AT012凹凸配合件的数控加工工艺设计与编程.docx

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AT012凹凸配合件的数控加工工艺设计与编程

毕业设计（论文）开题报告

开题报告填写要求

1．开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

2．开题报告内容必须教务处统一设计的电子文档标准格式打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；

毕业设计（论文）开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文献综述

一、学术背景：

随着科学技术和社会生产的不断发展，机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求，从而对机床的性能、精度及自动化程度提出了越来越高的要求。

机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的重要措施之一，不仅能提高产品质量和生产率，降低成本，还能改善工人的劳动条件。

为此，许多生产企业都采用了自动机床、组合机床和自动生产线。

因此，为了解决上述问题，满足多品种、小批量，尤其是复杂型面零件的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的、能够适应产品频繁变化的自动化机床。

二、当前国内外研究状况：

自从20世纪中叶数控技术出现以来，数控机床技术得到了长足的发展。

数控铣床是一种加工能力很强的数控机床，目前迅速发展起来的加工中心、柔性加工单元都是在数控铣床的基础上生产的，所以对数控铣床及铣削加工在机械行业的研究是数控机床行业研究工作的重点。

从数控铣床性能角度来看，随着制造业对数控机床的大量需求，汽车、国防、航空、航天等行业的高速发展以及铝合金等新材料的应用，数控铣床的发展总体呈现出高速化、高精度化、多轴化、复合化、网络化、智能化等趋势。

从数控铣床的设计角度来看，由于市场已经转向以用户为主导的买方市场，产品需求呈现多样化和个性化。

这些设计方法包括模块化设计、柔性化设计、计算机辅助设计，并行设计等。

产品设计的主要任务也转向选用模块，并进行接口和组装设计，简化了设计，实现了技术和资源共享，使设计人员能将更多的精力和时间投入到产品的创新发展中。

所以为了满足用户和市场的需要，数控铣床设计朝着模块化设计的方向发展实属必然，并且模块化的程度将越来越高。

模块化设计是一种高度综合、概括、凝练的方法，对其有效的实施离不开必要的技术手段，计算机辅助设计技术就是其中的关键。

通过计算机辅助设计技术，可以实现模块的重复利用、技术资源的共享等，极大提高设计的效率，只有数控机床有长足的发展，花辊业也伴随着数控机床有突飞猛进的发展。

三、存在问题：

我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代，通过“六五”期间引进数控技术，“七五”期间组织消化吸收“科技攻关”，以及“八五”、“九五”期间数控车床和加工中心（包括数控铣床）产业化基地的形成，数控技术和数控产业取得了相当大的成绩，所生产的中档普及型数控机床的功能、性能和可靠性方面己具有较强的市场竞争力。

但在中、高档数控机床方面，与国外一些先进产品相比，仍存在较大差距，具体表现为：

产品开发和交货周期长，产品性能差距大，质量不稳定，可靠性低等。

造成这种差距的原因除了国外厂商不断地进行科技创新和新产品开发，国内企业始终处于跟随状态外，还有许多存在于国内数控机床制造企业内部的因素。

在我看来这些问题：

首先研究开发深度不够。

国产数控机床缺乏核心技术，从高性能数控系统到关键功能部件基本都依赖进口，近几年国产数控机床制造商通过技术引进、海内外并购重组以及国外采购等途径获得了一些先进数控技术，但缺乏对机床结构与精度、可靠性、人性化设计等基础性技术的研究，忽视了自主开发能力的培育。

其次制造水平和管理手段依然落后。

一些国内数控机床制造商不够重视整体工艺与制造水平的提高，加工手段基本以普通机床与低效刀具为主，装配调试基本依赖手工，加工质量在生产进度的紧逼下不能得到稳定与提高。

另外还有很多国内数控机床制造商的工艺水平和管理效率低下，使得企业无法形成足够生产规模。

再次服务意识与能力欠缺。

由于数控机床产业发展迅速，一部分企业只顾眼前利益，对提高自身的综合服务水平不够重视，甚至对服务缺乏真正的理解，注重推销而不注重售前与售后服务。

有些企业派出的人员对生产的数控机床缺乏足够了解，不会使用或使用不好数控机床，更不能指导用户使用好机床，不能提供较好的工艺解决方案。

最后数控系统生产应用推广不力及数控人才缺乏。

从我国数控机床的发展形式来看需要三类层次的数控技术人才：

第一类是熟悉数控机床的操作及加工工艺、懂得机床维护、能够进行手工或自动编程的车间技术操作人员：

第二类是熟悉数控机床机械结构及数控系统软硬件知识的中级人才，掌握复杂模具的设计和制造知识，能够熟练应用UG、PR0／E等CAD／CAM软件，同时有扎实的专业理论知识、较高的英语水平并积累了大量的实践经验：

第三类是精通数控机床结构以及数控电气系统、能够进行数控机床产品开发及技术创新的数控技术高级设计人才。

四、归纳：

通过以上内容看，机械业想要有长足的发展，必须先发展数控机床，然后再应用在机械业，数控机床是制造各类零件必要的和不可缺少的加工机器。

本课题主要研究凹凸配合件的数控加工工艺设计与编程。

任务分解：

第一阶段：

二月中旬至三月初，搜集大量的资料并阅读

第二阶段：

三月中旬至四月初，整理资料，制定整体构思并写出目录和提纲

第三阶段：

四月中旬至五月初，写出论文初稿

第四阶段:

五月中旬至五月底，整理修改初稿并定稿。

参考文献:

[1]文怀兴，夏田．数控机床系统设计[M]．北京：

化学工业出版社，2006．

[2]鲁方霞，邓朝晖．数控机床的发展趋势及国内发展现状[J]．工具技术，2006，40（3）：

44—48．

[3]齐尔麦．机械产品快速设计原理、方法、关键技术和软件工具研究[D]．天津：

天津大学机械制造及其自动化系，2003．

[4]余英良主编.机床数控改造设计与实例.北京：

机械工业出版社，1994[5]王贵明主编.数控实用技术.北京：

机械工业出版社，2001

[6]张建刚、胡大峰主编.数控技术.武汉：

华中科技大学出版社，2000

[7]王爱玲主编.现代数控机床结构与设计.北京：

兵器工业出版社，1999

[8]卜云峰主编.机械工业及其自动化简明设计手册上下册.北京：

机械工业出版社，1999

毕业设计（论文）开题报告

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

1）本课题要研究或解决的问题：

本课题主要研究凹凸配合件的加工工艺、装夹方式，如何选择切削用量和刀具，通过以上研究分析制定出高效的加工工艺方案，提高数控的制造能力，减少工作时间，降低劳动强度等。

2）本课题拟采用的研究手段（途径）：

研究的主要手段是通过指导老师的指导及厂里师傅的帮助，并积极的参与到制作零件的全过程当中，然后查阅相关资料进行研究。

毕业设计（论文）开题报告

指导教师意见：

1．对“文献综述”的评价：

调研、资料准备情况方面

好

一般

差

设计目的、要求、思路与预期成果阐述方面

好

一般

差

工作任务分解方面

合理

较合理

不合理

各段完成的内容及时间分配方面

合理

较合理

不合理

存在问题方面

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

课题深度

偏深

适中

偏浅

课题广度

较广

适中

较窄

工作量大小

较大

合理

较小

设计（论文）结果预测

能按计划和要求

完成

不能按计划和要求

完成

指导教师：

日期：

所在专业审查意见：

同意

不同意

负责人：

日期：

毕业设计（论文）说明书

班级：

学号

作者：

系部：

专业：

题目：

AT01/2凹凸配合件的数控加工工艺设计与编程

指导者：

（姓名）

（专业技术职务）

评阅者：

（姓名）

（专业技术职务）

2014年5月常州

毕业设计（论文）中文摘要

数控机床的出现以及带来的巨大利益，引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。

发展数控机床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。

数控机床的大量使用，需要大批熟练掌握现代数控技术的人员。

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，它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。

关键词：

配合件加工工艺编程

目录

1引言（或绪论）…………………………………………………………………2

2零件介绍及零件图………………………………………………………………3

2.1毛坯的选择………………………………………………………………………5

3零件工艺分析………………………………………………………………………5

3.1工艺方案制订……………………………………………………………………6

3.2装夹方式的确定…………………………………………………………………8

3.3确定零件的定位基准…………………………………………………………9

3.4刀具选择…………………………………………………………………………9

3.5确定切削用量……………………………………………………………………11

3.6数控加工工艺卡片拟订………………………………………………………14

4设备的选择………………………………………………………………………17

5加工编程指令及介绍……………………………………………………………18

5.1数控系统介绍……………………………………………………………………20

6CAD/CAM软件使用…………………………………………………………………21

6.1CAD/CAM软件介绍………………………………………………………………21

6.2CAD/CAM软件操作步骤…………………………………………………………21

6.3走刀路线图及程序见附录A、B………………………………………………28

7做本课题时遇到的问题及解决方法………………………………………………29

结论……………………………………………………………………………………30

致谢……………………………………………………………………………………31

参考文献………………………………………………………………………………32

附录A图纸-走刀路线图……………………………………………………………33

附录B加工程序………………………………………………………………………36

附录C零件CAD图纸…………………………………………………………………41

NCflowerrollmachineandthehugebenefitsbroughtaboutbythecountriesallovertheworld,attractedwidespreadattentionfromacademiaandindustry.ThedevelopmentofNCflowerrollmachineistherouteonemusttakemanufacturingindustryinthetechnologicaltransformationofChina'smachinery,isthebasisforthefutureoffactoryautomation.ExtensiveuseofCNCflowerrollmachine,theneedforalargenumberofmastermodernCNCtechnologypersonnel.Numericalcontroltechnologyapplicationhasbroughttherevolutionarychangeforthetraditionalmanufacturingindustry,causesthemanufacturingindustrytobecomeasymbolofindustrialization,andisexpandingwiththedevelopmentofnumericalcontroltechnologyandapplications,developmentofthebeneficialtothepeople'slivelihoodofsomeimportantindustryplaysamoreandmoreimportantrole.

Keywords:

flowerrollmachiningprocessprogramming

1引言

数控机床已经不再是新生事物，它已经成为现代制造技术的重要基础之一，广泛应用到了产品制造领域，显示了其在国家基础工业现代化中的重要作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和目标。

花辊机及其产品的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。

随着国家经济的发展，机械产品日趋精密、复杂，改型也日益频繁，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求，从而对花辊机的性能、精度及自动化程度提出了越来越高的要求。

机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的重要措施之一，不仅能提高产品质量和生产率，降低成本，还能改善工人的劳动条件。

为此，许多生产企业都采用了自动、组合和数字生产线。

但是，采用这种自动、高效的设备，需要很大的初始投资以及较长的生产准备周期，只有在大批量的生产条件下，才会有显著的效益。

而机械制造业中单件与小批生产的零件约占机械加工总量的80%左右。

科学技术的进步和机械产品市场竞争的日趋激烈，使机械产品不断改型和更新换代，批量相对减少，质量要求越来越高。

而采用专用的自动加工设备的投资大、时间长、转型难，相对很难满足竞争日趋激烈的市场需求。

因此，为了解决上述问题，满足多品种、小批量，尤其是复杂型面零件的自动化生产，迫切需要一种灵活的、通用的、能够适应产品频繁变化的自动化数控机床。

现代数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，而且随着数控技术的不断发展和应用领域扩大，它对国计民生的一些重要行业（汽车，重工，电子，皮革，纺织，玻璃，铝板，装饰板材，铝箔及铁板加工等）的发展将会起到越来越重要的作用，因为这些行业所需准备的数字化已是现代发展的大趋势。

数字控制就是在这样的背景下诞生与发展起来的。

它极其有效地解决了上述一系列矛盾，为单件、小批生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段。

随着科学技术的发展，1952年，由美国帕森斯（Parsons）公司和麻省理工学院（MIT）共同研制成功了世界上第一台以电子计算机为控制基础的数字控制机床，其名为三坐标直线插补连续控制的立式数控铣床，主要用来加工直升飞机叶片轮廓检查用样板。

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，而且随着数控技术的不断发展和应用领域扩大，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展将会起到越来越重要的作用，因为这些行业所需准备的数字化已是现代发展的大趋势。

机械制造业进入了一个新的发展阶段。

此后数字控制在机械行业得到了广泛的应用。

2零件介绍及零件图

零件形状如1-1、1-2图所示，有轮廓加工、板件凸、凹件加工及打孔等。

由于典型零件需要配合的薄壁零件，形状比较简单，但是工序复杂，表面质量和精度要求高，所以从精度要求上考虑，定位和工序安排比较关键。

为了保证加工精度和表面质量，根据毛胚形状和尺寸，分析采用两次定位（一次粗定位，一次精定位）装夹加工完成，按照基准面先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加工、先面后孔的原则依次划分工序加工.。

零件基本尺寸：

110×110×40

CAD图纸见附录C

凸件1-1

凹件1-2

技术要求：

1、未注公差±0.1mm

2、未注倒角去毛刺;

3、未注表面粗糙度为Ra3.2

凸件

凹件

2.1毛坯的选择

（一）毛坯分析

根据零件的设计和运用领域等方面，零件形状尺寸、力学性能、批量大小以及厂里现有的设备要求，选择零件的材料。

①：

材料的力学性能：

退火钢抗拉强度:

≥600（MPa）；

屈服强度:

≥355（MPa）；

延长率:

≥16%断面收缩率:

≥40%；

布氏硬度:

≤197（HB）；

②：

批量大小：

小批量生产

③：

零件形状尺寸：

由零件凸模1-1、凹模1-4图样尺寸为116mm×116mm×44mm，

（二）毛坯的选择

选择毛坯尺寸为116mm×116mm×44mm的45号钢。

3零件工艺分析

零件的尺寸公差在0.05—0.1mm之间，且凸件薄壁厚度为10mm，区域面积较大，表面粗糙度也比较高，达到了Ra3.2um,相对难加工，加工时容易产生变形，处理不好可能会导致其壁厚公差及表面粗糙度难以达到要求。

材料名称:

45号钢

热处理：

正火。

强度较高，塑性和韧性尚好，最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件

3.1工艺方案制订

（一）选择定位基准：

通常毛料未经任何处理时，外表有一层硬皮，硬度很高，很容易磨损刀具，在选择走刀方式时加以考虑选择逆铣，还有毛刺，装夹前应进行钳工去毛刺处理，再以面作为粗基准加工精基准定位面。

凸件：

任选116mm×44mm的面用面铣刀加工，即为定位基准。

凹件：

任选116mm×44mm的面用面铣刀加工，即为定位基准

（二）选择毛坯各表面加工方法：

表面的加工顺序是先里后外，先粗后精，先面后孔的方法划分加工步骤，由于轮廓薄壁太薄，对其划分工序考虑要全面，先对受力大的部位先加工，对剩余部粗铣后就开始精加工。

由于粗精加工同一个部位都用的不是同一把刀，所以选择加工方案要综合考虑。

（三）确定加工顺序：

铣削底面和侧面

凸件：

粗铣夹持面→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣内轮廓（挖槽）→编程去除槽内多余残料→铣槽内圆孔→粗铣槽内凹球槽→粗铣外轮廓→粗铣凸台→编程去除多余残料→精铣圆槽→精铣槽内球槽→精铣凸台→精铣夹持面。

①选择与之前加工完成的116mm×44mm面相邻的116mm×44mm面加工，用夹具将工件夹持稍微可以松动，目测之前加工的面与夹具底面垂直，然后用千分尺测是否垂直，读表后，用扳手轻微修改工件垂直度，直到工件垂直为止，夹紧，然后用面铣刀加工此面。

切削量不要太多（1—1.5mm）。

②将工件旋转90度至未加工的一面，然后用千分表测垂直度，用G92指令和面铣刀加工，再以此面为零点，将零件切削到116mm×113mm×44mm。

③将工件旋转90度至未加工的一面，然后用千分表测垂直度，用G92指令和面铣刀加工，再以此面为零点，将零件切削到113mm×113mm×44mm。

④然后加工113mm×113mm的面，用G92指令和面铣刀将此面稍微洗掉一点（1—1.5mm）。

⑤将工件翻过来切削另一面，用G92指令和面铣刀稍微切掉一点，以此面为零点，将工件切削到113mm×113mm×42mm。

⑥精铣上平面，工件尺寸铣过之后为113mm×113mm×40mm。

⑦粗铣长半轴为X为39短半轴Y为29的圆槽，以及去除残料。

⑧铣直径为10的内圆孔，粗铣球半径为15的球槽。

⑨粗铣凸台，去除多余残料。

⑩精铣圆槽（X40，Y30），粗铣SR15的球槽，精铣凸台。

⑩+1将工件旋转精铣夹持面110mm×110mm×40mm。

凹件：

粗铣夹持面→粗铣上平面→精铣上平面→粗铣凹槽→编程去除凹槽中多余残料→粗铣定位槽→精铣槽底面→精铣定位槽→翻面铣掉夹持面。

①选择与之前加工完成的116mm×44mm面相邻的116mm×44mm面加工，用夹具将工件夹持稍微可以松动，目测之前加工的面与夹具底面垂直，然后用千分尺测是否垂直，读表后，用扳手轻微修改工件垂直度，直到工件垂直为止，夹紧，然后用面铣刀加工此面。

切削量不要太多（1—1.5mm）。

②将工件旋转90度至未加工的一面，然后用千分表测垂直度，用G92指令和面铣刀加工，再以此面为零点，将零件切削到116mm×113mm×44mm。

③将工件旋转90度至未加工的一面，然后用千分表测垂直度，用G92指令和面铣刀加工，再以此面为零点，将零件切削到113mm×113mm×44mm。

④然后加工113mm×113mm的面，用G92指令和面铣刀将此面稍微洗掉一点（1—1.5mm）。

⑤将工件翻过来切削另一面，用G92指令和面铣刀稍微切掉一点，以此面为零点，将工件切削到113mm×113mm×42mm。

⑥精铣上平面，工件尺寸铣过之后为113mm×113mm×40mm。

⑦粗铣长半轴为X为31短半轴Y为21的椭圆槽，以及去除残料。

以及两个定位槽。

⑧精铣圆槽（X32，Y22），精铣定位槽。

⑨将工件旋转精铣夹持面110mm×110mm×40mm。

（四）确定走刀路线

定义：

数控加工过程中刀具相对于被加工工件的运动轨迹。

根据零件图样，确定走刀路线（即加工工时最短，又能保证质量），下面确定该走刀路线：

配合件走刀路线：

先粗、精加工圆的外轮廓→粗、精加工内腔及球槽→粗精加工定位台

3.2装夹方式的确定

（一）夹具的选择

机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置称为夹具，又称卡具。

从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。

例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、花辊机夹具等。

在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。

夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件（确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向）、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。

按进给方式铣床夹具可分为直线进给式、靠模进给式和圆周进给式三种。

1、直线进给式铣床夹具：

这类铣床夹具用得最多，夹具安装在铣床工作台上，加工中随工作台按直线进给方式运动。

2、靠模铣床夹具：

靠模的作用是使工件获得辅助运动，形成仿形运动，它用在专用或通用花辊上加工各种非圆曲面。

3、圆周进给式铣床夹具：

可在不停车的情况下装卸工件，一般是多工位，在有回转工作台的铣床上使用。

这种夹具结构紧凑，操作方便，是高效铣床夹具，使用于大批量生产。

现代的数控铣床夹具除用到