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　　1、附件1： 河南职业技术学院毕业设计（论文）题 目 铣削零件的加工 系（分院） 机械电子工程系 学生姓名 李朋君 学 号 08114032 专业名称 机电一体化(计算机辅助方向) 指导教师 肖龙 2011年 1 月 1日附件2： 河南职业技术学院机械电子工程系（分院）毕业设计（论文）任务书姓 名李朋君专 业机电一体化(计算机辅助方向)班 级 082毕业设计（论文）题 目铣削零件的加工毕业设计（论文）选题的目的与意义数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究的发展。我国于是1958年开始研制数控机床，成功

　　2、试制出配有电子数控系统的数控机床，1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。经过几十年的发展，目前的数控机床已经在工业界得到广泛应用，在模具制造行业的应用尤为普及。毕业设计（论文）的资料收集情况（含指定参考资料）廖效果，朱启俅.数字控制机床.江西：华中科技大学出版社，2002；王卫兵.数控编程100例.机械工业出版社，2004；毕业设计（论文）工作进度计划2009年10月9日 接受毕业论文任务书，根据要求在图书馆查阅相关书籍并通过互联网收集相关资料完成，2009年10月10日2009年12月15日整理收集到的资料，写稿2009年12月16日2010年1月1日在老师的指导下交稿接

　　3、受任务日期 2010年 10月 9 日要求完成日期 2011 年 1月 1日学生签名： 李朋君2011 年 1月 1日指导教师签名：年 月 日 系（分院）主任（院长）签名：年 月 日附件3：毕业设计（论文）指导教师评阅意见表姓 名李朋君学 号08114032性 别男专 业机电一体化(计算机辅助方向)班 级082毕业设计（论文）题 目铣削零件的加工评阅意见 成绩指导教师签字年 月 日附件4：毕业设计（论文）答辩意见表姓 名李朋君学 号08114032性 别男专 业机电一体化(计算机辅助方向)班 级082毕业设计（论文）题 目铣削零件的加工答辩时间地 点答辩小组成员姓 名职 称学 历从事专业组 长

　　4、成 员秘 书答辩小组意见 答 辩 成 绩：答辩小组组长签名：年 月 日铣削零件的加工李朋君摘要：20世纪40年代末，美国开始研究数控机床，1952年，美国麻省理工学院（MIT）伺服机构实验室成功研制出第一台数控铣床，并于1957年投入使用。这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代开始。数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。世界上主要工业发达国家都十分重视数控加工技术的研究的发展。我国于是1958年开始研制数控机床，成功试制出配有电子数控系统的数控机床，1965年开始批量生产配有晶体管数控系统的三坐标数控铣床。经过几十年的

　　5、发展，目前的数控机床已经在工业界得到广泛应用，在模具制造行业的应用尤为普及。数控机床种类繁多，模具制造常用数控加工机床有：数控铣床、数控电火花成型机床、数控电火花线切割机床、数控磨床和数控车床。数控机床通常由控制系统、伺服系统、检测系统、机械传动系统及其它辅助系统组成。控制系统用于数控机床的运算、管理和控制，通过输入介质得到数据，对这些数据进行解释和运算并对机床产生作用；伺服系统根据控制系统的指令驱动机床，使刀具和零件执行数控代码规定的运动；检测系统则是用来检测机床执行件（工作台、转台、滑板等）的位移和速度变化量，并将检测结果反馈到输入端，与输入指令进行比较，根据其差别调整机床运动；机床传动系

　　6、统是由进给伺服驱动元件至机床执行件之间的机械进给传动装置；辅助系统种类繁多，如：固定循环（能进行重复加工）、自动换刀（可交换指定的刀具）、传动间隙补偿（补偿机械传动系统产生的间隙误差）等等。关键字：数控机床 加工 模具 制造 随着科学技术的发展，机械产品结构越来越合理，其性能、精度和效率日趋提高，更新换代频繁，生产类型由大批量生产向多品种小批量生产转化。因此，对机械产品的加工相应地提出了高精度、高柔性与高自动化的要求。随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在机械产品中，单件与小批量产品占到70%80%,

　　7、这类产品一般都采用通用机床加工,当产品改变时机床与工艺装备均需作相应的变换与调整,而且通用机床的自动化程度不高,基本上由人工操作,难以保证生产效率与产品质量。特别是一些曲线、曲面轮廓组成的复杂零件，只能借助靠模和仿形机床，或者借助划线或样板用手工操作的方法来加工，加工精度和生产效率受到很大的限制。由于数控机床综合应用了电子计算机、自动控制、伺服驱动、精密监测与新型机械结构等方面的技术成果，具有高柔性、高精度、与高自动化的特点，因此，采用数控加工手段，解决了机械加工中常规技术难以解决甚至无法解决的单件、小批量、特别是复杂型面零件的加工。应用数控加工技术是机械制造业的一次技术革命，使机械制造业的发

　　8、展进入了一个新的阶段，提高了机械制造业的制造水平，为社会提供了高质量、多品种及高可靠性的机械产品。目前应用数控技术的领域已从当初的航空工业部门逐步扩大到汽车、造船、机床、建筑等民用机械制造，并取得了巨大的经济效益。一、轴类零件的功用、结构特点及技术要求 轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。它主要用来支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷。轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等。 轴的长径比小于5的称为短轴，大于20的称为细长轴，大多数轴介于两者之间。轴用轴承支承，与轴承配

　　9、合的轴段称为轴颈。轴颈是轴的装配基准，它们的精度和表面质量一般要求较高，其技术要求一般根据轴的主要功用和工作条件制定，通常有以下几项：(一)尺寸精度起支承作用的轴颈为了确定轴的位置，通常对其尺寸精度要求较高(IT5IT7)。装配传动件的轴颈尺寸精度一般要求较低(IT6IT9)。(二)几何形状精度轴类零件的几何形状精度主要是指轴颈、外锥面、莫氏锥孔等的圆度、圆柱度等，一般应将其公差限制在尺寸公差范围内。对精度要求较高的内外圆表面，应在图纸上标注其允许偏差。(三)相互位置精度轴类零件的位置精度要求主要是由轴在机械中的位置和功用决定的。通常应保证装配传动件的轴颈对支承轴颈的同轴度要求，否则会影响传动

　　10、件(齿轮等)的传动精度，并产生噪声。普通精度的轴，其配合轴段对支承轴颈的径向跳动一般为0.010.03mm，高精度轴(如主轴)通常为0.0010.005mm。(四)表面粗糙度一般与传动件相配合的轴径表面粗糙度为Ra2.50.63m，与轴承相配合的支承轴径的表面粗糙度为Ra0.630.16m。二、轴类零件的毛坯和材料 (一)轴类零件的毛坯轴类零件可根据使用要求、生产类型、设备条件及结构，选用棒料、锻件等毛坯形式。对于外圆直径相差不大的轴，一般以棒料为主；而对于外圆直径相差大的阶梯轴或重要的轴，常选用锻件，这样既节约材料又减少机械加工的工作量，还可改善机械性能。根据生产规模的不同，毛坯的锻造方式有

　　11、自由锻和模锻两种。中小批生产多采用自由锻，大批大量生产时采用模锻。(二)轴类零件的材料轴类零件应根据不同的工作条件和使用要求选用不同的材料并采用不同的热处理规范(如调质、正火、淬火等)，以获得一定的强度、韧性和耐磨性。T45钢是轴类零件的常用材料，它价格便宜经过调质(或正火)后，可得到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，淬火后表面硬度可达4552HRC。40Cr等合金结构钢适用于中等精度而转速较高的轴类零件，这类钢经调质和淬火后，具有较好的综合机械性能。轴承钢GCr15和弹簧钢65Mn，经调质和表面高频淬火后，表面硬度可达5058HRC，并具有较高的耐疲劳性能和较好的耐磨

　　12、性能，可制造较高精度的轴。精密机床的主轴(例如磨床砂轮轴、坐标镗床主轴)可选用38CrMoAIA氮化钢。这种钢经调质和表面氮化后，不仅能获得很高的表面硬度，而且能保持较软的芯部，因此耐冲击韧性好。与渗碳淬火钢比较，它有热处理变形很小，硬度更高的特性。三、数控加工工艺(一)、数控加工工艺内容数控加工工艺主要包括以下几方面：1.选择在数控机床上进行加工的零件，并确定加工的工序内容。2.分析被加工零件的加工部位形状，明确加工内容与加工要求，在此基础上确定零件的加工方案，制定零件数控加工的工艺路线，如工序的划分、加工顺序的安排、与普通加工工序的衔接等。3.设计数控加工工序。如工步的划分、零件的定位和夹

　　13、具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。4.数控加工中运行轨迹各节点的计算。5.调整数控加工工序的程序。如对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿等。6.合理分配数控加工中的容差。7.处理数控机床上的部分工艺指令。(二)、数控加工零件工艺设计数控技术毕业设计应包括数控加工工艺分析、数控刀具及其选择、工件装夹方式与数控加工夹具的选择、程序编制中的数值计算、数控加工程序的编制、数控车削加工、数控铣削加工、数控加工中心编程与操作及自动编程技术等内容。若条件允许，还可以增加数控电加工技术和数控机床的安装、调试与验收等设计内容。1、数控技术毕业设计必须遵循的一般原则(1)结合本校数控毕业设计基地

　　14、建设的具体情况，合理安排毕业设计内容。也可以采用与校外的实践教学基地(企业)合作的方式共同制定并完成相关设计课题。(2)必须保障人身和设备的安全。在编程操作前应熟悉数控机床的操作说明书，并严格按照操作规程操作。数控加工时精力应高度集中，出现问题应立即切断机床电源，并向指导教师报告。(3)兼顾加工精度和加工效率，在保证加工精度的前提下，认真进行工艺分析，制定合理的工艺方案，选择合理的切削用量。(4)注重培养学生独立获取新知识、新技术和新信息的能力，使学生初步掌握科学研究的基本方法和思路。环启动键，对零件图形进行仿真加工，并通过图形判断程序编制是否正确。2、数控加工工艺设计的基本内容：(1)零件图

　　15、的工艺性分析。(2)加工方法的选择。(3)工序的划分。(4)定位与夹紧方式的选择。(5)加工顺序的安排。(6)确定走刀路线)对刀点和换刀点的确定。(9)数控加工刀具的选择。(10) 工件在数控机床上的装夹与夹具的选择。3、数控加工程序编制主要的几个方面的工作：(1)加工工艺分析。(2)数值计算。(3)编写零件加工程序单。(4)制作控制介质。(5)程序校验与首件试切。4、数控机床操作技能的主要内容：(1)数控车削加工编程与操作。(2)数控铣削加工编程与操作。(3)数控加工中心的编程与操作。(4)数控电火花加工。(5)数控线)数控机床安装、调试与

　　16、验收。四、典型铣削零件数控加工工艺设计(一)、设计要求：图 1.1 典型铣削加工零件加工零件如图2.1所示，材料为HT200，毛坯尺寸：长宽高为170mm110mm50mm。设计任务1、零件图工艺分析。2、确定装夹方案。3、确定加工顺序。4、选择加工用刀具。5、合理选择切削用量。6、拟定数控铣削加工工序卡片。7、根据加工工序步骤编写加工程序。8、完成工件的加工。(二)、数控加工的工作原理数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床，机床的控制系统对输入信息进行运算与控制，并不断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构

　　17、对脉冲信号进行转换与放大处理，然后由传动机构驱动数控机床，从而加工零件。所以数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。(三)、数控编程及其发展数控机床和普通机床不同，整个加工过程中不需要人的操作，而由程序来进行控制。在数控机床上加工零件时，首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据；然后把全部工艺过程以及其他辅助功能(主轴的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等)按运动顺序，用规定的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质(或称程序载体)上，最后输人到数控机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。

　　18、因此，把从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工程序的编制。数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。1、手工编程。手工编程是指程序编制的整个步骤几乎全部是由人工来完成的。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比较简单，出错机会较少，这时用手工编程既及时又经济，因而手工编程仍被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但是工件轮廓复杂，特别是加工非圆弧曲线、曲面等表面，或工件加工程序较长时，使用手工编程将十分繁琐、费时，而且容易出错，常会出现手工编程工作跟不上数控机床加工的情况，影响数控机床的开动率。此时必须用自动编程的方法编制程序。2、自动编程。自

　　19、动编程有两种：APT软件编程和CAM软件编程。APT软件是利用计算机和相应的处理程序、后置处理程序对零件源程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工进行外(有些自动编程系统能自动确定最佳的加工工艺参数)，其余的工作，包括数值计算、编写程序单、制作控制介质、程序检验等各项工作均由计算机自动完成。编程人员只需要根据图样的要求，使用数控语言编写出零件加工的源程序，送人计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，并在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动穿出数控加工纸带，或将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。图

　　20、1.2 装夹方式1-开口垫圈 2 压紧螺母 3带螺纹圆柱销4削边销5辅助压紧螺母 6垫圈 7工件 8垫块CAM软件是将加工零件以图形形式输人计算机，由计算机自动进行数值计算、前置处理，在屏幕上形成加工轨迹，及时修改，再通过后置处理形成加工程序输人数控机床进行加工。自动编程的出现使得一些计算繁琐、手工编程困难、或手工无法编出的程序都能够实现。本设计根据零件的具体加工部位和零件的结构工艺特点，可以选择手工编程的方式编程，也可以选择利用计算机进行自动编程的方式。(四)、工艺分析与选择1、零件图工艺分析。该零件主要由平面、孔系及外轮廓组成，内孔表面的加工方法有钻孔、扩孔、铰孔、镗孔、拉孔、磨孔和光整加

　　21、工等。根据加工方法选择原则，中间40mm孔的尺寸公差为H7，表面粗造度要求较高，可采用钻粗镗精镗方案，两端13mm和22mm孔处没有尺寸公差要求，可按自由尺寸公差IT11IT12处理，表面粗造度要求不高，可采用钻13mm孔锪孔22mm的方案；平面轮廓常用的加工方法有数控铣、线切割及磨削等。在本设计中，平面与外轮廓表面粗糙度要求Ra6.3mm，可采用粗铣精铣方案。选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度的要求。2、确定装夹方案。由于夹具确定了零件在数控机床坐标系中的位置，因而根据要求夹具能保证零件在机床坐标系的正确坐标方向，同时协调零件与机床坐标系的尺寸。根据零件的结构特点，加工上表面

　　22、、60mm外圆及其台阶面和孔系时，可选用平口虎钳夹紧；铣削外轮廓时，应采用一面两孔定位方式，即以底面、40H7和一个13mm定孔位，如图所示。选择上述装夹方式，结构相对简单，能保证加工要求，便于实施。3、确定加工顺序。加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原则确定加工顺序，即粗加工定位基准面(底面)粗、精加工上表面60mm外圆及其台阶面孔系加工外轮廓铣削精加工底面并保证尺寸40mm。4、刀具选择。刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工

　　23、序内容、工件材料等因素。与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高。不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。选取刀具时，使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀。对一些主体型面和变斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低和平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采环形刀。本设计中刀具的选择如表1.1所示。表1-

　　24、1 数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称端 盖零件图号序号刀具号刀具规格名称数量加工表面刀尖半径mm备注1T01125硬质合金端面铣刀1铣削上下表面0.82T0263硬质合金立铣刀1铣削60外圆及台阶面23T0338钻头1钻40H2的底孔4T0440镗孔刀1镗40的内孔表面0.25T0513钻头1钻2-13的螺钉过孔6T062214忽钻1忽钻2-22的沉头孔0.27T0725硬质合金立铣刀1铣削外轮廓0.2编制审核批准年 月 日共 页第 页5、切削用量选择。切削用量包括主轴转速(切削速度)、切削深度或宽度、进给速度(进给量)等。切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量

　　25、和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。合理选择切削用量的原则是:粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、切削用量手册,并结合经验而定。结束语经过几周的设计和操作，成功地完成了数控铣削零件的编程与加工，加工的零件各部分尺寸精度和表面质量均达到零件图样的技术要求。整个设计工艺方案选择合理，程序编制正确，加工过程中严格按照操作规程，没有出现撞刀或运动干涉的现象。通过本课题的设计，我对数控加工的整个过程有了较全面的理解。经过设计中选择刀

　　26、具，我对数控机床工具系统的特点和数控机床刀具材料和使用范围有了较深的了解，基本掌握了数控机床刀具的选用方法；经过设计加工工艺方案，进一步了解了工件定位的基本原理、定位方式与定位元件及数控机床用夹具的种类与特点，对教材中有关定位基准的选择原则与数控加工夹具的选择方法有了更深的理解；经过编制零件的加工程序，基本熟悉数控编程的主要内容及步骤、编程的种类、程序的结构与格式，对数控编程前数学处理的内容、基点坐标、辅助程序段的数值计算等有了进一步的认识。另外我学会了利用自动编程软件MasterCAM对零件进行造型、加工轨迹生成、后置处理及加工程序向机床传输加工等技术和方法。工艺设计、数值计算及程序编制的整

　　27、个过程虽然任务比较繁重，但在设计过程中自己通过不断学习和实践，每解决一个问题，都会感到不尽的喜悦和兴奋。参考文献：廖效果，朱启俅.数字控制机床.江西：华中科技大学出版社，2002；王卫兵.数控编程100例.机械工业出版社，2004；张树森.机械工程学.辽宁；东北大学出版社，2001；应云天.俄文翻译手册.北京：高等教育出版社，1999；金蓓.数控加工的编程技巧.航空精密制造技术.成都：2002，2；邓星钟. 机电传动控制(第三版). 武汉: 华中科技大学出版社, 2001；董献坤 数控机床结构与编程 机械工业出版 1997；曹琰 数控机床应用与维修 北京：电子工业出版社，1994；李福生等 实用数控机床技术手册 北京：北京出版社，1993；王爱玲等 实用数控与编程技术 北京：国防工业出版社，1993；

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