第一篇：開題報告-高速加工(銑)中典型零件數控編程及處理

高速加工（銑）中典型零件數控編程及處理

開題報告

班級（學號）機0304（24）姓名 鄧榮軍 指導老師 孫江宏

一、綜述

目前，我國的工業處于發展階段，由于起步晚、技術研究人員缺乏等原因，生產制造水平落后于國外行業。在數控行業中，這個現象更為明顯。我國機床工業的發展速度在近幾年雖然很快，但與世界先進水平相比差距依然很大,主要體現在企業的核心競爭力還不強，市場占有率不高。特別是國產高檔數控機床無論在品種、水平上都與市場需求相差甚遠，市場占有率不到10%。而中、低檔數控機床在價格、交貨期和服務上，也存在競爭力不強的問題，特別值得一提的是國內數控功能部件發展滯后的矛盾還相當突出。[1] 數控高速切削加工作為工業生產制造中重要的一項先進制造技術，是集高效、優質、低耗于一身的先進制造技術。在常規切削加工中備受困擾的一系列問題，通過高速切削加工的應用得到了解決。其切削速度、進給速度相對于傳統的切削加工，以級數級提高，切削機理也發生了根本的變化。與傳統切削加工相比，切削加工發生了本質性的飛躍，其單位功率的金屬切除率提高了30%～40%，切削力降低了30%，刀具的切削壽命提高了70%，留于工件的切削熱大幅度降低，低階切削振動幾乎消失。隨著切削速度的提高，單位時間毛坯材料的去除率增加，切削時間減少，加工效率提高，從而縮短了產品的制造周期，提高了產品的市場競爭力。同時，高速加工的小量快進使切削力減少，切屑的高速排除，減少了工件的切削力和熱應力變形，提高了剛性差和薄壁零件切削加工的可能性。由于切削力的降低，轉速的提高使切削系統的工作頻率遠離機床的低階固有頻率，而工件的表面粗糙度對低階頻率最為敏感，由此降低了表面粗糙度。

高速切削技術是切削加工的發展方向，也是時代發展的產物。高速切削技術是切削加工技術的主要發展方向之一，它隨著CNC技術、微電子技術、新材料和新結構等基礎技術的發展而邁上更高的臺階。高速切削加工所用的CNC機床、刀具和CAD/CAM軟件等，技術含量高，價格昂貴，使得高速切削投資很大，這在一定程度上制約了高速切削技術的推廣應用。高速切削的高效應用要求機床系統中的部件都必須先進。

在銑削加工的數控機床方面，發展非常迅速。1948年，美國的Parson公司與麻省理工學院在美國空軍部門的支持下，開始研制數控機床，以便用于加工直升飛機葉片輪廓檢驗用的樣板和制造形狀復雜、改型頻繁、精度要求越來越高的飛機導彈零件[2]。經過三年多的努力，于1952年研制出第一臺3坐標數控銑床，標志著數控加工技術正式走向應用。我國是從1958年開始研制數控機床，在研制與推廣使用數控機床方面取得了一定成績。如北京第一機床廠在一機部北京機床研究所、清華大學等單位的協助下研制了數控銑床，上海第三機床廠在上海精密機床研究所、上海交通大學、上海科技大學等單位的協助下研制了數控鍵床[3]。近年來，由于引進國外的數控系統與伺服系統的制造技術，使我國的數控機床在品種、數量和質量方面都得到了迅速發展。目前我國的北京、上海、江蘇、山東和遼寧等有幾十家機床廠，能夠生產不同類型的數控機床和加工中心。雖然在數控技術領域中，我國與發達國家之間還存在著較大的差距，但隨著工廠、企業技術改造的深入開展，將有力的促進數控機床的發展和大幅度增加數控機床的需求量，使這種差距不斷縮小。

下面介紹目前現有的數控機床類型：

① 升降臺銑床：有萬能式、臥式和立式等，主要用于加工中小型零件，應用最廣。② 龍門銑床：包括龍門銑鏜床 龍門銑刨床和雙柱銑床，均用于加工大型零件。

③ 單柱銑床和單臂銑床：前者的水平銑頭可沿立柱導軌移動，工作臺作縱向進給；后者的立銑頭可沿懸臂導軌水平移動，懸臂也可沿立柱導軌調整高度。兩者均用于加工大型零件。

④ 工作臺不升降銑床：有榘形工作臺式和圓工作臺式兩種，是介于升降臺銑床和龍門銑床之間的一種中等規格的銑床。其垂直方向的運動由銑頭在立柱上升降來完成。⑤ 儀表銑床：一種小型的升降臺銑床，用于加工儀器儀表和其他小型零件。⑥ 工具銑床：用于模具和工具制造，配有立銑頭、萬能角度工作臺和插頭等多種附件，還可進行鉆削、鏜削和插削等加工。

⑦其他銑床：如鍵槽銑床、凸輪銑床、曲軸銑床、軋輥軸頸銑床和方鋼錠銑床等，是為加工相應的工件而制造的專用銑床。按控制方式，銑床又分為仿形銑床、程序控制銑床和數字控制銑床。

二、研究內容

針對典型件斜齒輪的數控加工進行研究。斜齒輪成形銑削原理：

采用盤銑刀進行斜齒輪加工仿真,最主要的是要建立銑刀和毛坯相對運動關系式,盤形銑刀與齒輪毛坯位置關系如圖5 所示,銑刀相對直齒加工要旋轉一個螺旋角β,即銑刀處于圖5 所示位置2 ,在加工過程中,工件僅繞自身軸線作旋轉運動,而銑刀既要繞自身軸線作旋轉運動,又要沿毛坯軸線作垂直進給運動,運動方式如圖6 所示.每加工完一個齒后,齒輪毛坯退刀并作分度轉動,分度角為2π/ z.由斜齒輪螺旋線性質可知,螺旋線沿軸線移動一個螺旋線導程p 的同時必須繞軸線旋轉2π ,即

p?tan????d（1）

式中 d 齒輪分度圓直徑

圖5 銑刀和齒輪位置和運動關系

圖6 螺旋線展開示意

利用AutoL ISP 語言、調用了CAD 的內置命令進行斜齒輪仿真加工，能夠準確的加工出斜齒輪，并且能保證很高的加工精度[2]。因此對于本次課題，在第一機床廠對一個S型銑削試切件進行模擬仿真加工是可行的。

本次研究的重要內容有：

1.針對類似上述典型的零件，在試驗臺上進行夾具設計，機床傳動機構的三維建模，工作環境的三維干涉檢查等。

2.結合高速加工的工藝特點制定數控加工工藝。并在EDGECAM中，找到和應用適合高速加工的參數，并應用到實際加工中。

3.了解高速銑削加工的特點和優勢，在EDGECAM中，完成復合設備的數控加工編程工作。

4.完成銑削的虛擬環境下的仿真校驗。

5.能夠實際加工完成典型零件，并對仿真過程與加工過程進行比較。目前較為類似的五軸聯動數控龍門銑床如下：

三、實現方法及預測目標

本次研究的主要任務是進行機床傳動與動力的設計計算、夾具的設計、完成典型零件 的NC數控編程。主要原則是：傳動與動力設計合理，夾具簡單有效、易于裝卸以及在加工過程中不會與機床發生干涉。

初步解決方案：

（1）對機床進行三維建模，通過對機床進行數據調查，知道機床傳動與動力機構的所有參數以及機構簡圖，并進行分析計算，通過EdgeCAM軟件對機床進行三維建模，得出機床準確的三維模型。

（2）進行夾具設計，針對要加工的零件，分析其在加工過程中的受力以及運動狀況，提出簡單易行，方便可靠的夾具方案，并在EdgeCAM軟件中對該夾具進行三維建模。

（3）對零件加工過程的模擬仿真，運用EdgeCAM軟件，對加工零件在（1）（2）中得出的機床和夾具下進行模擬仿真，分析是否有干涉發生，若有，應及時提出改進方案。

（4）若上述過程均無錯誤發生，則生成該零件的G 代碼，同時對G代碼進行檢查并相對于要加工的機床的系統進行必要的修改。檢查無誤后，輸入相應的機床加工出零件實體。

（5）針對該零件的仿真過程與實際加工過程進行對比得出結論。實施難點：

（1）準確的機床三維建模（2）夾具的設計（3）干涉分析（4）G代碼檢驗

（5）實際零件的加工

四、對進度的具體安排

1、第1至第2周為調研階段，查找資料，對膠管增強層纏繞機的總體認識。

2、第3周完成英文文獻的翻譯工作

3、第4周完成調研報告、開題報告及外文翻譯。

4、第5至第6周為設備功能原理分析、方案設計階段，完成機構草圖的繪制。

5、第7至第8周完成膠管增強層纏繞機的傳動結構設計及動力計算，主要參數計算。

6、第9至第12周完成膠管纏繞機的總體結構設計，完成三張A0圖。

7、第13至第14周完成論文初稿，上交導師審閱并修改。

8、第15至第16周完成正式總體結構裝配圖設計工作并檢查。

9、第17周完成論文撰寫，并進行預答辯。

10、第18周進行畢業論文答辯。

五、參考文獻

1、王良,我國機床工業與世界機床業的差距.機械工業信息研究院產業與市場研究所.市場報告2 0 0 6 年第1 1期,23-27.2、陳曉飛,黃筱調,方成剛.基于AutoL ISP 斜齒輪成形銑削加工的幾何仿真.機械與電子,2006(8),6-8.3、申麗國，張昆，黃征.國外數控技術的研究動向和發展趨勢.機械工業自動化，1994，Vol,18,No.2:19-23.4、唐家錫.CAD/CAM技術.北京：北京航天航空大學出版社.1994.5、唐銳.普通銑床專用化數控改造設計.工程碩士專業學位論文.2006.6、田華.數控機床高速電主軸結構設計及性能分析.碩士學位論文.2006.7、王鵬遠.三抽數控枕創加工圖形仿真技術的研究與實現.碩士學位論文.2006.8、徐東.模具型腔數控銑削技術研究與應用.碩士學位論文2006.9、陸名彰.高硬度材料的超高速銑削.現代制造工程2006年第5期.10、基于數控銑削的逆銑和順銑.機械研究與應用.2006年12月第19卷第6期

指導教師:

****年**月**日

督導教師:

****年**月**日

領導小組審核意見:

審查人簽字:

****年**月**日

第二篇：數控加工實訓報告(車銑)

目錄

數控銑床實訓………………………………………………………..................2 實訓目的和意義…………………………………………………………..2 數控銑床簡介……………………………………………………………..2 數控銑床主要功能………………………………………………………..3 數控銑床加工范圍………………………………………………………..4 數控銑床的指令…………………………………………………………..5 數控銑床的對刀…………………………………………………………..6 數控車床實訓…………………………………………………………………..7 實訓目的…………………………………………………………………..7 實訓內容…………………………………………………………………..8 數控車床的簡介…………………………………………………………..8 數控車床基本組成………………………………………………………..9 數控車床編程技巧………………………………………………………..9 數控車床編程常用指令…………………………………………………..12 數控車床的對刀…………………………………………………………..14 實習總結………………………………………………………………………..16

一、數控銑床實訓

1．1實訓目的

1.了解數控銑床的功能和分類，數控銑床的結構及主要性能指標。2.了解數控銑床的常用刀具和數控銑床加工常用指令。

3.熟悉數控銑床加工的編程指令，掌握程序格式及編程方法。

4.通過操作實訓，掌握數控銑床基本操作技能。

1．2實訓意義

1.初步掌握數控銑床編程和操作的基本方法。能夠根據圖紙要求，獨立地完成 簡單的零件的編程設計和加工操作。

2.在了解、熟悉和掌握一定的基礎知識和操作技能的過程中，培養、提高和加 強了我們的實踐能力。

1．3數控銑床簡介

數控銑床是在普通銑床上集成了數字控制系統，可以在程序代碼的控制下較精確地進行銑削加工的機床。如圖所示，數控銑床一般由數控系統、主傳動系統、進給伺服系統、冷卻潤滑系統等幾大部分組成。

主軸箱：包括主軸箱體和主軸傳動系統，用于裝夾刀具并帶動刀具旋轉，主軸轉速范圍和輸出扭矩對加工有直接的影響。

進給伺服系統：由進給電機和進給執行機構組成，按照程序設定的進給速度實現刀具和工件之間的相對運動，包括直線進給運動和旋轉運動。

控制系統：數控銑床運動控制的中心，執行數控加工程序控制機床進行加工。

輔助裝臵：如液壓、氣動、潤滑、冷卻系統和排屑、防護等裝臵。機床基礎件：通常是指底座、立柱、橫梁等，它是整個機床的基礎和框架。1．4數控銑床變頻器主要特點：

1、低頻力矩大、輸出平穩。

2、高性能矢量控

3、轉矩動態響應快、穩速精度高

4、減速停車速度快

5、抗干擾能力強

1．5工藝裝備：數控銑床的工藝裝備主要是指夾具和刀具。（1）夾具

數控機床主要用于加工形狀復雜的零件，但所使用夾具的結構往往并不復雜。數控銑床夾具的選用可首先根據生產零件的批量來確定。對單件、小批量、工作量較大的模具加工來說，一般可直接在機床工作臺面上通過調整實現定位與夾緊，然后通過加工坐標系的設定來確定零件的位臵。數控銑床的通用夾具主要有平口鉗、磁性吸盤和壓板裝臵。對于加工中、大批量或形狀復雜的工件則要設計組合夾具，如果使用氣動和液壓夾具，通過程序控制夾具，實現對工件的自動裝缷，則能進一步提高工作效率和降低勞動強度。

（2）刀具

數控銑床上所采用的刀具要根據被加工零件的材料、幾何形狀、表面質量要求、熱處理狀態、切削性能及加工余量等，選擇剛性好、耐用度高的刀具。常用的銑削刀具有立銑刀、端面銑刀、成形銑刀和孔加工刀具。

1.6 數控銑床的主要功能

1)點位控制功能 數控銑床的點位控制主要用于工件的孔加工，如中心鉆定位、鉆孔、擴孔、锪孔、鉸孔和鏜孔等各種孔加工操作。

2)連續控制功能 通過數控銑床的直線插補、圓弧插補或復雜的曲線插補運動，銑削加工工件的平面和曲面。3)刀具半徑補償功能

如果直接按工件輪廓線編程，在加工工件內輪廓時，實際輪廓線將大了一個刀具半徑值;在加工工件外輪廓時，實際輪廓線又小了一個刀具半徑值。使用刀具半徑補償的方法，數控系統自動計算刀具中心軌跡，使刀具中心偏離工件輪廓一個刀具半徑值，從而加工出符合圖紙要求的輪廓。利用刀具半徑補償的功能，改變刀具半徑補償量，還可以補償刀具磨損量和加工誤差，實現對工件的粗加工和精加工。

4)刀具長度補償功能 改變刀具長度的補償量，可以補償刀具換刀后的長度偏差值，還可以改變切削加工的平面位臵，控制刀具的軸向定位精度。

5)固定循環加工功能 應用固定循環加工指令，可以簡化加工程序，減少編程的工作量。

6)子程序功能 如果加工工件形狀相同或相似部分，把其編寫成子程序，由主程序調用，這樣簡化程序結構。引用子程序的功能使加工程序模塊化，按加工過程的工序分成若干個模塊，分別編寫成子程序，由主程序調用，完成對工件的加工。這種模塊式的程序便于加工調試，優化加工工藝。

7)特殊功能 在數控銑床上配臵仿形軟件和仿形裝臵，用傳感器對實物掃描及采集數據，經過數據處理后自動生成NC程序，進而實現對工件的仿形加工，實現反向加工工程。總之，配臵一定的軟件和硬件之后，能夠擴大數控銑床的使用功能。

1．7數控銑床加工范圍

1)平面加工 數控機床銑削平面可以分為對工件的水平面(XY)加工，對工件的正平面(XZ)加工和對工件的側平面(YZ)加工。只要使用兩軸半控制的數控銑床就能完成這樣平面的銑削加工。

2)曲面加工 如果銑削復雜的曲面則需要使用三軸甚至更多軸聯動的數控銑床。

1．8數控銑床指令

G92 坐標系設定

G04 進給運動暫停 G09 準停校驗

G10 偏移量設定、工件零點偏移量設定

G27 返回參考點檢查

G28 自動返回參考點 G29 從參考點返回

G53 選擇機床坐標系 G45 刀具位臵偏移增加

G46 刀具位臵偏移減小

G47 刀具位臵偏移2 倍增加

G48 刀具位臵偏移2 倍減小 G00快速移動

G01 直線插補 G02 順圓插補CW

G03 逆圓插補CCW G32 螺紋切削

G33 螺紋切削 G17 XY平面選擇

G18 XZ平面選擇

G19 YZ平面選擇

G90絕對值編程

G91 增量值編程

G22 存儲行程極限開 G23 存儲行程極限關

G94 每分進給

G95 每轉進給

G96 主軸mpm G97 主軸rpm

G20 英制數控輸入 G21 公制數控輸入

G40取消刀具半徑補償 G41 刀具半徑左補償

G42 刀具半徑右補償

G43 刀具長度正補償

G44 刀具長度負補償

G49 取消長度補償

G73 高速深孔啄鉆 G74 攻左螺紋

G76 精鏜

G80 取消孔循環

G81 鉆孔

G82 鉆孔（階梯）

G83 深孔啄鉆 G84 攻右螺紋

G85 鏜孔循環 G86 鏜孔循環

G87 反鏜孔循環 G88 鏜孔循環

G89 鏜孔循環 G98 返回初始平面

G99 返回R點平面

G54 工件坐標系1

G55 工件坐標系2 G56 工件坐標系3

G57 工件坐標系4 G58 工件坐標系5

G59 工件坐標系6 G61 精確停校驗模式

G62 自動拐角修調有效

G64 切削方式  M代碼

M00 程序停止

M01 條件程序停止 功能同M00，要按“選擇暫停”才執行

M02 程序結束 主軸停、進給停、切削液關、控制部分復位，停在程序尾 M30 程序結束并返回程序開頭，加工件數加1 與M02 相同，但停在程序開頭

M98 調用子程序

M99 子程序結束返回/重復執行

由PLC 控制的M代碼：

M03 主軸正轉

M04 主軸反轉

M05 主軸停

M08 冷卻開

M09 冷卻關

M29 剛性攻螺紋

M32 潤滑開

M33 潤滑關

1．9數控機床的對刀

數控機床上，目前，常用的對刀方法為手動試切對刀。

假設零件為對稱零件，并且毛坯已測量好長為L1、寬為L2，平底立銑刀的直徑也已測量好。如圖1所示，將工件在銑床工作臺上裝夾好后，在手動方式操縱機床，具體步驟如下：（1）回參考點操作：采用ZERO（回參考點）方式進行回參考點的操作，建立機床坐標系。此時CRT上將顯示銑刀中心（對刀參考點）在機床坐標系中的當前位臵的坐標值。

（2）手工對刀：先使刀具靠攏工件的左側面（采用點動操作，以開始有微量切削為準），刀具如圖A位臵，按設臵編程零點鍵，CRT上顯示X0、Y0、Z0，則完成X方向的編程零點設臵。再使刀具靠攏工件的前側面，刀具如圖B位臵，保持刀具Y方向不動，使刀具X向退回，當CRT上X坐標值0時，按編程零點設臵鍵，就完成X、Y兩個方向的編程零點設臵。最后抬高Z軸，移動刀具，考慮到存在銑刀半徑，當CRT上顯示X坐標值為（L1/2+銑刀半徑），Y的坐標值為（L2/2+銑刀半徑）時，使銑刀底部靠攏工件上表面，按編程零點設臵鍵，CRT屏幕上顯示X、Y、Z坐標值都清成零（即X0，Y0，Z0），系統內部完成了編程零點的設臵功能。就把銑刀的刀位點設臵在工件對稱中心上，即工件坐標系的工件原點上。

（3）建立工件坐標系：此時，刀具（銑刀的刀位點）當前位臵就在編程零點（即工件原點）上。由于手動試切對刀方法，調整簡單、可靠，且經濟，所以得到廣泛的應用。

二、數控車床實訓

2．1實訓目的：

（1）了解數控車削加工的安全操作規程；

（2）熟悉數控加工的生產環境；掌控車床的基本操作方法及步驟；對操作者的有關要求

（3）掌握數控車削加工中的基本操作技能；培養良好的職業道德。2．2實訓內容：

（1）操作面板與控制面板：熟悉各類開關、按扭、操作鍵的使用

（2）基本操作：啟動、停止、回參考點、手動進給、手輪進給、程序編輯管理等。

2．3數控車床簡介：

數控車床、車削中心，是一種高精度、高效率的自動化機床。配備多工位刀塔或動力刀塔，機床就具有廣泛的加工藝性能，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種螺紋、槽、蝸桿等復雜工件，可咨詢：寧波眾鑫數控機床廠。具有直線插補、圓弧插補各種補償功能，并在復雜零件的批量生產中發揮 了良好的經濟效果。

數控車床又稱為 CNC車床，即計算機數字控制車床，是目前國內使用量最大，覆蓋面最廣的一種數控機床，約占數控機床總數的25%。數控機床是集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術為一體的機電一體化產品。是機械制造設備中具有高精度、高效率、高自動化和高柔性化等優點的工作母機。數控機床的技術水平高低及其在金屬切削加工機床產量和總擁有量的百分比是衡量一個國家國民經濟發展和工業制造整體水平的重要標志之一。數控車床是數控機床的主要品種之一，它在數控機床中占有非常重要的位臵，幾十年來一直受到世界各國的普遍重視并得到了迅速的發展。

2．4數控車床的安全操作規程

(1)操作機床前,必須緊束工作服,女生必須戴好工作帽,嚴禁戴手套操作數控車床.(2)通電后,檢查機床有無異常現象.(3)刀具要墊好,放正,夾牢;安裝的工件要校正,夾緊,安裝完畢應取出卡盤扳手.(4)換刀時,刀架應遠離卡盤,工件和尾架;在手動移動拖板或對刀過程中,在刀尖接近工件時, 進給速度要小,移位鍵不能按錯,且一定注意按移位鍵時不要誤按換刀鍵.(5)自動加工前,程序必須通過模擬或經過指導教師檢查,正確的程序才能自動運行,加工工件.(6)自動加工前,確認起刀點的坐標無誤;加工時要關閉機床防護門,加工過程中不能隨意打開.(7)數控車床的加工雖屬自動進行,但仍需要操作者監控,不允許隨意離開崗位.(8)若發生異常,應立即按下急停按鈕,并及時報告以便分析原因.(9)不得隨意刪除機內的程序,也不能隨意調出機內程序進行自動加工.(10)不能更改機床參數設臵.(11)不要用手清除切屑,可用鉤子清理,發現屑纏繞工件時,應停車清理;機床面上不準放東西.(12)機床只能單人操作;加工時,決不能把頭伸向刀架附近觀察,以防發生事故.(13)工件轉動時,嚴禁測量工件,清洗機床,用手去摸工件,更不能用手制動主軸頭.(14)關機之前,應將溜板停在 X 軸,Z 軸中央區域.2．5數控車床的基本組成：

數控車床由數控裝臵、床身、主軸箱、刀架進給系統、尾座、液壓系統、冷卻系統、潤滑系統、排屑器等部分組成。數控車床分為立式數控車床和臥式數控車床兩種類型。

立式數控車床用于回轉直徑較大的盤類零件車削加工。臥式數控車床用于軸向尺寸較長或小型盤類零件的車削加工

2．6數控車床編程技巧： 科學技術的發展，導致產品更新換代的加快和人們需求的多樣化，產品的生產也趨向種類多樣化、批量中小型化。為適應這一變化，數控（NC）設備在企業中的作用愈來愈大。我校作為國家級重點職校，為順應時代潮流，重點建設數控專業。

數控車床雖然加工柔性比普通車床優越，但單就某一種零件的生產效率而言，與普通車床還存在一定的差距。因此，提高數控車床的效率便成為關鍵，而合理運用編程技巧，編制高效率的加工程序，對提高機床效率往往具有意想不到的效果。

1．靈活設臵參考點

數控車床共有二根軸，即主軸Z和刀具軸X。棒料中心為坐標系原點，各刀接近棒料時，坐標值減小，稱之為進刀；反之，坐標值增大，稱為退刀。當退到刀具開始時位臵時，刀具停止，此位臵稱為參考點。參考點是編程中一個非常重要的概念，每執行完一次自動循環，刀具都必須返回到這個位臵，準備下一次循環。因此，在執行程序前，必須調整刀具及主軸的實際位臵與坐標數值保持一致。然而，參考點的實際位臵并不是固定不變的，編程人員可以根據零件的直徑、所用的刀具的種類、數量調整參考點的位臵，縮短刀具的空行程。從而提高效率。

2．化零為整法

在低壓電器中，存在大量的短銷軸類零件，其長徑比大約為2~3，直徑多在3mm以下。由于零件幾何尺寸較小，普通儀表車床難以裝夾，無法保證質量。如果按照常規方法編程，在每一次循環中只加工一個零件，由于軸向尺寸較短，造成機床主軸滑塊在床身導軌局部頻繁往復，彈簧夾頭夾緊機構動作頻繁。長時間工作之后，便會造成機床導軌局部過度磨損，影響機床的加工精度，嚴重的甚至會造成機床報廢。而彈簧夾頭夾緊機構的頻繁動作，則會導致控制電器的損壞。要解決以上問題，必須加大主軸送進長度和彈簧夾頭夾緊機構的動作間隔，同時不能降低生產率。由此設想是否可以在一次加工循環中加工數個零件，則主軸送進長度為單件零件長度的數倍，甚至可達主軸最大運行距離，而彈簧夾頭夾緊機構的動作時間間隔相應延長為原來的數倍。更重要的是，原來單件零件的輔助時間分攤在數個零件上，每個零件的輔助時間大為縮短，從而提高了生產效率。為了實現這一設想，我電腦到電腦程序設計中主程序和子程序的概念，如果將涉及零件幾何尺寸的命令字段放在一個子程序中，而將有關機床控制的命令字段及切斷零件的命令字段放在主程序中，每加工一個零件時，由主程序通過調用子程序命令調用一次子程序，加工完成后，跳轉回主程序。需要加工幾個零件便調用幾次子程序，十分有利于增減每次循環加工零件的數目。通過這種方式編制的加工程序也比較簡潔明了，便于修改、維護。值得注意的是，由于子程序的各項參數在每次調用中都保持不變，而主軸的坐標時刻在變化，為與主程序相適應，在子程序中必須采用相對編程語句。

3．減少刀具空行程

在數控車床中，刀具的運動是依靠步進電動機來帶動的，盡管在程序命令中有快速點定位命令G00，但與普通車床的進給方式相比，依然顯得效率不高。因此，要想提高機床效率，必須提高刀具的運行效率。刀具的空行程是指刀具接近工件和切削完畢后退回參考點所運行的距離。只要減少刀具空行程，就可以提高刀具的運行效率。（對于點位控制的數控車床，只要求定位精度較高，定位過程可盡可能快，而刀具相對工件的運動路線是無關緊要的。）在機床調整方面，要將刀具的初始位臵安排在盡可能靠近棒料的地方。在程序方面，要根據零件的結構，使用盡可能少的刀具加工零件使刀具在安裝時彼此盡可能分散，在很接近棒料時彼此就不會發生干涉；另一方面，由于刀具實際的初始位臵已經與原來發生了變化，必須在程序中對刀具的參考點位臵進行修改，使之與實際情況相符，與此同時再配合快速點定位命令，就可以將刀具的空行程控制在最小范圍內從而提高機床加工效率。

4．優化參數，平衡刀具負荷，減少刀具磨損

2．7數控車床編程常用指令 G00 快速定位 G20 英制單位選擇 G72 徑向粗車循環

G01 直線插補 G21 公制單位選擇 G73 封閉切削循環 G02 順時針圓弧插補 G28 自動返回機床零點 G70 精加工循環 G03 逆時針圓弧插補

G30 回機床第2、3、4 參考點 G74 軸向切槽循環

G04 暫停、準停 G31 跳躍機能 G75 徑向切槽循環

G05 三點圓弧插補 G32 等螺距螺紋切削 G76 多重螺紋切削循環

G6.2 順時針橢圓插補 G32.1 剛性螺紋切削 G80 剛性攻絲狀態取消

G6.3 逆時針橢圓插補 G33 Z 軸攻絲循環 G84 軸向剛性攻絲 G7.2 順時針拋物線插補

G34 變螺距螺紋切削 G88 徑向剛性攻絲

G7.3 逆時針拋物線插補 G36 自動刀具補償測量X G90 軸向切削循環

G12.1 極坐標插補 G37 自動刀具補償測量Z G92 螺紋切削循環

G7.1 圓柱插補 G40 取消刀尖半徑補償 G94 徑向切削循環

G15 極坐標指令取消 G41 刀尖半徑左補償 G96 恒線速控制

G16 極坐標指令 G42 刀尖半徑右補償 G97 取消恒線速控制

G17 平面選擇代碼 G50 設臵工件坐標系 G98 每分進給

G18 平面選擇代碼 G65 宏代碼非模態調用 G99 每轉進給

G19 平面選擇代碼 G66 宏程序模態調用 G10 數據輸入方式有效 G67 取消宏程序模態調用

G11 取消數據輸入方式

G71 軸向粗車循環（支持凹槽）

2．8數控車床的對刀 1.試切法對刀

試切法對刀是實際中應用的最多的一種對刀方法。

工件和刀具裝夾完畢，驅動主軸旋轉，移動刀架至工件試切一段外圓。然后保持 X 坐標不變移動 Z 軸刀具離開工件，測量出該段外圓的直徑。將其輸入到相應的刀具參數中的刀長中，系統會自動用刀具當前 X 坐標減去試切出的那段外圓直徑，即得到工件坐標系 X 原點的位臵。再移動刀具試切工件一端端面，在相應刀具參數中的刀寬中輸入 Z0，系統會自動將此時刀具的 Z 坐標減去剛才輸入的數值，即得工件坐標系 Z 原點的位臵。

事實上，找工件原點在機械坐標系中的位臵并不是求該點的實際位臵，而是找刀尖點到達(0，0)時刀架的位臵。采用這種方法對刀一般不使用標準刀，在加工之前需要將所要用刀的刀具全部都對好。

2.對刀儀自動對刀

刀尖隨刀架向已設定好位臵的對刀儀位臵檢測點移動并與之接觸，直到內部電路接通發出電信號(通常我們可以聽到嘀嘀聲并且有指示燈顯示)。在 2# 刀尖接觸到 a 點時將刀具所在點的 X 坐標存入到圖 2 所示 G02 的 X 中，將刀尖接觸到 b 點時刀具所在點的 Z 坐標存入到 G02 的 Z 中。其他刀具的對刀按照相同的方法操作。

事實上，在上一步的操作中只對好了 X 的零點以及該刀具相對于標準刀在 X 方向與 Z 方向的差值，在更換工件加工時再對 Z 零點即可。由于對刀儀在機械坐標系中的位臵總是一定的，所以在更換工件后，只需要用標準刀對 Z 坐標原點就可以了。操作時提起 Z 軸功能測量按鈕“ Z-axis shift measure ”面。

手動移動刀架的 X、Z 軸，使標準刀具接近工件 Z 向的右端面，試切工件端面，按下“ POSITION RECORDER ”按鈕，系統會自動記錄刀具切削點在工件坐標系中 Z 向的位臵，并將其他刀具與標準刀在 Z 方向的差值與這個值相加從而得到相應刀具的 Z 原點，其數值顯示在 WORK SHIFT 工作畫面上

數控車床綜合實訓實訓目的：

1．掌握換刀點和刀具補償的概念及換刀點設定的一般方法。2．必須掌握普通機床難加工的圓錐、圓弧、錐螺紋等的編程。

3．培養學生養成良好的習慣，嚴格按照編程順序思考問題，克服粗心大意、計算不精確等做法，養成條理性、科學性和認真負責的工作作風。

4．獨立編制特點較強的中等技術水平的工件程序。

5．能夠熟練的完成程序輸入、檢索、修改、增刪鞥面板操作。6．能夠熟練操作數控車床完成工件的加工全工程

實習總結

時光如流水，兩周時間轉眼即逝，為期兩周的實習給我的體會是： ① 通過這次實習我們了解了現代機械制造工業的生產方式和工藝過程。熟悉工程材料主要成形方法和主要機械加工方法及其所用主要設備的工作原理和典型結構、工夾量具的使用以及安全操作技術。了解機械制造工藝知識和新工藝、新技術、新設備在機械制造中的應用。

②在工程材料主要成形加工方法和主要機械加工方法上，具有初步的獨立操作技能。

③在了解、熟悉和掌握一定的工程基礎知識和操作技能過程中，培養、提高和加強了我們的工程實踐能力、創新意識和創新能力。

④這次實習，讓我們明白做事要認真小心細致，不得有半點馬虎。同時也培養了我們堅強不屈的本質，不到最后一秒決不放棄的毅力！

⑤培養和鍛煉了勞動觀點、質量和經濟觀念，強化遵守勞動紀律、遵守安全技術規則和愛護國家財產的自覺性，提高了我們的整體綜合素質。

⑥在整個實習過程中，老師對我們的紀律要求非常嚴格，制訂了學生實習守則，同時加強清理機床場地、遵守各工種的安全操作規程等要求，對學生的綜合工程素質培養起到了較好的促進作用。

很快我們就要步入社會，面臨就業了，就業單位不會像老師那樣點點滴滴細致入微地把要做的工作告訴我們，更多的是需要我們自己去觀察、學習。不具備這項能力就難以勝任未來的挑戰。隨著科學的迅猛發展，新技術的廣泛應用，會有很多領域是我們未曾接觸過的，只有敢于去嘗試才能有所突破，有所創新。就像我們接觸到的車工，雖然它的危險性很大，但是要求每個同學都要去操作而且要作出成品，這樣就鍛煉了大家敢于嘗試的勇氣。四周的車工實習帶給我們的，不全是我們所接觸到的那些操作技能，也不僅僅是通過幾項工種所要求我們鍛煉的幾種能力，更多的則需要我們每個人在實習結束后根據自己的情況去感悟，去反思，勤時自勉，有所收獲，使這次實習達到了他的真正目的。

第三篇：數控加工與編程調研報告

珠三角模具數控行業調研報告

————《數控加工與編程》

調研對象：廣州市大西王實業有限公司、東莞中心人才市場、金朔塑膠五金制品廠、深圳通達電子有限公司、鷹星精密工業（深圳）有限公司

《數控加工與編程》課程作為數控專業的主干核心課程，具有非常重要的地位。其主要任務是使學生掌握數控設備操作、編程、調整與維護保養的基本知識、方法和基本技能。但結合本次珠三角之行所觀察調研到的信息分析，目前該門課程在整個數控專業培養計劃中，可以做一些調整。

一、數控加工目前在生產中的地位

經過為期五天的珠三角企業調研，在企業生產現場觀察、往屆學生反饋、人才市場招聘、企業高層交流中均提到，目前數控加工90%以上均為模具行業所服務，主要用于模具成型零件加工、電極加工這幾個領域。數控加工基本上綁定在了模具行業中，并成為模具加工中的一環。

二、課程內容設置

目前《數控加工與編程》這門課程主要是以手工編程為主，介紹數控加工基礎知識，數控專業學生比起模具專業學生雖然在手工編程上具有比較大的優勢，但實際上在企業中均以計算機編程為主，很少使用到手工編程，而作為數控專業學生與模具專業學生一樣也只是學習Mastercam軟件，相對來說沒有任何技術優勢，而在模具方面知識又要差上一籌，使得學生出來后競爭力不足。

三、綜合能力不足

現在數控專業的《數控加工與編程實習》主要圍繞著數控考證展開，缺少模具專業第三學年的《模具設計與實作》這樣的綜合性實訓，不能將所學知識很好的融會貫通。而且由于課程及實習均把數控加工特意孤立，也就是說課程案例及實習案例均是單獨的數控加工分析、編程，缺少零件加工整體性的訓練，譬如數控加工與特種加工、普通加工的結合。而在實際生產過程中，如模具成型零件往往要使用到多種加工方法，《模具實作》就會要求學生掌握特種加工及數控加工等方面知識，這樣就使得數控專業學生在最后一年與模具專業學生產生差距。

四、教學要求現狀與企業現狀的沖突

不管是從國家級還是省級的數控比賽中均可以看其出對手工編程的重視程度，手工編程做為基礎，掌握的越扎實、越精通當然對以后的職業發展具有重要的作用，但是在實際生產中，更重要的應該是數控工藝與計算機編程能力，而由于大賽的引導，使得學習重點與重心并沒有與企業需求保持一致。而且企業中所加工的零件在進行工藝規劃時往往要考慮到很多方面，如與電加工的配合，而教學要求目前是單一的數控加工。

第四篇：復雜零件數控加工技術實習報告

《復雜部件數控加工技術》實習報告

自己做封面（應包含實習項目、姓名、班級、學號、指導教師、實習時間）

一、實訓目的數控綜合加工實訓是數控專業教學計劃的一個重要組成部分，是各教學環節的繼續深化和檢驗，其實踐性和綜合性是其他教學環節所不能替代的，通過綜合實訓，使學生鞏固以前所學專業基礎知識，使其能很好地將所學的基礎理論、專業知識和基本技能，與生產實際緊密結合，掌握零件的加工工藝、規程或規范的制定方法，使學生獲得綜合訓練，培養學生從事專業技術工作的能力。讓學生有精度、效率、成本的概念。

二、實訓任務

1、熟練掌握常用數控機床的各主要技術指標，常用編程指令格式、機床控制面板、操作面板各功能鍵的功用，能熟練操作機床；

2、掌握數控機床一般故障的原因及解決方法；

3、掌握常用量具、夾具、刀具的使用和刃磨方法；

4、掌握一般零件的加工工藝流程及切削參數的設定；

5、學會使用各類設計手冊及圖表資料。查找與本設計有關的各類資料的名稱及出處，并能做到正確熟練運用。

6、編制零件加工程序和程序的自動生成，完成指定零件的加工；

7、掌握UG三維建模軟件的使用（建模、生成刀具軌跡、后置處理）

8、掌握DNC加工基本方法；

9、交加工零件圖紙、工藝卡、設計說明書各一份和加工零件。

三、指導教師

趙老師、黃老師

四、實訓過程（敘述一周的實習過程、出現的問題及解決方法）

五、工序、工藝卡（寫最后上交零件的）

六、加工零件圖紙（正規尺規作圖）

七、加工零件程序

八、心得體會（500字以上）

第五篇：軸類零件的數控加工工藝設計與編程[范文模版]

本科畢業設計(論文)

題目：軸類零件的數控加工工藝設計與編程

2013年5月

軸類零件的數控加工工藝與編程

摘要

本次設計是根據被加工軸的技術要求和年生產量，進行機械加工工藝設計，然后運用夾具設計的基本原理和方法，擬定夾具設計方案，完成夾具結構設計。主要工作包括繪制毛坯圖、零件圖、夾具總的設計圖。了解零件的結構特點和技術要求；根據生產類型和生產條件，對零件進行結構分析和工藝分析；確定毛坯的種類及制造方法；擬定零件的加工工藝規程；選擇各工序的加工設備和工藝設備，確定各工序的加工余量和工序尺寸，計算各工序的切削用量額定工時；填寫加工工藝過程卡片、機械加工工序卡片等工藝卡片；設計制定選定的加工工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖。

關鍵詞：軸;加工工藝;夾具;編程

I

Axial parts of Numerical Control Machining Process

Planning and Programming

Abstract The design is based on the shaft by processing technical requirements and production, machining process design, then use of fixture design of the basic principles and methods, formulate fixture design, completion tongs structure design.The main work of drawing a blank drawing, general, fixture design, understanding of the structure characteristics of the spare parts and technical requirements;according to the type of production and production conditions, parts of the analysis of structure and process;The rough determine the type and method of manufacture;make parts of the processing order of the processes;selection of equipment and processing equipment, to determine the process of machining allowance and process dimensions, calculation of the process of cutting amount and industrial design norm;Fill in machining process card, machining process card and process card;design of selected processing procedures for the fixture, drawing assembly assembly drawing and the main parts of the map.Key Words: shaft;processing;technology;fixture;programming

II

符號表

Tj——機動時間

tf——輔助時間 tj——基本時間

?——切削速度

ap——背吃刀量

f——進給量

i——進給次數

n——機床主軸轉速

l——切削加工長度

l1——刀具切入長度

l2——刀具切出長度

L——刀具或工作臺行程長度 d——工件刀具直徑

如需要完整文檔及cad圖等其他文件，請加球球：一九八五六三九七五五

III

IV

目錄

摘要..............................................................................................................................I ABSTRACT.............................................................................................................II 符號表.......................................................................................................................III 1 緒論.........................................................................................................................1

1.1研究背景和意義..................................................................................................1 1.2設計目的..............................................................................................................2 1.3研究現狀..............................................................................................................2 1.4研究內容..............................................................................................................4 零件加工工藝分析.............................................................................................5

2.1零件結構工藝性分析..........................................................................................5 2.1.1零件圖紙工藝分析........................................................................................5 2.1.2零件結構分析................................................................................................6 2.2零件技術要求分析..............................................................................................6 2.3確定毛坯材料和制造形式..................................................................................6 2.3.1材料分析........................................................................................................7 2.3.2毛坯分析........................................................................................................7 2.4零件設備選擇......................................................................................................7 2.5基面選擇..............................................................................................................8 2.5.1粗基準選擇....................................................................................................8 2.5.2精基準選擇....................................................................................................8 2.6確定走刀順序和路線..........................................................................................9 2.6.1基面先行........................................................................................................9 2.6.2確定工序尺寸..............................................................錯誤！未定義書簽。2.7確定切削用量及基本工時................................................錯誤！未定義書簽。2.8刀具及量具選擇................................................................錯誤！未定義書簽。2.8.1刀具選擇......................................................................錯誤！未定義書簽。2.8.2量具選擇......................................................................錯誤！未定義書簽。專用夾具設計.....................................................................錯誤！未定義書簽。

3.1設計主旨............................................................................錯誤！未定義書簽。

IV 緒論

3.2確定夾具結構設計方案....................................................錯誤！未定義書簽。3.2.1數控車床常用裝夾方式..............................................錯誤！未定義書簽。3.2.2確定合理裝夾方式......................................................錯誤！未定義書簽。3.2.3鉆孔專用夾具設計......................................................錯誤！未定義書簽。數控加工程序編程及仿真.............................................錯誤！未定義書簽。

4.1數控加工特點....................................................................錯誤！未定義書簽。4.2數控編程分類....................................................................錯誤！未定義書簽。4.2.1手工編程......................................................................錯誤！未定義書簽。4.2.2自動編程......................................................................錯誤！未定義書簽。4.3確定編程坐標系及編程原點............................................錯誤！未定義書簽。4.4數值計算............................................................................錯誤！未定義書簽。4.4.1R6mm、R20mm兩圓弧切點坐標計算......................錯誤！未定義書簽。4.4.2圓錐大端直徑計算......................................................錯誤！未定義書簽。4.4.3螺紋尺寸計算..............................................................錯誤！未定義書簽。4.5程序編程............................................................................錯誤！未定義書簽。4.5.1左端..............................................................................錯誤！未定義書簽。4.5.2右端..............................................................................錯誤！未定義書簽。4.6MASTERCAM仿真.............................................................錯誤！未定義書簽。4.6.1建立模型......................................................................錯誤！未定義書簽。4.6.2工件及刀具設置..........................................................錯誤！未定義書簽。4.6.3實體加工模擬過程......................................................錯誤！未定義書簽。結論.......................................................................................錯誤！未定義書簽。參考文獻...................................................................................錯誤！未定義書簽。致謝............................................................................................錯誤！未定義書簽。畢業設計（論文）知識產權聲明....................................................................35 畢業設計（論文）獨創性聲明.........................................................................36 附錄1 MASTER CAM仿真程序代碼..........................錯誤！未定義書簽。

V 緒論 緒論

1.1研究背景和意義

隨著計算機技術的高速發展，傳統的制造業開始了根本性變革，各工業發達 國家投入巨資，對現代制造技術進行研究開發,提出了全新的制造模式。在現代 制造系統中，數控技術是關鍵技術，它集微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制等高新技術于一體，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點。對制造 業實現柔性自動化、集成化、智能化起著舉足輕重的作用。

目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成為一體，機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。

機械制造工藝與機床夾具設計是機械制造工藝學與機床夾具教學的一個不可少的輔助環節。機械制造工藝學是機械工業的基礎，是機械產品生產的基本技術，工藝工作是每一個機械企業主要的活動內容，加強工藝技術設計研究，旨在提高工藝水平，提高機械產品質量，降低能源消耗。此次設計的目的在于：根據加工零件的設計要求，運用夾具設計的基本原理和方法，制定夾具設計方案，完成夾具結構設計及加工工藝規程。本次設計是我們全面綜合運用本課程的理論知識與實際的一次重要實踐，它對于培養學生編制機械加工工藝規程和機床夾具設計的能力，以及從事機械方面工作具有十分重要的意義。

進入21世紀以后,典型軸在制造工藝、刀具等方面都發生了巨大的變化,與以前加工工藝有很多不同。領導了近半個多世紀的多刀車削工藝和手工磨削工藝,由于加工精度低和柔性差等原因,將逐步退出歷史舞臺。而高速、高效、復合加工技術及裝備迅速進入汽車及零部件制造業,軸的高速高效復合加工技術在行業內已有相當程度的應用,也必將代表這一行業的未來發展趨勢。本設計說明書就是針對軸類零件的加工工藝及工裝的設計進行詳細說明的。

本設計詳細介紹了軸類零件的結構和各項技術要求及要達到的加工精度；并結合軸的生產類型和材料種類對軸的加工工藝做了詳細的分析，另外還對軸的加

西安工業大學北方信息工程學院畢業設計（論文）

工進行了經濟性分析，確定了生產方案的可行性；詳細介紹了此軸加工過程中所采用的夾具的設計原則、步驟及其工作原理和結構。驗正了它的可靠性，還對定位誤差進行了分析，確保其能夠滿足加工精度的要求；還細述了軸加工過程中的刀、量具各一套的設計，使用它們可以提高軸的加工效率。

機械加工工藝和工裝設計是機械工程師必備的基本技能，通過本設計說明書的介紹，我們可以清楚地了機械加工的工藝、工裝設計的基本原則、方法和步驟，使大家對機械工藝技術工作有一個深入的全方位的了解和認識。

1.2設計目的

通過設計，一方面能獲得綜合運用過去所學的知識進行工藝分析的基本能力，另一方面，也是對數控加工過程進行的一次綜合訓練。

通過此次設計，我們可以在以下各方面得到鍛煉：能運用已學過的基本理論知識，以及在生產實習中學到相應的實踐知識，掌握從零件圖開始到正確地編制加工程序的整個步驟、方法。根據被加工零件的技術要求，選擇合理的工藝，編制出既經濟又合理，又能保證加工質量的數控程序，并且學會使用各類設計手冊及圖表資料。還可以運用MasterCAM軟件進行三維仿真。

1.3研究現狀

軸類零件是機器中經常遇到的典型零件之一。它在機械中主要用于支承齒輪帶輪、凸輪以及連桿等傳動件，傳遞扭矩。機器中作回轉運動的零件就裝在軸上。按軸類零件結構形式不同，一般可分為光軸、階梯軸和異形軸三類；或分為實心軸和空心等。

軸類零件的技術要求主要是支承軸頸和配合軸頸的徑向尺寸精度和形位精度，軸向一般要求不高。幾何形狀精度主要是圓度和圓柱度，一般要求限制在直徑公差范圍之內。相互位置精度主要是同軸度和圓跳動；保證配合軸徑對于支承軸頸的同軸度，是軸類零件位置精度的普遍要求之一。

方便直觀的幾何造型MasterCAM提供了設計零件外形所需的理想環境，其強大穩定的造型功能可設計出復雜的曲線、曲面零件。MasterCAM具有強勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能。MasteCAM提供了多種先進的粗加工技術，以提高零件加工的效率和質量。MasterCAM還具有豐富的曲面精加工功能，可以從中選擇最好的加工方法，加工最復雜的零件。MasterCAM的多軸加工功能，為零件的加工提供了更多的靈活性。可靠的刀具路徑校驗功能MasterCAM可模擬零件加工的整個過程，模擬中不但能顯示刀具和夾具，還能檢查刀具和夾具與被加工零件的干涉、碰撞情況。

西安工業大學北方信息工程學院畢業設計（論文）

CAD/CAM是隨著軸類零件的設計理論和CAD/CAM[5]技術的發展而發的。軸類由最初的只能代替手工進行計算，逐步發展到能實現三維實體造型、機構仿真、自動編程等功能,并且還在不斷發展下去。

軸類零件在整個制造工業中發揮著重要作用，數控機床代表著一個民族制造工業現代化的水平。隨著現代化科學技術的迅速發展，制造技術和自動化水平的高低已成為衡量一個國家或地區經濟發展水平的重要標志。當今世界各國制造業廣泛采用數控技術，以提高制造能力和水平，提高對動態多變市場的適應能力和競爭能力。此外世界上各工業發達國家還將數控技術及數控裝備列為國家的戰略物資，不僅采取重大措施來發展自己的數控技術及產業，而且在“高精尖”數控關鍵技術和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。總之，大力發展以數控技術為核心的先進技術已成為世界各發達國家加速經濟發展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。

數控編程技術[2]是數控技術重要的組成部分。從數控機床誕生之日起，數控編程技術就受到了廣泛關注，成為CAD/CAM系統的重要組成部分，各工業發達國家也投入了大量的人力物力開發實用的數控編程系統。在CAD/CAM一體化概念的基礎上，出現了并行工程的概念。為了適應并行工程發展的需要，數控編程技術正向集成化和智能化方向發展。進入二十世紀九十年代，隨著Web技術的不斷發展，傳統的產品設計、制造和生產模式正在發生深刻的變革，出現了協同設計制造、異地設計制造、全球制造等一系列新概念和新技術。將Web技術和CAM技術相結合，成為CAM系統的又一重要發展方向。

21世紀數控裝備將是具有一定智能化的系統，智能化的內容包括在數控系統的各個方面：追求加工效率和加工質量方面的智能化，如工藝參數的自動生成，簡化編程、簡化操作方面的智能化，智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監控方面的內容、方便系統的診斷以及維修等。

數控加工制造技術正逐漸得到廣泛的應用,對零件進行編程加工之前，工藝分析具有非常重要的作用。工藝分析是數控加工編程的前期工藝準備工作，無論是手工編程還是自動編程，在編程之前均需對所加工的軸類零件進行工藝分析。如果工藝分析考慮不周，往往會造成工藝設計不合理,從而引起編程工作反復，工作量成倍增加，有時還會發生推倒重來的現象,造成一些不必要的損失，嚴重者甚。本文通過對典型的軸類零件數控加工工藝的分析，給出了對于一般零件數控加工工藝分析的方法，對于提高制造質量、實際生產具有一定的指導意義。

目前正在研制的新一代CAM系統將采用面向對象、面向工藝特征的基本處理模式，系統的自動化水平、智能化程度將大大提高。國內外企業家和專家們已形成共識：今后相當一段時間內，機械加工技術的發展和競爭，主要是數控技術

西安工業大學北方信息工程學院畢業設計（論文）的發展與應用。

1.4研究內容

本次設計主要是通過工藝特點，工藝安排，機械加工工藝過程幾個方面對零件加工工藝進行分析，然后對零件的程序進行編制，最后用仿真加工以達到完成對零件的加工程序進行檢驗。

首先對該課題進行深入的分析，深入研究，認真完成此次畢業設計，主要以論述與設計相結合進行研究與探討，完成對本設計軸主要部位：內孔、外圓柱面、圓錐面、圓弧面、退刀槽、螺紋等的加工工藝設計及指定工序的夾具設計。

難點在于設計軸加工工藝過程及其加工時的專用夾具，確定工件的尺寸、公差和技術條件。通過查閱期刊、書籍等相關資料進行對軸加工工藝和夾具的設計進一步了解，思考、分析和掌握軸加工的基本環節，完成計算并設計出軸加工工藝及夾具設計。零件加工工藝分析 零件加工工藝分析

2.1零件結構工藝性分析

零件的結構工藝性是指所設計的零件在能滿足使用要求的前提下制造的可行性和經濟性，即所設計的零件結構應便于成形，并且成本低，效率高。2.1.1零件圖

如零件圖2.1、2.2所示。

圖2.1 零件二維圖

圖2.2 零件三維圖

畢業設計（論文）

2.1.2零件結構分析

本零件上由圓柱面、內孔、內圓錐面、圓弧面、溝槽、和螺紋等部分組成。零件車削加工[8]成形輪廓的結構形狀較復雜、需兩頭加工，零件的加工精度和表面質量要求都很高。

該零件重要的徑向加工部位有?380m）、?0.03mm圓柱段（表面粗糙度Rɑ=1.6μm）、R6mm圓弧與R20mm圓弧相切過渡區、?480?0.03圓柱段（表面粗糙度Ra=1.6μ（表面粗糙度Ra=1.6μm）、長徑比為1:2的內錐（小端直徑為?23o?23o?0.03的內孔?0.03、M20*2-6g三角形外螺紋，其余表面粗糙度均為Ra=3.2μm）。零件符合數控加工尺寸標注要求，輪廓描述清楚完整，零件材料為45鋼，毛坯為?50mm*130mm。

2.2零件技術要求分析

小批量生產條件，不準用砂布和銼刀修飾平面，這是對平面高精度的要求，未注公差尺寸按GB1804-M，熱處理，調質處理，HRC25-35，未注粗糙度按Ra3.2，毛坯尺寸?50mm*130mm。

加工難點及處理方案：分析圖紙可知，此零件對平面度的要求高，左端更有內輪廓加工，為提高零件質量，采用以下加工方案。

a.對圖樣上給定的幾個精度要求較高的尺寸，編程時采用中間值； b.在輪廓曲線上，有一處既過象限又改變進給方向的輪廓曲線，因此在加工時應進行機械間隙補償，以保證輪廓曲線的準確性；

c.零圖紙中含有圓柱度，為保證其形位公差，應盡量一次裝夾完成左端面的加工以保證其數值；

d.本設計圖紙中的各平面和外輪廓表面的粗糙度要求可采用粗加工---精加工加工方案，并且在精加工的時候將進給量調小些，主軸轉速提高；

e.螺紋加工時，為保證其精度，在精車時將螺紋的大徑值減小0.18-0.2mm，加工螺紋時利用螺紋千分尺或螺紋環規保證精度要求。

選擇以上措施可保證尺寸、形狀、精度和表面粗糙度。

2.3確定毛坯的材料和制造形式

軸：本次設計軸主要技術指標：年產量5000臺/年

該產品年產量Q=5000（件/年），n=1（件/臺），設其備品率α%為10%，機械加工廢品率β%為1%，現制定該曲軸零件的機械加工工藝規程及夾具設計。年生產綱領：

N =Q*n*(1+ α%+β%)

=5000*1*（1+10% +1%）

=5550（臺/年）

軸的年產量為5550件，現在已知該產品為中型機械，根據《機械制造工藝設計手冊》表1.1-2生產類型與生產綱領的關系，可確定其生產類型為大批量生產。2.3.1材料分析

該軸零件加工中，刀具與工件之間的切削力較大。工件材料的可切削性能。強度、硬度、塑性、提供冷切削加工、機械性能都跟工件的材料有關。所以選擇45鋼為該軸類零件的材料。

45鋼的化學成分中含C0.42%～0.50%，Si0.17%～0.37%，Mn0.50～0.80%，P?0.035%，S?0.035%，Cr?0.25%，N?0.25%，Cu?0.25%。45鋼在進行冷加工時硬度要求，熱軋鋼，壓痕直徑不小于3.9，布氏硬度不小于241HRB，退火鋼壓痕直徑不小于4.4，布氏硬度不小于187HB，45鋼的機械性能：δs?335Mpa，δb?600Mpa，??40%，Ak?47J。45鋼相對切削性硬質合金刀具1.0，高速鋼刀具1.0，45鋼經濟合理對加工刀具的要求也合理，45鋼用途廣泛，主要是用來制造汽輪機、壓縮機，泵的運動零件制造齒輪、軸活塞銷等零件。根據以上數據適合該軸的加工。2.3.2毛坯分析

軸類零件的毛坯有棒料、鍛件和鑄件三種。

鍛件：適用與零件強度較高,形狀較簡單的零件。尺寸大的零件因受設備限制，故一般用自由鍛；中、小型零件可選模鍛；形狀復雜的剛質零件不宜用自由鍛。鑄件：適用于形狀復雜的毛坯。

本零件的毛坯宜采用棒料鋸割，毛坯至?50*130mm，使鋼材經過鍛壓，獲得均勻的纖維組織，提高其力學性能，同時也提高零件與毛坯的比重，減少材料消耗。

2.4零件設備選擇

數控車床能對軸類或盤類等回轉體零件自動地完成內外圓柱面、圓錐表面、圓弧面等工序的切削加工，并能進行切槽、鉆、擴等的工作。根據零件的工藝要求，可以選擇經濟型數控車床，一般采用步進電動機形式半閉環伺服系統。此類車床機構簡單，價格相對較低，這類車床設置三爪自定心卡盤、普通尾座或數控液壓尾座，適合車削軸類零件。

根據主軸的配置的要求選擇臥式數控車床。數控車床[14]具有加工精度高，能做直線和圓弧插補，數控車床剛性良好，制造和對刀精度高，能方便和精確地進行人工補償和自動補償，能夠加工尺寸精度要求較高的零件。能加工輪廓形狀特別復雜的表面和尺寸難于控制的回轉體，而且能比較方便的車削錐面和內外圓

柱面螺紋，能夠保持加工精度，提高生產效率。所以對加工時非常有利的。

2.5基面選擇

機械加工的最初工序只能用工件毛坯上的未加工表面作為定位基準，這種 位基準稱之為粗基準。用以加工的表面作定位基準則稱之為精基準。在制定零件機械加工工藝規程時，總是先考慮怎樣的精基準定位能把工件加工到設計要求，然后再考慮如何運用選取的粗基準，把用作精基準的表面加工出來。2.5.1粗基準選擇

選擇粗基準時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖樣要求，粗基準選擇的要求應能保證加工面與非加工表面之間的位置要求及合理的分配各加工面的加工余量。同時要為后續供需提供精基準，具體有以下原則：為了保證加工面與非加工面之間的位置要求，應該選擇一非加工表面為粗基準；為了保證各加工表面都有足夠的加工余量，應選擇毛坯余量最小的面為粗基準；為了保證重要的加工面的余量均勻，應選擇為粗基準；粗基準的選擇應避免重復使用，在同一尺寸上，通常只允許使用一次，做為粗基準的表面應該足夠光滑整潔，以使工件定位穩定可靠，加緊方便。軸類零件，以外圓作為粗基準。為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應選擇不加工面為粗基準。如果工件上有多個不加工面，則應選其中與加工面位置要求較高的不加工面為粗基準，以便保證精度要求，使外形對稱等。

由于此零件全部表面都需加工，應選用外圓及一端面為粗基準，然后通過“互為基準的原則”進行加工。遵循“基準重合”的原則。加工左端時選擇在毛坯外圓柱段的右端外圓表面，加工右端時選擇在?38mm外圓柱段的表面，以體現定位基準是軸的中心線。

在制定零件加工的工藝規程時，正確的選擇工件的定位[10]的基準有著十分中的意義。定位基準選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件個表面的加工順序也有很大的影響。合理的選擇定位基準是保證零件加工精度的前提，還能簡化加工工序，提高加工效率。

2.5.2精基準選擇

精基準選擇時應能保證加工精度和裝夾可靠方便，有以下原則：

基準重合原則；基準統一原則；自為基準原則；互為基準原則；保證工件定 位準確，夾緊可靠、操作方便原則。精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。當設計尺寸與工序尺寸的基準不重合時，應該進行尺寸計算。

a.用工序基準作為精基準，實現“基準重合”，以免產生基準不重合誤差。

b.當工件以某一組精基準定位可以較方便的加工其他各表面時，應盡可能在多數工序中采用此組精基準定位，實現“基準統一”，以減少工裝設計制造費用、提高生產率、避免基準轉換誤差。

c.當精加工或光整加工工序要求余量盡量小而均勻時，應選擇加工表面 本身作為精基準，即遵循“自為基準”原則。該加工表面與其他表面間的位度要求由先行工序保證。

d.為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度，可遵循互為基準、反復加工的原則。

由于此零件全部表面都需加工，而孔作為精基準應先進行加工，因為軸類零件各外圓表面、螺紋表面的同軸度及端面對軸線的垂直度是相互位置精度的主要項目，而這些表面的設計基準一般都是軸的中心線，采用兩中心孔定位就能符合基準重合原則。而且由于多數工序都采用中心孔作為定位基面，能最大限度地加工出多個外圓和端面，這也符合基準統一原則。

工件的定位與基準應與設計基準保持一致，應防止過定位，這個工件是個實心軸，末端要鏜一個25的錐孔，因軸的長度不是很長，所以采用工件的右端面和48的外圓作定位基準，使用普通三爪卡盤夾緊工件，取工件的右端面中心為 工件坐標的原點，對刀點在（100.100）處。

2.6確定走刀順序和路線

加工路線[20]的確定，直接關系到數控機床的使用效率、加工精度、刀具數量和經濟性等問題，應盡量做到工序相對集中，工藝路線最短，機床的停頓時間和輔助時間最少。該零件采用棒料毛坯進行加工，由于毛坯余量較大，因此，采用階梯切削路線去除毛坯余量，刀具切削路徑短，效率高。

2.6.1基面先行

用作精基準的表面，要首先加工出來。所以，第一道工序一般是進行定位面的粗加工和半精加工(有時包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。綜上所訴：此零件的的加工順序如下：

預備加工---車左端面---鉆中心孔---鏜孔---粗車左端外輪廓---精車左端外輪廓---調頭---車右端面---粗車外輪廓---精車外輪廓---退刀槽---粗車螺紋---精車螺紋 工序1：車左端面，將毛坯車為127mm的棒料

工序2：左端面打中心孔 選用?5mm的中心鉆（手動鉆孔）工序3：左端鉆孔（鉆?20mm深-32mm的孔）工序4：粗車左端內孔?23mm 工序5：粗車?48mm的外圓柱面

工序6：粗車?38mm的臺階外圓柱面及倒角

工序7：調頭粗車右端面將零件車至要求尺寸進給路線

工序8：調頭粗車右端面各部倒角、切外螺紋退刀槽、三角形螺紋 工步路線為：

工步一:自右向左倒角，粗車螺紋?20mm圓柱段；

工步二:自右向左粗車R6和R20 mm圓弧面、?38 mm圓柱段、R12.5 mm圓弧面、錐長8 mm 的圓錐段；

工步三:自右向左粗車R6和R20 mm 圓弧面、?38 mm圓柱段、R12.5 mm圓弧面、錐長8 mm的圓錐段； 工步四:車4mm*?16mm螺紋退刀槽； 工步五:粗車螺紋；

工序9：擴左端內孔?25mm，深11mm 工序10：半精車?48mm的外圓柱面

工序11：半精車?38mm的臺階外圓柱面及倒角

工序12：調頭半精車右端面將零件車至要求尺寸進給路線

工序13：調頭半精車右端面各部倒角、切外螺紋退刀槽、三角形螺紋 工步路線為：

工步一:自右向左倒角，半精車螺紋?20mm圓柱段；

工步二:自右向左精車R6和R20 mm 圓弧面、?38 mm圓柱段、R12.5 mm圓弧面、錐長8 mm的圓錐段；

工步三:半精車4mm*?16mm螺紋退刀槽； 工步四:半精車螺紋；

工序14：鉸?230?0.03mm的孔，再用1:2的鉸刀鉸小端為?25mm的錐孔 工序15：精車?480?0.03mm的外圓柱面

工序16：精車?380?0.03mm的臺階外圓柱面及倒角

工序17：調頭精車右端?380?0.03mm圓柱面、切外螺紋退刀槽、三角形螺紋 工序18：精車螺紋

工序19：去除全部毛刺并吹凈 工序20：根據技術文件進行檢驗 工序21：入庫