轴套配合件的数控加工工艺分析毕业论文

PAGEIV毕业论文课题名称轴套配合件的数控加工工艺分析摘要随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品。本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。关键词:工艺分析,加工方案,进给路线,控制尺寸。AbstractExpandsunceasinglyalongwiththedevelopmentofnumericalcontroltechnologyandapplicationfield,playsamoreandmoreimportantroleinthedevelopmentofNCmachiningtechnologyofbeneficialtothepeople'slivelihood,becausetheefficiency,qualityisthesubjectofadvancedmanufacturingtechnology.High-speed,highfinishmachiningtechnologycanraisetheefficiencygreatly,improvethequalityandgradeofproducts,shortenproductioncycleandimprovethemarketcompetitionability.ForNCprocessing,eithermanualorautomaticprogramming,theprogrammingbeforegoingthroughtheprocessanalysisofthepartsprocessing,processingschemeworked,chooseasuitabletool,determinetheamountofcutting,someprocessproblems(suchasaknifepoint,processingrouteetc)alsoneedtodosomeprocessing.Andcontroltheaccuracyofthemethodintheprocess,toproducequalifiedproducts.AccordingtothecharacteristicsofCNC,thespecificparts,analyzestheprocessscheme,theschemedeterminationoftooling,cuttingtoolsandcuttingparametersselection,determinetheprocessingorderandprocessingline,NCprogramming.Throughtheprocessofmakingthewholeprocess,fullyembodiestheCNCequipmenttoensurethemachiningaccuracy,processingefficiency,theadvantagesofthesimplifiedprocedures.Keywords:processanalysis,processscheme,thefeedline,controlsize.目录第1章概述 11.1数控机床的发展 11.2数控机床分类及数控加工的特点 2第2章零件的介绍 52.1零件图 52.2零件的技结构分析 62.3零件的加工过程 6第3章零件工艺分析 83.1零件图的分析 83.2零件工艺过程分析 83.3切削用量的确定 113.4工艺路线的制定与工序的划分 123.5走刀路线的确定 143.6工艺卡片的制作 17第4章数控编程 204.1数控系统介绍 204.2数控程序 21第5章加工过程 245.1机床的开机 245.2零件的装夹对刀 245.3零件加工程序的输入 245.4零件加工结果 24第6章总结 26谢辞 27参考文献 28共28页第30页第1章概述1.1数控机床的发展近些年来，由于世界经济与政治格局的变化，中国在世界制造业中的地位也有了很大的改变，对于数控加工技术的掌握也越来越成熟。目前，世界上许多的发达国家在制造业方面的生产技术已经发展到了某种层次上的高峰，通过钢铁冶炼产业、机械加工产业与微电子科技上的完美结合，使得其制造业的生产效率和加工质量都得到了跨越式的提高。在这样的背景下，我国的数控技术也有了很大的发展，在生产中对于数控机床的使用也日益广泛。数控机床是现代机械制造业的非常关键的设备，它是一种综合计算机系统、精密检测系统、伺服系统、自动控制以及复杂的机械结构的机械加工器械，在机械制造业中得到越来越普遍的应用。1.1.1数控技术是数字化制造和制造自动化的核心技术支持科学技术和社会生产的不断发展，机械制造技术发生了深刻的变化，机械产品的结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，因此对加工机械产品的生产设备提出了三高（高性能、高精度和高自动化）的要求。在机械产品中，单件和小批量产品占到70%~80%。由于这类产品的生产批量小、品种多，一般都采用通用机床加工。当产品改型时，加工所用的机床与工艺装备均需作相应的变换和调整，而且通用机床的自动化程度不高，基本上由人工操作，难于提高生产效率和保证产品质量。要实现这类产品的自动化成为机械制造业中长期未能解决的难题。大批大量生产的产品，如汽车、摩托车、家用电器等零件，为了解决高产优质的问题，多采用专用机床、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。但是应用这些专用生产设备，生产周期长，产品改型不易，因而使新产品的开发周期增长，生产设备使用的柔性很差。现代机械产品的一些关键零部件，如在造船、航天、航空、机床及国防部门的产品零件，往往都精度复杂、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。而借助靠模和仿行机床，或者借助划线和样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大限制。特别对空间的复杂曲线曲面，在普通机床上根本无法实现。1.1.2数控技术的发展的几个主要阶段数控机床产生后随着微电子技术和计算机的发展(1)1952年至1959年：第一代数控系统，采用电子管元件;(2)20世纪60年代前期：第二代数控系统，采用晶体管元件;(3)20世纪60年代后期：第三代数控系统，采用集成电路;(4)20世纪70年代前期：第四代数控系统，采用大规模集成电路和小型通用计算机;(5)20世纪70年代后期开始：第五代数控系统，采用微处理器和微型计算机。数控机床经历的5个时代可以分为2个阶段。第一、二、三代数控系统主要由电器的硬件和连线组成，所以称之为接线逻辑数控系统（WiredLogicNC）或硬数控系统。它的特点是具有很多的硬件电路和连接接点，电路复杂，可靠性不好，这是数控系统发展的第一阶段。第四、五两代数控系统主要是由计算机硬件和软件组成，所以称之为CNC系统。它的特点是控制和运行主要由软件来完成，容易扩大功能、柔性好、可靠性高，因此也称为软数控系统。1.2数控机床分类及数控加工的特点

1.2.1数控机床的分类(1)按工艺用途分类1)一般数控机床(钻床、车床、铣床、镗床、磨床和齿轮加工机床)。2)数控加工中心。(2)按加工方式分类1)金属切削类：如数控车、钻、镗、铣、磨、加工中心等。2)金属成型类：如数控折弯机、弯管机、四转头压力机等。3)特殊加工类：如数控线切割、电火花、激光切割机等。4)其他类：如数控火焰切割机、三坐标测量机等。(3)按控制坐标轴数分类1)两坐标数控机床：两轴联动，用于加工各种曲线轮廓的回转体，如数控车床。2)三坐标数控机床：三轴联动，多用于加工曲面零件，如数控铣床、数控磨床。3)多坐标数控机床：四轴或五轴联动，多用于加工形状复杂的零件。(4)按驱动系统的控制方式分类1)开环控制数控机床。2)闭环控制（ClosedLoopControl）数控机床。3)半闭环控制（Semi-closedLoopControl）数控机床。1.2.2数控机床加工的特点随着先进生产技术的发展，要求现代数控机床向高速度、高精度、高可靠性、智能化和更完善的功能方向发展。

(1)高速度、高精度化

高速化指数控机床的高速切削和高速插补进给，目标是在保证加工精度的前提下，提高加工速度。这不仅要求数控系统的处理速度快，同时还要求数控机床具有大功率和大转矩的高速主轴、高速进给电动机、高性能的刀具、稳定的高频动态刚度。

高精度包括高进给分辨率、高定位精度和重复定位精度、高动态刚度、高性能闭环交流数字伺服系统等。

数控机床由于装备有新型的数控系统和伺服系统，使机床的分辨率和进给速度达到0.1μm(24m／min)，lμm(100~240m／min)，现代数控系统已经逐步由16位CPU过渡到32位CPU。日本产的FANUCl5系统开发出64位CPU系统，能达到最小移动单位0.1μm时，最大进给速度为100m／min。FANUCl6和FANUCl8采用简化与减少控制基本指令的RISC(ReducedInstructionSetComputer)精简指令计算机，能进行更高速度的数据处理，使一个程序段的处理时间缩短到0.5ms，连续lmm移动指令的最大进给速度可达到120m／min。本交流伺服电动机已装上每转可产生100万个脉冲的内藏位置检测器，其位置检测精度可达到0.01mm／脉冲及在位置伺服系统中采用前馈控制与非线性控制等方法。补偿技术方面，除采用齿隙补偿、丝杠螺距误差补偿、刀具补偿等技术外，还开发了热补偿技术，减少由热变形引起的加工误差。

(2）开放式

要求新一代数控机床的控制系统是一种开放式、模块化的体系结构：系统的构成要素应是模块化的，同时各模块之间的接口必须是标准化的；系统的软件、硬件构造应是“透明的”、“可移植的”；系统应具有“连续升级”的能力。为满足现代机械加工的多样化需求，新一代数控机床机械结构更趋向于“开放式”：机床结构按模块化、系列化原则进行设计与制造，以便缩短供货周期，最大限度满足用户的工艺需求。数控机床的很多部件的质量指标不断提高，品种规格逐渐增加、机电一体化内容更加丰富，因此专门为数控机床配套的各种功能部件已完全商品化。

(3）智能化

所谓智能化数控系统，是指具有拟人智能特征，智能数控系统通过对影响加工精度和效率的物理量进行检测、建模、提取特征、自动感知加工系统的内部状态及外部环境，快速做出实现最佳目标的智能决策，对进给速度、切削深度、坐标移动、主轴转速等工艺参数进行实时控制，使机床的加工过程处于最佳状态。

（4）复合化

复合化加工，即在一台机床上工件一次装夹便可以完成多工种、多工序的加工，通过减少装卸刀具、装卸工件、调整机床的辅助时间，实现—机多能，最大限度提高机床的开机率和利用率。60年代初期，在一般数控机床的基础上开发了数控加工中心（MC），即自备刀库的自动换刀数控机床。在加工中心机床上，工件一次装夹后，机床的机械手可自动更换刀具，连续地对工件的各加工面进行多种工序加工。目前加工中心的刀库容量可多达120把左右，自动换刀装置的换刀时间为l~2s。加工中心中除了镗铣类加工中心和车削类车削中心外，还出现了集成型车/铣加工中心、自动更换电极的电火花加工中心，带有自动更换砂轮装置的内圆磨削加工中心等。

随着数控技术的不断发展，打破了原有机械分类的工艺性能界限，出现了相互兼容、扩大工艺范围的趋势。复合加工技术不仅是加工中心、车削中心等在同类技术领域内的复合，而且正向不同类技术领域内的复合发展。

多轴同时联动移动，是衡量数控系统的重要指标，现代数控系统的控制轴数可多达16轴，同时联动轴数已达到6轴。高档次的数控系统，还增加了自动上下料的轴控制功能，有的在PLC里增加位置控制功能，以补充轴控制数的不足，这将会进一步扩大数控机床的工艺范围。

（5）高可靠性

高可靠性的数控系统是提高数控机床可靠性的关键。选用高质量的印制电路和元器件，对元器件进行严格地筛选，建立稳定的制造工艺及产品性能测试等一整套质量保证体系。在新型的数控系统中采用大规模、超大规模集成电路实现三维高密度插装技术，进一步地把典型的硬件结构集成化，做成专用芯片，提高了系统的可靠性。

（6）多种插补功能

数控机床除具有直线插补、圆弧插补功能外，有的还具有样条插补、渐开线插补、螺旋插补、极坐标插补、指数曲线插补、圆柱插补、假想坐标插补等。第2章零件的介绍2.1零件图这是一个轴套类零件由轴类零件（图2.1）和套类零件（图2.2）组成技术要求：(1)不允许使用纱布和锉刀修饰表面(2)未注明倒角1×45°图2.1轴类零件技术要求：(1)不允许使用纱布和锉刀修饰表面(2)未注明倒角1×45°图2.2套类零件2.2零件的结构分析2.2一般轴类零件的结构根据结构形状的不同可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。其长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。轴类零件的尺寸精度一般为IT6～IT9，表面粗糙度为Ra2.5μm～0.63μm。所加工的轴类零件表面由外圆柱面，阶梯外圆面，退刀槽及螺纹等表面组成，其中Φ39mm，Φ30mm这两个直径尺寸有较高的表面粗糙度要求。表面粗糙度要求为1.6μm，为了保证通常减小切削力和切削热的影响，粗精加工分开，使粗加工中的变形在精加工中得到纠正，加工时需要零件材料为45号钢，毛胚尺寸为Φ45mmX2.2.一般套类零件在机器中起支撑和导向作用，主要由端面、外圆、内孔等组成、零件的壁厚较薄，易产生变形，一般零件直径大于其轴向尺寸。孔与外圆一般具有较高的同轴度要求。所加工的套类零件由外圆柱面，内孔，内槽，内螺纹组成。其主要特点是内外圆柱面和相关端面的形状。同轴度要求高，加工内螺纹时要与外螺纹配合进行加工，使其达到图纸要求的配合精度。加工时将上道工序切断的棒料进行装夹，加工右面的端面，该棒料是45#钢，切削性能较好，无热处理。2.3零件的加工过程轴类零件的大概工作过程为：车外圆和端面确定机床坐标原点（对刀）。装夹左端面，车右端面并用尾座小钻头确定孔位，然后用顶尖装置顶紧。粗车外圆留加工余量0.2-0.5mm。将图纸上尺寸加到到Φ39.5mm，Φ30.5mm，Φ20.5mm。精加工各外圆尺寸，到达图纸的要求，重点保证Φ30mm外圆尺寸。加工退刀槽，槽4mmx2mm。用60套类零件的大概工作过程为：车外圆和端面确定机床坐标原点。车端面并用尾座小钻头钻定孔位，然后用顶尖装置顶紧。粗车Φ39mm外圆，同时留余量2mm进行精加工，松开顶锥，然后用Φ15的钻孔刀钻至30mm的深度。用内孔车刀镗孔粗加工内孔M20带有螺纹的孔，精镗孔的精加工余量为1.5mm。用内螺纹车刀加工M20内螺纹，并与轴的外螺纹配合进行加工。用45°硬质合金端面车刀倒角。调头车削左端面，保证长度为30误差为正负0.08mm用内孔车刀粗加工内孔Φ30的孔，精镗孔的精加工余量留1.5mm。精加工Φ3的孔，保证配合件间隙在0.07～0.13mm。用45通过两个零件的成品进行组合来确定零件的可用性。第3章零件工艺分析3.1零件图的分析该零件为轴套配合类零件根据它的技术要求，以及套件的配合达到所需要的要求，可采用以下几点工艺措施:（1）对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，因其公差数值较小，故编程时要取平均值，以更好的保证加工完的零件在图纸要求的精度范围以内。（2）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。（3）为便于装夹，套类零件的坯件左端应预先粗找正，车出夹持部分，右端面也应先粗找正，车出夹持部分并钻好中心孔。工件一也是先找正车除左右两端的夹持部分，为该零件的加工建立粗基准。3.2零件工艺过程分析3.2各类零件常用的毛坯如下：（1）铸造毛坯：适合做形状复杂零件的毛坯；（2）锻造毛坯：适合做形状简单零件的毛坯；（3）型材：适合做轴、平板类零件的毛坯；（4）焊接毛坯：适合板料、框架类零件的毛坯。毛坯选择原则是毛坯的形状和尺寸应尽量接近零件的形状和尺寸，以减少机械加工。毛坯选择应考虑的因素是（1）生产纲领的大小：对于大批大量生产，应选择高精度的毛坯制造方法，以减少机械加工，节省材料。

（2）现有生产条件：要考虑现有的毛坯制造水平和设备能力。对于本零件的加工我们采用棒料来加工，选用45号钢，Φ45*80的材料加工工件一(轴类零件)，Φ45*60的材料加工工件2（套类零件），因为我们都是单件生产，所以我们以便于加工为主要目的。.1定位基准的确定基准是在零件图上或实际的零件上，用来确定其它点、线、面位置时所依据的那些点、线、面。基准按其功用可分为：（1）设计基准：零件工作图上用来确定其它点、线、面位置的基准，为设计基准。（2）工艺基准：在零件加工、测量和装配过程中使用的基准。1)工序基准：是指在工序图上，用来确定加工表面位置的基准。它与加工表面有尺寸、位置要求。2)定位基准：是加工过程中，使工件相对机床或刀具占据正确位置所使用的基准。3)度量基准（测量基准）：是用来测量加工表面位置和尺寸而使用的基准。4)装配基准：是装配过程中用以确定零部件在产品中位置的基准。举例见图3.1图3.1有定位基准的选择原则（1）准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统一。（2）便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。（3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。综上：(1）轴类零件和套类零件的粗基准都是采用毛坯面。

(2）轴类零件的精基准为Φ36的外圆柱面，套类零件的精基准是Φ46的外圆柱面此次设计所选用的是以工件的中心孔定位，因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面是尺寸精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多个外圆和端面，这也符合基准统一原则。零件装夹的确定工件的装夹不仅影响零件的加工质量，而且对生产率、加工成本及操作安全都有直接的影响。所以，选择正确的装夹方式是很有必要的。为了工件不致于在切削力的作用下发生位移，使其在加工过程始终保持正确的位置，需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要，工件的装夹不仅影响加工质量，而且对生产率，加工成本及操作安全都有直接影响。数控工件的装夹方法有

（1）三爪自定心卡盘（俗称三爪卡盘）装夹

特点：自定心卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力没有单动卡盘大，

用途：适用于装夹外形规则的中、小型工件。

（2）四爪单动卡盘（俗称四爪卡盘）装夹

特点：单动卡盘找正比较费时，但夹紧力较大。

用途：适用于装夹大型或形状不规则的工件。

（3）一顶一夹装夹

特点：为了防止由于进给力的作用而使工件产生轴向位移，可在主轴前端锥孔内安装一限位支撑,也可利用工件的台阶进行限位.

用途：这种方法装夹安全可靠，能承受较大的进给力，应用广泛。

（4）用两顶尖装夹

特点：两顶尖装夹工件方便，不需找正，定位精度高。但比一夹一顶装夹的刚度低，影响了切削用量的提高。

用途：较长的或必须经过多次装夹后才能加工好的工件，或工序较多，在车削后还要铣削或磨削的工件。选择合适的装夹方式是保证精度的前提，此次设计所选用的装夹方式三爪卡盘直接装夹，因为装夹工件方便，省时省力，且工件安装后一般不需要校正，适用于装夹外形规则的中小型零件。3.2刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材科的性能、加工工序切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。查阅《机械加工常用刀具数据》选用以下系列刀具用于数控车削加工。（1）选用45o硬质合金端面车刀车削端面；（2）选用95o外圆粗车刀粗车外圆表面；（3）选用90o外圆精车刀精车外圆表面；（4）选用标准中心钻钻中心孔；（5）选用Φ15mm钻头钻Φ15mm的孔，为后面镗孔加工做准备；（6）选用75º內孔车刀镗孔；（7）选用60o三角内螺纹车刀车内螺纹；（8）选用4mm切槽车刀切断。刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢？所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对与工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是：便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查，引起的加工误差小。对刀点可设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。实际操作机床时，可以通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。用手动对到操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”时指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其他部件为准。量具选择的原则：（1）.保证测量的准确性。计量器具的性能指标是选用计量器具的主要依据，性能指标中以示值误差.示值变动性和回程误差为主。（2）.加工方法,批量和数量选择计量仪器。批产以专用量具，量规和专用仪器为主。大批产选用高效率的机械化，自动化的专用测量仪器。（3）.根据零件的结构,特性,大小,形状,重量,材料,刚性和表面粗糙度选用计量器具。（4）.零件所处的状态和所处的条件选择计量仪器。如现代机器制造业生产自动化，要求测量自动化。动态测量要比静态测量复杂。所以量具选用50分度游标卡尺和规格25～50mm内径千分尺。3.3切削用量的确定合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书切削用量手册，并结合经验而定。（1）背吃刀量ap的选择轮廓粗车时选ap=2mm左右，精车ap=0.25mm；螺纹粗车时ap=0.4mm，精车ap=0.1mm。（2）主轴转速的选择主轴转速n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度v来选定。车直线时，查表可以选择切削速度，然后利用公式计算主轴转速n，计算公式为：n=1000v/d确定主轴转速n=600r/min、精车主轴转速n=800r/min。车螺纹时，利用公式计算主轴转速n=320r/min。（3）进给速度Vf的选择Vf应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择，粗加工时，在工艺系统刚性和机床功率允许的情况下，尽可能取较大的背吃刀量，以减少进给次数；精加工时，为保证零件表面粗糙度要求，背吃刀量一般取0.l~0.4mm较为合适。根据查表和实际经验，粗车时选择0.2mm/r；精车时选择0.05mm/r。3.4工艺路线的制定与工序的划分工艺路线制定是工艺规程最为关键的一步，需顺序完成以下几个方面的工作。将零件的加工过程划分为加工阶段的主要目的是：(1)保证零件加工质量（因为工件有内应力变形、热变形和受力变形，精度、表面质量只能逐步提高；(2)有利于及早发现毛坯缺陷并得到及时处理；(3)有利于合理利用机床设备。(4)便于穿插热处理工序：穿插热处理工序必须将加工过程划分成几个阶段，否则很难充分发挥热处理的效果。零件加工阶段见表3.1表3.1加工阶段划分根据零件的技术要求划分加工阶段。分以下几个阶段：粗加工阶段在此阶段主要是尽量切除大部分余量，主要考虑生产率。精加工阶段在此阶段主要是保证各主要表面达到图纸要求，主要任务是保证加工质量。工序划分的原则见表3.2，轴套类零件加工工序顺序的安排见表3.3，轴套类零件热处理工序及表面处理工序的安排见表3.4表3.2工序划分的原则工序集中原则按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一个集中工序。最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。采用数控机床、加工中心按工序集中原则组织工艺过程，生产适应性反而好，转产相对容易，虽然设备的一次性投资较高，但由于有足够的柔性，仍然受到愈来愈多的重视。工序分散原则按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些。最大限度的工序分散就是每个工序只包括一个简单工步。传统的流水线、自动线生产基本是按工序分散原则组织工艺过程的，这种组织方式可以实现高生产率生产，但对产品改型的适应性较差，转产比较困难。表3.3轴套类零件加工工序顺序的安排(1)先基准面后其它表面先把基准面加工出来，再以基准面定位来加工其它表面，以保证加工质量。(2)先粗加工后精加工即粗加工在前，精加工在后，粗精分开。(3)主要表面后次要表面如主要表面是指装配表面、工作表面，次要表面是指键糟、联接用的光孔等。(4)先加工平面后加工孔平面轮廓尺寸较大，平面定位安装稳定，通常均以平面定位来加工孔。表3.4轴套类零件热处理工序及表面处理工序的安排根据热处理的目的，安排热处理在加工过程中的位置。(1)退火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，随后由炉中缓慢冷却的一种热处理工序。其作用是：消除内应力，提高强度和韧性，降低硬度，改善切削加工性。应用：高碳钢采用退火，以降低硬度；放在粗加工前，毛坯制造出来以后。(2)正火：将钢加热到一定温度，保温一段时间后从炉中取出，在空气中冷却的一种热处理工序。注：加热到的一定的温度，其与钢的含C量有关，一般低于固相线200度左右。其作用是：提高钢的强度和硬度，使工件具有合适的硬度，改善切削加工性。应用：低碳钢采用正火，以提高硬度。放在粗加工前，毛坯制造出来以后。(3)调质处理（淬火后再高温回火）：其作用：是获得细致均匀的组织，提高零件的综合机械性能。应用：安排在粗加工后，半精加工前。常用于中碳钢和合金钢。(4)淬火：将钢加热到一定的温度，保温一段时间，然后在冷却介质中迅速冷却，以获得高硬度组织的一种热处理工艺。其作用是：提高零件的硬度。应用：一般安排在磨削前。(5)渗碳处理：提高工件表面的硬度和耐磨性，可安排在半精加工之前或之后进行。(6)为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序，例如镀铬、镀锌、发兰等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行综上所述本文轴类和套类零件工艺路线如下：轴类零件的工艺路线制定为：下料车左端面热处理粗车精车掉头粗车精车检验。套类零件的工艺路线制定为：下料正火平端面钻引正孔钻孔热处理（调制）粗车精车检验。3.5走刀路线的确定在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动轨迹称为走刀路线。编程时，走刀路线的确定原则主要有以下几点：（1）走刀路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；（2）应尽量缩短加工路线，减少刀具空行程时间。（3）应尽量简化数学处理时的数值计算工作量，以减少编程工作量。加工路线如下：（4）此外，确定走刀路线时，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等。综上因素考虑，确定本次设计零件加工走刀路线为表3.5（轴类零件的走刀路线）和表3.6（套类零件的走刀路线）表3.5轴类零件的走刀路线序号工序名称及加工程序号工艺简图工序号及内容刀具号备注1车工件右端面及Ф39，Ф30Ф20车端面T01自动2、粗车各外圆T02自动3、精车各外圆T03自动2车螺纹退刀槽4XФ161、起始点手动2、定位手动3、切退刀槽T043车M20X2螺纹螺纹循环加工T05自动4T04切断工件T01倒角表3.6套类零件走刀路线1钻孔1、起始点——自动2、定位——自动3、钻孔T03自动2车右端M20X2螺纹1内孔循环加工起点————2．确定进刀和距离3进行内孔的加工T043加工内螺纹时与螺栓配合加工确定加工起点和进给量加工内螺纹T06自动475º內孔车刀镗孔1.加工Φ30T05自动2、倒角T01自动3.6工艺卡片的制作轴类零件数控加工工艺与刀具卡片见表3.7轴类零件加工工艺卡片，表3.8轴类零件加工刀具卡片，表3.9套类零件加工工艺卡片和3.10套类零件加工刀具卡片表3.7轴类零件加工工艺卡片序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间O0001三爪自定心卡盘数控车床工序号工步内容刀具号刀具规则/mm主轴转速(r·min-1)进给速度(mm·r-1)背吃刀量/mm备注1车端面T01450硬质合金端面车刀6000.32确定机床坐标原点2粗车Ф39mmT02950外圆车刀6000.32自动加工3粗车Ф30mmT02950外圆车刀6000.31.5自动加工3粗车螺纹大径Ф20mmT02950外圆粗车刀6000.21.5自动加工4精车Ф39mmT03900外圆车刀8000.050.02自动加工5精车Ф30mmT03900外车刀8000.050.02自动加工6精车螺纹大径Ф20mmT03900外圆精车刀8000.050.02自动加工7加工退刀槽T044mm槽刀6000.2——手动8螺纹加工T05600螺纹刀2000.90.1手动9切断工件T044mm槽刀3000.50.5手动表3.5.2轴类零件加工刀具卡片产品名称零件名称零件图号工序刀具号刀具规则、名称数量加工表面刀尖角备注1T01CNMG120408-DM1车端面45°45°端面车刀2T02MCLNR2525K121粗车外圆表面95°95°外圆车刀3T03MCLNR2525K121精车外圆表面90°90°外圆精车刀4T04Q2Q2525R031车螺纹退刀槽工件的切断4mm切槽刀5T05SWR2525K161车螺纹60°60°螺纹刀表3.9套类零件加工工艺卡片工艺序号程序编号夹具名称夹具编号使用设备车间O0001三爪自定心卡盘数控车床工序号工步内容刀具号刀具规则/mm主轴转速(r·min-1)进给速度(mm·r-1)工序号工步内容1车端面T01450硬质合金端面车刀6000.31车端面2车外圆Ф39mmT02950外圆粗车刀6000.32车外圆Ф39mm3钻Ф15钻头钻孔T03Ф15mm钻头6000.33钻Ф15钻头钻孔4粗车内孔Ф20mmT04內切槽刀镗孔6000.34粗车内孔Ф20mm5精车内孔Ф30mmT03内槽刀车刀8000.25精车内孔Ф30mm6螺纹加工T05内螺纹车刀6000.26加工螺纹表3.10套类零件加工刀具卡片产品名称零件名称轴套零件图号工序刀具号刀具规则、名称数量加工表面刀尖角备注1T01CNMG120408-DM1车端面45o45o端面车刀2T02MCLNR2525K121粗车外圆表面95o95o外圆车刀3T03Φ15mm钻头1钻内孔4T04S16R-PCLNR091粗车内孔表面75o75o内孔车刀o5T05C16M-Q2SR31车Φ30内孔6T06SNR0020Q161车内螺纹60o第4章数控编程4.1数控系统介绍数控系统要分国产系统和进口的系统了。国产的主要是广州数控系统为主，还有华兴华中等等。进口的主要是日本的法纳克还有西门子系统。现在主要是FANUC0i-TC系统居多的。该轴套配合件加工使用的数控系统为FANUC0i-TC系统（图4.1）。图4.1FANUC-0iT面板FANUC0i-TC系统的特点：（1）结构上长期采用大板结构，但在新的产品中已采用模块化结构。

（2）采用专用LSI，以提高集成度、可靠性，减小体积和降低成本。

（3）产品应用范围广。每一CNC装置上可配多种上控制软件，适用于多种机床。

（4）不断采用新工艺、新技术。如表面安装技术SMT、多层印制电路板、光导纤维电缆等。

（5）CNC装置体积减小，采用面板装配式、内装式PMC（可编程机床控制器）。

（6）在加减速成、补偿、自动编程、图形显示、通信、控制和诊断方面不断增加新的功能：

插补功能：除直线、圆弧、螺旋线、插补外，还有假想轴插补、极其坐标插补、圆锥面插补、样条插补等。

切削进给的自动加减速功能：除插补后直线加减速，还插补前加减速。

补偿功能：除螺距误差补偿、丝杠反向间隙补偿之外，还有坡度补偿线性度补偿以及各新的刀具补偿功能。

故障诊断功能：采用人工智能，系统具有推理软件，以知识库为根据查找故障原因。

（7）CNC装置面向用户开放的功能。以用户特订宏程序、MMC等功能来实现。

（8）支持多种语言显示。如日、英、德、汉、意、法、荷、西班牙、瑞典、挪威、丹麦语等。

（9）备有多种外设。如FANUCPPR，FANUCFACard，FANUCFLOPYCASSETE，FANUC

PROGRAMFILEMate等。

（10）已推出MAP（制造自动化协议）接口，使CNC通过该接口实现与上一级计算机通信。

（11）现已形成多种版本。4.2数控程序该轴套配合件由轴类加工程序和套类加工程序2个程序组成.首先加工轴类零件,加工完成后再加工套类零件(1)轴类加工程序O0001文件名%0100程序名G50X50Z50T0101设置工件零点M03S600主轴以600r/min正转G01X45Z0FX0Z50T0202M06换刀1号变2号G71U2R1G71P01Q02U0.1W0.2F90N01G01X16G01X20Z-25X30CZ-30.1X39N02Z-40X100Z100T0303G70P01Q02G00X50Z50T0404换4号刀G01Z-25F100X16X50Z50T0505换5号刀G33X17Z-23L11P30F4G00X50快速定位T0404M06换4号刀G01Z-40FX0M30程序停止(2)套类加工程序O0002G50X100Z100T0101M03S600G00X60Z10G71U2R1G71P1Q2U-0.2W0.5F1.5外圆加工N1G00X38.5Z2G01Z0X39W-0.5N2Z-25G70P1Q2G00X100Z60T0303M06G00X0Z60G74Z-30Q10F0.2G00Z60T0404M06G74Z-60Q10FT0303G01Z-5Q0.5FG00X100Z100T0404S400G01X30Z2F50G72W2R1G72P10Q11U-0.2W0.1F100内孔加工N10G01Z0F50G01X28W-1Z-5X20X16W-2N11Z-30G70P100Q120G00Z100T0505S500G01X18.2Z10F100G33Z-32F2车螺纹X19.1X19.7X20X100Z100G00X100Z100G01Z-30FX0M30第5章加工过程5.1机床的开机本零件采用的是CKA6150数控车床，机床的操作系统是FANUC0i-TC系统。车床的开机应先打开机床电气箱主电源，再开启机床操作面板电源按钮，等系统加载完毕，旋开机床急停开关，再执行回零操作。开机后刀架要进行回零，主轴要低速热运转几分钟才能进行正常加工，如果停机时间过长要多运转一会，而且刀架也要空运行几下再加工。开机要注意看看紧急停止按钮是否是按下去的，要注意工作台上面和机床内不可以有杂物，以免干涉机床运动而发生撞机事故，而且机床门记得要关住。5.2零件的装夹对刀零件采用三爪卡盘进行装夹装夹首先要注意的是稳定性，不能有松动。然后要保证工件的三度。旋转度，平行度，垂直度。最后要注意工件的装夹高度以及实际加工深度，一定要保证加工中不会加工到夹具。装夹完之后进行对刀，使用试切法进行对刀。试切法对刀是实际中应用的最多的一种对刀方法。具体操作方法如下：工件和刀具装夹完毕，驱动主轴旋转，移动刀架至工件试切一段外圆。然后保持X坐标不变移动Z轴刀具离开工件，测量出该段外圆的直径。将其输入到相应的刀具参数中的刀长中，系统会自动用刀具当前X坐标减去试切出的那段外圆直径，即得到工件坐标系X原点的位置。再移动刀具试切工件一端端面，在相应刀具参数中的刀宽中输入Z0，系统会自动将此时刀具的Z坐标减去刚才输入的数值，即得工件坐标系Z原点的位置。5.3零件的加工将编写好的零件图的程序输入界面中，输入完成后进行检验试运行，这样即使程序有错也不会浪费毛坯件，也便于及时修改程序，节约时间，提高工作效率。确定所有程序的路线、加工工艺都正确无误后，便可放心地对零件进行机械加工。点击控制面板上的“PROG”→输入要加工的程序名称→“自动”→“循环启动”→“开冷却液”然后合上盖子，由数控机床自主完成一系列的操作，对工件进行自动加工。5.4零件加工结果零件加工完毕之后，使用游标卡尺和千分尺进行精密测量后，结果显示各项尺寸都在公差允许的范围之内，零件的表面粗糙度也符合标准，并且两个零件之间的配合情况也不错。以下是做出的轴类与套类零件:图5.1为轴类零件,图5.2为套类零件图5.1轴类零件图5.2套类零件第6章总结通过这次的毕业设计，我从设计的过程中学到了很多在书本上没有的内容，加深了对数控机床的了解，巩固了书本的知识。本论文要进行加工的轴套配合零件，在整个零件加工行业占有重要地位，可用于汽车、机械等行业，应用范围广泛，市场前景广阔。毕业设计采用CKA6150数控车床进行加工，使用FANUC0i-TC系统来进行程序的录入以及检验，并进行数控加工。在保证加工精度的基础上采用最简单的方案达到最好的工作效果，并对加工好的零件进行测量。为了完成这个毕业设计，我上网查询大量有关轴套配合件以及加工工艺分析的知识，同时向数控专业老师请教有关零件加工分析方面的问题，之后对搜集到的信息进行归纳总结，查询之前实训时加工零件的作业，到学校加工中心去实习观摩，了解基本的加工零件的过程和技术要求，最后在车间对收集到的资料进行总结和论证。我在几个月里很好地学习加工工艺分析方法，数控程序分析和编写能力，零件图分析的能力以及搜集和筛选信息的能力。加工轴套配合件的总结如下：（1）对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床完成。而往往只是其中的一部分适合于数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。（2）在确定走刀路线时，最好画一张工序简图，将已经拟定出的走刀路线画上去，这样可为编程带来不少方便。（3）有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如：控制系统的限制，机床连续工作时间的限制等。此外，程序太长会增加出错与检索困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。（4）零件加工完成之后必须进行检验，先测量两个零件各自的尺寸再将轴类和套类零件相配合看看是否满足标准。所做的毕业设计仍有许多不足的地方,数控加工工艺的安排不怎么太熟练。导致浪费了一定的时间，减少了工作效率。通过加工的完成，我对加工工艺的认识有了很大的提高。如果从结构上和设计上进行进一步优化的话，我的毕业设计质量还可以进一步得到提高的。谢辞本次的毕业设计，虽然时间不是太长，但却让我在作论文的这个过程中学到了很多的知识。通过此次设计使我感悟到了毕业设计的重要性和必要性，为我们能够更好地迈入工作岗位做了充分的准备，是我从学生到技术人员转变的重要过渡，因此我十分重视学校给我提供的这次学习和锻炼的机会。在毕业设计规定的时间内，我做了大量的咨询和总结，收集了较大的技术资料。阅读了大量的专业文献，并将它们应用到了毕业设计当中，并在设计中进行了分析，研究。同时在整个设计过程中，得到了指导教师的专业知识及其它知识的讲授，这将使我在以后的工作中有很大。感谢所有老师的帮助，让我们的设计更加完美。在此，也非常感谢学院领导和系领导给予了我这次机会，让我得以施展自己所学，达到学以致用的目的。由于经验欠缺，不妥之处，恳请各位老师海涵并与予指正，以便于我以后更好的学习和工作，感谢老师给予我的指导。非常感谢各位指导老师尤其是庄亚红老师，没有你们交给我们知识，我们是不可能完成这项毕业设计，非常感谢你们这几年对我们的辛勤教导，你们不仅仅是传授给我们了知识，更是教会我们技能，从而让我们在这个社会上更好的立足，让我们的人生更加丰富多彩。参考文献[1]劳动和社会保障部教材办公室.数控车床Fanuc系统编程与操作[M].中国劳动社会保障出版社.2007.[2]余英良.数控加工编程及操作[M].北京:高等教育出版社.2004.[3]刘哲.AutoCAD2004工程绘图与训练[M].大连理工大学0出版社.2004.[4]伟群.数控工艺培训教程（数控车部分）[M].清华大学出版社.2002.[5]李正峰.数控加工工艺[M].上海交通大学出版社.2004.[6]李家杰.数控机床编程操作与操作实用教程[M].南京东南大学出版社.2005.[7]赵松年.机电一体化机械系统设计[M].上海:同济大学出版社.1990.[8]黄康美.数控加工实训教程[M].北京:电子工业出版社.2004.[9]刘哲.AutoCAD2004工程绘图与训练[M].大连理工大学0出版社.2004.基于C8051F单片机直流电动机反馈控制系统的设计与研究基于单片机的嵌入式Web服务器的研究MOTOROLA单片机MC68HC（8）05PV8/A内嵌EEPROM的工艺和制程方法及对良率的影响研究基于模糊控制的电阻钎焊单片机温度控制系统的研制基于MCS-51系列单片机的通用控制模块的研究基于单片机实现的供暖系统最佳启停自校正（STR）调节器单片机控制的二级倒立摆系统的研究基于增强型51系列单片机的TCP/IP协议栈的实现基于单片机的蓄电池自动监测系统基于32位嵌入式单片机系统的图像采集与处理技术的研究基于单片机的作物营养诊断专家系统的研究基于单片机的交流伺服电机运动控制系统研究与开发基于单片机的泵管内壁硬度测试仪的研制基于单片机的自动找平控制系统研究基于C8051F040单片机的嵌入式系统开发基于单片机的液压动力系统状态监测仪开发模糊Smith智能控制方法的研究及其单片机实现一种基于单片机的轴快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于双单片机冲床数控系统的研究基于CYGNAL单片机的在线间歇式浊度仪的研制基于单片机的喷油泵试验台控制器的研制基于单片机的软起动器的研究和设计基于单片机控制的高速快走丝电火花线切割机床短循环走丝方式研究基于单片机的机电产品控制系统开发基于PIC单片机的智能手机充电器基于单片机的实时内核设计及其应用研究基于单片机的远程抄表系统的设计与研究基于单片机的烟气二氧化硫浓度检测仪的研制基于微型光谱仪的单片机系统单片机系统软件构件开发的技术研究基于单片机的液体点滴速度自动检测仪的研制基于单片机系统的多功能温度测量仪的研制基于PIC单片机的电能采集终端的设计和应用基于单片机的光纤光栅解调仪的研制气压式线性摩擦焊机单片机控制系统的研制基于单片机的数字磁通门传感器基于单片机的旋转变压器-数字转换器的研究基于单片机的光纤Bragg光栅解调系统的研究单片机控制的便携式多功能乳腺治疗仪的研制基于C8051F020单片机的多生理信号检测仪基于单片机的电机运动控制系统设计Pico专用单片机核的可测性设计研究基于MCS-51单片机的热量计基于双单片机的智能遥测微型气象站MCS-51单片机构建机器人的实践研究基于单片机的轮轨力检测基于单片机的GPS定位仪的研究与实现基于单片机的电液伺服控制系统用于单片机系统的MMC卡文件系统研制基于单片机的时控和计数系统性能优化的研究基于单片机和CPLD的粗光栅位移测量系统研究单片机控制的后备式方波UPS提升高职学生单片机应用能力的探究基于单片机控制的自动低频减载装置研究基于单片机控制的水下焊接电源的研究基于单片机的多通道数据采集系统基于uPSD3234单片机的氚表面污染测量仪的研制基于单片机的红外测油仪的研究96系列单片机仿真器研究与设计基于单片机的单晶金刚石刀具刃磨设备的数控改造基于单片机的温度智能控制系统的设计与实现基于MSP430单片机的电梯门机控制器的研制基于单片机的气体测漏仪的研究基于三菱M16C/6N系列单片机的CAN/USB协议转换器基于单片机和DSP的变压器油色谱在线监测技术研究基于单片机的膛壁温度报警系统设计基于AVR单片机的低压无功补偿控制器的设计基于单片机船舶电力推进电机监测系统基于单片机网络的振动信号的采集系统基于单片机的大容量数据存储技术的应用研究基于单片机的叠图机研究与教学方法实践基于单片机嵌入式Web服务器技术的研究及实现基于AT89S52单片机的通用数据采集系统基于单片机的多道脉冲幅度分析仪研究机器人旋