定滑轮零件的数控加工与编程程序工艺设计-[机械毕业设计论文A2033]
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定滑轮
零件
数控
加工
编程
程序
工艺
设计
机械
毕业设计
论文
a2033
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,38页,17000字左右.
工序卡片[8张]
工艺过程卡片[4张]
图纸共5张:
A2-截止阀.dwg
A3-支架.dwg
A4-滑轮.dwg
A4-六角头螺栓.dwg
A4-心轴.dwg
- 内容简介：
-
河南工业职业技术学院 机械工程系 2007 届毕业生毕业设计 任 务 书 二 年十 二 月 姓名： 班级： 专业： 数控技术及应用 学号： 设计题目： 定滑轮的数控加工与编程工艺参数设计 进度安排： 一、找设计题材（ 7 天 ） 二 、 零件实体造型（ 10 天） 三、工艺分析（ 7 天） 四、模拟加工、编写工艺文件（ 8） 五、编写毕业论文（ 15 天） 六、材料呈给导师审批（ 1 天） 七、毕业打印（ 1 天） 八、交毕业论文（ 1 天）河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 1 01 卡板 01 工序名称 钻孔 材 料 备 名 称 数控立式铣床铣 型 号 西门子 802具名称 台式虎钳 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 钻头 中心钻 2A 1 绞刀 12 1 游标卡尺 0 150 塞尺 1 编 制 闫骏骥 校 核 审 查 杨瑞兰 共 1 张 第 1 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 1 01 支架 01 工序名称 镗孔 材 料 备 名 称 镗床 型 号 夹具名称 专用夹具 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 镗 刀 钻头 40 1 卡尺 0 150 游标高度尺 1 编 制 闫骏骥 校 核 审 查 杨瑞兰 共 2 张 第 1 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 2 02 支架 02 工序名称 钻孔 材 料 备 名 称 钻床 型 号 夹具名称 组和夹具 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 中心孔钻 钻头 20 1 游标卡尺 0 150 1 1 1 编 制 闫骏骥 校 核 审 查 杨瑞兰 共 1 张 第 2 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 1 03 心 轴 03 工序名称 车外圆 材 料 备 名 称 数控车床 型 号 具名称 三爪定心卡盘 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 外 径千分尺 25 75 中心孔钻 90车刀 45车刀 1 顶尖 4M 1 游标卡尺 0 150 钢直尺 0 180 1 钻头 14 编 制 闫骏骥 校 核 审 查 杨瑞兰 共 2 张 第 1 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 2 03 心 轴 03 工序名称 铣键槽 材 料 备 名 称 数控立式铣床铣 型 号 西门子 802具名称 V 形块定位 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 三面刃铣刀 10 1 游标卡尺 0 150 塞尺 1 游标高度尺 1 编 制 闫骏骥 校 核 审 查 杨瑞兰 共 2 张 第 2 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 1 04 滑 轮 04 工序名称 车内孔 材 料 备 名 称 数控车床 型 号 具名称 三爪定心卡盘 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 中心钻 钻头 40 30 1 游标卡尺 0 150 内径千分尺 25 75 内孔镗刀 1 45车刀 编 制 闫骏骥 校 核 审 查 杨瑞兰 共 3 张 第 3 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 2 04 滑轮 04 工序名称 车外圆 材 料 备 名 称 数控车床 型 号 具名称 三爪定心卡盘 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 游标卡尺 0 150 游标高度尺 0 100 圆弧刀 90车刀 编 制 闫骏骥 校 核 审 查 杨瑞兰 共 3 张 第 2 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 滑轮 04 工序名称 下料 滑轮 材 料 备 名 称 锯床 型 号 夹具名称 压板 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 钢板尺 0 250 锯片 1 编 制 闫骏骥 校 核 审 查 杨瑞兰 共 3 张 第 1 张 河南工业职业技术学院 工 艺 过 程 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 01 卡板 01 材 料 坯 种 类 方料 毛 坯 尺 寸 90*35*10一毛坯可制零件数 1 工序序号 工序 名称 工 序 内 容 设 备 夹 辅 具 名 称 刀 具 名 称 规 格 量 具 名 称 及 规 格 01 下料 以毛坯尺寸下料 锯床 压板 锯片 钢板尺 02 铣 铣平面 数控铣床 台式虎钳 飞刀 03 钻孔 钻孔 、绞孔 数 控铣床 台式虎钳 10 04 铣 翻面 铣平面 数控铣床 台式虎钳 飞刀 游标卡尺 0 150 5 铣 外形铣削 数控铣床 台式虎钳 10 游标卡尺 0 150 6 钳工 去毛刺 台式虎钳 锉刀 07 检验 各部分尺寸 08 09 10 11 编 制 闫骏骥 校 核 审 查 杨瑞兰 共 4 张 第 1 张 河南工业职业技术学院 工 艺 过 程 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 02 支架 02 材 料 坯 种 类 毛 坯 尺 寸 每一毛坯可制零件数 1 工序序号 工序 名称 工 序 内 容 设 备 夹 辅 具 名 称 刀 具 名 称 规 格 量 具 名 称 及 规 格 01 铸造 02 钳工 去毛刺 砂轮机 03 镗孔 以底面为基准镗孔 镗床 专用夹具 内径千分尺 25 75 4 铣 铣端面 铣床 专用夹具 30 05 钻 钻孔 钻床 06 绞 铰上一工序加工的孔 钻床 绞刀 07 检验 各部分尺寸 08 探伤 09 11 12 编 制 闫骏骥 校 核 审 查 杨瑞兰 共 4 张 第 2 张 河南工业职业技术学院 工 艺 过 程 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 03 心 轴 03 材 料 45# 毛 坯 种 类 圆料 毛 坯 尺 寸 78 102一毛坯可制零件数 1 工序序号 工序 名称 工 序 内 容 设 备 夹 辅 具 名 称 刀 具 名 称 规 格 量 具 名 称 及 规 格 01 下料 以毛坯尺寸下料 锯床 压板 锯片 钢板尺 02 车端面 车右端面 数控车床 三爪定心卡盘 45 度车刀 03 钻孔 钻 中心 孔 、 数控车床 钻夹头 2A 04 粗车 车右端外圆 数控车床 三爪定心卡盘 90 度车刀 游标卡尺 0 150 5 粗车 车左端外圆 数控车床 三爪定心卡盘 90 度车刀 游标卡尺 0 150 6 热处理 加热 800 度 水 冷 07 精车 车外圆 数控车床 三爪定心卡盘 90 度车刀 08 铣键槽 铣键槽 数控铣床 V 形铁压板 09 钻孔 钻 中心 孔 、 外径千分尺 10 检验 各部分尺寸 11 12 编 制 闫骏骥 校 核 审 查 杨瑞兰 共 4 张 第 3 张 河南工业职业技术学院 工 艺 过 程 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 04 滑 轮 04 材 料 坯 种 类 圆料 毛 坯 尺 寸 225 55一毛坯可制零件数 1 工序序号 工序 名称 工 序 内 容 设 备 夹 辅 具 名 称 刀 具 名 称 规 格 量 具 名 称 及 规 格 01 下料 以毛坯尺寸下料 锯床 压板 锯片 钢板尺 02 车端面 车端面 数控车床 三爪定心卡盘 45 度车刀 03 钻孔 钻 中心 孔 、 数控车床 钻夹头 2A 04 钻孔 钻孔 数控车床 4 号锥套 40 30 深度尺 0 100 5 车 车内孔 数控车床 三爪定心卡盘 90 度内孔车刀 内径千分尺 25 75 6 粗车 车外圆 数控车床 心轴 90 度车刀 游标卡尺 0 150 7 热处理 加热 800 度空冷 08 精车 车外圆 数控车床 三爪定心卡盘 90 度车刀 09 磷化 11 检验 各部分尺寸 外径千分尺 12 编 制 闫骏骥 校 核 审 查 杨瑞兰 共 4 张 第 4 张 河南工业职业技术学院 工 艺 规 程 零（部）件名称 定 滑轮 的数控加工与编程工艺参数 专 业 数控技术及应用 班 级 04143 姓 名 闫 骏 骥 指 导 教 师 杨 瑞 兰 2007 年 6 月 20 日 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 1 - - 河南工业职业技术学院毕业论文 题目 ： 定滑轮的数控加工与编程工艺参数设计 班 级： 04143 姓 名： 闫骏骥 专 业： 数控技术及应用 指导教师： 杨瑞兰 答辩日期： 2007 年 6 月 20 日 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 2 - - 摘 要 数控技术 及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。 数控技术 及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及 生产方式带来了革命性的变化。掌握现代 数控技术 知识是现代机电类专业学生必不可少的。 随着科学技术的飞速发展，社会对机械产品的结构、性能、精度、效率和品种的要求越来越高，单件与中小批量产品的比重越来越大（目前已占到 70%以上），传统的通用、 专用机床和工艺装备已经不能很好地适应高质量、高效率、多样化加工的要求，因而，以微电子技术和计算机技术为基础的 数控技术 ，将机械技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和成组技术等有机地结合在一起，使机器制造行业的生产方式和机器制造技术发生了深刻的、革命性的变 化。 在数控机床发展过程中，值得一提的是数控 加工中心 的出现。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现一次装夹并进行多工序加工。数控 加工中心现在已经成为数控机床中一个非常重要的品种，不仅有立式、卧式等镗铣类 加工中心 用于箱体类零件的加工，还有车削 加工中心 用于回转体零件加工以及磨削 加工中心 等。这些高性能、高精度、高自动化的数控机床就组成了完整的数控机床家族。 计及制造系统是将设计和制造结合在一起的 套装软件，利用 以绘制零件的图纸，生成零件的数控加工程序并通过电缆直 接送至数控机床上，由数控机床完成零件的加工，是一套 体化软件。在统中，可以将用 件绘制的图形调入至 可将用 制的图形送入到其它 件中去使用。 关键词： 数控技术 、 加工中心 、 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 3 - - 目 录 摘 要 . 绪 论 控机床 . (1) 控加工技术 . (4) 控加工工艺 . (6) 术 . (8) 课题设计的主要内容 . (8) 2 各部分零 件的工艺分析 属材料的分析 . (9) 零部件的材料选择及工艺分析 . (12) 3 数控加工 工艺 与编程分析 控加工工艺规程的制定 . (14) 控加工工艺的主要内容 . (15) 控加工工艺过程的组成 . (16) 控编程的种类及常用代码 . (16) 4 主要零件的参数设置及加工路径分析 述 . (15) 类零件的材料、毛坯及热处理 . (16) 艺装备的选择 . (17) 削用量的选择 . (18) 给路线的确定 . (20) 工顺 序的确定 . (22) 工余量的确定 . (22) 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 4 - - 的加工程序 . (23) 5 结论与展望 文总结 . (32) 来展望 . (33) 致 谢 . (34) 参考文献 . (35) 毕业设计任务书 . (42) I 河南工业职业技术学院毕业论文 题目 ： 定滑轮 的数控加工与编程工艺参数设计 班 级： 04143 姓 名： 闫骏骥 专 业： 数控技术及应用 指导教师： 杨瑞兰 答辩日期： 2007 年 6 月 20 日 要 数控技术 及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。 数控技术 及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及 生产方式带来了革命性的变化。掌握现代 数控技术 知识是现代机电类专业学生必不可少的。 随着科学技术的飞速发展，社会对机械产品的结构、性能、精度、效率和品种的要求越来越高，单件与中小批量产品的比重越来越大（目前已占到 70%以上），传统的通用、 专用机床和工艺装备已经不能很好地适应高质量、高效率、多样化加工的要求，因而，以微电子技术和计算机技术为基础的 数控技术 ，将机械技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和成组技术等有机地结合在一起，使机器制造行业的生产方式和机器制造技术发生了深刻的、革命性的变 化。 在数控机床发展过程中，值得一提的是数控 加工中心 的出现。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现一次装夹并进行多工序加工。数控 加工中心 现在已经成为数控机床中一个非常重要的品种，不仅有立式、卧式等镗铣类 加工中心 用于箱体类零件的加工，还有车削 加工中心 用于回转体零件加工以及磨削 加工中心 等。这些高性能、高精度、高自动化的数控机床就组成了完整的数控机床家族。 计及制造系统是将设计和制造结合在一起的 套装软件，利用以绘制零件的图纸，生成零件的数控加工程序并通过电缆直 接送至数控机床上，由数控机床完成零件的加工，是一套 体化软件。在 以将用 件绘制的图形调入至 使用，也可将用 制的图形送入到其它 件中去使用。 关键词： 数控技术 、 加工 中心 、 录 摘 要 . 绪 论 控机床 . (1) 控加工技术 . (4) 控加工工艺 . (6) 术 . (8) 课题设计的主要内容 . (8) 2 各部分零 件的工艺分析 属材料的分析 . (9) 零部件的材料选择及工艺分析 . (12) 3 数控加工 工艺 与编程分析 控加工工艺规程的制定 . (14) 控加工工艺的主要内容 . (15) 控加工工艺过程的组成 . (16) 控编程的种类及常用代码 . (16) 4 主要零件的参数设置及加工路径分析 述 . (15) 类零件的材料、毛坯及热处理 . (16) 艺装备的选择 . (17) 削用量的选择 . (18) 给路线的确定 . (20) 工顺 序的确定 . (22) 工余量的确定 . (22) 的加工程序 . (23) 5 结论与展望 文总结 . (32) 来展望 . (33) 致 谢 . (34) 参考文献 . (35) 毕业设计任务书 . (42) 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 1 - - 绪论 控机床 控机床概论 随着科学技术的迅速发展，社会对产品多样化的要求愈来愈强烈，从而要求产品更新换代的周期越来越短，使多品种、小批量生产的比重明显增加；同时，随着航空航天、造船、军工、汽车、农业机械等行业对产品 性能要求的不断提高，产品中形状复杂的零件越来越多，加工质量要求也不断提高。采用传统的普通加工设备已难以适应这种多样化、柔性化及复杂形状零件的高效率高质量加工的要求。为解决上述问题，一种高精度、高效率的“柔性”自动化生产设备 数控机床就应运而生了。 数控机床和数控技术是微电子技术同传统机械技术相结合的产物，是一种技术密集型的产品和技术。它是根据机械加工工艺的要求，使电子计算机对整个加工过程进行信息处 理与控制，实现生产过程自动化。较好地解决了复杂、精密、多品种、中小批量机械零件 加工问题，是一种通用、灵活、高效 能的自动化机床。同时，数控技术又是柔性制造系统 (计算机集成制造系统（ 技术基础之一，是机电一体化高新科技的重要组成 部分。 控机床的组成 数控机床由：程序、输人 /输出装置、 元、伺服系统、位置反馈系统、机床本体组成。 1、程序的存储介质，又称程序载体 1) 穿孔纸带（过时、淘汰）； 2) 盒式磁带（过时、淘汰）； 3) 软盘、磁盘、 U 盘； 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 2 - - 4) 通信。 2、输人 /输出装置 1) 对于穿孔纸带，配用光电阅读机；（过时、淘汰）； 2) 对于盒式磁带，配用录放机；（过时、淘汰）； 3) 对于软磁盘，配用软盘驱动器和驱 动卡； 4) 现代数控机床，还可以通过手动方式 (式 )； 5) 络通讯、 口通讯。 3、 元 元是数控机床的核心， 元由信息的输入、处理和输出三个部分组成。 元接受数字化信息，经过数控装置的控制软件和逻辑电路进行译码、插补、逻辑处理后，将各种指令信息输出给伺服系统，伺服系统驱动执行部件作进给运动。其它的还有主运动部件的变速、换向和启停信号；选择和交换刀具的刀具指令信号，冷却、润滑的启停、工件和机床部件松开、夹紧、分度台转位等辅助指令信号等。 准备功能： 01,03, 辅助功能： 具、进给速度、主轴： T， F， S 4、伺服系统 由驱动器、驱动电机组成，并与机床上的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。它的作用是把来自数控装置的脉冲信号转换成机床移动部件的运动。对于步进电机来说，每一个脉冲信号使电机转过一个角度，进而带动机床移动部件移动一个微小距离。每个进给运动的执行部件都有相应的伺服驱动系统，整个机床的性能主要取决于伺服系统。如三轴联动的机床就有三套驱动系统。 脉冲当量：每一个脉冲信号使机床移动部件移动的位移量。常用的脉 冲当量为 冲。 5、位置反馈系统（检测反馈系统） 伺服电动机的转角位移的反馈、数控机床执行机构 (工作台 )的位移反馈。包括光栅、旋转编码器、激光测距仪、磁栅等。（作业：让同学们网上查找反馈元件，下 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 3 - - 节课用 5 分钟自述所查内容） 反馈装置把检测结果转化为电信号反馈给数控装置，通过比较，计算实际位置与指令位置之间的偏差，并发出偏差指令控制执行部件的进给运动。 反馈系统包括半闭环、闭环两种系统。 6、机床的机械部件 1) 主运动部件 2) 进给部件（工作台、刀架） 3) 基础支承件（床身、立柱等） 4) 辅助部分，如液压、气动 、冷却和润滑部分等 5) 储备刀具的刀库，自动换刀装置 (对于加工中心类的数控机床，还有存放刀具的刀库、交换刀具的机械手等部件，数控机床机械部件的组成与普通机床相似，但传动结构要求更为简单，在精度、刚度、抗震性等方面要求更高，而且其传动和变速系统更便于实现自动化扩展。 数控机床加工零件时，先将加工过程所需的各种操作 (如主轴变速、松夹工件、进刀与退刀、开车与停车、选择刀具、供给冷却液等 )和步骤以及与工件之间的相对位移等都用数字化 的代码表示，并按工艺先后顺序组织成“ 序”，通过介质 (如纸机 床 主 进 辅 运 给 助 动 运 动 机 动 作 构 机 机 构 构 电控制装置 辅助控制及强 程序编制 数 控 装 置 入装置 置检测装置 伺服驱动及位 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 4 - - 带、软盘、电缆等 )或手工将其输入到机床的 储单元中， 置对输入的程序、机床状态、刀具偏置等信息进行处理和运算，发出各种驱动指令来驱动机床的伺服系统或其他执行元件，使机床自动加工出尺寸和形状都符合预期结果的零件。 数控机床的品种和规格繁多，分类方法不一。根据不完全统计，目前已有近 500种数控机床。根据数控机床的功能和组成，一般可分为以下几类。 分 类 方 法 机 床 类 型 按坐标轴数分类 一般数控机床 数控加 工中心机床 多坐标数控机床 按系统控制特点分类 点位控制数控机床 直线控制数控机床 轮廓控制数控机床 按有无测量装置分类 开环数控系统 半闭环数控系统 闭环数控系统 按功能水平分类 经济型 普及型 高级型 控加工技术 由于数字技术 (控制技术的发展，数控机床应运而生，所谓数 控 机床，是指采用数字程序进行控制的机床。由于采用数控技术，在机床行业，许多在普通机床上无法完成的工艺内容得以实现。 控 )的简称，早期的数控系统全靠数字电路实现，因此电路复杂，功能扩展困难，现代数控系统都已采用小型计算机或微型计算机来进行控制，大量采用集成电路，使得功能大大增强，称之为计算机数控系统 (称 所以， 经成为一种通常的叫法，既指数控机床，也指数控机床的数字控制装置。 控加工的特点 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 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 5 - - 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。 控加工技术的发展 数控系统采用高速的 32位以上的微处理器，使其输人、译码、计算、输出等环节都在高速下完成，并可提高数 控系统的分辨率及实现连续小程序段的高速加工。 目前采用 64位微处理器的新型数控系统，更增强了插补运算功能、快速进给功能，可进行更高速的加工，并实现了多轴控制功能，一般控制轴数为 3 15轴，最多24轴，同时控制轴数可达 3 6轴。 以加工中心为例其主要精度指标 直线坐标的定位精度和重复定位精度都有了明显的提高：定位精度由土 53)m，重复定位精度由土 2了提高加工精度，对数控机床本身除了在结构总体设计、主轴箱、进给系统中采用低热胀系数材料、 通人恒温油等措施外，还在控制方面采取了一系列措施。 新型数控机床具有多种监控、检测及补偿功能，具有更强的通信功能、图像编程和显示功能，比如刀具磨损的检测、系统的精度及热变形的检测等，还具有刀具寿命管理、刀具长度偏置、刀具半径补偿、刀尖补偿、螺距补偿等功能。更先进的数控机床有自动编程能力，通过键盘和图像显示可进行人机对话，可根据图样自动编程并通过远距离串行接口输入给机床，使之实现自动加工。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 6 - - 在现代数控系统中，引进了自适应控制这种智能化技术。自适应控制 (C)技术是能调节在加工过程中所测得的工作状态特征，且能使切削加工过程达到并维持最佳状态的技术。在工艺系统中，大约有 30余种变量直接或间接影响加工效果，如工件毛坯余量不均、材料硬度不一致、刀具磨损、工件变形、机床热变形、切削液的粘度、刀具与工件材料化学亲和力的大小等因素。这些变量一般事先难以预知，编制加工程序时常依据经验数据。实际加工中，很难选择最佳参数进行切削。而自适应控制技术则能根据切削条件的实时变化，自动调整并保持最佳工作状态，从而得到高的加工精度、较小的表面粗糙度值，并提高刀具的使用寿命和 设备的生产效率。 为了提高数控系统和数控机床的可靠性，人们采取了以下一些措施： (1)提高数控系统的硬件质量 选用高质量的集成电路芯片、印制电路板和其它元器件，建立并实施从元器件筛选、稳定产品的制造和装配工艺到性能测试等一系列完整的质量保证体系。 (2)实现模块化、标准化和通用化 性能越来越完善，功能愈来愈丰富的现代数控系统有利地促进了其硬件、软件实现“三化”：模块化、标准化和通用化，包括数控机床的主轴部件，变速箱立柱、工作台、刀架、刀库等都可模块化生产。“三化”的实现，不仅便于组织开 发、生产和应用，而且也提高了机床的质量和运行的可靠性，并便于用户的维修和保养。 (3)配备先进的检测、监控装置、红外线、声发射、温度测量、功率测量、激光检测等 控加工工艺 机械产品的生产过程是将原材料转化为成品的全过程。包括生产技术准备、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、测试检验及涂装等过程，凡对加工对象的尺寸、形状或性能产生一定变化的均为直接生产过程。 机械生产过程还包括工艺装备的制造、原材料的供应、工件的运输和储存、设 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 7 - - 备的维修及动力供应等。不使加工对象发生变化的称为辅助生产过程。 工艺过程 在 生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程，如毛坯制造、机械加工、热处理和装配等过程，均为工艺过程。工艺过程是生产过程的主要组成部分。 采用机械加工的方法，直接改变毛坯形状、尺寸和表面质量，使成为合格的零件的过程成为机械加工工艺过程。 数控加工工艺的主要内容： 数控加工与通用的机床加工在方法与内容上有些相似的地方，但也有许多不同。最大的表现在控制方式上。以切削为例，用通用机床加工零件时，就某道工序而言，其工步的安排，机床的运动先后顺序、位移量、走刀路线及有关 切削参数的选择等，都是由操作者自行考虑确定的，且是用手工操作来控制的。如果采用自动机床或仿型机床加工，虽然也能达到对加工过程的自动控制，但其控制的方式是通过预先配置的齿轮、凸轮、挡块或靠模来实现的。而在数控机床上加工时，情况就不同了。在数控机床是加工前，我们要把原先在通用机床上加工时需要操作人员考虑和决定的操作内容及动作，按规定的代码格式编制成数控加工程序，记录在控制介质上。加工时，控制介质上的代码信息输入数控机床的控制系统，控制系统对输入的信息进行运算与控制，并不断的向直接指挥机床运动的电动能转换部件机床 伺服机构发出脉冲信号，伺服机构对其进行转化放大，然后有驱动装置和传动机构驱动机床按所编的程序进行运动，就自动加工出我们需要的零件。数控加工工艺主要包括以下几个方面的内容： 1) 通过零件图分析选择并确定进行数控加工的内容； 2) 结合加工表面的特点和数控设备的功能对零件进行数控加工的工艺分析； 3) 进行数控加工的工业设计； 4) 根据编程的需要，对零件图进行数学处理和计算； 5) 编写加工程序单； 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 8 - - 6) 按程序单制作控制介质； 7) 检验与修改加工程序； 8) 首件试加工以进一步修改加工程序，并对现场问题进行处理。 9) 编制数控加工工艺技术文件。 术 术起源于美国，它经历了一个由二维设计技术向三维设计技术发展的过程。早期的二维机械 术实际上是计算机辅助绘图（ 它 只是起到了一个电子图板的作用 ，因为二维机械 术没能很好地解决设计中最困难的几个问题，如：复杂的投影线生成问题、尺寸漏标问题、漏画图线问题、机构几何关系和运动关系的分析讨论问题、设计的更新与修改问题、设计工程管理问题等。所以， 二维机械 有起到真正的计算机辅助设计 的作用。其实，人在设计零件时的思维是三维的，是 与颜色、材料、硬度、形状、尺寸、位置、相关零件、制造工艺等概念相关联的，甚至带有相当复杂的运动关系，只是由于以前的手段有限，人们不得不共同约定了在第一象限平行正投影的二维视图表达规则，用有限个相关联的二维投影图表达自己的三维设想。通常，二维图的表达信息是极不完整的，而且绘图、读图要经过专门训练的人来进行，以便“纠正”人类头脑中的原始的、关于几何形体表达的“错误”，于是人们迫切渴望三维 术的出现。 现代化水平的重要标志之一。 图、凭图样组织整个生产过程的技术管理方式，将它变为在图形工作站上交互设计、用数据文件发送产品定义、在统一的数字化产品模型下进行产品的设计打样、分析计算、工艺计划、工艺装备设计、数控加工、质量控制、编印产品维护手册、组织备件订货供应等等 课题设计的主要内容 定滑轮 是一种常见的中间传递机构 ,其构成的主要零部件 ,如图所示 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 9 - - 由图可知，该定滑轮主要有以下几部分组成：下部是支架 ,中间是滑轮 ,由心轴把支架与滑轮联接，心轴由卡盘锁紧 。 各部分零件的工艺分析 属材料的分析 一、材料 机械制造中最常用的材料是钢和铸铁，其次是有色金属合金，非金属材料如塑料、橡胶等，在机械制造中也得到广泛的应用 。 金属材料主要指铸铁和钢，它们都是铁碳合金，它们的区别主要在于含碳量的不同。含碳量小于 2%的铁碳合金称为钢，含碳量大于 2%的称为铁。 1 铸铁 常用的铸铁有灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。其中灰铸铁和球墨铸铁属脆性材料，不能辗压和锻造，不易焊接，但具有适当的易熔性和良好的液态流动性，因而可铸成形状复杂的零件。灰铸铁的抗压强度高，耐磨性 、减振性好，对应力集中的敏感性小，价格便宜，但其抗拉强度较钢差。灰铸铁常用作机架或壳座。球墨铸铁强度较灰铸铁高且具有一定的塑性，球墨铸铁可代替铸钢和锻钢用来制造曲轴、凸轮轴、油泵齿轮、阀体等。 2 钢 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 10 - - 钢的强度较高，塑性较好，可通过轧制、锻造、冲压、焊接和铸造方法加工各种机械零件，并且可以用热处理和表面处理方法提高机械性能，因此其应用极为广泛。 钢的类型很多，按用途分，钢可分为结构钢、工具钢和特殊用途钢。结构钢可用于加工机械零件和各种工程结构。工具钢可用于制造各种刀具、模具等。按化学成分钢可分为碳素钢和合金钢 。碳素钢的性能主要取决于含碳量，含碳量越多，其强度越高，但塑性越低。碳素钢包括普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。普通碳素结构钢（如 般只保证机械强度而不保证化学成分，不宜进行热处理，通常用于不太重要的零件和机械结构中。低碳钢的含碳量低于 其强度极限和屈服极限较低，塑性很高，可焊性好，通常用于制作螺钉、螺母、垫圈和焊接件等。含碳量在 低碳钢零件可通过渗碳淬火使其表面硬而心部韧，一般用于制造齿轮、链轮等要求表面耐磨而且耐冲击的零件。中碳钢的含碳量在 间，它的综合力学性能较好，因此可用于制造受力较大的螺栓、螺母、键、齿轮和轴等零件。含碳量在 高碳钢具有高的强度和刚性，通常用于制作普通的板弹簧、螺旋弹簧和钢丝绳。合金结构钢是在碳钢中加入某些合金元素冶炼而成。每一种合金元素低于 2%或合金元素总量低于 5%的称为低合金钢。每一种合金元素含量为 2%5%或合金元素总含量为 5%10%的称为中合金钢。每一种合金元素含量高于 5%或合金元素总含量高于 10%的称为高合金钢。加入不同的合金元素可改变钢的机械性能并具有各种特殊性质。例如铬能提高钢的硬度， 并在高温时防锈耐酸；镍使钢具有良好的淬透性和耐磨性。合金钢较碳素钢价格高，对应力集中亦较敏感，因此只用于碳素钢难于胜任工作时才考虑采用。 用碳素钢和合金钢浇铸而成的铸件称为铸钢，通常用于制造结构复杂、体积较大的零件，但铸钢的液态流动性比铸铁差，且其收缩率的铸铁件大，故铸钢的壁厚常大于 10，其圆角和不同壁厚的过渡部分应比铸铁件大。表 1常用的金属材料的机械性能。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 11 - - 表 1用金属材料的机械性能 牌号 铸件类别 铸件壁厚 /件最小抗拉强度 b / 适用范围及举例 素体 灰铸铁 10 130 低载荷和不重要零件，如盖、外罩、手轮、支架、重锤等 10 20 100 20 30 90 30 50 80 光体 +铁素体灰铸铁 10 175 承受中等应力（抗弯应力小于 100零件，如支柱、底座、齿轮箱、工作台、刀架、端盖、阀体、管路附件及一般无工作条件要求的零件 10 20 145 20 30 130 30 50 120 光体 灰铸铁 10 220 承受较大应力（抗 弯应力小于 300较重要零件，如汽缸体、齿轮、机座、飞轮、床身、缸套、活塞、刹车轮、联轴器、齿轮箱、轴承座、液压缸等 10 20 195 20 30 170 30 50 160 10 270 10 20 240 20 30 220 30 50 200 育铸铁 10 20 290 承受弯曲应力（小于500抗拉应力的重要零件，如齿轮、凸轮、车床卡盘、剪床和压力机的机身、床身、高压油压缸、滑阀壳体等 20 30 250 30 50 230 0 20 340 20 30 290 30 50 260 二、 材料选用的原则 从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则： （ 1） 载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况 对于承受拉伸载荷为主的零件宜选用钢材，承受压缩载荷的零件应选铸铁。脆性材料原则上只适用于制造承受静载荷的零件，承受冲击载荷时应选择塑性材料。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 12 - - （ 2） 零件的工作条件 在腐蚀介质中工作的零件应选用耐腐蚀材料，在高温下 工作的零件应选耐热材料，在湿热环境下工作的零件，应选防锈能力好的材料，如不锈钢、铜合金等。零件在工作中有可能发生磨损之处，要提高其表面硬度，以增强耐磨性，应选择适于进行表面处理的淬火钢、渗碳钢、氮化钢。金属材料的性能可通过热处理和表面强化（如喷丸、滚压等）来提高和改善，因此要充分利用热处理和表面处理的手段来发挥材料的潜力。 （ 3） 零件的尺寸及质量 零件尺寸的大小及质量的好坏与材料的品种及毛坯制取方法有关，对外形复杂、尺寸较大的零件，若考虑用铸造毛坯，则应选用适合铸造的材料；若考虑用焊接毛坯，则应选用焊接性能较好的 材料；尺寸小、外形简单、批量大的零件，适于冲压和模锻，所选材料就应具有较好的塑性。 （ 4） 经济性 选择零件材料时，当用价格低廉的材料能满足使用要求时，就不应选择价格高的材料， 这对于大批量制造的零件尤为重要。此外还应考虑加工成本及维修费用， ，使综合经济效益最高。 零部件的材料选择及工艺分析 1滑轮 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 13 - - 本课题所设计的滑轮采用铸铁 为铸铁具有良好的耐磨性和减振性，而且价格低廉。加工工艺路线：铸造外形 车 削 外 形 车削内 孔。 2心 轴 经材料的综合性能及经济性的考虑，本课题所设计的轴采用 45 钢 ，因其在机构中起传递作用，则需要有较高的强度、硬度和耐磨性。因此，采用淬火 35加工工艺路径为：车削其外圆轮廓 热处理 铣削键槽 钻 孔。 支架是机械的基础零件之一。由它将机械和部件中的轴、 滑轮、卡盘 等有关零件集合成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置关系 。 因此， 支架 的加工质量对 机械 的精度、性能和寿命都有直接的影响。本课题所设计的 支架 采用铸铁 为铸铁具有较好的耐磨性、铸造性、切削性和减振性，且成本低廉。加工方法多 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 14 - - 采用铸造，毛坯在铸造时应防止砂眼和气孔产生。为了减少残 余应力， 支架 铸造后应进行时效处理。 其加工工艺路径为：铸造 热处理 镗 钻孔。 4卡 板 非合金结构钢 的质量分数低，具有良好的塑性，但强度较低，在机械制造中主要用于制造受力不大的普通机械零件，因此本课题所设计的卡 板 ，选用其结构简单，故只需先钻孔后铣削即可。 数控加工 工艺 与编程分析 控加工工艺规程的制定 生产过程和工艺过程 生产过程 机械产品的生产过程是将原材料转化为成品的全过程。包括生产技术准备、毛坯制造、机械加工、热处理、装配、测试检验及涂装等过程，凡对加工对 象的尺寸、形状或性能产生一定变化的均为直接生产过程。 机械生产过程还包括工艺装备的制造、原材料的供应、工件的运输和储存、设备的维修及动力供应等。不使加工对象发生变化的称为辅助生产过程。 工艺过程 在生产过程中改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品的过程称为工艺过程，如毛坯制造、机械加工、热处理和装配等过程，均为工艺过程。工艺过程是生产过程的主要组成部分。 采用机械加工的方法，直接改变毛坯形状、尺寸和表面质量，使成为合格的零 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 15 - - 件的过程成为机械加工工艺过程。 控加工工艺的主要内容 数控加工与通用的机床加工在方法与内容上有些相似的地方，但也有许多不同。最大的表现在控制方式上。以切削为例，用通用机床加工零件时，就某道工序而言，其工步的安排，机床的运动先后顺序、位移量、走刀路线及有关切削参数的选择等，都是由操作者自行考虑确定的，且是用手工操作来控制的。如果采用自动机床或仿型机床加工，虽然也能达到对加工过程的自动控制，但其控制的方式是通过预先配置的齿轮、凸轮、挡块或靠模来实现的。数控加工工艺主要包括以下几个方面的内容： 10) 通过零件图分析选择并确定进行数控加工的 内容； 11) 结合加工表面的特点和数控设备的功能对零件进行数控加工的工艺分析； 12) 进行数控加工的工业设计； 13) 根据编程的需要，对零件图进行数学处理和计算； 14) 编写加工程序单； 15) 按程序单制作控制介质； 16) 检验与修改加工程序； 17) 首件试加工以进一步修改加工程序，并对现场问题进行处理。 18) 编制数控加工工艺技术文件。 数控加工与通用机床加工相比较，许多方面遵循的原则基本一致。但由于数控机床本身自动化程度高，控制方式不同，设备费用高，使数控加工工艺响应形成了以下几个特点。 1) 工艺的内容十分具体 2) 工艺设计非常 严密 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 16 - - 3) 注重加工的适应性 数控加工工艺过程的组成 数控加工工艺过程是由一个或若干个顺序排列的工序组成，而工序又可分为安装、工位、工步和行程。 工序 一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成的那部分工艺过程，称为工序。 工步与行程 工步是指在加工表面（或装配时的连接表面）、切削用量（主要是进给量 f 和速度 v）和加工工具不变的条件下所连续完成的那一部分工序称为工步。一个工序可以包括几个工步，也可以只有一个工步。 安装与工位 工件在加工之前，在机床或夹具上先占剧一个正确的位置（定位）， 然后在予以加紧的过程称为装夹。工件在经一次装夹后所完成的那部分工序内容称为安装。为了完成一定的工序内容，一次装夹后，工件与夹具或设备的可动部分一起相对刀具或设备的固定不分所占据的每一个位置称为工位。 控编程的种类及常用代码 手工编程和计算机辅助编程（ 零件加工用后者 。 常用 G 代码 ： 快速点定位 直线插补 顺圆弧插补 逆圆弧插补 暂停 半径补偿取消 半径补偿（左） 半径补偿（右） 绝对尺寸 增量尺寸 每分钟进给 每转进给 常用 M 指令： 程序停止 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 17 - - 计划停止 程序结束 主轴顺时针旋转 主轴逆时针旋转 主轴停止 换刀 切削液开 切削液关 程序结束并返回 常用 F、 S、 T 指令： 进给功能指令 F 主轴功能指令 S 刀具功能代码 T 数控加工程序 基本结构 程序 说明 程序开始 00 程序段 1 42 程序段 2 02 30; 程序段 3 程序段 4 02 ； 程序结束 或者 要零件的参数设置及加工路径分析 述 轴是机械加工中常见的典型零件之一。它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等，其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。 根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面： 尺寸精度 轴类零件的主要 表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为 一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为 几何形状精度 主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 18 - - 几何形状精度。 相互位置精度 包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的 垂直度、端面间的平行度等。 表面粗糙度 轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为 m，传动件配合轴颈为 m。 其他 热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。 类零件的材料、毛坯及热处理 1轴类零件的材料 轴类零件材料 轴类承受中等扭转 弯曲复合载荷，转速中等并承受一定的冲击载荷。大多选用 45 钢制造，经调质处理后轴颈处再进行表面淬火 ，载荷较大时可选用 40制造。轴类毛坯常用的材料有普通碳素钢、优质碳素钢、合金结构钢和球墨铸铁等。 2轴类零件的热处理 锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。 调质 可获得高的综合机械性能和疲劳强度 , 一般安排在粗车之后、半精车之前 。 局部表面淬火及低温回火可获得局部高硬度和耐磨性 ,一般安排在精车之前。 经综合考虑，本课题所设计的轴采用 45 钢，因其 所起的 作用，需要有较高的强度、硬度和耐磨性。因此，采用淬火 35 艺装备的选择 工 艺装备选择的合理与否，将直接影响工件的加工精度、生产效率和经济效益。应根据地生产类型、具体加工条件、工件结构特点和技术要求等选择工艺装备。 一、 夹具的选择 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计 - 19 - - 单件、小批生产应首先采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、机床用平口虎钳、分度头等；对于大批和大量生产，为提高生产率应采用专用高效夹具；多品种中、小批量生产可采用可调夹具或成组夹具。 由于 本课题所要加工的轴形状较简单，采用通用夹具即可，因此选用三角卡盘。 二、 刀具的选择 一般优先采用标准刀具。若采用机械集中，则可采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。 其次在选用刀具时还应注意以下几点： 1）在数控机床上铣削平面时，应采用镶装可转位硬质合金刀片的铣刀。一般采用两次走刀，一次粗铣，一次精铣。当连续切削时，粗铣刀直径要小一些，精铣刀直径要大一些，最好能包容待加工面的整个宽度。加工余量大，且加工面又不均匀时，刀具直径要选得小些，否则当粗加工时会因接刀刀痕过深而影响加工质量。 2）加工余量较小，并且要求表面粗糙度值较低时，应采用镶立方 氮化硼刀片的端铣刀或镶陶瓷刀片的端铣刀。 3）镶硬质合金的立铣刀可用于加工凹槽、窗口面、凸台面和毛坯表面。 4）精度要求较高的凹槽加工时，可以采用直径比槽宽小一些的立铣刀，先铣槽的中间部分，然后利用刀具半径补偿功能铣削槽的两边，直到达到精度要求为止。 5）在数控铣床上钻孔，一般不采用钻模，钻孔深度为直径的 5 倍左右的深孔加工容易折断钻头，应注意冷却和排屑。钻孔前最好先用中心钻钻一个中心孔或用一个刚性好的短钻头锪窝引正。锪窝除了可以解决毛坯表面钻孔引正问题外，还可以代替孔口倒角。 三、 量具的选择 河 南 工 业 职
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