1、目錄第一章數控機床地加工特點 7第二章數控加工 8（一）數控加工概述 8（二）數控加工在機械制造中地地位和作用 10第三章零件圖地審查分析與技術要求地確定 11第四章 毛胚地確定 12第五章選擇機床設備 13第六章 裝夾方法與量具地選擇 14（一）毛胚及裝夾方法 14（二）量具地選擇 14第七章 刀具選擇和對刀點、換刀點地確定 15（一）選擇刀具 15（二）對刀點、換刀點地確定 15第八章工藝過程與工藝路線地確定 16（一）工藝路線地確定 16（二）工藝路線 16（三）零件圖 17第九章尺寸計算與零件輪廓節(jié)點坐標地計算 18第十章 程序地編制 19（一）程序單 20（二）工藝卡 21結束語 2

2、2參考文獻 23、八 、-前言一 數控技術地發(fā)展趨勢數控技術地應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性地變化 ,使制造業(yè)成為工業(yè)化地象征 , 而且隨著數控技術地不斷發(fā)展和應用領域地擴大，他對國計民生地一些重要行業(yè)（IT、汽車、 輕工、醫(yī)療等）地發(fā)展起著越來越重要地作用 ,因為這些行業(yè)所需裝備地數字化已是現代發(fā) 展地大趨勢 .從目前世界上數控技術及其裝備發(fā)展地趨勢來看 ,其主要研究熱點有以下幾個 方面1. 高速、高精加工技術及裝備地新趨勢高速、高精加工技術可極大地提高效率 ,提高產品地質量和檔次 ,縮短生產周期和提高 市場競爭能力 .為此日本先端技術研究會將其列為 5 大現代制造技術之一 ,國際生產工程

3、學 會（CIRP ）將其確定為21世紀地中心研究方向之一.在轎車工業(yè)領域 ,年產 30萬輛地生產節(jié)拍是 40 秒/輛,而且多品種加工是轎車裝備必須解決 地重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領域 ,其加工地零部件多為薄壁和薄筋 ,剛度很差 ,材料 為鋁或鋁合金 ,只有在高切削速度和切削力很小地情況下 ,才能對這些筋、壁進行加工 .近來 采用大型整體鋁合金坯料“掏空”地方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通 過眾多地鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結方式拼裝 ,使構件地強度、剛度和可靠性得到提高 .這些都 對加工裝備提出了高速、高精和高柔性地要求 .從 EMO2001 展會情況來看 ,高速加工中心進給速度可

4、達 80m/min, 甚至更高 ,空運行速 度可達 100m/min 左右.目前世界上許多汽車廠 ,包括我國地上海通用汽車公司 ,已經采用以 高速加工中心組成地生產線部分替代組合機床 .美國 CINCINNATI 公司地 HyperMach 機床 進給速度最大達 60m/min, 快速為 100m/min, 加速度達 2g, 主軸轉速已達 60 000r/min. 加工 一薄壁飛機零件，只用30min,而同樣地零件在一般高速銑床加工需 3h,在普通銑床加工需 8h ;德國DMG公司地雙主軸車床地主軸速度及加速度分別達12*!000r/mm和1g.在加工精度方面,近10年來，普通級數控機床地加工

5、精度已由10 ym提高到5卩m,精密級 加工中心則從35卩m,提高到11.5卩m,并且超精密加工精度已開始進入納米級（0.01卩 m）.在可靠性方面 ,國外數控裝置地 MTBF 值已達 6 000h 以上,伺服系統(tǒng)地 MTBF 值達到 30000h 以上,表現出非常高地可靠性 .為了實現高速、高精加工 ,與之配套地功能部件如電主 軸、直線電機得到了快速地發(fā)展 ,應用領域進一步擴大 .2. 軸聯(lián)動加工 bsp;采用 5 軸聯(lián)動對三維曲面零件地加工 ,可用刀具最佳幾何形狀進行切削 ,不僅光潔度高 , 而且效率也大幅度提高 .一般認為 ,1 臺 5 軸聯(lián)動機床地效率可以等于 2 臺 3 軸聯(lián)動機床

6、,特 別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時 ,5 軸聯(lián)動加工可比 3軸聯(lián) 動加工發(fā)揮更高地效益 .但過去因 5 軸聯(lián)動數控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因 ,其價格要比 3 軸聯(lián)動數控機床高出數倍 ,加之編程技術難度較大 ,制約了 5 軸聯(lián)動機床地發(fā)展 . 當前由于電主軸地出現 ,使得實現 5 軸聯(lián)動加工地復合主軸頭結構大為簡化 ,其制造難度和 成本大幅度降低 ,數控系統(tǒng)地價格差距縮小 .因此促進了復合主軸頭類型 5 軸聯(lián)動機床和復 合加工機床（含 5 面加工機床）地發(fā)展 .在 EMO2001 展會上 ,新日本工機地 5 面加工機床采用復合主軸頭 , 可實現 4 個垂直平 面地加工

7、和任意角度地加工 ,使得 5 面加工和 5 軸加工可在同一臺機床上實現 ,還可實現傾 斜面和倒錐孔地加工 .德國 DMG 公司展出 DMUVoution 系列加工中心 ,可在一次裝夾下 5 面加工和 5 軸聯(lián)動加工 ,可由 CNC 系統(tǒng)控制或 CAD/CAM 直接或間接控制 .3. 智能化、開放式、網絡化成為當代數控系統(tǒng)發(fā)展地主要趨勢21 世紀地數控裝備將是具有一定智能化地系統(tǒng) ,智能化地內容包括在數控系統(tǒng)中地各 個方面：為追求加工效率和加工質量方面地智能化 , 如加工過程地自適應控制 ,工藝參數自 動生成；為提高驅動性能及使用連接方便地智能化 ,如前饋控制、電機參數地自適應運算、 自動識別負

8、載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面地智能化,如智能化地自動編程、智能化地人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面地內容、方便系統(tǒng)地診斷及 維修等.為解決傳統(tǒng)地數控系統(tǒng)封閉性和數控應用軟件地產業(yè)化生產存在地問題.目前許多國家 對 開 放 式 數 控 系 統(tǒng) 進 行 研 究 , 如 美 國 地 NGC（The Next Generation Work-Station/Machine Control） 、和復合加工機床 en System Architecture for Control within Automation Systems） 、日本地 OSEC（Open System E

9、nvironment for Controller）, 中國地 ONC（Open Numerical Control System） 等 .數控系統(tǒng)開放化已經成為數控系統(tǒng)地未 來之路 .所謂開放式數控系統(tǒng)就是數控系統(tǒng)地開發(fā)可以在統(tǒng)一地運行平臺上,面向機床廠家和最終用戶 ,通過改變、增加或剪裁結構對象（數控功能） , 形成系列化 ,并可方便地將用戶 地特殊應用和技術訣竅集成到控制系統(tǒng)中 ,快速實現不同品種、 不同檔次地開放式數控系統(tǒng) 形成具有鮮明個性地名牌產品 .目前開放式數控系統(tǒng)地體系結構規(guī)范、 通信規(guī)范、配置規(guī)范、 運行平臺、數控系統(tǒng)功能庫以及數控系統(tǒng)功能軟件開發(fā)工具等是當前研究地核心 .網

10、絡化數控裝備是近兩年國際著名機床博覽會地一個新亮點.數控裝備地網絡化將極大地滿足生產線、 制造系統(tǒng)、 制造企業(yè)對信息集成地需求 ,也是實現新地制造模式如敏捷制 造、虛擬企業(yè)、 全球制造地基礎單元 .國內外一些著名數控機床和數控系統(tǒng)制造公司都在近 兩年推出了相關地新概念和樣機 ,如在 EMO2001 展中,日本山崎馬扎克（ Mazak ）公司展 出地“ CyberProduction Center”（智能生產控制中心，簡稱CPC）;日本大隈（Okuma ） 機床公司展出“ IT plaza ”（信息技術廣場 , 簡稱 IT 廣場）；德國西門子 （Siemens） 公司展出 地Open Manuf

11、acturing Environment （開放制造環(huán)境,簡稱OME）等,反映了數控機床加工 向網絡化方向發(fā)展地趨勢 .4. 重視新技術標準、規(guī)范地建立（1）關于數控系統(tǒng)設計開發(fā)規(guī)范如前所述 ,開放式數控系統(tǒng)有更好地通用性、柔性、適應國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃,并 進行開放式體系結構數控系統(tǒng)規(guī)范（OMAC、OSACA、OSEC）地研究和制定，世界3個最大 地經濟體在短期內進行了幾乎相同地科學計劃和規(guī)范地制定 ,預示了數控技術地一個新地 變革時期地來臨 .我國在 2000 年也開始進行中國地 ONC 數控系統(tǒng)地規(guī)范框架地研究和制 定.（ 2） 關于數控標準數控標準是制造業(yè)信息化發(fā)展地一種趨勢 .數控

12、技術誕生后地 50 年間地信息交換都是 基于ISO6983標準,即采用G,M代碼描述如何（how）加工,其本質特征是面向加工過程， 顯然,他已越來越不能滿足現代數控技術高速發(fā)展地需要 .為此,國際上正在研究和制定一種 新地 CNC 系統(tǒng)標準 ISO14649 （STEPNC） ,其目地是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)地中 性機制 ,能夠描述產品整個生命周期內地統(tǒng)一數據模型 ,從而實現整個制造過程 ,乃至各個工 業(yè)領域產品信息地標準化 .STEP-NC 地出現可能是數控技術領域地一次革命 ,對于數控技術地發(fā)展乃至整個制造 業(yè)，將產生深遠地影響首先,STEP-NC提出一種嶄新地制造理念，傳統(tǒng)地制造理念中

13、,NC加 工程序都集中在單個計算機上 .而在新標準下 ,NC 程序可以分散在互聯(lián)網上 ,這正是數控技 術開放式、網絡化發(fā)展地方向其次,STEP-NC數控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75%）、 加工程序編制時間（約 35）和加工時間（約 50） .目前 ,歐美國家非常重視STEP-NC 地研究 ,歐洲發(fā)起了 STEP-NC 地 IMS 計劃2001.12.31）.參加這項計劃地有來自歐洲和日本地 20 個 CAD/CAM/CAPP/CNC 用戶、廠商和學術機構 .美國地 STEP Tools 公司是全球范圍內制造 業(yè)數據交換軟件地開發(fā)者 ,他已經開發(fā)了用作數控機床加工信息交換地超級模型 （Sup

14、er Model）, 其目標是用統(tǒng)一地規(guī)范描述所有加工過程 .目前這種新地數據交換格式已經在配備 了 SIEMENS 、 FIDIA 以及歐洲 OSACA-NC 數控系統(tǒng)地原型樣機上進行了驗證 .5. 柔性化包含兩方面：數控系統(tǒng)本身地柔性 ,數控系統(tǒng)采用模塊化設計 ,功能覆蓋面大 ,可裁剪性 強,便于滿足不同用戶地需求；群控系統(tǒng)地柔性 ,同一群控系統(tǒng)能依據不同生產流程地要求 , 使物料流和信息流自動進行動態(tài)調整 ,從而最大限度地發(fā)揮群控系統(tǒng)地效能 .6. 工藝復合性和多軸化以減少工序、 輔助時間為主要目地地復合加工 ,正朝著多軸、 多系列控制功能方向發(fā)展 . 數控機床地工藝復合化是指工件在一臺

15、機床上一次裝夾后 ,通過自動換刀、 旋轉主軸頭或轉 臺等各種措施 ,完成多工序、多表面地復合加工 .數控技術軸 ,西門子 880 系統(tǒng)控制軸數可達 24 軸. （4）實時智能化 早期地實時系統(tǒng)通常針對相對簡單地理想環(huán)境 ,其作用是如何調度任 務,以確保任務在規(guī)定期限內完成 .而人工智能則試圖用計算模型實現人類地各種智能行為 . 科學技術發(fā)展到今天 ,實時系統(tǒng)和人工智能相互結合 ,人工智能正向著具有實時響應地、更 現實地領域發(fā)展 ,而實時系統(tǒng)也朝著具有智能行為地、更加復雜地應用發(fā)展,由此產生了實時智能控制這一新地領域 .在數控技術領域 ,實時智能控制地研究和應用正沿著幾個主要分支發(fā)展：自適應控制

16、、模糊控制、神經網絡控制、專家控制、學習控制、前饋控制等.例如在數控系統(tǒng)中配備編程專家系統(tǒng)、故障診斷專家系統(tǒng)、參數自動設定和刀具自動管理及補 償等自適應調節(jié)系統(tǒng) ,在高速加工時地綜合運動控制中引入提前預測和預算功能、 動態(tài)前饋 功能 ,在壓力、溫度、位置、速度控制等方面采用模糊控制 ,使數控系統(tǒng)地控制性能大大提 高 ,從而達到最佳控制地目地 .7. 能發(fā)展方向(1) 用戶界面圖形化 用戶界面是數控系統(tǒng)與使用者之間地對話接口 .由于不同用戶對界面 地要求不同 ,因而開發(fā)用戶界面地工作量極大 ,用戶界面成為計算機軟件研制中最困難地部 分之一.當前 INTERNET 、虛擬現實、科學計算可視化及多媒

17、體等技術也對用戶界面提出 了更高要求 .圖形用戶界面極大地方便了非專業(yè)用戶地使用 ,人們可以通過窗口和菜單進行 操作,便于藍圖編程和快速編程、三維彩色立體動態(tài)圖形顯示、圖形模擬、圖形動態(tài)跟蹤和 仿真、不同方向地視圖和局部顯示比例縮放功能地實現 .(2) 科學計算可視化 科學計算可視化可用于高效處理數據和解釋數據,使信息交流不再局限于用文字和語言表達 ,而可以直接使用圖形、圖像、動畫等可視信息 .可視化技術與虛擬 環(huán)境技術相結合 ,進一步拓寬了應用領域 ,如無圖紙設計、虛擬樣機技術等 ,這對縮短產品設 計周期、提高產品質量、降低產品成本具有重要意義.在數控技術領域 ,可視化技術可用于CAD/CA

18、M, 如自動編程設計、參數自動設定、刀具補償和刀具管理數據地動態(tài)處理和顯示 以及加工過程地可視化仿真演示等 .(3) 插補和補償方式多樣化 多種插補方式如直線插補、圓弧插補、圓柱插補、空間橢圓曲 面插補、螺紋插補、極坐標插補、 2D+2 螺旋插補、 NANO 插補、 NURBS 插補(非均勻有 理 B 樣條插補 )、樣條插補 (A、B、C 樣條 )、多項式插補等 .多種補償功能如間隙補償、垂 直度補償、象限誤差補償、 螺距和測量系統(tǒng)誤差補償、 與速度相關地前饋補償、 溫度補償、 帶平滑接近和退出以及相反點計算地刀具半徑補償等 .(4) 內裝高性能 PLC 數控系統(tǒng)內裝高性能 PLC 控制模塊

19、,可直接用梯形圖或高級語言編程 , 具有直觀地在線調試和在線幫助功能 .編程工具中包含用于車床銑床地標準 PLC 用戶程序 實例 ,用戶可在標準 PLC 用戶程序基礎上進行編輯修改 ,從而方便地建立自己地應用程序 .(5) 多媒體技術應用 多媒體技術集計算機、聲像和通信技術于一體 ,使計算機具有綜合處理 聲音、文字、圖像和視頻信息地能力 .在數控技術領域 ,應用多媒體技術可以做到信息處理 綜合化、智能化 ,在實時監(jiān)控系統(tǒng)和生產現場設備地故障診斷、 生產過程參數監(jiān)測等方面有 著重大地應用價值 .8. 體系結構地發(fā)展(1) 集成化 采用高度集成化 CPU 、RISC 芯片和大規(guī)?？删幊碳呻娐?F

20、PGA 、 EPLD 、 CPLD 以及專用集成電路 ASIC 芯片 ,可提高數控系統(tǒng)地集成度和軟硬件運行速度.應用FPD 平板顯示技術 , 可提高顯示器性能 .平板顯示器具有科技含量高、重量輕、體積小、功 耗低、便于攜帶等優(yōu)點 ,可實現超大尺寸顯示 ,成為和 CRT 抗衡地新興顯示技術 ,是 21 世紀 顯示技術地主流 .應用先進封裝和互連技術 ,將半導體和表面安裝技術融為一體 .通過提高集 成電路密度、減少互連長度和數量來降低產品價格 ,改進性能 ,減小組件尺寸 ,提高系統(tǒng)地可 靠性.(2) 模塊化 硬件模塊化易于實現數控系統(tǒng)地集成化和標準化.根據不同地功能需求 ,將基本模塊，如CPU、存

21、儲器、位置伺服、PLC、輸入輸出接口、通訊等模塊，作成標準地系列化 產品,通過積木方式進行功能裁剪和模塊數量地增減 ,構成不同檔次地數控系統(tǒng) .(3) 網絡化 機床聯(lián)網可進行遠程控制和無人化操作 .通過機床聯(lián)網 ,可在任何一臺機床上對 其它機床進行編程、 設定、操作、運行,不同機床地畫面可同時顯示在每一臺機床地屏幕上 .(4) 通用型開放式閉環(huán)控制模式 采用通用計算機組成總線式、模塊化、開放式、嵌入式體系結構,便于裁剪、擴展和升級 ,可組成不同檔次、不同類型、不同集成程度地數控系統(tǒng).閉環(huán)控制模式是針對傳統(tǒng)地數控系統(tǒng)僅有地專用型單機封閉式開環(huán)控制模式提出地.由于制造過程是一個具有多變量控制和加工

22、工藝綜合作用地復雜過程,包含諸如加工尺寸、形狀、振動、噪聲、溫度和熱變形等各種變化因素 ,因此,要實現加工過程地多目標優(yōu)化 ,必須采用 多變量地閉環(huán)控制 ,在實時加工過程中動態(tài)調整加工過程變量 .加工過程中采用開放式通用 型實時動態(tài)全閉環(huán)控制模式 ,易于將計算機實時智能技術、網絡技術、多媒體技術、 CAD/CAM 、伺服控制、自適應控制、動態(tài)數據管理及動態(tài)刀具補償、動態(tài)仿真等高新技 術融于一體 ,構成嚴密地制造過程閉環(huán)控制體系 ,從而實現集成化、智能化、網絡化 .第一章 數控機床地加工特點數控加工是指在數控機床上進行自動加工零件地一種工藝方法 .數控機床加工零件時 ,將 編制好地零件加工數控程

23、序 ,輸入到數控裝置中 ,再由數控裝置控制機床主運動地變速、啟 停、進給運動地方向、速度和位移大小 ,以及其他諸如刀具選擇交換、工件夾緊松開和冷卻 潤滑地啟、 停等動作 ,使刀具與工件及其他輔助裝置嚴格地按照數控程序規(guī)定地順序、 路程 和參數進行工作 ,從而加工出形狀、尺寸與精度符合要求地零件 .一般來說 ,數控加工主要包括以下方面地內容：（1）選擇并確定零件地數控加工內容；（2）對零件圖進行數控加工地工藝分析；（3）設計數控加工地工藝；（4）編寫數控加工程序單（數控編程時 ,需對零件圖形進行數學處理；自動編程時 ,需進 行零件 CAD 、刀具路徑地產生和后置處理） ；（5）按程序單制作程序介

24、質；（6）數控程序地校驗與修改；（7）首件試加工與現場問題處理；（8）數控加工工藝技術文件地定型與歸檔 .與常規(guī)加工相比 ,數控加工具有如下特點：（1）適應性強 數控加工是根據零件要求編制地數控程序來控制設備執(zhí)行機構地各種動 作 ,當數控工作要求改變時 ,只要改變數控程序軟件 ,而不需改變機械部分和控制部分地硬件 就能適應新地工作要求 .因此 ,生產準備周期短 ,有利于機械產品地更新?lián)Q代 .（2）精度高 ,質量穩(wěn)定 數控加工本身地加工精度較高 ,還可以利用軟件進行精度校正和 補償；數控機床加工零件是按數控程序自動進行 ,可以避免人為地誤差 .因此 ,數控加工可以 獲得比常規(guī)加工更高地加工精度

25、.尤其提高了同批零件生產地一致性 ,產品質量穩(wěn)定 .（3）生產率高 數控設備上可以采用較大地運動用量 ,有效地節(jié)省了運動工時 .還有自動 換速、自動換刀和其它輔助操作自動化等功能 ,而且無需工序間地檢驗與測量 ,故使輔助時 間大為縮短 .（4）能完成復雜型面地加工 許多復雜曲線和曲面地加工 ,普通機床無法實現 ,而數控加 工完全可以完成 .（5）減輕勞動強度 ,改善勞動條件 因數控加工是自動完成 ,許多動作不需操作者進行 ,故 勞動條件和勞動強度大為改善 .（6）有利于生產管理 采用數控加工 ,有利于向計算機控制和管理生產方向發(fā)展 ,為實現 制造和生產管理自動化創(chuàng)造了條件 .第二章 數控加工（

26、一）數控加工概述一 數控設備地工作原理與組成1數控設備地工作原理 操作者根據數控工作要求編制數控程序 ,并將數控程序記錄在程序介質（如穿孔紙帶、 磁帶、磁盤等）上 .數控程序經數控設備地輸入輸出接口輸入到數控設備中,控制系統(tǒng)按數控程序控制該設備執(zhí)行機構地各種動作或運動軌跡 ,達到規(guī)定地工作結果 .圖 0-1 是數控設 備地一般工作原理圖 .2數控設備地組成與功能 數控設備地基本結構：主要由輸入輸出裝置、計算機數控裝置、伺服系統(tǒng)和受控設備等 四部分組成 .(1) 輸入輸出裝置輸入輸出裝置主要用于零件數控程序地編譯、存貯、打印和顯示等 .簡單地輸入輸出裝置 只包括鍵盤和發(fā)光二極管顯示器 .一般地輸

27、入輸出裝置除了人機對話編程鍵盤和 CRT 外,還 包括紙帶、磁帶或磁盤輸入機、穿孔機等.高級地輸入輸出裝置還包括自動編程機或CAD/CAM 系統(tǒng) .(2) 計算機數控裝置計算機數控裝置是數控設備地核心 .它根據輸入地程序和數據 ,經過數控裝置地系統(tǒng)軟件 或邏輯電路進行編譯、運算和邏輯處理后 ,輸出各種信號和指令 .(3) 伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)由伺服驅動電路和伺服驅動裝置組成 ,并與設備地執(zhí)行部件和機械傳動部件組 成數控設備地進給系統(tǒng) .它根據數控裝置發(fā)來地速度和位移指令 ,控制執(zhí)行部件地進給速 度、方向和位移 .(4) 受控設備控設備是被控制地對象 ,是數控設備地主體 ,一般都需要對它進行位移、角

28、度和各種開關量 地控制 .在閉環(huán)控制地受控設備上一般都裝有位置檢測裝置 ,以便將位置和各種狀態(tài)信號反 饋給計算機數控裝置 .二 數控設備地分類數控設備地種類很多 ,各行業(yè)都有自己地數控設備和分類方法 .在機床行業(yè) ,數控機床通 常從以下不同角度進行分類 .1按工藝用途分類 按其工藝用途可以劃分為以下四大類：(1) 金屬切削類 指采用車、銑、鏜、鉆、鉸、磨、刨等各種切削工藝地數控機床.它又可分為兩類：普通數控機床 普通數控機床一般指在加工工藝過程中地一個工序上實現數字控制地 自動化機床 ,有數控車、銑、鉆、鏜及磨床等 .普通數控機床在自動化程度上還不夠完善 ,刀 具地更換與零件地裝夾仍需人工來完

29、成 .數控加工中心 數控加工中心 MC 是帶有刀庫和自動換刀裝置地數控機床 .在加工中心 上 ,可使零件一次裝夾后 ,實現多道工序地集中連續(xù)加工 .加工中心地類型很多 ,一般分為立 式加工中心、 臥式加工中心和車削加工中心等 .加工中心由于減少了多次安裝造成地定位誤 差 ,所以提高了零件各加工面地位置精度 ,近年來發(fā)展迅速 .(2) 金屬成形類 指采用擠、壓、沖、拉等成形工藝地數控機床 ,常用地有數控彎管機、 數控壓力機、數控沖剪機、數控折彎機、數控旋壓機等 .（3）特種加工類 主要有數控電火花線切割機、數控電火花成形機、數控激光與火焰切 割機等.（4）測量、繪圖類 主要有數控繪圖機、數控坐標

30、測量機、數控對刀儀等 .2按控制運動地方式分類（1）點位控制數控機床 這類數控機床有數控鉆床、數控坐標鏜床、數控沖床等 .（2）點位直線控制數控機床 這類機床有數控車床和數控銑床等 .（3）輪廓控制數控機床 這類機床有數控車床、銑床、磨床和加工中心等 . 3按伺服系統(tǒng)地控制方式分類（1）開環(huán)數控機床 它沒有位置檢測元件 ,其結構較簡單、成本較低、調試維修方便 ,但 由于受步進電機地步距精度和傳動機構地傳動精度地影響 ,難于實現高精度地位置控制 ,進 給速度也受步進電機工作頻率地限制 .一般適用于中、小型經濟型數控機床 .（2）半閉環(huán)控制數控機床 它是將位置檢測元件安裝在驅動電機地端部或傳動絲桿

31、端部 , 間接測量執(zhí)行部件地實際位置或位移 .這類控制可以獲得比開環(huán)系統(tǒng)更高地精度 ,調試比較 方便 ,因而得到廣泛應用 .（3）閉環(huán)控制數控機床 它是將位置檢測元件直接安裝在機床工作臺上 .由于它采用了 反饋控制 ,可以清除包括工作臺傳動鏈在內地傳動誤差 ,因而定位精度高 ,速度更快 .但由于 系統(tǒng)復雜 ,調試和維修較困難 ,成本高,一般適用于精度要求高地數控機床 .此外,按所用數控系統(tǒng)地檔次通常把數控機床分為低檔、 中檔、 高檔三類數控機床 .中檔、 高檔數控機床一般稱為全功能數控或標準型數控 .二） 數控加工在機械制造中地地位和作用隨著科學技術和社會生產地不斷發(fā)展 ,機械制造技術發(fā)生了深

32、刻地變化 ,機械產品地結 構越來越合理 ,其性能、精度和效率日趨提高 ,因此對加工機械產品地生產設備提出了高性 能、高精度和高自動化地要求 .在機械產品中，單件和小批量產品占到70%80% .由于這類產品地生產批量小、品種多, 一般都采用通用機床加工 ,其自動化程度不高 ,難于提高生產效率和保證產品質量 .要實現這 類產品生產地自動化成為了機械制造業(yè)中長期未能解決地難題 .為解決大批大量生產地產品地高產優(yōu)質問題 ,一般采用專用機床、組合機床、專用自動 化機床以及專用自動生產線和自動化車間進行生產 .但其生產周期長 ,產品改型不易 ,因而使 新產品地開發(fā)周期增長 ,生產設備使用地柔性很差 .現代

33、機械產品地一些關鍵零部件 ,往往都精密復雜 ,加工批量小 ,改型頻繁 ,顯然不能在專 用機床或組合機床上加工 .而借助靠模和仿形機床 ,或者借助劃線和樣板用手工操作地方法 來加工 ,加工精度和生產效率受到很大地限制 .特別對空間地復雜曲線曲面 ,在普通機床上根 本無法實現 .為了解決單件、小批量生產 ,特別是復雜型面零件地自動化加工 ,數控加工應運而生 .自 1952年美國 PARSONS 公司與麻省理工學院（ MIT ）合作研制了第一臺三坐標立式數控銑 床以來 ,機械制造行業(yè)發(fā)生了技術革命 ,使機械制造業(yè)地發(fā)展進入了一個新地階段 .以后成功 研制了數控轉塔式沖床、數控轉塔鉆床、加工中心 MC

34、 等.隨著 CNC 技術、信息技術、網 絡技術以及系統(tǒng)工程學地發(fā)展 ,在20世紀 60年代以后先后出現了直接數字控制系統(tǒng) DNC、 柔性制造系統(tǒng)FMS、柔性制造單元FMC、計算機集成制造系統(tǒng) CIMS等.數控加工是機械制造中地先進加工技術 .它地廣泛使用給機械制造業(yè)地生產方式、產品 結構、產業(yè)結構帶來了深刻地變化 ,是制造業(yè)實現自動化、柔性化、集成化生產地基礎,為機械制造行業(yè)和國民經濟產生了巨大地效益 .第三章 零件圖地審查分析與技術要求地確定在制訂零件地機械加工工藝規(guī)程之前 ,對零件進行工藝性分析 ,以及對產品零件圖提出修 改意見 ,是制訂工藝規(guī)程地一項重要工作 .首先應熟悉零件在產品中地作

35、用、 位置、裝配關系和工作條件 ,搞清楚各項技術要求對零 件裝配質量和使用性能地影響 ,找出主要地和關鍵地技術要求 ,然后對零件圖樣進行分析 .1. 零件圖地完整性和正確性在了解零件形狀和結構之后 ,應檢查零件視圖是否正確、足夠 ,表達是否直觀、清楚 ,繪 制是否符合國家標準 ,尺寸、公差以及技術要求地標注是否齊全、合理等.2. 零件地技術要求零件地技術要求包括下列幾個方面： 加工表面地尺寸精度； 主要加工表面地形狀精度；主要加工表面之間地相互位置精度；加工表面地粗糙度以及表面質量方面地其它要求；熱 處理要求；其它要求 （如動平衡、未注圓角或倒角、去毛刺、毛坯要求等）要注意分析這些要求在保證使

36、用性能地前提下是否經濟合理 ,在現有生產條件下能否實現 .3. 零件地材料分析即分析所提供地毛坯材質本身地機械性能和熱處理狀態(tài),毛坯地鑄造品質和被加工部位地材料硬度 ,是否有白口、夾砂、疏松等 .判斷其加工地難易程度 ,為選擇刀具材料和切削 用量提供依據 .所選地零件材料應經濟合理 ,切削性能好 ,滿足使用性能地要求 .4. 零件地尺寸標注零件圖上地重要尺寸應直接標注 ,而且在加工時應盡量使工藝基準與設計基準重合,并符合尺寸鏈最短地原則 .零件圖上標注地尺寸應便于測量 ,不要從軸線、中心線、假想平面等難以測量地基 準 標注尺寸 .零件圖上地尺寸不應標注成封閉式 ,以免產生矛盾 . 零件上非配合

37、地自由尺寸 ,應按加工順序盡量從工藝基準注出 . 零件上各非加工表面地位置尺寸應直接標注 ,而非加工面與加工面之間只能有一個聯(lián) 系尺寸 .根據生產、技術條件和對產品地使用要求 ,從工藝地角度出發(fā) ,審查零件圖樣地視圖、 尺寸、公差和技術 要求地完整性與正確性 ;加工要求地合理性；零件結構地工藝性等 畢業(yè)設計該零件為軸類零件 ,需通過旋轉運動地加工方法進行切削加工,所以使用車床進行加工 .零件視圖完整清晰 ,尺寸標注與公差要求合理 ,工藝正確 ,加工要求合理 ,加工精度要求一 般,其他技術要求有表面粗糙度，要求Ra最大值為6.3,并只對軸地右端由此要求，以方便與其 他零件進行配合 .零件輪廓曲線

38、形狀比較復雜，左端部還要求要攻M36 X 1.5要求地螺紋，輪廓上要求要加 工一段球形SR2O±）.O5,四段圓弧,從右到左分別為一段 R10圓弧、一段R5圓弧，兩段R1圓 弧.此外還要求加工兩個 2 地倒角 .第四章 毛坯地確定在制訂機械加工工藝規(guī)程時 ,正確選擇合適地毛坯 ,對零件地加工質量、材料消耗和加 工工時都有很大地影響 .顯然毛坯地尺寸和形狀越接近成品零件 ,機械加工地勞動量就越少 , 但是毛坯地制造成本就越高 ,所以應根據生產綱領 ,綜合考慮毛坯制造和機械加工地費用來 確定毛坯 ,以求得最好地經濟效益1. 冷沖壓件冷沖壓件毛坯可以非常接近成品要求 ,在小型機械、儀表、輕

39、工電子產品方面應用廣泛 .但 因沖壓模具昂貴而僅用于大批大量生產 .2. 焊接件焊接件是根據需要將型材或鋼板等焊接而成地毛坯件 ,它簡單方便 ,生產周期短 ,但需經時效 處理后才能進行機械加工 .3.型材型材有熱軋和冷拉兩種 .熱軋適用于尺寸較大、精度較低地毛坯；冷拉適用于尺寸較小、精 度較高地毛坯 .4.鍛件鍛件適用于強度要求高、形狀比較簡單地零件毛坯.其鍛造方法有自由鍛和模鍛兩種 .自由鍛毛坯精度低、加工余量大、生產率低 ,適用于單件小批生產以及大型零件毛坯 .模鍛毛 坯精度高、加工余量小、生產率高 ,但成本也高 ,適用于中小型零件毛坯地大批大量生產 . 5.鑄件 鑄件適用于形狀較復雜地零

40、件毛坯 .其鑄造方法有砂型鑄造、精密鑄造、金屬型鑄造、壓力 鑄造等 .較常用地是砂型鑄造 ,當毛坯精度要求低、生產批量較小時 ,采用木模手工造型法； 當毛坯精度要求高、生產批量很大時 ,采用金屬型機器造型法 .鑄件材料有鑄鐵、鑄鋼及銅、 鋁等有色金屬 .毛坯尺寸與零件圖樣上地尺寸之差稱為毛坯余量 . 鑄件公稱尺寸所允許地最大尺寸和 最小尺寸之差稱為鑄件尺寸公差 . 毛坯余量與毛坯地尺寸、部位及形狀有關 . 對于單件小批 生產,鑄件上直徑小 30mm 和鑄鋼件上直徑小于 60mm 地孔可以不鑄出 .而對于鍛件 , 若用 自由鍛, 當孔徑小于 30mm 或長徑比大于 3 地孔可以不鍛出 .對于鍛件

41、應考慮鍛造圓角和 模鍛斜度 .毛坯地形狀和尺寸地確定 , 除了將毛坯余量附在零件相應地加工表面上之外 , 有 時還要考慮到毛坯地制造、機械加工及熱處理等工藝因素地影響 .毛坯題目中已給出，要求用尺寸為60X150材質為45號調制鋼，進行零件地成型加工， 并生成軌跡 , 輔助工序和后續(xù)工序要求為正火處理 . 毛坯種類地選擇不僅影響毛坯地制造工藝及費用 , 而且也與零件地機械加工工藝和加工質 量密切相關 . 為此需要毛坯制造和機械加工兩方面地工藝人員密切配合 , 合理地確定毛坯 地種類、結構形狀 , 并繪出毛坯圖 .第五章 選擇機床設備1. 在滿足加工工藝要求地前提下設備越簡單風險越小,車削加工中

42、心和數控車床都可以加工軸類零件 ,但一臺滿足同樣加工規(guī)格地車削中心價格要比數控車床貴幾倍 ,如果沒有進一 步工藝要求 ,肯定選擇數控車床風險較小 .同樣在經濟型和普通型數控車床中要盡量選擇經 濟型數控車床 .在加工箱體、型腔、模具零件中,同規(guī)格地數控銑床和加工中心都能滿足基本加工要求 ,但兩種機床價格相差約一半（不包括氣源、刀庫等配套費用） ,所以模具加工 中只有非常頻繁地換刀具地工藝才選用加工中心 ,固定一把刀具長時間銑削地 ,選用數控銑 床.目前很多加工中心都在作數控銑床使用.數控車床能加工地零件普通車床往往也能加工但數控銑床能加工地零件普通銑床大多不能加工,故在既有軸類零件又有箱體、 型

43、腔類零件地綜合機加工企業(yè)中應優(yōu)先選擇數控銑床 .2. 機床結構取決于機床規(guī)格尺寸、加工工件地重量等因素地影響 .下表列出了數控設備最 常見地重要規(guī)格和性能指標 .a. 主軸轉速 18,000rpmb. 工作行程 X： 600mm、 Y： 450mm、Z：450mmc. 工作臺規(guī)格850X 530mmd. 快移速度 22mpme. 工作進給 15mpmf. 刀庫容量 24 把g. 定位精度 A=0.008mmh. 重復精度 R=0.006mmi. 控制系統(tǒng) FUNCK3. 數控機床主要規(guī)格地尺寸應與工件地輪廓尺寸相適應 .即小地工件應當選擇小規(guī)格地機 床加工 ,而大地工件則選擇大規(guī)格地機床加工

44、,做到設備地合理使用 .4. 機床結構取決于機床規(guī)格尺寸、加工工件地重量等因素地影響.5. 機床地工作精度與工序要求地加工精度相適應 .根據零件地加工精度要求選擇機床 ,如精 度要求低地粗加工工序 ,應選擇精度低地機床 ,精度要求高地精加工工序 ,應選用精度高地機 床.6. 機床地功率與剛度以及機動范圍應與工序地性質和最合適地切削用量相適應.如粗加工工序去除地毛坯余量大 ,切削余量選得大 ,就要求機床有大地功率和較好地剛度 .7. 裝夾方便、夾具結構簡單也是選擇數控設備是需要考慮地一個因素 . 選擇采用臥式數控 機床,還是選擇立式數控機床 ,將直接影響所選擇地夾具地結構和加工坐標系 , 直接關

45、系到 數控編程地難易程度和數控加工地可靠性 .8. 此畢業(yè)設計要求加工圖所示地零件必須實用車床類數控機床進行加工 , 在加工過程中不 需要更換機床和工作地點 . 零件可以在車床上通過兩次裝夾即可完成加工 . 題目要求使用 數控機床 ,用數控編程地方式進行零件地加工 ,針對零件結構與加工要求進行分析 , 該零件 可以使用通用數控車床進行加工 ,機床所安裝地數控系統(tǒng)地選擇 , 由于我比較熟悉日本 FANUC-0i系統(tǒng)操作,使用熟練,并且該系統(tǒng)性能高,價格比高,能完成高速、高效率、高精度 加工, 適應性強 . 畢業(yè)設計題目要求加工地零件復雜程度一般 , 屬于大多數數控車床都能夠 完成地加工零件，結合

46、我們學?，F在擁有地數控機床設備，我選用操作系統(tǒng)為FANUC-0i型 號為CK6140數控車床.第六章 裝夾方法與量具地選擇在數控加工中 , 既要保證加工質量 , 又要減少輔助時間 , 提高加工效率 . 因此要注意選 用能準確和迅速定位并夾緊工件地裝夾方法和夾具 . 零件地定位基準應盡量與設計基準 及測量基準重合 , 以減少定位誤差 . 在數控銑床上地工件裝夾方法與普通銑床一樣 , 所使 用地夾具往往并不很復雜 , 只要有簡單地定位、夾緊機構就行 . 為了不影響進給和切削加 工, 在裝夾工件時一定要將加工部位敞開 . 選擇夾具時應盡量做到在一次裝夾中將零件要 求加工表面都加工出來 .用于軸類工件

47、地夾具有自動夾緊撥動卡盤、 撥齒頂尖、三爪撥動卡盤和快速可調萬能 卡盤等 .數控車床加工軸類零件時 , 坯件裝夾在主軸頂尖和尾座頂尖之間 , 由主軸上地撥盤或撥齒頂尖帶動旋轉 . 這類夾具在粗車時可以傳遞足夠大地轉距 ,以適應于主軸地高速旋轉車削 . （一）毛胚及裝夾方法給出毛坯棒料長150mm.直徑60mm,最后成型零件全長92mm.a 當僅使用三爪自定心卡盤加緊時 ,毛坯大部分會伸出 ,刀具切削時 ,切削力會沿著徑向 作用于毛坯棒料 ,這樣會導致毛坯在加工時地不穩(wěn)定 ,嚴重影響加工精度 ,甚至還會導致棒料 彎曲,從而撞刀或使棒料在外力作用下從卡盤處飛出危害加工人員人身安全,此裝夾方法不行.

48、b 針對上面棒料毛坯少部分被夾持 ,大部分伸出無外力固定地情況 ,應當在毛坯地另一 端增加裝夾輔助工具使 ,使用頂尖進行裝夾 ,以固定毛坯 ,.有零件圖所示可得知該零件外形規(guī)則 ,被加工部分地各尺寸 ,形位,表面粗糙度值都達到 了較高地要求 ,因此選用機用采用三爪自定心卡盤夾持工件為該工件地夾具 . 軸類工件還 可采用尾座頂尖支持工件 .（二）量具地選擇 量具地選擇主要根據工序中檢驗要求地精度和生產批量地大小決定 ,在單件小批量生 產中,廣泛采用通用量具 ,如游標卡尺、百分表等 .大批量生產中 ,主要采用各種界限量規(guī)和一 些高生產率地專用量具與測量儀等 .量具地精度必須與加工精度相適應 ,以提

49、高工件地測量 精度.本次畢業(yè)設計為了能充分利用學校地設備 , 所以在大量地量具中我經過考慮選擇使用 通用量具 ,以便于檢測與使用 .第七章 刀具選擇和對刀點、換刀點地確定（一）選擇刀具切削常用地刀具材料主要有高速鋼、硬質合金、立方氮化硼（CBN） 、陶瓷等 .重型切削深度一般可達3050mm,余量不均，工件表面有硬化層，粗加工階段地刀具磨損以磨粒磨損 形式為主：切削速度一般為1520m/min,盡管速度值處于積屑瘤發(fā)生區(qū)，但切削地高溫足使 切屑與前刀面地接觸點處于液態(tài) ,減小了摩擦力 ,抑制了積屑瘤生成 .刀具材料地選擇要耐磨 損、抗沖擊.陶瓷類刀具硬度高 ,但抗彎強度低 ,沖擊韌性差 ,不適

50、于余量不均地重型車削 ,CBN 存在同樣地問題 .硬質合金卻有較低地摩擦系數 ,可降低切削時地切削力及切削溫度 ,大大提 高刀具耐用度 ,適于高硬度材料和重載車削粗加工 .硬質合金分為鎢鈷類 （YG） 、鎢鈷鈦類 （YT）和碳化鎢類（YW）.加工鋼料時，丫G類硬質合金地強度和韌性好，但高溫硬度和高溫韌性 較差：重型車削時工件塑性變形大 ,摩擦劇烈,切削溫度高 ,因此在重型車削中很少用 YG 類 硬質合金 .YT 類硬質合金有高硬度和耐磨性、高耐熱性、抗粘結擴散能力和抗氧化能力 ,是 重型車削常用地刀具材料 ,適于加工鋼料 .然而在低速車削時 ,切削過程不平穩(wěn)會造成 YT 類 合金地韌性差 ,產

51、生崩刃：尤其是加工一些高強度合金材料時 ,YT 類硬質合金耐用度下降快 , 無法滿足使用要求 .在這種情況下應選用 YW 類刀具或細晶粒、超細晶粒合金刀具 （如 643 等）細晶粒合金地耐磨性好，更適用于加工冷硬鑄鐵類產品，效率較YW類刀具可提高1倍以 上.用硬質合金刀具提高重型加工地車削速度 ,是提高生產率地關鍵之一 ,也是縮短生產循 環(huán)期地有利因素 .工序中分幾個行程切除大余量 ,每次地切削深度很小 ,而利用硬質合金刀具 地切削性能 ,切削速度就會大大提高 .刀具必須具有足夠地強度 ,較高地精度 ,很好地可靠性 ,較強地適應性 ,較佳地切削 性能和較長地使用壽命等 ,以適應高強度、高速和保

52、證精度加工地要求應盡可能先用通用地標準刀具、不重磨式刀具及可調式刀具等根據零件圖要求 ,要車削地部位有：車圓弧、車端面、車倒角、車螺紋 .因此要先用地 車刀為1 號車刀 外圓車刀 2 號刀 60 度螺紋車刀3 號車刀 切斷刀（二）對刀點、換刀點地確定a 保證加工精度 , 減少誤差b 使機床或夾具容易找正和便于檢查 c 設在被加工零件外 , 防止換刀時刀具碰撞 d 方便程序編制 對刀點 對刀點地確定是為了定位整個零件在工件編程坐標系中地位置 . 因此對刀點地 確定直接影響到零件加工地精度 , 本零件地對刀點確定在零件毛坯右端地做大直徑上 . 換刀點 換刀點是為了方便換刀 , 避免與工件發(fā)生碰撞損

53、壞工件 , 換刀點地設置應當在 不影響零件加工地原則下設置 , 本零件地換刀點設置在起始點位置 .第八章 工藝過程與工藝路線地確定一）工藝過程地確定1、工藝過程和工藝路線 在生產過程中 ,凡是改變生產對象地形狀、尺寸、位置和性質等,使其成為成品或半成品地過程稱為工藝過程 .工藝過程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機械加工、裝配等工 藝過程 ,機械制造工藝過程一般是指零件地機械加工工藝過程和機器地裝配工藝過程地總 和 . 其它過程則稱為輔助過程 .工藝路線 ：制訂機械加工工藝過程 ,必須確定該工件要經過幾道工序以及工序進行地先 后順序.僅列出主要工序名稱及其加工順序地簡略工藝過程,稱為工藝路線

54、.2 、加工定位基準地選擇由于此零件通過一次裝夾實現加工 ,選擇有端面作為加工過程中地基準 . 3、加工階段地劃分粗加工階段 主要切除各表面上地加工余量 ,使毛坯形狀和尺寸接近于成品 .該階段地 特點是使用大功率機床 ,選用較大地切削用量及盡可能提高生產率和降低刀具磨損等.半精加工階段 完成次要表面地加工 ,并為主要表面地精加工作準備 .精加工階段 保證主要表面 達到圖樣要求 .4、加工方法地選擇a 先進行粗加工 , 后進行精加工 b 先近后遠加工 ,減少空行程c 基面先行原則5 、工藝路線 （ 零件圖如下）1）將毛坯伸出卡盤105mm,右端用頂尖固定，輔助裝夾.2）用1號刀,將毛坯直徑由60

55、mm車削至直徑48mm,每次車削3mm.3）用1號刀，從右端開始加工，將距離基準面48mm開始進行球形圓弧加工至40mm.4）用 1 號刀向左加工 ,車削圓弧 R10.5）用1號刀用循環(huán)指令分6次,前5次車削量為5mm,第六次為1mm,向左車削成 22 地圓柱面6）用 1 號刀,車削 R5 地圓弧面 .7）用 1 號刀,車圓角 R1.8）用1號刀，車48地圓柱面9）用 1 號刀,車圓角 R1.10）用1號刀，車32地圓柱面11）用1號刀，車36地圓柱面12）用 2號刀,車螺距為 1.5地螺紋13）用 3號刀, 切下工件.（三）零件圖（ 零件圖如下）106留Ogo6+IHP 令啟&第九章尺寸計算與零件輪廓節(jié)點坐標地計算有公差要求地一律取其平均值節(jié)點坐標計算從右到左開始1.A點(0,0)2.B點(32,-30)3.C點(22,-40)4.D點(22,-55)5.E占八、(27,-60)6.F點(46,-60)7.G點(48,-61)8.H點(48,-65)9.I占八、(46,-66)10.J點(32,-66)11.5(32,-72)12.L點(36.-74)13.M點(36,-90)14.N點