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四川信息职业技术学院毕业设计说明书第1页绪论毕业设计是对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们三年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后打下一个良好的基础。本设计书是根据数控加工综合设计的，数控机床已成为国家先进制造技术的基础设备，并关系到国家发展的战略地位，从20世纪中叶数控技术出现以来。数控机床给机械制造带来了革命性的变化，数控加工具有自动化，高效率，适应性强，精度高等特点。现代数控加工正向高速化，高精度化，高柔性化，高一体化和智能化方向发展。本毕业设计内容主要是详叙如何对双拐曲轴进行工艺分析，大致包含了零件的分析、毛坯、工艺规程设计，另外还分了毕业设计小结、附录、参考文献等版块。数控加工工艺分析是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，通过毕业设计使我们更深了解了相关学科中的基本理论、基本知识，以及理论实践相结合，同时对本专业有了较完整的、系统的认识，从而达到巩固、扩大、深化所学知识的目的，培养和提高了综合分析问题和解决问题的能力，以及培养了科学的研究和创造能力。本毕业设计内容主要是如何工艺分析双拐曲轴零件，基本含概了我们所学到的所有专业知识。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第2页第1章零件的分析1.1零件的作用曲轴这种零件的运用很广泛，就拿柴油机曲轴来说，它的作用是将连杆传来的力转变成为绕其本身轴线旋转的扭矩,并将此扭矩输出给汽车或其它.同时,曲轴还驱动配气机构以及其它各辅助装置。1.2零件图样图1.1四川信息职业技术学院毕业设计说明书第3页图1.21.3零件图样分析1.3.1分析零件的形状及主要加工表面的尺寸在分析零件图时，要分析几何元素的给定条件是否充分。尺寸标注方法分析，零件图上尺寸标注的方法应适应数控车床加工的特点，应以同一基准标注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种标注方法既便于编程，又有利于设计基准、工艺基准、测量基准和编程原点的统一。由图可知该零件加工表面由螺纹、圆锥面、圆柱面等组成。其中4个轴肩、3个轴颈、圆柱表面和内孔表面的直径尺寸精度要求严格，而轴肩与轴颈的长度精度要求较为严格。1.3.2零件的形位公差分析零件图样上给定的形状和位置公差是保证零件精度的重要依据。加工时，要按照其要求确定零件的定位基准和测量基准，还可以根据数控车床的特殊需要进行一些技术性处理，以便有效地控制零件的形状和位置精度。由图可知：加工精度要求：左端的锥度1：5对中心线的跳动为0.06mm，锥度大端00.02536，4处轴肩对中心线的同心度为φ0.03，轴肩上有6处5×30°的倒角、右端内孔倒角2×30°、左端端面与最两边轴肩上有2×45°倒角、最右端倒角1×45°，轴颈上6处R2mm过渡圆角，最左端端面中心孔B3.15/10，两端轴颈的偏心距为（8±0.75）mm。1.3.3零件表面粗糙度分析表面粗糙度是保证零件表面微观精度的重要要求，也是合理选择数控车床、刀四川信息职业技术学院毕业设计说明书第4页具及确定切削用量的依据。因此要对零件的表面粗糙度进行分析，根据图样所知：表面直径粗糙度Ra3.2um,端面粗糙度Ra6.3um。1.3.4分析零件的设计基准设计基准是在零件图上所采用的基准。它是标注设计尺寸的起点。分析零件的设计基准有助于避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。因此曲轴零件的设计基准分析如下：该零件的中心线是各外圆和内孔的设计基准，也是圆锥面的跳动误差的设计基准，还是4个轴肩的同轴度误差的设计基准。螺纹左端面是螺纹右端面、4个轴肩右端面和圆柱右端面的设计基准，而圆柱右端面则是螺纹左端面、圆锥左端面和4个轴肩左端面的设计基准。1.3.5零件的材料分析在满足零件功能的前提下，零件材料应立足国内，选用较低廉的材料，避免用贵重、紧缺材料。同时，零件材料选用不当，也会增加工艺难度。一般轴类零件的材料常用45钢，经正火、调质或淬火等热处理后获得一定的强度、韧性和耐磨性。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第5页第2章确定毛坯2.1毛坯的种类常用的毛坯种类有铸件、锻件、压制件、冲压件、焊接件、型材和板材等。（1）铸件：适用于形状复杂的毛坯。薄壁零件不可用砂型铸造；尺寸大的铸件宜用砂型铸造；中、小型零件可用较先进的铸造方法。（2）锻件：适用于零件强度较高、形状较简单的零件。（3）型材：热轧型材的尺寸较大，精度低，多用作一般零件的毛坯；冷轧型材尺寸较小，精度较高，多用于毛坯精度要求较高的中、小零件，适用于自动机床加工。（4）焊接件：对于大件来说，焊接件简单、方便，特别是单件小批生产可大大缩短生产周期；但焊接后变形大，需经时效处理。（5）冷压件：适用于形状复杂的板料零件，多用于中、小尺寸零件的大批量生产。由此可以看出毛坯种类选型材最为合适。2.2毛坯种类的选择由于轴的材料是钢材，而且力学性能较低，则毛坯种类选择型材。型材是具有一定的几何形状断面的轧制材料，型材按其截面形状分类有圆钢、方钢、角钢、线材以及各种异型钢等，这些材料按一定的长度切断即可成为零件的毛坯。根据零件的图形看出选形状类型为圆钢的最为合适。2.3毛坯的形状与尺寸的选择选择毛坯形状和尺寸总的要求是：减少“肥头大耳”，实现少屑或无屑加工。对于选择的毛坯余量过大会造成加工难度增加、浪费人力物力；而对于选择的毛坯余量过小则可能会造成加工精度不能保证。因此毛坯形状要接近成品形状，在采用数控加工时其加工表面应有较充分的余量，因此根据图纸所规定的尺寸，毛坯尺寸选φ52mm×200mm为最佳。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第6页第3章工艺规程设计3.1选择机床及刀、量、夹具3.1.1机床的选择选择机床时主要考虑以下因素：（1）机床规格应与工件的外形尺寸相适应，即大件用大机床，小件用小机床。（2）机床精度应与工件加工精度要求相适应。机床精度过低，不能保证加工精度；机床精度过高，又会增加工件的制造成本，应根据工件的精度要求合理选择。（3）机床的生产效率应与工件的生产类型相适应。单件小批生产用通用设备或数控机床，大批大量生产应选高效专用设备。（4）与现有的条件相适应。要根据现有设备及设备负荷状况、外协条件等确定机床，避免“闭门造车”。在确定用数控机床加工时还应注意，不同类型的零件应在不同的数控机床上加工。数控车床适用于加工形状比较复杂的轴类零件。因此机床选用数控车床，毛坯为200mm使用卧式车床为最好，根据轴的最大尺寸，选床身上工件最大回转直径选400mm，所以机床选CK61403.1.2刀具的选择选择刀具应考虑的要素：（1）被加工工件材料的类别（2）被加工工件材料性能（3）切削工艺的类别（4）被加工工件的几何形状、零件精度和加工余量等因素（5）要求刀片能承受的切削用量（6）生产现场的条件（7）被加工工件的生产批量，影响到刀片的经济寿命。数控机床刀具从制造所采用的材料上可以分为：高速钢刀具、硬质合金刀具、陶瓷刀具，立方氮化刀具，聚晶金刚石刀具。在数控机床、车削中心、加工中心等现代机床中，采用最广泛的是硬质合金和高速钢这两类。因为这两类材料从经济性、成熟性、适应性、多样性、工艺等各方面，目前综合效果都优于陶瓷、立方氮化硼、聚晶金刚石等刀具材料。四川信息职业技术学院毕业设计说明书第7页选择内孔刀具的考虑要点：镗孔刀具的选择，主要问题是刀杆的刚性，要尽可能地防止或消除振动（1）尽可能选择大的刀杆直径，接近镗孔直径（2）尽可能选择短的刀臂（工作长度），当工作长度小于4倍刀杆直径时可用钢制刀杆，加工要求高的孔时最好采用硬质合金制刀杆。当工作长度为4～7倍的刀杆直径时，小孔用硬质合金制刀杆，大孔用减振刀杆。当工作长度为7～10倍的刀杆直径时，要采用减振刀杆（3）选择主偏角大于75°，接近90°（4）选择无涂层的刀片品种和小的刀尖半径（5）精加工采用正切削刃刀片和刀具，粗加工采用负切削刃刀片和刀具（6）镗深的盲孔时，采用压缩空气或冷却液（7）选择正确的、快速的镗刀柄夹具由上述与零件图可知：粗车及平端面选用主偏角为90°的硬质合金刀；为防止副后刀面与工件表面发生干涉，应选择较大的副偏角，必要时可作图检验。Kr′=35°加工3个轴颈时，选用主偏角为45°的硬质合金刀；为防止副后刀面与工件表面发生干涉，选择Kr′=45°由零件图可知，内孔是不通孔所以选用不通孔车刀，不通孔车刀是车台阶孔或不通孔用的，切削部分的几何形状基本上跟偏刀相同。它的主偏角大于90°（Kr=92°～95°）刀尖在刀柄的最前端，刀尖到刀柄外端的距离a应小于内孔半径R，否则孔的底平面就无法车平。车内孔台阶时，只要不碰即可。因此车内轮廓时选用主偏角为92°的硬质合金刀车内孔时选用宽度为3mm的硬质合金车槽刀车内螺纹时选用主偏角为30°的硬质合金刀精车右边外轮廓时选用主偏角为90°的硬质合金左偏刀精车左边外轮廓时选用主偏角为90°的硬质合金右偏刀车外螺纹时选用主偏角为30°的硬质合金刀根据零件需要的尺寸选用宽度为3mm的硬质合金车断刀在加工曲轴轴颈时选用宽度为8mm的硬质合金车断刀进行开粗加工在钻偏心中心孔时选择不带护维（A型），基本尺寸为2的中心钻在钻中心孔时选择带护维（B型），基本尺寸为3.15的中心钻四川信息职业技术学院毕业设计说明书第8页在加工内孔时选用φ18的高速钢钻头3.1.3量具的选择数控加工主要用于单件小批生产，一般采用通用量具，如游标卡尺、百分表等。对于成批生产和大批大量生产中部分数控工序，应采用各种量规和一些高生产率的专用检具与量仪等。量具精度必须与加工精度相适应。由图可知：测量零件总长时需用钢直尺规格为300mm，测量外径用游标卡尺规格为0mm～150mm，测量内径深度用游标深度尺规格为0mm～150mm，为保证精度更精确还需用千分尺规格为25mm～50mm，为保证偏心距在公差范围内还需用磁座百分表、内径百分表规格分别为20mm～50mm、18mm～35mm，由于图中有外螺纹与内螺纹所以还需用螺纹环规与螺纹塞规规格分别为M24×2、M20×2，各处的倒角需用万能角度尺测量。3.1.4夹具的选择为保证加工精度，在数控机床上加工零件时，必须先使工件在机床上占据一个正确的位置，即定位，然后将其夹紧。这种定位与夹紧的过程称为工件的装夹。用于装夹工件的工艺装备就是机床夹具。车床主要用于加工内外圆柱面、圆锥面、回转成形面、螺纹及端平面等。上述各表面都是绕车床主轴轴心的旋转而形成的，根据这一加工特点和夹具在车床上安装的位置，将车床夹具分为两种基本类型：一类是安装在车床主轴上的夹具，这类夹具和车床主轴相连接并带动工件一起随主轴旋转，除了三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、顶尖等通用夹具或其他机床附件外，往往根据加工的需要设计出各种心轴或其他专用夹具；另一类是安装在滑板或床身上的夹具（1）三爪自定心卡盘是一种常用的自动定心夹具，装夹方便，应用较广，但它夹紧力较小，不便于夹持外形不规则的工件，一般适用于装夹轴类、盘套类零件。（2）四爪单动卡盘其四个爪都可单独移动，安装工件时需找正，夹紧力大，适用于外形不规则、非圆柱体、偏心、有孔距要求（孔距不能太大）及位置与尺寸精度要求高的零件。（3）花盘与其他车床附件一起使用，适用于外形不规则、偏心及需要端面定位夹紧四川信息职业技术学院毕业设计说明书第9页的工件。（4）心轴常用心轴有圆柱心轴、圆锥心轴和共花键心轴。圆柱心轴主要用于套筒和盘类零件的装夹；圆锥心轴（小锥度心轴）的定心精度高，但工件的轴向位移误差加大，多用于以孔为定位基准的工件；花键心轴用于以花键定位的工件。根据上述介绍，曲轴零件在加工内轮廓时可选三爪自定心卡盘进行装夹、在钻偏心中心孔时可选用四爪单动卡盘进行装夹。3.2确定零件的装夹方式和定位基准3.2.1装夹方法数控车床上零件安装方法与普通车床一样，要尽量选用已有的通用夹具装夹，且应注意减少装夹次数，尽量做到在一次装夹中能把零件上所有要加工的表面都加工出来。零件定位基准应尽量与设计基准重合，以减