轴类零件机械加工艺规程设计开题报告.docx
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轴类零件机械加工艺规程设计开题报告
xx学院
毕业设计（论文）开题报告
题目：
轴类零件机械加工
工艺规程设计
系 别：
专业班级：
学生姓名：
学号：
指导教师：
20 年 月 日
学生姓名
专业班级
学 号
指导教师
黄顺喜
开题时间
毕业设计题目
轴类零件机械加工工艺规程设计
一、选题的依据
本课题是以实践为主，理论与实践相结合的，通过对该轴类零件的设计与分析。
如材料毛坯、刀具、夹具、量具的选择。
可以提高我们对零件图的分析能力，选择经济高效的加工设备，制定符合工艺规程的设计方案。
通过本次设计，可以提升自己对数控加工原理及电气控制等理论水平。
提高动手及工程绘图的能力，以及对AUTOCAD、PRO/E等制图软件的熟练掌握。
1.选题的目的，本课题的理论意义和实践意义：
目的：
数控加工与编程毕业设计是数控专业教学体系中构成数控加工技术专业知识及专业技能的重要组成部分，是运用数控原理、数控工艺、数控编程、专业软件等专业知识和数控机床实际操作的一次综合练习。
通过设计巩固自己对知识的掌握。
理论意义:
如何保证各轴类零件加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之间的相互位置精度。
轴类零件加工的典型工艺路线如下：
毛坯及其热处理→预加工→车削外圆→铣键槽等→热处理→磨削
实践意义:
根据所给零件图进行数控加工工艺零件分析，编制零件的数控加工程序，利用数控机床进行零件加工并进行零件精度自检。
2.本课题国内外的研究现状及生产需求状况：
数控机床的国内外发展现状：
数控技术和数控机床是制造业现代化的基础，是一个国家综合国力的重要体现。
近几年来，在引进消化国外数控技术的基础上，我国已生产出自主版权的数控系统和数控机床，但是中、高档以上的数控系统仍然是以进口产品为主。
研究数控系统及技术的现状与未来发展方向，将对开发中高档的数控产品，扩大数控机床市场份额起到重要作用。
生产需求状况：
目前，我国数控机床操作技术工人缺少达60万人，一些企业开出月薪6000元都找不到会操作数控机床的人才。
具有数控知识的技工年薪更是高达30万元。
有关人士指出，我国现在急缺两类人才，一类是国际型的高级人才，一类是身怀绝技的技术工人，前一类已引起社会的广泛关注，而后一类却还没有引起应有的重视。
3、本课题的发展趋势及存在的主要问题
发展趋势：
2007年4月19日从第七届中国国际机床展获悉，随着科学技术不断的发展，数控机床的发展也越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。
（1）高性能：
随着数控系统集成度的增强，数控机床也实现多台集中控制，甚至远距离遥控。
（2）高精度：
数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。
（3）高速度：
数控机床各轴运行的速度将大大加快。
（4）高柔性：
数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。
（5）模块化：
数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。
我国近几年数控机床虽然发展较快，但与国际先进水平还存在一定的差距，主要表现在：
可靠性差，外观质量差，产品开发周期长，应变能力差。
为了缩小与世界先进水平的差距，有关专家建议机床企业应在以下6个方面着力研究：
1．加大力度实施质量工程，提高数控机床的无故障碍。
2．跟踪国际水平，使数控机床向高效高精度方面发展。
3．加大成套设计开发能力上求突破。
4．发挥服务优势，扩大市场占有率。
5．多品种制造，满足不同层次的用户。
6．模块化设计，缩短开发周期，快速响应市场。
数控机床使用范围越来越大，国内国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们只有紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平。
存在的主要问题：
缺乏像日本“机电法和机信法”那样的指导；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。
二、文献综述
1.詹华西主编《数控加工与编程》第二版西安电子科技大学出版社出版36页
1）机床坐标系、程序原点：
工件坐标系是编程人员在编程时使用的，编程人员选择工件上的某一已知点为原点，建立一个新的坐标系，称为工件坐标系。
工件坐标系一旦成立便一直有效，直到被新的工件坐标系所取代。
工件坐标系的原点选择要尽量满足编程简单，尺寸换算少，引起的加工误差少等特点。
一般情况下，程序原点应选在尺寸标注的基准或定位基准上。
对车床编程而言，工件坐标系的原点一般应选在工件轴线与工件的前端、后端面、卡爪前端面的交点上。
可以通过CNC将相对于程序原点的任意点的坐标转换为相对于机床零点的坐标。
加工开始时要设置工件坐标系，用G92指令可建立工件坐标系；用G54—G59及刀具指令可选择工件坐标系。
编程时需要用到的G代码指令
代码
组
意义
代码
组
意义
代码
组
意义
G00
aa
快速点定位
G20
b
英制单位
G80
e
固定循环取消
G01
直线插补
G21
公制单位
G81-G89
固定循环
G02
顺圆插补
G27
00
回参考点检查
G90
I
绝对坐标编程
G03
逆圆插补
G28
回参考点
G91
增量坐标编程
G32-G33
螺纹切削
G29
回参考点返回
G92
00
预置寄存
G04
00
暂停延时
G40
d
刀补取消
G17
C
Xy平面选择
G41
左刀补
G18
ZX平面选择
G42
右刀补
G19
YZ平面选择
G54-G59
f
零点偏置
第69页
表2-2常用公制螺纹切削的进给次数与背吃刀量（双边）
查得M30×2的螺纹加工要经过5次车削，每次的背吃刀量分别为0.9，0.6，0.6，0.4，0.1。
2.李华主编《机械制造技术》第一版北京高等教育出版社2005年3月23页-24页
切削用量
在切削加工过程中，针对不同的工件材料。
工件结构，加工精度，刀具材料和其他技术的经济要求，所需的成形运动的量值也不相同，根据加工要求选定适宜的成形运动量值，就是切削要素的选择，主运动速度、进给运动速度或进给量，还有切入运动的切入量等切削要素，成为切削用量。
1）切削速度Vc，切削速度是主运动的线速度
Vc=∏dn/1000
d—作主运动的回转体上某一点的回转直径mm
n—作主运动的回转体的转速r/min或r/s
2）进给速度Vf，进给量f1和每齿进给量方f2
Vf=nf1=nf2
3）背吃刀量Ap
主运动是回转运动时：
Ap=1/2（dw-dm）
主运动是直线运动时：
Ap=Hw-Hm
式中：
dw：
工件待加工表面直径。
Dm：
工件已加工表面直径。
Hw：
工件待加工表面厚度。
Hm：
工件已加工表面厚度。
3.李华主编《机械制造技术》 第二版 北京 高等教育出版社 2005年3月
215页-216页
1）加工方法的选择
加工方法的选择原则是在保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的前提下，兼顾生产效率和加工成本。
车削加工是加工轴类、盘套类零件的主要方法。
应用车削加工方法可以加工各种回转体内外表面。
采用特殊的装置或技术后，在车床上还可以车削非圆零件表面，如凸轮、端面螺纹等。
75页
2）零件的安装与夹具的选择
力求设计、工艺与编程计算的基准统一，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，在零件的加工过程中尽可能地采用统一的定位基准。
避免采用占机人工调整式加工方案，以充分发挥数控机床的效能，夹具结构应力求简单，零件的装卸要迅速、方便，以缩短机床的停顿时间。
4.李澄主编《机械制图》第二版北京高等教育出版社
零件图的分析
了解零件图，从零件图的位置尺寸，形位尺寸去分析，弄清楚零件的实体形状，测量孔的内径和轴的外径，分别用到百分表和游标卡尺，测量圆角用圆角规测量，测量角度用游标量角器，在加工过程要保证零件的精度就要边加工边测量。
为了使零件图表达得清楚，会用到剖视图，局部放大图等。
螺纹的形成与测量，螺纹的形成与测量，螺纹的牙型高，齿高，螺距，螺纹线数，绕向。
5.薛彦成主编《公差配合与技术测量》第二版北京机械出版社216页
先要进行公差的计算
这其中有孔和轴的尺寸偏差与公差
尺寸偏差:
孔上偏ES=Dmax-D
孔下偏差:
EI=Dmin-D
轴上偏差:
es=dmax-d
轴下偏差:
ei=dmin-d
尺寸公差:
孔公差TD=Dmax-Dmin=︱ES-EI︱
轴公差:
Td=dmax-dmin=︱es-ei︱
根据计算的尺寸，及零件本身的所要求的尺寸可查表2-4，表2-6，表2-7得公差值及轴孔的基本偏差值。
根据零件图的公差要求查表4-1形位公差项目，位置公差可分为定向、定位和跳动三类公差，定向公差有平行度，垂直度和倾斜度三个项目。
同轴度：
同轴度公差是限制被测要素轴线对基准要素、轴z线的同轴位置误差。
测量方法：
将零件的基准轮廓要素架在两个刃口状的V形块上，并调整公共基准轴线使二端等高。
沿被测圆柱的轴剖面移动两指示器，测量各对应点读数值，即︱M1-M2︳,取其中最大值作为该剖面内的同轴位置误差,转动被测零件,按上述方法测量若干剖面,取各个剖面测得的读数中的最大（绝对值）作为该零件的同轴度误差.
表面粗糙度:
经机械加工之后的零件表面,总是要出现宏观和微观的几何形状误差,我们把微观几何误差即微小的峰谷高低程度称为表面粗糙度.
表面粗糙度的选择、测量、标注
三、本课题主要研究内容
1、本课题拟解决的主要问题
（1）、如何进行加工工艺分析；
（2）、如何进行工件夹具的设计；
（3）、如何正确在加工过程中进行准确测量；
（4）、如何进行刀具的正确选择；
（5）、如何保证加工精度及表面粗糙度；
2、设计方案、实验方案、论证方案的比较和选择等
设计方案
（1）分析表达方案分析零件图的视图布局，找出主视图、其它基本视图和辅助视图所在的位置。
根据剖视、断面的剖切方法、位置，分析剖视、断面的表达目的和作用。
（2）分析形体、想出零件的结构形状这一步是看零件图的重要环节。
先从主视图出发，联系其他视图、利用投影关系进行分析，弄清零件各部分的结构形状，想象出整个零件的结构形状
（3）分析尺寸先找出零件长、宽、高三个方向的尺寸基准，然后从基准出发，搞清楚哪些是主要尺寸。
再用形体分析法找出各部分的定形尺寸和定位尺寸。
在分析中要注意检查是否有多余的尺寸和遗漏的尺寸，并检查尺寸是否符合设计和工艺要求。
（4）分析技术要求分析零件的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和其他技术要求，弄清楚零件的哪些尺寸要求高，哪些尺寸要求低，哪些表面要求高，哪些表面要求低，哪些表面不加工，以便进一步考虑相应的加工方法。
实验方案：
计算机辅助设计（CAD，PRO/E）绘制零件图；提供CAD／CAM自动机床加工软盘或普通机床加工用的样板或刀具。
论证方案:
对轴类件进行匝力分析，计算出可用的流线形线型；人机对话，选择符合设计要求的最佳线型，并对新设计轴类件计算疲劳寿命及进行可靠性分析；计算机辅助设计（CAD），绘制工程图；提供CAD／CAM自动机床加工软盘或普通机床加工用的样板或刀具。
3、预期结果
分析零件图知所加工的零件属于细长轴零件，所以加工时容易晃动，故工件装夹时可以采用一端用顶尖装夹，加工时先加工零件右表面，第一次装夹时，毛坯伸出长度为110∽120mm。
右端用顶尖顶住，以便保证零件的同轴度，首先加工出端面与外圆，接着加工出切槽和螺纹，第一次装夹是加工到外圆直径为Φ53mm轴长为105mm处，并保证加工精度。
第二次装夹，卡盘夹于外圆直径为Φ44mm处，为保证零件表面质量装夹是零件表面应用套筒装夹，准确计算出零件各加工点的坐标。
最终加工出标准的零件.
4、设计编程
通过编程，并在数控机床上进行调试，使自己熟悉数控车床和数控铣床的操作和编程流程；
5、熟悉数控机床的基本操作
四、本课题的主要工作方法
1.分析零件的尺寸公差、形位公差、表面粗糙度和其他技术要求，弄清楚零件的哪些尺寸要求高，哪些尺寸要求低，哪些表面要求高，哪些表面要求低，哪些表面不加工，以便进一步考虑相应的加工方法。
2.计算机辅助设计（CAD，PRO/E）绘制零件图；提供CAD／CAM自动机床加工软盘或普通机床加工用的样板或刀具。
3.利用数控机床加工出零件模型.
4.在毕业设计期间，听从指导老师的指导，按照题目和任务的具体要求，制定出毕业设计时间安排。
经指导老师批准后，在规定的时间内完成毕业设计的全部工作。
5.要求自己树立严肃、严密、严谨的科学作风，虚心听取教师指导，独立完成设计任务。
6.所做的毕业设计要结合工程实际的课题进行犯案论证。
论证时应进行技术经济分析，其内容包括三个部分：
技术可行性分析、经济合理性分析以及综合评价与比较、择优。
7.绘制的工程图纸应贯彻《技术制图与机械制图》的国家标准。
8.设计类的绘图（A4）图纸最少一张，并且用计算机进行设计、计算和绘图并且打印图纸
五、本课题存在的主要困难及解决方法
本课题存在的问题：
1、如何进行加工工艺分析；
2、如何进行工件夹具的设计；
3、如何正确在加工过程中进行准确测量；
4、如何进行刀具的正确选择；
5、如何保证加工精度及表面粗糙度；
解决的方法：
1、通过仔细阅读研究设计任务书，通过图纸研究加工工艺及零件形状设计加工夹具
2、采用正确的测量方法保证测量的准确；
3、根据所设计的工件的加工要求选择刀具；
4、采用先里后外的铣削方式保证加工精度；
5、严格按设计任务书完成设计任务；
六、毕业设计（论文）的总体安排与进度计划
该课题计划于20年月完成，具体时间安排如下：
指导教师评阅意见及建议：
指导教师签字：
年 月 日
专业教研室毕业设计（论文）开题报告检查小组审核意见
难 度
□偏大
□适中
□偏小
分 量
□偏多
□适中
□偏少
综合训练程度
□很 好
□一 般
□不合格
□ 同意开题 □ 不合格，需重新开题
教研室主任签字：
年 月 日
升级会员 