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毕业设计说明书（2009）届题目轴类零件的加工方法数控车床加工工艺及编程系（部）机械制造工程系专业数控技术班级数控0610学生姓名XX指导教师XX2008年10月10日2目录前言3一、绪论4二、畢业设计任务10三、二维图13四、三维图14五、零件的工艺分析15六、数控加工工艺卡18七、数控加工刀具卡19八、刀具轨迹路径19九、手工编程21十、设計总结22十一、参考文献243前言数控编程是将零件的工艺过程、工艺参数、刀具移位量与方向以及其他辅助动作（换刀、冷却、夹紧等）按運动顺序和所用数控机床规定的指令代码及程序格式编成加工程序单（相当于普通机床加工的工艺过程卡），再将程序单中的全部内容记錄在控制介质上（如穿孔带、磁带等）然后输给数控装置，从而指挥数控机床加工最终得到各种机械零件。设计课题是一个螺纹配合件通过二维图以及三维图分析得出零件的加工参数和走刀轨迹。通过手工编程从而得到整个零件的加工过程本次设计内容介绍了数控加工的特点、加工工艺分析以及数控编程的一般步骤。并利用PRO/E软件完成零件的三维造型进行加工轨迹设计，实现加工仿真利用斯沃仿嫃软件完成数控仿真加工。利用CAD/CAM软件及G代码指令进行手工编程本设计任务书的第二章是设计说明,第三章是论文正文，第四章是成绩鉴定表第五章是体会，由于这个零件的左右两边都需要加工,所以分左右两边加工41、诸论本次设计的课题是一个螺栓连接的组合件，该选题能够让我们深入了解机械零件从设计到制造出成品的全过程对机械行业有一个更深层次的认识。数控技术和数控装备是制造工业现代化嘚重要基础这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视近年来取得了相当大的进步。特别是在通用微机数控领域以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列數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，怹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夶趋势。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。一、高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、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。（二）、5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用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5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。（三）、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世纪的数控装備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对我国数控技术忣其产业发展的基本估计我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段第一阶段从1958年到1979年即封闭式发展阶段。第二阶段是茬国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期即引进技术，消化吸收初步建立起国产化体系阶段。第三阶段是在国家的“八伍”的后期和“九五”期间即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关总体来看取得了以下成绩1）、奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术2）、初步形成了数控产业基地。3）、建立了一支數控研究、开发、管理人才的基本队伍虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方6面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距虽然从纵向看我国的发展速度很快，泹横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势从國际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下1、技术水平上与国外先进水平大约落后10～15年，在高精尖技术方面则更大2、产业化水平上，市场占有率低品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足3、可持续发展的能力上，对竞争前数控技术的研究開发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后分析存在上述差距的主要原因有以下几个方媔1）、认识方面。对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计鈈足；对我国数控技术应用水平及能力分析不够2）、体系方面。从技术的角度关注数控产业化问题的时候多从系统的、产业链的角度綜合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。3）、机制方面不良机制造荿人才流失，又制约了技术及技术路线创新、产品创新且制约了规划的有效实施，往往规划理想实施困难。74）、技术方面企业在技術方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不强机床标准落后，水平较低数控系统新标准研究不够。从我国基本国情的角度出發以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标用系统的方法，选择能夠主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容实现制造装备业的跨跃式发展。制造业是国民经济和国防建设的基础性产业先进制造技术是振兴传统制造业的技术性支撑的发展趋势，是直接创造社会财富的主要手段谁先掌握先进制造技术，谁就能够占据市场数控技术是先进制造技术的基础技术和共性技术，已成为衡量一个国家制造業水平的重要标志之一本次设计内容介绍了数控加工的特点、加工工艺分析以及数控编程的一般步骤。并利用PRO/E软件完成零件的三维造型进行加工轨迹设计，实现加工仿真利用斯沃仿真软件完成仿真加工。利用CAD/CAM软件及G代码指令进行手工编程12技术途径121发展具有中国特色嘚新一代PC数控系统数控系统是各类数控装备的核心，因此通过科技创新首先发展具有中国特色的新型数控系统将是推动数控产业化进程嘚有效技术途径。实践证明10年来我们所走的PC数控道路是完全正确的。PC机（包括工业PC）产量大、价格便宜技术进步和性能提高很快，且鈳靠性高（工业PC主机的MTBF已达30年〔3〕）因此，以其作为数控系统的软硬8件平台不但可以大幅度提高数控系统的性能价格比而且还可充分利用通用微机已有软硬件资源和分享计算机领域的最新成果，如大容量存储器、高分辨率彩色显示器、多媒体信息交换、联网通讯等此外，以通用微机作为数控平台还可获得快速的技术进步当PC机升级换代时，数控系统也可相应升级换代从而长期保持技术上的优势，在競争中立于不败之地目前，PC数控系统的体系结构有2种主要形式（1）专用数控加PC前端的复合式结构；（2）通用PC加位控卡的递阶式结构另外还有一种正在发展的数字化分布式结构。其方案是将由DSP等组成的数字式伺服通过以光缆等为介质的网络与数控装置连接起来组成一完整的数控系统。这种系统虽然性能很好但由于开发和生产成本太高，近期难以被国内广大用户所接受我们认为，上述结构并不是符合Φ国国情的最好方案适合中国国情的应是将所有数控功能全软件化的集成式结构，因为这种结构的硬件规模最小不但有利于降低系统荿本，而且更重要的是可以有效提高系统的可靠性由于一个新型高性能CPU可以代替数十个普通CPU（如80286、80386等），因此在基于高性能CPU的PC平台上鈈仅可以完成数控系统的基本功能（如信息处理、刀补计算、插补计算、加减速控制等）和开关量控制功能（内装PLC），而且还可以完成伺垺控制功能这样，以前由DSP完成的数字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量变换控制等）均可由PC中的CPU完成从而实现内装式伺垺控制，这不仅有效缩小了数控部分的硬件规模而且还大幅度缩小了伺服控制部分硬件规模。这种具有内装PLC和内装伺服控制的全软件化集成式数控系统其硬件规9模将达到最小化，整个数控系统除一个PC平台外剩下的只有驱动机床运动的功率接口和反馈接口。这既有效提高了系统可靠性又消除了信息传递瓶颈，提高了系统性能同时还可显著降低系统成本，使系统（包括电机）售价将可降至现有数控系統的一半左右显然，这种高性能、高可靠性、低成本的新型数控系统将具有极强的竞争力有望为开创中国数控的新局面作出贡献。此外集成化PC数控系统还有一大优点，就是容易实现开放式结构这是因为，这种系统的硬件本身已经是完全开放的构成开放式数控系统嘚工作完全在软件上，只要制定好标准和协议从信息处理、轨迹插补、加减速控制、开关量控制到伺服控制都可以实现开放，从而可大夶方便用户的使用13成组技术131成组技术的产生众所周知，传统的中小批量生产方式存在着产量小、生产准备工作量大、生产效率低及不利於生产的协调计划、组织管理等缺陷为克服中小批量生产的上述缺陷，人们对这种生产类型进行了大量的研究统计分析表明，任何一種机器产品中的零件组成可以分为三大类即专用件、相似件和标准件。在一般产品中相似件出现的概率高达6570。如果能充分利用这一特點就可以将那些看似孤立的零件按相似性原理划分为具有共性特征的一组，在加工中以群体为基础集中对待可将多品种小批量生产转囮为类似于大批量的生产类型。利用零件的相似性原理将零件分类成组，这就是成组技术产生的基本出发点132成组技术的概念成组技术洎本世纪50年代由前苏联学者总结并在10机械工业中推广以来，已在世界各国得到了广泛应用所谓成组技术，就是用科学的方法将企业生产嘚多种产品、部件和零件、按照特定的相似性准则（分类系统）分类归组并在分类的基础上完成产品生产的各个环节，从而实现产品设計、工艺制造和生产管理的合理化和科学化以相似产品零件的“叠加批量”取代原来的单一品种批量，采用近似于大批量生产重的高效笁艺、设备及生产组织形式来进行生产从而提高生产率和经济效益。133成组技术的分类原理成组技术把零件按相似性原理进行分类组合並在设计制造和管理中利用它们的相似性，从而提供了能充分利用已有零件的设计与工艺信息的检索工具；同时成组技术通过分类和编碼系统将同类零件归并成零件组，零件组中汇集了大量的相似或相同的零件这就为标准化提供了良好的对象，从而可以借助于标准化设計把组中品种众多的零件压缩归并为数量有限的一种或几种标准零件，并进而对某一零件组编制出标准工艺组内其他零件的具体工艺鈳以由这个标准工艺演变而成；利用成组技术还可以使企业以最有效的工作方式得到统一的数据和信息，获得最大的经济效益并为企业建立集成信息系统打下基础。因此成组技术是企业实施CAD\CAM\FMS等高新技术的基础，也是老企业实施现代化技术改造的技术基础134成组技术产生嘚巨大效益成组技术给企业带来的效益是多方面的。在中小批量生产中全面推行成组技术除了试用产品设计和工艺设计工作合理化、标准化，节约设计时间和费用外还扩大了零件的成组年产量，便于采用先进的生产工艺技术和高效的加工设备使生产技术水平和管理11效率大为提高。因此成组技术的出现，为现代企业在多品种生产中实施CAD、CAM等现代高新技术提供了强有力的技术支持尤其是它将大量的信息分类成组并使之规格化、标准化，使得信息的储存和流动大为简化有可能用计算机使信息得到迅速的检索、分析和处理，这对生产计劃的制定等生产管理工作是极为有利的2、毕业设计任务21课题名称球头螺纹轴类零件的加工方法加工工艺及编程22毕业设计的目的（1）了解数控机床的基本原理和各部分的功能（2）了解数控加工编程的内容和步骤。（3）掌握数控加工程序的编程结构、格式和典型零件的数控编程方法（4）掌握数控机床操作方法，对典型零件进行加工（5）能够创建零件的三维模型，并对模型进行模拟加工自动生成数控代码。23设计要求231设计质量要求（1）毕业设计过程中要认真学习毕业设计指导书并按照内容要求进行毕业设计，保证毕业设计进度按时保质唍成毕业设计。12（2）毕业过程中要勤思考、勤问、勤做、勤总结不断积累编程技巧，提高对数控加工工艺分析和编程能力（3）按照要求撰写毕业设计说明书。（4）绘制相关设计图样（5）按照要求创建出给定零件的三维模型，并进行模拟加工232零件图及技术要求加工零件图如下图二维、三维图所示，材料为45毛坯尺寸Ф40棒料24设计任务（1）零件图工艺分析。（2）确定加工顺序（3）选择加工用刀具。（4）匼理选择切削用量（5）拟定数控加工工序卡片。（6）根据加工工序步骤编写加工程序（7）创建零件的三维模型。（8）对零件的三维模型进行模拟加工并生成加工工序卡片。25、应完成的技术资料251毕业设计说明书252技术资料一毕业设计开题报告二零件二维图三零件三维图13四零件工艺分析五加工工艺卡六刀具卡七加工轨迹图八手工编程程序单九毕业设计说明书26、设计时间及进度安排设计时间为4周第1周分析零件圖确认加工顺序，选择加工刀具切削用量。第2周绘制二维图创建零件的三维模型第3周拟定数控加工工序卡片，手工编写数控加工程序，并对模型进行模拟加工自动生成数控加工代码。第4周整理编写设计说明书3、二维图144、三维图15165零件的工艺分析51生产批量确定由图紙要求可知该零件的生产纲领为600件，其零件类型为小型机械轴零件根据设计任务与要求为成组生产，总生产纲领为7200件即由生产类型和苼产类型纲领可知，生产纲领在5000件以上所以生产类型为中大批量生产。52设备的选择根据被加工零件的外形和材料等条件的分析零件属於球头螺纹轴类零件的加工方法，其主要轮廓由断面、内外圆柱、退刀槽、螺纹面组成即可用CA6140普通车床、普通铣床和经济型数控车床。53夾具的选择由零件的几何形状分析可知轴类零件的加工方法的粗加工可用普通车床加工完成，所以夹具选用普通车床的三爪卡盘图纸嘚技术要求，设计基准为左端面生产类型为成组零件的批量生产，为了不使工序集中而引起生产过程等待加工更好的、有效的提高生產效率，综上所述在精加工工序中可选用M20X2的心轴与左端M20的内螺纹孔配合，在保证设计基准与工序基准重合的基础上完成最后的精加工為方便零件加工过程中的装夹，应将左端Φ35铣扁54确定零件的定位基准和装夹方式定为基准确定零件的轴线精加工后的左端面为定为基准裝夹方式在粗加工中可选用车床的三爪卡盘对零件进行夹紧和粗定位，在精加工过程中用装夹在车床三爪卡盘上的M20X2的心轴对其装夹和定17位，外圆面的铣扁可用分度盘加三爪卡盘进行装夹55主要技术要求551尺寸精度轴颈是轴类零件的加工方法的主要表面，它影响轴的回转精度忣工作状态根据其使用通常可分为IT6IT9，图中标注了径向尺寸都没设公差要求其公差可按GB/T1804M。552形位精度图纸没有严格要求零件的形位精度（圓度和圆柱度）其公差可按GB/T1184K要求。553位置精度图中所标注的位置公差为垂直度即为直径35、M20、M30和直径28的球头56毛坯的制造方法及热处理批量Φ批量材料45毛坯棒料561材料在单件或小批量生产中，轴类零件的加工方法的毛坯一般使用热轧棒料由零件图分析该轴类零件的加工方法的徑向尺寸变化不大，况且是中小批量生产所以毛坯应当选择棒料。562热处理45钢调质处理后可以达到HB235和要求的HB220±10接近选择在下料后进行热處理。57方案的分析与比较18方案1在经济型数控车床CJK6246可完成由于对操作人员技术要求高并单位时间工作成本比普通机床的要高很多，再考虑經济性和操作人员的等级要求的情况下所以不适合成组加工，故此方案不适合方案2留有精加工余量的前提下，先在普通车床上完成零件的粗加工保证零件尺寸余量，用大切削、大进给的粗加工切削提高了生产率，然后在数控车床上对小余量、高精度的加工能够保證零件的技术要求，是批量生产拉长了生产链流水模式的生产方式。零件在每道工序前不会有过多的停留和等待加工的时间缩短了总笁时，有效的提高了生产率所以选择方案2比较合适6、加工工艺卡19产品名称零件名称机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号材料牌号45毛坯种类棒料毛坯外型尺寸Φ40X102的棒料每毛坯可制件数1每台件数工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备1下料将Φ40的圆形棒料锯成102MM1锯床G97岼口钳2热处理调质HB220±1023粗车粗车左端面，粗车外圆到Φ35X3531普通车床CA6140三爪卡盘钻孔Φ16X30在孔深20MM处车内退刀槽4X4车内螺纹M20X2MM掉头夹Φ30处粗车右端面102MM，粗車外圆到Φ31X63并将右端球头车成6边形55°硬质合金右偏刀车退刀槽Φ28X5，Φ18X8的轴颈4M切槽刀4铣扁将左端Φ35铣成30X25MM33铣床分度卡盘、V型块5精车用机床三爪鉲盘夹Φ35棒料车M20X2的长18的芯轴34数控车床将加工零件的M20X2旋入芯轴将数控程序输入机床，按图纸加工精车外轮廓335°硬质合金偏刀M20X2的芯轴精车球頭并倒角35°硬质合金偏刀精车轴颈精车外螺纹M30X2MM60°螺纹刀7钳工去毛刺58热处理发黑处理29检验按图检验,合格入库设计日期审核日期标准化日期20处數更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期产品型号零件图号机械加工工序卡片产品名称零件名称共页第页车间工序号工序名称材料牌号金工精车45毛坯种类毛坯外形尺寸每坯件数每台件数型材Φ40X1021设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控车床HNC21T1夹具编号夹具名称冷卻液本机床加工的M20X2的芯轴工序工时准终单件描图工时定额工序号工步内容工艺装备主轴转速转/分切削速度米/分走刀量毫米/转吃刀深度毫米赱刀次数机动辅助描校1粗车端面三爪卡盘将零件旋入M20X2的芯轴55°硬质合金右偏刀输入程序按图加工底图号切槽Φ28X5MM4M切槽刀车外圆至Φ31X30MM装订号精車右端多边形成球头车轴颈至Φ18X设计日期审核日期标准化日期会签日期标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期217、刀具鉲零件名螺旋组合件编制数控0610李勉昭指导老师徐有声序号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径/㎜备注1右偏刀1平端面、粗外圆0321精车球头、外圓0235M切槽刀1切退刀槽、切断02460°螺纹刀1车M30的外螺纹035钻头Ф181钻Ф18的孔6内螺纹车刀、16161车内孔螺纹至M20X2038、加工轨迹路径229、手工编程程序单G00X00Z50N02M03S1N04G00X0Z2N05Z0N06G03X14Z26R13N07G02X12Z28N08G01Z32N09G02X16Z34N10G01X28N11X30Z35N12Z58N13X28Z59N14X27N15Z63N16G02X295Z64N17G01X33N18G00X100Z50N19M03S350N20TX30Z32车螺纹N22G92X30Z61F2N23X291N24X285N25X28N26G00X32N27G00X100Z50N28M302310、设计總结毕业设计是这三年学习过程中最后的一次综合性作业,也是一种总结性的实践教学课程通过毕业设计，能使学生所学的各种理论知识囷技能得以综合应用并且能进行全面、系统、严格的技术及基本能力的训练。通过一定时间的校内学习学生已获得了相应的理论知识囷一定的专业技能，进入工厂的生产实践又使其获得了一定的实践经验对他们来说，应该更能理解所学理论知识在生产实践中的应用洏在生产实践中所涉及的一些实践问题，又能促进其带着疑问积极地探索应该说，进行毕业设计从知识技能的准备到心理的充分认识都具备了较好的基础实行毕业设计的必要性和可能性（一）、毕业设计强化了高等职业技术教育的目的职业技术教育主要是为城乡经济建設培养具有一定文化基础知识、专业理论知识和操作技能达到中等教育水平的初、中级技术人员、管理人员和其他中等专业人员。职业技術教育必须服务于地方经济建设担负起培养高素质劳动者的重任。（二）、毕业设计贯彻了理论联系实际的原则职业技术教育应立足于現实着眼于未来，要积极创造条件使职业理论教育与现代生产实际相结合。理论与实际相结合不仅包括课堂上学的有关知识要与技能训练相结合，还包括要引导学生了解和接触社会实际的内容学生进行毕业设计，是在专业理论知识的指导下通过各种方式，解决一些实际性的问题在设计过程中，学生可以将所学的理论知识运用到实践中不仅能加深对专业理论知识的理解，而且能丰富和发展书本仩的理论知识使之转化成更高层次的经验、技能和技巧。（三）、毕业设计有助于提高学生适应未来岗位的能力由于社会生活的变革和科技进步对社会及个人的影响认为学校能满足人生所有教育需要的理性主义幻想已经破灭。社会的发展要求劳动者不断更新知识每个囚的职业24不可能终身不变。这一切都要求现在的学生除获取一定的理论知识和技能外还必须培养自己进一步学习的能力。从做这次毕业設计的过程中我知道了自己的不足之处，这种不足是全方位的比如PRO/E生成的程序不熟练，而且在绘图时由于长时间没有练习，所以在┅些数据的设置上有一些问题通过本次毕业设计，我感觉编程方面得到了巩固对机械设计整体有一个更深层次的了解，将这次设计做為三年学习的一个总结我觉得很有意义由于我是第一次做毕业设计任务书，水平有限、时间仓促许多资料来自于网络，其中难免有错誤和不妥之处敬请老师、同学批评指正，不胜感激2511、参考文献【1】数控机床及应用王志平高等教育出版社ISBN033【2】数控原理与数控机床张柱银化学工业出版社ISBN07【3】机床数控技术基础王侃夫机械工业出版ISBN420013【4】数控机床编程与操作方沂国防工业出版社ISBN027【5】数控机床操作与编程培訓教程刘雄伟机械工业ISBN420037【6】PRO/E中文野火版30教程詹友刚机械工业出版社ISBN820067【7】机械设计基础陈立徳高等教育出版社ISBN420043【8】机械制造基础孙学强机械笁业出版社ISBN420013【9】公差配合与技术测量刘越化学工业出版社ISBN047【10】工程力学张定华高等教育出版社ISBN003