M1432A砂轮轴等零件数控加工工艺设计及数控编程

1绪论

1.1研究背景

随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达

国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制

造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、

自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点。对制造

业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。

目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用

型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄

型、超小型化;在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等

多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、

调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理;在网络化基础上，

CADICAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

机械制造工艺与机床夹具设计是机械制造工艺学与机床夹具教学的一个不可

少的辅助环节。机械制造工艺学是机械工业的基础，是机械产晶生产的基本技术，

工艺工作是每一个机械企业主要的活动内容，加强工艺技术设计研究，旨在提高

工艺水平，提高机械产品质量，降低能源消耗。此次设计的目的在于:根据加工零

件的设计要求，运用夹具设计的基本原理和方法，制定夹具设计方案，完成夹具

结构设计及加工工艺规程。本次设计是我们全面综合运用本课程的理论知识与实

际的一次重要实践，它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能

力，以及从事机械方面工作具有十分重要的意义。

进入21世纪以后,典型轴在制造工艺、刀具等方面都发生了巨大的变化，与以

前加工工艺有很多不同。领导了近半个多世纪的多刀车削工艺和手工磨削工艺，

由于加工精度低和柔性差等原因，将逐步退出历史舞台。而高速、高效、复合加工

技术及装备迅速进入汽车及零部件制造业，轴的高速高效复合加工技术在行业内

已有相当程度的应用，也必将代表这一行业的未来发展趋势。本设计就是针对轴类

零件的加工工艺及工装的设计进行详细说明的C

本设计详细介绍了轴类零件的结构和各项技术要求及要达到的加工精度;并

结合轴的生产类型和材料种类对轴的加工工艺做了详细的分析，另外还对轴的加

工进行了经济性分析，确定了生产方案的可行性;详细介绍了此轴加工过程中所采

用的夹具的设计原则、步骤及其工作原理和结构。验正了它的可靠性，还对定位

误差进行了分析，确保其能够满足加工精度的要求;还细述了轴加工过程中的刀、

量具各一套的设计，使用它们可以提高轴的加工效率。

机械加工工艺和工装设计是机械工程师必备的基本技能，通过本设计说明书

的介绍，我们可以清楚地了机械加工的工艺、工装设计的基本原则、方法和步骤，

使大家对机械工艺技术工作有一个深入的全方位的了解和认识。

1.2设计目的

通过设计，一方面能获得综合运用过去所学的知识进行工艺分析的基本能力，

另一方面，也是对数控加工过程进行的一次综合训练。

通过此次设计，我们可以在以下各方面得到锻炼:能运用已学过的基本理论知

识，以及在生产实习中学到相应的实践知识，掌握从零件图开始到正确地编制加

工程序的整个步骤、方法。根据被加工零件的技术要求，选择合理的工艺，编制

出既经济又合理，又能保证加工质量的数控程序，并且学会使用各类设计手册及

图表资料。还可以运用MaslerCAM软件进行三维仿真。

1.3研究现状

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。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，传递扭矩。机器中作回转运动的零件就装在轴上。

按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类;或分为实心轴

和空心等。

轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度,

轴向一般要求不高。几何形状精度主要是圆度和圆柱度，一般要求限制在直径公

差范I韦I之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动;保证配合轴径对于支承轴颈的

同轴度，是轴类零件位置精度的普遍要求之一C

方便直观的几何造型MasterCAM提供了设计零件外形所需的理想环境，其

强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲而零件。MasterCAM具有强劲的曲

面粗加工及灵活的曲面精加工功能。MasteCAM提供了多种先进的粗加工技术，

以提高零件加工的效率和质量。MasterCAM还具有丰富的曲面精加工功能，可以

从中选择最好的加工方法，加工最复杂的零件。MasterCAM的多轴加工功能，

为零件的加工提供了更多的灵活性。可靠的刀具路径校验功能MasterCAM可模

拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查刀具和夹具与

被加工零件的干涉、碰撞情况。

CAD/CAM是随着轴类零件的设计理论和CAD/CAM技术的发展而发的。轴

类由最初的只能代替手工进行计算，逐步发展到能实现三维实体造型、机构仿真、

自动编程等功能，并且还在不断发展下去。

轴类零件在整个制造工业中发挥着重要作用，数控机床代表着一个民族制造

工业现代化的水平。随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的

高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。当今世界各国制造业

广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和

竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略

物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及产业，而且在“高精尖”数控关

键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策C总之，大力发展以数控技术为核

心的先进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。

数控编程技术是数控技术重要的组成部分c从数控机床诞生之日起，数控编

程技术就受到了广泛关注，成为CAD/CAM系统的重要组成部分，各工业发达国

家也投入了大量的人力物力开发实用的数捽编程系统°在CADICAM一体化概念

的基础上，出现了并行工程的概念。为了适应并行工程发展的需要，数控编程技

术正向集成化和智能化方向发展。进入二十世纪九十年代，随着Web技术的不断

发展，传统的产品设计、制造和生产模式正在发生深刻的变革，出现了杨同设计

制造、异地设计制造、全球制造等一系列新概念和新技术。将Web技术和CAM

技术相结合，成为CAM系统的又一重要发展方向。

21世纪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

的各个方面：追求加工效率和加工质量方面的智能化，如工艺参数的自动生成，简

化编程、简化操作方面的智能化，智能化的自动编程、智能化的人机界面等；

数控加工制造技术正逐渐得到广泛的应用，对零件进行编程加工之前，工艺分

析具有非常重要的作用。工艺分析是数控加工编程的前期工艺准备工作，无论是

手工编程还是自动编程，在编程之前均需对所加工的轴类零件进行工艺分析。如

果工艺分析考虑不周，往往会造成工艺设计不合理，从而引起编程工作反复，工作

量成倍增加，有时还会发生推倒重来的现象，造成一些不必要的损失，严重者甚。

本文通过对典型的轴类零件数控加工工艺的分析，给出了对于一般每件数控加工

工艺分析的方法，对于提高制造质量、实际生产具有一定的指导意义。

目前止在研制的新一代CAM系统将采用面向对象、面向工艺特征的基本处

理模式，系统的自动化水平、智能化程度将大大提高。国内外企业家和专家们已

形成共识:今后相当一段时间内，机械加工技术的发展和竞争，主要是数控技术的

发展与应用。

L4研究内容

本次设计主要是通过工艺特点，工艺安排，机械加工工艺过程几个方面对零

件加工工艺进行分析，然后对零件的程序进行编制，最后用仿真加工以达到完成

对零件的加工程序进行检验。

首先对该课题进行深入的分析，深入研究，认真完成此次毕业设计，主要以