畢業(yè)設計---球軸零件加工工藝及數(shù)控程序編制

1、<p><b>　　畢業(yè)設計說明書</b></p><p>　　球軸零件加工工藝及數(shù)控程序編制</p><p>　　球軸零件加工工藝及數(shù)控程序編制</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)控技術及數(shù)控機床在當今機械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家基礎

2、工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機械制造工業(yè)提升改造和實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產的重要手段和標志。數(shù)控技術及數(shù)控機床的廣泛應用，給機械制造業(yè)的產業(yè)結構、產品種類和檔次以及生產方式帶來了革命性的變化。數(shù)控機床是現(xiàn)代加工車間最重要的裝備。它的發(fā)展是信息技術(1T)與制造技術(MT)結合發(fā)展的結果?，F(xiàn)代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技術，都是建立在數(shù)控技術之上的。掌握現(xiàn)代數(shù)控技術知識是現(xiàn)代機電類專業(yè)學生必不可

3、少的。 </p><p>　　本次設計內容介紹了數(shù)控加工的特點、加工工藝分析以及數(shù)控編程的一般步驟。通過球軸零件詳細的介紹了數(shù)控加工工藝的分析方法，正確的解決一個零件在加工過程中的定位.夾緊以及工藝路線安排.工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量 ，學會使用圖表資料以及手冊，掌握與本本設計有關的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練運用。</p><p>　　關鍵詞：數(shù)控技術，加工工藝，編程

4、</p><p>　　Ball shaft parts processing technology and CNC programming</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　NC and NC machine tool technology in today's machine manufactu

5、ring industry in an important position and great benefits that its national infrastructure in the industrial modernization of the strategic role and has become a traditional machinery manufacturing industries to transfor

6、m and enhance automation, flexible, Integrated production and an important means of signs. NC technology and the widespread application of NC machine tools, machinery manufacturing to the industrial structure, product &l

7、t;/p><p>　　The design of the content on the characteristics of the CNC processing and analysis of the general steps NC programming. And through ball shaft parts on the process of analysis a correct solution com

8、ponents in processing process localization. Clamp as well as craft route arrangement. Questions and so on craft size determination, guarantee components processing quality The academic society uses the graph data as well

9、 as the handbook, grasps designs the related each kind of material with the noteb</p><p>　　Key word: CNC technology, processing technology, programming</p><p><b>　　目 錄</b></p>

10、;<p><b>　　1 引言1</b></p><p>　　1.1 數(shù)控技術的發(fā)展簡史1</p><p>　　1.2 數(shù)控技術發(fā)展的國內外現(xiàn)狀2</p><p>　　1.3 我國數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀及思考3</p><p>　　1.4 數(shù)控技術的發(fā)展趨勢5</p><p&

11、gt;　　1.4.1 高速、高精加工技術及裝備的新趨勢5</p><p>　　1.4.2 5軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展6</p><p>　　1.4.3 智能化、開放式、網絡化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢7</p><p>　　1.4.4 重視新技術標準、規(guī)范的建立8</p><p>　　2 零件簡介及加工工藝分析

12、9</p><p>　　2.1 零件的特點簡介9</p><p>　　2.2 零件圖工藝分析9</p><p>　　2.2.1 金屬材料分析10</p><p>　　2.2.2 加工工藝分析10</p><p>　　2.2.3 填寫工藝卡12</p><p>　　2.3 夾

13、具的選擇14</p><p>　　2.3.1 夾具的結構特性介紹14</p><p>　　2.3.2 夾具的定位分析15</p><p>　　2.3.3 夾具定位誤差分析計算15</p><p>　　3 零件的數(shù)控程序編制15</p><p>　　3.1 工件坐標系的設定16</p>

14、<p>　　3.2 數(shù)控編程16</p><p><b>　　4 結論22</b></p><p><b>　　參考文獻23</b></p><p><b>　　致謝24</b></p><p><b>　　1 引言</b><

15、/p><p>　　數(shù)控技術是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設備動作控制的技術。它所控制的通常是位置、角度、速度等機械量和與機械能量流向有關的開關量。數(shù)控的產生依賴于數(shù)據(jù)載體和二進制形式數(shù)據(jù)運算的出現(xiàn)。</p><p>　　現(xiàn)在，數(shù)控技術也叫計算機數(shù)控技術，目前它是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術。這種技術用計算機按事先存貯的控制程序來執(zhí)行對設備的控制功能。由于采用計算機

16、替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、運算、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均可通過計算機軟件來完成。</p><p>　　1.1 數(shù)控技術的發(fā)展簡史</p><p>　　數(shù)控技術是集機、電、儀、液技術于一體的高新技術，采用數(shù)字運動和工作過程進行控制的技術。是當今先進制造技術的核心技術，興高新技術產業(yè)和尖端工業(yè)的實現(xiàn)技術。</p><p>　

17、　1908年，穿孔的金屬薄片互換式數(shù)據(jù)載體問世；19世紀末，以紙為數(shù)據(jù)載體并具有輔助功能的控制系統(tǒng)被發(fā)明；1938年，香農在美國麻省理工學院進行了數(shù)據(jù)快速運算和傳輸，奠定了現(xiàn)代計算機，包括計算機數(shù)字控制系統(tǒng)的基礎。數(shù)控技術是與機床控制密切結合發(fā)展起來的。1949年美國帕森公司與美國空軍合作，研制了一種機床數(shù)字控機床數(shù)字控制裝置，用于滿足日益復雜的飛機葉片自動加工要求。1952年美國麻省理工學院出基于管和繼電器的機床數(shù)控裝置，用于控制三軸

18、銑床，它標志控系統(tǒng)——電子管數(shù)控系統(tǒng)的誕生。20世紀50年代末，完全由固定管元器件電路所組成的第二代數(shù)控系統(tǒng)——晶體管數(shù)控系統(tǒng)被研制成昂貴的、易壞的、難以推廣的電子管控制裝置。隨著數(shù)控技術的發(fā)展統(tǒng)的實用性、柔性、易維修性、控制裝置的功能環(huán)境及對任意機床類型的適應性這些來自應用者方面的要求不斷提高，要滿足這些要求，對固定布線器件電路所組成的晶體管數(shù)控系統(tǒng)而言，耗資巨大。隨著集成電路技1965年現(xiàn)了第三代數(shù)控系統(tǒng)——集成電路數(shù)控系統(tǒng)，使這些

19、問題有所下降。當計算機成為數(shù)控系統(tǒng)的核心組件后，才為這些復雜的的問題提供了一種簡單的、經濟的解決方法。1970年，在美國芝</p><p>　　1.2 數(shù)控技術發(fā)展的國內外現(xiàn)狀</p><p>　　傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)是一個封閉體系的結構系統(tǒng)，硬件由專用硬件廠家各廠家硬件無可換性；軟件由專用軟件構成，無通用性和移植性。大規(guī)模集成電路微處理器為核心的計算機時候，數(shù)控系統(tǒng)才突破瓶頸應用和推廣。到了2

20、0世紀80年代，人們提出了開放式數(shù)控系統(tǒng)的從而開始研究基于PC的開放式數(shù)控系統(tǒng)。從資料可看出，國內控系統(tǒng)的研究項目主要有：</p><p>　　美國于1989年在美國空軍項目NGC(Next Generation Controller)中首次提出一個開放式系統(tǒng)體系結構的標準規(guī)范SOSAS(Specification Open System Architecture Standard)；</p>&l

21、t;p>　　日本政府于1994年制定了為期10年的項目研究發(fā)展計劃OSEC(Open System Environment for Controller)，對CNC系統(tǒng)提出了標準化和智能化的要求；</p><p>　　歐盟于1992年開始了OSACA(Open System Architecture for Controls with in Automation System)項目的研究，該項目由德國斯圖加

22、特大學的ISW研究所主持，聯(lián)合德、意、法、瑞士、英、西班牙等11個國家的有關研究機構、大學和制造廠商，投資1900萬美元，歷時4年，從1992年到1994年對開放式控制系統(tǒng)平臺和系統(tǒng)參考結構進行定義，從1994年到1996年進行了原形系統(tǒng)的開發(fā)；</p><p>　　我國于2000年實行了中國的ONC(Open Numerical Control System)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范框架的研究和制定。</p>

23、<p>　　針對開放式數(shù)控(NC)系統(tǒng)，從構建形式角度分析，目前可分為3種類型。</p><p>　　(1)PC嵌入NC即NC板插入PC中，這種結構是將數(shù)控的核心功能做成卡，供PC使用，PC實現(xiàn)文件管理和通訊等功能，而NC實現(xiàn)運動控制、開關量控制等。典型產品有FANUC 181和161系統(tǒng)、SIEMENS 840D系統(tǒng),NUM1060系統(tǒng)、AB9/360系統(tǒng)等。此結構雖然功能強大，但還屬于不完全開放系

24、統(tǒng)，用戶無法對數(shù)控系統(tǒng)的核心進行控制，且價格昂貴。</p><p>　　(2)NC嵌入PC即采用運動控制卡+PC機的結構形式，以工業(yè)PC機為主控計算機，運動控制卡實現(xiàn)機床的運動控制、邏輯控制等功能。這種運動控制卡常選用高速DSP(Digital Signal Processing)作為CPU，具有較強的運動控制和PLC控制能力。此運動控制卡本身就是一個數(shù)控系統(tǒng)，可以單獨應用。目前這種結構形式在工業(yè)自動化領域得到廣

25、泛應用。典型產品有美國Delta T au公司PMAC數(shù)控系統(tǒng)，采用PMAC(Programmable Multi-axis Controller)多軸運動控制卡，日本MAZAK公司MAZATROL 640數(shù)控系統(tǒng)，采用三菱電機的MELDASMAGIC 64運動制卡。</p><p>　　(3)軟NC即利用PC的手段，實現(xiàn)NC的功能，充分利用PC計算速度快，存儲信息量大，操作系統(tǒng)功能強等特點，實現(xiàn)機床的運動控制、

26、邏輯控制等功能運動控制器只作為PC的應用軟件形式工作，CNC軟件全部裝在計算機中，硬件部分僅是計算機與伺服和外部I/0之間的標準化通用接口，這是一種較新開放體系結構的數(shù)控系統(tǒng)。提供給用戶較大的選擇和靈活性。用戶可以在Windows或Linux平臺上，開發(fā)所需的各種功能，構成各種類型的高性能數(shù)控系統(tǒng)。軟N具有很高的性能價格比。典型產品有美國soft servo公司的soft servo 100T德國Power Automation公司的P

27、A8000NT等。</p><p>　　1.3 我國數(shù)控機床發(fā)展現(xiàn)狀及思考</p><p>　　我國數(shù)控技術的發(fā)展起步于二十世紀五十年代，通過“六五”期間引進數(shù)控技術，“七五”期間組織消化吸收“科技攻關”，我國數(shù)控技術和數(shù)控產業(yè)取得了相當大的成績。特別是最近幾年，我國數(shù)控產業(yè)發(fā)展迅速，1998～2004年國產數(shù)控機床產量和消費量的年平均增長率分別為39.3%34.9%。盡管如此，進口機床

28、的發(fā)展勢頭依然強勁，從2002年開始，中國連續(xù)三年成為世界機床消費第一大國、機床進口第一大國，2004年中國機床主機消費高達94.6億美元，但進出口逆差嚴重，國產機床市場占有率連年下降，1999年是33.6%，2003年僅占27.7%。1999年機床進口額為8.78億美元（7624臺），2003年達27.1億美元（23320臺），相當于同年國內數(shù)控機床產值的2.7倍。國內數(shù)控機床制造企業(yè)在中高檔與大型數(shù)控機床的研究開發(fā)方面與國外的差距更

29、加明顯，70%以上的此類設備和絕大多數(shù)的功能部件均依賴進口。由此可以看出國產數(shù)控機床特別是中高檔數(shù)控機床仍然缺乏市場競爭力，究其原因主要在于國產數(shù)控機床的研究開發(fā)深度不夠、制造水平依然落后、服務意識與能力欠缺、數(shù)控系統(tǒng)生產應用推廣不力及數(shù)控人才缺乏等。我們應看清形勢</p><p>　　(1)不斷加強技術創(chuàng)新是提高國產數(shù)控機床水平的關鍵</p><p>　　國產數(shù)控機床缺乏核心技術，從高性

30、能數(shù)控系統(tǒng)到關鍵功能部件基本都依賴進口，即使近幾年有些國內制造商艱難地創(chuàng)出了自己的品牌，但其產品的功能、性能的可靠性仍然與國外產品有一定差距。近幾年國產數(shù)控機床制造商通過技術引進、海內外并購重組以及國外采購等獲得了一些先進數(shù)控技術，但缺乏對機床結構與精度、可靠性、人性化設計等基礎性技術的研究，忽視了自主開發(fā)能力的培育，國產數(shù)控機床的技術水平、性能和質量與國外還有較大差距，同樣難以得到大多數(shù)用戶的認可。</p><p&

31、gt;　　(2)制造水平與管理手段依然落后</p><p>　　一些國產數(shù)控機床制造商不夠重視整體工藝與制造水平的提高，加工手段基本以普通機床與低效刀具為主，裝配調試完全靠手工，加工質量在生產進度的緊逼下不能得到穩(wěn)定與提高。另外很多國產數(shù)控機床制造商的生產管理依然沿用原始的手工臺賬管理方式，工藝水平和管理效率低下使得企業(yè)無法形成足夠生產規(guī)模。如國外機床制造商能做到每周裝調出產品，而國內的生產周期過長且很難控制。因

32、此我們在引進技術的同時應注意加強自身工藝技術改造和管理水平的提升。</p><p>　　(3)服務水平與能力欠缺也是影響國產數(shù)控機床占有率的一個重要因素</p><p>　　由于數(shù)控機床產業(yè)發(fā)展迅速，一部分企業(yè)不顧長遠利益，對提高自身的綜合服務水平不夠重視，甚至對服務缺乏真正的理解，只注重推銷而不注重售前與售后服務。有些企業(yè)派出的人員對生產的數(shù)控機床缺乏足夠了解，不會使用或使用不好數(shù)控機床

33、，更不能指導用戶使用好機床；有的對先進高效刀具缺乏基本了解，不能提供較好的工藝解決方案，用戶自然對制造商缺乏信心。制造商的服務應從研究用戶的加工產品、工藝、生產類型、質量要求入手，幫助用戶進行設備選型，推薦先進工藝與工輔具，配備專業(yè)的培訓人員和良好的培訓環(huán)境，幫助用戶發(fā)揮機床的最大效益、加工出高質量的最終產品，這樣才能逐步得到用戶的認同，提高國產數(shù)控機床的市場占有率。</p><p>　　(4)加大數(shù)控專業(yè)人才的

34、培養(yǎng)力度</p><p>　　從我國數(shù)控機床的發(fā)展形式來看需要三種層次的數(shù)控技術人才：第一種是熟悉數(shù)控機床的操作及加工工藝、懂得簡單的機床維護、能夠進行手工或自動編程的車間技術操作人員；第二種是熟悉數(shù)控機床機械結構及數(shù)控系統(tǒng)軟硬件知識的中級人才，要掌握復雜模具的設計和制造知識，能夠熟練應用UG、PRO/E等CAD/CAM軟件，同時有扎實的專業(yè)理論知識、較高的英語水平并積累了大量的實踐經驗；第三種是精通數(shù)控機床結構

35、設計以及數(shù)控系統(tǒng)電氣設計、能夠進行數(shù)控機床產品開發(fā)及技術創(chuàng)新的數(shù)控技術高級人才。我國應根據(jù)需要有目標的加大人才培養(yǎng)力度，為我國的數(shù)控機床產業(yè)提供強大的技術人才支撐。</p><p>　　目前，數(shù)控機床的發(fā)展日新月異，高速化、高精度化、復合化、智能化、開放化、并聯(lián)驅動化、網絡化、極端化、綠色化已成為數(shù)控機床發(fā)展的趨勢和方向。中國作為一個制造大國，主要還是依靠勞動力、價格、資源等方面的比較優(yōu)勢，而在產品的技術創(chuàng)新與自

36、主開發(fā)方面與國外同行的差距還很大。中國的數(shù)控產業(yè)不能安于現(xiàn)狀，應該抓住機會不斷發(fā)展，努力發(fā)展自己的先進技術，加大技術創(chuàng)新與人才培訓力度，提高企業(yè)綜合服務能力，努力縮短與發(fā)達國家之間的差距。力爭早日實現(xiàn)數(shù)控機床產品從低端到高端、從初級產品加工到高精尖產品制造的轉變，實現(xiàn)從中國制造到中國創(chuàng)造、從制造大國到制造強國的轉變。</p><p>　　1.4 數(shù)控技術的發(fā)展趨勢</p><p>　　數(shù)

37、控技術的應用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術的不斷發(fā)展和應用領域的擴大，他對國計民生的一些重要行業(yè)（IT、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因為這些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢。從目前世界上數(shù)控技術及其裝備發(fā)展的趨勢來看，其主要研究熱點有以下幾個方面。</p><p>　　1.4.1 高速、高精加工技術及裝備的新趨勢</p>

38、<p>　　效率、質量是先進制造技術的主體。高速、高精加工技術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。為此日本先端技術研究會將其列為5大現(xiàn)代制造技術之一，國際生產工程學會（CIRP）將其確定為21世紀的中心研究方向之一。　在轎車工業(yè)領域，年產30萬輛的生產節(jié)拍是40秒/輛，而且多品種加工是轎車裝備必須解決的重點問題之一；在航空和宇航工業(yè)領域，其加工的零部件多為薄壁和薄筋，剛度很差，材料為鋁或鋁合

39、金，只有在高切削速度和切削力很小的情況下，才能對這些筋、壁進行加工。近來采用大型整體鋁合金坯料“掏空”的方法來制造機翼、機身等大型零件來替代多個零件通過眾多的鉚釘、螺釘和其他聯(lián)結方式拼裝，使構件的強度、剛度和可靠性得到提高。這些都對加工裝備提出了高速、高精和高柔性的要求。從EMO2001展會情況來看，高速加工中心的進給速度可達80 m/min，甚至更高，空運行速度可達100 m/min左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公

40、司，已經采用以高速加工中心組成的生產線部分替代組合機床。美國CINCINNATI公司的Hyper Mach機床的進給速度最大達60 m/min</p><p>　　1.4.2 5軸聯(lián)動加工和復合加工機床快速發(fā)展</p><p>　　采用5軸聯(lián)動對三維曲面零件的加工，可用刀具最佳幾何形狀進行切削，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。一般認為，1臺5軸聯(lián)動機床的效率可以等于2臺3軸聯(lián)動機床，

41、特別是使用立方氮化硼等超硬材料銑刀進行高速銑削淬硬鋼零件時，5軸聯(lián)動加工可比3軸聯(lián)動加工發(fā)揮更高的效益。但過去因5軸聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)、主機結構復雜等原因，其價格要比3軸聯(lián)動數(shù)控機床高出數(shù)倍，加之編程技術難度較大，制約了5軸聯(lián)動機床的發(fā)展。當前由于電主軸的出現(xiàn)，使得實現(xiàn)5軸聯(lián)動加工的復合主軸頭結構大為簡化，其制造難度和成本大幅度降低，數(shù)控系統(tǒng)的價格差距縮小。因此促進了復合主軸頭類型5軸聯(lián)動機床和復合加工機床（含5面加工機床）的發(fā)展。在EMO2

42、001展會上，新日本工機的5面加工機床采用復合主軸頭，可實現(xiàn)4個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國DMG公司展出DMU Ovation系列加工中心，可在一次裝夾下5面加工和5軸聯(lián)動加工，可由CNC系統(tǒng)控制或CAD/CAM直接或間接控制。 </p><p>　　1.4.3 智能化、開放式、網絡化成為當代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢</p&

43、gt;<p>　　21世紀的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng)，智能化的內容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個方面：為追求加工效率和加工質量方面的智能化，如加工過程的自適應控制，工藝參數(shù)自動生成；為提高驅動性能及使用連接方便的智能化，如前饋控制、電機參數(shù)的自適應運算、自動識別負載自動選定模型、自整定等；簡化編程、簡化操作方面的智能化，如智能化的自動編程、智能化的人機界面等；還有智能診斷、智能監(jiān)控方面的內容、方便系統(tǒng)的診斷及維修等。為解決

44、傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)封閉性和數(shù)控應用軟件的產業(yè)化生產存在的問題。目前許多國家對開放式數(shù)控系統(tǒng)進行研究，如美國的NGC(The Next Generation Work-Station/Machine Control)、歐共體的OSACA(Open System Architecture for Control within Automation Systems)、日本的OSEC(Open System Environment for Cont

45、roller)，中國的ONC(Open Numerical Control System)等。數(shù)控系統(tǒng)開放化已經成為數(shù)控系統(tǒng)的未來之路。所謂開放式數(shù)控系</p><p>　　1.4.4 重視新技術標準、規(guī)范的建立</p><p>　　(1)關于數(shù)控系統(tǒng)設計開發(fā)規(guī)范</p><p>　　如前所述，開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應性、擴展性，美國、歐共體和日本

46、等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結構數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3個最大的經濟體在短期內進行了幾乎相同的科學計劃和規(guī)范的制定，預示了數(shù)控技術的一個新的變革時期的來臨。我國在2000年也開始進行中國的ONC數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。</p><p><b>　　(2)關于數(shù)控標準</b></p><p>　　數(shù)控標準是

47、制造業(yè)信息化發(fā)展的一種趨勢。數(shù)控技術誕生后的50年間的信息交換都是基于ISO6983標準，即采用G，M代碼描述如何（how）加工，其本質特征是面向加工過程，顯然，他已越來越不能滿足現(xiàn)代數(shù)控技術高速發(fā)展的需要。為此，國際上正在研究和制定一種新的CNC系統(tǒng)標準ISO14649（STEP－NC)，其目的是提供一種不依賴于具體系統(tǒng)的中性機制，能夠描述產品整個生命周期內的統(tǒng)一數(shù)據(jù)模型，從而實現(xiàn)整個制造過程，乃至各個工業(yè)領域產品信息的標準化。<

48、;/p><p>　　STEP-NC的出現(xiàn)可能是數(shù)控技術領域的一次革命，對于數(shù)控技術的發(fā)展乃至整個制造業(yè)，將產生深遠的影響。首先，STEP-NC提出一種嶄新的制造理念，傳統(tǒng)的制造理念中，NC加工程序都集中在單個計算機上。而在新標準下，NC程序可以分散在互聯(lián)網上，這正是數(shù)控技術開放式、網絡化發(fā)展的方向；其次，STEP-NC數(shù)控系統(tǒng)還可大大減少加工圖紙（約75％）、加工程序編制時間（約35％）和加工時間（約50％）。<

49、;/p><p>　　目前，歐美國家非常重視STEP-NC的研究，歐洲發(fā)起了STEP-NC的IMS計劃(1999.1.1～2001.12.31)。參加這項計劃的有來自歐洲和日本的20個CAD/CAM/CAPP/CNC用戶、廠商和學術機構。美國的STEP Tools公司是全球范圍內制造業(yè)數(shù)據(jù)交換軟件的開發(fā)者，他已經開發(fā)了用作數(shù)控機床加工信息交換的超級模型(Super Model)，其目標是用統(tǒng)一的規(guī)范描述所有加工過程。目

50、前這種新的數(shù)據(jù)交換格式已經在配備了SIEMENS、FIDIA以及歐洲OSACA-NC數(shù)控系統(tǒng)的原型樣機上進行了驗證。2 零件簡介及加工工藝分析</p><p>　　2.1 零件的特點簡介</p><p>　　軸是機械工業(yè)中最常用的零件之一.軸端球頭類零件在普通機床上直接加工也比較困難,其加工通常采用雙手操作法在車床上進行,效率低,精度較差。因此,許多生產廠家將機床的結構進行適當?shù)馗脑旎?/p>

51、者通過增添一些輔件,使現(xiàn)有的機床備在保持原有技術性能和用途的基礎上,又能完成球頭的加工。</p><p>　　2.2 零件圖工藝分析</p><p><b>　　圖2.1 球軸零件</b></p><p>　　該球軸零件如圖2.5主要有外圓柱面、外錐面、球頭、內螺紋等表面組成，結構形狀較復雜，加工的部分多，加工精度要求較高，外圓錐面尾部有槽，

52、工件壁薄，加工中易變形，加工難度較大，因此，特別適合數(shù)控車削加工。</p><p>　　該球軸零件的輪廓描述清楚，尺寸標注完整，材料為45#鋼，切削加工性能較好，無熱處理等技術要求。</p><p>　　通過上述分析，數(shù)控車削中可以采取以下幾點工藝措施：</p><p>　　(1)定位裝夾：加工內螺紋時以外圓定位，用三爪卡盤夾緊；加工外輪廓時，用三爪卡盤和頂尖一夾一

53、頂裝夾，以便提高工藝系統(tǒng)的剛性；在切削螺紋時，由于不能一次完成可以調頭裝夾。</p><p>　　(2）加工順序：盡可能做到由內到外，由粗到精，由近及遠以及在一次裝夾中加工出較多的工件表面。在加工內外輪廓時，可以先加工內孔各表面，然后加工外輪廓表面。</p><p>　　2.2.1 金屬材料分析</p><p>　　鋼（碳鋼、合金鋼、結構鋼）、不銹鋼、鑄鐵、銅、鋁

54、、鎂 等；根據(jù)對材料質量和強度的要求,應選用質量輕和強度高的45#鋼材料,毛坯選擇φ50mm×150mm的棒料材料,為保證精度,毛坯要有足夠的加工余量。</p><p>　　(1)尺寸類型：長度、寬度、深度、厚度、內外徑、角度、倒角、圓弧，M10×1.5,深31.5；直徑φ20通孔，R61和R74的圓弧?！　　　　?　</p><p>　　(2)尺寸精度：小于0.02

55、 mm高精度，0.02-0.05 mm中精度， 0.05-0．1mm，0．1-0．2mm，0．2-0．5mm，小于0．5mm低精度。本工序有φ11.09的高精度孔，φ11.090 有位置精度要求，及M6×1-5H,M10×1.5-5H的螺紋精度。φ20和φ5.2 高度尺寸33.5及深度尺寸。</p><p>　　(3)粗糙度： 小于Ra3.2 低；3.2-1.6一般， RA 1.6 -0.8

56、 中等大于0.8高。本工序表面粗糙度RA3.2。</p><p>　　(4)形位公差：平行度、同心度、同軸度、位置度、對稱度、圓柱度等。</p><p>　　本工序由零件圖可以看出，零件的主要設計基準為φ132.5的軸心線及端面，其主要技術要求如下：</p><p>　　(1) 有兩處定位孔精度，相對基準的位置精度保持與其他零件的安裝與配合。</p>

57、<p>　　幾何形狀誤差會造成相互結合件配合不良。 </p><p>　　(2) 螺紋孔的尺寸精度與位置精度，為了保證球軸零件能與其他零件正確結合，螺紋的位置精度不大于0.2。</p><p>　　2.2.2 加工工藝分析</p><p>　　根據(jù)圖形分析和工步順序設置刀具與工藝參數(shù)如下：</p><p><b>　　車

58、端面 </b></p><p><b>　　93°外圓車刀 </b></p><p>　　主軸轉速n=500r/min 進給量f=0.15mm/r 背吃刀量ap=1mm</p><p>　　(2)粗車Φ36×10mm外圓柱面、Φ45×65mm外圓錐表面 </p><p&

59、gt;<b>　　93°右偏刀</b></p><p>　　主軸轉速n=500r/min 進給量f=0.3mm/r 背吃刀量ap=5mm，以減少進給次數(shù)</p><p>　　(3)半精車Φ36×10mm外圓柱面、Φ45×65mm外圓錐表面</p><p><b>　　93°右偏刀

60、 </b></p><p>　　主軸轉速n=800r/min 進給量f=0.25mm/r 背吃刀量ap=1mm</p><p><b>　　(4)鉆底孔Φ20</b></p><p><b>　　鉆頭</b></p><p>　　主軸轉速n=400r/min 進給量f

61、=0.05mm/r</p><p><b>　　(5)切槽 </b></p><p><b>　　切槽刀 </b></p><p>　　主軸轉速n=420r/min 進給量f=0.05mm/r 背吃刀量ap=2mm</p><p>　　(6)粗鏜Φ27內孔</p><

62、p><b>　　鏜刀</b></p><p>　　主軸轉速n=320r/min 進給量f=0.2mm/r 背吃刀量ap=0.8mm </p><p>　　進給速度=40mm/min</p><p>　　(7)半精鏜Φ27內孔</p><p><b>　　鏜刀</b>

63、</p><p>　　主軸轉速n=400r/min 進給量f=0.25mm/r 背吃刀量ap=0.2mm </p><p>　　(8)粗車M24內螺紋</p><p><b>　　60°內螺紋車刀</b></p><p>　　主軸轉速n=700r/min 進給量f=0.2mm/r 背

64、吃刀量ap=0.4mm </p><p>　　(9)精車M24內螺紋 </p><p><b>　　60°內螺紋車刀</b></p><p>　　主軸轉速n=800r/min 進給量f=0.25mm/r 背吃刀量ap=0.1mm </p><p>　　(10)掉頭粗車球頭、Φ20、Φ40、

65、Φ48外圓表面 </p><p><b>　　93°右偏刀 </b></p><p>　　主軸轉速n=500r/min 進給量f=0.3mm/r 背吃刀量ap=5mm</p><p>　　(11)精車Φ40、Φ48外圓表面 </p><p><b>　　93°右偏

66、刀 </b></p><p>　　主軸轉速n=1200r/min 進給量f=0.08mm/r 背吃刀量ap=0.5mm</p><p>　　2.2.3 填寫工藝卡 </p><p>　　按照加工順序將各工步的加工內容、所用刀具及切削用量等填入數(shù)控加工工序卡中，如表2.1；本工序的加工中使的每把刀具的名稱和技術參數(shù)詳見表2.2：</

67、p><p>　　表2.1數(shù)控加工工序卡</p><p><b>　　續(xù)表2.1</b></p><p>　　表2.2數(shù)控加工刀具卡</p><p>　　2.3 夾具的選擇</p><p>　　2.3.1 夾具的結構特性介紹</p><p>　　本工件尺寸為中等零件，材料為4

68、5號鋼，加工余量也較小，所需夾緊力也比較小。為了設計方便降低費用，采用三爪卡盤雞心軸。 采用一個中間壓板外加輔助支承，壓緊零件上兩個凸圓之間不加工部位。為了快速裝卸工件，壓板上有一個長槽，松開螺釘后可直接將壓板向后拉出，即可裝卸工件。具體夾緊方案見夾具裝配圖。夾具的具體操作說明如下：</p><p>　　首先把夾具放在機床上，找正夾具后用兩個螺釘將夾具固定在工作臺上。松開螺釘，將壓板卸掉。把工件放在夾具體上，使工

69、件的內孔和夾具上的定位心軸配合，然后使零件上的凸緣對準V型滑塊，將V型滑塊向前移動，和凸緣接觸，旋緊滑塊上的螺釘，確定零件角向的正確安裝，然后將壓板裝上，擰緊螺釘即可加工。該夾具的底平面需經過加工，保證有較好的表面質量和平面度的要求，使用時將夾具的底平面和機床的工作臺緊密貼合，用兩個φ18的插棒（夾具附帶）插入夾具體上的兩個定位套中，通過插棒和機床工作臺上的T型槽配合，用以找正夾具，然后用螺釘插入機床的T型槽中，和夾具上的開口槽配合，將

70、夾具固定在工作臺上，保證其找正位置，此時即可將插棒拔下，以免加工時和刀具干涉，此時夾具和機床的找正誤差由插棒和工作臺T型槽配合的間隙決定。</p><p>　　2.3.2 夾具的定位分析</p><p>　　本道工序要求在加工中心上打中心孔、鉆孔、。其工序基準為內孔的軸線。為了保證加工精度應采用基準重合原則，故應以內孔作為主要的定位基準，這樣可以設計一個球軸類的零件來限制自由度。。為了解決

71、這個問題，我設計了一個可動的V型塊來限制Z軸轉動的自由度。在使用時先將工件放入球軸定位，然后再將V型塊向前移動和其中一個凸圓配合來限制其轉動自由度。</p><p>　　2.3.3 夾具定位誤差分析計算</p><p>　　該道工序主要加工內容打中心孔和鉆孔其工序基準為φ20內孔的軸線，夾具設計是按照基準重合原則選用的限位基準為定位球軸φ20的軸線，所以沒有基準不重合誤差△B=0，但其限

72、位基面為定位球軸的外圓柱面，存在基準位移誤差△y，內孔的軸線，夾具設計是按照基準重合原則選用的限位基準為定位球軸φ20的軸線，所以沒有基準不重合誤差△B=0，但其限位基面為定位球軸的外圓柱面，存在基準位移誤差△y，零件水平放置，其定位基準相當于限制基準可做雙向的移動。</p><p>　　工件內孔尺寸為φ20mm，公差為0.05mm，定位球軸尺寸為φ20-0.014 -0.039mm，公差為0.025mm，最小間

73、隙Xmin為0.014mm。</p><p>　　所以： 0.05+0.025+0.014=0.089</p><p>　　本工序加工的基準是對本工序加工，所以能夠滿足位置度要求，但數(shù)控機床鉆孔的位置是靠機床保證的，和夾具定位無關，因而尺寸上不存在定位誤差，但該道工序有位置度要求，和定位精度無關系，而自由度位置公差為φ0.15，經分析定位誤差約等于0.089，小于公差，可滿足要求。加工時工

74、序基準、定位基準、定位基面和限位基準、限位基面都重合，不存在定位誤差。</p><p>　　3 零件的數(shù)控程序編制 </p><p>　　3.1 工件坐標系的設定</p><p>　　工件坐標系編程者為了編程方便，在零件圖樣上的適當位置選定的編程原點（即程序原點），以這個原點為坐標原點而建立的一個新的坐標系。選擇工件坐標系的零點位置應注意的問題有以下幾點：<

75、;/p><p>　　(1)注意工件坐標系的方向一定要和機床坐標系的方向一致。</p><p>　　(2)工件零點盡量選在精度較高的工件表面，以提高被加工零件的加工精度。</p><p>　　(3)對于對稱的零件，工件零點設在對稱中心上。</p><p>　　(4)對于一般零件，工件零點常設在工件外輪廓的某一角上。</p><p

76、>　　(5)Z軸方向上的零點，一般設在工件表面。</p><p>　　本道工序采用立式加工中心完成，該立式加工中心有三個坐標軸X、Y、Z，規(guī)定Z軸為主軸軸線方向，即是豎直方向的，其遠離工件的方向為正，即向上為正方向，X軸是水平的，正方向規(guī)定為操作者面向主軸向立柱方向看，指向右方為正，Y軸的方向可以根據(jù)右手直角笛卡兒坐標系確定。</p><p>　　3.2 程序編制</p&g

77、t;<p>　　根據(jù)零件圖,先加工左半部分,夾持右半部分，采用襯套夾持刀具選擇93°左偏刀、 Φ20麻花鉆、內孔割刀、內孔螺紋刀、鏜刀；再加工右半部分,夾持部分為Φ44的外圓面， 刀具選擇菱形刀、93°左偏刀、5mm切槽刀。</p><p><b>　　刀具安裝位置:</b></p><p>　　T0101:93°左偏刀&l

78、t;/p><p>　　T0202:內孔割刀</p><p><b>　　T0303:鏜刀</b></p><p>　　T0404:內孔螺紋刀</p><p><b>　　先加工錐面</b></p><p><b>　　O0001</b></p>

79、<p><b>　　G95;</b></p><p>　　M43 M03 S600 T0101;</p><p>　　G00 X52 Z2;</p><p>　　G71 U2 R0.5 P10 Q20 X0.5 Z0.1 F0.2;</p><p>　　N010 G00 X36 S1000 F0.1;<

80、/p><p><b>　　G01 Z-10;</b></p><p><b>　　X41.43;</b></p><p>　　X44.732 Z-70;</p><p><b>　　Z-75;</b></p><p><b>　　N020 X50;

81、</b></p><p><b>　　G00 X100;</b></p><p><b>　　Z100;</b></p><p><b>　　M30;</b></p><p><b>　　加工內孔</b></p><p>

82、;<b>　　O0002;</b></p><p><b>　　G97 G99;</b></p><p><b>　　M03 S400;</b></p><p><b>　　T0202;</b></p><p>　　G00 X52 Z2;</p>

83、;<p>　　G01 Z0 F0.5;</p><p><b>　　X0;</b></p><p><b>　　G00 X52;</b></p><p><b>　　Z200;</b></p><p><b>　　T0303;</b><

84、/p><p><b>　　G00 X0;</b></p><p><b>　　Z2;</b></p><p><b>　　G01 X-25;</b></p><p><b>　　X27;</b></p><p><b>　　Z

85、-33;</b></p><p><b>　　X0;</b></p><p><b>　　Z200;</b></p><p>　　M05;(清理切屑)</p><p><b>　　M03 S700;</b></p><p><b>

86、　　T0404;</b></p><p>　　G00 X22.4, Z2;</p><p><b>　　G01 Z0;</b></p><p><b>　　X21.4；</b></p><p><b>　　Z-25;</b></p><p>

87、<b>　　X0;</b></p><p><b>　　Z200;、</b></p><p><b>　　車螺紋</b></p><p><b>　　O0004</b></p><p><b>　　T0404;</b></p&g

88、t;<p>　　G00 X22 Z2;</p><p>　　G92 X24.6 Z-25 F2;</p><p><b>　　X25.2;</b></p><p><b>　　X25.8;</b></p><p><b>　　X26.2;</b></p>

89、;<p><b>　　X26.3;</b></p><p><b>　　G00 Z00;</b></p><p><b>　　T0202;</b></p><p><b>　　G00 X52;</b></p><p><b>　　Z

90、2;</b></p><p>　　G71 U2 R0.05;</p><p>　　G91 P10 Q20 U0.5 W0.2 F0.3;</p><p>　　N10 G01 X34.91;</p><p>　　X35.91 Z-1;</p><p><b>　　Z-10;</b><

91、;/p><p><b>　　X18;</b></p><p><b>　　X19 Z-11;</b></p><p>　　X44.69 Z-69.93;</p><p><b>　　Z-74.93;</b></p><p><b>　　N20 X5

92、2;</b></p><p><b>　　G00 Z200;</b></p><p><b>　　M05;</b></p><p><b>　　M00;</b></p><p>　　檢測, 加磨耗 循環(huán)啟動</p><p>　　M03 S12

93、00;</p><p><b>　　T0101;</b></p><p>　　G00 X52 Z2;</p><p>　　G70 P10 Q20 F0.15;</p><p><b>　　G00 Z200;</b></p><p><b>　　M05;</b&

94、gt;</p><p><b>　　M00;</b></p><p>　　G00 X200 Z200;</p><p><b>　　M30;</b></p><p>　　掉頭加工球頭,刀具安裝位置</p><p>　　T0101: 93°左偏刀</p>

95、<p><b>　　T0202:切槽刀</b></p><p>　　T0303:右偏菱形刀</p><p><b>　　O0004</b></p><p><b>　　G97 G99;</b></p><p><b>　　M03 S500;</b&g

96、t;</p><p><b>　　T0101;</b></p><p>　　G00 X52 Z2;</p><p>　　G01 Z0 F0.5;</p><p><b>　　X0;</b></p><p><b>　　G00 X52;</b></p

97、><p><b>　　Z2;</b></p><p>　　G71 U2 R0.5;</p><p>　　G71 P10 Q20 U0.5 W0.2 F0.3;</p><p>　　N10 G01 X0;</p><p><b>　　Z0;</b></p><p

98、>　　G03 X36 Z-18 R18 (F0.05);</p><p>　　G01 Z-43(F0.3);</p><p><b>　　X38.95;</b></p><p>　　X39.95 Z-44;</p><p>　　Z-63(F0.05);</p><p><b>　　

99、X46.95;</b></p><p>　　X47.95 Z-64;</p><p><b>　　Z-73;</b></p><p><b>　　X52;</b></p><p><b>　　Z200;</b></p><p><b&g

100、t;　　N20</b></p><p><b>　　M05;</b></p><p><b>　　M00;</b></p><p>　　檢測,加磨耗 循環(huán)啟動</p><p>　　M03 S1200;</p><p><b>　　T0101;</b

101、></p><p>　　G00 X52 Z2;</p><p>　　G70 P10 Q20 F0.15;</p><p><b>　　G00 Z200;</b></p><p><b>　　M03 S600;</b></p><p><b>　　T0202;&

102、lt;/b></p><p>　　G00 X40 Z-40;</p><p><b>　　G01 Z-43;</b></p><p><b>　　X19.95;</b></p><p><b>　　G00 X40;</b></p><p><

103、b>　　Z200;</b></p><p><b>　　T0303;</b></p><p>　　G00 Z-40.5;</p><p>　　G71 U2 R0.5;</p><p>　　G71 P30 Q30 U0.5 W0.2 F0.3;</p><p>　　N30 G01

104、Z-38;</p><p><b>　　X19.95;</b></p><p><b>　　Z-32.97;</b></p><p>　　G02 X36 Z-25 (F0.05);</p><p>　　N40 G01 Z-23:</p><p>　　M03 S1200;<

105、;/p><p>　　G70 P30 Q40 F0.15;</p><p><b>　　G00 Z200;</b></p><p><b>　　M05;</b></p><p><b>　　M30;</b></p><p><b>　　4 結論&l

106、t;/b></p><p>　　在沒有專用球頭加工設備的情況下,大直徑的球軸零件采用上述方式不僅能夠提高生產效率,節(jié)約成本,而且球面的形狀和精度都能得到有效的保證。</p><p>　　軸類零件加工工藝是一項嚴謹?shù)募夹g工作, 隨著現(xiàn)代加工技術的快速發(fā)展, 軸類零件在 “高速、 高精度、 自動化、 網絡化”的發(fā)展道路上邁上了新的臺階, 也必將使軸承零件的質量提升到一個更高的水平。<

107、;/p><p>　　通過這次的設計，我運用了所學的專業(yè)基礎知識，解決了一些理論知識，同時也提高我查閱文獻資料、設計手冊、設計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，對數(shù)控機床的應用及發(fā)展有了更深的了解，對零件圖的工藝分析以及宏程序的基礎知識做了更深的研究。設計中，圖紙分析，加工工藝處理，程序編制以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經驗得到了豐富，并且意志品質力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提高。</

108、p><p>　　就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題，解決問題的能力，為今后參加工作打下一個良好的基礎。由于能力有限，設計當中可能會有不足之處，懇請各位老師給予批評指正。</p><p><b>　　參 考 文 獻</b></p><p>　　[1] 張茹．基于Windows的經濟型數(shù)

109、控銑床系統(tǒng)控制軟件的研究[碩士論文]．陜西：西北工業(yè)大學．2004</p><p>　　[2] 王治森，吳焱明．支持全球制造的智能化網絡數(shù)控系統(tǒng)．1999年.第10卷.第1期</p><p>　　[3] 吳祖育，秦鵬飛．數(shù)控機床．上?？茖W技術出版社．2000</p><p>　　[4] 蘇會林，董長雙．數(shù)控技術的發(fā)展與展望[J]．機械研究與應用．2005：&l

110、t;/p><p>　　12Vol.18(6):25～27.</p><p>　　[5] 李斌，李培根．數(shù)控技術與裝備發(fā)展趨勢及對策[J]．制造E時代．2005：66～69</p><p>　　[6] 唐?。＞邤?shù)控加工及編程[M]．北京:機械工業(yè)出版社．2001</p><p>　　[7] 卞立乾.充分利用、改造通用PC機促進數(shù)控產業(yè)的形成

111、和發(fā)展[J].中國機械工程</p><p>　　[J]1998，9(5):8～10</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　在畢業(yè)設計說明書成稿之日，我衷心地感謝我的導師***老師給予我的不倦教誨！*老師嚴謹細膩的治學態(tài)度，求實創(chuàng)新的學術思想，開明大氣的處世方式，真誠高尚的品質人格使我在學業(yè)乃至做人等各個方面都受益匪淺。