毕业设计零配件设计.docx
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毕业设计零配件设计
毕业设计说明书
课题配合件的组合与加工
姓名**
系部机械制造工程系专业数控技术
班级******学号**************
指导教师********
2010年10月20日
目录
1、绪论
1、毕业设计任务书
2、二维图
3、仿真体
4、数控加工程序的编制内容及步骤
5、数控车削加工工序
6、加工用量的选择与确定
7、加工编程
8、加工过程（仿真图）
9、刀具卡
二、设计小结
三、参考文献
1、绪论
制造业是国民经济和国防建设的基础性产业，先进制造技术是振兴传统制造业的技术支撑和以展趋势，是直接创造社会财富的主要手段，谁先掌握先进制造技术，谁就能够占领市场。
数控技术是先进制造技术的基础技术和共性技术，已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。
现代数控技术集传统的机械制造技术，计算机技术，成组技术与现代控制技术，传感检测技术，信息处理技术，网络通信技术，液压气动技术，光机电技术于一体，是现代制造技术的基础，它的发展和运用，开创了制造业的新时代，使世界制造业的格局发生了巨大变化。
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。
随着科学技术的发展，机械产品的结构越来越合理，其性能，精度和效率势趋提高，更换代频繁，生产类型由大批量生产向多品种，小批量生产转化。
因此，对机械产品的加工相应地提出了高精度，高柔性与高度自动化的要求。
然而，在机械制造工业中，单件及中，小批量生产的零件约占机械加工总量的80%以上，尤其是在造船，航天，机床，重型机械以及国防部门，其生产特点是加工批量小，改型频繁，零件形状复杂和精度要求高。
加工这类产品需要经常改装或调整设备，对于专用化程度很高的自动化机床来说，这种改装和调整甚至是不可能实现的。
数字控制机床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、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段。
根据机械工业教育发展中心等“关于数控人才需求与数控职业教育改革的调研报告”中的统计数据表明，91％的数控技术人才是大专学历及以下学历。
数控技术人才的工作岗位分为“蓝领层”、“灰领层”和“金领层”，其中“蓝领层”是指在生产岗位上承担数控机床的具体操作及日常简单维护工作的技术工人，在企业数控技术岗位中占70.2％，是目前需求量最大的数控技术人才；“灰领层”是指在生产岗位上承担数控编程的工艺人员和数控机床维护、维修人员，在企业数控技术岗位中占25％。
高等职业技术教育数控技术人员的培养目标，主要是工作在企业生产第一线的“蓝领层”和“灰领层”数控技术人才。
球头螺纹轴零件的数控加工及编程课题，正是按照高等职业技术教育数控技术人员的培养目标，以“职业为起点，就业为导向”，“面向就业，立足岗位；强化实践，注重技能”。
基于工作过程开发项目教学，让我们根据设计出来机械零件图样的技术要求，从零件的工艺分析出发，选择零件的加工设备、夹具和刀具，确定数控加工的切削用量及其它的工艺参数，制定出完整的零件数控加工工艺规程。
编制出该零件的手工编程程序和自动编程程序（MastercamX、UGNX4、Pro/E之一）,并在数控仿真软件上运行检验通过。
使我们在综合复习和应用三年来学过的专业基础知识（工程力学、高等数学、电工电子技术、PLC、金属材料、机械设计、机械制图、公差配合测量等）的基础上，着重在机械制造工艺、数控机床及应用、数控机床故障诊断与维修，数控编程等职业技术知识上有一个质的提升。
模拟零件数控加工制造的全过程，对零件的数控加工的各个环节和步骤有一个全面、系统、深入的训练和认知。
以适应企业数控加工岗位的需求，为我们的职业身崖打下坚实的基础。
1、毕业设计任务书
设计课题：
配合件的组合与加工
用数控机床完成如图所示配合件的加工，毛坯外形尺寸为￠50×50mm、材料为45钢，按图样完成零件节点、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，完成工程图、立体图、编写数控加工程序，加工出实物。
图1
图2
2、二维图
图1
图2
3、仿真体
图1
图2
4、数控加工程序的编制内容及步骤
1、工艺分析
1）分析零件图样
哪些零件适合于数控机床的加工以及适合于在哪一类机床上加工。
合理性分析考虑的因素是：
1零件的技术要求能否保证；
2对提高生产率是否有利；
3经济上是否合算。
2）确定工艺过程
对刀点与换刀点的确定
对刀点：
是数控加工时刀具相对运动的起点，也是程序的起点。
刀位点：
是指确定刀具位置的基准点。
换刀点：
是转换刀位置的基准点。
3）确定加工路线的原则
（1）加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。
（2）设计加工路线要减少空行程时间，提高加工效率。
（3）简化数值计算和减少程序段，减少编程工作量。
（4）根据工件的形状、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加工次数。
（5）合理设计刀具的切入与切出的方向。
采用单向趋近定位方法。
4）确定定位和夹紧方案
在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题
（1）尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；
（2）尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面；
（3）避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；
（4）夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。
（5）合理选用铣削加工中的顺铣和逆铣方式。
2、数值计算
计算走刀轨迹，得出刀位数据。
对于没有刀具补偿功能时，就需要进行各线段的基点、节点、圆弧中心等坐标的计算；对于零件廓形复杂的零件，要充分利用插补功能和刀具补偿功能来简化计算；对于自由曲面，列表曲线等的零件，数学处理更为复杂，需要借助计算机使用专门软件进行计算。
3、编写零件的加工程序单
程序单：
记录工艺过程、工艺参数的表格，称为程序单。
根据加工路线、切削用量、刀具号码、刀具补偿量、机床辅助动作及刀具运动轨迹，按照数控系统使用的指令代码和程序段的格式编写零件加工的程序单，并校核上述两个步骤的内容，纠正其中的错误。
4、程序输入
把编制好的程序单上的内容记录在控制介质上，作为数控装置的输入信息。
通过程序的手工输入或通信传输送入数控系统。
3、程序检验和首件加工
编写的程序单和制备好的控制介质，必须经过校验和试切才能正式使用。
校验的方法是直接将控制介质上的内容输入到数控系统中，让机床空运转，以检查机床的运动轨迹是否正确。
在有CRT图形显示的数控机床上，用模拟刀具与工件切削过程的方法进行检验更为方便，但这些方法只能检验运动是否正确，不能检验被加工零件的加工精度。
因此，要进行零件的首件试切。
当发现有加工误差时，分析误差产生的原因，找出问题所在，加以修正，直至达到零件图纸的要求。
8、定位基准的选择
制订机械加工工艺规程时，正确选择定位基准对保证零件表面见的位置要求（位置尺寸和位置精度）和安排加工顺序都有很大影响。
用夹具装夹时，定位基准的选择还会影响到夹具的结构。
因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。
基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。
一个几何关系就有一个基准。
（1）精基准的选择
精基准的选择应从保证零件的加工精度，特别是加工表面的相互位置精度来考虑，同时也必须尽量使装夹方便，夹具结构简单可靠。
件1因为左端面的精度要求较高，为0.016mm，因此选择左端面直径为46的圆柱面为精基准。
件2因为右端面的精度要求较高，为0.021mm，因此选择右端直径为20的圆柱面为件2的精基准。
（2）粗基准的选择
粗基准的选择主要影响不加工表面相互位置精度，以及加工表面的余量分配。
件1选择直径为36的圆柱面为粗基准。
件2选择直径为15的圆柱面为粗基准。
9、加工方法的选择：
拟定工艺路线的主要内容，除选择定位基准外，还应包括选择各加工便面的加工方法、安排工序的先后顺序、确定工序的集中与分散程度以及选择设备与工艺装备。
它是制订工艺规程的关键阶段。
选择加工方法时应考虑以下因素：
1）工件材料的性质。
2）工件的形状和尺寸。
3）生产类型及考虑生产率和经济性问题。
4）具体生产条件。
5）充分考虑新工艺、新技术的可能性，提高工艺水平。
现将配合件1件2的加工方法拟如下：
外圆柱面的加工
粗车-半精车-精车就可以使外圆柱面经济表面粗糙度达到0.8～1.6，达到我们需要的精度。
在复杂零件的数控车削加工中，常使用复合循环指令。
我们设计的配合件外圆柱面使用轴向外圆粗加工复合循环G71。
在使用G71指令必须带有参数P、Q的地址N,且与精加工路径起、止顺序号对应，否则不能进行该循环加工；
N程序段必须为G00/G01指令，即从一点到另一点的动作必须是直线运动或点定位运动；
N程序段不应包含子程序。
因此，我们在加工配合件的时候对件1件2的外圆柱面时采用G71轴向外圆粗加工复合循环指令。
并保留0.3mm精加工余量；再用外圆精加工车刀将外形轮廓加工到尺寸。
10、加工顺序的安排
复杂工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。
因此在拟定工艺路线时，需要全面的把切削加工、热处理和辅助工序三者一起加以考虑。
1）件1的加工顺序的安排
（1）考虑到件1的形状与精度要求，因为左面圆柱面有槽，所以先加工右边直径为Φ30的圆柱面。
（2）掉头加工左边R50的圆弧面以及直径为35开角为60加工槽。
2）件2的加工顺序的安排
（1）先加工直径为45的圆柱面在加工R50球面。
（2）掉头加工左边直径30与直径25形成的锥面，最后倒角。
11、对刀点与换刀点的确定
由于工件较小，另外为了加工路径清晰，加工起点与换刀点可以设为同一点。
其位置的确定原则为：
该处方便拆卸工件，不发生碰撞，空行程不长等，特别注意尾座对Z轴位置的限制。
故放在Z向距工件故将刀具置于Z向距工件前端面10mm，X向距轴心线50mm的位置。
12、工件的装夹与夹具的选择
在数控加工时，无论数控机床本身具有多高的精度，如果工件因装夹不合理而产生变形或歪斜，就会因此降低零件加工精度。
要正确装夹工件，必须合理地选用数控夹具，才能保证加工出高质量的产品。
在加工零件1件2时的夹具选择与工件的装夹：
夹具选择三角卡盘。
工件的装夹：
对于件1，加工右端面时工件前端面距卡盘端面55mm，加工左端面时工件前端面距卡盘端面60mm。
对于件2，加工左端面时工件前端面距卡盘端面30mm，加工右端面时工件前端面距卡盘端面35mm。
5、数控车削加工工序
图
（1）数控车削加工分三次切削：
使用60度外圆精车车刀加工端面、圆弧、锥面、阶梯轴、倒角；用3个的切割刀切断工件；工件掉头后用60度外圆精车车刀加工Ф50圆弧。
图
（2）使用Ф20的钻头钻35.75的孔；45度外圆精车车刀加工端面、倒角、圆弧、锥面；镗孔：
3个的切割刀切断工件；工件掉头后45度外圆精车车刀加工Ф50圆弧。
图
（1）数控加工工艺卡如下表：
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零（部）件图号
000010
工艺文件编号
产品名称
零（部）件名称
配合轴1
材料
牌号
朔料
毛胚
种类
棒撩
毛胚外型尺寸
Ф50
每毛胚
可制件数
1
每台
件数
1
备注
工序名称
工序内容
车间工段
设备
刀具号
工时
准终
单件
01
下料
将Ф50的棒料锯成60
机加工车间
锯床
02
数控车加工
加工端面、圆弧、锥
面、阶梯轴、倒角
数控加工车间
数控
车床
T010
03
数控车加工
切断
数控加工车间
数控
车床
T050
04
数控车加工
加工Ф50圆弧
数控加工车间
数控
车床
T010
设计人
设计日期
审核人
审核日期
图
（2）数控加工工艺卡如下表：
机械加工
工艺过程卡片
产品型号
零（部）件图号
000020
工艺文件编号
产品名称
零（部）件名称
配合轴2
材料
牌号
朔料
毛胚
种类
棒撩
毛胚外型尺寸
Ф50
每毛胚
可制件数
1
每台
件数
1
备注
工序名称
工序内容
车间工段
设备
刀具号
工时
准终
单件
01
下料
将Ф50的棒料
锯成60
机加工车间
锯床
02
数控车加工
Ф20钻35.75
的孔
数控加工
车间
数控车床
T0202
03
数控车加工
加工端面、倒
角、圆弧、锥面
数控加工
车间
数控车床
T0101
04
数控车加工
镗孔
数控加工
车间
数控车床
T0303
05
数控车加工
切断
数控加工
车间
数控车床
T0404
06
数控车加工
加工Ф50圆弧
数控加工
车间
数控车床
T0505
设计人
设计日期
审核人
审核日期
6、加工用量的选择与确定
图
（1）数控车削加工中左端面X向加工余量0.2、Y向加工余量0.2
右端面X向加工余量0.1、Y向加工余量0.1
图（）数控车削加工中左端面X向加工余量0.1、Y向加工余量0.1
右端面X向加工余量0.01、Y向加工余量0.01
7、加工编程
1.图一转孔
%0001
G00X60Z100
M03S800
T0101
G01X0Z0F120
Z-35
G00Z100
T0202
M03S600
G00X20Z3
G01X30Z0
Z-3
X25Z-31.75
Z-34.75
G00Z100
M30
2.图一扩孔
%1324
T0101
G18
G97S690M03
G0X41.508Z4.5
G50S800
G96S90
G99G1Z2.5F.2
Z-4.578
G18G3X44.3Z-5.256R51.
X45.4Z-6.149R1.
G1Z-12.799
X48.228Z-11.384
G0Z4.5
X37.615
G1Z2.5
Z-3.72
G3X41.908Z-4.672R51.
G1X44.736Z-3.258
G0Z4.5
X33.723
G1Z2.5
Z-2.956
G3X38.016Z-3.804R51.
G1X40.844Z-2.389
G0Z4.5
X29.831
G1Z2.5
Z-2.282
G3X34.124Z-3.03R51.
G1X36.951Z-1.616
G0Z4.5
X25.938
G1Z2.5
Z-1.694
G3X30.23Z-2.347R51.
G1X33.059Z-.933
G0Z4.5
X22.046
G1Z2.5
Z-1.189
G3X26.338Z-1.75R51.
G1X29.167Z-.336
G0Z4.5
X18.154
G1Z2.5
Z-.766
G3X22.446Z-1.237R51.
G1X25.275Z.177
G0Z4.5
X14.262
G1Z2.5
Z-.42
G3X18.554Z-.805R51.
G1X21.382Z.609
G0Z4.5
X10.369
G1Z2.5
Z-.152
G3X14.662Z-.452R51.
G1X17.49Z.962
G28U0.V0.W0.M05
T0100
M01
T0202
G18
G97S3600M03
G0X-1.6Z2.
G50S1000
G96S295
G1Z0.F.3
G18G3X44.12Z-5.434R50.8
X45.Z-6.149R.801
G1Z-11.999
X47.828Z-10.584
G28U0.V0.W0.M05
T0200
M30
3.图一切梯形槽
%1234
T0101
M03S800
G00X50Z3
G01X48Z0
Z-3.52
G03X45Z-6.11R3
G01X35Z-9
Z-14
X45Z-16.89
G03X48Z-19.48R3
G01X48Z-25
G00X100
G00Z100
M30
4.加工图1凹球
%1234
T0505
G00X60Z3
G00X80Z14.65
G72U1R1P10Q20X-0.05Z0.05F80
G03X0Z-5.35R50
G01Z3
G00X60Z150
M05
M30
5.加工图2
%1234
T0101
G18
G97S696M03
G0X41.138Z4.5
G50S800
G96S90
G99G1Z2.5F.2
Z-33.255
X45.Z-35.186
X47.828Z-33.772
G0Z4.5
X37.277
G1Z2.5
Z-32.8
X39.4
G18G3X40.814Z-33.093R1.
G1X41.538Z-33.455
X44.367Z-32.041
G0Z4.5
X33.415
G1Z2.5
Z-32.8
X37.677
X40.505Z-31.386
G0Z4.5
X29.554
G1Z2.5
Z-25.681
X30.393Z-30.717
G3X30.4Z-30.8R1.
G1Z-32.8
X33.815
X36.644Z-31.386
G0Z4.5
X25.692
G1Z2.5
Z-2.515
G3X25.698Z-2.551R3.
G1X29.954Z-28.081
X32.782Z-26.667
G28U0.V0.W0.M05
T0100
M01
工件掉头
T0202
G18
G97S1000M03
G0X0.Z2.
G50S3600
G96S295
G1Z0.F.3
X19.719
G18G3X25.3Z-2.567R2.8
G1X29.994Z-30.734
G3X30.Z-30.8R.8
G1Z-33.
X39.4
G3X40.532Z-33.234R.8
G1X44.531Z-35.234
X47.36Z-33.82
G28U0.V0.W0.M05
T0300
M30
8、加工过程图
转孔
切槽
加工凹球
说明：
因为仿真软件软件原因不能加工出凹球
图一成品图
图二成品图
8、刀具卡
产品名称或代号
件1，件2
零件名称
配合件
零件图号
图1，图2
序
号
刀
具
号
刀具规格名称
（尺寸单位㎜）
数量
加工表面
（尺寸单位㎜）
备注
1
T01
93°菱形外圆车刀
1
车外圆（件一，件二）
粗80
精60
2
T02
外切槽刀
1
切外槽（件一）
5mm
3
T03
Φ20mm的麻花钻
1
钻中心孔（件一）
5
T04
Φ22mm的麻花钻
1
钻孔（件一）
6
T05
镗刀
1
镗孔（件一）
编制
审核
批准
共1页
第1页
二、设计小结
我的毕业设计在此时基本完成，通过本课题设计，我对配合件的概念有了进一步了解，所谓配合，就是指基本尺寸相同的、互相接合的孔和轴公差带之间的关系。
同时对数控加工的整个过程有了较全面的理解。
经过设计中查找资料选择刀具，基本掌握了数控机床刀具的选用方法以及选用夹具的方法、夹具安装方法、工件的装夹等等。
经过设计加工工艺方案，进一步了解了工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解；在以前的学习中，我一直不懂得怎样确定切削用量，此次设计，通过老师讲解和自己查找相关资料，我已经基本掌握了切削用量的确定的知识。
在设计过程中虽然遇到了许多的困难，但在设计过程中自己不断学习和实践，每解决一个问题，都会感到不尽的喜悦和兴奋。
在这次设计过程中，我真切的体会到理论必须与生产实践相结合。
教材中所学到的许多内容在实践中得到了印证。
在具体操作中也出现了一些意想不到的问题。
在工艺方案确定后，加工程序也经过多次调试、修改才最终完成了零件的加工。
通过这次做毕业设计的过程，我深深的体会到知识在实践中应用的重要，这次毕业课题训练，让我进一步的了解数控加工的基本要求和步骤。
也了解了作为高职毕业生，要想自己的专业技能得到深化，必须进行生产实践，在生产中思考，在生产中汲取实际经验。
但也必须要对自己的专业理论水平加深扩展，同时我也深深的体会到了自己的不足，自己还是对一些知识运用不够灵活。
让我对自己学的专业和自己以后的工作环境有了更进一步的了解,通过自己设计创造的过程中,自己也认识到自己对这个行业是有很强的求知欲,有在这个行业闯荡的决心.争取在两年内,对数控机床加工技术有很好的掌握并对数控机床软硬件有很好的认识,能对数控机床进行常规的维护和维修.
在此，我衷心的感谢在此次毕业设计中我的指导老师，在毕业设计开始时我什么也不懂，经过指导老师的指导，我慢慢的学会做这次设计的步骤方法。
从而顺利完成此次设计。
虽然我学的专业是数控技术，但平时都是比较理论一点的东西，在实际中我们很少有实践的机会，正好这次的毕业设计将我们大学三年的知识运用到其中，这也是对我们大学三年的一个检验，到底学到了什么。
参考文献:
【1】艾兴肖诗刚主编.切削用量简明手册.北京：
机械工业出版社1993
【2】余英良主编数控加工编程及操作.高等教育出版社。
【3】郑修本主编机械制造工艺学北京：
机械工业出版社。
【4】陈洪涛主编数控加工工艺与编程高等教育出版社
【5】韩春鸣主编机械制造基础化学工业出版社
【6】陈立德主编机械设计基础（第
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