机械与数控毕业论文.doc

毕业论文中文题目： 机械与数控 毕业专业： 机械与数控 毕业班级： 713 学生姓名： 指导教师： 二零一 二 年 三 月 三十日 摘要数控数控系统是多种先进技术的机电一体化典型产品，是数控机床的心脏。近几年来，机械加工业大量采用数控机床取代传统的普通机床进行机械加工，普通机械逐渐被数控机械所代替。数控机床综合了微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制、电机与拖动，电子和电力、精密测量、气液压及现代机械制造技术等多种先进技术的机电一体化产品，是数控机床的心脏。具有高精度，高效率，柔性自动化等特点决定了今后发展数控机床是我国机械制造业技术改造的必由之路，是工厂自动化的基础。数控机床在各个机械制造企业已成为大、中型企业的主要技术装备。机床数控系统，即计算机数字控制(cnc)系统是在传统的硬件数控(nc)的基础上发展起来的。它主要由硬件和软件两大部分组成。通过系统控制软件与硬件的配合，完成对进给坐标控制、主轴控制、刀具控制、辅助功能控制等。cnc系统利用计算机来实现零件程序编辑、坐标系偏移、刀具补偿、插补运算、公英制变换、图形显示和固定循环等。使数控机床按照操作设计要求，加工出需要的零件。 目 录摘要II1绪论11.1 数控机床的产生及发展11.2 数控机床的特点22 数控系统的介绍及选择32.1数控及计算机数控32.2 计算机数控系统的内部工作过程42.3 CNC系统53 .夹具的选择及介绍53.1 数控铣床夹具介绍53.2 技术要求63.3 对夹具零部件的要求84 .产品图纸及加工工艺10致谢111绪论 机械制造业是国民经济的支柱产业。据统计，我国的机械制造业在工业总产值中占40%。可以说，没有发达的机械制造业，就不可能有国家的真正繁荣的富强。而机械制造业的发展规模和水平，则是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志之一。提高加工效率、降低生产成本、提高加工质量、快速更新产品，是机械制造业竞争和发展的基础，也是机械制造业技术水平的标志。1.1  数控机床的产生及发展数字控制机床是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。数控机床具有广泛的适应性，加工对象改变时只需要改变输入的程序指令；加工性能比一般自动机床高，可以精确加工复杂型面，因而适合于加工中小批量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件，并能获得良好的经济效果。   随着数控技术的发展，采用数控系统的机床品种日益增多，有车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。   随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展，数控机床的控制系统日益趋向于小型化和多功能化，具备完善的自诊断功能；可靠性也大大提高；数控系统本身将普遍实现自动编程。未来数控机床的类型将更加多样化，多工序集中加工的数控机床品种越来越多；激光加工等技术将应用在切削加工机床上，从而扩大多工序集中的工艺范围；数控机床的自动化程度更加提高，并具有多种监控功能，从而形成一个柔性制造单元，更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。1.2数控机床的特点1、数控系统取代了通用机床的手工操作，具有充分的柔性，只要重新编制零件程序，更换相应工装，就能加工出新的零件。2、零件加工精度一致性好，避免了通用机床加工时人为因素的影响。3、生产周期短，特别适合小批量、单件零件的加工。4、可加工复杂形状的零件，如二维轮廓或三维轮廓加工。5、易于调整机床，与其他加工方法相比，所需调整时间较少。6、易于建立计算机通信网络。设备初期投资大。7、由于系统本身的复杂性，增加了维修的技术难度和维修费用。2数控系统的介绍及选择2.1数控及计算机数控用数值数据的装置，在运行过程中，不断引入数值，从而对某一生产过程实现自动控制，叫做数值控制，简称数控。用计算机控制加工功能，实现数值控制，称为计算机数控。数控系统包括程序输入输出设备、数控装置、可编程序控制器（PLC）、主轴驱动单元等。其中的数控装置通常称为数控或计算机数控。下图为数控系统结构图。图2.1数控系统结构图现代的数控装置都是采用计算机作为数控装置的核心，通过内部信息处理过程来控制数控机床数控装置通过主轴驱动单元控制主轴电动机的运行，通过各坐标轴的进给伺服驱动单元控制数控机床各坐标的运动，通过可编程控制器控制机床的开关电路。数控操作人员可通过数控装置上的操作面板进行各操作，或通过通信接口，由远程进行操作，操作情况及一些内部信息处理结果可在数控装置是显示器中显示。 2.2 计算机数控系统的内部工作过程计算机数控系统（CNC）的内部工作过程如下图所图2.2数控系统（CNC）的内部工作过程一般情况下，在数控加工之前，启动CNC，进行读入数控加工程序。此时，在数控装置内部是控制程序作用下，通过程序输入装置或输入接口读入数控加工程序，并存放于CNC的零件程序存储器或存储区域内。当开始加工时，在控制程序作用下将零件加工程序从存储器中读出，按程序段进行处理。先进行译码处理，将零件加工程序中的信息转化成计算机便于进行处理的内部形式，并将程序段的内容分成位置数据和控制指令，一并存放相应的存储区域。根据数据和指令的性质，以后大致进行3中流程处理：位置数据处理、主轴驱动处理、及机床开关功能控制。1、 位置处理位置数据处理过程按数序大致有以下三个阶段：（1）、预处理。（2）、插补运算。（3）、位置控制的处理。2、主轴驱动处理3、机床开关功能控制 2.3 CNC系统 CNC系统采用了微处理机、存储器、接口芯片等，通过软件实现过去难以实现的很多功能，因此CNC系统的功能要比NC系统的功能多得多，更加适应数控机床的复杂控制要求。CNC系统的主要功能通常包括基本功能和选择功能，基本功能是数控系统必备的功能，选择功能是用户根据机床特点和进行选择的功能，常见的主要功能如下。1、控制功能2、插补功能3、进给功能4、主轴功能 3.夹具的选择及介绍3.1 数控铣床夹具介绍1机床夹具的分类机床夹具的种类很多，按驱动夹具工作的动力源分类，可分为手动夹具、气动夹具、液动夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具和自夹紧夹具。2机床夹具的组成（1）、定位装置。（2）、加紧元件。（3）、夹具体。（4）、其他元件及装置。3工件、夹具在数控机床上的安装工件、夹具在数控机床上的安装与在普通机床上的安装，其定位和夹紧的基本原则是一致的，所不同的是整个数控和工艺系统，包括数控程序的编制，工件、夹具在数控机床工作台上的定位，都要求在工作台上确定一个坐标系统。在工作台上先确定零点，并建立x、y直角坐标系。整个工作台按x、y坐标系，从零点起分成若干等分。在工作台上安装的工件、夹具的定位的位置都从坐标原点，即机床工作台零点算起，标注为x和y的坐标值。从数控机床工作台上的零点到夹具定位元件上的零点的x、y坐标值，以及从夹具定位元件上的零点到工件上的加工点的坐标值是分开标注的。但应注意，工件上的加工点的x的坐标值是数控机床工作台上零点到夹具定位元件上的零点x的坐标值和夹具定位元件上的零点到工件上的加工点的x的坐标值之和。工件的y坐标值的确定情况相同。数控机床工作台零点位置的选取有两种方法：即固定零点和浮动零点。固定零点是把坐标原点永远确定在一个位置上。浮动零点由编制数控机床程序人员根据实际方便的情况而确定的坐标零点。夹具定位元件上的零点和工件上的加工点都可以被确定为坐标原点。 3.2 技术要求在夹具的设计中，不可避免的需要用到诸如螺钉、螺栓、螺母、定位销等机械零件，在夹具中它们各自起着相当重要的作用，有它们才能保证生产的正常的运行。这些机械零件可分为标准件和非标准件，下面将逐一介绍机械零件的一些相关的要求。1、制造零件及不见采用的材料应符合相应的国标（GB）的规定，允许采用机械性能不低于原规定牌号的其他材料制造。2、拉四方钢材（按GB906-66<冷拉四方钢品种>），六角钢材（按GB907-66<冷拉六方钢品种>）或圆钢材（按GB905-66<冷拉四方钢品种>）制造的零件，其外形尺寸符合要求时，可不加工。3、铸件及锻件机械加工余量和尺寸公差暂时按各部相应标准的规定。4、铸件不许有裂纹、气孔、砂眼、缩松、夹渣等缺陷，浇口、冒口、结疤、粘砂应清除干净，锻件不许有裂纹、皱折、飞边、毛刺等缺陷。5、需机械加工的铸件或锻件加工前应经时效处理或是退火、正火处理。6、零件焊缝不应有未填满的弧坑、气孔、溶渣杂质、基体材料烧伤等缺陷。7、热处理后的零件不许有裂纹或是龟裂等缺陷。8、零件上的内外螺纹均不得渗碳。9、零件上有配合要求的表面应经防锈处理，钢制零件的其余表面除有特殊要求外应经氧化处理。10、凡加工要求注公差的尺寸，其尺寸公差应按GB1804-79公差与配合未注公差尺寸的极限偏差>IT13的规定。11、非配合的锥度和角度和自由度公差用按表1的规定.表3.1非配合的锥度和角度和自由度公差公差尺寸公差公差尺寸公差3±2°3050±5036±2°5080±40610±1°3080120±301018±1°15120180±251830±1°180260±2012、零件的中心孔应按GB145-59<中心孔>的规定。13、零件的锐边应倒钝；未注明的倒角为1×45°。14、普通螺纹基体尺寸应符合GB197-63<普通螺纹直径1600mm基体尺寸>的规定；其公差应符合GB197-63<普通螺纹直径1300mm的公差>规定的3级精度。15、外螺纹工作表面的粗糙度为3.2，内螺纹工作表面的粗糙度为6.3。当螺距t0.5mm时可不检查粗糙度。16、螺栓和螺钉头部（或其对称部位如钩形螺栓）对螺杆轴心线的同轴度应不大于表2的规定。 表3.2螺栓和螺钉头部对螺杆轴心线的同轴度d456810121620243036同轴度0.250.300.350.450.6017、 螺栓、螺钉、螺纹长度的极限偏差： 当 d5mm时，不大于3t 当d5mm时，不大于2t （t=螺纹螺距） 18、螺栓、螺钉或螺母的支撑面应平整，并与螺钉（或螺孔）轴心线垂直，其基体偏差应不大于1°。 3.3 对夹具零部件的要求 设计专用夹具零件及部件时，其公差和技术要求可依据夹具总装配图上的配合性质和技术要求制订，设计的要求一般情况下可包括以下内容： 1.夹具零件毛坯的技术要求：如毛坯质量、硬度、毛坯热处理以及精度要求等。2.夹具零件的热处理的技术要求：包括为改善机械加工性能和为达到要求的机械性能而提出的热处理要求。3.夹具零件的尺寸公差，见下表。表3.3夹具零件的尺寸公差夹具零件的尺寸（角度）公差数值相应与工件无尺寸公差的直线尺寸±0.1mm相应与工件角度公差的角度±10相应与工件有尺寸公差的直线角度（1/21/5）工件尺寸公差紧固件的孔中心距的公差±0.1mm L150mm±0.15mm L150mm夹具体上的找正基面与安装元件的平面间的垂直度不大于0.01mm找正基面的直线度与平面度0.005mm家具板、模板、立柱角铁、定位心轴等零件的平面之间，平面与孔之间的平行度、垂直度、同轴度取工件相应的公差之半4.产品图纸及加工工艺致谢 衷心感谢学校老师对本人的精心指导，正是在老师们的精心指导下，我才能顺利的出了社会。老师的帮助，让我学到的不仅是书本上和实践上的知识，更重要的是我从中学到了做人的原则和做事的方法，他的言传身教将使我终生受益。老师广博的学识和严谨的治学态度使我受益匪浅。 其次感谢各位任课老师，正是他们无私地将知识传授给我，我才能顺利的完成毕业设计，更重要的是对我以后的生活和工作有很大的帮助。 感谢所有关心过和帮助过我的人！