【正文】 摘要 I摘 要本文選擇復(fù)合軸類(lèi)零件作為研究對(duì)象，依托所學(xué)知識(shí)，對(duì)復(fù)合軸類(lèi)零件進(jìn)行詳細(xì)的數(shù)控加工工藝分析。設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)零件的圖形分析，材料分析，選好了加工毛胚，該零件為復(fù)合軸軸類(lèi)零件，根據(jù)該零件的圖紙及技術(shù)要求，對(duì)該零件進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)控加工工藝分析及工藝路線(xiàn)的設(shè)計(jì)，根據(jù)分析的結(jié)果，確定該零件的加工方法、裝夾方法、定位基準(zhǔn)、走到路線(xiàn)、熱處理的安排、使用刀具、切削用量、加工順序安排、工步劃分、設(shè)備選用等，并編制了該零件的刀具卡片、數(shù)控加工工序卡片等，最后，才用手工編制了該零件的數(shù)控加工程序。大批量生產(chǎn)的產(chǎn)品，如汽車(chē)、拖拉機(jī)與家用電器的零件，為了提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率，多采用專(zhuān)用的工藝裝備、專(zhuān)用的自動(dòng)化機(jī)床、專(zhuān)用的自動(dòng)化產(chǎn)線(xiàn)或自動(dòng)化車(chē)間進(jìn)行生產(chǎn)，盡管這類(lèi)設(shè)備初次投資很大,生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長(zhǎng)，產(chǎn)品改型不易，因而是產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)周期增長(zhǎng)。然而在機(jī)械制造業(yè)中，單件及中小批量生產(chǎn)的零件約占機(jī)械加工總量的 80%以上。數(shù)控技術(shù)雖然先進(jìn)，但是數(shù)控機(jī)床還是由人來(lái)控制的，要想加工一個(gè)精密的零件首先必須對(duì)零件進(jìn)行所要要求的工藝分析，還要有一個(gè)很合理的設(shè)計(jì)，數(shù)控加工工藝是指采用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，所運(yùn)用各種方法和技術(shù)手段的綜合，應(yīng)用于整個(gè)數(shù)控加工工藝過(guò)程。由于數(shù)控機(jī)床綜合應(yīng)用了電子計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，伺服驅(qū)動(dòng)，精密檢測(cè)與新型機(jī)械結(jié)構(gòu)等方面的技術(shù)成果，具有高柔性、高精度與高自動(dòng)化的特點(diǎn)，因此采用的數(shù)控加工手段解決了機(jī)械制造業(yè)中常規(guī)加工技術(shù)難以解決甚至是無(wú)法解決的單件小批量，特別是復(fù)雜型面零件的加工。目前應(yīng)用數(shù)控加工技術(shù)的領(lǐng)域已從當(dāng)初的航空工業(yè)部門(mén)逐步擴(kuò)大到汽車(chē)、造船機(jī)床、建筑等民用機(jī)械制造業(yè)，并已取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。整體數(shù)控加工技術(shù)向 CIMS（ 計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）方向發(fā)展。概括起來(lái)，數(shù)控機(jī)床的加工有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：(1)適應(yīng)性強(qiáng)(2)精度高，質(zhì)量穩(wěn)定(3) 生產(chǎn)效率高(4)能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的淮安信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 2運(yùn)動(dòng)(5)良好的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控加工工藝的研究宗旨是如何科學(xué)的最優(yōu)的設(shè)計(jì)加工工藝，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工中的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低耗。 在數(shù)控編程中，工藝分析和工藝設(shè)計(jì)是至觀重要的，無(wú)論是手工編程還是自動(dòng)編程，在加工前都要對(duì)所加工零件進(jìn)行工藝分析，擬定加工方案，選擇加工設(shè)備、刀具、夾具，確定切削用量，安排加工順序，制定走刀路線(xiàn)等。因此程序編制中的工藝分析和工藝設(shè)計(jì)是一項(xiàng)十分重要的工作。在編程過(guò)程中，還要對(duì)一些工藝問(wèn)題（如對(duì)刀點(diǎn)，換刀點(diǎn)，刀具補(bǔ)償?shù)龋┳鱿鄳?yīng)處理。 這份論文是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的描述，包容了零件圖樣的分析、刀具夾具的選用、工藝路線(xiàn)的擬定以及手工編程的全部?jī)?nèi)容。第一章 數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)概述 3第一章 數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)概述 數(shù)控加工工藝的特點(diǎn)和內(nèi)容無(wú)論是手工編程還是自動(dòng)編程，在編程前都要對(duì)所加工的零件進(jìn)行工藝分析，擬訂工藝方案，選擇合適的刀具，確定切削用量。因此，數(shù)控編程的工藝處理是一項(xiàng)十分重要的工作。進(jìn)行數(shù)控加工時(shí)，數(shù)控機(jī)床受數(shù)控系統(tǒng)的指令，完成各種運(yùn)動(dòng)、實(shí)現(xiàn)各種加工要求。在大多數(shù)情況下，許多具體的各一問(wèn)題是由操作工人依據(jù)自己的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和習(xí)慣自行考慮和決定的。(2)數(shù)控加工的工藝要求相當(dāng)準(zhǔn)確和嚴(yán)密。在數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)中必須注意加工過(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)，做到萬(wàn)無(wú)一失。因?yàn)閿?shù)控機(jī)床比其它機(jī)床價(jià)格要貴得多，其加工通常也是一些形狀比較復(fù)雜、價(jià)格也較高的工件，所以萬(wàn)一損壞機(jī)床或工件報(bào)廢就會(huì)造成較大的損失。因此，要求編程人員除必須具備較扎實(shí)的工藝基本知識(shí)和較豐富的實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)外，還要必須具備耐心和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ髯黠L(fēng)。一般來(lái)說(shuō)，在普通機(jī)床上是根據(jù)機(jī)床的種類(lèi)進(jìn)行單工序加工，而在數(shù)控機(jī)床上往往是在一次裝夾中完成鉆、擴(kuò)、鉸、銑、鏜攻螺紋等多工序加工。 數(shù)控加工工藝的主要內(nèi)容(1)選擇適合在數(shù)控上加工的零件，確定工序內(nèi)容。設(shè)計(jì)數(shù)控加工工序，如工序的劃分、刀具的選擇、夾具的定位與安裝、切削用量的確定、走刀路線(xiàn)的確定等等。如對(duì)刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)的選擇、刀具的補(bǔ)償。(5)處理數(shù)控機(jī)床上部分工藝指令。 普通工藝中，劃分工序、選擇設(shè)備等重要內(nèi)容對(duì)數(shù)控加工工藝來(lái)說(shuō)屬于已基本確定的內(nèi)容，所以制定數(shù)控加工工藝的著重點(diǎn)在整個(gè)數(shù)控加工過(guò)程的分析，關(guān)鍵在確定進(jìn)給路線(xiàn)及生成刀具運(yùn)動(dòng)軌跡。這也是數(shù)控加工工藝與普通加工工藝最大的不同之處。利用數(shù)控加工技術(shù)可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的準(zhǔn)確性和精度都可以得到很好的保證。 利用數(shù)字化的控制手段可以加工復(fù)雜的曲面。 (2)加工精度高。他包括零件的鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理、切削加工工藝性能分析等。(1)分析零件圖是否完整、正確，零件的試圖是否正確、清楚、尺寸、公差、表面粗糙度及其有關(guān)的技術(shù)要求是否齊全、明確。過(guò)高的要求會(huì)增加加工難度，提高成本；過(guò)低的要求會(huì)影響工作第一章 數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)概述 5的性能。(3)尺寸標(biāo)注應(yīng)符合數(shù)控加工的特點(diǎn)。尺寸標(biāo)注既要滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，又要滿(mǎn)足便于加工。圖樣上的尺寸既便于編程，又有利于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。在數(shù)控加工中，價(jià)格工序往往較集中，課對(duì)零件進(jìn)行雙面或多面順序加工，因此以統(tǒng)一基準(zhǔn)定位是十分必要的，否則就很難保證兩次安裝加工后兩個(gè)面上的輪廓位置尺寸協(xié)調(diào)。在滿(mǎn)足零件功能的前提下，零件材料應(yīng)立足于國(guó)內(nèi)，選擇較低廉的材料，避免用貴重、緊缺的材料。 擬訂工藝路線(xiàn) 表面加工方法的選擇為了正確的選擇加工方法，應(yīng)了解經(jīng)濟(jì)加工精度、經(jīng)濟(jì)表面粗糙度的概念和各種加工方法的特點(diǎn)。每一種加工方法在不同的條件下所能達(dá)到的精度和表面粗糙度會(huì)有所不同。各種加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)加工精度和經(jīng)濟(jì)表面粗糙的可查閱有關(guān)的工藝手冊(cè)。選擇零件的價(jià)格方法和加工方案，實(shí)質(zhì)上是選擇典型表面的加工方法和加工方案。①平面加工：平面加工方法常用的有刨、銑、磨和拉削，有些工件的端面也用車(chē)的方法。車(chē)削是加工外圓面的主要方法。③內(nèi)孔加工：孔分為通孔、階梯孔、不通孔、交叉孔等。精度要求高的孔采用磨削加工。(3)成型表面和復(fù)雜表面的加工成型表面的加工可以分為三大類(lèi)：①軌跡法；②成型法；③包絡(luò)法復(fù)雜表面加工除了以上介紹的成型加工方法可以加工復(fù)雜表面外，還可以通過(guò)數(shù)控程序來(lái)控制法，電火花加工及其電解加工的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜表面的加工。另外，數(shù)控銑床還可以加工各種復(fù)雜曲面。⑥電解加工是繼電火方法之后發(fā)展較快的一門(mén)新工藝。 加工階段的劃分當(dāng)數(shù)控加工質(zhì)量要求較高是，應(yīng)把整個(gè)工藝過(guò)程劃分為幾個(gè)加工階段。有時(shí)在精加工之后有專(zhuān)門(mén)的光整加工階段，當(dāng)毛坯余量特別大，表面非常粗糙是，在粗加工之前還安排了加工。②半精加工階段的任務(wù)是留下精加工余量后使主要表面達(dá)到一定的精度，為精加工做好準(zhǔn)備并完成一些次要表面的加工，如擴(kuò)孔，攻螺紋，銑鍵槽等。④對(duì)零件精度和表面粗糙度要求很高的表面，須進(jìn)行光整加工，這一階段的主要目的是獲得很高的尺寸精度，降低表面粗糙度或使其表面得到強(qiáng)化，一般不用來(lái)提高位置精度。為能及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，減少運(yùn)輸量，荒加工階段在毛坯制造車(chē)間進(jìn)行。第一章 數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)概述 7②有利于合理使用設(shè)備 粗加工要求功率大剛性好生產(chǎn)率高的設(shè)備，可用精度不高的普通車(chē)床來(lái)完成，精加工則要求在精度高的設(shè)備或數(shù)控機(jī)床上完成。③便于及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷 毛坯的各種缺陷如氣孔，砂眼和加工余量不足等，在粗加工后即可發(fā)現(xiàn)，便于及時(shí)修補(bǔ)或報(bào)廢，以免繼續(xù)加工后造成工時(shí)和資金的浪費(fèi)。⑤精加工，光整加工安排在后，可保護(hù)精加工和光整加工過(guò)的表面少受磕碰而損壞。例如對(duì)質(zhì)量要求不高，或毛坯精度較高余量較小時(shí)，就可少分或不分加工階段；有些重型工件，由于裝夾和運(yùn)輸很費(fèi)時(shí)，也常在一次裝夾時(shí)完成全部粗精加工。 工序的劃分工序劃分的原則：　　在數(shù)控車(chē)床上加工零件，常用的工序的劃分原則有兩種。工序一般要求盡可能地集中，粗、精加工通常會(huì)在一次裝夾中全部完成。②提高生產(chǎn)效率原則。 熱處理工序的安排 為了提高零件的力學(xué)性能，改善材料的切削加工性能和消除殘余應(yīng)力，在工藝過(guò)程中需要適當(dāng)安排一些熱處理工序。(2)除殘余應(yīng)力熱處理 由于毛坯在制造和機(jī)械加工過(guò)程中，產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力會(huì)引起工件的變形和開(kāi)裂，為穩(wěn)定尺寸、保證產(chǎn)品的質(zhì)量，所以要安排消除內(nèi)應(yīng)力處理，常用的方法有時(shí)效處理和深冷處理。對(duì)于精度要求特別高的零件，在粗加工和半精加工過(guò)程中要經(jīng)過(guò)多次去應(yīng)力退火，在粗精磨過(guò)程中還要經(jīng)過(guò)多次人工時(shí)效。(3)處理 最終熱處理的目的是提高零件的溫度，表面硬度和耐磨性等。 輔助工序的安排輔助工序一般包括去毛刺、倒棱、清洗、防銹等。 工序間的銜接 有些工件的加工是由普通機(jī)床和數(shù)控機(jī)床共同完成的。例如，對(duì)毛坯熱處理的要求，作為定位基準(zhǔn)和面的精度是否滿(mǎn)足要求，是否為下道工序留有加工余量，留多大等，都應(yīng)銜接好，以免產(chǎn)生矛盾。此外還應(yīng)分析零件結(jié)構(gòu)和加工要求的合理性，選擇工藝基準(zhǔn)。這種標(biāo)注方法既便于編程，又有利于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測(cè)量基準(zhǔn)和編程原點(diǎn)的統(tǒng)一。計(jì)算轉(zhuǎn)化各尺寸，以簡(jiǎn)化編程計(jì)算。在自動(dòng)編程時(shí)要對(duì)零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。 　　③精度和技術(shù)要求分析 　　對(duì)被加工零件的精度和技術(shù)進(jìn)行分析，是零件工藝性分析的重要內(nèi)容，只有在分析零件尺寸精度和表面粗糙度的基礎(chǔ)上，才能正確合理地選擇加工方法、裝夾方式、刀具及切削用量等。(2)選擇數(shù)控車(chē)削得加工內(nèi)容數(shù)控車(chē)削加工工藝是采用數(shù)控車(chē)床加工零件時(shí)所運(yùn)用的方法和技術(shù)手段的總和。(3)零件毛坯的工藝性分析數(shù)控車(chē)削加工時(shí)，由于是自動(dòng)化加工，除要求毛坯的余量要充分、均勻，毛坯裝夾要方便、可靠外，還應(yīng)注意到數(shù)控車(chē)削中最難保證的是加工面與非加工面之間的尺寸。否則毛坯將不適合數(shù)控車(chē)削，加工很難進(jìn)行下去。 裝夾方案的確定(1)定位基準(zhǔn)的選擇①精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇應(yīng)從保證零件的加工精度，特別是加工表面的相互位置精度來(lái)考慮，同時(shí)也必須盡量使裝夾方便，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠。2)“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 即在加工工件的多個(gè)表面時(shí)，盡可能使用同一組定位基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)，這樣便于保證各加工表面的相互位置精度，避免基準(zhǔn)變換所產(chǎn)生的誤差，并能簡(jiǎn)化夾具的設(shè)計(jì)與制造。4)“自為基準(zhǔn)”原則 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，在加工時(shí)就應(yīng)盡量選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，而該表面與其他表面之間的位置精度則由先行工序保證。粗基準(zhǔn)的選擇應(yīng)遵循的原則是：1)如果必須保證工件上加工表面與不加工表面之間的相互位置精度要求，則應(yīng)以不加工表面為粗基準(zhǔn)。2)若必須首先保證工件上某重要表面加工余量均勻，則應(yīng)選擇該表面作為粗基準(zhǔn)。4)粗基準(zhǔn)一般只使用一次。如對(duì)于箱體零件，宜采用一面兩銷(xiāo)的定位方式，也可采用以某側(cè)面為導(dǎo)向基準(zhǔn)，待工件夾緊后將導(dǎo)向元件拆去的定位方式。(2)夾具選用原則①在生產(chǎn)類(lèi)型為批量較小或單件試制時(shí)，若零件復(fù)雜應(yīng)采用組合夾具。③在生產(chǎn)批量較大時(shí)，可考慮采用多工位夾具、機(jī)動(dòng)夾具，如液壓、氣壓夾具。對(duì)于軸類(lèi)零件，通常以零件自身的外圓柱面作定位基準(zhǔn)；對(duì)于套類(lèi)零件，則以?xún)?nèi)孔為定位基準(zhǔn)。實(shí)際操作時(shí)應(yīng)合理選擇 。 　　切削用量的選擇原則，合理選用切削用量對(duì)提高數(shù)控車(chē)床的加工質(zhì)量至關(guān)重要。一般的選擇原則是：粗車(chē)時(shí)，首先考慮在機(jī)床剛度允許的情況下選擇盡可能大的背吃刀量 ap；其次選擇較大的進(jìn)給量 f；最后再根據(jù)刀具允許的壽命確定一個(gè)合適的切削速度υ。精車(chē)時(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高加工效率，因此宜選用較小的背吃刀量和進(jìn)給量，盡可能地提高加工速度。 刀具選擇的基本要求刀具的使用壽命除與刀具材料相關(guān)外，還與刀具的直徑有很大的關(guān)系。所以在零件形狀允許的情況下，采用盡可能大的刀具直徑是延長(zhǎng)刀具壽命，提高生產(chǎn)率的有效措施。即尖形車(chē)刀、圓弧形車(chē)刀和成型車(chē)刀。以直線(xiàn)形切削刃為特征的車(chē)刀一般稱(chēng)為尖形車(chē)刀。這類(lèi)車(chē)刀加工零件時(shí)，零件的輪廓形狀主要由一個(gè)獨(dú)立的刀尖或一條直線(xiàn)形主切削刃位移后得到。除可車(chē)削內(nèi)外圓表面外，特別適宜于車(chē)削各種光滑連接的成型面。 　　(3)成型車(chē)刀。數(shù)控車(chē)削加工中，常用的成型車(chē)刀有小半徑圓弧車(chē)刀、車(chē)槽刀和螺紋車(chē)刀等。數(shù)控車(chē)削加工中，應(yīng)盡量采用機(jī)夾可轉(zhuǎn)位式車(chē)刀。 進(jìn)給路線(xiàn)泛指刀具從對(duì)刀點(diǎn)（或機(jī)床固定原點(diǎn)）開(kāi)始運(yùn)動(dòng)起，直至返回該點(diǎn)并結(jié)束加工程序所經(jīng)過(guò)的路徑，包括切削加工的路徑及刀具切入、切出等非切削空行程。 數(shù)控加工工藝分析的步驟與方法程序編制人員在進(jìn)行工藝分析時(shí)，要有機(jī)床說(shuō)明書(shū)、編程手冊(cè)、切削用量表、標(biāo)準(zhǔn)工具、夾具手冊(cè)等資料，根據(jù)被加工工件的材料、輪廓形狀、加工精度等選用合適的機(jī)床，制定加工方案，確定零件的加工順序，各工序所用刀具，夾具和切削用量等。 機(jī)床的合理選用 在數(shù)控機(jī)床上加工零件時(shí)，一般有兩種情況。第二種情況：已經(jīng)有了數(shù)控機(jī)床，要選擇適合在該機(jī)床上加工的零件。概括起來(lái)有三點(diǎn)：：①要保證加工零件的技術(shù)要求，加工出合格的產(chǎn)品。③盡可能降低生產(chǎn)成本(加工費(fèi)用)。工藝制定得合理與否，對(duì)程序的編制、機(jī)床的加工效率和零件的加工精度都有重要影響。掌握編程語(yǔ)言及編程格式，還應(yīng)熟練掌握工件加工工藝，確定合理的切削用量、正確地選用刀具和工件裝夾方法。 加工方法的選擇與加工方案的確定 (1)加工方法的選擇 加工方法的選擇原則是保證加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。例如，對(duì)于IT7級(jí)精度的孔采用鏜削、鉸削、磨削等加工方法均可達(dá)到精度要求，但箱體上的孔一般采用鏜削或鉸削，而不宜采用磨削。此外，還應(yīng)考慮生產(chǎn)率和經(jīng)濟(jì)性的要求，以及工廠的生產(chǎn)設(shè)備等實(shí)際情況。 (2)加工方案確定的原則第一章 數(shù)控加工工藝基礎(chǔ)概述 13