机械毕业设计（论文）-GB9-49型方捆机齿轮箱体工艺及镗削头设计及数控编程设计【全套图纸】

机制专业毕业论文 前言 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 机械制造业是国民经济的基础产业，它的发展直接影响到国民经济各部门 的发展，业影响到国计民生和国防力量的加强。因此，各国都把机械制造业放 在首要位置。随着机械产品国际市场竞争的日益加剧，各大公司都把高新技术 注入机械产品的开发中，作为竞争取胜的重要手段。随着科技的发展，机械产 品和机械制造技术的内涵正在不断发生着变化，工程技术人员不仅要学习和掌 握计算机技术等方面的新知识、新技术，而且还要熟悉机械制造业的工艺方法 和实际生产的夹具应用的新知识，运用全新概念重新优化组合，这就要求我们 在学习中注重联系实际，更好的将理论知识应用到生产中去。 面对越来越激烈的国际市场竞争，我国机械制造业面临着严重的挑战。我 们在技术上已经落后，加上资金不足，资源短缺，以及管理体制和周围环境存 在许多问题，需要改进和完善，这些都给我们迅速赶超世界先进水平带来极大 的困难。但另一方面，随着我国改革的的不断深入，对外开放的不断扩大，为 我国机械制造业业的振兴和发展提供了前所未有的良好条件。作为新时代的一 名大学生，我们有责任承担建设祖国的任务；作为一名机械制造业的大学生， 我们有信心使新时代的机械制造业更加蓬勃向上；作为一名即将步入社会的大 学生，我们有能力；用自己所学的文化知识去开辟机械行业的新局面，在这次 毕业设计中，我们将大学三年来所学的知识都运用其中，融会贯通，也充分的 认识到作为一名合格的机械行业工作者应具备的知识、文化、能力水平。 在这次设计中，我们小组的所有成员都积极参加，完成各种工作。充分的 体现了小组的团结协作的作用，也加深了彼此的友谊。此次的毕业设计为我们 以后步入社会工作打下了基础，使我们能够成为一名合格的机械制造方面的人 才。 此次毕业设计的顺利完成，是老师和我们小组全体成员的努力的结果，在 此对于老师的辛勤指导我们表示最衷心的感谢！ 这次设计的主要内容有： 1.完成 GB9-4 型方捆机齿轮箱体图纸绘制工作。 2.GB9-4 型方捆机齿轮箱体零件加工工艺编制。 3.根据零件图绘制铣削、车削数控加工程序。 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 2 页 共 35 页 4.绘制数控加工铣削、车削零件图。 5.设计加工 GB9-49 型方捆机齿轮箱体 410H7 孔精镗头。 6.完成加工 GB9-4 型方捆机齿轮箱箱体 410H7 孔精镗头装配图的绘 制。 7.完成毕业设计说明书的写作。 摘要摘要 毕业设计是经过大学几年的理论性教育，使我们对机械制造这门学科有了 理论上的大体认识。毕业设计是在校大学生唯一一次大规模的将所学的知识融 会贯通的机会，是学生走上社会的良好过度，走向工作岗位的入门之课。 毕业设计让我们知道了自己知识储备的不足，加深我们对所学知识的理解 和消化，同时也学到了设计中许多要注意的细节性的知识，掌握了设计的基本 工艺原理；这次毕业设计提高了我们自己发现问题、分析问题和解决问题的能 力，使我们收益匪浅，达到了预期的效果，这对自己以后的工作有极大的推进 作用。同时也让我们对知识的系统、全面和深入的了解；对今后要从事的事业 有了更进一步的了解。 这次毕业设计的目的是通过设计能够获得运用过去所学的全部课程进行工 艺以及结构设计的基本能力，为将来的工作奠定基础。通过此次毕业设计我们 学到知识和获得的技能： 1.了解了机械制造行业的发展历程、现阶段的发展概况、未来发展情况 以及机械制造的过程。 2.能够熟练的运用大学所学的相关知识，学会查阅机械设计手册进行设 计，同时，能够独立设计出生产应用的零件和夹具。 3.能够运用机械制造工艺学课程中的基本理论和知识，正确的解决零件 在加工过程中的定位，夹紧以及工艺路线的制定，尺寸的计算问题， 保证零件的加工。 4.能够通过设计学到机械中的结构设计能力，通过夹具设计，应当获得 根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理能保证加 工工效和加工质量的夹具。 5.能够对零件的图纸进行分析、判断；更好的应用计算机进行设计，能 够紧密的将计算机应用到设计当中。 能够独立对零件进行数控编程，了解和掌握数控技术在机械制造所占有的 位置。 关键词：方捆机；工艺过程；机械加工；工艺；切削用量；数控编程；镗 削头； 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 3 页 共 35 页 目录目录 前言1 摘要2 第一章 零件的分析4 1.1 零件的作用4 1.2 零件的工艺分析4 1.3 工艺规程设计4 1.4 机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定7 1.5 确定切削用量9 1.6 本章小结13 第 2 章 数控编程设计14 2.1 数控机床的发展过程14 2.1.1 数控机床的发展.14 2.1.2 我国数控机床发展概况.14 2.2 数控编程中的工艺分析15 2.2.1 数控加工工艺分析的主要内容.15 2.2.2 数控机床的合理选用.15 2.2.3 加工方法的选择与加工方案的确定16 2.2.4 零件的装卡方法与夹具的选择.16 2.2.5 加工路线的确定16 2.2.6 刀具的选择.17 2.2.7 切削用量的确定.17 2.2.8 数控车床编写程序：.18 2.2.9 铣床加工程序：.20 2.2.1 0 本章小结：22 第 3 章 镗削头的设计24 3.1 参数的确24 3.1.1 镗刀的计算.24 3.1.2 电动机的选择.25 3.2 设计机床主轴26 3.2.1 轴承的选择.26 3.2.2 齿轮的选择.26 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 4 页 共 35 页 3.2.4 计算轴的挠度.27 3.3 校核轴的疲劳强度28 3.4 本章小结.30 设计总结31 附录33 致谢34 第一章第一章 零件的分析零件的分析 1.11.1 零件的作用零件的作用 题目所给的零件是牧业机械厂打草机上活节牵引。 零件的主要作用是传递扭矩，将打草机的刮刀片的心轴穿过活节牵引 1.21.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 牵引活结有多组加工表面，他们之间都有位置要求，现在分析如下： 1、以 62 外表面（活节牵引外表面）加工基准的表面 这一组加工的表面有 42左右通孔、58 孔内表面、72 孔外左 49 . 0 18 . 0 右端面 其中在加工 42 孔时为保同轴度心轴顺利的通过（同轴度）需要将 孔一次性的加工出来。 2、以 42孔为基准加工的表面有23 孔左端面、20 孔外右端面、 49 . 0 18 . 0 保证两端面相对轴线的平行度为 2.0、20 孔和23D11孔（两孔有同轴 195 . 0 065 . 0 度要求） 、20N8孔 003 . 0 036 . 0 由以上分析知，对于这两组加工的表面而言，应先加工 42孔然后以后的 49 . 0 18 . 0 加工，均借助此表面作为精基准，就能保证其他表面的进度，满足设计的要求。 1.31.3 工艺规程设计工艺规程设计 （1 1）确定毛坯的制造形式）确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200.考虑到活节牵引在工作中受到的冲击和扭矩并不是很大， 因此采用铸件毛坯，由于零件的产量为成批生产而且零件的轮廓尺寸不太大， 故采用金属型芯，这从提高生产率，保证加工质量的和精度上也是应该的。 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 5 页 共 35 页 1、工艺路线方案一： 工序 1 铸造 工序 2 退火或时效处理 工序 3 粗镗mm 左右通孔42 49 . 0 18 . 0 工序 4 倒 45 度角 半精镗左右通孔42 49 . 0 18 . 0 工序 5 粗镗58 孔 工序 6 粗镗72 孔外圆左端面 工序 7 粗铣23 孔左端面 工序 8 粗铣20 孔外右端面 工序 9 钻-扩-铰23D11孔 195 . 0 065 . 0 工序 10 钻-扩-铰20N8孔 003 . 0 036 . 0 工序 11 钻-扩21 孔 工序 12 钻-扩-铰20 孔 工序 13 钻-扩16 孔 工序 14 钻-扩17 孔 工序 15 去毛刺 检验 工序 16 验收 2、工艺路线方案二： 工序 1 铸造 工序 2 退火或时效处理 工序 3 粗镗mm 左右通孔、半精镗左右通孔42 49 . 0 18 . 0 42 49 . 0 18 . 0 工序 4 倒 45 度角 工序 5 粗镗58 孔 工序 6 粗镗72 孔外圆左端面 工序 7 粗铣23 孔左端面 工序 8 粗铣20 孔外右端面 工序 9 钻-扩-铰23 孔 工序 10 钻-扩-铰20N8孔 003 . 0 036 . 0 工序 11 钻-扩21 孔 工序 12 钻-扩-铰20 孔 工序 13 钻-扩16 孔 工序 14 钻-扩17 孔 工序 15 去毛刺 检验 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 6 页 共 35 页 工序 16 验收 工艺方案分析与比较： 工艺路线二中工艺路线四中，为了提高加工精度，注意粗精要分开，加 工过程中要注意零件的外表面作为粗基准加工时，只能使用一次。 最终的加工路线确定如下： 工序 1 铸造零件 工序 2 对工件进行人工时效处理 工序 3 粗镗半精镗42 左右内通孔。以工件的外表面定位并加紧， 选用专用镗床，配专用夹具（V 型铁定位加紧） 。 工序 4 精镗42 左右内通孔、倒 45 度角。以工件的外表面定位 并加紧，选用专用镗床，配专用夹具。达到设计所给的 42 Ra=6.3. 49 . 0 18 . 0 工序 5 粗镗58 内孔。以工件的外表面定位并加紧，选用专用镗 床，配专用夹具。 工序 6 粗镗72 孔外圆左右端面。以工件的外表面定位并加紧， 选用专用镗床，配专用夹具。 工序 7 粗铣23 孔外左端面。以定位心轴定位，并加紧外加挡板 限制工件 5 个自由度此时能保证端面的平行度相对于轴心 线的平行度为 2.0 。选有 X63WT 型铣床。 工序 8 粗铣20 孔外左端面。以定位心轴定位，并加紧外加挡板 限制工件 5 个自由度此时能保证端面的平行度相对于轴心 线的平行度为 2.0 选有 X63WT 型铣床。 工序 9 钻-扩-铰23 孔 以定位心轴定位，并加紧外加挡板限制 工件 6 个自由度 选用专用机床保证 Ra=12.5 工序 10 钻-扩-铰20 孔，以定位心轴定位，并加紧外加挡板限 制工件 6 个自由度 选用专用机床保证 Ra=12.5 并能够保 证与23 同轴线。 工序 11 钻-扩21 孔 以定位心轴定位，并加紧外配挡板。采用钻 模板加快工作效率 选用万向钻床。 工序 12 钻-扩-铰20D11孔，以定位心轴定位，并加紧外配挡 15 . 0 11 . 0 板。采用钻模板加快工作效率 选用万向钻床。 工序 13 钻-扩16 孔。 工序 14 钻-扩17 孔 以定位心轴和挡板定位，并加紧。选用 Z53 立式钻床加工。 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 7 页 共 35 页 工序 15 去毛刺、检查。 工序 16 终检。 1.41.4 机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸的确定 1 加工余量的确定，在切削加工时，为了保证零件的加工质量，从某加工 表面上所必须切除的金属层厚度，称为加工余量。加工余量分为总余量和工序 余量两种。在由毛坯加工成成品的过程中，毛坯尺寸与成品零件图的设计尺寸 之差，称为加工总余量（毛坯余量） ，即某加工表面上切除的金属层总厚度， 完成一道工序时，从某一表面上所必须切除的金属层厚度称为该工序的工序余 量，级上工序与本工序的工序尺寸之差。对于外圆和孔等旋转表面而言，加工 余量是从直径上考虑的，故称为对称余量(双边余量)，但实际所切除的金属层 厚度是直径上的加工余量之半。加工平面时，加工余量是非对称的单边余量， 他等于实际所切除的金属厚度。各工序的工序余量之和等于这一表面的总加工 余量。任何加工方法加工后的尺寸都会有一定的误差，因而毛坯和各工序尺寸 都有公差，所以加工余量也是变化的，因次加工余量可分为公称余量、最小余 量、最大余量。工序尺寸的公差按各种加工方法的经济精度选定，并规定在零 件的“入体” （指向工件材料内）方向，即对与被包容面（如轴、键宽等） ，工 序尺寸公差带都取上偏差为零，及加工后的基本尺寸与最大极限尺寸相等；对 于包容面（如孔、键槽宽等） ，工序尺寸公差带都取下偏差为零，及加工后的 基本尺寸与最小极限尺寸相等。孔距工序尺寸公差，一般按对称偏差标注。毛 坯尺寸公差可取对称偏差，也可谓非对称偏差。加工总余量的大小对制订工艺 过程有一定的影响。总余量不够，不能保证加工质量；总余量过大不但增加机 械加工的劳动量，而且也增加了材料、刀具、电力等的成本消耗。加工余量的 数值，一般与毛坯的制造精度有关， 。同样的毛坯制造方法，总余量的大小又 与生产类型有关，批量大，总余量就可小些。由于粗加工的工序余量的变化范 围很大，半精加工和精加工的加工余量较小，所以，在一般情况下，加工余量 总是足够分配的。但是在个别余量分布极不均匀的情况下，也可能发生毛坯上 有缺陷的表面层都切削不掉，甚至留下了毛坯表面。对于工序余量，目前一般 采用经验估计的方法，或按照技术手册等资料推荐时的数据为基础，并结合生 产实际情况确定其加工余量的数值，对于一些精加工工序（例如：磨削、研磨、 金刚镗等） ，有一最合适的加工余量范围。加工余量过大，会使精加工工时过 大，甚至不能达到精加工的目的（破坏了精度和表面质量） ；加工余量过小， 会使工件的某些部位加工不出来。此外，精加工的工序余量不均匀，还会影响 加工精度，所以对于精加工工序的工序余量的大小和均匀性必须予以保证。 对于简单的工序尺寸，在决定了个工序余量及其所能达到的的经济精度之 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 8 页 共 35 页 后，就可以计算各工序尺寸及其公差，其计算方法采用“逆推法” ，即由最后 一道工序开始逐步往前推算。 题目所给的齿轮箱零件材料为 HT200，生产类型为大批量生产，采用金属 模及其造型，经济精度为 IT12 根据上述原始材料及加工工艺，分别确定各加 工表面的机械余量、工序尺寸、毛坯尺寸如下：由于该孔的直径大于 3050mm，在大批量生产中应先铸出预制孔。 1加工mm 孔42 49 . 0 18 . 0 毛坯：mm IT=12 Ra=50 025 . 0 0 7 . 36 粗镗 36mm IT=12 直径余量：4mm Ra=25 025 . 0 0 半精镗 4040mm IT=11 直径余量：2mm Ra=12.5 2加工58mm 的孔 毛坯：49 mm IT=12 Ra=3.2 第一次镗削：55 mm IT=12 直径余量：2mm Ra=2.5 3 . 0 0 半精镗：58mm IT=11 直径余量：1.5mm 19 . 0 0 Ra=25 3 加工72 的外圆左端面 毛坯总长度为 271mm IT=12 Ra=3.2 毛坯 271 mm IT=11 直径余量：6.5mm Ra=2.5 13 . 0 0 铣削两端面最终尺寸为 260mm 每侧铣掉 5.5mm IT=12 Ra=25 4. 将工序按入体原则：工序尺寸为 260mm 0 15 . 0 5. 粗铣23 孔外左端面 加工余量：6.5mm 毛坯左端宽：40.5mm IT=12 固 46 . 0 0 距轴线基准 B 为 184.5mm 粗铣后按入体原则左端面为 36mm IT=12 Ra=25 6、粗铣20 孔外右端面 IT12 加工余量：4.5 按入体原则工序尺寸为 20 0 0195 . 0 7、钻-扩-铰23 孔 钻孔21 IT11 Ra=25 扩孔21 到22.8mm 粗铰加工工序尺寸到23D11 195 . 0 065 . 0 8、钻-扩-铰20 孔 第一次钻到18mm IT11 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 9 页 共 35 页 扩孔到19.8 IT=11 公称余量：9.8mm Ra=12.5 粗铰孔：20D11 IT=11 公称余量：0.04mm Ra=1.6 9、钻-扩21 孔 钻孔到19 IT=12 公称余量：19mm 21 . 0 0 Ra=4030 扩孔到21 IT=11 公称余量：2mm Ra=25 013 . 0 0 10、钻-扩-铰20 孔 钻孔到18 IT=12 公称余量：18mm 18 . 0 0 Ra=4030 扩孔到19 IT=11 公称余量：1mm Ra=13 13 . 0 0 铰孔到20 IT=11 公称余量：1mm Ra=12.5 13 . 0 0 12、钻扩16 孔 钻孔到15 IT=12 公称余量：16mm Ra=4030 18 . 0 0 扩孔到16 IT=12 公称余量：1mm Ra=12.5 18 . 0 0 13、钻-扩17 钻孔到16 IT=12 公称余量：16mm Ra=4030 18 . 0 0 扩孔到17 IT=11 公称余量：1mm Ra=12.5 18 . 0 0 1.51.5 确定切削用量确定切削用量 1 粗镗、半精镗mm 孔42 工件材料：HT200, 金属模铸造 机床：T616 卧式镗铣床，刀具：YG6 硬质合金，主偏角 r=45，其耐用度 T=60mm (1)粗镗： =2mmap 2 3640 =0.1mm/rf =0.584m/svkv fapT Cv yvxmv 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 10 页 共 35 页 n= r/ min D v 1000 (2)半精镗： =2mmap =0.5mm/rf = =0.588m/svkv fapT Cv yvxmv n=88.224 r/ min D v 1000 粗镗58 孔 （1）粗镗 =3mm 据表 3-123ap =1mm/rf = 0.586m/svkv fapT Cv yvxmv n=r/ min D v 1000 粗镗72 孔左端面 据机械制造工艺设计手册 表 3-123 f=0.4mm/r =0.584m/s vkv fapT Cv yvxmv 粗铣23 孔外左端面 选刀：D=125 端面铣刀 B=10mm 齿数 Z=20 材料硬质合 YG8 据金属机械加工工艺人员手册表 14-69 Cv=89.4 基本分工序时间 T=60 Fz=0.1 据金属机械加工艺人员手册表 14-69 do=125mm ae =66 Z=20 V=73.3m/min vvzvaaT Cvdo p y f x e m Zv 粗铣20 孔的右端面 V=73.3m/min vvzvaaT Cvdo p y f x e m Zv 钻-扩-铰23 孔 选刀：高速钢 钻孔21 孔：Cv=4.8 据切削用量简明手册表 2.30 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 11 页 共 35 页 =0.9mm/rf =6m/minvkv fapT Cv yvxmv n=90 r/ min D v 1000 扩孔21 孔 选刀：高速钢 Cv=18.6 Zv=0.3 Xv=0.2 Yv=0.5 m=0.3 Kv=1 f=0.8r/min =13.4m/minvkv fapT Cv yvxmv n=185.5 r/ min D v 1000 据机床说明书取转速为 180r/min 铰22.8 孔 ap=0.2mm f=1mm/r 据切削用量简明手册表 2.30 vc=6m/min n=69 r/ min D v 1000 据机床说明书 取转速为 70r/min 钻-扩-铰20 孔 钻18 孔 f=0.8 ap=18mm/r 据切削简明手册2.15 V=10.3m/s vvzvaaT Cvdo p y f x e m Zv n=182r/ min D v 1000 据机床说明书取转速为 180r/min 扩孔18 到19.8mm V=6.7m/s vvzvaaT Cvdo p y f x e m Zv n=106r/ min D v 1000 据机床说明书取转速为 120r/min 铰孔19.8 到21 Ap=0.2mm f=0.5mm/r 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 12 页 共 35 页 Vc=12m/min n=191r/ min D v 1000 据机床说明书取转速为 200r/min 钻-扩21 孔 钻19 孔 f=0.8mm/r ap=19mm 据金属机械加工工艺人员手册14- 29 =22m/minvkv fapT Cv yvxmv n=368.7r/ min D v 1000 据机床说明书取转速为 200r/min 扩孔19 到21 Ap=1mm f=1.1mm 据切削简明手册2.15 V=26.6m/min vvzvaaT Cvdo p y f x e m Zv n=403.3r/ min D v 1000 据机床说明书取转速为 400r/min 钻-扩-铰20 孔 V=10.3m/s vvzvaaT Cvdo p y f x e m Zv n=182r/ min D v 1000 据机床说明书取转速为 180r/min 扩孔18 到19.8mm V=6.7m/s vvzvaaT Cvdo p y f x e m Zv n=106r/ min D v 1000 据机床说明书取转速为 120r/min 铰孔19.8 到21 Ap=0.2mm f=0.5mm/r Vc=12m/min n=191r/ min D v 1000 据机床说明书取转速为 200r/min 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 13 页 共 35 页 钻-扩16 孔 钻15 孔 Ap=15mm f=1mm/r 据切削简明手册表 2.10 =22.4m/minvkv fapT Cv yvxmv n=475.6r/ min D v 1000 扩15 孔到16 孔 F=1mm/r 据切削简明手册表 2.10 V=19.4m/s vvzvaaT Cvdo p y f x e m Zv n=411.9r/ min D v 1000 据机床说明书取转速为 400r/min 钻-扩17 孔 钻16 孔 f=0.7mm/r ap=16mm 据切削简明手册表 2.10 =66m/minvkv fapT Cv yvxmv n=171r/ min D v 1000 据机床说明书取转速为 200r/min 扩孔16 到17 f=1mm/r ap=0.5mm V=28.1m/s vvzvaaT Cvdo p y f x e m Zv n=526r/ min D v 1000 据机床说明书取转速为 520r/min 1.61.6 本章小结本章小结 本章主要是对 GB1.4 型悬挂割草机支架加工机床工艺规程进行设计，先要 明确零件的作用，本次设计的 GB1.4 型悬挂割草机支架加工机床工艺规程设计 是我们对所学课程的一次综合性运用，确定了零件的机械加工余量、工序尺寸 及毛坯尺寸后，就可以对零件的加工工艺路线进行分析，确定出几套工艺方案， 然后对这几套工艺方案再进行分析比较，选择最优方案，优良的加工工艺是能 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 14 页 共 35 页 否生产出合格、优质零件的必要前提，所以对加工工艺的设计十分重要，设计 时要反复比较，选择最优方案。 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 15 页 共 35 页 第第 2 2 章章 数控编程设计数控编程设计 2.12.1 数控机床的发展过程数控机床的发展过程 2.1.12.1.1 数控机床的发展数控机床的发展 随着社会生产和科学技术的不断进步，各类工业新产品层出不穷。机械制 造产业作为国民工业的基础，其产品更是日趋精密复杂，特别是在宇航、航海、 军事等领域所需的机械零件，精度要求更高，形状更为复杂且往往批量较小， 加工这类产品需要经常改装或调整设备，普通机床或专业化程度高的自动化机 床显然无法适应这些要求。同时，随着市场竞争的日益加剧，企业生产也迫切 需要进一步提高其生产效率，提高产品质量及降低生产成本。一种新型的生产 设备数控机床就应运而生了。 第 1 代数控机床：从 19521959 年采用电子管元件构成专用数控装置 （NC） 。 第 2 代数控机床：从 1959 年开始采用晶体管电路的 NC 系统。 第 3 代数控机床：从 1965 年开始采用小、中规模集成电路的 NC 系统。 第 4 代数控机床：从 1970 年开始采用大规模集成电路的小型通用电子计算 机控制的系统（CNC） 。 第 5 代数控机床：从 1974 年开始采用微型机控制的系统（MNC）柔性制造 系统；柔性制造系统（Flexible Manufacturing System，FMS）也叫做计算机 群控自动线，它是将一群数控机床用自动传送系统连接起来，并置于一台计算 机的统一控制之下，形成一个用于制造的整体。 计算机集成制造系统 计算机集成制造系统（Computer-Integrated Manufacturing System，CIMS） ，是指用最先进的计算机技术，控制从定货、设计、工艺、制造 到销售的全过程，以实现信息系统一体化的高效率的柔性集成制造系统 2.1.22.1.2 我国数控机床发展概况我国数控机床发展概况 1 1、我国从 1958 年起，由一批科研院所，高等学校和少数机床厂起步进行 数控系统的研制和开发。由于受到当时国产电子元器件水平低，部门经济等的 制约，未能取得较大的发展。 2 2、在改革开放后，我国数控技术才逐步取得实质性的发展。经过“六五” (81-85 年)的引进国外技术， “七五”(86-90 年)的消化吸收和“八五”(91- 95 年)国家组织的科技攻关，才使得我国的数控技术有了质的飞跃，当时通过 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 16 页 共 35 页 国家攻关验收和鉴定的产品包括北京珠峰公司的中华 I 型，华中数控公司的华 中 I 型和沈阳高档数控国家工程研究中心的蓝天 I 型，以及其他通过“国家机 床质量监督测试中心”测试合格的国产数控系统如南京四开公司的产品。 3 3、我国数控机床制造业在 80 年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从 传统产品实现向数控化产品的转型。但总的来说，技术水平不高，质量不佳， 所以在 90 年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几 年最困难的萧条时期，那时生产能力降到 50%，库存超过 4 个月。从 1 9 9 5 年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批， 投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的 促进作用，尤其是在 1 9 9 9 年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投 入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。 4 4、根据 2003 年 4 月我国最高级别的机床展览会 第八届北京国际机床展 览会以及许多资料表明，目前我国的国产数控系统主要为经济型(多采用单片机 开发)，销量较大的为广州数控，南京华兴数控，成都广泰数控，北京帝特马数 控，南京新方达数控，江苏仁和数控等;而我国的高档数控市场的 95%仍被国外 公司占据，如日本的法拉克，德国的西门子等。 2.22.2 数控编程中的工艺分析数控编程中的工艺分析 2.2.12.2.1 数控加工工艺分析的主要内容数控加工工艺分析的主要内容 数控加工工艺分析主要包括以下内容： （1）选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。 （2）分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求。在此基础上，确定零 件的加工方案，制定数控加工工艺路线。如划分工序、安排加工顺序、与传统 加工工序的衔接等。 （3）加工工序的设计，如选取零件的定位基准，工步的的划分、装卡与定位方 案确定、选取刀辅具、确定切削用量等。 （4）数控加工程序的调整。选取对刀点和换刀点，确定刀具补偿等。 （5）分配数控加工中的容差。 （6）处理数控机床上的部分工艺指令。 总之，数控加工工艺内容繁多，但有些内容与普通机床加工工艺非常相似， 因此本章仅对编程中的工艺分析进行讨论。 2.2.22.2.2 数控机床的合理选用数控机床的合理选用 在数控机床上加工零件时，通常有两种情况。一是有被加工零件要选择合 适的加工设备，二是有数控机床选择适合的加工零件。无论哪种情况，通常都 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 17 页 共 35 页 要根据被加工零件的精度、材质、形状、尺寸、数量和热处理等因素来选择。 合理选择机床的原则是： （1）要保证被加工零件的技术要求，加工出合格的产品； （2）有利于提高生产率； （3）尽可能降低生产成本（加工费用）。 2.2.3 加工方法的选择与加工方案的确定加工方法的选择与加工方案的确定 1、加工方法的选择 加工方法的选择应以满足加工精度和表面粗糙度的要求为原则。由于获得 同一级加工精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，在实际选择时，要结合 零件的形状、尺寸和热处理要求等全面考虑。 2、加工方案的确定原则 零件上比较精密尺寸及表面的加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加 工逐步达到的。对这些加工部位仅仅根据质量要求选择相应的加工方法是不够 的，还应正确地确定从毛坯到最终成形的加工方案。 确定加工方案时，首先应根据主要表面的精度和表面粗糙度的要求，初步 确定为达到这些要求所需要的加工方法。例如，对于孔径不大的 IT7 级精度的 孔，最终的加工方法选择精铰孔时，则精铰孔前通常要经过钻孔、扩孔和粗铰 孔等加工。 2.2.42.2.4 零件的装卡方法与夹具的选择零件的装卡方法与夹具的选择 1、安装定位的基本原则 （1）力求设计基准、工艺基准和编程计算的基准统一。 （2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次装夹定位后，加工出全部待加工表面。 （3）避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能。 2、选择夹具的原则 （1）单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹具和其它通用夹具，以缩 短生产准备时间和节省生产费用； （2）在成批生产时，才考虑采用专用夹具，并力求结构简单； （3）零件的装卸要快速、方便、可靠，以缩短机床的停顿时间； （4）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要敞开，其定 位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀（如产生碰撞等）； （5）为提高数控加工的效率，批量较大的零件加工可以采用多工位、气动或液 压夹具。 2.2.5 加工路线的确定 1、加工路线确定的原则 在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。确定加 工路线是编写程序前的重要步骤，加工路线的确定应遵循以下原则。 （1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率较高。 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 18 页 共 35 页 （2）使数值计算简单，以减少编程工作量。 （3）应使加工路线最短，这样既可以减少程序短，又可以减少空刀时间。 此外，确定加工路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等 情况，确定是一次走刀，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。 2、辅助程序段的设计 （1）轮廓加工的进退刀路径设计。在对零件的轮廓进行加工时，为了保证零件 的加工精度和表面粗糙度要求，应合理地设计进退刀路径，尽量选择切向进/退 刀方式。 （2）孔加工时的引伸距离的确定。孔加工在确定轴向尺寸时，应考虑一些辅助 尺寸，包括刀具的引入距离和超越距离。数控钻孔的尺寸关系如图 2-18 所示， 图中各参数的含义如下。 （3）螺纹加工的引伸距离的确定。在数控车床上车螺纹时，沿螺距方向的Z向 进给应和车床主轴的旋转保持严格的速比关系，因此应避免在进给机构加速或 减速的过程中切削。为此要有引入距离 1 和超越距离 2。一般 1 为 25mm，2 一般取 1 的 1/4 左右。若螺纹收尾处没有退刀槽时，收尾处的形 状与数控系统有关，一般按 45 退刀收尾。 3、孔加工路线的确定 孔加工时的加工路线确定，应根据技术条件按加工路线最短或加工精度最 高的原则。 2.2.62.2.6 刀具的选择 刀具的选择是数控加工工艺中重要内容之一，它不仅影响机床的加工效率， 而且直接影响加工质量。数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、强度 大、刚度好、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新 型优质材料制造数控加工刀具，并合理选择刀具结构、几何参数。 1、刀具材料 选择刀片材质主要依据被加工工件的材料、被加工表面的精度、表面质量 要求、切削载荷的大小以及切削过程有无冲击和振动等。 2、数控车刀的类型与刀片选择 为减少换刀时间和方便对刀，数控车削加工时，应尽量采用机夹可转位式 车刀。 刀片形状、几何尺寸的选择，主要依据被加工工件的表面形状、切削方 法、刀具寿命和刀片的转位次数等因素选择。 2.2.7 切削用量的确定 1、切削用量的选择原则 切削用量包括主轴转速(切削速度)、背吃刀量、进给量。切削用量的大小对切 削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。数控加工中 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 19 页 共 35 页 选择切削用量时，就是在保证加工质量和刀具耐用度的前提下，充分发挥机床 性能和刀具切削性能，使切削效率最高，加工成本最低。 2、切削用量的选择方法 （1）背吃刀量ap（mm）的选择。根据加工余量确定，在机床允许的情况下，尽 可能大。在工艺系统刚性不足或毛坯余量很大，或余量不均匀时，粗加工要分 几次进给，并且应当把第一、二次进给的背吃刀量尽量取得大一些。 （2）进给量（进给速度）f（mm/min 或 mm/r）的选择。进给量（进给速度）是 数控机床切削用量中的重要参数，根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀 具及工件材料等因素，参考切削用量（刀具）手册选取。 （3）切削速度vc（m/min）的选择。根据已经选定的背吃刀量、进给量及刀具 耐用度选择切削速度。切削速度vc确定后，按下式计算出机床主轴转速n： n=1000vc/D（r/min） 2.2.8 数控车床编写程序： 选材：45 号钢，80x100,外圆粗车刀 T01，槽刀 T02,切断刀 T03 螺纹车刀 T04,外 圆精车刀 T05 编程 O1234 G54 G00X0 Z2 M13 S500 F0.12T01; G01 X0 Z0; G73 P10 Q30 U0.4 W0.2; G00 X100 Z300 S600 F 0.3 T05; G70 P10 Q30; N10 G01 X16.5; X20 W-2; W-15.2; X16.5W-4.8; 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 20 页 共 35 页 X32 W-5; X354 W-3; W-14; G02 X50X-50 R8; G01 W-10; X60.7 Z-80; X68; X70 W-2; N30 W-16; G00 X100 Z300 S500 F0.12 T02; G00 X40 Z-25; G01 X25; X16.5 G00 X40; G00 X100 Z300; G00 X25 Z5; G92 X19.6 Z22 F1.5; X19.012; X18.910; X18.512; X18.376; G00 X100 Z300 F0.3 S500 T 03; G00 X75 Z-94; G01 X60; G00 X75; W-2; G01 X50; G00 X65; W2; G01 X40; G00 X52; W-2; G01 X30; G00 X42; W2; G01 X0; G00 X100 Z300; M02; 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 21 页 共 35 页 零件图零件图： 2.2.9 铣床加工程序： 选材：材料为型材 选择刀具： 20 粗铣立式圆柱铣刀 T01,13 钻孔刀 T02,15 圆柱立铣刀 T03. 20 精圆柱精铣刀 T04. O1256 G54 G80 G90 G00 X100 Y200 Z200 S500 M13 F 0.15 T01; G00 X-31 Y-100 Z10; G42 H 1102 M98 P156 L2; G40; G00 X100 Y200 Z200 S600 F0.2 T04; 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 22 页 共 35 页 G00 X32.5 Y-100 Z10; G42 H1102 G01 Z-5; G01 Y-54.6; G17 G02 X32.5 Y-40 R-42.5; G01 Y-100; Z-12; X-32.5; Y-40; G17 G02 X32.5 Y-40 R-42.5; G01 Y-100; X-32.5; G00 X100 Y200 Z200 S400 F 0.15 T02 G00 X0 Y 171 Z10; G98 G73 X0 Y171 Z22 Q12 F0.4 K3; X-54 Y-30; X54 Y-30; G00 X100 Y200 Z200 S400 F0.1 T03; G00 X103 Y72 Z10; G01 Z-5; G03 X-103 Y72 R125.5; G01 Z-8; G02 X103 Y72 R125.5; G00 Z10; G00 X100 Y200 Z200; M40; M05; M00; G00 X100 Y200 Z200 M13 S400 F0.1 T04; G00 32.5 Y-89.6 Z10; G42 H1102 G01 Z-5; G03 X32.5 Y-96.4 R5 G03 X27.5 Y-94.6 R5; G03 X76 Y-66 R100; G02 X117 Y-37 R98.5; G03 X159 Y65 R90; G03 X93 Y171 R171; G03 X-54 Y192 R127; 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 23 页 共 35 页 G03 X-54 Y192 R175.5 G03 X-93 Y171 R127; G03 X-159 Y65 R171; G03 X-117 Y-37 R90; G03 X-76 Y-66 R98.5; G03 X-27.5 Y-4.6 R100; G03 X-32.5 Y-89.6 R5; P 156 G90 G01 Z0; G91 G01 Z-5; Y-40; G02 X31.5 Y40 R46.5; G01 Y100; G01 X-31.5; M99; P 140 G90 G01 Z-5; G91 G01 Z-5; G90 G02 X-110.6 Y-38.5 R6; G02 X-77 Y-67 R101; G03 X-118 Y-38 R97.5; G02 X-160 Y16 R91; G02 X-94 Y172 R172; G02 X-55 Y193 R128; G02 X55 Y193 R158.5; G02 X94 Y172 R128; G02 X160 Y66 R172; G02 X118 Y38 R91; G03 X77 Y67 R99.5; G02 X110.6 Y-38.5 R101; G02 X-31.5 Y-94.6 R6; G00 Z40; G00 X100 Y200 Z200; M99; 2.2.12.2.1 0 0 本章小结：本章小结： 本章主要是进行数控车床和铣床的编程，首先对零件进行了分析，确定 要用的指令，之后认真的进行编写。通过两次编程实例让我们进一步的熟悉编 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 24 页 共 35 页 程指令，更好的掌握编程的技巧，也让我们再一次的学习了有关数控编程的知 识为我们以后的实际操作打下了坚实的基础。 呼伦贝尔学院工程技术学院机械制造专业毕业论文 第 25 页 共 35 页 第第 3 3 章章 镗削头的设计镗削头的设计 已知被加工孔径为 42孔、满足加工孔的内表面 Ra=6.3mm,需要粗加 49 . 0 18 . 0 工，半精加工，精加工，特设计精镗头如下，进给量 f=0.14mm/r，切削速度 v=1.15m/s，背吃刀量 ap=1mm，主轴转速 n=1000v/d=640r/min.。 3.13.1 参数的确参数的确 3.1.1 镗刀的计算 1、42镗刀 49 . 0 18 . 0 选则刀具：考虑到精加工 ro=10o, s=5o kr= 10o kr=45o 据金属切削原理与刀具教材表 4.2 （1） 、切削力 F 的计算 NKfaCF c c F c F p c F yx Fc 81.9 根据金属切削原理与刀具表 4.2、表 4.5 查得 NFc92.15475.041.019281.9 75.00.1 Ff=9.81=219.9NkfyFac FfFff x pFf Fp=9.81=90.93N Fff y f x pFP KFfFaC （2） 、镗刀的功率 P1=FV/1000=154.92X1.4/1000=0.22KW