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零件加工类毕业设计范文课件资料
上海震旦职业学院
题目：
数控轴类复合零件加工及工艺设计
系别：
机械电子工程系
专业：
数控技术专业
班级：
学生姓名：
学号：
**********
日期：
一、数控的概况…………………………………………………………………………1
（一）国内外数控系统发展概况…………………………………………………………1
（二）性能发展方向………………………………………………………………………1
（三）功能发展方向………………………………………………………………………2
（四）体系结构的发展……………………………………………………………………2
二、零件图及工艺分析……………………………………………………………………3
（一）零件图………………………………………………………………………………3
（二）工艺分析……………………………………………………………………………3
1.机床的选择及介绍……………………………………………………………………4
2.刀具的选择和切削参数………………………………………………………………4
3.夹具的选择……………………………………………………………………………5
4.夹具的类型……………………………………………………………………………6
5.零件的安装……………………………………………………………………………6
三、零件的加工工艺规程…………………………………………………………………7
（一）数控加工工序………………………………………………………………………7
（二）零件工艺单…………………………………………………………………………7
四、加工程序及其备注……………………………………………………………………8
五、结论……………………………………………………………………………………15
参考文献…………………………………………………………………………………16
致谢……………………………………………………………………………………16
诚信说明…………………………………………………………………………………16
数控车床零件加工及工艺设计
一、数控的概况
（一）国内外数控系统发展概况
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，CAD/CAM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。
（二）性能发展方向
1.高速高精高效化
速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。
由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。
2.柔性化
包含两方面：
数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。
3.工艺复合性和多轴化
以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。
数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。
数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。
（三）功能发展方向
1.用户界面图形化
用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。
由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。
当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。
图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。
2.科学计算可视化
科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。
可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。
在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。
3.插补和补偿方式多样化
多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补（非均匀有理B样条插补）、样条插补（A、B、C样条）、多项式插补等。
多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。
（四）体系结构的发展
1.集成化
采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。
应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。
平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。
应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。
2.模块化
硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。
根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。
3.网络化
机床联网可进行远程控制和无人化操作。
通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。
二、零件图及工艺分析
（一）零件图
图1零件简图
（二）工艺分析
如图1所示，此零件外型规则，被加工部分的各尺寸、形位、表面粗糙度值及凹凸配合等要求较高。
零件结构较为复杂，包含了圆弧，外轮廓，切槽以及三维曲面的加工，且大部分的尺寸均达到IT8--IT7级精度。
工件选用三爪自定心卡盘装夹，由于该零件形状复杂所以把零件分为两步骤完成：
先车基准（零件左端面）→车零件最大外圆ø80→车ø70及台阶面然后调头装夹车ø65台阶轴→车圆锥面→车ø24圆柱→车ø20圆柱以及R10半圆球，以零件右端半圆球的端点做工件坐标系的原点（也是编程原点）。
在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。
因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。
但由于零件设计人员在设计过程中考虑不周或被忽略，常常出现参数不全或不清楚，如圆弧与直线、圆弧与圆弧是相切还是相交或相离。
所以在审查与分析图纸时，一定要仔细核算，发现问题及时与设计人员联系。
1.机床选择及介绍
该零件选用FANUC-OI系统的车床，配备自动刀架及自动定心三爪卡盘，该机床行程600mm适合于加工总长500内的任意轴类零件。
2.刀具的选择和切削参数
车削用量的选择原则是：
（1）粗车时，首先考虑选择一个尽可能大的背吃刀量ap，其次选择一个较大的进给量f,最后确定一个合适的切削进度v。
增大背吃刀量ap可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑，因此根据以上原则选择粗车切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是有利的。
（2）精车时，加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且均匀，因此选择较小（但不太小）的背吃刀量ap和进给量f，并选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度v。
（3）零件的加工高度H≤（1/4-1/6）RD，以保证刀具有足够的刚度。
切削用量的具体数值应根据机床性能，相关的手册并结合实际经验用模拟方法确定。
同时，使主轴转速、背吃刀量及进给速度三者能相互适应，以形成最佳切削用量。
刀具选择的结果如下：
加工步骤
刀具切削参数主轴转速
序号
加工内容
刀具规格
n/r.min
进给速度
v
/mm.min
类型
材料
1
粗加工外轮廓
93°外圆偏刀
硬质合金
700
200
2
精加工外轮廓
93°外圆偏刀
630
160
3
切螺纹退刀槽
切槽刀
500
80
4
车M24螺纹
60°普通螺纹车
500
800
表1刀具的切削参数
93度外圆车刀切槽刀60度螺纹车刀
3.夹具的选择
数控加工对夹具主要有两大要求：
一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。
选用夹具时，通常考虑以下几点：
（1）尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，避免采用专用夹具，以缩短生产准备时间。
（2）在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。
（3）装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。
（4）夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。
本次设计采用普通的三爪自动定心卡盘，其工作效率高，使用方便、准确度高。
4.夹具的类型
数控车床上的夹具主要有两类：
一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘（三爪、四爪）中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转
三爪卡盘四爪卡盘
5.零件的安装
（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算的简便性和精确性。
（2）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工表面。
由于本次设计的零件属于短轴类零件，故采用三爪自定心卡盘装夹。
其安装方便、安装精度较高，图2所视。
图2
三、零件的加工工艺规程
（一）数控加工工序
数控加工车削分十三次切削进行加工：
1.然后车削端面作为基准。
2.首先进行车削最大外圆ø80。
3.车ø70轴台阶轴
4.车削台阶平面。
5.调头装夹。
6.车削ø65轴。
7.车削椎面。
8.车削ø24圆柱。
9.车削ø20圆柱。
10.车削球面。
11.切螺纹退刀槽。
12.车削工艺槽。
13.加工螺纹M24。
（二）零件加工工艺单
机械厂
产品名称或代号
零件名称
零件图号
轴类零件
轴类零件
001
工艺序号
程序编号
夹具名称
使用设备
001
WK11111
无
数控车床
工步号
工步内容
刀具号
备注
1
车削端面
T01
自动
2
车削最大外圆
T02
自动
3
车削ø70圆柱
T01
自动
4
车削台阶平面
T02
自动
5
调头装夹
手动
6
车削ø65圆柱
T01
自动
7
车削椎面
T01
自动
8
车削ø24圆柱
T01
自动
9
车削ø20圆柱
T01
自动
10
车削球面
T01
自动
11
切螺纹退刀槽
T03
自动
12
车削工艺槽
T03
自动
13
加工螺纹M24
T04
自动
表2数控加工工序表
四、加工程序及其备注
加工程序：
N10G50S10000；程序开始
N12G00G97S700T01
N14M03
N16M08
N18G00X46.777Z27.753
N20G00X49.807Z0.807
N22G00X44.807Z0.807
N24G00X44.100Z0.100
N26G01X44.100Z-24.100F200
N28G00X44.807Z-23.393
N30G00X49.807Z-23.393
N32G00X49.807Z0.807
N34G00X42.807Z0.807
N36G00X42.100Z0.100
N38G01X42.100Z-24.100F200
N40G00X42.807Z-23.393
N42G00X47.807Z-23.393
N44G00X47.807Z0.807
N46G00X40.807Z0.807
N48G00X40.100Z0.100
N50G01X40.100Z-24.100F200
N52G00X40.807Z-23.393
N54G00X45.807Z-23.393
N56G00X45.807Z-0.293
N58G00X40.807Z-0.293
N60G00X40.100Z-1.000
N62G01X40.100Z-11.000F200
N64G01X40.100Z-23.000
N66G00X41.100Z-23.000
N68G00X49.807Z-23.000
N70G00X46.777Z27.753
N72M09
N74M30
N75G50S0
N76G00G97700T02
N77M03
N78M08
N79G00X42.450Z24.023
N80G00X46.966Z24.023
N81G00X46.966Z3.600
N82G00X46.966Z-1.400
N83G00X46.100Z-1.900
N84G41
N85G01X-0.100Z-1.900F200
N86G00X0.766Z-1.400
N87G00X0.766Z3.600
N88G00X0.766Z24.023
N89G00X42.450Z24.023
N90G40
N91M09
N92M30
掉头装夹
N10G50S10000
N12G00G97S700T01
N14M03
N16M08
N18G00X27.033Z41.455
N20G00X44.744Z0.807
N22G00X39.744Z0.807
N24G00X39.037Z0.100
N26G41
N28G01X39.037Z-99.900F200
N30G01X40.937Z-99.900
N32G00X40.230Z-99.193
N34G00X45.230Z-99.193
N36G00X45.230Z0.807
N38G00X37.744Z0.807
N40G00X37.037Z0.100
N42G01X37.037Z-99.900F200
N44G01X39.037Z-99.900
N46G00X38.330Z-99.193
N48G00X43.330Z-99.193
N50G00X43.330Z0.807
N52G00X35.744Z0.807
N54G00X35.037Z0.100
N56G01X35.037Z-99.900F200
N58G01X37.037Z-99.900
N60G00X36.330Z-99.193
N62G00X41.330Z-99.193
N64G00X41.330Z0.807
N66G00X33.744Z0.807
N68G00X33.037Z0.100
N70G01X33.037Z-99.900F200
N72G01X35.037Z-99.900
N74G00X34.330Z-99.193
N76G00X39.330Z-99.193
N78G00X39.330Z0.807
N80G00X31.744Z0.807
N82G00X31.037Z0.100
N84G01X31.037Z-84.603F200
N86G03X32.600Z-90.000I-8.537K-5.397
N88G01X32.600Z-99.900
N90G01X33.037Z-99.900
N92G00X32.330Z-99.193
N94G00X37.330Z-99.193
N96G00X37.330Z0.807
N98G00X29.744Z0.807
N100G00X29.037Z0.100
N102G01X29.037Z-82.301F200
N104G03X31.037Z-84.603I-6.537K-7.699
N106G00X31.257Z-83.627
N108G00X36.257Z-83.627
N110G00X36.257Z0.807
N112G00X27.744Z0.807
N114G00X27.037Z0.100
N116G01X27.037Z-80.976F200
N118G03X29.037Z-82.301I-4.537K-9.024
N120G00X28.956Z-81.304
N122G00X33.956Z-81.304
N124G00X33.956Z0.807
N126G00X25.744Z0.807
N128G00X25.037Z0.100
N130G01X25.037Z-80.224F200
N132G03X27.037Z-80.976I-2.537K-9.776
N134G00X26.723Z-80.027
N136G00X31.723Z-80.027
N138G00X31.723Z0.807
N140G00X23.744Z0.807
N142G00X23.037Z0.100
N144G01X23.037Z-79.914F200
N146G03X25.037Z-80.224I-0.537K-10.086
N148G00X24.530Z-79.362
N150G00X29.530Z-79.362
N152G00X29.530Z0.807
N154G00X21.744Z0.807
N156G00X21.037Z0.100
N158G01X21.037Z-72.399F200
N160G01X22.600Z-76.983
N162G01X22.600Z-79.900
N164G03X23.037Z-79.914I-0.100K-10.100
N166G00X22.369Z-79.171
N168G00X27.369Z-79.171
N170G00X27.369Z0.807
N172G00X19.744Z0.807
N174G00X19.037Z0.100
N176G01X19.037Z-66.532F200
N178G01X21.037Z-72.399
N180G00X21.478Z-71.501
N182G00X26.478Z-71.501
N184G00X26.478Z0.807
N186G00X17.744Z0.807
N188G00X17.037Z0.100
N190G01X17.037Z-60.665F200
N192G01X19.037Z-66.532
N194G00X19.478Z-65.635
N196G00X24.478Z-65.635
N198G00X24.478Z0.807
N200G00X15.744Z0.807
N202G00X15.037Z0.100
N204G01X15.037Z-54.900F200
N206G01X15.072Z-54.900
N208G01X17.037Z-60.665
N210G00X17.478Z-59.768
N212G00X22.478Z-59.768
N214G00X22.478Z0.807
N216G00X13.744Z0.807
N218G00X13.037Z0.100
N220G01X13.037Z-54.900F200
N222G01X15.037Z-54.900
N224G00X14.330Z-54.193
N226G00X19.330Z-54.193
N228G00X19.330Z0.807
N230G00X11.744Z0.807
N232G00X11.037Z0.100
N234G01X11.037Z-19.900F200
N236G01X12.100Z-19.900
N238G01X12.100Z-50.000
N240G01X12.100Z-54.900
N242G01X13.037Z-54.900
N244G00X12.330Z-54.193
N246G00X17.330Z-54.193
N248G00X17.330Z0.807
N250G00X9.744Z0.807
N252G00X9.037Z0.100
N254G01X9.037Z-7.490F200
N256G03X10.100Z-12.000I-9.037K-4.510
N258G01X10.100Z-19.900
N260G01X11.037Z-19.900
N262G00X10.330Z-19.193
N264G00X15.330Z-19.193
N266G00X15.330Z0.807
N268G00X7.744Z0.807
N270G00X7.037Z0.100
N272G01X7.03
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