 选择数控刀具的原则 9.2 选择数控车削用刀具 9.3 设置刀点和换刀点 10 典型轴类零件的加工 10.1 轴类零件加工工艺分析 10.2 典型轴类零件加工工艺总结参考文献致谢轴类零件的毛坯

轴类零件最常用的毛坯是圆钢材和锻件，只有某些大型、结构复杂的轴，才采用铸铁或铸钢件。常用的光轴毛坯一般采用热轧圆钢和冷却圆钢;当要求毛坯具有较高的机械性能时应采用锻件。对于阶梯轴，当阶梯尺寸相差较大时，为了节约原材料，也常采用锻件。毛坯锻件有两种:自由锻件和模锻。

采用自由锻造方式设备简单，容易投产，但毛坯余量大，精度比较差，而且不能锻造形状复杂的毛坯，一般多用于单件和中小批生产。机械修配和重型机械的毛坯零件多采用自由锻造

模锻毛坯精度较高，余量小，可以锻造形状比较复杂的毛坯，但模锻需要较大型设备，而且需要制造形状复杂的耐热钢模具，设备投资大，生产准备时间长。因而只适用大批量生产。轴类零件加工工艺特点

轴类零件常用的加工方法为车削和磨削，当表面质量要求很高时，还应增加光整加工。轴类零件的一般加工工艺特点如下：

2.1轴类零件的预备加工。

在预备加工中有校直、切断、切端面和钻中心孔。钻中心孔时的注意点：中心孔应有足够大的尺寸和准确的锥角。因中心孔在加工过程中要承受零件的重量和切削力，因此尺寸过小和锥角不准确，将会是中心孔和顶尖很快被磨损。两端中心孔应在同一轴心线上。中心孔和顶尖接触不良，容易产生变形和磨损，使加工的外圆产生圆度误差。

2.2轴类零部件定位基准的选择。

轴类零件加工时，一般采用两中心孔作为定位基准。在加工外圆时总是先加工轴的两端面和钻中心孔，为后继加工工序作为定位基准的准备。轴类零件各外圆、锥孔、螺纹等表面的设计基准一般都是轴的中心线，因此选择两中心孔定位是符合基准重合原则的，加工时能达到较高的相互位置精度，且工件装夹方便，故两中心空定位方式应用最广泛。

在车削较长轴时，常将轴一端装夹在卡盘中，靠近尾座的另一端用中心孔顶住，或用中心架托住，这样工件的钢度要比用两中心孔定位时增加很多。但是，用卡盘装卡方法关键的缺点是定心精度不高（0.06～0.15mm）,因此，不能保证较高的相互位置精度。

2.3外圆及细长轴的车削加工。外圆车削是机械加工中最常见的加工方法，其工艺范围广泛，可以划分为荒车、粗车、半精车、精车等阶段。各个加工阶段主要根据毛坯制造精度和工件最终的精度要求来选择。对于每个具体工件来说，不一定都要经过那些全部的加工阶段。

3提高车削外圆生产率的措施

选用硬度高、耐磨性和热稳定性好的新材料刀具，如陶瓷、金刚石、合金钢等刀片，进行高速切削。②采用机夹式车刀、多角形可转位车刀等，以充分发挥硬质合金的作用，缩短刃磨刀具和更换刀具的辅助时间。③采用多刀多刃切削，在一次进给中同时车削几个不同的外圆表面，可缩短机动时间和辅助时间，也很大程度提高了生产效率。④应用强力切削加大切削深度和进给量来提高切削效率。外圆磨削加工

磨削是精加工外圆表面的主要方法。磨削加工可比较经济地达到精度IT6～IT8级和表面粗糙度Ra0.1～0.8μm。

磨削时影响磨削表面质量的主要工艺因素有:砂轮机的特性、磨削用量、冷却、砂轮的修整、加工时的振动等。砂轮的特性包括磨料、粒度、硬度、结合剂、组织及形状、尺寸等。

5外圆表面的光整加工

外圆表面的光整加工是用来提高尺寸精度和表面光洁质量的加工方法，它包括研磨、超精加工、滚压、抛光和金属表面加工装置处理等。

5.1研磨。

研磨是一种简便的光整加工方法。研磨后工件的直径尺寸公差可达到0.001～0.003mm,表面光洁度Ra0.006～0.1μm。因而过去工艺采用研磨作为加工最精密和最光洁零件的最终加工方法。研磨方法可分为手工研磨和机械研磨两种。手工研磨具使用时可用螺钉调节其间隙，研磨具常用铸铁、铜、铝、软钢等比工件材料软些的材料制成。研磨时，部分磨粒嵌入研具表面层，部分磨粒悬浮于工件与研具之间。磨粒就在工件表面上切去薄的一层金属，主要是上道工序留下的粗糙的凸峰。此外研磨还有化学作用，研磨剂能使被加工表面形成氧化层，而氧化层易于被磨料出去，因而加速了研磨过程。

研磨加工还能提高工件表面的几何形状精度，圆柱体圆度精度可达0.1μm，但不能提高工件表面间的同轴度等相互位置精度。

5.2超精加工。

超精加工是用细粒度的磨具对工件施加很小的压力，并作往复振动和慢速纵向进给运动，以实现微量磨削的一种光整加工方法。其加工原理中有三种运动:工件的低速旋转运动（6～30m／min）;磨条的轴向给进运动（0.2～1mm／工件没转）;磨条的高速往复振动（振动频率取500～1500次／min,振幅1～3mm）。由于这三种运动同时进行，使得磨粒在工件表面上留下非常浅的痕迹并呈网纹轨迹。

超精加工中采用的磨条，既要有切削作用，又要有抛光作用，因此所使用的磨条的磨粒都很细。但粒度过细会影响加工效率，预加工时，一般选用粒度W14～W20的磨条，精加工时宜用W3.5～W10的磨条。当预加工和精加工合用一种磨条时，则采用W10粒度的磨条。

5.3滚压加工。

滚压加工是用滚压工具对金属坯料或工件施加压力，是其生产塑性变形，从而将坯料成形或滚光工件表面的加工方法。塑性变形可是表面金属晶体结构歪曲，晶粒度为细长紧密，晶界增多，故金属表面得以强化，也就是表面层产生残余压力和冷作硬化现象，使表面粗糙度降低，强度和硬度有所提高，从而提高了耐磨性和疲劳强度，同时也提高了产品表面的加工质量。

5.4抛光。

抛光是利用机械、化学或电化学的作用，使工件获得光亮、平整表面的加工方法。抛光裁量可用氧化铬、氧化铁等，涂在弹性轮上，靠抛光膏的机械刮擦和化学作用去掉表面粗糙度的轮廓峰高，使表面的光泽成镜面。抛光加工一般去不掉余量，所以不能提高工件的尺寸精度。

5.5金属表面加工装置。毫克能金属表面加工装置是利用高频电磁脉冲原理对金属表面进行光整加工，从而提高工件表面粗糙度。该装置多使用在立车、卧车等设备上，通过设备车削加工使工件表面粗糙度达到Ra6.3m以上，则可使用毫克能金属表面加工装置一次性提高粗糙度至Ra0.8m以上。如果通过精度高的装置及特殊工序可通过该装置提高工件表面粗糙度达到Ra0.1以上，使表面达到镜面要求。近几年该装置使用非常广泛，操作简单、加工效率高，同时通过该装置高频冲击工件表面也提高了表面的硬度，从而提高了耐磨性和抗疲劳强度，提高轴类零件的使用寿命。

6.1尺寸精度

起支撑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）。

6.2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、圆锥度等。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。

6.3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能决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支撑轴颈的同轴度要求，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，其配合轴段对支撑轴颈的经向跳动一般为0.01～0.03mm，高精度轴（如主轴）通常为0.001～0.005mm。

6.4表面粗糙度

一般与传动件相配合的轴经表面粗糙度为Ra2.5～0.63μm,与轴承相配合的支撑轴经的表面粗糙度为Ra0.63～0.16μm。

7.1零件图

7.2 零件图分析该零件表面由圆柱、顺圆弧、逆圆弧、圆锥、槽、螺纹等表面组成。尺寸标注完整，选用毛坯为45#钢，Φ55mm×150mm，无热处理和硬度要求。

7.3 确定加工方法加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差要求等全面考虑。图上几个精度要求较高的尺寸，因其公差值较小，所以编程时没有取平均值，而取其基本尺寸。在轮廓线上，有个锥度10度坐标P1、和一处圆弧切点P2，在编程时要求出其坐标，P1（45.29，75）P2（35，56.46）。通过以上数据分析，考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为车削，考虑该零件为大批量加工，故加工设备采用数控车床。根据加工零件的外形和材料等条件，选用CJK6032数控机床。

7.4 确定加工方案

零件上比较精密表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。

毛坯先夹持左端，车右端轮廓113mm处，右端加工Φ39mm、SΦ42mm、R9mm、Φ35mm、锥度为10度的外圆，Φ52mm.调头装夹已加工Φ52mm外圆，左端加工Φ25mm×33mm、切退刀槽、加工螺纹M25mm×1.5mm.该典型轴加工顺序为：预备加工---车端面---粗车右端轮廓---精车右端轮廓---切槽---工件调头---车端面---粗车左端轮廓---精车左端轮廓---切退刀槽---粗车螺纹---精车螺纹

第8章工件的装夹 8.1 定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位基准是保证零件加工的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。

8.2 定位基准选择的原则 1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。2）便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。

8.3 确定零件的定位基准

以左右端大端面为定位基准。8.4 装夹方式的选择为了工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响。

8.5 数控车床常用的装夹方式 1）在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正。该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。2）在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。3）用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。4）用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确。

8.6 确定合理的装夹方式

装夹方法：先用三爪自定心卡盘毛坯左端，加工右端达到工件精度要求；再工件调头，用三爪自定心卡盘毛坯右端Φ52，再加工左端达到工件精度要求。

第9章刀具及切削用量

9.1 选择数控刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。

9.2 选择数控车削用刀具

数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。二是圆弧形车刀。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干浅 6 该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。

9.3 设置刀点和换刀点

刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是:便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查，引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点。球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。

9.4 确定切削用量数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本

第10章典型轴类零件的加工

10.1 轴类零件加工工艺分析

（1）技术要求轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度，轴向一般要求不高。轴颈的直径公差等级通常为IT6-IT8，几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动；保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一。图为特殊零件，径向和轴向公差和表面精度要求较高。（2）毛坯选择轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件采用球墨铸铁铸件比较多。如图典型轴类直径相差不大，采用直径为60mm，材料45#钢，在锯床上按150mm长度下料。（3）定位基准选择轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴中心线。用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多格外圆表面和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的准确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准。（4）轴类零件的预备加工车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有:直--毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲变形会造成加工余量不足及装夹不可靠。因此在车削前需增加校直工序。切断---用棒料切得所需长度的坯料。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行，也可以在普通车床切断或在冲床上用冲模冲切。车端面和钻中心孔—对数控车削而言，通常将他们作为预备加工工序安排。（5）热处理工序铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求安排正火火退火处理，以消除应力，改善组织和切削性能。性能要求较高的毛坯在粗加工 8 后、精加工前应安排调质处理，以提高零件的综合机械性能；对于硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理，以提高其耐磨性。（6）加工工序的划分一般可按下列方法进行： ①刀具集中分序法就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成的部位。再用第二把刀、第三把完成它们可以完成的其它部位。这样可减少换刀次数,压缩空程时间，减少不必要的定位误差。②以加工部位分序法对于加工内容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单的几何形状，再加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工精度要求较高的部位。③以粗、精加工分序法对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构与工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。（7）工时在加,加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是工件的刚性不被破坏。顺序一般应按下列原则进行： ①上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也要综合考虑。②先进行内形内腔加工序，后进行外形加工工序。③以相同定位、夹紧方式或同一把刀加工的工序最好连接进行，以减少重复定位次数，换刀次数与挪动压板次数。④在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏小的工序。在数控车床上粗车、半精车分别用一个加工程序控制。工件调头装夹由程序中的M00或M01指令控制程序暂停，装夹后按“循环启动”继续加工。（8）走刀路线和对刀点选择走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动到切削起始点、刀具切入、切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程轨迹。由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的，所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。合理确定对刀点,对刀点可以设在被加工零件上，但注意对刀点必须是基准位或已精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工毁坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相 9 对对刀位置，这样可以根据它们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。

10.2 典型轴类零件加工工艺（1）确定加工顺序及进给路线加工顺序按粗到精、由近到远（由右到左）的原则确定。工件右端加工：既先从右到左进行外轮廓粗车（留0.5mm余量精车），然后从右到左进行外轮廓精车，最后切槽；工件调头，工件左端加工：粗加工外轮廓、精加工外轮廓，切退刀槽，最后螺纹粗加工、螺纹精加工。（2）选择刀具 1）车端面：选用硬质合金45度车刀，粗、精车用一把刀完成。2)粗、精车外圆：（因为程序选用 G71循环所以粗、精车选用同一把刀）硬质合金90度放型车刀，Kr=90度,Kr＇=60度;E=30度,（因为有圆弧轮廓）以防与工件轮廓发生干涉,如果有必要就用图形来检验.3)车槽: 选用硬质合金车槽刀（刀长12mm，刀宽3mm）4)车螺纹:选用60度硬质合金外螺纹车刀.（3）选择切削用量

结论

在进行工件的加工时，轴类零件的加工是一项非常严谨，非常精密的技术工作，随着现代技术的不断改革以及加工技术的快速发展，轴类零件的加工也在高速、高精度、自动化、系统化的发展道路上迈出一项新的台阶，这也将是轴类零件的加工质量提升到一个更加高，更加好的一个水平，我相信轴类零件的加工在今后的发展会更加的快速，会更加的谨慎，更且具有更加快捷的生产效率。

参考文献

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致谢

非常感谢各位指导老师，没有你们交给我们知识，我们是不可完成这项毕业设计，非常感谢你们这几年对我们的辛勤教导，你们不仅仅是传授给我们了知识，更是教会我们技能。

在毕业设计规定的时间内，我做了大量的咨询和总结，收集了较大的技术资料。阅读了大量的专业文献，并将它们应用到了毕业设计当中，并在设计中进行了分析，研究。同时在整个设计过程中，得到了指导教师的专业知识及其它知识的讲授，这将使我在以后的工作中有很大的帮助。感谢所有老师的帮助，让我们的设计更加完美。由于经验欠缺，不妥之处，恳请各位老师海涵并予以指正，以便于我以后更好的学习和工作，感谢老师给予我的指导。

篇2：多轴零件加工工艺分析

关键词：薄壁套零件;加工工艺;加工精度

在进行套类零件加工的时候，通常会使用旋转或者是固定的轴类零件作为支撑，这样能够更好的对轴产生的径向力进行承受。

在工业领域中，薄壁套类零件应用非常广泛，进行广泛的应用和这种零件的特点是分不开的。

薄壁套类零件在质量方面非常好，同时在重量上也非常轻，在生产过程中使用的材料也非常少，在使用过程中结构也非常紧凑。

薄壁套类零件在进行加工的时候是有一定的难度，因此，在生产过程中对零件的加工质量无法保证。

在进行零件加工的时候，要根据产品的要求和工件的装夹，在工艺工程中进行技术改进，这样能够更好的避免在薄壁套类零件加工过程中出现变形的情况，同时也能更好的保证零件在使用过程中的精度要求。

为了更好的对薄壁套类零件加工技术进行研究，可以对45号钢加工零件作为例子，在这个过程中能够更好的对加工工艺进行改进。

1 影响薄壁套零件加工精度的因素

在进行薄壁套类零件加工的时候由于壁非常薄，因此在刚性方面比较差，同时在强度方面也非常弱，在零件加工过程中非常容易出现变形的情况，出现变形的原因通常是受力过大、受热过高或者是振动导致。

在进行薄壁套类零件加工的时候由于在夹紧力的作用下，零件会出现变形的情况，这样也是会导致机械零件在尺寸上出现一定的偏差，在精度方面也会存在一定的问题。

因为工件在加工过程中，壁非常薄，因此在加工过程中，会由于受到切削力的作用导致工件出现变形的情况，这样工件在尺寸上很难保证，同时在加工过程中尺寸也非常难进行控制。

加工零件过程中，在切削力的作用下会出现振动的情况，在振动的情况下，零件也会出现变形的情况。

在不同的因素影响下，零件的尺寸和精度都无法保证，同时也无法达到设计的要求。

2 工艺分析与设计

在进行薄壁套类零件加工的时候以45号钢来作为加工的材料，在进行加工的时候通常对外圆的精度要求高于内孔，因此，在进行加工的时候一定要对加工的关键环节进行控制。

在加工过程中，对关键环节进行控制，能够更好的对影响加工的因素进行控制，同时对内孔和外圆的公差也要控制在一定的范围内，这样能够更好的保证零件的使用效果。

在对内孔和外圆之间的公差进行控制的时候也给加工过程带来一定的困难。

在进行零件加工的时候，对工件的安装、加工工艺以及刀具和砂轮都要进行必要的改进，这样能够更好的提高零件的加工技术。

在进行薄壁套类零件加工的时候，选择适合的加工机械非常重要，同时在加工过程中进行定位也非常重要，在定位方式上可以采取内外径反复轮换的定位方式，这样在零件加工过程中能够更好的对加工质量进行保证。

在零件加工过程中定位的方式有很多种，选择内外径反复定位方式，能够避免零件加工中出现变形量过大的情况，在加工过程中，要先对内孔进行加工，然后对外圆进行加工。

在对内孔进行定位的时候加工的工艺有一定的要求，加工过程中按照加工工艺来进行，能够更好地保证零件的加工质量，加工质量得到保证能够避免零件在加工过程中出现变形量过大的情况，保证零件以后的使用效果。

3 夹具的选择与设计

由于该薄套厚度仅为1.7mm，因此径向方向的刚性则很差，若用普通的三爪卡盘夹住工件外圆，零件只受到3个爪的夹紧力，夹紧力不均衡，卡爪夹紧处的外圆就会产生明显的弹性变形。

即：在三爪卡盘夹住的情况下，半精车、磨削加工后内孔的弹性变形部分被车削、磨削掉，内孔在机床上测量是圆的，但放松卡爪取下工件后，内孔的弹性变形部分则恢复，其内孔的几何形状成为三角形或多角形。

而如果将零件上每一点的夹紧力都保持均衡，结果则不一样。

经过多次试验、研究，我们根据这类工件特点，采用开缝套筒或软卡爪装夹，生产的产品达到了要求。

即把开缝式套筒套在工件的外圆上，并一起夹在三爪盘内即可。

在加工外圆时，我们又采用转移夹紧力作用点的方式来进行生产，即将径向夹紧改为轴向夹紧，减少了零件的变形度。

在最后一道工序中，我们则采用涨式心轴夹具的加工方法，即采用3个刚性瓣，其外圆尺寸公差与内孔尺寸相同，曲率半径一样。

在心轴上装有锥套，拧动螺母使其向右移动时，锥套给涨瓣一个径向力，使工件涨紧，反方向拧动时工件松开，其中橡皮圈是防止涨瓣与锥套，以及锥套与心轴之间的相对转动。

该夹具结构减少了加工误差，而且因为消除了径向间隙而提高了定位精度，所以很好地保证了工件的精度要求。

4 刀具角度的选择

加工薄壁类零件的`刀具不仅刃口要锋利，而且要掌握好刀具角度。

一般来说，车削薄壁零件时，要用高速钢刀具，前角取6°～30°;硬质合金刀具前角则取6°～20°;车削时后角大摩擦力小，切削力也相应地小，但后角过大会影响刀具的强度，所以在车削薄壁零件时，刀具后角取4°～12°为好。

另外，刀具角度的取值与工件的形状、材质以及刀具自身的材料有关，这一点必须注意。

5 砂轮的选择

磨削时应首先选择较小的切削深度，其次是砂轮也需修整得粗些，并且加注充分的切削液，最后应有一定的光磨过程，以期保证零件的圆度和直线度要求。

另外，为了提高砂轮的切削性能，磨料应选用黑色碳公硅，砂轮直径取55mm～66mm，因为砂轮直径取偏小值，可减小砂轮与孔壁的接触弧长，使磨削温度降低，有利于提高零件的形状精度。

零件磨削后，应检验零件内圆是否变形，因为薄壁零件在磨削时很容易因磨削产生热量而引起变形。

对于例子中的薄壁套零件，因为材料是45号钢，为降低零件表面粗糙度，所以选用砂轮磨料的粒度要适中，硬度可以稍小一些。

6 结束语

薄壁套类零件在加工过程中会受到很多因素的影响，影响因素的出现会导致零件在加工过程中容易出现次品或者是废品，因此，在零件加工过程中一定要保证加工质量，这样才能更好的保证零件的使用。

对薄壁套类零件加工精度进行提高可以通过对加工工艺进行改进，同时在加工过程中也要对相应的影响因素进行控制。

薄壁套类零件在工业生产中应用非常广泛，因此，一定要保证加工的质量，这样才能更好的保证工业生产不会受到影响。

在进行薄壁套类零件加工的时候对关键的加工工艺要进行必要的控制。

采用合理的防变形装夹技术，减少或避免由于装夹变形产生的尺寸精度误差和表面质量损失;减少切削力对变形的影响。

根据零件的具体结构，采取不同的工艺措施及手段可以满足同类零件的设计制造要求。

参考文献

[1]贵州工学院机械制造工艺教研室.机床夹具结构图册[M].贵阳：贵州人民出版社，1983.

[2]杨叔子.机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社，.

[3]浦林祥.金属切削机床夹具设计手册[M].北京：机械工业出版社，1995.

[4]柯明扬.机械制造工艺学[M].北京：北京航空航天大学出版社，.

篇3：零件铣削加工工艺分析

研究零件的被加工表面是否适合于数控铣床加工, 被加工表面是否太厚, 内转接圆弧R是否太小。如图1所示, 当R小于0.2H (H为被加工内轮廓面的最大高度) 时, 其加工的工艺性不好。即刀具被迫采用小直径的使其刚性变差, 需要采用多次分层切削加工。当被加工表面的凹圆弧尺寸较多时, 应该尽量统一, 以减小使用的铣刀的数量, 保证零件表面光滑。否则, 在进行切削的时候, 在接刀处会留下较多的刀痕, 最终影响了表面的加工质量。零件被加工的底面与侧面相交处的圆角半径是否太大, 如图2所示, 当刀具圆角半径r越大时, 铣刀端刃铣削平面的能力就越差, 效率也就越低, 应该尽量的避免。

2 装夹方案的确定

2.1 定位基准的选择

在选择定位基准时, 应该减小装夹的次数, 尽量做到在一次安装中能够把零件上所有要加工的表面都加工出来。一般选择零件上不需要铣削加工的表面或者孔作为定位基准。对于薄壁的零件, 选择的定位基准应该有利于提高加工的刚性, 以减小切削变形。并且定位基准应该和设计基准重合以减小定位误差对尺寸精度的影响。

2.2 夹具的选择

在选择夹具的时候有两个基本的要求。一是:要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对的固定;二是:要协调零件和机床坐标系的尺寸关系。

3 数控加工刀具的选择

刀具的选择是数控加工工艺中的主要内容之一, 不仅影响机床的加工效率, 而且直接影响加工的质量。数控机床在选用刀具时, 通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。合理选择切削用量:粗加工时, 一般以提高效率为主, 并考虑经济性和加工成本;半精加工和精加工时, 应该在保证加工质量的前提下, 兼顾切削效率、经济性、加工成本。

4 切削液的选择

常用的切削液主要有水溶液、乳化液、切削油。在选用切削液时, 应该注意以下几点:在粗加工时, 加工的余量大, 所选的进给量和背吃刀量也较大, 所以会产生大量的切削热, 所以选择切削液的主要目的是为了散热;在精加工时, 对零件加工表面的质量要求高且要尽量的减少刀具的磨损, 所以选择切削液的主要的目的是为了提高加工表面的质量和提高刀具的耐用度;当工件的材料不同时, 选择切削液的主要目和种类也有所不同。当在加工铸铁、黄铜等脆性材料时, 一般不用切削液, 以免崩脆的切屑粘附在机床的运动部件上。在加工高强度刚和高温合金等难加工的材料时, 对冷却液的冷却、润滑作用都有较高的要求, 应尽可能采用积压切削液或积压乳化液。在切削有色金属和铜、铝合金时, 为了得到较高的表面质量和精度, 可以采用10%-20%的乳化液、煤油或煤油与矿物油的混合物。在切削镁合金时, 不能用水溶液, 以免燃烧。

5 进给路线的确定

铣削加工路线的确定原则主要有以下的几点: (1) 加工的路线应该保证零件的加工精度和表面粗糙度, 且效率要高。 (2) 使数字简单, 以减少编程工作量。 (3) 应该使加工路线最短, 这样即可以减少程序段, 有可以减少空刀的时间。除了上述的三点之外, 在确定加工路线时, 还有考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况, 确定一次走刀, 还是多次走刀来完成加工, 以及在铣削加工中是采用顺铣还是逆铣等。

6 工序的划分

6.1 按所用的刀具划分。

即在一次安装过程中尽可能用一把刀具加工出可能加工的所有部分, 然后再换另一把刀加工其他的部位。即以同一把刀具完成的那一部分工艺过程为一道工序。

6.2 按安装次数划分。

即以每一次装夹完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法适应于加工内容不多的工件。

6.3 按粗、精加工划分。

即以粗加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序, 精加工中完成的那一部分工艺过程为一道工序。这种方法使用于加工后变形较大, 需要粗、精加工分开的零件。

6.4 按加工部位划分。

即以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。对于加工表面多而复杂的零件, 可以按结构特点分为几个加工部分, 每一部分为一道工序。

7 工艺文件的制定

零件的加工工艺设计完成以后, 就应该将有关的内容填入各种相应的表格或者卡片中, 以便贯彻执行并将其作为编程和生产技术准备的依据。这些表格或者卡片被称为工艺文件。数控加工的工艺文件除了包括机械加工工艺过程卡、机械加工工艺卡、数控加工工序卡外, 还包括数控加工刀具卡。其中, 数控加工工序卡是用来编制程序的依据, 以及用来指导操作者进行生产的一种工艺文件。它的内容包括工序及各工步的加工内容;本工序完成后工件的形状、尺寸和公差;各工步切削参数;本工序所用的机床、刀具和工艺安装等。数控加工刀具卡主要包括刀具的详细资料, 有刀具号、刀具名称及规格、刀辅具等。它也是用来编制零件加工程序和指导生产的重要工艺文件。

参考文献

[1]杨江河, 余云龙.现代数控铣削技术[M].北京:机械工业出版社, 2006.9.

篇4：精密涡轮零件的加工工艺分析

摘要：涡轮是一种将流动工质的能量转换为机械功的旋转式动力机械。它是航空发动机、燃气轮机和蒸汽轮机的主要部件之一，本文重点结合笔者的工作实际就精密涡轮零件的加工工艺做了分析和研讨。

关键词：涡轮;零部件;加工工艺

涡轮简称T，最早时候由瑞典的萨博（SAAB）汽车公司应用于汽车领域。在发动机排量一定的情况下，若想提高发动机的输出功率，最有效的方法就是多提供燃料燃烧。然而，向气缸内多提供燃料容易做到，但要提供足够量的空气以支持燃料完全燃烧，靠传统的发动机进气系统是很难完成的。因此，提高发动机吸入气体的能力，也就是提高发动机的充气效率就显得尤为重要。增压技术就是一种提高发动机进气能力的方法，采用专门的压气机将气体在进入气缸前预先进行压缩，提高进入气缸的气体密度，减小气体的体积，这样，在单位体积里，气体的质量就大大增加了，进气量即可满足燃料的燃烧需要，从而达到提高发动机功率的目的。

1.涡轮优缺点分析

涡轮，即涡轮增压，主要应用于汽车领域。在不改变发动机排量的条件下，涡轮增压发动机能较大幅度地提高发动机的功率及扭矩，一般而言，加装涡轮增压器后的发动机的功率及扭矩要增大20%～30%。从另一方面讲涡轮增压能够提高汽车的燃油经济性。在不改变发动机排量的条件下，涡轮增压发动机能较大幅度地提高发动机的功率及扭矩，一般而言，加装涡轮增压器后的发动机的功率及扭矩要增大20%～30%。从另一方面讲涡轮增压能够提高汽车的燃油经济性。不过涡轮增压也有它的缺点，这就是涡轮迟滞效应，因为涡轮要等发动机达到一定转速时（大概2000rpm）才能启动工作，其次是涡轮增压带来的噪声增大和排气散热问题。因此，精密涡轮零件的加工工艺是确保汽车性能的关键保障，下面就涡轮加工工艺作一探讨。

2.涡轮工艺路线的制定

在制定部件工艺路线之前首先要确定工件的定位基准，定位基准是指零件在加工过程中，用于确定零件在机床或夹具上的位置基准。它是零件上与夹具定位元件直接接触的点、线或面。在进行外圆及孔加工时，其轴线就是定位基准，若有孔时，可采用外圆表面。工艺路线的拟定主要是选择各个表面的加工方法和加工方案、确定各个表面的加工顺序以及工序集中与分散的程度、合理选用机床和刀具、确定所用夹具的大致结构等，要根据生产实际灵活应用。加工阶段的划分应根据零件的加工质量要求，一般划分为粗加工、半精加工、精加工、超精密加工阶段。这样可保证加工质量，合理使用加工设备，及时发现缺陷，减少表面损害等。但加工阶段划分不是绝对的。加工工序安排一般多从精基准的加工开始，再以精基准定位加工其他表面。加工工序是遵循先粗后精、先主后次、先面后孔的原则。

3.涡轮零件的加工工艺

精密涡轮零件的加工工序复杂，所以一定要制定合理的加工工序，在制定时要综合考虑材质、技术要求、加工设备、热处理等，要合理确定加工余量，正确计算各工序尺寸及公差，充分利用好加工设备和工艺装备，正确选择切削用量及加工工时定额，保证加工质量及提高劳动生产率。

3.1铣削的加工

零件要求两件出，用方料线切割一次出两件，若用圆棒加工，工序较复杂。磨削是表面精加工的主要方法，磨削主要用于中小型零件高精度表面及淬火钢等硬度较高的材料表面加工。磨削表面粗糙度为RaO.8～0.2μm后，两平面间的尺寸公差等级可达IT6！IT5，平面度可达0.01！0.03mm/m，精磨去除余量0.05mm，精磨后的尺寸为55mmx55mm×49.2mm。该零件除表面外，主要是孔系加工，采用立式三坐标数控铣削加工中心进行加工。由于该零件材质较硬，内孔表面加工较外圆表面困难得多，工序也多，此处采用钻一线切割的加工方法。一次装夹即可完成所有孔的加工，因此确定工序为1个，分3个工步，按照先小孔后大孔的加工原则，安排如下：按底孔要求尺寸Ф1.500mm，钻至直径Ф1.2mm，并钻Ф2.0mm孔;分别按2个底孔要求尺寸Ф2.500mm，钻至直径Ф2.2mm，并钻Ф3.0mm、深35mm孔;按底孔要求尺寸Ф5.600mm，钻至直径Ф5.0mm，并倒角C0.5mm。

3.2线切割加工

由于零件内孔技术要求较高，而本身材质又硬，结构相对较复杂，采用电火花线切割加工，省掉了形状复杂的成型电极，大大降低了工艺装备的制造成本，缩短了生产准备时间，可以加工很微细的窄缝、异形孔和复杂的型腔;由于蚀除量很小，所以加工效率很高。电火花半精加工粗糙度为RalOμm，精加工粗糙度为Ra2.5～1.25μm。具体如下：将底孔Ф1.2mm电火花线切割至Ф1.500mm;分别将2个底孔Ф2.2mm电火花线切割至Ф2.500mm;将底孔Ф5.0mm尺寸电火花线切割至Ф5.600mm;电火花线切割Ф24.400mm外圆形状，同时切割开口槽，一次成功。电火花线切割机床可分为快走丝和慢走丝两大类，此处采用慢走丝电火花线切割。慢走丝粗加工，火花间隙0.02～0.03mm，精加工时间隙在5～6μm，采用慢走丝电火花线切割可以循环加工。加工控制量为：C001，1～2刀，间隙0.03mm;C002，1～2刀，间隙0.02mm;C003，l～2刀，间隙0.0lmm;C004，1～2刀，间隙5～6mm。

3.3内外圆磨床加工

由于工件是精密零件，在电火花线切割后安排磨床精密磨削，精密磨后工件精度可达IT6～IT5，表面粗糙度为RaO.63～0.16μm。加工时，内外圆最好在一次安装中同时磨出，以保证它们之间有较高的垂直度。具体如下磨直径Ф2400mm外圆;磨削直径Ф5.6mm内孔段;外圆磨削5μm，尺寸到40.27～0.3mm。铣削环形排气槽，利用转盘成型铣刀铣削;铣削宽2.0mm、深0.3mm排气槽。数控车削加工Ф23.16mm锥形外圆，将高度加工至48.46土0.01mm电火花放电加工直径Ф7.150mm、长约11mm圆孔、端部圆角。因孔小，难以在车削加工中用镗刀加工;若用加工中心铣削加工，刀直径较小，易出现让刀现象，形成加工锥度，同时圆孔圆度达不到要求。电火花放电加工顶部凹槽;若用加工中心铣削加工，因尺寸较小，深度约11mm，加工中易出现让刀现象，并且底部为直角，无法清角。

参考文献：

[1]王松乔，多工位机床的应用与国产化[J]，中国制造，2012

篇5：典型零件的机械加工工艺分析

本章要点

本章介绍典型零件的机械加工工艺规程制订过程及分析，主要内容如下： 1．介绍机械加工工艺规程制订的原则与步骤。

2．以轴类、箱体类、拨动杆零件为例，分析零件机械加工工艺规程制订的全过程。

本章要求：通过典型零件机械加工工艺规程制订的分析，能够掌握机械加工工艺规程制订的原则和方法，能制订给定零件的机械加工工艺规程。

§4.1 机械加工工艺规程的制订原则与步骤

§4.1.1机械加工工艺规程的制订原则

机械加工工艺规程的制订原则是优质、高产、低成本，即在保证产品质量前提下，能尽量提高劳动生产率和降低成本。在制订工艺规程时应注意以下问题：

1．技术上的先进性

在制订机械加工工艺规程时，应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验，并保证良好的劳动条件。2．经济上的合理性

在规定的生产纲领和生产批量下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应通过核算或相互对比，一般要求工艺成本最低。充分利用现有生产条件，少花钱、多办事。3．有良好的劳动条件

在制订工艺方案上要注意采取机械化或自动化的措施，尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全、创造良好、文明的劳动条件。

由于工艺规程是直接指导生产和操作的重要技术文件，所以工艺规程还应正确、完整、统一和清晰。所用术语、符号、计量单位、编号都要符合相应标准。必须可靠地保证零件图上技术要求的实现。在制订机械加工工艺规程时，如果发现零件图某一技术要求规定得不适当，只能向有关部门提出建议，不得擅自修改零件图或不按零件图去做。

§4.1.2 制订机械加工工艺规程的内容和步骤 1．计算零件年生产纲领，确定生产类型。

2．对零件进行工艺分析

在对零件的加工工艺规程进行制订之前，应首先对零件进行工艺分析。其主要内容包括：

（1)分析零件的作用及零件图上的技术要求。

(2)分析零件主要加工表面的尺寸、形状及位置精度、表面粗糙度以及设计基准等；

(3)分析零件的材质、热处理及机械加工的工艺性。

3．确定毛坯

毛坯的种类和质量对零件加工质量、生产率、材料消耗以及加工成本都有密切关系。毛坯的选择应以生产批量的大小、零件的复杂程度、加工表面及非加工表面的技术要求等几方面综合考虑。正确选择毛坯的制造方式，可以使整个工艺过程更加经济合理，故应慎重对待。在通常情况下，主要应以生产类型来决定。4．制订零件的机械加工工艺路线

(1)确定各表面的加工方法。在了解各种加工方法特点和掌握其加工经济精度和表面粗糙度的基础上，选择保证加工质量、生产率和经济性的加工方法。

(2)选择定位基准。根据粗、精基准选择原则合理选定各工序的定位基准。(3)制订工艺路线。在对零件进行分析的基础上，划分零件粗、半精、精加工阶段，并确定工序集中与分散的程度，合理安排各表面的加工顺序，从而制订出零件的机械加工工艺路线。对于比较复杂的零件，可以先考虑几个方案，分析比较后，再从中选择比较合理的加工方案。5.确定各工序的加工余量和工序尺寸及其公差。

6.选择机床及工、夹、量、刃具。机械设备的选用应当既保证加工质量、又要经济合理。在成批生产条件下，一般应采用通用机床和专用工夹具。7.确定各主要工序的技术要求及检验方法。8.确定各工序的切削用量和时间定额。

单件小批量生产厂，切削用量多由操作者自行决定，机械加工工艺过程卡片中一般不作明确规定。在中批，特别是在大批量生产厂，为了保证生产的合理性和节奏的均衡，则要求必须规定切削用量，并不得随意改动。9.填写工艺文件

§4.2 轴类零件的加工工艺制订

轴类零件是机器中的常见零件，也是重要零件，其主要功用是用于支承传动零部件（如齿轮、带轮等），并传递扭矩。轴的基本结构是由回转体组成，其主要加工表面有内、外圆柱面、圆锥面，螺纹，花键，横向孔，沟槽等。

轴类零件的技术要求主要有以下几个方面：

（l）直径精度和几何形状精度

轴上支承轴颈和配合轴颈是轴的重要表面，其直径精度通常为IT5~IT9级，形状精度（圆度、圆柱度）控制在直径公差之内，形状精度要求较高时，应在零件图样上另行规定其允许的公差。

（2）相互位置精度

轴类零件中的配合轴颈（装配传动件的轴颈）对于支承轴颈的同轴度是其相互位置精度的普遍要求。普通精度的轴，配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动一般为0.01~0.03mm，高精度轴为0.001~0.005mm。此外，相互位置精度还有内外圆柱面间的同轴度，轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。

93（3）表面粗糙度

根据机器精密程度的高低，运转速度的大小，轴类零件表面粗糙度要求也不相同。支承轴颈的表面粗糙度Ra值一般为0.16~0.63μm，配合轴颈Ra值为0.63~2.5μm。

各类机床主轴是一种典型的轴类零件，图4-1所示为车床主轴简图。下面以该车床主轴加工为例，分析轴类零件的工艺过程。

图4-1 车床主轴简图

§4.2.1 主轴的主要技术要求分析

1．支承轴颈的技术要求一般轴类零件的装配基准是支承轴颈，轴上的各精密表面也均以其支承轴颈为设计基准，因此轴件上支承轴颈的精度最为重要，它的精度将直接影响轴的回转精度。由图4-1见本主轴有三处支承轴颈表面，（前后带锥度的Ａ、Ｂ面为主要支承，中间为辅助支承）其圆度和同轴度（用跳动指标限制）均有较高的精度要求。

2．螺纹的技术要求主轴螺纹用于装配螺母，该螺母是调整安装在轴颈上的滚动轴承间隙用的，如果螺母端面相对于轴颈轴线倾斜，会使轴承内圈因受力而倾斜，轴承内圈歪斜将影响主轴的回转精度。所以主轴螺纹的牙形要正，与螺母的间隙要小。必须控制螺母端面的跳动，使其在调整轴承间隙的微量移动中，对轴承内圈的压力方向正。

3．前端锥孔的技术要求主轴锥孔是用于安装顶尖或工具的莫氏锥炳，锥孔的轴线必须与支承轴颈的轴线同轴，否则影响顶尖或工具锥炳的安装精度，加工时使工件产生定位误差。

4．前端短圆锥和端面的技术要求主轴的前端圆锥和端面是安装卡盘的定位面，为保证安装卡盘的定位精度其圆锥面必须与轴颈同轴，端面必须与主轴的回转轴线垂直。

5．其它配合表面的技术要求如对轴上与齿轮装配表面的技术要求是：对Ａ、Ｂ轴颈连线的圆跳动公差为0.015mm，以保证齿轮传动的平稳性，减少噪音。

上述的（1）、（2）项技术要求影响主轴的回转精度，而（3）、（4）项技术要求影响主轴作为装配基准时的定位精度，而第（5）项技术要求影响工作噪音，这些表面的技术要求是主轴加工的关键技术问题。

综上所述，对轴类零件，可以从回转精度、定位精度、工作噪音这三个方面分析其技术要求。

§4.2.2 主轴的材料、毛坯和热处理

1．主轴材料和热处理的选择。一般轴类零件常用材料为45钢，并根据需要进行正火、退火、调质、淬火等热处理以获得一定的强度、硬度、韧性和耐磨性。

对于中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等牌号的合金结构钢，这类钢经调质和表面淬火处理，使其淬火层硬度均匀且具有较高的综合力学性能。精度较高的轴还可使用轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，它们经调质和局部淬火后，具有更高的耐磨性和耐疲劳性。

在高速重载条件下工作的轴，可以选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等渗碳钢，经渗碳淬火后，表面具有很高的硬度，而心部强度和冲击韧性好。

在实际应用中可以根据轴的用途选用其材料。如车床主轴属一般轴类零件，材料选用45钢，预备热处理采用正火和调质，最后热处理采用局部高频淬火。

2．主轴的毛坯。轴类毛坯一般使用锻件和圆钢，结构复杂的轴件（如曲轴）可使用铸件。光轴和直径相差不大的阶梯轴一般以圆钢为主。外圆直径相差较大的阶梯轴或重要的轴宜选用锻件毛坯，此时采用锻件毛坯可减少切削加工量，又可以改善材料的力学性能。主轴属于重要的且直径相差大的零件，所以通常采用锻件毛坯。

§4.2.3 主轴加工的工艺过程

一般轴类零件加工简要的典型工艺路线是：毛坯及其热处理→轴件预加工→车削外圆→铣键槽等→最终热处理→磨削。

某厂生产的车床主轴如图4-1所示，其生产类型为大批生产；材料为45钢；毛坯为模锻件。该主轴的加工工艺路线如表4-1。

§4.2.4 主轴加工工艺过程分析 1．定位基准的选择

在一般轴类零件加工中，最常用的定位基准是两端中心孔。因为轴上各表面的设计基准一般都是轴的中心线，所以用中心孔定位符合基准重合原则。

同时以中心孔定位可以加工多处外圆和端面，便于在不同的工序中都使用中心孔定位，这也符合基准统一原则。

当加工表面位于轴线上时，就不能用中心孔定位，此时宜用外圆定位，例如表4-1中的第10序钻主轴上的通孔，就是采用以外圆定位方法，轴的一端用卡盘夹外圆，另一端用中心架架外圆，即夹一头，架一头。作为定位基准的外圆面应为设计基准的支承轴颈，以符合基准重合原则。如上述工艺过程中的17和23序所用的定位面。

表4-1 车床主轴加工工艺过程

此外，粗加工外圆时为提高工件的刚度，采取用三爪卡盘夹一端（外圆），用顶尖顶一端（中心孔）的定位方式，如上述工艺过程的6、8、9序中所用的定位方式。

由于主轴轴线上有通孔，在钻通孔后（第10序）原中心孔就不存在了，为仍能够用中心孔定位，一般常用的方法是采用锥堵或锥套心轴，即在主轴的后端加工一个1：20锥度的工艺锥孔，在前端莫氏锥孔和后端工艺锥孔中配装带有中心孔的锥堵，如图4-2ａ所示，这样锥堵上的中心孔就可作为工件的中心孔使用了。使用时在工序之间不许卸换锥堵，因为锥堵的再次安装会引起定位误差。当主轴锥孔的锥度较大时，可用锥套心轴，如图4-2ｂ所示。

图4-2 锥堵与锥套心轴

为了保证以支承轴颈为基准的前锥孔跳动公差（控制二者的同轴度），采用互为基准的原则选择精基准，即第11、12序以外圆为基准定位车加工锥孔（配装锥堵），第16序以中心孔（通过锥堵）为基准定位粗磨外圆；第17序再一次以支承轴颈附近的外圆为基准定位磨前锥孔（配装锥堵），第21、22序，再一次以中心孔（通过锥堵）为基准定位磨外圆和支承轴颈；最后在第23序又是以轴颈为基准定位磨前锥孔。这样在前锥孔与支承轴颈之间反复转换基准，加工对方表面，提高相互位置精度（同轴度）。

2．划分加工阶段

主轴的加工工艺过程可划分为三个阶段：调质前的工序为粗加工阶段；调质后至表面淬火前的工序为半精加工阶段；表面淬火后的工序为精加工阶段。表面淬火后首先磨锥孔，重新配装锥堵，以消除淬火变形对精基准的影响，通过精修基准，为精加工做好定位基准的准备。

3．热处理工序的安排

45钢经锻造后需要正火处理，以消除锻造产生的应力，改善切削性能。粗加工阶段完成后安排调质处理，一是可以提高材料的力学性能，二是作为表面淬火的预备热处理，为表面淬火准备了良好的金相组织，确保表面淬火的质量。对于主轴上的支承轴颈、莫氏锥孔、前短圆锥和端面，这些重要且在工作中经常摩擦的表面，为提高其耐磨性均需表面淬火处理，表面淬火安排在精加工前进行，以通过精加工去除淬火过程中产生的氧化皮，修正淬火变形。

4．安排加工顺序的几个问题 1）深孔加工应安排在调质后进行

钻主轴上的通孔虽然属粗加工工序，但却宜安排在调质后进行。因为主轴经调质后径向变形大，如先加工深孔后调质处理，会使深孔变形，而得不到修正（除非增加工序），安排调质处理后

钻深孔，就避免了热处理变形对孔的形状的影响。

2）外圆表面的加工顺序

对轴上的各阶梯外圆表面，应先加工大直径的外圆，后加工小直径外圆，避免加工初始就降低工件刚度。

3）铣花键和键槽等次要表面的加工安排在精车外圆之后，否则在精车外圆时产生断续切削，影响车削精度，也易损坏刀具。主轴上的螺纹要求精度高，为保证与之配装的螺母的端面跳动公差，要求螺纹与螺母成对配车，加工后不许将螺母卸下，以避免弄混。所以车螺纹应安排在表面淬火后进行。

4）数控车削加工

数控机床的柔性好，加工适应性强，适用于中、小批生产。本主轴加工虽然属于大批生产，但是为便于产品的更新换代，提高时生产效率，保证加工精度的稳定性，在主轴工艺过程中的第15序也可采用数控机床加工，在数控加工工序中，自动的车削各阶梯外圆并自动换刀切槽，采用工序集中方式加工，既提高了加工精度，又保证了生产的高效率。由于是自动化加工，排除了人为错误的干扰，确保加工质量的稳定性。取得了良好的经济效益。同时采用数控加工设备为生产的现代化提供了基础。在大批生产时，一些关键工序也可以采用数控机床加工。

§4.3 箱体类零件的加工工艺

箱体零件是机器或部件的基础零件，轴、轴承、齿轮等有关零件按规定的技术要求装配到箱体上，连接成部件或机器，使其按规定的要求工作，因此箱体零件的加工质量不仅影响机器的装配精度和运动精度，而且影响机器的工作精度、使用性能和寿命。下面以图4-3所示齿轮减速箱体零件的加工为例讨论箱体类零件的工艺过程。

§4.3.1 箱体类零件的结构特点和技术要求分析

图4-3所示零件为某车床主轴箱体类零件，属于中批生产，零件的材料为HT200铸铁。一般来说，箱体零件的结构较复杂，内部呈腔形，其加工表面主要是平面和孔。对箱体类零件的技术要求分析，应针对平面和孔的技术要求进行分析。

1．平面的精度要求

箱体零件的设计基准一般为平面，本箱体各孔系和平面的设计基准为G面、H面和P面，其中G面和H面还是箱体的装配基准，因此它有较高的平面度和较小表面粗糙度要求。

2．孔系的技术要求箱体上有孔间距和同轴度要求的一系列孔，称为孔系。为保证箱体孔与轴承外圈配合及轴的回转精度，孔的尺寸精度为IT7，孔的几何形状误差控制在尺寸公差范围之内。为保证齿轮啮合精度，孔轴线间的尺寸精度、孔轴线间的平行度、同一轴线上各孔的同轴度误差和孔端面对轴线的垂直度误差，均应有较高的要求。

3．孔与平面间的位置精度

箱体上主要孔与箱体安装基面之间应规定平行度要求。本箱体零件主轴孔中心线对装配基面（G、H面）的平行度误差为0.04mm。

4．表面粗糙度

重要孔和主要表面的粗糙度会影响连接面的配合性质或

接触刚度，本箱体零件主要孔表面粗糙度为0.8μm，装配基面表面粗糙度为1.6μm。

§4.3.4 箱体类零件的加工工艺过程分析

一、主要表面的加工方法选择

箱体的主要加工表面有平面和轴承支承孔。

箱体平面的粗加工和半精加工主要采用刨削和铣削，也可采用车削。当生产批量较大时，可采用各种组合铣床对箱体各平面进行多刀、多面同时铣削；尺寸较大的箱体，也可在多轴龙门铣床上进行组合铣削，可有效提高箱体平面加工的生产率。箱体平面的

精加工，单件小批量生产时，除一些高精度的箱体仍需手工刮研外，一般多用精刨代替传统的手工刮研；当生产批量大而精度又较高时，多采用磨削。为提高生产效率和平面间的位置精度，可采用专用磨床进行组合磨削等。

箱体上公差等级为IT 7级精度的轴承支承孔，一般需要经过3～4次加工。可采用扩一粗铰一精铰，或采用粗镗－半精镗一精镗的工艺方案进行加工(若未铸出预孔应先钻孔）。以上两种工艺方案，表面粗糙度值可达Ra0.8～1.6μm。铰的方案用于加工直径较小的孔，镗的方案用于加工直径较大的孔。当孔的加工精度超过IT 6级，表面粗糙度值Ra小于0.4μm时，还应增加一道精密加工工序，常用的方法有精细镗、滚压、珩磨、浮动镗等。

二、箱体加工定位基准的选择

1．粗基准的选择

粗基准的选择对零件主要有两个方面影响，即影响零件上加工表面与不加工表面的位置和加工表面的余量分配。为了满足上述要求，一般宜选箱体的重要孔的毛坯孔作粗基准。本箱体零件就是宜主轴孔Ⅲ和距主轴孔较远的Ⅱ轴孔作为粗基准。本箱体不加工面中，内壁面与加工面（轴孔）间位置关系重要，因为箱体中的大齿轮与不加工内壁间隙很小，若是加工出的轴承孔与内壁有较大的位置误差，会使大齿轮与内壁相碰。从这一点出发，应选择内壁为粗基准，但是夹具的定位结构不易实现以内壁定位。由于铸造时内壁和轴孔是同一个型心浇铸的，以轴孔为粗基准可同时满足上述两方的要求，因此实际生产中，一般以轴孔为粗基准。

2．精基准的选择

选择精基准主要是应能保证加工精度，所以一般优先考虑基准重合原则和基准同一原则，本零件的各孔系和平面的设计基准和装配基准为为G、H面和P盖，因此可采用G、H面和P三面作精基准定位。

三、箱体加工顺序的安排

箱体机械加工顺序的安排一般应遵循以下原则： 1．先面后孔的原则

箱体加工顺序的一般规律是先加工平面，后加工孔。先加工平面，可以为孔加工提供可靠的定位基准，再以平面为精基准定位加工孔。平面的面积大，以平面定位加工孔的夹具结构简单、可靠，反之则夹具结构复杂、定位也不可靠。由于箱体上的孔分布在平面上，先加工平面可

以去除铸件毛坯表面的凹凸不平、夹砂等缺陷，对孔加工有利，如可减小钻头的歪斜、防止刀具崩刃，同时对刀调整也方便。

2．先主后次的原则

箱体上用于紧固的螺孔、小孔等可视为次要表面，因为这些次要孔往往需要依据主要表面（轴孔）定位，所以这些螺孔的加工应在轴孔加工后进行。对于次要孔与主要孔相交的孔系，必须先完成主要孔的精加工，再加工次要孔，否则会使主要孔的精加工产生断续切削、振动，影响主要孔的加工质量。

3．孔系的数控加工

由于箱体零件具有加工表面多，加工的孔系的精度高，加工量大的特点，生产中常使用高效自动化的加工方法。过去在大批、大量生产中，主要采用组合机床和加工自动线，现在数控加工技术，如加工中心、柔性制造系统等已逐步应用于各种不同的批量的生产中。车床主轴箱体的孔系也可选择在卧式加工中心上加工，加工中心的自动换刀系统，使得一次装夹可完成钻、扩、铰、镗、铣、攻螺纹等加工，减少了装夹次数，实行工序集中的原则，提高了生产率。

图4-3 某车床主轴箱体简图

§4.4 拨动杆零件机械加工工艺规程 §4.4.1 零件的工艺分析

图4-4所示零件是某机床变速箱体中操纵机构上的拨动杆，用作把转动变为拨动，实现操纵机构的变速功能。本零件生产类型为中批生产。下面对该零件进行精度分析。对于形状和尺寸（包括形状公差、位置公差）较复杂的零件，一般采取化整体为部分的分析方法，即把一个零件看作由若干组表面及相应的若干组尺寸组成的，然后分别分析每组表面的结构及其尺寸、精度要求，最后再分析这几组表面之间的位置关系。由图4-4零件图样中可以看出，该零件上有三组加工表面，这三组加工表面之间有相互位置要求，具体分析如下：

三组加工表面中每组的技术要求是：

1．以尺寸φ16H7mm为主的加工表面，包括φ25h8mm外圆、端面，及与之相距74±0.3mm的孔φ10H7mm。其中φ16H7mm孔中心与φ10H7mm孔中心的连线，是确定其它各表面方位的设计基准，以下简称为两孔中心连线。

2．粗糙度Ra6.3μm平面M，以及平面M上的角度为130°的槽。3．P、Q两平面，及相应的2－M8mm螺纹孔。对这三组加工表面之间主要的相互位置要求是：

第⑴组和第⑵组为零件上的主要表面。第⑴组加工表面垂直于第⑵组加工表面，平面M是设计基准。第⑵组面上的槽的位置度公差φ0.5mm，即槽的位置(槽的中心线)与B面轴线垂直且相交，偏离误差不大于φ0.5mm。槽的方向与两孔中心连线的夹角为22°47’±15’。第⑶组及其它螺孔为次要表面。第⑶组上的Ｐ、Ｑ两平面与第⑴组的M面垂直，P面上螺孔M8mm的轴线与两孔中心连线的夹角45°。Q面上的螺孔M8mm的轴线与两孔中心连线平行。而平面P、Q位置分别与Ｍ８的轴线垂直，Ｐ、Ｑ位置也就确定了。

§4.4.2毛坯的选择

此拨动杆形状复杂，其材料为铸铁，因此选用铸件毛坯。§4.4.3定位基准的选择

1．精基准的选择

选择基准思路的顺序是，首先考虑以什么表面为精基准定位加工工件的主要表面，然后考虑以什么面为粗基准定位加工出精基准表面，即先确定精基准，然后选出粗基准。由零件的工艺分析可以知道，此零件的设计基准是M平面和φ16mm和φ10mm两孔中心的连线，根据基准重合原则，应选设计基准为精基准，即以M平面和两孔为精基准。由于多数工序的定位基准都是一面两孔，也符合基准同一原则。

2．粗基准的选择

根据粗基准选择应合理分配加工余量的原则，应选φ25mm外圆的毛坯面为粗基准（限制四个自由度），以保证其加工余量均匀；选平面N为粗基准（限制一个自由度），以保证其有足够的余量；根据要保证零件上加工表面与不加工表面相互位置的原则，应选R14mm圆弧面为粗基准

106（限制一个自由度），以保证φ10mm孔轴线在R14mm圆心上，使R14mm处壁厚均匀。

§4.4.4工艺路线的拟定

1．各表面加工方法的选择

根据典型表面加工路线，M平面的粗糙度Ra6.3μm，采用面铣刀铣削；130°槽采用“粗刨－精刨”加工；平面P、Q用三面刃铣刀铣削；孔φ16H7mm、φ10H7mm可采用“钻－扩－铰”加工；φ25mm外圆采用“粗车－半精车－精车”，Ｎ面也采用车端面的方法加工；螺孔采用“钻底孔－攻丝加工”。

2．加工顺序的确定

虽然零件某些表面需要粗加工、半精加工、精加工，由于零件的刚度较好，不必划分加工阶段。根据基准先行、先面后孔的原则，以及先加工主要表面（M平面与φ25mm外圆和φ16mm孔），后加工次要表面（P、Q平面和各螺孔）的原则，安排机械加工路线如下所示：

①以N面和φ25mm毛坯面为粗基准，铣M平面。②以M平面定位，同时按φ25mm毛坯外圆面找正，“粗车－半精车－精车”φ25mm外圆到设计尺寸，“钻－扩－铰”φ16mm孔到设计尺寸，车端平面N到设计尺寸。

③以Ｍ面（三个自由度）、φ16mm（两个自由度）和Ｒ14mm（一个自由度）为定位基准，“钻－扩－铰”φ10mm孔到设计尺寸。

④以N平面和φ16mm、φ10mm两孔为基准，“粗刨－精刨”130°槽。⑤铣P、Q平面。（一面两孔定位）。