【正文】 日期 2022 年 8 月 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)Ⅰ設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：軸類零件的數(shù)控編程加工設(shè)計(jì)要求：1．熟悉數(shù)控車床結(jié)構(gòu)及的加工性能2．零件圖的分析及確定加工內(nèi)容3．AUTO CAD 圖形的繪制4．三維圖形的繪制5．選定加工設(shè)備6．切削用量及刀具選擇、裝夾7．制定零件的加工設(shè)計(jì)進(jìn)度要求：第一周：確定畢業(yè)設(shè)計(jì)題目和內(nèi)容，查閱資料；第二周：確定整體設(shè)計(jì)思路；第三周：用CAD繪制零件圖，選擇相應(yīng)的刀具等；第四－六周：確定加工工藝，進(jìn)行數(shù)控編程并調(diào)試；第七周：整理完善設(shè)計(jì)內(nèi)容、按照畢業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)報(bào)告的撰寫；第八周：最終確定設(shè)計(jì)報(bào)告，打印裝訂，準(zhǔn)備畢業(yè)答辯和指導(dǎo)教師評(píng)閱等指導(dǎo)教師（簽名）： 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)Ⅱ摘 要隨著科學(xué)技術(shù)和工業(yè)生產(chǎn)的飛速發(fā)展，國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)部門迫切需要各種各樣質(zhì)量?jī)?yōu)、性能好、效率高、能耗低、價(jià)格廉的機(jī)械產(chǎn)品。其中，產(chǎn)品設(shè)計(jì)是決定產(chǎn)品性能、質(zhì)量水平、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)效益的重要環(huán)節(jié)。數(shù)控技術(shù)是與機(jī)床的自動(dòng)控制密切結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的，如今數(shù)控技術(shù)已廣泛應(yīng)用于化工生產(chǎn)、石油精煉、造紙、鋼鐵生產(chǎn)等工藝流程控制及其他各個(gè)方面。數(shù)控機(jī)床的誕生，較好解決了精密復(fù)雜多品種單件或小批量機(jī)械零件加工自動(dòng)化的問(wèn)題。本課題從零件加工工藝分析、夾具及加工刀具選擇、工藝路線的制訂，每一個(gè)工步都要進(jìn)行詳細(xì)的分析，反復(fù)多次查閱資料進(jìn)行實(shí)例研討。關(guān)鍵詞：數(shù)控加工，編程，工藝分析。 數(shù)控加工簡(jiǎn)介高速加工技術(shù)發(fā)展迅速，在高檔數(shù)控機(jī)床中得到廣泛應(yīng)用。在刀具材料和結(jié)構(gòu)的支持下，從單一的刀具切削高速加工，發(fā)展到機(jī)床加工全面高速化，如數(shù)控機(jī)床主軸的轉(zhuǎn)速?gòu)拿糠昼妿浊мD(zhuǎn)發(fā)展到幾萬(wàn)轉(zhuǎn)、幾十萬(wàn)轉(zhuǎn)；快速移動(dòng)速度從每分鐘十幾米發(fā)展到幾十米和超過(guò)百米；換刀時(shí)間從十幾秒下降到 10秒、3 秒、1 秒以下，換刀速度加快了幾倍到十幾倍。通過(guò)機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化、制造和裝配的精化，數(shù)控系統(tǒng)和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和溫度、振動(dòng)誤差補(bǔ)償技術(shù)的應(yīng)用等，從而提高機(jī)床加工的幾何精度、運(yùn)動(dòng)精度，減少形位誤差、表面粗糙度。目前，精密數(shù)控機(jī)床的重復(fù)定位精度可以達(dá)到 1181。技術(shù)集成和技術(shù)復(fù)合是數(shù)控機(jī)床技術(shù)最活躍的發(fā)展趨勢(shì)之一，如工序復(fù)合型——車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工技術(shù)復(fù)合，跨加工類別技術(shù)復(fù)合——金切與激光、沖壓與激光、金屬燒結(jié)與鏡面切削復(fù)合等，目前已由機(jī)加工復(fù)合發(fā)展到非機(jī)加工復(fù)合，進(jìn)而發(fā)展到零件制造和管理信息及應(yīng)用軟件的兼容，目的在于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀零件的全部加工及生產(chǎn)過(guò)程集約化管理。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)1數(shù)字化控制技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段:數(shù)字化控制技術(shù)對(duì)機(jī)床單機(jī)控制；集合生產(chǎn)管理信息形成生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制；生產(chǎn)過(guò)程遠(yuǎn)程控制，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和無(wú)人化工廠的智能化新階段。加工過(guò)程智能監(jiān)控可以實(shí)現(xiàn)工件裝卡定位自動(dòng)找正，刀具直徑和長(zhǎng)度誤差測(cè)量，加工過(guò)程刀具磨損和破損診斷、零件裝卸物流監(jiān)控，自動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償、調(diào)整、自動(dòng)更換刀具等，智能監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的機(jī)械、電氣、液壓系統(tǒng)出現(xiàn)故障自動(dòng)診斷、報(bào)警、故障顯示等，直至停機(jī)處理。數(shù)控系統(tǒng)具有在線技術(shù)后援和在線服務(wù)后援。在線服務(wù)可以根據(jù)用戶要求隨時(shí)接通 INTERNET 接受遠(yuǎn)程服務(wù)。信息化技術(shù)在制造系統(tǒng)上的應(yīng)用，發(fā)展成柔性制造單元和智能網(wǎng)絡(luò)工廠，并進(jìn)一步向制造系統(tǒng)可重組的方向發(fā)展。極端制造技術(shù)是數(shù)控機(jī)床技術(shù)發(fā)展的重要方向。一般來(lái)說(shuō)數(shù)控加工工藝主要包括的內(nèi)容如下：（1）選擇并確定進(jìn)行數(shù)控加工的零件及內(nèi)容；（2）對(duì)零件圖紙進(jìn)行數(shù)控加工的工藝分析；（3）對(duì)零件圖紙的數(shù)學(xué)處理及編程尺寸設(shè)定值的確定；（4）制定數(shù)控加工工藝方案。 數(shù)控加工工藝特點(diǎn)數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求更加具體、詳細(xì)數(shù)控加工所有工藝問(wèn)題必須事先設(shè)計(jì)和安排好，并編入加工程序中。在自動(dòng)編程中更需要確定詳細(xì)的各種工藝參數(shù)。如攻螺紋時(shí)，數(shù)控機(jī)床不知道孔中是否已擠滿切屑，是否需要退刀清理一下切屑再繼續(xù)加工。因此，數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)要求更加嚴(yán)密、精確。選擇切削用量時(shí)要考慮進(jìn)給速度對(duì)加工零件形狀精度的影響合理的切削進(jìn)給速度，不僅要使切削過(guò)程平穩(wěn)，避免因切削力猛然增大引起刀具濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3破損，而且還應(yīng)考慮數(shù)控系統(tǒng)插補(bǔ)運(yùn)算速度對(duì)零件加工精度的影響。特別是對(duì)于高精度零件的加工，這一影響是絕對(duì)不可忽視的。自動(dòng)編程中，必須先選定刀具再生成刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡，因此對(duì)于不具有刀具補(bǔ)償功能的數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，若刀具預(yù)先選擇不當(dāng)，所編的程序就不能再用，也只能重新編制才能完成所要的加工。也可以采用與校外企業(yè)合作的方式設(shè)計(jì)課題。（3）兼顧加工精度和加工效率，在保證加工精度的前提下，認(rèn)真進(jìn)行公工藝分析，制定出合理的工藝方案，選擇合理的切削用量。 數(shù)控加工的步驟必須利用設(shè)計(jì)前一到二周的時(shí)間研究設(shè)計(jì)計(jì)劃和任務(wù)書，了解產(chǎn)品的工藝性和公差等級(jí)，在初步明確設(shè)計(jì)要求的基礎(chǔ)上，可以步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)方案的論證。（2）確定加工工藝方案根據(jù)上述的分析，選擇加工方案，確定加工順序，加工路線、裝夾方式、切削用量材料等，要求有詳細(xì)的設(shè)計(jì)過(guò)程和合理的參數(shù)。（5）程序校驗(yàn)程序編完后，對(duì)程序進(jìn)行校驗(yàn)，一般采用機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)方式，來(lái)檢查機(jī)床的動(dòng)作和運(yùn)行軌跡的正確性，以校驗(yàn)程序。因此數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的選擇應(yīng)滿足以下要求：，具有良好的切削性能為提高生產(chǎn)率和加工高硬度材料的要求，數(shù)控機(jī)床向著高速度、大進(jìn)給、高剛性和大功率發(fā)展。等規(guī)格的數(shù)控車床，其主軸最高轉(zhuǎn)速一般為 3000r/min—5000r/min ,數(shù)控機(jī)床加工的基本前提之一是刀具的可靠性。由于數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速及范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通機(jī)床，而且主軸輸出功率較大，因此與傳統(tǒng)加工方法相比，對(duì)數(shù)控加工刀具的提出了更高的要求，包括精度高、強(qiáng)度大、剛性好、耐用度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，安裝調(diào)整方便。數(shù)控刀具是提高加工效率的先決條件之一，它的選用取決于被加工零件的幾何形狀、材料狀態(tài)、夾具和機(jī)床選用刀具的剛性。如車或銑高強(qiáng)度鋼、鈦合金、不銹鋼零件，建議選擇耐磨性較好的可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具。即粗加工階段以去除余量為主，應(yīng)選擇剛性較好、精度較低的刀具，半精加工、精加工階段以保證零件的加工精度和產(chǎn)品質(zhì)量為主，應(yīng)選擇耐用度高、精度較高的刀具，粗加工階段所用刀具的精度最低、而精加工階段所用刀具的精度最高。（3）根據(jù)加工區(qū)域的特點(diǎn)選擇刀具和幾何參數(shù)。加工鋁、銅等較軟材料零件時(shí)應(yīng)選擇前角稍大一些的立銑刀，齒數(shù)也不要超過(guò) 4 齒。濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 切削用量的選擇合理選擇切削用量的原則是，粗加工時(shí)，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)性和加工成本；半精加工和精加工時(shí)，應(yīng)在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟(jì)性和加工成本。切削深度 ap。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應(yīng)留一定的余量進(jìn)行精加工。切削寬度 ae。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工中，一般 ae的取值范圍為：a e=（～）D c。提高 Vc 也是提高生產(chǎn)率的一個(gè)措施，但 Vc 與刀具耐用度的關(guān)系比較密切。另外，切削速度與加工材料也有很大關(guān)系，例如車削合金剛 30CrNi2MoVA 時(shí)，Vc 可采用 8m/min 左右；而用同樣車削鋁合金時(shí)，Vc 可選 200m/min 以上。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度；并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。 背吃刀量確定背吃刀量根據(jù)機(jī)床、工件和刀具的剛度來(lái)決定，在剛度允許的條件下，應(yīng)盡可能使背吃刀量等于工件的加工余量，這樣可以減少走刀次數(shù)，提高生產(chǎn)效率。 進(jìn)給速度的確定進(jìn)給速度是數(shù)控機(jī)床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質(zhì)選取。確定進(jìn)給速度的原則： ，為提高生產(chǎn)效率，可選擇較高的進(jìn)給速度。、加工深孔或用高速鋼刀具加工時(shí)，宜選擇較低的進(jìn)給速度，一般在20～50mm/min 范圍內(nèi)選取。，特別是遠(yuǎn)距離“回零”時(shí)，可以設(shè)定該機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定的最高進(jìn)給速度。 主軸轉(zhuǎn)速的確定 。切削速度除了計(jì)算和查表選取以外，還可以根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)確定。切削速度確定后，用公式 n=1000v/πD 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速 n(r/min)。計(jì)算的主軸轉(zhuǎn)速 n 最后要根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書選取機(jī)床有的或較接近的轉(zhuǎn)速。在車削螺紋時(shí)，車床的主軸轉(zhuǎn)速將受到螺紋的螺距 P（或?qū)С蹋┐笮?、?qū)動(dòng)電機(jī)的升降頻特性，以及螺紋插補(bǔ)運(yùn)算速度等多種因素影響，故對(duì)于不同的數(shù)控系統(tǒng)，推薦不同的主軸轉(zhuǎn)速選擇范圍。式中：P被加工螺紋螺距（mm） ； k保險(xiǎn)系數(shù)，一般取為 80?？傊?，切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)13 夾具的選擇 夾具的基本概念:1) 什么是夾具: 在車床上廣泛使用的三爪卡盤，頂尖和銑床上用的平口虎鉗等都屬于夾具。在機(jī)床刀具工件夾具組成的工藝系統(tǒng)中，夾具是一個(gè)重要的環(huán)節(jié) 。 夾具的選擇:數(shù)控加工對(duì)夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)有可靠的定位基準(zhǔn)。 2）在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 4）夾具在機(jī)床上安裝要準(zhǔn)確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。本設(shè)計(jì)加工的是小型零件，因此采用三爪卡盤。由于夾具在機(jī)床上和工件在夾具中的裝夾位置均已確定，所以工件在加工中的位置得到可靠的保證，且不受劃線質(zhì)量和找正技濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 術(shù)水平等因素的影響。 零件的安裝:數(shù)控機(jī)床上零件的安裝方法與普通機(jī)床一樣，要合理選擇定位基準(zhǔn)和夾緊方案，注意以下兩點(diǎn)： 1）力求設(shè)計(jì)、工藝與編程計(jì)算的基準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣有利于編程時(shí)數(shù)值計(jì)算的簡(jiǎn)便性和精確性。 濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)14 軸的類型及材料選擇 軸的類型軸類零件是常見的典型零件之一，其主要功能是支持傳動(dòng)零部件（齒輪、皮帶輪、離合器等），傳遞扭