数控毕业设计说明书.docx
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数控毕业设计说明书
绪论
经济和军事的发展，主要归结在技术和制造业的发展上，当代社会，很显然，传统的制造业不能满足人类在各个领域的需要，它在很大程度上阻碍了生产力的进步。
因此，我们需要一种更加先进的手段来提高自己制造的效率和质量，这就出现了数控。
综观我们国家的现状，随着我国综合国力的进一步加强和加入世贸组织，我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心，大批跨国企业抢先登陆，高起点技建厂，我国企业广泛应用现代数控技术参与国际竞争。
目前我国制造业进入了一个空前蓬勃发展的新时期，这必然造成数控专业的技术人才的短缺，所以培养现代数控技术人才成为普遍关注的热点。
三年的数控学习，自己学到了很多，这不仅是在理论上，在动手实际操作中自己也有了很大的提高。
我们学东西，学的是一种能力，是一种接受新鲜东西的能力，回头看看我走过的三年，充满苦和乐，但使我明白了很多，尤其对于自己本专业，从零到入，再到深，自己已经离不了它了。
毕业设计，是对我们三年学习的一个总结概括，是大学学习的终结，但不是我们自身学业的终点，而是一个新的起点，因为毕业设计中让我们学到的东西是以后我们在实践中学习进步所必需的，也是需要我们在今后的学习中不断实践、发展的。
我们的毕业设计是按照指导老师下发的任务要求所编写。
四个典型零件，要求设计出四个典型零件的全部加工过程，对我们使用软件制图、编程、数控加工工艺等方面有很好提高。
毕业设计持续了两个多月，在本次毕业设计中，我很荣幸能接受了刘立伟刘老师的指导，刘老师从我们开始选题目到最后的论文写作，一直给我细心的指导并给出许多可贵的建议，在我们遇到困难时，刘老师和机械系各个老师都给了我极大帮助，是他们和我一起度过和完成了这次毕业设计，在这里我想对各个老师表示自己最诚挚的谢意，谢谢你们！
由于本人水平有限，设计中难免存在错误和不妥之处，殷切希望各位老师和出宝贵意见
xxx2010.06.10
第1章数控加工工艺设计
1.1选择并确定零件的数控加工内容
数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多，此外，数控机床的加工质量比通用机床要高的多。
在数控加工前，要将机床的运动过程、零件的工艺特点、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序，这就要求程序设计人员具有多方面的知识基础。
合格的程序员首先是一个合格的工艺人员，否则就无法做到全面周到地考虑零件加工的全过程，以及正确、合理地编制零件的加工程序。
数控加工工艺设计的主要内容：
（1）选择并确定零件的数控加工内容；
（2）对零件图纸进行数控加工工艺性分析；
（3）数控加工工艺路线的设计；
（4）数控加工的工序设计；
（5）数控加工专用技术文件的编写；
对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成,而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。
这就需要对零件结构进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。
在考虑选择内容时，应结合本企业设备的实际，立足于解决难题、攻克关键问题和提高生产效率，充分发挥数控加工的优势。
选择适于数控加工的内容时，一般可按下列顺序考虑：
（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容；
（2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；
（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。
此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。
总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的，要防止把数控机床降格为通用机床使用。
1.2对零件图纸进行数控加工工艺性分析
1尺寸标注应符合数控加工的特点
在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。
因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。
2零件图的完整性与正确性分析
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。
3零件技术要求分析
零件的技术要求主要指尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等，这些要求在保证零件使用性能的前提下，应经济合理。
4零件材料分析
在满足零件功能的前提下，应选用廉价、切削性能好的材料；而且，材料选择应立足国内，不要轻易选择贵重或紧缺的材料。
5定位基准选择
在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要,有时需要设置辅助基准,特别是正、反两面都采用数控加工的零件，其工艺基准的统一是十分必要的。
1.3数控加工工艺路线的设计
数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别,在于它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。
因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好，常见工艺流程如下：
毛坯—热处理—通用机床加工—数控机床加工—通用机床加工—成品。
1数控加工工艺路线的确定
在数控加工中，刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为加工路线。
编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：
（1）应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。
（2）应尽量缩短加工路线，减少刀具空程移动时间。
（3）应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。
对点位控制的数控机床，只要求定位精度较高，定位过程尽可能的快，而刀具相对于工件的运动路线是无关紧要的，因此这类机床应按空程最短来安排走道路线。
除此之外还要确定刀具轴向的运动尺寸，其大小主要由被加工零件的孔深来决定，但也应考虑一些辅助尺寸，如刀具的引入距离和超程量。
2工序的划分
根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：
（1）以一次安装、加工作为一道工序。
这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。
（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。
有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能结束）等。
此外，程序太长会增加出错与检索的困难。
因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。
（3）以加工部位划分工序。
对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。
（4）以粗、精加工划分工序。
一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。
注：
上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑。
3数控加工工艺与普通工序的衔接
数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就容易产生矛盾。
因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如要不要留加工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛坯的热处理状态等，这样才能使各工序达到相互满足加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。
1.4数控加工的工序设计
在选择了数控加工工艺内容和确定了零件加工路线后，即可进行数控加工工序的设计。
数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下来，为编制加工程序作好准备。
1确定走刀路线和安排加工顺序
走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。
走刀路线是编写程序的依据之一。
确定走刀路线时应注意以下几点：
（1）寻求最短加工路线
如加工下图a所示零件上的孔系。
b图的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。
若改用c图的走刀路线，减少空刀时间，则可节省定位时间近一倍，提高了加工效率。
（2）最终轮廓一次走刀完成
为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。
如下图a为用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全部余量，不留死角，不伤轮廓。
但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。
所以如采用b图的走刀路线，先用行切法，最后沿周向环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。
图c也是一种可考虑的走刀路线方式。
（3）选择切入切出方向
考虑刀具的进、退刀（切入、切出）路线时，刀具的切出或切入点应在沿零件轮廓的切线上，以保证工件轮廓光滑；应避免在工件轮廓面上垂直上、下刀而划伤工件表面；尽量减少在轮廓加工切削过程中的暂停（切削力突然变化造成弹性变形），以免留下刀痕。
（4）选择使工件在加工后变形小的路线
对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线，安排工步时，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。
2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）夹紧方式可靠，夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。
3确定刀具与工件的相对位置
对于数控机床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的相对位置是很重要的，这一相对位置是通过确认对刀点来实现的。
对刀点是数控加工时刀具相对零件运动的起点，可以设置在被加工零件上，也可以设置在夹具上与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置。
对刀点的选择原则如下：
对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；
对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；
注：
通常对刀点选在编程原点
在使用对刀点确定加工原点时，就需要进行“对刀”（碰数）。
所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”准确定位的操作。
每把刀具的半径与长度尺寸都是不同的，刀具装在机床上后，应在控制系统中设置刀具的基本位置。
“刀位点”是指刀具的定位基准点。
比如：
圆柱铣刀的刀位点是刀具中心线与刀具底面的交点；球头铣刀的刀位点是球头的球心点或球头顶点；车刀的刀位点是刀尖或刀尖圆弧中心；钻头的刀位点是钻头顶点。
各类数控机床的对刀方法是不完全一样的，这一内容将结合各类机床分别讨论。
4确定切削用量
对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大主要要素。
这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。
经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选择切削条件。
编程人员在确定每道工序的切削用量时，应根据被加工工件材料、硬度、刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择合适的吃刀量和切削速度（进给速度和主轴转速），合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
1.5数控加工专用技术文件的编写
填写数控加工专用技术文件是数控加工工艺设计的内容之一。
这些技术文件既是数控加工的依据、产品验收的依据，也是操作者遵守、执行的规程。
技术文件是对数控加工的具体说明，目的是让操作者更明确加工程序的内容、装夹方式、各个加工部位所选用的刀具及其它技术问题。
数控加工技术文件主要有：
1工件安装和原点设定卡
2数控加工工序
利用CAPP软件制作工艺卡片，具体操作见卡片。
第2章数控车削零件
2.1车削零件三维图形绘制
1软件简介
毕业设计车削零件三维图我采用Solidworks2006绘制，solidworks2006是一个功能很强的计算机辅助设计软件。
它可以利用三维零件图建立零件的二维工程图，三维装配图和二维装配图。
Solidworks2006是一种尺寸驱动式系统。
在绘制零件时并不需要画出准确的尺寸。
可以用尺寸标注功能和添加几何关系功能指定尺寸及实体之间的几何关系。
改变标注尺寸会改变零件的尺寸和形状，并保留所改变的尺寸和形状。
该软件中三维模型由零件、装配体、及工程图在不同文件中显示同一模型。
如果在一个文件中对模型进行了修改，则包含次模型的其它文件也会相应改变。
Solidworks2006可由特征建立零件。
特征是指可以组合生成零件的各种形状及操作。
大多特征是从草图建立的。
草图是指二维的轮廓或横截面。
对草图进行拉伸、旋转、放样或沿某一路径扫描等操作后即可生成特征。
2.车削零件的造型过程
（1）打开Solidworks2006，启动SolidWorks软件。
单击[标准]工具栏[新建]按纽，弹出如下图所示的对话框，要求选择所建文件的类型。
进入相应文件的方式是双击[零件]模板的图标，或单击[零件]图标后，单击对话框中的[确定]按纽，进入零件建模状态；新建文件并选择“零件”，进入三维图形造型界面；
（2）单击[草图绘制]工具栏中的[草图绘制]按纽
，界面如下图所示，要求选择绘图平面。
移动鼠标指针至[前视]基准面的边界位置附近，当基准面的边界显示为红色时单击，开始在[前视]基准面上绘图。
此时，绘图区右侧的[草图绘制]工具栏将不再是灰度显示；
（3）在草图状态下绘制车削零件的外轮廓,然后经过拉伸、除料等得到三维图如下：
（4）零件图
工程图
2.2车削零件数控加工工艺
1数控加工工艺分析
在数控车削加工中，零件车削加工成形轮廓的结构形状并不复杂，但零件的尺寸精度要求高。
零件的总体结构主要包括圆柱、圆锥、圆弧、倒角、沟槽和螺纹。
2确定装卡方案
使用三爪自定心卡盘夹持零件的毛坯外圆，确定零件伸出合适的长度。
零件的加工长度为60mm，零件完成后需要割断，割断刀宽度为4mm，卡盘的限位安全距离为5mm，因此零件应伸出卡盘总长69mm以上
定位基准零件轴向的定位基准均选择在外圆柱段的左端外圆表面，以体现定位基准是轴的中心线。
3选择刀具
刀具卡
刀具号
刀具规格名称
数量
加工内容
刀尖半径（mm）
主轴转速（r/min）
进给速度（mm/r）
T0101
35°右偏外圆车刀
1
粗、精车外轮廓
0.2
600
0.3
T0202
切槽切刀
1
切槽与倒角
B=4mm
350
0.05
T00303
60°外螺纹车刀
1
三角形螺纹
0.2
800
T00404
切断车刀
1
切断
B=4mm
350
0.05
4确定加工工艺方案及位置点
（1）加紧零件毛坯，伸出卡盘85mm。
（2）粗车零件的外轮廓
（3）精车零件的外轮廓，利用外径千分尺保证尺寸要求。
（4）切槽5mm×2mm至要求尺寸，加工螺纹末端倒角。
（5）车削零件的M24mm×2mm三角形螺纹，利用螺纹千分尺保证精度要求。
（6）切断
（7）检测、校核。
5工件装夹（见工艺卡片）
6加工过程中的注意事项
该数控工艺中程序编制均采用轮廓编程，加工过程中余量由机床中设置的刀具磨耗值来保证。
第3章数控铣削零件
3.1铣削零件三维图形绘制
实体图：
工程图：
3.2.铣削零件数控加工工艺
1零件的工艺分析
叶轮轮廓、外圆凸台以及内圆凹槽均由圆弧组成，外圆凸台、叶轮表面以及各阶面的表面粗糙度要求较高，通孔的孔距、孔径公差要求不高。
外圆凸台轮廓面与地面有垂直要求。
零件材料为硬铝LY12，切削性能良好。
2确定装夹方案
该零件外形规则，因此在加工各表面及孔时选用平口虎钳夹紧。
以底面A与侧面定位，用等高垫铁垫起，注意垫块应避开孔的位置，在平口虎钳的旁边安置一个定位挡块，以起工件定位作用。
3确定加工顺序及走刀路线
加工顺序先面后孔、先粗后精的原则确定。
先加工外圆凸台轮廓，再加工孔，后加工内圆凹槽，最后加工叶片轮廓。
为了保证加工精度，粗、精加工应分开，孔的加工采用先钻中心孔-钻孔加工。
走刀路线分平面进给和深度进给两部分。
平面进给时，外轮廓切削刀具从轮廓外沿切线方向切入、切出，内圆凹槽轮廓切削刀具从过渡圆弧切入、切出。
为了保证叶片、外圆凸台和内圆凹槽的表面质量，均采用顺铣方式分层环形铣削。
深度进给采用螺旋下刀方式达到既定深度
4刀具的选择
表5-1各工序刀具的切削参数
序号
加工面
刀具号
刀具类型
补偿号
主轴转速n/r·min
进给速度Vf/mm·min
1
粗加工圆凸台
T01
φ20立铣刀
630
100
2
精加工圆凸台
T02
φ20立铣刀
900
60
3
钻中心孔
T03
φ3中心钻
1000
100
4
钻孔
T04
φ10麻花钻头
800
50
5
粗加工叶片和凹槽
T05
φ8立铣刀
800
60
6
精加工叶片和凹槽
T06
φ8立铣刀
1000
50
5工件装夹（见工艺卡片）
程序：
O8001;
N10G99G00X100Z100T0101;
N20M03S500;
N30G00X46Z2;
N40G73U10W6R6;
N50G73P60Q190U0.5W0.1F0.2;
N60G42G00X15.85;
N70G01X23.85Z-2;
N80G01X23.85Z-20;
N90G01X26Z-20;
N100G01X28Z-21;
N110G01X28Z-27;
N120G01X32Z-35;
N130G01X32Z-38;
N140G03X35Z-59.682R20;
N150G01X35Z-66;
N160G02X39Z-68R2;
N170G01X42Z-68;
N180G01X42Z-78;
N190G40G01X46Z-78;
N200G00X100Z100T0100;
N210M05;
N220M00;
N230M03S1000T0101;
N240G00X46Z2;
N250G70P60Q190F0.1;
N260G00X100Z100T0100;
N270M05;
N280M00;
N290M03S350T0202'
N300G00X30Z-20;
N310G01X20.1Z-20F0.05;
N320G00X30Z-20;
N330G01X24Z-17;
N340G01X20Z-19；
N350G01X20Z-20;
N360G00X30Z-20;
N370G00X100Z100T0200'
N380M05;
N390M00;
N400M03S800T0303;
N410G00X26Z4;
N420G92X23.85Z-16F2.0;
N430X23.25;
N440X22.75;
N450X22.35'
N460X22.05;
N470X21.835;
N480X21.835;
N490G00X100Z100T0300;
N500M05;
N510M00;
N520M03S350T0404;
N530G00X46Z-80;
N540G01X0Z-80F0.05;
N550G00X100Z100T0400;
N560M05;
N570M30;
第4章普通车削零件
4.1车削零件的造型
1车削零件的实体图
2车削零件的工程图
4.2普通机械加工工序划分
在机械加工中，整个加工过程要分为粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段（有些高精度和对表面粗糙度要求较高的零件，还有光整阶段）。
划分加工阶段可以充分利用机床的加工性能，提高生产率，还可以及早发现工件毛坯的质量缺陷，防止发生远材料和工时的浪费。
工序的划分可以采用两中不同的原则，即工序集中原则和工序分散原则。
1工序集中原则
工序集中原则就是将工件的加工集中在少数几道工序内完成，每道工序的加工内容较多。
工序集中有利于采用高效的专用设备，减少机床数量、操作工人数和占地面积；一次装夹后可加工较多表面，不仅保证了各个加工表面之间的相互位置精度，同时还减少了工序间的工件运输量和装夹工件的辅助时间。
2工序分散原则
工序分散就是将工件的加工分散在较多的工序内进行，每道工序的加工内容较少。
工序分散使设备和工艺装备结构简单，调整和维修方便，操作简单，转产容易；有利于选择合理的切削用量，减少机动时间。
从另一方面分析，一个零件上往往有若干个表面需要进行加工，这些表面不仅本身有一定的精度要求，而且各个表面间还有一定的位置要求。
为了达到精度要求，这些表面的加工顺序就不能随意安排，而必须遵循一定的原则。
这些原则包括定位基准原则和转换，前工序为后工序准备好定位基准等内容。
所以工序的划分还可以遵循如下原则：
（1）作为定位基准的表面应在工艺过程一开始就进行加工。
因为在后续的工序中，都要把这个基准表面作为工件加工的定位基准来进行其他表面的加工。
这就是“先基准后其他”的原则。
（2）定位基准加工好以后，应先进行精度要求较高的饿各主要表面的加工，然后再进行其他表面的加工。
这就是“先主要后一般”的原则。
（3）主要表面的精加工和光整加工一般放在加工的最后阶段进行，以免受到其他工序的影响。
次要表面的加工可穿插在主要表面加工工序之间进行。
这就是“先粗后精”的原则。
4.3零件加工工艺
1技术分析在车削加工中，零件车削加工成形轮廓的结构形状并不复杂，但零件的尺寸精度要求高。
零件的总体结构主要包括圆柱、圆锥、圆弧、倒角、沟槽和螺纹。
2加工方案使用三爪自定心卡盘夹持零件的毛坯外圆，确定零件伸出合适的长度。
零件的加工长度为60mm，零件完成后需要割断，割断刀宽度为4mm，卡盘的限位安全距离为5mm，因此零件应伸出卡盘总长69mm以上
定位基准零件轴向的定位基准均选择在外圆柱段的左端外圆表面，以体现定位基准是轴的中心线。
3确定加工工艺路线
（1）加紧零件毛坯，伸出卡盘69mm。
（2）粗车零件的外轮廓
（3）精车零件的外轮廓，利用外径千分尺保证尺寸要求。
（4）切槽6mm×2mm至要求尺寸，加工螺纹末端倒角。
（5）车削零件的M24mm×2mm三角形螺纹，利用螺纹千分尺保证精度要求。
（6）切断
（7）检测、校核。
4刀具的选择
刀具号
刀具规格名称
数量
加工内容
刀尖半径（mm）
主轴转速（r/min）
进给速度（mm/r）
T0101
90°外圆车刀
1
粗车外轮廓
0.2
600
0.2
T0202
35°外圆车刀
1
精车外轮廓
0.4
1000
0.1
T0303
切槽车刀
1
切槽
B=4mm
350
0.05
T0404
60°螺纹刀
1
外螺纹
0.2
800
T0505
切断车刀
1
切段
B=4mm
350
0.5
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