毕业设计论文机械零件加工工艺分析.doc

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1、 毕业设计(论文)机械零件加工工艺分析 学 院 年 级 专 业 学 号 学生姓名 指导老师 2013年4月 毕业论文(设计)诚信承诺书题目机械零件加工工艺分析学生姓名 学号 专业 班级学生承诺我承诺在毕业论文(设计)活动中，遵守学校有关规定，恪守学术规范，本人毕业论文(设计)内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的情况，如果有违规行为和论文抄袭率达到30%以上，我愿意承担一切责任，接受学校的处理。 学生(签名)： 年 月 日查询毕业设计（论文）抄袭结果： % 指导教师承诺我承诺在毕业论文(设计)活动中，遵守学校有关规定，恪守学术规范，经过本人核查

2、，该生毕业论文(设计)内容除特别注明和引用外，均为本人观点，不存在剽窃、抄袭他人学术成果，伪造、篡改实验数据的现象。 指导教师(签名)： 年 月 日四川科技职业学院毕业设计（论文）评审表（指导教师用）姓名学号题目评价项目具体要求权重ABCDE调查论证能独立查阅文献和从事其他调研；能正确翻译外文资料；能提出并较好地论述课题的实施方案；有收集、加工各种信息及获取新知识的能力。0.1研究方案的设计能力论文的整体思路清晰，结构完整、研究方案完整有序。0.2分析与解决问题的能力能运用所学知识和技能去发现与解决实际问题；能正确处理实验数据；能对课题进行理论分析，得出有价值的结论。0.2工作量及工作态度按期

3、圆满完成规定的任务，工作量饱满，难度较大；工作努力，遵守纪律；工作作风严谨务实。0.2质量综述简练完整，有见解；立论正确，论述充分，结论严谨合理；试验正确，分析处理科学；文字通顺，技术用语准确，符号统一，编号齐全，书写工整规范，图表完备、整洁、正确；论文结果有应用价值。0.2创新工作中有创新意识；对前人工作有改进、突破或独特见解。0.1评定成绩（优、良、中、及格、不及格）指导教师意见：指导教师签名：20 年 月 日说明：在“A、B、C、D、E”对应的栏目下划“”四川科技职业学院毕业设计(论文)任务书学生姓名学号指导教师 学院名称专业名称论文题目机械零件加工工艺分析题目来源实习实践（ ）理论研究

4、（ ）一、基本任务与要求基本任务： （1）资料调研，确定写作方案 （2）对零件进行加工工艺分析，确定加工方案 （3）填写加工工艺文件 （4）完成毕业设计论文的撰写、答辩 要求： （1）了解数控加工技术的发展趋势 （2）了解数控加工工艺分析方法 （3）熟悉轴类零件的数控加工特点及加工工艺 （4）掌握论文资料调研、写作方案拟定、论文撰写方法 二、工作内容及时间安排1选题：2012 年 10 月 12 日前2开题报告：2012 年 10 月 23日前3收集资料及实施研究：2012 年 11 月 20 日前4完成初稿：2013 年 1 月 10 日前5完成修改稿：2013 年 3 月 15 日前6完成

5、定稿：2013 年 4 月 10 日前7答辩：2013 年 4 月 22 日前目 录摘 要7第一章.数控加工技术概述81.1 数控技术简介81.2 数控加工技术的优点及发展趋势8第二章 数控加工工艺分析方法112.1 数控加工零件图的工艺分析112.2 选择并决定进行数控加工的内容122.2.1 合理选择机床122.2.2 下列内容不宜采用数控加工122.3 数控加工的工艺分析应注意的问题122.3.1对刀点与换刀点122.3.2 审查与分析工艺基准的可靠性132.3.3 选择合适的零件安装方式13第三章 轴类零件工艺设计143.1 轴类零件特点143.2 轴类零件制造工艺案例143.2.1

6、零件图143.2.2 零件工艺性分析153.2.3 毛坯选择163.2.4 零件各表面终加工方法及加工路线163.2.5 零件加工路线设计163.2.6 选择设备、工装173.2.7 工序尺寸确定173.2.8 填写工艺文件（工艺过程卡）183.2.9 零件加工仿真193.2.10 本零件的加工小结193.3 轴类零件制造工艺特点19结 论21致 谢22参 考 文 献23摘 要随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大,数控加工技术对国计民生的一些重要行业(IT、汽车、轻工、医疗等)的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和

7、档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。而对于数控加工,无论是手工编程还是自动编程,在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题(如对刀点、加工路线等)也需做一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法,才能加工出合格的产品加工工艺在零件加工中起着重要的作用，它为整个加工过程带来很大的方便，在加工零件之前这个步骤是必不可少的。本次设计内容介绍了数控加工的特点、加工工艺分析应注意的问题以及典型零件的加工工艺分析。关键词：数控加工；工艺分析；控制精度第一章：数控加工技术概述1.1 数控技术简介数控技术，简称数控（Numerical Control ）

8、即采用数字控制的方法对某一工作过程实现自动控制的技术。它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。1948年，美国帕森斯公司接受美国空军委托，研制直升飞机螺旋桨叶片轮廓检验用样板的加工设备。由于样板形状复杂多样，精度要求高，一般加工设备难以适应，于是提出采用数字脉冲控制机床的设想。1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。由于采用计算机替代原

9、先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。数控技术是制造业信息化的重要组成部分。1.2 数控加工技术的优点及发展趋势数控加工技术就是利用数字化控制系统在加工机床上完成整个零件的加工。这一类的机床称为数控机床。这是一种现代化的加工手段。同时数控加工技术也成为一个国家制造业发展的标志。利用数控加工技术可以完成很多以前不能完成的曲面零件的加工，而且加工的准确性和精度都可以得到很好的保证。总体上说，和传统的机械加工手段相比数控加工技术具有以下优点：1加工效率高。利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制，

10、所以零件的互换性强，加工的速度快。2加工精度高。同传统的加工设备相比，数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了人为误差，因此加工的效率可以得到很大的提高。3劳动强度低。由于采用了自动控制方式，也就是说加工的全部过程是由数控系统完成，不象传统加工手段那样烦琐，操作者在数控机床工作时，只需要监视设备的运行状态。所以劳动强度很低。4适应能力强。数控加工系统就像计算机一样，可以通过调整部分参数达到修改或改变其运作方式，因此加工的范围可以得到很大的扩展。5工作环境好。数控加工机床是机械控制、强电控制、弱电控制为一体高科技产物，对机床的运行温度、湿度及环境都有较高的要求。6就业容易、待遇高。由于我国处于

11、数控加工技术的大力发展阶段，大量的数控机床和先进的加工手段的快速引进，却没有大量熟练数控技术操作的人员参与，因此造成该行业严重缺乏人才。数控技术的发展趋势:早期的数控系统采用穿孔纸带传送加工程序，由专用数控装置读入加工代码、进行识别、储存和计算，输出相应的指令脉冲以驱动伺服系统。70年代中期小型计算机出现。由于其较低的价格，高超的数据处理和输入输出功能，使它迅速应用到数控机床的控制系统中，出现所谓计算机数控(CNC)和直接数控(DNC)系统。九十年代以来，计算机技术的发展日新月异，通用计算机从8位机，已发展到奔腾时代。其速度和功能已比当年的8位机快了几百倍。使得在通用微机上以软件方式可以实现各

12、种数控功能，数控技术发生了深刻变化。PC机上的丰富软件资源、友好的人机界面，是其它数控系统所无法比拟的。基于微机的开放式数控系统已成为世界数控技术的发展潮流，以PC机为平台的数控技术的应用范围迅速扩大。随着科学技术的不断发展，数控技术的发展越来越快，数控机床朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。但最主要的发展趋势就是采用“PC运动控制器”的开放式数控系统，它不仅具有信息处理能力强、开放程度高、运动轨迹控制精确、通用性好等特点，而且还从很大程度上提高了现有加工制造的精度、柔性和应付市场需求的能力。美国将其称为新一代的工业控制器，日本称其将带来第三次工业革命。中国数控的出路:纵观目

13、前我国的数控市场，我国数控产品在性能、外观、可靠性方面与国外产品有一定差距，特别是国外企业有雄厚的资金，加上外国企业为占领中国市场，对我国能够生产的数控系统压价销售，而对我国未能生产的数控系统，不仅高价而且附加许多限制。在国外数控企业采用技术封锁和低价倾销的双重策略下，中国数控产业经历了坎坷的历程，我国曾花巨资引进西门子和FANUC的技术，并希望在此基础上吸收消化，开发我国自己的数控技术。如北京密云所引进了FANUC的数控系统，可是，FANUC卖给我们的都是即将过时的落后技术。我国引进后，尚未来得及吸收消化和批量生产，FANUC即宣布停止生产该系统的生产，并将性能价格比更好、质量更高、体积更小

14、的数控系统推向中国市场。这种总是跟在别人后面走的做法，必然受人制约，永远落在后面。中国数控出路何在？随着计算机技术日新月异的发展，基于微机的开放式数控是数控技术发展的必然趋势。在传统数控技术方面，我国处于相对落后的状态，开放式数控为我国数控产业的发展提供良好的契机，加强和重点扶持开放性数控技术的研究和应用，我国的数控产业才有发展壮大可能，才有可能在未来的市场竞争中立于不败之地。第二章:数控加工工艺分析方法2.1 数控加工零件图的工艺分析在确定数控加工零件和加工内容后，根据所了解的数控机床性能及实际工作经验，需要对零件图进行工艺分析，以减少后续编程和加工中可能出现的失误，零件图的工艺分析可以从以

15、下几个方面考虑。(1) 审查零件图的完整性和正确性。对轮廓零件，审查构成轮廓各几何元素的尺寸或相互关系的标准是否准确完整。例如：在实际工件中常常会遇到图纸中给出的几何元素的相互关系不正确、缺尺寸，使编程计算无法完成。或虽然给出了几何元素的相互关系，但同时又给出了引起矛盾的相关尺寸、尺寸多余等同样给编程带来困难。(2) 审查零件图中的尺寸标准方式是否适应数控加工的特点。对数控加工来说，最倾向于以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸，这种标准方法便于编程，也便于尺寸之间的相互协调，在保持设计、工艺、检测基准与编程原点位置的一致性方面带来很大方便，由于零件设计人员往往在尺寸标准中较多地考虑装机等使用性

16、能，而不得不采取局部分散的标准方法，这样会给工序安排与数控加工带来诸多不全。事实上，由于数控加工精度及重复定位精度都很高，不会因产生较大的积累误差而破坏使用特性，因而改变局部分散标准法为集中引注或坐标式标注是安全可行的。(3) 审查和分析零件所要求的加工精度，尺寸公差是否都可以得到保证。数控机床尽管比普通机床加工精度高，但数控加工车普通加工一样，在加工过程中都会遇到受力变形的困扰，因此对于薄壁零件、刚性差的零件加工，一定注意加强零件加工部位的刚性，防止变形的产生。(4) 特殊零件的处理。对于一些特殊零件，由于某些原因可能影响加工精度，可以选择恰当的粗精加工。2.2 选择并决定进行数控加工的内容

17、选择哪里最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。2.2.1 合理选择机床在数控机床上加工零件时，一般有两种情况。第一种情况有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床。第二种情况已经有了数控机床要选择适合在该机床上加工的零件。概括起来有三点:要保证加工零件的技术要求,加工出合格的产品。有利于提高生产率。尽可能降低生产成本(加工费用)。2.2.2 下列内容不宜采用数控加工(1) 零件较薄，容易变形(2) 加工地方比较窄，难排屑。(3) 不时间较短的，体现不出数控的优点。(4) 不能在一次安装中加工完成的其它零量分散部位；采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排普通补充加工。(5) 加工余量极不

18、稳定，且数控机床上又无法自动调整零件坐标位置的加工内容。2.3 数控加工的工艺分析应注意的问题2.3.1 对刀点与换刀点对刀点是数控加工时刀具相对于工件的运动起点，又叫起刀点，也就是程序运行的起点。对刀点选择原则如下：(1) 主要考虑对刀点在机床上对刀方便，便于观察和检测，编程时便于数学处理和有利于简化编程。(2) 对刀点可选在零件或夹具上，为提高零件的加工精度，减少对刀误差，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。(3) 对数控车床，镗铣床，加工中心等多刀加工数控机床，在加工过程中需要进行换刀，因此在编程时要考虑换刀这个因素。换刀点应设在工件外部。2.3.2 审查与分析工艺基准的可靠性数

19、控加工工艺特别强调定位加工，尤其是正反两面都采用数控加工的零件，其工艺基准的统一是十分必要的，否则很难保证两次加工后两个面上的轮廓位置尺寸的协调，如果零件上没有合适的基准，要考虑在零件上增加工艺只台或工艺孔，在加工完成后再将其去除。2.3.3 选择合适的零件安装方式为了工件不致于在切削力的作用下发生位移,使其在加工过程始终保持正确的位置,需将工件压紧夹牢。合理的选择夹紧方式十分重要,工件的装夹不仅影响加工质量,而且对生产率,加工成本及操作安全都有直接影响。数控机床加工时，应尽量使零件一次安装，完成零件所有待加工面的加工。要合理选择定位基准和装夹方式以减少误差。第三章：轴类零件工艺设计3.1 轴

20、类零件特点1功用轴类零件在机器中的功用主要是支承传动零件，传递扭矩和承受载荷。2、结构特点轴类零件属旋转体零件，加工表面为圆柱面、圆锥面、螺纹及键槽等，其长度大于直径。3、分类 光滑轴、空心轴、阶梯轴等.4、技术要求轴类零件的技术要求主要是支承轴颈和配合轴颈的径向尺寸精度和形位精度,轴向一般要求不高。轴颈的直径公差等级通常为IT6-IT8,几何形状精度主要是圆度和圆柱度一般要求限制在直径公差范围之内。相互位置精度主要是同轴度和圆跳动,保证配合轴颈对于支承轴颈的同轴度,是轴类零件位置精度的普遍要求之一3.2 轴类零件制造工艺案例3.2.1 零件图零件图三维图3.2.2 零件工艺性分析(1).零件

21、材料：45 钢。切削加工性良好，无特殊加工问题，故加工中不需采取特殊工艺措施,刀具材料选择范围较大。(2).零件组成表面：两端面，外圆及其台阶面，两端三角螺纹，键槽，倒角。(3).主要表面分析：25 外圆表面用于支承传动件，为零件的配合面及工作面。(4).主要技术条件：25 外圆精度要求：IT7 粗糙度要求 Ra1.6m。它是零件上主要的基准，两端螺纹应与之保持基本的同轴关系，键槽亦与之对称。(5).零件总体特点：长径比达 12，为较典型的细长轴。3.2.3 毛坯选择按零件特点，可选棒料。根据标准，比较接近并能满足加工余量要求，可选28mm，245mm。3.2.4 零件各表面终加工方法及加工路

22、线(1).主要表面可能采用的终加工方法：按 IT7 级精度，Ra1.6m，应为精车或磨削。(2).选择确定：按零件材料、批量大小、现场条件等因素，并对照各加工方法特点及适应范围确定采用磨削。(3).其它表面终加工方法：结合主要表面加工及表面形状特点，各回转面采用半精车，键槽采用铣削。(4).各表面加工路线确定：25 外圆：粗车半精车磨削；其余回转面：粗车半精车；键槽：铣削。3.2.5 零件加工路线设计(1).注意把握工艺设计总原则。加工阶段可划分为粗、半精、精加工三个阶段；工序不宜过于集中（细长轴，刚度差，易变形）亦不宜太分散（中批生产，位置精度亦应保证）。(2).以机加工艺路线作主体。以主要

23、表面加工路线为主线，穿插次要表面加工。(3).穿插热处理。考虑轴细长等因素，将调质处理安排于粗加工之后进行。(4).安排辅助工序。热处理前安排中间检验。检验前，铣削后去毛刺。(5).调整工艺路线。对照技术要求，在把握整体的基础上作相应调整。3.2.6 选择设备、工装1.设备选择车削采用卧式车床；铣削采用立式铣床；磨削采用外圆磨床。2.工装选择2.1 装夹方法和夹具选择在数控加工中,为了尽量减少辅助工时,要特别注意使用夹具来保证迅速完成加工零件的定位和夹紧过程。夹具的结构大多比较简单,利用通用元件拼装的组合夹具有很大的优越性,不但生产准备周期短,而且标准件可以反复使用,易于更换,经济效果好。夹具

24、本身也应该便于在机床上安装,便于协调零件和机床坐标系的尺寸关系。另外,在加工中要尽量减少工件装夹次数,在一次装夹中,应尽可能多地完成各个工序工步。为此,定位时要考虑便于各个表面都被加工的定位方式。因此，轴加工时零件粗加工采用一顶一夹安装，半精、精加工采用对顶安装，铣键槽采用 V形架安装。夹具主要有三爪卡盘、顶尖（拨盘）、V 形架等。2.2刀具选择应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素来选用刀具。刀具选择总的原则是：安装调整方便,刚性好,耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下,尽量选择较短的刀柄,以提高刀具加工的刚性6。选取刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表

25、面尺寸相适应，零件加工外表面用90o偏刀即可；螺纹加工利用外螺纹刀；键槽加工采用球头高速钢立铣刀；其它刀具有中心钻、麻花钻、硬质合金顶尖、砂轮等。2.3量具选择量具选用有外径千分尺，游标卡尺，螺纹环规等。3.2.7 工序尺寸确定本零件加工中，大部分工序尺寸为第一类工序尺寸，求解原则为由后往前推，依次弥补（外表面用加，内表面用减）余量获得，并按经济精度给出公差。本零件加工中第二类工序尺寸为铣槽尺寸（典型的中间工序尺寸），求解尺寸链如下： 解该尺寸链可得铣槽时应保证的工序尺寸 A。3.2.8 填写工艺文件（工艺过程卡）工艺过程卡厂品名牌零件名牌零件号共 1 页传动轴共 1 页材料硬度毛 坯类 型每

26、件毛坯可制零件数序号工序或工步内容设备工装45HRC28-32棒料1下料：切28棒料 长245mm锯床2车：粗车端面见光，打B型中心孔车床中心钻粗车25外圆，留量1mm粗车M24外径及其台阶，留量1mm90。偏刀3钳工：去毛刺4检验：中间检验5热处理：调质HRC28-326车：半精车25外圆，留磨余量车床顶尖半精车M24外径及台阶，车M24螺纹，倒角达图外螺纹车刀半精车M25外径及台阶，车M20螺纹，倒角达图外螺纹车刀7钳工：画线；键槽位置8铣：铣键槽球头铣刀9钳工：去毛刺；锐边10磨：修研中心孔，磨25外圆达图11检验：成品检验12表面处理：发兰3.2.9 零件加工仿真利用CAD/CAM系统

27、进行零件加工仿真。3.2.10 本零件的加工小结(1).零件安装：零件粗加工采用一端夹持、一端顶住的安装方法，半精加工、精加工为确保位置精度采用对顶安装方法。(2).零件加工：零件粗、半精加工以车为主，其余非回转表面（键槽）则按其形状选择适当加工方法，（铣削）安排于半精加工阶段。(3).主要表面保证：精加工方法采用磨削，以保证零件主要表面精度、粗糙度要求。3.3 轴类零件制造工艺特点1.毛坯选择轴类零件的材料多为钢材，一般的光轴、直径相差不大的阶梯轴常用热轧棒料作毛坯，重要的轴，有较大直径差的轴常用铸件，只有某些大型、结构复杂的轴才选用铸钢件。选型材作毛坯时，可用锯切、气割等方法下料。2.基准

28、分析轴类零件的设计基准是其支承轴颈的轴心连线，为了体“基准统一”原则，常在轴的两端面加工出中心孔作为统一的定位基准面加工各段外圆柱面；或用柱面与中心联合定位；较短的轴则直接用外圆定位。3.安装方案(1).用卡盘夹用三爪自定心卡盘直接夹持外圆(3).一夹一顶粗加工时，因切削力较大，可采用“三爪自定心卡盘”夹一头，顶尖另一头的装夹方法。(4).一夹一托加工轴上的轴向孔或车端面，钻中心孔时需用外圆定位，常用三爪卡盘夹一头，中心架，托一头的装夹方法。(5).用V形块铣轴上的键槽时切削力较大，且槽深的设计基准为外圆下母线，常以键槽所在的外圆段为定位基准，用V形块和螺旋压板或专用虎钳装夹。4.加工方法外圆

29、表面及台阶面、端面可采用车削、磨削、光整加工等方法，键槽采用铣削加工。各表面顺序地安排粗加工、半精加工和业加工等加工阶段以逐步达到技术要求。结 论随着数控机床在生产实际中的广泛应用, 数控加工技术作为现代机械制造技术的基础， 使得机械制造的全过程发生了显著的变化。现代数控加工技术与传统加工技术相比, 无论在加工工艺,加工的自动控制,还是在加工设备与工装等诸多方面均有所不同。因此,探讨数控加工的工艺分析问题,选择合理、高效的加工方法和加工路线,对编制高质量的数控程序, 提高零件的加工质量和数控机床的使用效率,都有重要意义。熟练掌握数控加工工艺分析的方法，有利于提高数控加工的效率，这样就能够达到高

30、效率、高精度、高质量的要求，做到精益求精，就会有更好的发展。致 谢从论文选题到搜集资料，从写稿到反复修改，期间经历了喜悦、痛苦和彷徨，在写作论文的过程中心情是如此复杂。如今，伴随着这篇毕业论文的最终成稿，复杂的心情烟消云散，自己甚至还有一点成就感。我非常感谢我的导师刘俊蓉老师。他为人随和热情、认真、仔细、有耐心。我不懂的地方他都会一丝不苟的为我讲解。在闲聊中他总是能像知心朋友一样鼓励我们，要我们多学多问。从选题、定题开始，一直到最后论文的反复修改，刘老师始终认真负责地指导我，帮助我开拓思路，精心点拨。正是刘老师无私的帮助，我的毕业论文才得以完成。我非常感谢我的朋友同学。他们为我提供了信息，让我能在规定的时间内完成毕业论文的写作。参考文献1 梁训.机床技术发展的新动向M.世界制造技术与装备市场，2001 2 陈吉红.数控机床现代加工工艺M.武汉：华中科技大学出版社，2009.3 陈立德.机械设计基础M.北京：高等教育出版社，20024郑修本.机械制造工艺学M. 北京：机械工业出版社，1999