案例 C：CAPP 工艺路线设计¶
本案例通过一个简单轴类零件的工艺规划，展示 CAPP（计算机辅助工艺过程设计）的完整工作流程。
场景设定¶
零件 ： 阶梯轴
材料 ： 45# 钢（调质处理 HB 220~250）
毛坯 ： Φ55mm × 155mm 圆钢棒料
加工要求 ：
部位 |
尺寸 |
公差 |
表面粗糙度 |
|---|---|---|---|
左端轴颈 中间轴肩 右端轴颈 中心孔 |
Φ40 × 50 Φ55 × 20 Φ35 × 60 两端 B2.5/8 |
h6 自由 h7 自由 |
Ra 1.6 Ra 3.2 Ra 1.6 Ra 6.3 |
工艺路线设计¶
1. 毛坯选择¶
选择依据 ：
零件为轴类，长径比 ≈ 3:1，适合棒料
产量小（单件/小批），不采用模锻
45# 钢是常用中碳钢，切削性能良好
毛坯尺寸 ：
直径：Φ55mm（最大直径 + 加工余量）
长度：155mm（总长 + 两端切断余量）
2. 定位基准¶
粗基准 ： 外圆表面（毛坯面）
第一道工序用三爪卡盘夹持外圆
加工端面和中心孔
精基准 ： 两端中心孔
中心孔是轴类零件最常用的精基准
符合"基准统一"原则
可保证各轴颈的同轴度
3. 工序顺序¶
工序 10：下料
设备：弓锯床 / 带锯床
内容：将 Φ55 圆钢切断至 155mm
注意：留 2~3mm 加工余量
工序 20：车端面、钻中心孔
设备：普通车床
装夹：三爪卡盘夹持外圆，伸出长度 80mm
内容： 1. 车平端面（保证端面与轴线垂直） 2. 钻中心孔 B2.5/8（GB/T 145） 3. 调头，车另一端面，保证总长 150mm 4. 钻另一端中心孔
工序 30：粗车各外圆
设备：普通车床（两顶尖装夹）
内容： 1. 粗车 Φ40 轴颈至 Φ42，长 50 2. 粗车 Φ55 轴肩（毛坯已是 Φ55，只需车端面） 3. 粗车 Φ35 轴颈至 Φ37，长 60
余量：单边留 1~1.5mm
工序 40：调质热处理
内容：淬火 + 高温回火
硬度：HB 220~250
目的：改善切削性能，提高综合力学性能
工序 50：半精车各外圆
设备：数控车床
内容： 1. 半精车 Φ40 至 Φ40.5，长 50 2. 半精车 Φ55 轴肩端面 3. 半精车 Φ35 至 Φ35.5，长 60
余量：单边留 0.2~0.3mm
工序 60：精车各外圆
设备：数控车床
内容： 1. 精车 Φ40h6，长 50，Ra 1.6 2. 精车 Φ55 轴肩端面，Ra 3.2 3. 精车 Φ35h7，长 60，Ra 1.6
注意：使用刀片半径补偿（G42）
工序 70：铣键槽 （ 假设需要）
设备：铣床
内容：在 Φ40 轴颈上铣键槽
注意：键槽对称度要求
工序 80：去毛刺
内容：去除所有锐边和毛刺
工具：倒角刀、砂纸
工序 90：检验
内容： 1. 各轴颈直径（千分尺） 2. 长度尺寸（游标卡尺） 3. 同轴度（偏摆仪） 4. 表面粗糙度（粗糙度仪）
4. 机床选择¶
工序 |
设备 |
型号示例 |
选择理由 |
|---|---|---|---|
下料 车端面/中心孔 粗车/半精车 精车 检验 |
带锯床 普通车床 数控车床 数控车床 偏摆仪 |
GZ4028 CA6140 CK6140 CK6140 — |
效率高，切口平整 通用性强，成本低 效率高，精度稳定 保证 h6/h7 精度 轴类零件同轴度检测 |
5. 刀具与夹具¶
刀具清单 ：
工序 |
刀具 |
材料 |
备注 |
|---|---|---|---|
车端面 钻中心孔 粗车外圆 精车外圆 切槽 |
45° 弯头车刀 中心钻 B2.5/8 75° 偏刀 93° 偏刀 切刀 |
YT15 HSS YT5 YT30 YT15 |
主偏角 45° GB/T 6078 主偏角 75° 陶瓷刀片 宽 3mm |
夹具清单 ：
工序 |
夹具 |
说明 |
|---|---|---|
车端面 车外圆 精车 |
三爪卡盘 两顶尖 + 拨盘 两顶尖 + 弹簧夹头 |
通用夹具 轴类零件标准装夹 减小夹紧变形 |
6. 检验要求¶
检测项 |
方法 |
工具 |
标准 |
|---|---|---|---|
直径 Φ40h6 直径 Φ35h7 长度 50/60/20 同轴度 圆度 表面粗糙度 Ra 1.6 |
两点法 两点法 绝对测量 打表法 两点法 比较法/仪器法 |
外径千分尺 外径千分尺 游标卡尺 偏摆仪 + 百分表 千分尺多点测量 粗糙度仪 |
40(-0.016/-0.0) 35(-0.025/-0.0) ±0.1 ≤ 0.02 ≤ 0.01 Ra ≤ 1.6 |
工艺卡片示例¶
工序号 |
工序名称 |
设备 |
装夹 |
加工内容 |
刀具 |
|---|---|---|---|---|---|
10 |
下料 |
带锯床 |
台虎钳 |
切断 Φ55×155 |
锯条 |
20 |
车端面钻中心孔 |
车床 CA6140 |
三爪卡盘 |
端面、中心孔 |
45°车刀、中心钻 |
30 |
粗车外圆 |
车床 CA6140 |
两顶尖 |
各外圆留余量 |
75°偏刀 |
40 |
调质 |
热处理炉 |
— |
HB 220~250 |
— |
50 |
半精车外圆 |
数控车床 |
两顶尖 |
各外圆留 0.2~0.3 |
硬质合金刀 |
60 |
精车外圆 |
数控车床 |
两顶尖 |
Φ40h6、Φ35h7 |
陶瓷刀片 |
90 |
检验 |
检验台 |
V 形铁 |
全尺寸 |
量具 |
与 CAD/CAM 集成的关系¶
传统 CAPP ：
工艺员根据经验和标准手册设计工艺
手工填写工艺卡片
效率低，一致性差
集成化 CAPP ：
CAD 模型直接导入 CAPP 系统
自动特征识别（孔、槽、台阶）
基于规则库自动推荐工艺路线
工艺卡片自动生成
与 CAM 系统联动，直接生成数控程序
数据流 ：
`
CAD 模型 → 特征识别 → 工艺决策 → 工序设计 → 工艺卡片 → CAM 编程
`
与课程章节的关联¶
知识点 |
对应章节 |
说明 |
|---|---|---|
成组技术 派生式 CAPP 生成式 CAPP 数控编程 数据交换 PDM/PLM |
unit6 unit6 unit6 unit7 unit8 unit8 |
轴类零件的工艺标准化 基于典型轴类工艺修改 自动选择加工方法和参数 精车工序的 G-code 生成 CAD 特征如何传递到 CAPP 工艺卡片的版本管理 |