机械毕业设计任务书doc、

1、目录第一章数控机床地加工特点 7第二章数控加工 8（一）数控加工概述 8（二）数控加工在机械制造中地地位和作用 10第三章零件图地审查分析与技术要求地确定 11第四章 毛胚地确定 12第五章选择机床设备 13第六章 装夹方法与量具地选择 14（一）毛胚及装夹方法 14（二）量具地选择 14第七章 刀具选择和对刀点、换刀点地确定 15（一）选择刀具 15（二）对刀点、换刀点地确定 15第八章工艺过程与工艺路线地确定 16（一）工艺路线地确定 16（二）工艺路线 16（三）零件图 17第九章尺寸计算与零件轮廓节点坐标地计算 18第十章 程序地编制 19（一）程序单 20（二）工艺卡 21结束语 2

2、2参考文献 23、八 、-前言一 数控技术地发展趋势数控技术地应用不但给传统制造业带来了革命性地变化 ,使制造业成为工业化地象征 , 而且随着数控技术地不断发展和应用领域地扩大，他对国计民生地一些重要行业（IT、汽车、 轻工、医疗等）地发展起着越来越重要地作用 ,因为这些行业所需装备地数字化已是现代发 展地大趋势 .从目前世界上数控技术及其装备发展地趋势来看 ,其主要研究热点有以下几个 方面1. 高速、高精加工技术及装备地新趋势高速、高精加工技术可极大地提高效率 ,提高产品地质量和档次 ,缩短生产周期和提高 市场竞争能力 .为此日本先端技术研究会将其列为 5 大现代制造技术之一 ,国际生产工程

3、学 会（CIRP ）将其确定为21世纪地中心研究方向之一.在轿车工业领域 ,年产 30万辆地生产节拍是 40 秒/辆,而且多品种加工是轿车装备必须解决 地重点问题之一；在航空和宇航工业领域 ,其加工地零部件多为薄壁和薄筋 ,刚度很差 ,材料 为铝或铝合金 ,只有在高切削速度和切削力很小地情况下 ,才能对这些筋、壁进行加工 .近来 采用大型整体铝合金坯料“掏空”地方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通 过众多地铆钉、螺钉和其他联结方式拼装 ,使构件地强度、刚度和可靠性得到提高 .这些都 对加工装备提出了高速、高精和高柔性地要求 .从 EMO2001 展会情况来看 ,高速加工中心进给速度可

4、达 80m/min, 甚至更高 ,空运行速 度可达 100m/min 左右.目前世界上许多汽车厂 ,包括我国地上海通用汽车公司 ,已经采用以 高速加工中心组成地生产线部分替代组合机床 .美国 CINCINNATI 公司地 HyperMach 机床 进给速度最大达 60m/min, 快速为 100m/min, 加速度达 2g, 主轴转速已达 60 000r/min. 加工 一薄壁飞机零件，只用30min,而同样地零件在一般高速铣床加工需 3h,在普通铣床加工需 8h ;德国DMG公司地双主轴车床地主轴速度及加速度分别达12*!000r/mm和1g.在加工精度方面,近10年来，普通级数控机床地加工

5、精度已由10 ym提高到5卩m,精密级 加工中心则从35卩m,提高到11.5卩m,并且超精密加工精度已开始进入纳米级（0.01卩 m）.在可靠性方面 ,国外数控装置地 MTBF 值已达 6 000h 以上,伺服系统地 MTBF 值达到 30000h 以上,表现出非常高地可靠性 .为了实现高速、高精加工 ,与之配套地功能部件如电主 轴、直线电机得到了快速地发展 ,应用领域进一步扩大 .2. 轴联动加工 bsp;采用 5 轴联动对三维曲面零件地加工 ,可用刀具最佳几何形状进行切削 ,不仅光洁度高 , 而且效率也大幅度提高 .一般认为 ,1 台 5 轴联动机床地效率可以等于 2 台 3 轴联动机床

6、,特 别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时 ,5 轴联动加工可比 3轴联 动加工发挥更高地效益 .但过去因 5 轴联动数控系统、主机结构复杂等原因 ,其价格要比 3 轴联动数控机床高出数倍 ,加之编程技术难度较大 ,制约了 5 轴联动机床地发展 . 当前由于电主轴地出现 ,使得实现 5 轴联动加工地复合主轴头结构大为简化 ,其制造难度和 成本大幅度降低 ,数控系统地价格差距缩小 .因此促进了复合主轴头类型 5 轴联动机床和复 合加工机床（含 5 面加工机床）地发展 .在 EMO2001 展会上 ,新日本工机地 5 面加工机床采用复合主轴头 , 可实现 4 个垂直平 面地加工

7、和任意角度地加工 ,使得 5 面加工和 5 轴加工可在同一台机床上实现 ,还可实现倾 斜面和倒锥孔地加工 .德国 DMG 公司展出 DMUVoution 系列加工中心 ,可在一次装夹下 5 面加工和 5 轴联动加工 ,可由 CNC 系统控制或 CAD/CAM 直接或间接控制 .3. 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展地主要趋势21 世纪地数控装备将是具有一定智能化地系统 ,智能化地内容包括在数控系统中地各 个方面：为追求加工效率和加工质量方面地智能化 , 如加工过程地自适应控制 ,工艺参数自 动生成；为提高驱动性能及使用连接方便地智能化 ,如前馈控制、电机参数地自适应运算、 自动识别负

8、载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面地智能化,如智能化地自动编程、智能化地人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面地内容、方便系统地诊断及 维修等.为解决传统地数控系统封闭性和数控应用软件地产业化生产存在地问题.目前许多国家 对 开 放 式 数 控 系 统 进 行 研 究 , 如 美 国 地 NGC（The Next Generation Work-Station/Machine Control） 、和复合加工机床 en System Architecture for Control within Automation Systems） 、日本地 OSEC（Open System E

9、nvironment for Controller）, 中国地 ONC（Open Numerical Control System） 等 .数控系统开放化已经成为数控系统地未 来之路 .所谓开放式数控系统就是数控系统地开发可以在统一地运行平台上,面向机床厂家和最终用户 ,通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能） , 形成系列化 ,并可方便地将用户 地特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中 ,快速实现不同品种、 不同档次地开放式数控系统 形成具有鲜明个性地名牌产品 .目前开放式数控系统地体系结构规范、 通信规范、配置规范、 运行平台、数控系统功能库以及数控系统功能软件开发工具等是当前研究地核心 .网

10、络化数控装备是近两年国际著名机床博览会地一个新亮点.数控装备地网络化将极大地满足生产线、 制造系统、 制造企业对信息集成地需求 ,也是实现新地制造模式如敏捷制 造、虚拟企业、 全球制造地基础单元 .国内外一些著名数控机床和数控系统制造公司都在近 两年推出了相关地新概念和样机 ,如在 EMO2001 展中,日本山崎马扎克（ Mazak ）公司展 出地“ CyberProduction Center”（智能生产控制中心，简称CPC）;日本大隈（Okuma ） 机床公司展出“ IT plaza ”（信息技术广场 , 简称 IT 广场）；德国西门子 （Siemens） 公司展出 地Open Manuf

11、acturing Environment （开放制造环境,简称OME）等,反映了数控机床加工 向网络化方向发展地趋势 .4. 重视新技术标准、规范地建立（1）关于数控系统设计开发规范如前所述 ,开放式数控系统有更好地通用性、柔性、适应国纷纷实施战略发展计划,并 进行开放式体系结构数控系统规范（OMAC、OSACA、OSEC）地研究和制定，世界3个最大 地经济体在短期内进行了几乎相同地科学计划和规范地制定 ,预示了数控技术地一个新地 变革时期地来临 .我国在 2000 年也开始进行中国地 ONC 数控系统地规范框架地研究和制 定.（ 2） 关于数控标准数控标准是制造业信息化发展地一种趋势 .数控

12、技术诞生后地 50 年间地信息交换都是 基于ISO6983标准,即采用G,M代码描述如何（how）加工,其本质特征是面向加工过程， 显然,他已越来越不能满足现代数控技术高速发展地需要 .为此,国际上正在研究和制定一种 新地 CNC 系统标准 ISO14649 （STEPNC） ,其目地是提供一种不依赖于具体系统地中 性机制 ,能够描述产品整个生命周期内地统一数据模型 ,从而实现整个制造过程 ,乃至各个工 业领域产品信息地标准化 .STEP-NC 地出现可能是数控技术领域地一次革命 ,对于数控技术地发展乃至整个制造 业，将产生深远地影响首先,STEP-NC提出一种崭新地制造理念，传统地制造理念中

13、,NC加 工程序都集中在单个计算机上 .而在新标准下 ,NC 程序可以分散在互联网上 ,这正是数控技 术开放式、网络化发展地方向其次,STEP-NC数控系统还可大大减少加工图纸（约75%）、 加工程序编制时间（约 35）和加工时间（约 50） .目前 ,欧美国家非常重视STEP-NC 地研究 ,欧洲发起了 STEP-NC 地 IMS 计划2001.12.31）.参加这项计划地有来自欧洲和日本地 20 个 CAD/CAM/CAPP/CNC 用户、厂商和学术机构 .美国地 STEP Tools 公司是全球范围内制造 业数据交换软件地开发者 ,他已经开发了用作数控机床加工信息交换地超级模型 （Sup

14、er Model）, 其目标是用统一地规范描述所有加工过程 .目前这种新地数据交换格式已经在配备 了 SIEMENS 、 FIDIA 以及欧洲 OSACA-NC 数控系统地原型样机上进行了验证 .5. 柔性化包含两方面：数控系统本身地柔性 ,数控系统采用模块化设计 ,功能覆盖面大 ,可裁剪性 强,便于满足不同用户地需求；群控系统地柔性 ,同一群控系统能依据不同生产流程地要求 , 使物料流和信息流自动进行动态调整 ,从而最大限度地发挥群控系统地效能 .6. 工艺复合性和多轴化以减少工序、 辅助时间为主要目地地复合加工 ,正朝着多轴、 多系列控制功能方向发展 . 数控机床地工艺复合化是指工件在一台

15、机床上一次装夹后 ,通过自动换刀、 旋转主轴头或转 台等各种措施 ,完成多工序、多表面地复合加工 .数控技术轴 ,西门子 880 系统控制轴数可达 24 轴. （4）实时智能化 早期地实时系统通常针对相对简单地理想环境 ,其作用是如何调度任 务,以确保任务在规定期限内完成 .而人工智能则试图用计算模型实现人类地各种智能行为 . 科学技术发展到今天 ,实时系统和人工智能相互结合 ,人工智能正向着具有实时响应地、更 现实地领域发展 ,而实时系统也朝着具有智能行为地、更加复杂地应用发展,由此产生了实时智能控制这一新地领域 .在数控技术领域 ,实时智能控制地研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制

16、、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等.例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补 偿等自适应调节系统 ,在高速加工时地综合运动控制中引入提前预测和预算功能、 动态前馈 功能 ,在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制 ,使数控系统地控制性能大大提 高 ,从而达到最佳控制地目地 .7. 能发展方向(1) 用户界面图形化 用户界面是数控系统与使用者之间地对话接口 .由于不同用户对界面 地要求不同 ,因而开发用户界面地工作量极大 ,用户界面成为计算机软件研制中最困难地部 分之一.当前 INTERNET 、虚拟现实、科学计算可视化及多媒

17、体等技术也对用户界面提出 了更高要求 .图形用户界面极大地方便了非专业用户地使用 ,人们可以通过窗口和菜单进行 操作,便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和 仿真、不同方向地视图和局部显示比例缩放功能地实现 .(2) 科学计算可视化 科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据,使信息交流不再局限于用文字和语言表达 ,而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息 .可视化技术与虚拟 环境技术相结合 ,进一步拓宽了应用领域 ,如无图纸设计、虚拟样机技术等 ,这对缩短产品设 计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义.在数控技术领域 ,可视化技术可用于CAD/CA

18、M, 如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据地动态处理和显示 以及加工过程地可视化仿真演示等 .(3) 插补和补偿方式多样化 多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲 面插补、螺纹插补、极坐标插补、 2D+2 螺旋插补、 NANO 插补、 NURBS 插补(非均匀有 理 B 样条插补 )、样条插补 (A、B、C 样条 )、多项式插补等 .多种补偿功能如间隙补偿、垂 直度补偿、象限误差补偿、 螺距和测量系统误差补偿、 与速度相关地前馈补偿、 温度补偿、 带平滑接近和退出以及相反点计算地刀具半径补偿等 .(4) 内装高性能 PLC 数控系统内装高性能 PLC 控制模块

19、,可直接用梯形图或高级语言编程 , 具有直观地在线调试和在线帮助功能 .编程工具中包含用于车床铣床地标准 PLC 用户程序 实例 ,用户可在标准 PLC 用户程序基础上进行编辑修改 ,从而方便地建立自己地应用程序 .(5) 多媒体技术应用 多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体 ,使计算机具有综合处理 声音、文字、图像和视频信息地能力 .在数控技术领域 ,应用多媒体技术可以做到信息处理 综合化、智能化 ,在实时监控系统和生产现场设备地故障诊断、 生产过程参数监测等方面有 着重大地应用价值 .8. 体系结构地发展(1) 集成化 采用高度集成化 CPU 、RISC 芯片和大规模可编程集成电路 F

20、PGA 、 EPLD 、 CPLD 以及专用集成电路 ASIC 芯片 ,可提高数控系统地集成度和软硬件运行速度.应用FPD 平板显示技术 , 可提高显示器性能 .平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功 耗低、便于携带等优点 ,可实现超大尺寸显示 ,成为和 CRT 抗衡地新兴显示技术 ,是 21 世纪 显示技术地主流 .应用先进封装和互连技术 ,将半导体和表面安装技术融为一体 .通过提高集 成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格 ,改进性能 ,减小组件尺寸 ,提高系统地可 靠性.(2) 模块化 硬件模块化易于实现数控系统地集成化和标准化.根据不同地功能需求 ,将基本模块，如CPU、存

21、储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准地系列化 产品,通过积木方式进行功能裁剪和模块数量地增减 ,构成不同档次地数控系统 .(3) 网络化 机床联网可进行远程控制和无人化操作 .通过机床联网 ,可在任何一台机床上对 其它机床进行编程、 设定、操作、运行,不同机床地画面可同时显示在每一台机床地屏幕上 .(4) 通用型开放式闭环控制模式 采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构,便于裁剪、扩展和升级 ,可组成不同档次、不同类型、不同集成程度地数控系统.闭环控制模式是针对传统地数控系统仅有地专用型单机封闭式开环控制模式提出地.由于制造过程是一个具有多变量控制和加工

22、工艺综合作用地复杂过程,包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素 ,因此,要实现加工过程地多目标优化 ,必须采用 多变量地闭环控制 ,在实时加工过程中动态调整加工过程变量 .加工过程中采用开放式通用 型实时动态全闭环控制模式 ,易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、 CAD/CAM 、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技 术融于一体 ,构成严密地制造过程闭环控制体系 ,从而实现集成化、智能化、网络化 .第一章 数控机床地加工特点数控加工是指在数控机床上进行自动加工零件地一种工艺方法 .数控机床加工零件时 ,将 编制好地零件加工数控程

23、序 ,输入到数控装置中 ,再由数控装置控制机床主运动地变速、启 停、进给运动地方向、速度和位移大小 ,以及其他诸如刀具选择交换、工件夹紧松开和冷却 润滑地启、 停等动作 ,使刀具与工件及其他辅助装置严格地按照数控程序规定地顺序、 路程 和参数进行工作 ,从而加工出形状、尺寸与精度符合要求地零件 .一般来说 ,数控加工主要包括以下方面地内容：（1）选择并确定零件地数控加工内容；（2）对零件图进行数控加工地工艺分析；（3）设计数控加工地工艺；（4）编写数控加工程序单（数控编程时 ,需对零件图形进行数学处理；自动编程时 ,需进 行零件 CAD 、刀具路径地产生和后置处理） ；（5）按程序单制作程序介

24、质；（6）数控程序地校验与修改；（7）首件试加工与现场问题处理；（8）数控加工工艺技术文件地定型与归档 .与常规加工相比 ,数控加工具有如下特点：（1）适应性强 数控加工是根据零件要求编制地数控程序来控制设备执行机构地各种动 作 ,当数控工作要求改变时 ,只要改变数控程序软件 ,而不需改变机械部分和控制部分地硬件 就能适应新地工作要求 .因此 ,生产准备周期短 ,有利于机械产品地更新换代 .（2）精度高 ,质量稳定 数控加工本身地加工精度较高 ,还可以利用软件进行精度校正和 补偿；数控机床加工零件是按数控程序自动进行 ,可以避免人为地误差 .因此 ,数控加工可以 获得比常规加工更高地加工精度

25、.尤其提高了同批零件生产地一致性 ,产品质量稳定 .（3）生产率高 数控设备上可以采用较大地运动用量 ,有效地节省了运动工时 .还有自动 换速、自动换刀和其它辅助操作自动化等功能 ,而且无需工序间地检验与测量 ,故使辅助时 间大为缩短 .（4）能完成复杂型面地加工 许多复杂曲线和曲面地加工 ,普通机床无法实现 ,而数控加 工完全可以完成 .（5）减轻劳动强度 ,改善劳动条件 因数控加工是自动完成 ,许多动作不需操作者进行 ,故 劳动条件和劳动强度大为改善 .（6）有利于生产管理 采用数控加工 ,有利于向计算机控制和管理生产方向发展 ,为实现 制造和生产管理自动化创造了条件 .第二章 数控加工（

26、一）数控加工概述一 数控设备地工作原理与组成1数控设备地工作原理 操作者根据数控工作要求编制数控程序 ,并将数控程序记录在程序介质（如穿孔纸带、 磁带、磁盘等）上 .数控程序经数控设备地输入输出接口输入到数控设备中,控制系统按数控程序控制该设备执行机构地各种动作或运动轨迹 ,达到规定地工作结果 .图 0-1 是数控设 备地一般工作原理图 .2数控设备地组成与功能 数控设备地基本结构：主要由输入输出装置、计算机数控装置、伺服系统和受控设备等 四部分组成 .(1) 输入输出装置输入输出装置主要用于零件数控程序地编译、存贮、打印和显示等 .简单地输入输出装置 只包括键盘和发光二极管显示器 .一般地输

27、入输出装置除了人机对话编程键盘和 CRT 外,还 包括纸带、磁带或磁盘输入机、穿孔机等.高级地输入输出装置还包括自动编程机或CAD/CAM 系统 .(2) 计算机数控装置计算机数控装置是数控设备地核心 .它根据输入地程序和数据 ,经过数控装置地系统软件 或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后 ,输出各种信号和指令 .(3) 伺服系统伺服系统由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成 ,并与设备地执行部件和机械传动部件组 成数控设备地进给系统 .它根据数控装置发来地速度和位移指令 ,控制执行部件地进给速 度、方向和位移 .(4) 受控设备控设备是被控制地对象 ,是数控设备地主体 ,一般都需要对它进行位移、角

28、度和各种开关量 地控制 .在闭环控制地受控设备上一般都装有位置检测装置 ,以便将位置和各种状态信号反 馈给计算机数控装置 .二 数控设备地分类数控设备地种类很多 ,各行业都有自己地数控设备和分类方法 .在机床行业 ,数控机床通 常从以下不同角度进行分类 .1按工艺用途分类 按其工艺用途可以划分为以下四大类：(1) 金属切削类 指采用车、铣、镗、钻、铰、磨、刨等各种切削工艺地数控机床.它又可分为两类：普通数控机床 普通数控机床一般指在加工工艺过程中地一个工序上实现数字控制地 自动化机床 ,有数控车、铣、钻、镗及磨床等 .普通数控机床在自动化程度上还不够完善 ,刀 具地更换与零件地装夹仍需人工来完

29、成 .数控加工中心 数控加工中心 MC 是带有刀库和自动换刀装置地数控机床 .在加工中心 上 ,可使零件一次装夹后 ,实现多道工序地集中连续加工 .加工中心地类型很多 ,一般分为立 式加工中心、 卧式加工中心和车削加工中心等 .加工中心由于减少了多次安装造成地定位误 差 ,所以提高了零件各加工面地位置精度 ,近年来发展迅速 .(2) 金属成形类 指采用挤、压、冲、拉等成形工艺地数控机床 ,常用地有数控弯管机、 数控压力机、数控冲剪机、数控折弯机、数控旋压机等 .（3）特种加工类 主要有数控电火花线切割机、数控电火花成形机、数控激光与火焰切 割机等.（4）测量、绘图类 主要有数控绘图机、数控坐标

30、测量机、数控对刀仪等 .2按控制运动地方式分类（1）点位控制数控机床 这类数控机床有数控钻床、数控坐标镗床、数控冲床等 .（2）点位直线控制数控机床 这类机床有数控车床和数控铣床等 .（3）轮廓控制数控机床 这类机床有数控车床、铣床、磨床和加工中心等 . 3按伺服系统地控制方式分类（1）开环数控机床 它没有位置检测元件 ,其结构较简单、成本较低、调试维修方便 ,但 由于受步进电机地步距精度和传动机构地传动精度地影响 ,难于实现高精度地位置控制 ,进 给速度也受步进电机工作频率地限制 .一般适用于中、小型经济型数控机床 .（2）半闭环控制数控机床 它是将位置检测元件安装在驱动电机地端部或传动丝杆

31、端部 , 间接测量执行部件地实际位置或位移 .这类控制可以获得比开环系统更高地精度 ,调试比较 方便 ,因而得到广泛应用 .（3）闭环控制数控机床 它是将位置检测元件直接安装在机床工作台上 .由于它采用了 反馈控制 ,可以清除包括工作台传动链在内地传动误差 ,因而定位精度高 ,速度更快 .但由于 系统复杂 ,调试和维修较困难 ,成本高,一般适用于精度要求高地数控机床 .此外,按所用数控系统地档次通常把数控机床分为低档、 中档、 高档三类数控机床 .中档、 高档数控机床一般称为全功能数控或标准型数控 .二） 数控加工在机械制造中地地位和作用随着科学技术和社会生产地不断发展 ,机械制造技术发生了深

32、刻地变化 ,机械产品地结 构越来越合理 ,其性能、精度和效率日趋提高 ,因此对加工机械产品地生产设备提出了高性 能、高精度和高自动化地要求 .在机械产品中，单件和小批量产品占到70%80% .由于这类产品地生产批量小、品种多, 一般都采用通用机床加工 ,其自动化程度不高 ,难于提高生产效率和保证产品质量 .要实现这 类产品生产地自动化成为了机械制造业中长期未能解决地难题 .为解决大批大量生产地产品地高产优质问题 ,一般采用专用机床、组合机床、专用自动 化机床以及专用自动生产线和自动化车间进行生产 .但其生产周期长 ,产品改型不易 ,因而使 新产品地开发周期增长 ,生产设备使用地柔性很差 .现代

33、机械产品地一些关键零部件 ,往往都精密复杂 ,加工批量小 ,改型频繁 ,显然不能在专 用机床或组合机床上加工 .而借助靠模和仿形机床 ,或者借助划线和样板用手工操作地方法 来加工 ,加工精度和生产效率受到很大地限制 .特别对空间地复杂曲线曲面 ,在普通机床上根 本无法实现 .为了解决单件、小批量生产 ,特别是复杂型面零件地自动化加工 ,数控加工应运而生 .自 1952年美国 PARSONS 公司与麻省理工学院（ MIT ）合作研制了第一台三坐标立式数控铣 床以来 ,机械制造行业发生了技术革命 ,使机械制造业地发展进入了一个新地阶段 .以后成功 研制了数控转塔式冲床、数控转塔钻床、加工中心 MC

34、 等.随着 CNC 技术、信息技术、网 络技术以及系统工程学地发展 ,在20世纪 60年代以后先后出现了直接数字控制系统 DNC、 柔性制造系统FMS、柔性制造单元FMC、计算机集成制造系统 CIMS等.数控加工是机械制造中地先进加工技术 .它地广泛使用给机械制造业地生产方式、产品 结构、产业结构带来了深刻地变化 ,是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产地基础,为机械制造行业和国民经济产生了巨大地效益 .第三章 零件图地审查分析与技术要求地确定在制订零件地机械加工工艺规程之前 ,对零件进行工艺性分析 ,以及对产品零件图提出修 改意见 ,是制订工艺规程地一项重要工作 .首先应熟悉零件在产品中地作

35、用、 位置、装配关系和工作条件 ,搞清楚各项技术要求对零 件装配质量和使用性能地影响 ,找出主要地和关键地技术要求 ,然后对零件图样进行分析 .1. 零件图地完整性和正确性在了解零件形状和结构之后 ,应检查零件视图是否正确、足够 ,表达是否直观、清楚 ,绘 制是否符合国家标准 ,尺寸、公差以及技术要求地标注是否齐全、合理等.2. 零件地技术要求零件地技术要求包括下列几个方面： 加工表面地尺寸精度； 主要加工表面地形状精度；主要加工表面之间地相互位置精度；加工表面地粗糙度以及表面质量方面地其它要求；热 处理要求；其它要求 （如动平衡、未注圆角或倒角、去毛刺、毛坯要求等）要注意分析这些要求在保证使

36、用性能地前提下是否经济合理 ,在现有生产条件下能否实现 .3. 零件地材料分析即分析所提供地毛坯材质本身地机械性能和热处理状态,毛坯地铸造品质和被加工部位地材料硬度 ,是否有白口、夹砂、疏松等 .判断其加工地难易程度 ,为选择刀具材料和切削 用量提供依据 .所选地零件材料应经济合理 ,切削性能好 ,满足使用性能地要求 .4. 零件地尺寸标注零件图上地重要尺寸应直接标注 ,而且在加工时应尽量使工艺基准与设计基准重合,并符合尺寸链最短地原则 .零件图上标注地尺寸应便于测量 ,不要从轴线、中心线、假想平面等难以测量地基 准 标注尺寸 .零件图上地尺寸不应标注成封闭式 ,以免产生矛盾 . 零件上非配合

37、地自由尺寸 ,应按加工顺序尽量从工艺基准注出 . 零件上各非加工表面地位置尺寸应直接标注 ,而非加工面与加工面之间只能有一个联 系尺寸 .根据生产、技术条件和对产品地使用要求 ,从工艺地角度出发 ,审查零件图样地视图、 尺寸、公差和技术 要求地完整性与正确性 ;加工要求地合理性；零件结构地工艺性等 毕业设计该零件为轴类零件 ,需通过旋转运动地加工方法进行切削加工,所以使用车床进行加工 .零件视图完整清晰 ,尺寸标注与公差要求合理 ,工艺正确 ,加工要求合理 ,加工精度要求一 般,其他技术要求有表面粗糙度，要求Ra最大值为6.3,并只对轴地右端由此要求，以方便与其 他零件进行配合 .零件轮廓曲线

38、形状比较复杂，左端部还要求要攻M36 X 1.5要求地螺纹，轮廓上要求要加 工一段球形SR2O±）.O5,四段圆弧,从右到左分别为一段 R10圆弧、一段R5圆弧，两段R1圆 弧.此外还要求加工两个 2 地倒角 .第四章 毛坯地确定在制订机械加工工艺规程时 ,正确选择合适地毛坯 ,对零件地加工质量、材料消耗和加 工工时都有很大地影响 .显然毛坯地尺寸和形状越接近成品零件 ,机械加工地劳动量就越少 , 但是毛坯地制造成本就越高 ,所以应根据生产纲领 ,综合考虑毛坯制造和机械加工地费用来 确定毛坯 ,以求得最好地经济效益1. 冷冲压件冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求 ,在小型机械、仪表、轻

39、工电子产品方面应用广泛 .但 因冲压模具昂贵而仅用于大批大量生产 .2. 焊接件焊接件是根据需要将型材或钢板等焊接而成地毛坯件 ,它简单方便 ,生产周期短 ,但需经时效 处理后才能进行机械加工 .3.型材型材有热轧和冷拉两种 .热轧适用于尺寸较大、精度较低地毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精 度较高地毛坯 .4.锻件锻件适用于强度要求高、形状比较简单地零件毛坯.其锻造方法有自由锻和模锻两种 .自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低 ,适用于单件小批生产以及大型零件毛坯 .模锻毛 坯精度高、加工余量小、生产率高 ,但成本也高 ,适用于中小型零件毛坯地大批大量生产 . 5.铸件 铸件适用于形状较复杂地零

40、件毛坯 .其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力 铸造等 .较常用地是砂型铸造 ,当毛坯精度要求低、生产批量较小时 ,采用木模手工造型法； 当毛坯精度要求高、生产批量很大时 ,采用金属型机器造型法 .铸件材料有铸铁、铸钢及铜、 铝等有色金属 .毛坯尺寸与零件图样上地尺寸之差称为毛坯余量 . 铸件公称尺寸所允许地最大尺寸和 最小尺寸之差称为铸件尺寸公差 . 毛坯余量与毛坯地尺寸、部位及形状有关 . 对于单件小批 生产,铸件上直径小 30mm 和铸钢件上直径小于 60mm 地孔可以不铸出 .而对于锻件 , 若用 自由锻, 当孔径小于 30mm 或长径比大于 3 地孔可以不锻出 .对于锻件

41、应考虑锻造圆角和 模锻斜度 .毛坯地形状和尺寸地确定 , 除了将毛坯余量附在零件相应地加工表面上之外 , 有 时还要考虑到毛坯地制造、机械加工及热处理等工艺因素地影响 .毛坯题目中已给出，要求用尺寸为60X150材质为45号调制钢，进行零件地成型加工， 并生成轨迹 , 辅助工序和后续工序要求为正火处理 . 毛坯种类地选择不仅影响毛坯地制造工艺及费用 , 而且也与零件地机械加工工艺和加工质 量密切相关 . 为此需要毛坯制造和机械加工两方面地工艺人员密切配合 , 合理地确定毛坯 地种类、结构形状 , 并绘出毛坯图 .第五章 选择机床设备1. 在满足加工工艺要求地前提下设备越简单风险越小,车削加工中

42、心和数控车床都可以加工轴类零件 ,但一台满足同样加工规格地车削中心价格要比数控车床贵几倍 ,如果没有进一 步工艺要求 ,肯定选择数控车床风险较小 .同样在经济型和普通型数控车床中要尽量选择经 济型数控车床 .在加工箱体、型腔、模具零件中,同规格地数控铣床和加工中心都能满足基本加工要求 ,但两种机床价格相差约一半（不包括气源、刀库等配套费用） ,所以模具加工 中只有非常频繁地换刀具地工艺才选用加工中心 ,固定一把刀具长时间铣削地 ,选用数控铣 床.目前很多加工中心都在作数控铣床使用.数控车床能加工地零件普通车床往往也能加工但数控铣床能加工地零件普通铣床大多不能加工,故在既有轴类零件又有箱体、 型

43、腔类零件地综合机加工企业中应优先选择数控铣床 .2. 机床结构取决于机床规格尺寸、加工工件地重量等因素地影响 .下表列出了数控设备最 常见地重要规格和性能指标 .a. 主轴转速 18,000rpmb. 工作行程 X： 600mm、 Y： 450mm、Z：450mmc. 工作台规格850X 530mmd. 快移速度 22mpme. 工作进给 15mpmf. 刀库容量 24 把g. 定位精度 A=0.008mmh. 重复精度 R=0.006mmi. 控制系统 FUNCK3. 数控机床主要规格地尺寸应与工件地轮廓尺寸相适应 .即小地工件应当选择小规格地机 床加工 ,而大地工件则选择大规格地机床加工

44、,做到设备地合理使用 .4. 机床结构取决于机床规格尺寸、加工工件地重量等因素地影响.5. 机床地工作精度与工序要求地加工精度相适应 .根据零件地加工精度要求选择机床 ,如精 度要求低地粗加工工序 ,应选择精度低地机床 ,精度要求高地精加工工序 ,应选用精度高地机 床.6. 机床地功率与刚度以及机动范围应与工序地性质和最合适地切削用量相适应.如粗加工工序去除地毛坯余量大 ,切削余量选得大 ,就要求机床有大地功率和较好地刚度 .7. 装夹方便、夹具结构简单也是选择数控设备是需要考虑地一个因素 . 选择采用卧式数控 机床,还是选择立式数控机床 ,将直接影响所选择地夹具地结构和加工坐标系 , 直接关

45、系到 数控编程地难易程度和数控加工地可靠性 .8. 此毕业设计要求加工图所示地零件必须实用车床类数控机床进行加工 , 在加工过程中不 需要更换机床和工作地点 . 零件可以在车床上通过两次装夹即可完成加工 . 题目要求使用 数控机床 ,用数控编程地方式进行零件地加工 ,针对零件结构与加工要求进行分析 , 该零件 可以使用通用数控车床进行加工 ,机床所安装地数控系统地选择 , 由于我比较熟悉日本 FANUC-0i系统操作,使用熟练,并且该系统性能高,价格比高,能完成高速、高效率、高精度 加工, 适应性强 . 毕业设计题目要求加工地零件复杂程度一般 , 属于大多数数控车床都能够 完成地加工零件，结合

46、我们学校现在拥有地数控机床设备，我选用操作系统为FANUC-0i型 号为CK6140数控车床.第六章 装夹方法与量具地选择在数控加工中 , 既要保证加工质量 , 又要减少辅助时间 , 提高加工效率 . 因此要注意选 用能准确和迅速定位并夹紧工件地装夹方法和夹具 . 零件地定位基准应尽量与设计基准 及测量基准重合 , 以减少定位误差 . 在数控铣床上地工件装夹方法与普通铣床一样 , 所使 用地夹具往往并不很复杂 , 只要有简单地定位、夹紧机构就行 . 为了不影响进给和切削加 工, 在装夹工件时一定要将加工部位敞开 . 选择夹具时应尽量做到在一次装夹中将零件要 求加工表面都加工出来 .用于轴类工件

47、地夹具有自动夹紧拨动卡盘、 拨齿顶尖、三爪拨动卡盘和快速可调万能 卡盘等 .数控车床加工轴类零件时 , 坯件装夹在主轴顶尖和尾座顶尖之间 , 由主轴上地拨盘或拨齿顶尖带动旋转 . 这类夹具在粗车时可以传递足够大地转距 ,以适应于主轴地高速旋转车削 . （一）毛胚及装夹方法给出毛坯棒料长150mm.直径60mm,最后成型零件全长92mm.a 当仅使用三爪自定心卡盘加紧时 ,毛坯大部分会伸出 ,刀具切削时 ,切削力会沿着径向 作用于毛坯棒料 ,这样会导致毛坯在加工时地不稳定 ,严重影响加工精度 ,甚至还会导致棒料 弯曲,从而撞刀或使棒料在外力作用下从卡盘处飞出危害加工人员人身安全,此装夹方法不行.

48、b 针对上面棒料毛坯少部分被夹持 ,大部分伸出无外力固定地情况 ,应当在毛坯地另一 端增加装夹辅助工具使 ,使用顶尖进行装夹 ,以固定毛坯 ,.有零件图所示可得知该零件外形规则 ,被加工部分地各尺寸 ,形位,表面粗糙度值都达到 了较高地要求 ,因此选用机用采用三爪自定心卡盘夹持工件为该工件地夹具 . 轴类工件还 可采用尾座顶尖支持工件 .（二）量具地选择 量具地选择主要根据工序中检验要求地精度和生产批量地大小决定 ,在单件小批量生 产中,广泛采用通用量具 ,如游标卡尺、百分表等 .大批量生产中 ,主要采用各种界限量规和一 些高生产率地专用量具与测量仪等 .量具地精度必须与加工精度相适应 ,以提

49、高工件地测量 精度.本次毕业设计为了能充分利用学校地设备 , 所以在大量地量具中我经过考虑选择使用 通用量具 ,以便于检测与使用 .第七章 刀具选择和对刀点、换刀点地确定（一）选择刀具切削常用地刀具材料主要有高速钢、硬质合金、立方氮化硼（CBN） 、陶瓷等 .重型切削深度一般可达3050mm,余量不均，工件表面有硬化层，粗加工阶段地刀具磨损以磨粒磨损 形式为主：切削速度一般为1520m/min,尽管速度值处于积屑瘤发生区，但切削地高温足使 切屑与前刀面地接触点处于液态 ,减小了摩擦力 ,抑制了积屑瘤生成 .刀具材料地选择要耐磨 损、抗冲击.陶瓷类刀具硬度高 ,但抗弯强度低 ,冲击韧性差 ,不适

50、于余量不均地重型车削 ,CBN 存在同样地问题 .硬质合金却有较低地摩擦系数 ,可降低切削时地切削力及切削温度 ,大大提 高刀具耐用度 ,适于高硬度材料和重载车削粗加工 .硬质合金分为钨钴类 （YG） 、钨钴钛类 （YT）和碳化钨类（YW）.加工钢料时，丫G类硬质合金地强度和韧性好，但高温硬度和高温韧性 较差：重型车削时工件塑性变形大 ,摩擦剧烈,切削温度高 ,因此在重型车削中很少用 YG 类 硬质合金 .YT 类硬质合金有高硬度和耐磨性、高耐热性、抗粘结扩散能力和抗氧化能力 ,是 重型车削常用地刀具材料 ,适于加工钢料 .然而在低速车削时 ,切削过程不平稳会造成 YT 类 合金地韧性差 ,产

51、生崩刃：尤其是加工一些高强度合金材料时 ,YT 类硬质合金耐用度下降快 , 无法满足使用要求 .在这种情况下应选用 YW 类刀具或细晶粒、超细晶粒合金刀具 （如 643 等）细晶粒合金地耐磨性好，更适用于加工冷硬铸铁类产品，效率较YW类刀具可提高1倍以 上.用硬质合金刀具提高重型加工地车削速度 ,是提高生产率地关键之一 ,也是缩短生产循 环期地有利因素 .工序中分几个行程切除大余量 ,每次地切削深度很小 ,而利用硬质合金刀具 地切削性能 ,切削速度就会大大提高 .刀具必须具有足够地强度 ,较高地精度 ,很好地可靠性 ,较强地适应性 ,较佳地切削 性能和较长地使用寿命等 ,以适应高强度、高速和保

52、证精度加工地要求应尽可能先用通用地标准刀具、不重磨式刀具及可调式刀具等根据零件图要求 ,要车削地部位有：车圆弧、车端面、车倒角、车螺纹 .因此要先用地 车刀为1 号车刀 外圆车刀 2 号刀 60 度螺纹车刀3 号车刀 切断刀（二）对刀点、换刀点地确定a 保证加工精度 , 减少误差b 使机床或夹具容易找正和便于检查 c 设在被加工零件外 , 防止换刀时刀具碰撞 d 方便程序编制 对刀点 对刀点地确定是为了定位整个零件在工件编程坐标系中地位置 . 因此对刀点地 确定直接影响到零件加工地精度 , 本零件地对刀点确定在零件毛坯右端地做大直径上 . 换刀点 换刀点是为了方便换刀 , 避免与工件发生碰撞损

53、坏工件 , 换刀点地设置应当在 不影响零件加工地原则下设置 , 本零件地换刀点设置在起始点位置 .第八章 工艺过程与工艺路线地确定一）工艺过程地确定1、工艺过程和工艺路线 在生产过程中 ,凡是改变生产对象地形状、尺寸、位置和性质等,使其成为成品或半成品地过程称为工艺过程 .工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、装配等工 艺过程 ,机械制造工艺过程一般是指零件地机械加工工艺过程和机器地装配工艺过程地总 和 . 其它过程则称为辅助过程 .工艺路线 ：制订机械加工工艺过程 ,必须确定该工件要经过几道工序以及工序进行地先 后顺序.仅列出主要工序名称及其加工顺序地简略工艺过程,称为工艺路线

54、.2 、加工定位基准地选择由于此零件通过一次装夹实现加工 ,选择有端面作为加工过程中地基准 . 3、加工阶段地划分粗加工阶段 主要切除各表面上地加工余量 ,使毛坯形状和尺寸接近于成品 .该阶段地 特点是使用大功率机床 ,选用较大地切削用量及尽可能提高生产率和降低刀具磨损等.半精加工阶段 完成次要表面地加工 ,并为主要表面地精加工作准备 .精加工阶段 保证主要表面 达到图样要求 .4、加工方法地选择a 先进行粗加工 , 后进行精加工 b 先近后远加工 ,减少空行程c 基面先行原则5 、工艺路线 （ 零件图如下）1）将毛坯伸出卡盘105mm,右端用顶尖固定，辅助装夹.2）用1号刀,将毛坯直径由60

55、mm车削至直径48mm,每次车削3mm.3）用1号刀，从右端开始加工，将距离基准面48mm开始进行球形圆弧加工至40mm.4）用 1 号刀向左加工 ,车削圆弧 R10.5）用1号刀用循环指令分6次,前5次车削量为5mm,第六次为1mm,向左车削成 22 地圆柱面6）用 1 号刀,车削 R5 地圆弧面 .7）用 1 号刀,车圆角 R1.8）用1号刀，车48地圆柱面9）用 1 号刀,车圆角 R1.10）用1号刀，车32地圆柱面11）用1号刀，车36地圆柱面12）用 2号刀,车螺距为 1.5地螺纹13）用 3号刀, 切下工件.（三）零件图（ 零件图如下）106留Ogo6+IHP 令启&第九章尺寸计算与零件轮廓节点坐标地计算有公差要求地一律取其平均值节点坐标计算从右到左开始1.A点(0,0)2.B点(32,-30)3.C点(22,-40)4.D点(22,-55)5.E占八、(27,-60)6.F点(46,-60)7.G点(48,-61)8.H点(48,-65)9.I占八、(46,-66)10.J点(32,-66)11.5(32,-72)12.L点(36.-74)13.M点(36,-90)14.N点