优秀毕业设计：零件的数控加工设计毕业设计

1、常州轻工职业技术学院机械工程系毕业设计常州轻工职业技术学院毕业设计开题报告题 目人关节防脱位fi衬的模具的数控加工姓名学号班级指导教师职称日期前言数控是数字控制或数值控制的简称，它是以数字的形式实现控制的一门技术。如果 一种设备的操作命令是以数字的形式来描述，工作过程是按照规定的程序自动地进行， 那么这种设备就称为数控设备。数控机床、数控火焰切割机、数控绘图机、数控冲剪 机等都是属于这个范畴内的自动化设备。在实际采用数控设备时，一定要充分考虑其技 术经济效果。目前，选用数控设备主要考虑三种因素，即单件，中小批量的生产；形状比 较复杂，精度要求高的加工；产品更新频繁、生产周期要求短的加工。凡是符

2、合上述三 种因素之一的情况，采用数控设备,对于改进产品质量、减轻工人劳动强度，提高经济效 益等，都获得显著的效果。目前，数控技术已在机床行业、造船行业、飞机制造业以及 其它军用、民用行业。获得了广泛的应用。1.1 数控的分类数控的分类数控化的设备在使用上虽然各自控制的对象不同，但是在原理上却都 是由数据处理和控制电路，以及伺服机构等组成的数控系统。按照数控系统的基本原理, 可以进行下述分类。（1）按工具运动轨迹分类1）点、位控制。这类控方式只要求控制工具从一点、移到另一点、的准确位置，而对运 动轨迹原则上不加控制。采用这种控制系统的机床如钻床、钱床和冲床等。2 ）直线控制。这类控制方式除了控制

3、点与点之间的准确位置外，还要保证被控制的 两点之间移动的轨迹是一条直线，而且移动的速度是按照给定的速度进行控制的。采用 这类控制系统的机床如加工中心机床、车床、铳床和磨床,以及数控火焰切割机和线切 割机等。3）连续控制（或称轮廓控制）。这类控制方式能够对两个以上坐标方向的位移进行严 格的不间断控制。采用这类控制系统的机床如铳床、车床、磨床、齿轮加工机床和加 工中心机床，以及线切割机和数控绘图机等。（2 ）按伺服机构的控制方式分类1）开环控制。这种控制方式通常不带有位置测量元件，伺服驱动元件为步进电机或 电脉冲马达。输入的数据经过数控系统的运算，分配出指令脉冲，每一个脉冲送给步进 电机或电脉冲马

4、达，它就转过一个角度，再通过传动机构便被控制的工作台移动。这种 方式对实际传动机构的动作情况是不进行检查的，没有被控制对象的反馈值。指令发送 出去不再反馈回来，称为开环控制。这种控制方式容易掌握、调试方便、维修简单，但 控制精度和控制的速度受到限制。2）闭环控制。这种控制方式必须具备测量元件。包括速度测量元件，位置测量元件。 当指令值发送到位置比较电路时，此时若工作台没有移动，没有反馈量，指令值使得伺 服电机转动，通过速度测量元件将速度反馈信号送到速度控制电路，通过位置测量元件 工作台将实际位移量反馈回去，在位置比较电路中与指令值进行比较，用比较的差值进 行控制，直到差值消除为止，这就是闭环控

5、制。这种控制方式的优点是精度高、速度快, 但是调试和维修比较复杂。3）半闭环控制。这种控制方式对工作台的实际位置不进行检测，而是与伺服电机有 联系的测量元件，如测速发电机和光电编码器或分解器等间接检测出伺服电机的转角， 推算出工作台的实际位移量，用此值与指令值进行比较，用差值来实现控制。由图上可 以看出，由于工作没有完全包括的控制回路内，因而称之为半闭环控制。这种控制方式 介于开环与闭环控制之间，精度虽然没有闭环高，但调试却较闭环方便。混合控制。如果将以上三种控制方式的特点有选择地集中起来，可以组成混合控制 方案。现在几乎所有的国家都在重视数控技术的发展，因为它决定着整个国家经济水平 的现代化

6、程度.数控技术是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术和产业，生 物技术及其产业，航空航天国防工业产业）的使用技术和最基本的装备.马克思说过"各 种经济时代的区别不在与生产什么而在与怎样生产，用什么劳动资料生产制造技术 和装备就是人类生产活动的最基本生产资料而数控技术又是当今先进制造技术.当今 世界各国制造业广泛使用数控技术，以提高制造能力和水平提高对动态多变的市场适 用能力和竞争能力此外，世界上各工业发达国家还将数控技术列为国家的战略物资, 不仅采取正大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在"高精尖“数控技术和装备 方面对我国实行封锁和限制政策总之大力发展以数控技术

7、为核心的先进制造技术已 成为世界各发达国家加速经济发展，提高综合国力和国家地位的重要途径.1.2数控机床发展存在的问题1 ）近年来，我国数控机床生产一直保持两位数增长。2002年产量居世界第四。但与发达国 家相比，我国机床数控化率还不高，目前生产产值数控化率不到30% ;消耗值数控化率还不到50 % ,而发达国家大多在70%左右。以金切机床为例，我国去年产量为23万台，其中数控机床只 有2. 4万台，仅为产量的十分之一强。高档次的数控机床及配套部件只能靠进口。国产数控车床 到2000年可供品种为700多种，接近数控机床品种的50% ,其中占产量70%的是经济型数控车 床。最高转速一般在2000

8、r /min,个别转速达8000r / min,坐标定位精度一般在0. 01mm,重复 定位精度在0. 005mm,工作精度圆度在0. 01 0. 005mm之间， 表面粗糙度rao. 8 1. 61xmo 长城机床厂ck7815c主轴最高转速3 500r /min,快速行程x轴9m/min, z轴12m/min,定位精 度x轴0. 016mm, z轴0. 025mm, 工作精度圆度0. 007m叫 表面粗糙度ra<l. 6m。国产数控系 统mtbf可靠性大都超过1万小时，但国际上先进企业数控系统mtbf已达8万小时。国产数控车床、 加工中心mtbf有少数厂达500h,但国际先进水平已达

9、800ho用户对国产加工中心刀库机械手、数 控车床刀架仍不放心，其定位精度、特别是重复定位精度也有待提高。此外，外观、漏油等老问题 也与工业发达国家产品有差距2）功能部件的差距数控功能部件是指数控系统、主轴单元、数控刀架和转台、滚珠丝杠副和滚动直线 导轨副、刀库和机械手、高速防护装置等，它们是数控机床的重要组成部分。功能部 件技术水平的高低、性能的优劣以及整体的社会配套水平直接决定和影响着数控机床 整机的技术水平和性能，也制约着主机的发展速度。相对数控机床主机来说，我国功 能部件生产企业的发展更显滞后。功能部件不仅决定着机床的整机性能，还占到整机 成本的60%左右，其发展状况直接关系到机床的竞

10、争力水平。目前，我国的功能部 件生产企业规模普遍较小，布局分散，有些还依附于主机厂或研究所。从整体上看， 我国功能部件生产发展缓慢，品种少，产业化程度低，从精度指标和性能指标都还不 过硬。滚珠丝杠、数控刀架、数控系统、电主轴等数控机床功能部件虽已形成一定的 生产规模，但仅能满足中低档数控机床的配套需要。衡量数控机床水平的高级数控系 统、高速精密电主轴、高速滚动功能部件和数控动力刀架等还依赖进口。理顺功能部 件生产企业的体制，做大做强一批功能部件生产企业已迫在眉睫。我们单位做的是人工关节，它要求的精度是非常高的，因此我们用的是闭环控制系 统的机床。目前我国生产人工关节的水平远远比不上国外的一些发

11、达国家，我们还处在起步状态，这就需要我们花大力气来做好这个项目。在国外，特别是在美国，他 们的人工关节已经广泛使用，生产水平也处在世界的前列。有的企业已经发展到我国， 例如美国的強生公司有着先进设备和精湛的技术，他们的工艺已经成熟甚至稳定了。 正以为这样他们正逐步成为我国人工关节领域的领头羊。在我国，这方面的企业不是 太多，现有的几家也比不上国外的水平。就象我所在的单位(常州康辉人工关节有限 公司)，虽然在国内是处于中上等水平，但是我们的产品拿到国际市场上，价格还是大 打折扣。原因就是我 们的生产工艺还不成熟，因此我们正逐步改进工艺，以便更好的 适用国际市场。本课题主要探讨了我们在做其中一个零

12、件时的工艺改进从而带来的优 点，从这种改进我们可以看到它提高了我们的生产效率，不仅如此，就是由于这种改 进，零件的质量也提高了。 正是这种质量和效率的提高，使得我们获得了比以前更 大的经济效益，同时也提高了在社会上的知名度。二. 方案论证2. 1工艺路线的设计数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别，加工工序工艺 过程的具体描述。因此在工艺路线在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程， 而仅是几道数控加工工序。数控加工工艺一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中， 因而要与其它加工工艺衔接好比如我现在的零件就是作为一个中间连接的零件，它的 内球要与球头连接而外球要与我们做的一种臼

13、罩连接。数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题：1 )工序的划分根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：(1) 以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的零件，加 工完后就能达到待检状态。(2) 以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很 多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制(主要是内 存容量)，机床连续工作时间的限制(如一道工序在一个工作班内不能结束)等。此外, 程序太长会增加出错与检索的困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。(3) 以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将

14、加工部 位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。 我们是将外球车削做为一道工序，而将内球钱削做为一道工序来做。(4) 以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后 可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工 序分开。2) 顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。 顺序安排一般应按以下原贝'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 工序的也应综合考虑；(2 )先进行外轮廓加工，在进行内型的加工(车床)(3)以相同定位、夹

15、紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以 减少重复定位次数、换刀次数与揶动压板次数；3) 数控加工工艺与普通工序的衔接数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛 盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自 的技术要求、加工目的、加工特点、，如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精 度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样才能使各 工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。2. 2设计参数的合理性对于高效率的金属或其他切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量 是三

16、大要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济的、有效的加工 方式，要求必须合理地选择切削条件。我们在确定每道工序的切削用量时，应根据刀具的耐用度和机床说明书中的规定 去选择。也可以结合实际经验用类比法确定切削用量。在选择切削用量时要充分保证 刀具能加工完一个零件，或保证刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于半个工作 班的工作时间。背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使背吃刀量 等于工序的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高加工效率。对于表面粗糙度和精 度要求较高的零件，要留有足够的精加编程人员在确定切削用量时，要根据被加工工 件材料、硬度、切削状态、背吃刀量

17、、进给量，刀具耐用度，最后选择合适的切削速 度。在加工余量方面，数控加工的精加工余量可比通用机床加工的余量小一些。因为数控加工要的就是要提高表面精度，我们在做聚乙烯材料时通常都是把精加工的 余量给0. 2mmo通过大量的实际经验得到这个值是最佳值。三. 文献综述本篇论文参考了大量的资料，其中借阅了夏凤芳的数控机床，他详细介绍了机床 的分类，本文主要叙述了其中的两种：按工具运动轨迹分类和按伺服机构的控制方式 分类。还参考了夏兴军，屈平一主编的我国数控机床发展存在的问题。通过和我所在 的实习单位的机床进行比较，得出了我国数控机床发展存在的问题。方沂主编的数控 机床编程与操作对我的零件工艺分析起了很

18、大的指导作用。胡项名主编的数控加工技 术使我对零件的加工及机床的选择也有很大的帮助。四、进度安排：第1-5周：查阅有关资料，了解基本概念及基本原理。第6-8周：组织开题报告。第9-11周：进行系统分析，完成毕业设计详细设计方案。第12-14周：完成详细设计，绘制机械草图。第15周：完成机械图纸设计第16-17周：进行图纸设计修改完善；并申请答辩第18周：撰写毕业设计论文，进行设计答辩。参考文献1 胡兴军，屈平一 我国数控机床发展存在的问题.北京工业出版社，20032 夏凤芳数控机床.高等教育出版社，20043 方沂数控机床编程与操作国防工业出版社，19994 .胡项名数控加工技术兵器工业出版社

19、.1995, 4实习报告一. 实习的目的：生产实习是我们机自专业知识结构中不可缺少的组成部分，并作为一个独立的项 目列入专业教学计划中的。其目的在于通过实习使学生获得基本生产的感性知识，理 论联系实际，扩大知识面；同时专业实习又是锻炼和培养学生业务能力及素质的重要 渠道，培养当代大学生具有吃苦耐劳的精神，也是学生接触社会、了解产业状况、了 解国情的一个重要途径，逐步实现由学生到社会的转变，培养我们初步担任技术工作 的能力、初步了解企业管理的基本方法和技能；体验企业工作的内容和方法。这些实 际知识，对我们学习后面的课程乃至以后的工作，都是十分必要的基础。二. 实习的要求1. 加工工艺方面的知识及

20、方法2. 切削刀具方面的知识，熟悉常用刀具的结构、选择、用途等3. 数控系统的知识4. 企业生产管理模式，学习先进的管理方式方法三. 实习的内容这次我首先进行了进厂前的培训，培训的内容包括：1. 安全知识培训通过一周的安全知识培训，最后进行了考核。就是这一周我学到了许多知识，使 我在以后的工作和生活中时刻注意着安全是第一位的。2. 数控机床的产生和发展(1 ) 1952年，在美国，计算机的应用使得数控技术的产生、发展得以有充分的条 件。其最初用途为军工业的生产。(2) 20世纪60年代，晶体管的发明使得数控机床批量生产得以实现。(3) 20世纪70年代，苏联的数控机床产量超过美国，成为世界上数

21、控机床产量 第一的国家。(4) 20世纪80年代，日本的数控机床产量位居第一其中尤以日本法拉克公司最为 代表，其产量为全世界产量的30%,而德国的西门子产量也占15%。与此同时，在80年 代初期我国也引进数控加工技术。3数控机床的分类(1) 经济型数控机床：一般由普通机床改装而成，精度和复杂程度较低，可实现两 轴联动，可进行平面加工，价格较便宜。(2) 全能型数控机床：精度和复杂程度较高，一般可实现三至五轴联动，且有刀具 库，可自动换刀。可进行平面和空间立体加工，价格一般较贵。这次实习我到的是常州康辉人工关节有限公司，通过近四个月的实习我比较全面地了解机械加工及相关典型零件的生产技术过程。初步

22、了解典型的机 电一体化产品和设备的生产过程、培养我收集资料的能力及提高分析问题的能力，使 我们更好地学习、掌握机械工程专业知识。学习了这些知识以后，我就真正的走进了车间。首先就是 要学会毛坯的选择毛胚的选择零件一般是由毛胚加工而成。在现有的生产条件下，毛胚主要有铸件，锻件和冲 压件等几个种类。铸件是把熔化的金属液浇注到预先制作的铸型腔中，待其冷却凝固 后获得的零件毛胚。在一般机械中，铸件的重量大都占总机重量的50%以上，它是零件 毛胚的最主要来源。铸件的突出优点是它可以是各种形状复杂的零件毛胚，特别是具 有复杂内腔的零件毛胚，此外，铸件成本低廉。其缺点是在其生产过程中，工序多， 铸件质量难以控

23、制，铸件机械性能较差，锻件是利用冲击力或压力使用，加热后的金 属胚料产生塑性变形，从而获得的零件毛胚。锻件的结构复杂程度往往不及铸件。但 是，锻件具有良好的内部组织，从而具有良好的机械性能。所以用于做承受重载和冲 击载荷的重要机器零件和工具的毛胚，冲压件是利用冲床和专用模具，使金属板料产 生塑性变形或分离，从而获得的制体。冲压通常是在常温下进行，冲压件具有重量轻, 刚性好，尺寸精度高等优点，在很多情况下冲压件可直接作为零件使用。选择毛胚还 应该考虑的原因(1) 零件的力学性能要求 相同的的材料采用不同的毛胚制造的方法，其力学性能 有所不同。铸铁的强度，离心浇注，压力浇注的铸体，金属型浇注的铸体

24、，沙型浇注 的铸体依次递减；钢质零件的锻造毛胚，其力学性能高于钢质棒料和铸钢体。(2) 零件的结构形状和外廓尺寸，直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料。相差较大时 宜采用锻件。形状复杂的毛胚不宜采用金属型铸造。尺寸较大的毛胚，不宜采用摸锻, 压铸和精铸。多采用沙型铸造和自由锻造。外型复杂的小零件宜采用精密铸造的方法(3) 生产纲领和批量 生产纲领大时宜采用高精度与高生产率的毛胚制造方法，生 产纲领小时，宜采用设备投资小的毛胚制造方法(4)现场生产条件和发展 应该经过技术经济分析和论证零件的材料为qt450-10,才艮据零件结构简单和对称分布的特点，零件的生产纲领 为大批量生产或批量很少。夹具的选用1

25、 ）保证工件的加工精度2）提高生产率3）工艺性好4）使用性好5）经济性好工艺路线的拟定还要学会对零件的工艺进行分析要拟定工艺路线。拟定工艺路线是指拟定零件加 工所经过的有关部门和工序的先后顺序.工艺路线的拟订是工艺规程拟定过程中的关 键阶段，是工艺规程制定的总体设计，其主要任务包括加工方法的确定、加工顺序的 安排、工序集中与分散等内容.加工顺序的安排1）、加工阶段的划分 粗加工：主要切除各表面上大部分的余量，使毛坯形状和尺寸接近于成品，为后 序加工创造条件. 半精加工：完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做准备. 精加工：保证主要表面达到图样要求.加工顺序的确定1 ）、机械加工工序的安排

26、、根4居基面先行的原则， 、根4居先粗后精的原则， 、根据先主后次的原则，2）、辅助工序的安排辅助工序一般包括去毛刺、倒棱、清冼、保证温度，检验等检验工序是主要的辅 助工序，是合格证产品质量的重要措施零件的每道工序加工完成之后，和零件全部加 工完成之后都要进行检验工序.四总结为期四个月的实习结束了，在这期间我一直在这个单位实习。在师傅和厂里技术 工人的带领下看到了很多也学到了很多。让我对原先在课本上许多不很明白的东西在 实践观察中有了新的领悟和认识。在这个科技时代中，高技术产品品种类繁多，生产工艺、生产流程也各不相同， 但不管何种产品，从原料加工到制成产品都是遵循一定的生产原理，通过一些主要设

27、 备及工艺流程来完成的。因此，在专业实习过程中，首先要了解其生产原理，弄清生 产的工艺流程和主要设备的构造及操作。其次，在专业人员指导下，通过实习过程见 习产品的设计、生产及开发等环节，初步培养我们得知识运用能力。概括起来有以下 几方面：1. 了解了当代机械工业的发展概况，生产目的、生产程序及产品供求情况。2. 了解了机械产品生产方法和技术路线的选择，工艺条件的确定以及流程的编制 原则。3. 了解了机械产品的质量标准、技术规格、包装和使用要求。4. 在企业员工的指导下，见习生产流程及技术设计环节，锻炼自己观察能力及知 识运用能力。5社会工作能力得到了相应的提高，在实习过程中，我们不仅从企业职工

28、身上学到 了知识和技能，更使我们学会了企业中科学的管理方式和他们的敬业精神。感到了生 活的充实和学习的快乐，以及获得知识的满足。真正的接触了社会，使我们消除了走 向社会的恐惧心里，使我们对未来充满了信心，以良好的心态去面对社会。同时，也 使我们体验到了工作的艰辛，了解了当前社会大学生所面临的严峻问题，促使自己努 力学习更多的知识，为自己今后的工作奠定良好的基础。6.增进了我和其他师傅的感情，从这次生产实习的全过程来看，自始至终我们都 服从师傅的安排，严格要求自己，按时报到，注重安全。本次实习使我第一次亲身感受了所学知识与实际的应用，理论与实际的相结合， 让我们大开眼界，也算是对以前所学知识的一

29、个初审吧！这次生产实习对于我们以后 学习、找工作也真是受益菲浅。在短短的一个星期中，让我们初步让理性回到感性的 重新认识，也让我们初步的认识了这个社会，对于以后做人所应扌巴握的方向也有所启 发常州轻工职业技术学院毕业设计（论文）课题审批表系班设计（论文）课题:人关节防脱位臼衬的模具的数控加工设计者：指导教师及专业技术职称：起讫日期：年 月日至年月日设计地点：常州康辉人工关节有限公司课题内容简介（包括设计参数、设计任务等）：本文主要介绍了我们做此零件的材料（高分子聚乙烯）、用途，从毛坯到成 品的加工顺序，所用的机床、夹具以及刀具的选用，加工顺序的安排。切削参数 的确定（t、f、s）。如何保证其尺

30、寸和定位精度。审 批 意 见（盖章） 年月日第一章前言1第二章机制工艺设计部分72.1 零件的结构工艺性分析72. 2零件的选材723 工艺路线的扌以庁丁 82. 4定位基准的选择 92. 5机床及其工艺设备的选择 102.6切削用量参数的确定122. 7 数控加工12第三章机床夹具部分说明书193. 1 对专用夹具的基本要求和设计步骤 193. 2 夹具的制造特点及其保证精度的方法 20第四章结论21致谢22参考文献23附录24附外文翻译机床主轴是机床上的一个主要部件，由于机床主轴用于安装刀具或工件，因此 它是刀具或工件的相对位置基准和运动基准。机床主轴回转精度是机床的主要精度 指标之一，直

31、接影响着被加工零件的加工精度及表面粗糙度。机床主轴的回转误差 是一项综合性的误差，是主轴在回转过程中实际回转轴线相对于理论回转轴线的漂 移。机床主轴的回转误差可以分为3种基本形式：主轴的纯径向跳动、主轴的纯轴 向窜动和纯角度摆动。一般情况下，这3种基本形式的误差是同时存在的，产生的 加工误差也是3种形式误差影响的叠加。不同形式的主轴回转误差对加工精度的影 响是不同的，同一形式的主轴回转误差对于不同加工方法的影响也是不同的。下面 主要分析主轴纯径向跳动对零件加工的影响。1. 1主轴纯径向跳动产生的原因轴承分为滑动轴承和滚动轴承两类，轴承的主轴纯径向跳动是指主轴实际回转 轴线绕平均轴线作平行的公转

32、运动。引起主轴纯径向跳动的主要原因是主轴轴颈和轴承的精度误差。机床上使用的 类型不同，对纯径向跳动的影响也是不同的。1) 采用滑动轴承对主轴纯径向跳动的影响2) 采用滑动轴承作支承时，主轴以其轴颈在轴承孔内旋转。对于车床类机床， 在加工过程中，主轴的受力方向是一定的，主轴轴颈被切削力压向轴承孔表面的固 定地方。这时主轴轴颈的不同部位和轴承孔内的某一固定部位相接触，所以轴颈的 圆度误差会使主轴回转产生纯径向跳动，而轴承孔的形状误差对主轴回转精度的影 响很小。如图1-1 (a)所示。对于钱床类机床，作用在主轴上的切削力是随钱刀的旋 转而转动的，轴颈上的某一固定部位与轴承孔表面的不同部位相接触，因此

33、轴承孔 的圆度误差会引起钱床主轴的纯径向跳动，而钱床主轴轴颈形状误差对主轴回转精 度的影响不大，如图1-1 (b)所示。(a) (b)图1-1车削和钱削时的主轴跳动1) 采用滚动轴承对主轴纯径向跳动的影响2) 主轴采用滚动轴承作支承时，引起主轴纯径向跳动的因素除了轴承本身的精 度外，还与轴承相配合件的精度有关。3) a.滚动轴承精度的影响4) 滚动轴承外圈和内圈的滚道形状精度和位置精度对主轴纯径向跳动的影响 与滑动轴承类似。如图1-2所示。车削时，内圏滚道的精度影响较大；堂削 时，外圏滚道的精度影响较大。(a)孔与滚道不同轴(b)滚道不圆图1-2滚动轴承内外环形状及位置误差滚动体的形状误差和尺

34、寸的不一致会造成主轴的纯径向跳动。如图1-3所示。 当直径较大的滚动体位于左边时，会使内圈右移，即主轴位置右移：相反，当直径 较大的滚动体位于右边时，会使内圏位置左移，即主轴位置左移。由于滚动体保持 架的转速低于内圈的转速，因此，它所引起的纯径向跳动频率较低。图1-3滚动轴承滚动体的形状误差和尺寸不一致对主轴径向纯跳动的影响滚动轴承的间隙对主轴的纯径向跳动也是有影响的。如图1-4所示。设轴承的 承载区在右边，这时内圈右移，当一个滚动体位于水平位置时，内圈的右移量比滚 动体不在水平位置时的要小，使主轴产生纯径向跳动，这种纯径向跳动的频率比内 圈的转速要高得多。图1-4滚动轴承间隙对主轴纯径向跳动

35、的影响b.与滚动轴承相配合件的影响轴承内圈是薄壁零件，受力后很容易变形，主轴轴颈的圆度误差将导致内圈变 形而引起主轴的纯径向跳动。同理，轴承外圈也是薄壁零件，装到箱体孔中后，箱 体孔的圆度误差也将引起外圈滚道产生变形，引起主轴的纯径向跳动。1.2主轴纯径向跳动的数学表达式为了便于研究主轴纯径向跳动对零件加工精度的影响，假设在加工零件的过程 中，机床主轴一方面以角速度w自转，同时主轴瞬时回转轴心又相对与平均轴心在 两个垂直方向(y、z坐标)上作简谐振动。建立惯性直角坐标系(oxyz), 0点为主轴 的理想轴心位置，再建立与主轴相固联的直角动坐标系(01wmn) , 01点为主轴的瞬 时轴心位置。

36、利用坐标平移和旋转后可得到两个坐标系的坐标变换关系。如图1-5所示。图1-5坐标变换关系图根据简谐振动规律，主轴轴心01径向跳动的数学表达式为：丫0二01"zcos1-1式中：e为主轴的转角：4)= 3t: ay、az是轴心分别在y、z两个坐标方向上 简谐振动的幅值。1-2r-z，dnd sin cos1-31. 3主轴纯径向跳动对零件加工的影响1)对钱削加工的影响在钱床上钱孔时，钱刀随钱床主轴一起作旋转运动。当主轴作纯径向跳动时，将使轴心线沿某一固定方向作简谐运动。钱出的孔形是由惯性坐标系中钱刀刀尖的运动 轨迹所决定。设锤刀刀尖在动坐标系的位置为：m=r, n=0,其中r为所加工孔

37、的半 径。如图1-6所示。图1-6锂削加工示意图将刀具的位置坐标和式仃-1)代入式仃-2),可得在惯性坐标系中钱刀刀尖的轨迹参数方 ay2程：+=1g<+ay)2 (r+ayctgltl)2_4(5)式为椭圆的参数方程，其长轴和短轴之半分别为r+ay和r+ayctg 4)。因此， 在钱孔过程中，主轴有纯径向跳动误差时，那么輕出的孔将是椭圆形的，产生的误 差为圆度误差，其值为：=ay+az2)对车削加工的影响在车床上加工外圆或镀孔时，工件随车床主轴一起作旋转运动。因此工件被加 工表面的几何形状是由刀具在动坐标系中的相对轨迹决定的。设车刀刀尖在惯性坐 标系中的坐标位置为z=0, y=-ro其

38、中，r为加工半径，如图1-7所示。图1-7车削加工示意图工件被加工表面几何形状的瞬时曲率半径为：p=山2+n2）畑（r-ayco抽x+a'co/q址由于幅值az的数宿很小.可以略去，则式（7）成为： pr-aycoslfl1-51-64n图1-8车削加工心形线图由式（1-6）可知，工件横截面的几何形状近似于一个心脏线图形。如图1-8所示。若取 p 1=r-acos（|）, p 2=r-acos （p+ 4）,则 d= p 1+ p 2=2r, 说明此心脏线是一 等径曲线，即工件的横截面几何形状无直径误差。当（|）=0时，p=r-a,当c|）= 7t时，p=r+a。所以01不是加工后工件

39、端面的实际 轮廓的中心，工件的实际轮廊中心与01的距离为a。因此可以得出结论：在车床上进行内外圆车削，主轴径向跳动主要影响加工件 的同轴度误差，对工件圆度误差的影响可以忽略不计。1. 4结论通过对主轴纯径向跳动的分析可以看出，主轴回转误差对零件加工精度的影响 很大。因此在机械加工中，应采取有效措施减少主轴回转误差对零件加工精度的影 响。采取的措施可以从两个方面来考虑。首先要提高主轴的回转精度。主轴轴承是 影响主轴回转精度的关键零件，对于精密机床可采用精密的滚动轴承，也采用多油 楔动压轴承和静压轴承。同时还要提高与轴承相配合零件的精度。其次要减少主轴 回转误差对零件加工的影响。可以采用运动和定位

40、分离的主轴结构，使工件在加工 过程中的回转精度不受机床主轴回转误差的影响，使主轴回转误差不反映到工件上。从上面可以看出假如我们的夹具做的不好，对影响零件的精度是必然的问题， 下面我就从我们的零件是如何作出来的进而分析夹具的问题。第二章 机制工艺设计部分2. 1零件的结构工艺性分析本零件是一段直径为55的聚乙烯圆棒经过3道工序完成的，是一种植入人体的 零件，从它的名字(kh10度防脱位臼衬)可以看出它的作用是用来防止关节脱位的。 其中kh是零件代号，10度是规格，也有8度的因人的骨骼形状不同而使用不同 的规格。因为它的特殊作用，所以尺寸和公差要求很严格，具体尺寸和公差在产品 图中都有标注。就是这

41、种特殊要求也对我们零件加工的机床提出了更严格的要求， 要能够有很高的定位精度。我们用的是dmg公司的ctx410型数控车铳床。它的定位 精度达到0. 002毫米，同时可以满足这种零件的铳削要求。我们在普车上下料，然 后在这种车床是做外球和内球。外球的尺寸主要靠机床来保证。内球的尺寸主要靠 机床来保证，而形状是靠工装来保证的。所以做这种零件有一半是靠夹具来完成的, 我们对夹具的要求也是很高的。2. 2零件的选材选材合理性的标志，应是在满足零件的性能要求的条件下最大限 度的发挥材料潜力，做到既要考虑提高材料强度的使用水平，同时也 要减少材料的削耗和降低加工成本.因此要做到合理选材，对设计人员 来说

42、，必须全面分析和综合考虑.一般在下列情况下需要选用材料：设计新产品，改变原设计或是 改变零件原来材料的降低成本；为适应本厂的设备条件而要改变零件 加工工艺；原材料缺乏，需要更换新材料等目前选用零件大部分涉及 到一些尚未标准化或尚未定型化的零件和工具。选材的一般原则：首先是在满足零件作用性能的前提下，再考虑 工艺性，经济性。且要根据我国资源情况来选择国产材料。(1) 满足零件使用性能的要求我们的零件要求质量轻'耐磨'表面光滑'清洁，不应有裂缝'划伤 '气泡和夹灰。 同时要满足物理性能和化学性能，包括：密度kg/m3灰分mg/kg屈服拉伸强抗拉强度&

43、延伸率£ r度&br927944< 150> 19>27> 300表2-1它的化学性能主要包括材料组成等，我们的零件要求材料没有对人体有害的物 质。(2) .满足材料的工艺性能的要求：我们的零件要在高切削速度和高切削力的作用下才能完成的。这要我们考虑 到材料在这种条件下要能够不变形，表面粗糙度还要达到要求。同时还要考虑到我 们的刀具磨损情况不至于过快。切削加工性好的材料对保证产品质量，降低成本有极大的经济意义。(3) 考虑材料的经济性材料的经济性涉及到材料的成本高低，材料的供应是否充足，加 工工艺过程是否复杂，成品率的高低以及同一产品中使用材料的品种

44、规格等从选材的经济性原则考虑，应尽可能选用价廉货源充足，加工 方便的材料，并尽量减少选材的品种规格，以简化供应，保管等工作.在选择材料时，即要考虑材料本身的相对价格，也要该材料做成的 零件在使用过程中的经济效益问题，如制造成本，零件使用寿命等，来综合考虑， 从而达到合理选材的目的。综合以上特点我们在选材时之所以不选用铁质材料，就是因为它 质量太大。而国产的高分子聚乙烯往往含有杂质，达不到我们的要求。 所以我们选用德国进口的高分子聚乙烯，它能达到我们的要求。2. 3工艺路线的拟定拟定工艺路线是指拟定零件加工所经过的有关部门和工序的先后顺序.工艺路 线的拟订是工艺规程制定过程中的关键阶段，是工艺规

45、程制定的总体设计，其主要 任务包括加工方法的确定、加工顺序的安排、工序集中与分散等内容.(1).加工方法的确定1)加工面加工方法加工经济精度(公差等级表示)经济表面粗糙 度值ra/ m m普车-0. to. 1mm3. 2数控车-0. 01_0. 01mm0.8表2-12) 加工凸耳凸耳是配合公差，配合精度要求是多少，粗糙度是多少，要求的加工精度，考 虑到零件的结构，用什么方法加工比较合适.根据所查资料，要达到图纸上平面的粗糙度和精度要求的加工方法是：加工方法加工经济精度(公差等级表示)经济表面粗糙度值ra/ p m铳削-0. 0501. 6(2 ).加工顺序的安排加工阶段的划分 粗加工：主要

46、切除各表面上大部分的余量，使毛坯形状和尺寸接近于成品， 为后序加工创造条件.在本零件的加工中，外球和内球的轮廓是粗加工的部分。 半精加工：完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工做准备.在本零件 中，外球和内球以及凸耳的接近上公差尺寸是需要半径加工的部分。 精加工：保证主要表面达到图样要求.(3)工序集中和分散工序集中是将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较 多工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行根据工厂的设备情况，零 件的难易程度选择。(4 )加工顺序的确定1) 、机械加工工序的安排 、根4居基面先行的原则， 、才艮据先粗后精的原则， 、根据先主后次的原则，2)

47、 、辅助工序的安排辅助工序一般包括去毛刺、倒棱、清冼、保证温度，检验等.检验工序是主要的 辅助工序，是合格证产品质量的重要措施.零件的每道工序加工完成之后，和零件全 部加工完成之后都要进行检验工序.具体的加工工艺路线请参看附件“工艺卡”2. 4定位基准的选择()粗基准的选择粗基准是加工的第一道工序基准，它只能选择末加工的毛坯表面，粗基准选择 的好坏，对以后加工表面余量及加工表面与非加工表面的相互位置有很大的影响. 选择粗基准时的原则是：1 )、以不加工表面为粗基准，为保证不加工表面与加工表面之间的相对位置要求, 一般选择不加工表面为粗基准.依据此原则应选择哪个面为粗加工基准加工底面.2）、选择

48、粗基准时，应合理分配各表面的加工余量.3）、粗基准的表面应尽量平整，没有浇冒口，飞边的等缺陷，以便在加工时定位 可靠，夹紧方便.4）、一般情况下，同一方向上的粗基准表面只能用一次，这条原则与此工件加工 所选几面无冲突.有以上几条原则可以选择第一道工序的基准就是料外形。（2）.精基准的选择精基准是选用已加工表面作为工序基准，精基准的选择，不仅要考虑对加工 工件加工质量好坏的影响，并且与工件夹紧定位是否方便也有很大关系精基准的 选择应依据以下原则：1）、为了较容量获得加工表面对设计基准相对位置精度，应选择加工表面设计基 准作为定位基准，即基准重合原则，对照此原则，我们在做外球时选择了料的右端 面作

49、为基准，也就是球顶的位置。而在做内球时我们选择夹具作为基准，因为我们 夹具的定位精度很高，它的圆跳动不超过0. 01mm。2. 5机床及其工艺设备的选择（1）.机床的选择数控车床又称数字控制（numbercal control,简称nc）机床。它是20世纪50 年代初发展起来的一种自动控制机床，而数控车床是其中的一类实用性很强的机床 形式。数控车床是基于数字控制的。数控机床，就是采用了数控技术的机床。是一 个装有程序控制系统的机床，该统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编码 指令规定的程序。此种程序控制系统，即数控系统。数控系统是一种控制系统，它 自动阅读输入载体上事先给定的数字值，并将其

50、译码，从而使机床动作和加工零件。 数控机床的组成：主机，cnc,驱动装置，数控机床的辅助装置，编程机及其他一些 附属设备。1 ）主机 主机是数控机床的主体，是用于完成各种切削加工的机械部分。根据 不同的零件加工要求，有车床、铳床、钻床、钱床、磨床、重型机床、电加工机床 及其它类型。与普通机床不同的是，数控机床的主机结构上具有以下特点：由于大多数数控机床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，因此，数控机床 的机械传动结构得到了简化，传动链较 为了适应数控机床连续地自动化加工，数 控机床机械结构具有较高的动态刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形较小更多地采用高效传动部件，如滚珠丝杠副，直线滚动导轨等。2）c

51、nc装置 这是数控机床的核心。用于实现输入数字化的零件程序，并完成输 入信息的存储、数据的变换、插补运算以及实现各种控制功能。现代数控机床的数 控装置一般都具有自动编程的功能。3）位置检测装置 这个在数控机床中有着相当重要的作用。位置检测装置通 过传感器对机床的转速及进给实际位置进行检测，并将角位移或直线位移转换成电 信号，反馈到计算机数控装置，与给定位置进行比较。计算机数控装置针对反馈量 与理论值进行比较，进而向伺服系统发出运动指令，对产生的误差进行补偿，以确 保机床的移动部件能够精确地移动到所要求的位置。近年来，由于产品的多样化、 少量化以及零部件的日趋复杂化，金属或其它切削制造业对能够高

52、效地加工高附加 价值和高精度零部件的机床的需求日益增加。复杂零件的加工工序通常采用分散方式和加工工序集约方式这两种模式。加工 工序分散方式是指综合使用多台机床（车床和加工中心），各台机床完成单一或几个 工序。加工工序集约方式是指用一台机床来完成一个工件所需要的所有加工工序。集约式加工在减少生产周期、库存、设备占地面积、满足加工精度要求等方面 占有很大优势。为此机床生产厂家已开发了许多种规格的能够实现多功能加工的复 合机床，这些多功能的复合机床在航天航空零部件、汽车试验产品、石油能源工业 设备、医疗设备器具、印刷设备、模具以及建筑行业机械的加工领域里得到广泛应 用并取得了可观的经济效益。谈到复合

53、加工，通常的认识是车铳复合机床主要应用于滚齿加工、磨削加工、 斜面铳削、钻孔等加工工序。但是我们更重视对复杂零件的车削和铳削等基本功能, 从而实现一次装夹并缩短加工周期。也就是说，一些非常特殊的加工工艺并非是广 大客户最重视的性能。所以，森精机以最大限度地提高复合机床的车削能力铳削能 力为出发点，开发了车床和加工中心完全融合的新一代复合加工机。为了实现具有 和同类型车床和加工中心同样的加工能力，车削方面选用斜床身，主轴与刀架之间 的热变形引起的位移是车削零部件外径、内径加工精度的主要影响因素，该机床结 构上的对称性使得床身和刀架都具有很好的热稳定性。该机床铳削方面采用卧式加 工中心的主轴，机身

54、采用箱中箱结构以及双丝杠驱动以减少移动物质量，从而提高 运动速度并且改善机床动态特性。ctx410机床的主要规格最大加工直径600mm工件的最大长度1061mm各轴移动量750mm、±210mm. 1120mm、±120°第一主轴最高回转速度5000r/niin刀具轴最高回转速度12000r/min快速进给速度（x、y、z）50、 30、 50工具数量（可选）20、40、100换刀时间1. os刀杆形式bt-40、capto-c6、iisk63主轴功率（30min/连续）15/11 22/15kw刀具轴功率（30min/连续）18.5/llkw机床尺寸4150x

55、3230x2756mm机床重量13, 800kg表2-3机床的主要特点1）该复合加工机床具有和加工中心相匹敌的行程，c轴无需旋转即可以加工间隔为 250mm的孔。这样就减少一个轴的旋转运动，可以取得很高的加工精度。2）主轴最高回转速度4000r/min,工具主轴最高回转速度100r/min,具有加工中心 的铳削能力。3）工具交换时间采用高速自动工具换刀结构，减少非加工时间，其与过去的机床相 比，加工时间减少一半。4）机床最高加速度为：x轴0.8g、y轴0. 4g、z轴0. 6go采用重心驱动结构，机床 的振动得到有效抑制，非切削时间缩短，生产能力得到提高。5）该机床设计具有热变形最小的新热对称

56、结构，并且其电控柜，主轴冷却油温度控 制器的热源和床身实行隔离，减少它们对床身的热影响。我们根据具体的需要及要求，在下料时选择了普通车床。下料完成以后就要生 产零件，也就是要做出成品来，由于零件的要求较高，所以我们选择了较高档的数 控车床也就是dmg公司的ctx410.（2）工艺设备的选择量具等的选用详见工艺卡.26切削用量参数的确定切削参数的确定主要是：选定加工部分所需刀具以及切削三要素即切深、进 给量、切削速度.在选用刀具时，我们在粗车时选用的是钛合金刀片和白钢刀，在铳削时用的是 高速钢铳刀，而在精车是用金刚石刀精铳时用的是硬质合金铳刀，因为它比较耐用 而且车铳出来的表面光洁度也较高。具体的见加工程序里。刀具另附图纸里。2. 7数控加工（1）.程序特殊指令本程序中用的是西门子系统，此系统中的一个重要功能是g96功能，它表示主 轴转速功能，表示恒线速度，当系统执行g96时，后面的数值表示切削线速度。它 主要用与车削工件端面，锥度和圆弧时，由于x轴的不断变化，故当工件逐渐移近 工件中心时，主轴转速会越来越高，工