轴套类零件的数控车削加工程序的编制doc 43页.docx
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轴套类零件的数控车削加工程序的编制（doc43页）
绪论………………………………………………………………………………3
摘要………………………………………………………………………………5
毕业设计说明书…………………………………………………………………6
第一章数控技术概述………………………………………………………7
1.1数控技术的基本情况…………………………………………………7
1.2数控技术的发展状况…………………………………………………8
1.3数控技术的发展趋势………………………………………………11
1.4数控技术发展特点…………………………………………………12
第二章结构及毛坯分析………………………………………………14
2.1毛坯分析………………………………………………14
2.2完整性分析………………………………………………14
2.3正确性分析………………………………………………14
第三章轴套类零件的数控车削加工工艺…………………………………15
3.1零件图的工艺分析………………………………………………15
3.2圆锥心轴的设计………………………………………………16
3.3装夹方案的确定………………………………………………17
3.4确定加工顺序及走刀路线………………………………18
3.5夹具及量具的选择…………………………………………21
3.6刀具的选择………………………………………………………22
3.7切削用量的选择………………………………………………24
3.8切削加工工艺与刀具卡片………………………………25
第四章加工程序的编制………………………………………………29
设计总结…………………………………………………………………34
致谢………………………………………………………………………………35
参考文献…………………………………………………………………………36
绪论
数控机床是用数字优化的代码将零件加工过程所需各种操作和步骤以及刀具与工件这间的相对位置，再记录在程序介质上，送入计算机或数控系统译码。
其数控程序能保证加工出符合零件图样要求的合格零件。
还应充分利用数控机床是用数字优化的代码将零件加工过程中所需的各种操作和步骤以数控机床的各种功能使数控机床能安全、可靠、高效地工作。
一.数控加工的工作原理：
数控加工是根据零件图样及工艺要求编制零件加工程序，再输入到机床，机床的控制系统对输入信息进行处理与运算。
并不断地向直接指挥机床运动功能部件机床的伺服机构发送信号，伺服系统把来自说控装置的脉冲信号转换为机床移动部件运动。
然后由传动机构驱动数控机床，机床以按给定的程序对机械零件进行加工。
二.数控编程及其发展
1.数控加工的发展
数控机床和普通机床不同，数控机床其加工过程不需要人工操作，而是由给定的程序进行控制。
在数控机床加工零件时，首先要分析零件图样，确定工件在机床上的加工方式，加工顺序，加工路线及刀具，家具和切削用量的选择，然后把全部工艺过程以及其他辅助功能（主轴正反转，切削液的开与关。
变速换刀等）。
按运动顺序用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经调试后，记录在控制介质（或程序载体上），最后输入到数控装置中，从而控制数控机床完成工件的全部加工过程。
这种从零件图样到编织成控制介质的过程为数控加工程序编制。
2.数控编程有手动编程和计算机编自动程
1）手工编程：
是指程序编制的，整个步骤几乎全部由人工来完成的，对于几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序太长，计算比较简单，出错的机会比较小，可用手工编程，既及时有经济，因而手工编程被广泛应用于形状简单的点位加工，非圆弧、曲线、曲面等表面。
或加工程序较长时，使用手工编程将十分繁琐费时，而且容易出错，常会出现手工编程工作跟不上，数控机床加工的情况影响机床的开动率，此时必须用自动编程方法编制程序，以提高效率。
2）计算机自动编程：
自动编程需要编程人员根据零件图样用数控语言编制一个简短的零件源程序，然后输入到计算机，计算机经过翻译处理和刀具刀具运动轨迹处理生成刀具位置数据，再经后置处理，即可生成零件的加工程序。
目前是采用计算机实现数字程序控制的技术。
这种技术用计算机按事先存储的控制程序来执行对个设备的控制功能，由于采用计算机代替原先用的逻辑电路组成的数控装置，使输入的存储、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均用计算机软件来完成。
三.数控加工的特点：
同常规加工相比，数控加工具有如下特点：
1.自动化程度高
在数控机床加工零件时，除了手工装卸工件外，全部加工过程都由机床自动完成。
在柔性制造系统上、下料、检测、诊断、对刀、传输、管理等也都由机床自动完成，这样减轻操作者的劳动强度，改善了劳动条件。
2.加工精度高、加工质量稳定
数控加工的尺寸精度通常在0.005mm---0.1mm之间，目前最高的尺寸精度可达+0.0015mm，不受零件形状复杂度的影响，加工消除了操作者的人为误差。
提高了同批零件尺寸的一致性。
3.加工对象的适用性强
当加工对象改变时，除了相应的更换刀具和解决工件的装夹方式，只要重新编程并输入该零件的加工程序，便可自动加工出新的零件，不必对任何复杂的调整。
4.生产效率高
一方面是自动化程序高，在一次装夹中能完成，较多表面的加工、省去了画线、多次装夹、检测等工序；另一方面是运动速度快、空间时间短、数控车床的主轴转速已经达到5000-7000r/min。
5.易于建立计算机通讯网络
由于数控机床是使用数字信息，易于与计算机辅助设计和制造（CAD/CAM）系统联接。
形成与数控机床紧密结合的一体化系统。
当然，数控加工在某方面也有不足之处，就是数控机床价格昂贵、加工成本高、技术复杂、对工艺和编程要求较高、加工中难以调整、维修困难。
摘要
数控技术是以数字量编程实现控制机械或其他设备自动工作的
技术。
世界经济发展的趋势表明，制造业是一个国家经济发展的基石而机械制造技术是现代化经济的重要保障。
在当今世界上，高度发展的制造业和先进的制造技术已经成为衡量一个国家综合经济实力和科技水平的重要标志，成为一个国家在竞争激烈的国际市场上获胜的关键因素。
在经济全球化的过程中，随着劳动和资源密集型产业向发展中国家的转移，我国真在逐步成为世界的重要基地。
但是，由于我国工业进程起步较晚，与国际先进水平相比，制造业和制造技术还存在着阶段性的差跕，因此我们必须加强对制造技术的研究，大胆的进ࡌ技术革新，同时积极引进和消化外来技术和理念，尽快形成我国自主创新和跨越式发展的先进技术体系。
使我过的制造业立䪎不败之地。
机械加工技术在我国在我国现代的形式下还ঁ持续一段时间。
机械犠緥的工艺是现代加工技术的核ῃ部分。
所以研究机械加工工艺具有一定的实用性 近年来，由于在机械制造领域采用了微电子、传感技术、机电一体化技䜯等，使机械制造技术取得了长足的发展。
精密和超精ᯆ加工、柔性化和自动化制造、高速高效切削、智能化控制是机械制造技术发展的主要方向
【关键词】轴套 工艺设计 数控加工
毕业设计说明
一、任务：
用数控车床完成如零件图所示零件加工，毛坯外形尺寸为50mm×100mm50mm×52mm除上表面以外的其他表面均已加工，并符合尺寸与表面粗糙度值、要求材料为45号钢，按图样要求完成零件节点、基点、计算、设定工件坐标系，制定正确的工艺方案选择合理的刀具和切削工艺参数，编写数控加工程序。
本次设计选用的机床为FANUC-0i系统的数控车床。
二、方案：
轴承零件加工方案:
粗车—半精车—精车
套筒零件加工方案：
粗车外圆—粗精镗内孔—精车外圆
三、刀具选择及工艺路线：
（一）.工艺分析：
如图所示零件，被加工部分的各尺寸、位置、表面粗糙度等要求较高，零件复杂度一般，包括了平面、槽、钻孔、圆弧
内外螺纹等不同平面的加工，且尺寸均达到IT8-IT7级精度。
选用三爪自定心卡盘装夹工件，利用尾座顶尖顶紧工作，1号刀为标准刀，其余各刀都按标准刀来设置刀具补偿。
（二）.刀具的选择：
选择合适的刀具和加工参数，对于金属切削加工能取到事半功倍的效果。
反之，在加工中刀具选择不合理，事倍功半。
第一章数控技术概况
1.1：
数控机床的基本概念
数控技术是数字控制（NumericalControl）技术的简称。
它采用数字化信号对被控制设备进行控制，使其产生各种规定的运动和动作。
利用数控技术可以把生产过程用某中语言编写的程序来描述，将程序以数字形式送入计算机或专用的数字计算装置进行处理输出，并控制生产过程中相应的执行程序，从而使生产过程能在无人干预的情况下自动进行，实现生产过程的自动化。
采用数控技术的控制系统称为数控系统（NumericalControlSystem）。
根据被控对象的不同，存在多种数控系统，其中产生最早应用最广泛的是机械加工行业中的各种机床数控系统。
所谓机床数控系统就是以加工机床为控制对象的数字控制系统。
我国数控技术起步于1958年，在近50年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。
在此阶段，由于国外的技术封锁和我国基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。
第二阶段是在国家的“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。
在此阶段由于改革开放、国家的重视、研究开发环境和国际环境的改善，我国的数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。
第三阶段是在国家的“八五”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，在此阶段我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。
1.取得的成绩
纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过四个五年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩：
——奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术：
我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化和产业化。
——初步形成了数控产业基地在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂、兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。
这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。
——建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。
2.存在的差距
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，但也要清醒的认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平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，但横向比（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，即一些高精尖的技术水平差距有扩大趋势。
与国外水平相比时，我国数控技术水平和产业化水平大致估计如下：
1）技术水平比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）产业化水平市场占有率低，品种覆盖面小，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；外观质量相对较差；可靠性不高，商品化程度不足；数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。
3）可持续发展的能力对竞争前数控技术的研究开发、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。
3.主要原因分析
1）认识方面对国产数控产业进程的艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；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较多，从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题较少；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）机制方面人才流失，制约了技术及技术路线创新以及产品创新，也制约了规划的有效实施。
4）技术方面企业在技术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。
1.2：
数控技术的发展现状
20世纪人类社会最伟大的科技成果是计算机的发明与应用，计算机及控制技术在机械制造设备中的应用是世纪内制造业发展的最重大的技术进步。
自从1952年美国第1台数控铣床问世至今已经历了50个年头。
数控设备包括：
车、铣、加工中心、镗、磨、冲压、电加工以及各类专机，形成庞大的数控制造设备家族，每年全世界的产量有10～20万台，产值上百亿美元。
世界制造业在20世纪末的十几年中经历了几次反复，曾一度几乎快成为夕阳工业，所以美国人首先提出了要振兴现代制造业。
90年代的全世界数控机床制造业都经过重大改组。
如美国、德国等几大制造商都经过较大变动，从90年代初开始已出现明显的回升，在全世界制造业形成新的技术更新浪潮。
如德国机床行业从2000年至今已接受3个月以后的订货合同，生产任务饱满。
我国数控机床制造业在80年代曾有过高速发展的阶段，许多机床厂从传统产品实现向数控化产品的转型。
但总的来说，技术水平不高，质量不佳，所以在90年代初期面临国家经济由计划性经济向市场经济转移调整，经历了几年最困难的萧条时期，那时生产能力降到50%，库存超过4个月。
从1995年“九五”以后国家从扩大内需启动机床市场，加强限制进口数控设备的审批，投资重点支持关键数控系统、设备、技术攻关，对数控设备生产起到了很大的促进作用，尤其是在1999年以后，国家向国防工业及关键民用工业部门投入大量技改资金，使数控设备制造市场一派繁荣。
从2000年8月份的上海数控机床展览会和2001年4月北京国际机床展览会上，也可以看到多品种产品的繁荣景象。
但也反映了下列问题.
（1）低技术水平的产品竞争激烈，互相靠压价促销；
（2）高技术水平、全功能产品主要靠进口；
（3）配套的高质量功能部件、数控系统附件主要靠进口；
（4）应用技术水平较低，联网技术没有完全推广使用；
（5）自行开发能力较差，相对有较高技术水平的产品主要靠引进图纸、合资生产或进口件组装。
数控技术经过50年的2个阶段和6代的发展：
第1阶段：
硬件数控（NC）
第1代：
1952年的电子管
第2代：
1959年晶体管分离元件
第3代：
1965年的小规模集成电路
第2阶段：
软件数控（CNC）
第4代：
1970年的小型计算机
第5代：
1974年的微处理器
第6代：
1990年基于个人PC机（PC-BASEO）
第6代的系统优点主要有：
（1）元器件集成度高，可靠性好，性能高，可靠性已可达到5万小时以上；
（2）基于PC平台，技术进步快，升级换代容易；
（3）提供了开放式基础，可供利用的软、硬件资源丰富，使数控功能扩展到很宽的领域（如CAD、CAM、CAPP，连接网卡、声卡、打印机、摄影机等）；
（4）对数控系统生产厂来说，提供了优良的开发环境，简化了硬件。
目前，国际上最大的数控系统生产厂是日本FANUC公司，1年生产5万套以上系统，占世界市场约40%左右，其次是德国的西门子公司约占15%以上，再次是德海德汉尔，西班牙发格，意大利菲地亚，法国的NUM，日本的三菱、安川。
国产数控系统厂家主要有华中数控、北京航天机床数控集团、北京凯恩帝、北京凯奇、沈阳艺天、广州数控、南京新方达、成都广泰等，国产数控生产厂家规模都较小，年产都还没有超过300～400套。
近10年数控机床为适应加工技术发展，在以下几个技术领域都有巨大进步。
（1）高速化
由于高速加工技术普及，机床普遍提高各方面速度，车床主轴转速由3000～4000ｒ/min提高到8000～10000ｒ/min，铣床和加工中心主轴转速由4000～8000ｒ/min提高到12000ｒ/min、24000ｒ/min、40000ｒ/min以上快速移动速度由过去的10～20ｍ/min提高到48ｍ/min、60ｍ/min、80ｍ/min、120ｍ/min在提高速度的同时要求提高运动部件起动的加速度，其已由过去一般机床的0.5g重力加速度）提高到1.5～2Ｇ，最高可达15Ｇ，直线电机在机床上开始使用，主轴上大量采用内装式主轴电机。
（2）高精度化
数控机床的定位精度已由一般的0.01～0.02ｍｍ提高到0.008ｍｍ左右，亚微米级机床达到0.0005ｍｍ左右，纳米级机床达到0.005～0.01μｍ，最小分辨率为1ｎｍ（0.000001ｍｍ）的数控系统和机床已有产品。
数控中两轴以上插补技术大大提高，纳米级插补使两轴联动出的圆弧都可以达到1μ的圆度，插补前多程序段预读，大大提高插补质量，并可进行自动拐角处理等。
（3）复合加工、新结构机床大量出现
如5轴5面体复合加工机床，5轴5联动加工各类异形零件。
也派生出各新颖的机床结构，包括6轴虚拟轴机床，串并联铰链机床等。
采用特殊机械结构，数控的特殊运算方式，特殊编程要求。
（4）使用各种高效特殊功能的刀具使数控机床“如虎添翼”。
如内冷钻头由于使高压冷却液直接冷却钻头切削刃和排除切屑，在钻深孔时大大提高效率。
加工钢件切削速度能达1000ｍ/min，加工铝件能达5000ｍ/min。
（5）数控机床的开放性和联网管理，已是使用数控机床的基本要求，它不仅是提高数控机床开动率、生产率的必要手段，而且是企业合理化、最佳化利用这些制造手段的方法。
因此，计算机集成制造、网络制造、异地诊断、虚拟制造、异行工程等等各种新技术都在数控机床基础上发展起来，这必然成为21世纪制造业发展的一个主要潮流。
1.3：
数控技术的发展趋势
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.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
加工准备
机床调试
程序调试
试切加工
正式加工
检测结束
数控机床工程流程图
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60000r/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6000h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、4数控技术的发展特点
1.广泛地应用微机资源
近年来被称为个人计算机（PC）的微型计算机发展很快，大规模集成电路制造技术的高速发速，使得PC的硬件结构做得很小。
主CPU的运行速度越来越高。
IPC386的主频是33MHz，IPC486、586的主频可达50～120MHz，新近Intel奔腾处理器（Pentium），主频已达450MHz。
存储器容量也很大，体积很小，由于是大批量生产，使成本下降，可靠性提高。
在软件方面，操作系统的发展，特别是Windows的应用，使得PC的操作更为简便直观。
CAD/CAM的软件大量地由小型机、工作站向PC移植，三维图显示及工艺数据库在PC上建立。
再加上PC的开放性，吸引大量技术人员投入了软件的开发，使得PC的软件资源极为丰富。
因此，更好地利用PC的软、硬件资源，就成为各国数控设备生产厂发展CNC系统十分重要的一种方法。
1992～1993年，首先是在美国及欧洲的一些小型的数控设备厂推出，例如美国的ANILAN公司推出的1100、1200、1400系列，意大利FIDIA公司的10/20/30系列，都采用了PC作为基板来开发自己的数控系统。
现在连日本FANUC、三菱公司，德国的SIEMENS公司这些以生产专用CNC设备著称的公司，也都把采用PC资源，作为其发展的一个重要方向。
他们都强调自己系统的“开放”。
日本FANUC公司把采用PC的CNC系统称之为开放型CNC系统，有150、160、180及210等系列，并正发展一种将FANUC智能终端（一种与IBMPC兼容的平板式计算机）通过高速光缆与CNC装置连接的模式。
我国中国珠峰数控公司“八五”攻关成果“中华Ⅰ型（CME988）”也采用PC作为主控板，使该系统能充分利用PC的资源，跟随PC的发展而升级。
2．小型化以满足机电一体化的要求。
随着微电子技术的发展，大规模集成电路的集成度越来越高，体积越来越小。
数控设备厂采用超大规模集成电路并采用表面安装工艺（SMT），实现了三维立体装配，将整个CNC装置做得很小，以适应机械制造业机电一体化的要求。
日本三菱电机株式会社，最近推出的普及型CNCMELDAS50系列及实用型CNCMELDAS520A系列，这两个系列都采用了32位RISC微处理器，实现超小型化的CNC装置，较原来的M310及L3、L3A，体积大为减小（H168mm×W76mm×D135mm），安装面积减小了一半，功能还有所提高。
采用了超薄型显示器（9.5in的EL及10.4in的彩色LCD）。
这个系统的微小线段加工能力提升至64m/min，最大快速进给速度为240m/min，其同步攻螺纹精度较M310提高了3倍，主轴定位时间缩短了30%。
3．改善人机接口，方便用户使用
为了使操作者能很容易地掌握数控机床的操作，数控设备生产厂努力地改善人机接口，简化编程，尽量采用对话方式，使用户使用方便，如西班牙FAGOR公司生产的FAGOR8050系列，采用交互式编辑程序指导系统，简化程序的编辑，用简要的表格编辑程序，利用蓝图建立程序。
其8050TC型数控系统，被称为高档傻瓜式数控系统（FAGOR800系列CNC系统），其操作面板使用了符号键，用户可以根据所需加工零件，选择加工程序，输入图形数据后，即可实现半自动或全自动加工。
如果面板上的各种自动操作都没有被选上，则该CNC系统只显示坐标
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