机械设计制造及其自动化毕业论文完整版

2024年2月9日发(作者：卢浩然)

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摘要

本文研究了一种轴类零件的加工方法，通过分析该零件的结构和材料，选择了数控车床作为加工设备。在实验过程中，通过对数控车床的特点和应用进行了介绍，并分析了数控车床加工轴类零件的优势。最终，本文对该零件的功能、结构和材料进行了详细分析，为后续的加工提供了重要的参考。

关键词：轴类零件、数控车床、结构分析、材料分析、加工方法

第一章 任务介绍

轴的零件图

在本次研究中，我们选取了一种轴类零件，其零件图如下图所示：

图略）

零件图的分析

通过对上述零件图的分析，我们可以看出该零件由三个主要部分组成，分别是轴体、轴承和轴头。其中，轴体是该零件的主要承载部分，负责传递转矩和承受载荷。轴承则用于支撑轴体，减小摩擦力和磨损。轴头则用于连接其他零件，完成整个机械系统的工作。

选择加工设备（题目给定用数控车）

在确定了轴类零件的结构和功能后，我们需要选择适合的加工设备进行加工。在本次研究中，我们选择了数控车床作为加工设备。数控车床具有高精度、高效率、高自动化程度等优势，在加工轴类零件时具有明显的优势。

第二章 数控车床的简介

概述

数控车床是一种自动化加工设备，通过预先编写好的程序，控制刀具的运动轨迹和加工参数，实现对工件的高精度加工。数控车床广泛应用于机械制造、航空航天、汽车制造等领域。

2.1.1 数控车床的特点及应用

数控车床的主要特点包括：

1）高精度：数控车床具有高精度的加工能力，可以实现微米级别的加工精度。

2）高效率：数控车床的加工效率远高于传统的手工加工和普通机床加工。

3）高自动化程度：数控车床的加工过程全部由计算机控制，无需人工干预，提高了生产效率和安全性。

数控车床广泛应用于各种机械零件的加工中，特别是对于形状复杂、精度要求高的轴类零件，数控车床具有明显的优势。

2.1.2 数控车床的发展前景

随着自动化技术和人工智能技术的不断发展，数控车床的发展前景十分广阔。未来，数控车床将更加智能化、高效化、自动化，成为机械制造领域的重要生产力。

2.1.3 数控车床加工轴类零件的优势

数控车床在加工轴类零件时具有以下优势：

1）高精度：数控车床可以实现微米级别的加工精度，保证了轴类零件的精度和质量。

2）高效率：数控车床的加工效率远高于传统的手工加工和普通机床加工，可以缩短加工周期，提高生产效率。

3）高自动化程度：数控车床的加工过程全部由计算机控制，无需人工干预，提高了生产效率和安全性。

第三章 轴类零件的分析

该零件的功能分析

该轴类零件主要用于传递转矩和承受载荷，在机械系统中具有重要的作用。其主要功能包括：

1）传递转矩：该零件通过轴体，将电机的转矩传递到其他零件上，实现机械系统的工作。

2）承受载荷：该零件在工作过程中需要承受来自其他零件的载荷，保证机械系统的正常运转。

该零件的结构分析

该轴类零件的结构比较简单，主要由轴体、轴承和轴头三部分组成。其中，轴体是该零件的主要承载部分，负责传递转

矩和承受载荷。轴承则用于支撑轴体，减小摩擦力和磨损。轴头则用于连接其他零件，完成整个机械系统的工作。

该零件材料及受力分析

该轴类零件主要受到转矩和载荷的作用，在工作过程中需要承受较大的压力和拉力。因此，在选择材料时需要考虑其强度和硬度等因素。在本次研究中，我们选择了优质的合金钢作为材料，其强度和硬度均能满足工作要求。同时，我们还对该零件的受力情况进行了详细分析，确保其在工作过程中能够承受足够的载荷和转矩。

The n Analysis of the Component----------------------------------------------9

Chapter 4: Machining Process Plan for the Shaft-------------------------------------9

Process Analysis of the Component Drawing----------------------------------------9

n of Raw Material---------------------------------------------------------------10

n of Machining Sequence-----------------------------------------------10

XXX Clamping Scheme-----------------11

XXX Machining Tools-----------------------------------------------------------11

n of Feed Route--------------------------------------------------------------12

XXX Cutting Amount-------------------------------------------12

n of Process Card------------------------------------------------------------13

n of Machining Program--------------------------------------------------14

Debugging and Simulating the Program。Machining after No

Error------------16

n of Component Machining and n Testing---------------------16

Chapter 5: n--------------------------------------------------------------------17

References----------------------------------------------------------------------------------18

Acknowledgements------------------------------------------------------------------------18

Abstract

The n analysis of the component is esntial in the XXX

machining process plan for the shaft is discusd。including the n

of raw material。n of machining quence。XXX fixture and

clamping scheme。XXX machining tools。n of feed route。reasonable n of cutting amount。n of process card。and n of

machining program。Before machining。the program should be

XXX machining。the component should undergo n testing。Finally。XXX references and acknowledgements are

included.

数控加工制造技术正逐渐得到广泛的应用。在对零件进行编程加工之前，工艺分析具有非常重要的作用。本文通过对典型的轴类零件数控加工工艺分析，给出了对于一般轴零件数控加工工艺分析的方法，对于提高制造质量、实际生产具有重要意义。

在任务介绍中，我们看到了一个典型轴类零件的加工图，该零件表面由圆柱、圆锥、顺圆弧、逆圆弧及螺纹等表面组成。其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求。尺寸标注完整，轮廓描述清楚。对于这样的复杂零件，我们选择使用数控车床进行加工。

数控车床是一种自动完成内外圆柱面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工的机床。它具有加工灵活，通用性强，能自动适应产品的品种和规格频繁变化的特点，能够满足新产品的开发和多品种、小批量、生产自动化的要求，因此被广泛用于制造业。在我们的加工任务中，根据零件的特点，我们选择使用CK6140数控车床进行加工。

CK6140数控车床的切削速度很高，可充分发挥刀具的切削性能。床身左端固定有主轴箱，床身中部为刀架溜板，分为两层。底层为纵向溜板，可沿床身轨道作纵向（z向）移动，上层为横向溜板，可沿纵向溜板的上轨道作横向（x向）移动。刀架溜板上装有转塔刀架，刀架有4个工位，可装4把刀具。在加工过程中，可按照零件加工程序自动转位，将所需的刀具

转到加工位置。这些特点使得数控车床非常适合加工形状复杂、精度要求较高的轴类或盘类零件。

综上所述，数控加工制造技术在制造业中扮演着越来越重要的角色。在选择加工设备时，需要根据零件的特点和加工要求来选择合适的机床。数控车床作为一种自动化程度较高的机床，能够满足复杂零件的加工需求，提高制造效率和质量。

The n system of the CK6140/CK6240 horizontal CNC lathe

can be driven by either a DC motor or an AC variable frequency

speed motor。The main motor drives the XXX and a four-stage

gearbox。The n of the n turret is driven by a XXX the cam rotates。it pushes the column pin on the reversing XXX。causing the

reversing wheel。shaft。XXX.

XXX working cycle of the CNC lathe is controlled by a XXX

control system。and many XXX are。When the turning object

changes。only the corresponding are needs to be changed to adapt

to the new requirements.

Refer to Table 2-1 for detailed ns of the CK6140/CK6240

lathe。as shown in Figure 2-1.

Table 2-1 XXX:

Model: CK6140/CK6240

XXX: 400mm

Max。swing over carriage: 210mm

XXX: 630mm

XXX: 210mm

Length of the workpiece: 500mm or 750mm or 1000mm or

2000mm

Width of bed: 400mm

n of XXX: 25X25mm

Spindle speeds: 11—1600 r/min (24 steps)

Hole through spindle: 52mm(80mm)

Spindle taper: Mor (No。6)

XXX: 0.01mm

X/Z rapid traver: 3 /6 m /min

XXX: 150mm

XXX: 75mm

Tailstock spindle taper: Mor (No。5)

XXX: 10HP

Overall ns for 500mm: 2550*1120*1700 mm

Overall ns for 750mm: 2800*1120*1700 mm.

数控技术，也称为计算机数控技术，是一种采用计算机实现数字程序控制的技术。它利用计算机按照预先存储的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代了原先采用硬件逻辑电路组成的数控装置，因此输入数据的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，都可以通过计算机软件来完成。数控机床是一种技术密集度及自动化程度很高的机电一体化加工设备。它综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密加工技术，具有高加工精度、易于质量保证、发展前景广阔等优点。因此，掌握数控车床的加工编程技术显得尤为重要。

随着科学技术的不断发展，数控机床也在不断进步。它正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化的方向发展。高性能方面，数控系统集成度的增强使得数控机床可以实现多台集中控制，甚至远距离遥控。高精度方面，数控机床本身的精度和加工件的精度都越来越高，而且精度的保持性也得到了提高。高速度方面，数控机床各轴运行的速度将加快。高柔性

方面，数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。模块化方面，数控机床要缩短周期和降低成本，就必然会向模块化方向发展。

数控车床较好地解决了复杂、精密、小批、多变的零件加工问题，是一种灵活的、高效能的自动化机床。特别是对于约占机械加工总量80%的单件、小批量零件的加工，更显示出其特有的灵活性。采用数控机床有以下几方面的好处：提高加工精度，尤其提高了同批零件加工的一致性，使产品质量稳定；提高生产效率，一般约提高效率3-5倍，使用数控加工中改善了劳动条件；有利于生产管理和机械加工综合自动化的发展。数控车床可以提高生产率5-10倍，可以加工形状复杂的零件，减轻了劳动强度。

该零件是一种阶梯轴，左端有螺纹，中间部分是沟槽，右端为球形轴头。它能承受中等载荷，起支撑作用。用45号钢制作，该轴有良好的力学性能。轴是组成机器的重要零件之一，用于支承作回转运动或摆动的零件来实现其回转或摆动，使其有确定的工作位置。按照轴线形状分类，轴可分为直轴、曲轴和软轴。

轴是机械中常见的零件之一，按照外形可分为光轴、阶梯轴、凸轮轴、花键轴、齿轮轴和蜗杆轴等不同类型。曲轴是内燃机、曲柄压力机等机器上的专用零件，它能将往复运动转变为旋转运动，或者相反。软轴主要应用于两传动轴线不在同一直线或者工作时彼此有相对运动的空间传动，也可用于受连续振动的场合，以缓和冲击。

按照所受载荷性质分类，轴可分为心轴、转轴和传动轴。心轴通常指只承受弯矩而不承受转矩的轴，例如自行车前、后轮轴和汽车轮轴。转轴既受弯矩又受转矩，是各种机器中最为常见的轴。传动轴只受转矩不受弯矩或受很小弯矩，例如车床上的光轴、连接汽车发动机输出轴和后桥的轴。

通过图1-1零件图可知，该轴的尺寸标注完整清晰，分布均匀合理。轴的右端是球形与圆弧相切，球形头内有￠28的孔用于固定、支撑轴。中间部分是有锥度的三个沟槽，尺寸相同均匀分布，用于安放固定件。左端是梯形轴头，带有螺纹，用于固定轴的左端。该轴是异形轴，设计合理，用45号钢制作，有良好的力学性能。

轴类零件的材料应根据使用要求、生产类型、设备条件及结构选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。毛坯的锻造方式有自由锻和模锻两种，中小批生产多采用自由锻，大批量生产时采用模锻。

轴类零件的材料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，例如调质、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，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。40Cr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，如磨床砂轮轴和坐标镗床主轴，可以采用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经过调质和表面氮化处理后，不仅具有很高的表面硬度，还能保持较软的芯部，因此具有良

好的耐冲击韧性。相较于渗碳淬火钢，它具有热处理变形小、硬度更高等特点。

45号钢是广泛用于机械制造的钢材，机械性能很好。但是由于它是一种中碳钢，淬火性能不佳，只能淬硬至HRC42~46.因此，如果需要表面硬度，同时希望发挥45号钢优越的机械性能，常采用渗碳淬火的方法，以获得所需的表面硬度。

从轴的受力分析可知，它受到扭转和弯曲复合作用力。由于其承受中等载荷，工作平稳，冲击力很小，因此可以采用优质碳素结构钢的45号钢作为材料，坯料使用热轧圆钢。

对于该异形阶梯轴，其加工精度设计合理，易于加工制造。左端为M30*2-6g的螺纹，阶梯形￠52表面粗糙度值为微米。中间部分为在锥形轴上切三个沟槽，锥形段表面粗糙度值为微米。连接锥形段与圆弧段的一段轴表面粗糙度值为微米。右端由两段圆弧与球形组成，R8段没有公差要求，R9段公差范围为±，S￠48段公差范围为±。其余表面粗糙度均为微米。该轴公差等级介于6-8级之间，属于较精密的轴。

针对该零件的加工工艺方案，可采用以下几点措施：对于图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，由于其公差数值较小，编程时不必取平均值，而全部取其基本尺寸即可；在轮廓曲线上，有三处为圆弧，其中两处为既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性；在车削时应预先车削对应的基准面，以保证加工精度。

对于毛坯的选择，根据题目要求，该零件可选用45号钢棒料￠150*55，以满足使用要求。

加工顺序需要根据具体情况进行确定。

1mm。

切削速度：根据刀具参数选择，主轴转速在800-1000r/min之间，进给速度在50-150mm/min之间。

选用合适的冷却液

加工过程中需使用冷却液，以降低温度、减少摩擦和延长刀具寿命。根据加工材料和切削用量选择合适的冷却液。

检验加工质量

加工完成后，拆下工件进行检验。检查尺寸精度、表面粗糙度、球面形状误差等是否符合要求。如有问题，及时调整刀具和加工参数，重新加工。

主轴转速是车削中非常重要的参数。根据零件材料和加工要求，粗车的切削速度为Vc=90m/min，精车的切削速度为Vc=120m/min。根据公式Vc=πdn/1000，可以计算出粗车主轴转速n=800r/min，精车主轴转速n=1000r/min。对于车削螺纹，主轴转速的计算公式为n≤1200/p-k，计算出主轴转速为n=320r/min。而切槽刀的主轴转速为n=200r/min。

进给速度也是车削中一个重要的参数。根据零件材料和加工要求，粗车时的进给速度为f=0.4mm/r，精车时的进给速度为f=0.15mm/r。通过换算，可以得出粗车的进给速度为Vf=200mm/min，精车的进给速度为Vf=180mm/min。根据图纸要求，螺纹车削的进给速度为f=2mm/r，切槽刀的进给速度为Vf=100mm/min。

接下来是编写工艺卡。工艺卡片如图4-8所示，包括工序号、工序名称和工序内容。具体的工序包括下料、装夹、粗车

外圆、精车外圆、粗车内孔、精车内孔、调头装夹、车螺纹、检验和入库涂防锈油。

最后是编写加工程序。毛坯为150*55，程序1的任务是车削右端外圆、圆弧和切槽。设定主轴转速和转向为s800m03和T0101，选用1号刀具和45度外圆车刀。通过G代码控制移动轴的位置和速度，实现车削的目标。

在此，我们要感谢XXX、XXX、XXX和XXX四位作者，他们的著作为我们提供了宝贵的研究资源。这些书籍涵盖了数控机床的装配、调试、故障排除、编程、加工工艺等方面，对我们的研究和工作都有很大的帮助。

在此，我们要感谢XXX、XXX、XXX和XXX四位作者，他们的著作为我们提供了丰富的研究资源。这些书籍涵盖了数控机床的各个方面，包括装配、调试、故障排除、编程、加工工艺等，对我们的研究和工作都有着重要的帮助作用。