零件数控加工毕业设计论文.doc

目 录第一章 数控机床的加工特点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的地位和作用10第三章 零件图的审查分析与技术要求的确定11第四章 毛胚的确定12第五章 选择机床设备13第六章 装夹方法与量具的选择14（一）毛胚及装夹方法14（二）量具的选择14第七章 刀具选择和对刀点、换刀点的确定15（一）选择刀具15（二）对刀点、换刀点的确定15第八章 工艺过程与工艺路线的确定16（一）工艺路线的确定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的计算18第十章 程序的编制19（一）程序单20（二）工艺卡21结束语22参考文献23前言一 数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（it、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，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的新趋势 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。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，国际生产工程学会（cirp）将其确定为21世纪的中心研究方向之一。 在轿车工业领域，年产30万辆的生产节拍是40秒/辆，而且多品种加工是轿车装备必须解决的重点问题之一；在航空和宇航工业领域，其加工的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的情况下，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”的方法来制造机翼、机身等大型零件来替代多个零件通过众多的铆钉、螺钉和其他联结方式拼装，使构件的强度、刚度和可靠性得到提高。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。从emo2001展会情况来看，高速加工中心进给速度可达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，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国cincinnati公司的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，而同样的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公司的双主轴车床的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，普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m，精密级加工中心则从35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。 在可靠性方面，国外数控装置的mtbf值已达6 000h以上，伺服系统的mtbf值达到30000h以上，表现出非常高的可靠性。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，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的加工，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轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，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的效益。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轴联动机床的发展。 当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。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）的发展。 在emo2001展会上，新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，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的加工。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的主要趋势 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。 为解决传统的数控系统封闭性和数控应用软件的产业化生产存在的问题。目前许多国家对开放式数控系统进行研究，如美国的ngc(the next generation work-station/machine control)、和复合加工机床en system architecture for control within automation systems)、日本的osec(open system environment for controller)，中国的onc(open numerical control system)等。数控系统开放化已经成为数控系统的未来之路。所谓开放式数控系统就是数控系统的开发可以在统一的运行平台上，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，并可方便地将用户的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、不同档次的开放式数控系统，形成具有鲜明个性的名牌产品。目前开放式数控系统的体系结构规范、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的核心。 网络化数控装备是近两年国际著名机床博览会的一个新亮点。数控装备的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的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。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的新概念和样机，如在emo2001展中，日本山崎马扎克（mazak）公司展出的“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)公司展出的open manufacturing 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的趋势。 4. 重视新技术标准、规范的建立 （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的通用性、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)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的onc数控系统的规范框架的研究和制定。 （2） 关于数控标准 数控标准是制造业信息化发展的一种趋势。数控技术诞生后的50年间的信息交换都是基于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的需要。为此，国际上正在研究和制定一种新的cnc系统标准iso14649（stepnc），其目的是提供一种不依赖于具体系统的中性机制，能够描述产品整个生命周期内的统一数据模型，从而实现整个制造过程，乃至各个工业领域产品信息的标准化。 step-nc的出现可能是数控技术领域的一次革命，对于数控技术的发展乃至整个制造业，将产生深远的影响。首先，step-nc提出一种崭新的制造理念，传统的制造理念中，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、网络化发展的方向。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的研究，欧洲发起了step-nc的ims计划(1999.1.12001.12.31)。参加这项计划的有来自欧洲和日本的20个cad/cam/capp/cnc用户、厂商和学术机构。美国的step tools公司是全球范围内制造业数据交换软件的开发者，他已经开发了用作数控机床加工信息交换的超级模型(super model)，其目标是用统一的规范描述所有加工过程。目前这种新的数据交换格式已经在配备了siemens、fidia以及欧洲osaca-nc数控系统的原型样机上进行了验证。 5. 柔性化 包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，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的效能。 6. 工艺复合性和多轴化 以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。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 早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，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的各种智能行为。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的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、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，在高速加工时的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，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。 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的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前internet、虚拟现实、科学计算可视化及多媒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的使用，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、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。 (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/cam，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。 (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、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。 (4)内装高性能plc 数控系统内装高性能plc控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准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的应用程序。 (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、图像和视频信息的能力。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的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。 8. 体系结构的发展 (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fpga、epld、cpld以及专用集成电路asic芯片，可提高数控系统的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抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。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，提高系统的可靠性。 (2)模块化 硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如cpu、存储器、位置伺服、plc、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。 (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，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。 (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、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，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，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，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，构成严密的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 数控机床的加工特点 数控加工是指在数控机床上进行自动加工零件的一种工艺方法。数控机床加工零件时，将编制好的零件加工数控程序，输入到数控装置中，再由数控装置控制机床主运动的变速、启停、进给运动的方向、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的启、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的顺序、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的零件。 一般来说，数控加工主要包括以下方面的内容： （1）选择并确定零件的数控加工内容； （2）对零件图进行数控加工的工艺分析； （3）设计数控加工的工艺； （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、刀具路径的产生和后置处理）； （5）按程序单制作程序介质； （6）数控程序的校验与修改； （7）首件试加工与现场问题处理； （8）数控加工工艺技术文件的定型与归档。 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的数控程序来控制设备执行机构的各种动作，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的硬件，就能适应新的工作要求。因此，生产准备周期短，有利于机械产品的更新换代。 （2）精度高，质量稳定 数控加工本身的加工精度较高，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，可以避免人为的误差。因此，数控加工可以获得比常规加工更高的加工精度。尤其提高了同批零件生产的一致性，产品质量稳定。 （3）生产率高 数控设备上可以采用较大的运动用量，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，而且无需工序间的检验与测量，故使辅助时间大为缩短。 （4）能完成复杂型面的加工 许多复杂曲线和曲面的加工，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（一）数控加工概述一 数控设备的工作原理与组成 1数控设备的工作原理 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的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的各种动作或运动轨迹，达到规定的工作结果。图0-1是数控设备的一般工作原理图。 2数控设备的组成与功能 数控设备的基本结构：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的编译、存贮、打印和显示等。简单的输入输出装置只包括键盘和发光二极管显示器。一般的输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。高级的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的核心。它根据输入的程序和数据，经过数控装置的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，并与设备的执行部件和机械传动部件组成数控设备的进给系统。它根据数控装置发来的速度和位移指令，控制执行部件的进给速度、方向和位移。 (4) 受控设备控设备是被控制的对象，是数控设备的主体，一般都需要对它进行位移、角度和各种开关量的控制。在闭环控制的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 数控设备的分类 数控设备的种类很多，各行业都有自己的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、刨等各种切削工艺的数控机床。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的一个工序上实现数字控制的自动化机床，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，刀具的更换与零件的装夹仍需人工来完成。 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的数控机床。在加工中心上，可使零件一次装夹后，实现多道工序的集中连续加工。加工中心的类型很多，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的定位误差，所以提高了零件各加工面的位置精度，近年来发展迅速。 （2）金属成形类 指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数控机床，常用的有数控弯管机、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、数控坐标测量机、数控对刀仪等。 2按控制运动的方式分类 （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按伺服系统的控制方式分类 （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，但由于受步进电机的步距精度和传动机构的传动精度的影响，难于实现高精度的位置控制，进给速度也受步进电机工作频率的限制。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的端部或传动丝杆端部，间接测量执行部件的实际位置或位移。这类控制可以获得比开环系统更高的精度，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的传动误差，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的数控机床。 此外，按所用数控系统的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的地位和作用随着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7080。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，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的自动化成为了机械制造业中长期未能解决的难题。 为解决大批大量生产的产品的高产优质问题，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，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的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大的限制。特别对空间的复杂曲线曲面，在普通机床上根本无法实现。 为了解决单件、小批量生产，特别是复杂型面零件的自动化加工，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，使机械制造业的发展进入了一个新的阶段。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等。随着cnc技术、信息技术、网络技术以及系统工程学的发展，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的先进加工技术。它的广泛使用给机械制造业的生产方式、产品结构、产业结构带来了深刻的变化，是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，为机械制造行业和国民经济产生了巨大的效益。第三章 零件图的审查分析与技术要求的确定在制订零件的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，是制订工艺规程的一项重要工作。 首先应熟悉零件在产品中的作用、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的影响，找出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。1. 零件图的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、公差以及技术要求的标注是否齐全、合理等。2. 零件的技术要求零件的技术要求包括下列几个方面：加工表面的尺寸精度；主要加工表面的形状精度；主要加工表面之间的相互位置精度；加工表面的粗糙度以及表面质量方面的其它要求；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用性能的前提下是否经济合理，在现有生产条件下能否实现。3. 零件的材料分析 即分析所提供的毛坯材质本身的机械性能和热处理状态，毛坯的铸造品质和被加工部位的材料硬度，是否有白口、夹砂、疏松等。判断其加工的难易程度，为选择刀具材料和切削用量提供依据。所选的零件材料应经济合理，切削性能好，满足使用性能的要求。4. 零件的尺寸标注零件图上的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，并符合尺寸链最短的原则。零件图上标注的尺寸应便于测量，不要从轴线、中心线、假想平面等难以测量的基准 标注尺寸。零件图上的尺寸不应标注成封闭式，以免产生矛盾。零件上非配合的自由尺寸，应按加工顺序尽量从工艺基准注出。零件上各非加工表面的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、技术条件和对产品的使用要求，从工艺的角度出发，审查零件图样的视图、尺寸、公差和技术 要求的完整性与正确性;加工要求的合理性；零件结构的工艺性等毕业设计该零件为轴类零件，需通过旋转运动的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，并只对轴的右端由此要求，以方便与其他零件进行配合。零件轮廓曲线形状比较复杂，左端部还要求要攻m361.5要求的螺纹，轮廓上要求要加工一段球形sr200.05，四段圆弧，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的倒角。第四章 毛坯的确定在制订机械加工工艺规程时，正确选择合适的毛坯，对零件的加工质量、材料消耗和加工工时都有很大的影响。显然毛坯的尺寸和形状越接近成品零件，机械加工的劳动量就越少，但是毛坯的制造成本就越高，所以应根据生产纲领，综合考虑毛坯制造和机械加工的费用来确定毛坯，以求得最好的经济效益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的毛坯件，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、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。 4.锻件锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。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的大批大量生产。5.铸件铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。较常用的是砂型铸造，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的尺寸之差称为毛坯余量。铸件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为铸件尺寸公差。毛坯余量与毛坯的尺寸、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 的孔可以不铸出。而对于锻件，若用自由锻，当孔径小于 30mm 或长径比大于 3 的孔可以不锻出。对于锻件应考虑锻造圆角和模锻斜度。毛坯的形状和尺寸的确定，除了将毛坯余量附在零件相应的加工表面上之外，有时还要考虑到毛坯的制造、机械加工及热处理等工艺因素的影响。 毛坯题目中已给出，要求用尺寸为60150材质为45号调制钢，进行零件的成型加工，并生成轨迹，辅助工序和后续工序要求为正火处理。毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用，而且也与零件的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的工艺人员密切配合，合理地确定毛坯的种类、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的前提下设备越简单风险越小，车削加工中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的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，同规格的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的工艺才选用加工中心，固定一把刀具长时间铣削的，选用数控铣床。目前很多加工中心都在作数控铣床使用。数控车床能加工的零件普通车床往往也能加工，但数控铣床能加工的零件普通铣床大多不能加工，故在既有轴类零件又有箱体、型腔类零件的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、加工工件的重量等因素的影响。下表列出了数控设备最常见的重要规格和性能指标。a.主轴转速18,000rpm b.工作行程x：600mm、y：450mm、z：450mm c.工作台规格850530mm d.快移速度22mpm e.工作进给15mpm f.刀库容量24把 g.定位精度a=0.008mm h.重复精度r=0.006mm i.控制系统funck3.数控机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。即小的工件应当选择小规格的机床加工，而大的工件则选择大规格的机床加工，做到设备的合理使用。4.机床结构取决于机床规格尺寸、加工工件的重量等因素的影响。5.机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应。根据零件的加工精度要求选择机床，如精度要求低的粗加工工序，应选择精度低的机床，精度要求高的精加工工序，应选用精度高的机床。6.机床的功率与刚度以及机动范围应与工序的性质和最合适的切削用量相适应。如粗加工工序去除的毛坯余量大，切削余量选得大，就要求机床有大的功率和较好的刚度。7.装夹方便、夹具结构简单也是选择数控设备是需要考虑的一个因素。选择采用卧式数控机床，还是选择立式数控机床，将直接影响所选择的夹具的结构和加工坐标系，直接关系到数控编程的难易程度和数控加工的可靠性。8.此毕业设计要求加工图所示的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，用数控编程的方式进行零件的加工，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，机床所安装的数控系统的选择，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的零件复杂程度一般，属于大多数数控车床都能够完成的加工零件，结合我们学校现在拥有的数控机床设备，我选用操作系统为fanuc-0i型号为ck6140数控车床。第六章 装夹方法与量具的选择在数控加工中，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的装夹方法和夹具。零件的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。在数控铣床上的工件装夹方法与普通铣床一样，所使用的夹具往往并不很复杂，只要有简单的定位、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。用于轴类工件的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，由主轴上的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的转距，以适应于主轴的高速旋转车削。（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的不稳定，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。 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的情况，应当在毛坯的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,被加工部分的各尺寸,形位,表面粗糙度值都达到了较高的要求,因此选用机用采用三爪自定心卡盘夹持工件为该工件的夹具. 轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。（二）量具的选择量具的选择主要根据工序中检验要求的精度和生产批量的大小决定，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的专用量具与测量仪等。量具的精度必须与加工精度相适应，以提高工件的测量精度。本次毕业设计为了能充分利用学校的设备，所以在大量的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、换刀点的确定（一）选择刀具切削常用的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，粗加工阶段的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，但切削的高温足使切屑与前刀面的接触点处于液态，减小了摩擦力，抑制了积屑瘤生成。刀具材料的选择要耐磨损、抗冲击。陶瓷类刀具硬度高，但抗弯强度低，冲击韧性差，不适于余量不均的重型车削，cbn存在同样的问题。硬质合金却有较低的摩擦系数，可降低切削时的切削力及切削温度，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，yg类硬质合金的强度和韧性好，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，是重型车削常用的刀具材料，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类合金的韧性差，产生崩刃：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)。细晶粒合金的耐磨性好，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的车削速度，是提高生产率的关键之一，也是缩短生产循环期的有利因素。工序中分几个行程切除大余量，每次的切削深度很小，而利用硬质合金刀具的切削性能，切削速度就会大大提高。 刀具必须具有足够的强度，较高的精度，很好的可靠性，较强的适应性，较佳的切削性能和较长的使用寿命等，以适应高强度、高速和保证精度加工的要求应尽可能先用通用的标准刀具、不重磨式刀具及可调式刀具等根据零件图要求，要车削的部位有：车圆弧、车端面、车倒角、车螺纹。因此要先用的车刀为 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、换刀点的确定 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 对刀点的确定是为了定位整个零件在工件编程坐标系中的位置。因此对刀点的确定直接影响到零件加工的精度，本零件的对刀点确定在零件毛坯右端的做大直径上。换刀点 换刀点是为了方便换刀，避免与工件发生碰撞损坏工件，换刀点的设置应当在不影响零件加工的原则下设置，本零件的换刀点设置在起始点位置。第八章 工艺过程与工艺路线的确定（一）工艺过程的确定1、工艺过程和工艺路线在生产过程中，凡是改变生产对象的形状、尺寸、位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程。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的机械加工工艺过程和机器的装配工艺过程的总和。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的先后顺序。仅列出主要工序名称及其加工顺序的简略工艺过程，称为工艺路线。 2 、加工定位基准的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的基准。3、加工阶段的划分粗加工阶段 主要切除各表面上的加工余量，使毛坯形状和尺寸接近于成品。该阶段的特点是使用大功率机床，选用较大的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 完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工作准备。精加工阶段 保证主要表面达到图样要求。4、加工方法的选择 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60mm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的圆柱面6) 用1号刀，车削r5的圆弧面。7) 用1号刀，车圆角r1。 8) 用1号刀，车48的圆柱面9) 用1号刀，车圆角r1。10) 用1号刀，车32的圆柱面11) 用1号刀，车36的圆柱面12) 用2号刀，车螺距为1.5的螺纹13) 用3号刀， 切下工件。(三)零件图（ 零件图如下）第九章 尺寸计算与零件轮廓节点坐标的计算有公差要求的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点 (27,-60)6. f点 (46,-60)7. g点 (48,-61)8. h点 (48,-65)9. i点 (46,-66)10. j点 (32,-66)11. k点 (32,-72)12. l点 (36.-74)13. m点 (36,-90)14. n点 (32,-92)第十章 程序的编制 刀具设置：1号刀 外圆车刀 t01 2号刀 60度螺纹车刀 t02 3号刀 4mm切断刀 t03数控系统：日本fanuc系统o0001n001 g54 g90n002 m03 s900n003 t0101 m08n004 g00 x60 z10n005 g77 x48 z0 f100n006 g42n007 g71 p8 q22 u5 w2.5 d2 f100 s500n008 g00 x40 z2 s900n009 g01 xo z0 f50n010 g03 x32 z-30 r20n011 g02 x22 z-40 r10n012 g01 x