毕业设计（论文）复杂轴类零件工艺分析和加工编程.doc

目 录摘 要 IAbstract 错误！未定义书签第一章 概述 - 1 -1.1数控机床的优点 - 1 -1.2数控机床的发展趋势 - 2 -1．2.1 高速、高精加工技术及装备的新趋势 - 2 -1.2 .2轴联动加工和复合加工机床快速发展 - 3 -1.2.3 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 - 3 -1.2.4 重视新技术标准、规范的建立 - 4 -1.4数控机床的分类 - 5 -1.4.1按加工工艺方法分类 - 5 -1.4.2按控制运动轨迹分类 - 6 -1.4.3按驱动装置的特点分类 - 7 -第二章 工艺分析及加工前的准备 - 9 -2.1零件图工艺分析 - 9 -2.2选择设备 - 10 -2.3确定零件的定位基准和装夹方式 - 10 -2.4确定加工顺序及进给路线 - 10 -2.5 刀具的选择： - 12 -2.5.1选 择 数控刀具的原则 - 12 -2.5.2切削用量选择 - 14 -2.5.3工序划分的主要原则； - 15 -2．6加工步骤： - 17 -2.7装夹方式和夹具的选择： - 17 -2.7.1．夹具的选择 - 17 -2.7.2．夹具的类型 - 17 -2.7.3．工件装夹方法的选择 - 18 -第三章数控机床编程 - 18 -3.1数控车床的编程特点 - 18 -3.1.1  机床坐标轴 - 19 -3.1.2  机床原点、参考点、机床坐标系 - 19 -3.1.3  工件原点和 212 件坐标系 - 20 -3.1.4  绝对编程与增量编程 - 20 -3.1.5  直径编程和半径编程 - 21 -3.2数控车床的程序 - 21 -第四章总体体会 - 30 -参考文献： - 31 -- 2 -第一章 概述 引言我做的是复杂轴类零件，该零件表面由圆柱、顺圆弧、螺纹等表面组成。

其中多个直径尺寸有较严的尺寸精度和表面粗糙度等要求；圆柱φ40㎜、60㎜的尺寸公差要求较高尺寸标注完整，轮廓描述清楚零件材料为45钢，无热处理和硬度要求通过该零件的工艺分析和加工编程我熟悉了轴类别零件的加工过程1.1数控机床的优点数控机床采用了计算机数控（ Computerized Nuinerically Control ）系统，因此也称为计算机数控机床或 CNC 机床数控机床作为一种新型的自动化机床、在具有高自动程度的同时还具有广泛的通用性这是因为数控机床都具有以下一些共同的优点：（1）数控机床能缩短生产准备时间，增加切削加工时间的比率最佳切削参数和最佳走刀路线的合理使用，能够大大地缩短加工时间，提高生产率2）数控机床按照程序自动加工，不需要人工干预，而且还可以利用软件进行校正及补偿因此，使用数控机床进行生产，可以保证零件的加工精度稳定产品质量3）只要改变程序，就能改变数控机床刀具与工件之间的相对运动轨迹，就可以加工不同的零件，使数控加工具备了广泛的适应性和较大的灵活性从而能够完成很多普通机床难以完成或者不能加工的、具有复杂型面的零件的加工4）许多数控机床能够实现生产加工过程中的自动换刀，使得零件一次性装夹之后，数控机床就能完成零件的多个加工部位的加工，真正实现了一机多用，大节省了设备和厂房面积。

生产者可以精确计算生产成本，并对生产进度进行合理的安排，从而在一事实上程度上可以加速资金的周转，切实提高经济效益5）在一般情况下，数控机床在加工生产过程中不需要特别的专用夹具，普通的通用夹具就能满足数控加工的要求与普通机床相比，使用数控机床进行生产时，专用夹具设计制造和存放的费用可以大大的减少6）运用数控机床进行生产，能够大减轻工人的劳动强度1.2数控机床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：1．2.1 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10μm提高到5μm，精密级加工中心则从3～5μm，提高到1～1.5μm，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01μm)     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1.2 .2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。

1.2.3 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      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。

1.2.4 重视新技术标准、规范的建立 如前所述，开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，美国、欧共体和日本等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     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（STEP－NC），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(1999.1.1～2001.12.31)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数控加工是对学生完成课程后，对机械加工工艺过程、数控加工工艺和夹具结构进一步了解的练习性的实践环节，是学习深化与升华的重要过程，是对学生综合素质与工程实践能力的培养1.4数控机床的分类1.4.1按加工工艺方法分类 1．金属切削类数控机床 与传统的车、铣、钻、磨、齿轮加工相对应的数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控齿轮加工机床等。

尽管这些数控机床在加工工艺方法上存在很大差别，具体的控制方式也各不相同，但机床的动作和运动都是数字化控制的，具有较高的生产率和自动化程度。