机械数控类毕业论文.doc

1、 基于数控加工技术的工艺与编程综合设计 院 系 专 业 学 生 班 级 姓 名 学 号 指导教师单位 指导教师姓名 指导教师职称 2015年 4 月 基于数控加工技术的工艺与编程综合设计 机械工程及自动化 2011 级 指导老师 摘要 随着科学技术的飞速发展，传统的加工方法和加工设备已经很难适应现代社会对产品多样化，高精度和高生产效率的追求。为了满足这些需要，社会上出现了一种自动化程度极高的机床 ，叫做数控机床。数控机床是一种集合机械技术，传感器技术，现代控制技术，信息处理技术，数字控制技术、计算机技术、微电子技术、成组技术和网络通信技术于一身的自动化机床，它可以有效地解决传统机床加工精度低、

2、难以加工外形复杂零件的问题。因此，现在数控技术被广泛应用在工业生产中。在本文中，以阶梯轴为研究对象，进行工艺分析，确定编程尺寸、切削量、加工路径和机床型号，并制做加工程序列表。 关键词 ： 数控技术；工艺分析；设计方案；编程 Based on the process of NC machining technology and programming design Mechanical Engineering and Automation 2011 Yexue Liu Instructor Xiaolin Chen Abstract With the rapid development of

3、science and technology, the traditional processing methods and processing equipment has been difficult to adapt to modern society of product diversification, high precision and high efficiency of the pursuit. To meet these needs, there has been a high degree of automation on the social machine, call

4、ed CNC machine tools. CNC machine tools is a collection of mechanical technology, sensor technology, modern control technology, information processing technology, digital control technology, computer technology, microelectronics, group technology and network communication technology in an automated

5、machine, which can effectively solve the traditional machining accuracy is low, it is difficult shape complex parts machining problems. So now CNC technology is widely used in industrial production. In this article, with stepped shaft as the research object, process analysis, to determine the size o

6、f the program, the amount of cutting, machining path and machine model, and making a list of the machining program. Keywords:Numericalcontrol technology,process analysis, design, programming 目录 前言 . 1 1 概述 . 1 1.1 数控机床的功能及特点 . 1 1.1.1 数控机床的组成 . 1 1.1.2 数控机床的主要功能 . 2 1.1.3 数控机床的特点 . 2 1.2 我国数控加工技术的现状

7、与未来发展趋势 . 3 1.2.1 我国数控加工技术的现状 . 3 1.2.2 我国数控加工技术未来发展趋势 . 4 1.3 选题背景及意义 . 4 2 零件结构工艺分析 . 5 2.1 零件图分析 . 5 2.2 零件毛坯材料分析 . 6 2.3 零件加工设备选择 . 6 3 刀具及切削用量的确定 . 6 3.1 数控刀具材料的基本要求 . 6 3.2 确定数控刀具 . 7 3.3 切削用量的选择 . 8 3.4 切削用量计算 . 10 4 确定工件定位基准与夹具选择 . 11 4.1 工件定位基准的选择 . 11 4.2 工件定位基准选择的原则 . 12 4.3 确定工件定位基准 . 12

8、 4.4 确定工件装夹方案 . 13 4.4.1 工件在数控车床上装夹 . 13 4.4.2 工件在数控铣床上装夹 . 13 5 拟定零件加工工艺路线 . 14 5.1 工序的划分 . 14 5.2 确定工件加工工序 . 14 5.3 拟定工件加工工艺路线和设计加工路线 . 14 5.3.1 拟定工件加工工艺路线 . 14 5.3.2 设计加工走刀路线 . 14 5.4 制订加工工序卡片 . 15 6编制数控加工程序 . 16 6.1 确定编程坐标系及编程原点 . 16 6.2 确定对刀点和换刀点 . 17 6.3 编写数控加工程序 . 17 7 仿真加工与检验 . 22 7.1 数控仿真简介

9、 . 22 7.2 仿真加工 . 23 总结 . 26 致谢 . 27 参考文献 . 28 1 前言 近年来，随着我国经济的飞速发展，数控加工技术取得了很大进步，但是在高端产品仍面临竞争力不强的情况下，我国数控行业需要做出进一步的突破。现在一个国家数控技术水平往往是是该国工 业整体实力的直接反映。虽然我国数控机床经历了几十年的发展，但是由于起步较晚，导致我国的数控技术远远落后于欧美发达国家，尤其在精确性、可靠性方面和国外还有很大的差距。目前外国企业生产的数控机床占领了我国高级型数控机床市场的大部分份额，而我国企业生产的数控机床以低档经济型为主，这反映了我国数控技术的不足。 1 概述 1.1 数

10、控机床的功能及特点 数控机床是以程序指令来控制刀具和机床按给定的加工路线和运动速度给工件自动加工的机床。 图 1.1 数控车床 1.1.1 数控机床的组成 数控机床 一般 由输入和输出装置、数控设备、伺服单元、驱动器、可编程控制器及电气控制设备、辅助设备、机床和测量设备等硬件组成，各硬件之间的关系如下图 2 图 1.1.1 数控机床硬件关系图 1.1.2 数控机床的主要功能 1） 可多坐标控制。 2） 实现多种函数的插补。 3） 可进行代码转换。 4） 加工选择，各种加工循环，凹凸加工，镜像加工等。 5） 人机对话、手动数据输入，加工程序输入、编辑及修改。 6） 实现各种补偿功能，进行刀具半径

11、、刀具长度、转动间隙、螺距误差的补偿。 7） 可故障自我诊断。 8） CRT 或 LCD 显示，实现图形、轨迹、字符显示等。 9） 实现联网及通信功能。 1.1.3 数控机床的特点 数控机床是一种高效能自动或半自动机床，与普通机床相比，它具有一下特点： 1） 适合外表形状复杂的零件加工。 2） 加工精度高，加工质量比较稳定。 3） 零件加工过程稳定可靠。 4） 具有高柔性。 5） 生产效率高。 3 6） 自动化程度高，操作人员劳动强度低，工作环境较好。 7） 对操作、维修人员素质要求高。 8） 有利于现代化管理。 1.2 我国数控加工技术的现状与未来发展 趋势 1.2.1 我国数控加工技术的现

12、状 近年来，伴随着我国经济的快速发展，我国的数控加工技术也得到了迅速发展。目前，国产的数控机床已基本上可以满足国内市场需求。自从改革开放后，特别在“ 95”期间，我国与发达国家一起合作，通过建立合资企业，引进了国外先进的数控技术技术，还有 加强限制国外数控设备进入我国市场，并对数控技术的研发加大资金投入，使得我国攻下一个个技术难关，让我国数控技术得到了非常快的发展。目前我国现在已经能够独立生产 100 种以上的数控机床，生产的数控产品的数量达到了成千上万，并开发出了六轴五联数控系 统，这个系统可以更好地对外形复杂多变的零件进行加工。目前我国独立生产的数控机床的精确度已达到 0.001mm。 以

13、上这些标志着我国已经成为了数控机床生产大国和高分辨率数控机床生产大国的一员。 虽然我国数控技术经过了半个世纪的发展，能够独立生产出种类繁多的数控产品，并能研制出较为先进的数控系统，但是与发达国家所生产的一些高性能数控产品相比，我国数控技术明显存在非常大的短缺，尤其在稳定性、可靠性、速度和精度等方面均存在很大差距。例如，我国对亚微米级和纳米级加工中心主要依赖从发达国家进口。目前我国在高性能数控产品市场 只占有非常小的比例，主要依靠价格优势与国外先进的数控产品做竞争。与数控产业发达国家相比，我国数控技术存在很多不如人意的地方，主要表现在以下几个方面： 1） 高科技水平，功能齐全的数控产品主要靠进口

14、图纸、合资生产或进口进组装，独立开发能力较差。 2） 应用技术低，网络技术没有完全推广使用。 3） 占据国内主要市场的国产低水平数控产品竞争激烈，互相压价促销，而高端数控产品市场竞争力不强，创新能力低。 4） 国产数控产品信息技术基础薄弱，对国外技术依赖度过高。 4 1.2.2 我国数控加工技术未来发展趋势 目前，数控加工技术的未来趋势是高速切 削与高精度加工化、多功能化、智能化、互联网络化。 1)高速切削与高精度加工化 高性能数控机床与普通数控机床区别主要看其速度和精度这两个指标，以较大的切削量进行切削和精密加工不仅可以大大提高加工工作效率，还可以较大程度提高产品的质量和档次，甚至缩短生产周

15、期，提高市场竞争力。 2） 多功能化 在零件加工过程中，人们为了提高生产效率，不希望在加工过程中过多的无用的时间。例如，加工不同的工序需要不同的机床，在这过程中，需要搬运工件，安装，调整，换刀，调速等。为了尽可能降低消耗这些无用时间，于是出现了数控机床多功能化，使得一台 机床拥有多种加工功能，极大地地提高机床利用率和。 3） 控制智能化 随着计算机技术的飞速发展，为了满足生产的灵活性，制造业自动化的需要，人工智能技术得到快速发展，数控技术的智能化程度不断提高。例如，加工过程自适应控制技术，由于工件加工过程中客观存在各种各样的不确定性，例如毛坯余量不均，刀具磨损、工件变形等，为了面对这些不确定性

16、，在数控机床中引入自适应控制技术，通过监测加工过程中的刀具磨损、材料特性变化、切削力、主轴功率等信息并反馈，然后进行调节运算，实时调整加工参数或加工指令，使系统发挥最佳的工作；还有，故障自我 诊断功能，故障诊断专家系统是如今诊断装置发展的最新动向，它可以为数控设备提供辅助监控，包括智能诊断、故障排除和提高安全性等方面的保障。 4） 互联网络化 如今是一个网络化和数字化的时代，网络化、数字化和新的制造哲理深刻地影响了新世纪的制造模式和制造理念。作为现代化制造装备的数控机床同样应该以网络化为特征，以适应新的制造理念的变化，因此网络功能正逐渐成为现代数控机床、数控系统的特征之一。例如，现代的数控机床

17、远程诊断，远程监控，远程处理，信息共享，远程操作，远程培训等功能都是基于网络功能基础上进行的。 1.3 选题背景 及意义 5 改革开放以来，随着我国经济建设飞速发展，产品更新换代越来越快，对于生产设备的要求也越来越高。特别是对国内机械制造行业进行技术改造，已成为国家政府高度关注的问题。如果要想提高国内机械制造业的生产效率和产品质量，首先应广泛普及数控技术的应用，加大对数控技术研发的投资力度。数控技术可以大大地提高机械加工的效率，使得中国机械工业水平得到不断提高。 本次毕业设计是对数控加工阶梯轴的过程设计，虽然阶梯轴的外形看起来不是很复杂，但是要对其加工工艺设计，则这个设计也不是很容易。首先要根

18、据零件图对工件进行工艺性分析， 然后确定工件切割尺寸、编程尺寸，加工轨迹，选择适当的刀具和机床型号，最终编制程序列表。通过本次设计，可以让我更深一步对数控加工技术的理解，让我重新复习机械制造技术等专业知识，使我能够熟练使用数控编程语言，掌握一种基本的机械加工技能，具备独立设计典型零件加工的能力。 要完成本次设计还需要熟练运用 AutoCAD 和 UG制图软件，独立完成零件图的绘制，这不仅可以提升我的绘图能力，也培养了我的分析问题和解决问题的能力。 2 零件结构工艺分析 2.1 零件图分析 阶梯轴是常见的传输动力的零件，它是传动轴的其中一种类型，属于 典型的轴类零件，其形状和结构如下图所示： 图 2.1 零件图 由上图可知，该零件表面由圆柱、轴肩、键槽、螺纹等组成，尺寸标注完整，