机械设计制造与自动化毕业论文.doc

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1、中国地质大学（北京）毕业论文题目：攻丝动力头的设计与数控加工班 级：05144姓 名：邹飞专 业：机械设计制造与自动化指导教师：王宏颖答辩日期：2012年5月20日摘 要攻丝靠模是组合机床上的一个仿形加工机构,其构成的主要零部件有靠模杆、靠模螺母、键和压板等。本课题先对数控机床及技术进行简单的介绍，接下来通过对攻丝靠模原理的分析，依据材料选择的基本原则选出各主要零部件的材料。本课题主要介绍了靠模杆在数控机床上加工时的参数设置和路径的选用，以及所用的刀具、夹具和机床等工艺装备的选用原则。靠模杆在数控机床上加工所选用的机床类型是跟据作者本人现阶段所处的设备环境进行选择的，如：车削加工利用FANUC

2、数控车床，铣削加工采用SIEMENS802D数控铣床。最后通过对各参数设置和工艺装备选择，并结合对靠模杆零件的工艺分析和设计，编写出一套工艺过程和工序卡片。同时用AutoCAD绘出工程图和装配图；采用UG进行实体造型，并进行模拟加工、程序生成。本课题在编写过程中结合传统的加工工艺和现代先进的制造技术，综合运用所学的理论知识，并紧密联系实践，在老师和同学的帮助下认真完成的。它着重突出地运用了现代先进的制造技术，充分利用了功能强大的CAD/CAM集成技术，合理的使用了数控机床优越性，从实体的生成到加工完毕，充分地体现出了现代制造技术的综合使用为我们工业生产所带来的便利。关键词：靠模杆工艺分析 数控

3、加工 程序 UG目 录摘 要(1)1 绪 论1.1数控机床(1)1.2数控加工技术(1)1.3数控加工工艺 (1)1.4 CAD/CAM技术 (2)1.5本课题设计的主要内容(2)2 各部分零件的工艺分析2.1 金属材料的分析(4)2.2 各零部件的材料选择及工艺分析(7)3 主要零件的参数设置及加工路径分析3.1 概述(10)3.2 轴类零件的材料、毛坯及热处理(10)3.3 工艺装备的选择(11)3.4 切削用量的选择(15)3.5 进给路线的确定(17)3.6 加工余量的确定(20)3.7程序的确定(20)3.8 轴的加工程序(22)4 结论与展望4.1 本文总结(33)4.2 将来展望

4、(34)致 谢(39)参考文献(40)1.绪 论1.1 数控机床的概述数控机床和数控技术是微电子技术同传统机械技术相结合的产物，是一种技术密集型的产品和技术。它是根据机械加工工艺的要求，使电子计算机对整个加工过程进行信息处理与控制，实现生产过程自动化。较好地解决了复杂、精密、多品种、中小批量机械零件加工问题，是一种通用、灵活、高效能的自动化机床。同时，数控技术又是柔性制造系统(FMS)、计算机集成制造系统（CIMS）的技术基础之一，是机电一体化高新科技的重要组成部分。1.2 数控加工技术简介数控加工技术是现代化工业生产中的一门新型的发展十分迅速的高新技术，它将制造技术、数字化技术、微电子技术、

5、监控检测技术等多种高新建设传统的机械加工技术有效地结合起来，成为制造自动化领域最重要的基础技术。数控加工技术的发展十分迅速，从第一代的电子管元件数控装置，经历了晶体管电路、小中规模集成电路、大规模集成电路控制系统，发展到计算机控制系统。数控装置体积越来越小，精度越来越高，在工业生产中日益发挥着重要作用。1.3 数控加工工艺 所谓数控加工工艺，就是用数控机床加工零件的一种方法。在数控机床上加工时，将记录在控制介质上、描述加工过程所需的全部工艺信息，即原先在通用机床上加工时需要操作者考虑和决定的内容及动作的数码信息输人数控机床的数控装置，对输入信息进行运算和控制，并不断向伺服机构发送脉冲信号，伺服

6、机构对脉冲信号进行转换与放大处理，然后由传动机构驱动机床按所编程序进行运动，便可加工出我们所需要的零件。可见，实现数控加工，编程是关键。但必须有编程前的数控工艺做必要准备工作和编程后的善后处理工作。严格说来，数控编程也属于数控工艺的范畴。因此，数控加工工艺主要包括以下几方面的内容： 1)选择并确定需要进行数控加工的零件及内容。 2)进行数控加工工艺设计。 3)对零件图形进行必要的数学处理。 4)编写加工程序(自动编程时为源程序，由计算机自动生成目标程序加工程序)。 5)按程序单制作控制介质。 6)对程序进行校验与修改。 7)首件试加工与现场问题处理。 8)数控加工工艺技术文件的编写与归档。1.

7、4 CADCAM技术 1963年，美国麻省理工学院首次提出CAD(Computer Aided Design计算机辅助设计)的概念。MIT小组初步设想了采用计算机设计、分析，并开发了交互式图形处理系统、绘制出了工程图，从而使CAD由试验阶段过渡到了实施阶段。 CAM(Computer Aided Manufacturing计算机辅助制造)是从APT开始的。它是20世纪50年代MIT设计的一种专门用于零件NC加工的自动编程语言，到1967年APT系统己实用化。从l974年开始，人们把CAD系统和生产计划管理及力学计算相结合，发展成为CADCAM综合系统。70年代后期，CADCAM进人初期实用阶段

8、。 CADCAM技术推动了几乎一切领域的设计革命，CAD技术的发展和应用水平已成为衡量一个国家科技现代化和工业现代化水平的重要标志之一。CADCAM技术从根本上改变了过去的手工绘图、发图、凭图样组织整个生产过程的技术管理方式，将它变为在图形工作站上交互设计、用数据文件发送产品定义、在统一的数字化产品模型下进行产品的设计打样、分析计算、工艺计划、工艺装备设计、数控加工、质量控制、编印产品维护手册、组织备件订货供应等等。1.5本课题设计的主要内容攻丝靠模是组合机床上的一个仿形加工机构,其构成的主要零部件,如下图所示2.各部分零件的工艺分析2.1 金属材料的分析一、材料机械制造中最常用的材料是钢和铸

9、铁，其次是有色金属合金，非金属材料如塑料、橡胶等，在机械制造中也得到广泛的应用。金属材料主要指铸铁和钢，它们都是铁碳合金，它们的区别主要在于含碳量的不同。含碳量小于2%的铁碳合金称为钢，含碳量大于2%的称为铁。1、铸铁常用的铸铁有灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、合金铸铁等。其中灰铸铁和球墨铸铁属脆性材料，不能辗压和锻造，不易焊接，但具有适当的易熔性和良好的液态流动性，因而可铸成形状复杂的零件。灰铸铁的抗压强度高，耐磨性、减振性好，对应力集中的敏感性小，价格便宜，但其抗拉强度较钢差。灰铸铁常用作机架或壳座。球墨铸铁强度较灰铸铁高且具有一定的塑性，球墨铸铁可代替铸钢和锻钢用来制造曲轴、凸轮轴、油泵齿轮

10、、阀体等。2、钢钢的强度较高，塑性较好，可通过轧制、锻造、冲压、焊接和铸造方法加工各种机械零件，并且可以用热处理和表面处理方法提高机械性能，因此其应用极为广泛。钢的类型很多，按用途分，钢可分为结构钢、工具钢和特殊用途钢。结构钢可用于加工机械零件和各种工程结构。工具钢可用于制造各种刀具、模具等。特殊用途钢（不锈钢、耐热钢、耐腐蚀钢）主要用于特殊的工况条件下。按化学成分钢可分为碳素钢和合金钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量，含碳量越多，其硬度越高，但塑性越低。碳素钢包括普通碳素结构钢和优质碳素结构钢。普通碳素结构钢（如Q215、Q235）一般只保证机械强度而不保证化学成分，不宜进行热处理，通常用于不

11、太重要的零件和机械结构中。低碳钢的含碳量低于0.25%，其强度极限和屈服极限较低，塑性很高，可焊性好，通常用于制作螺钉、螺母、垫圈和焊接件等。含碳量在0.1%0.2%的低碳钢零件可通过渗碳淬火使其表面硬而心部韧，一般用于制造齿轮、链轮等要求表面耐磨而且耐冲击的零件。中碳钢的含碳量在0.3%0.5%之间，它的综合力学性能较好，因此可用于制造受力较大的螺栓、螺母、键、齿轮和轴等零件。含碳量在0.55%0.7%的高碳钢具有高的强度和刚性，通常用于制作普通的板弹簧、螺旋弹簧和钢丝绳。合金结构钢是在碳钢中加入某些合金元素冶炼而成。每一种合金元素低于2%或合金元素总量低于5%的称为低合金钢。每一种合金元素

12、含量为2%5%或合金元素总含量为5%10%的称为中合金钢。每一种合金元素含量高于5%或合金元素总含量高于10%的称为高合金钢。加入不同的合金元素可改变钢的机械性能并具有各种特殊性质。例如铬能提高钢的硬度，并在高温时防锈耐酸；镍使钢具有良好的淬透性和耐磨性。但合金钢零件一般都需经过热处理才能提高其机械性能；此外，合金钢较碳素钢价格高，对应力集中亦较敏感，因此只用于碳素钢难于胜任工作时才考虑采用。用碳素钢和合金钢浇铸而成的铸件称为铸钢，通常用于制造结构复杂、体积较大的零件，但铸钢的液态流动性比铸铁差，且其收缩率的铸铁件大，故铸钢的壁厚常大于10，其圆角和不同壁厚的过渡部分应比铸铁件大。表1-1是常

13、用的金属材料的机械性能。表1-1 常用钢铁材料的机械性能材料机械性能名称牌号抗拉强度sb(N/mm2)屈服强度ss(N/mm2)硬度(HBS)普通碳素结构钢Q215Q235Q255Q275335410375460410510490610215235255275优质碳素结构钢203545410530600245315355156197220合金结构钢18Cr2Ni4W35SiMn40Cr40CrNiMo20CrMnTi65Mn1187859819801079735835510785835834430260229247269217285铸钢ZG230-450ZG270-500ZG310-57045

14、0550570230270310130143153灰铸铁HT150HT200HT250145195240150200170220190240球墨铸铁QT450-10QT500-7QT600-3QT700-2450500600700310320370420160210170230190270225305二、材料选用的原则从各种各样的材料中选择出合用的材料是一项受到多方面因素制约的工作，通常应考虑下面的原则：（1） 载荷的大小和性质，应力的大小、性质及其分布状况对于承受拉伸载荷为主的零件宜选用钢材，承受压缩载荷的零件应选铸铁。脆性材料原则上只适用于制造承受静载荷的零件，承受冲击载荷时应选择塑性材料

15、。（2） 零件的工作条件在腐蚀介质中工作的零件应选用耐腐蚀材料，在高温下工作的零件应选耐热材料，在湿热环境下工作的零件，应选防锈能力好的材料，如不锈钢、铜合金等。零件在工作中有可能发生磨损之处，要提高其表面硬度，以增强耐磨性，应选择适于进行表面处理的淬火钢、渗碳钢、氮化钢。金属材料的性能可通过热处理和表面强化（如喷丸、滚压等）来提高和改善，因此要充分利用热处理和表面处理的手段来发挥材料的潜力。（3） 零件的尺寸及质量零件尺寸的大小及质量的好坏与材料的品种及毛坯制取方法有关，对外形复杂、尺寸较大的零件，若考虑用铸造毛坯，则应选用适合铸造的材料；若考虑用焊接毛坯，则应选用焊接性能较好的材料；尺寸小

16、、外形简单、批量大的零件，适于冲压和模锻，所选材料就应具有较好的塑性。（4） 经济性选择零件材料时，当用价格低廉的材料能满足使用要求时，就不应选择价格高的材料，这对于大批量制造的零件尤为重要。此外还应考虑加工成本及维修费用。为了简化供应和储存的材料品种，对于小批制造的零件，应尽可能减少同一部设备上使用材料的品种和规格，使综合经济效益最高。2.2 各零部件的材料选择及工艺分析1.靠模杆靠模杆材料及热处理对靠模杆的使用性能和寿命有很大的影响。40Gr经调质处理后，具有良好的综合力学性能、低温冲击韧度及底的缺口敏感性，淬透性良好，油冷时可得到较好的疲劳强度，水冷时复杂形状的零件易产生裂纹，冷弯塑性中

17、等，正火或调质后具有良好的切削性能，一般在调质状态下使用，还可以进行碳氮共渗和高频表面淬火处理。考虑材料的综合性能及经济性，本课题所设计的靠模杆的材料选用40Gr，因其在机构中起传递作用，则需要有较高的强度、硬度和耐磨性。因此，采用淬火40-45HRC。其加工工艺路径为：毛坯及其热处理预加工粗车外圆和内孔轮廓热处理精车外圆和内孔轮廓及螺纹钻孔和铣键槽。2.键 本课题所设计的键采用45，因为经调质处理后,具有良好的综合力学性能,满足较大的强度、塑性和韧性要求。加工工艺路线：钻孔铣削外形。3. 靠模螺母QAl9-4是含铁的铝青铜。有较高的强度和减摩性，良好的耐蚀性。可制作在高负荷下工作的抗磨耐蚀零

18、件，也制作双金属耐磨零件。因此，本课题所设计的靠模螺母选用QAl9-4。加工工艺路线：车削其外形钻孔、车内孔和螺纹钻孔。4. 压板Q235因为具有良好的塑性、韧性和冷冲压性能，以及一定的强度和好的冷弯性能，它完全符合压板的工作需要和加工工艺要求，所以，压板材料选用Q235。加工工艺路线：落料压弯冲孔。 以上是本课题主要零件的材料选择和数控加工工艺路线，材料选择是根据组合机床加工环境和材料的力学性能，同时兼顾经济性来进行选择的；工艺路线是根据数控加工工艺和材料的切削性能进行选择。在选择的过程中力求耐用、经济、方便。3. 主要零件的参数设置及加工路径分析3.1概述轴是机械加工中常见的典型零件之一。

19、它在机械中主要用于支承齿轮、带轮、凸轮以及连杆等传动件，以传递扭矩。按结构形式不同，轴可以分为阶梯轴、锥度心轴、光轴、空心轴、曲轴、凸轮轴、偏心轴、各种丝杠等，其中阶梯传动轴应用较广，其加工工艺能较全面地反映轴类零件的加工规律和共性。根据轴类零件的功用和工作条件，其技术要求主要在以下方面： 尺寸精度 轴类零件的主要表面常为两类：一类是与轴承的内圈配合的外圆轴颈，即支承轴颈，用于确定轴的位置并支承轴，尺寸精度要求较高，通常为IT 5IT7；另一类为与各类传动件配合的轴颈，即配合轴颈，其精度稍低，常为IT6IT9。 几何形状精度 主要指轴颈表面、外圆锥面、锥孔等重要表面的圆度、圆柱度。其误差一般应

20、限制在尺寸公差范围内，对于精密轴，需在零件图上另行规定其几何形状精度。 相互位置精度 包括内、外表面、重要轴面的同轴度、圆的径向跳动、重要端面对轴心线的垂直度、端面间的平行度等。 表面粗糙度 轴的加工表面都有粗糙度的要求，一般根据加工的可能性和经济性来确定。支承轴颈常为0.21.6m，传动件配合轴颈为0.43.2m。 其他 热处理、倒角、倒棱及外观修饰等要求。3.2轴类零件的材料、毛坯及热处理1轴类零件的材料 轴类零件材料 常用45钢，精度较高的轴可选用40Cr、轴承钢GCr15、弹簧钢65Mn，也可选用球墨铸铁；对高速、重载的轴，选用20CrMnTi、20Mn2B、20Cr等低碳合金钢或38

21、CrMoAl氮化钢。 轴类毛坯 常用圆棒料和锻件；大型轴或结构复杂的轴采用铸件。毛坯经过加热锻造后，可使金属内部纤维组织沿表面均匀分布，获得较高的抗拉、抗弯及抗扭强度。2轴类零件的热处理锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。精度要求高的轴，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。经综合考虑，本课题所设计的轴采用40Gr，毛坯采用圆棒料，因其在机构中起传递作用，则需要有较高的强度、硬度和耐磨性。因此

22、，采用淬火40-45HRC。3.3 工艺装备的选择 工艺装备选择的合理与否，将直接影响工件的加工精度、生产效率和经济效益。应根据地生产类型、具体加工条件、工件结构特点和技术要求等选择工艺装备。一、夹具的选择 单件、小批生产应首先采用各种通用夹具和机床附件，如卡盘、机床用平口虎钳、分度头等；对于大批和大量生产，为提高生产率应采用专用高效夹具；多品种中、小批量生产可采用可调夹具或成组夹具。因为本课题所要加工 三爪卡盘的轴形状较简单，属小批生产，采用通用夹具即可，因此选用三爪卡盘、分度头和V形铁。二、刀具的选择刀具材料的分类：1.高速钢 (1)普通高速钢:钨系高速钢,钨钼系高速钢；(2)高性能高速钢

23、；(3)粉末冶金高速钢。2.硬质合金(1)钨轱类；(2)钨钛轱类；(3)钨钛钽钴类；(4)碳化钛基类。刀具材料的选择： 金属加工时,刀具受到很大切削压力,摩擦力和冲击力,产生很高的切削温度.在这种高温,高压和剧烈的摩擦环境下,刀具材料需满足一些基本要求.(1)高硬度刀具是从工件上去除材料,所以刀具材料的硬度应在60HRC以上.对于碳素工具钢材料,在温室条件下硬度应在62HRC以上;高速钢硬度为63-70HRC;硬质合金刀具硬度应为89-93HRC.(2)高强度与强韧性 刀具材料在切削时受到很大的切削力与冲击力,如;车削45钢,在背吃刀量为4mm时,进给量f=0.5mm/r的条件下,刀片所承受的

24、切削力达到4000N,可见刀具材料必须具有较高的强度和较强的韧性.(3)较强的耐磨性和耐热性 刀具耐磨性是指刀具抵抗磨损的能力.一般刀具硬度较高,耐磨性越好.刀具今相组织中硬质点(如碳化物,氮化物)越多,颗粒越小,分布越均匀,则刀具耐磨性越好.刀具材料耐热性是衡量刀具切削性能的主要标志,通常用高温下保持高硬度的性能来痕量,也称热硬性.刀具材料高温硬度越高,则耐热性越好,在高温下抗塑性变形能力,抗磨损能力越强.(4)优良热导性刀具导热性好,表示切削产生的热量容易传导出去,降低了刀具切削部分温度,减少刀具磨损.另外,刀具材料导热性好,其抗耐热冲击和抗热裂纹性能也强.(5)良好的工艺性与经济性 刀具

25、不但要有良好的切削性能,本身还应该易于制造,这要求刀具材料有较好的工艺性,如:锻造,热处理,焊接,摸削,高温塑性变形等功能.此外,经济性也是刀具材料的重要指标之一,选择刀具时,要考虑经济效果,以降低生产成本.铣削用刀 刀具参数数控铣床所用的刀具主要有：牛鼻刀，立铣刀，球头刀等。对于不同的加工方式采用不同的刀具类型和刀具规格。所以铣床的刀具选择材料为硬质合金的立铣刀,球头刀，麻花钻头，铰刀。钻孔用刀 刀具参数车床的刀具选择材料为硬质合金的外圆车刀、内孔车刀和切槽刀。一般优先采用标准刀具，若采用机械集中，则可采用各种高效的专用刀具、复合刀具和多刃刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工要求。

26、车削用刀刀具形状及参数其次在选用刀具时还应注意以下几点： 1）在数控机床上铣削平面时，应采用镶装可转位硬质合金刀片的铣刀。一般采用两次走刀，一次粗铣，一次精铣。当连续切削时，粗铣刀直径要小一些，精铣刀直径要大一些，最好能包容待加工面的整个宽度。加工余量大，且加工面又不均匀时，刀具直径要选得小些，否则当粗加工时会因接刀刀痕过深而影响加工质量。2）高速钢立铣刀多用于加工凸台和凹槽，最好不要用于加工毛坯面，因为毛坯面有硬化层和夹砂现象，刀具会很快被磨损。3）加工余量较小，并且要求表面粗糙度值较低时，应采用镶立方氮化硼刀片的端铣刀或镶陶瓷刀片的端铣刀。 4）镶硬质合金的立铣刀可用于加工凹槽、窗口面、凸

27、台面和毛坯表面。 5）镶硬质合金的玉米铣刀可以进行强力切削，铣削毛坯表面和用于孔的粗加工。 6）精度要求较高的凹槽加工时，可以采用直径比槽宽小一些的立铣刀，先铣槽的中间部分，然后利用刀具半径补偿功能铣削槽的两边，直到达到精度要求为止。 7）在数控铣床上钻孔，一般不采用钻模，钻孔深度为直径的5倍左右的深孔加工容易折断钻头，应注意冷却和排屑。钻孔前最好先用中心钻钻一个中心孔或用一个刚性好的短钻头锪窝引正。锪窝除了可以解决毛坯表面钻孔引正问题外，还可以代替孔口倒角。三、量具的选择 单件、小批生产应广泛采用通用量具，如游标卡尺、百分尺和千分表等；大批、大量生产应采用极限量块和高效的专用检验夹具和量仪等

28、。量具的精度必须与加工精度相适应。因本零件属于小批量生产，因此，选用通用量具即可。3.4 切削用量的选择对于高效率的金属切削机床加工来说，被加工材料、切削刀具、切削用量是三大要素。这些条件决定着加工时间、刀具寿命和加工质量。经济的、有效的加工方式，要求必须合理地选择切削条件。 在确定每道工序的切削用量时，应根据刀具的耐用度和机床说明书中的规定去选择。也可以结合实际经验用类比法确定切削用量。在选择切削用量时要充分保证刀具能加工完一个零件，或保证刀具耐用度不低于一个工作班，最少不低于半个工作班的工作时间。 背吃刀量主要受机床刚度的限制，在机床刚度允许的情况下，尽可能使背吃刀量等于工序的加工余量，这

29、样可以减少走刀次数，提高加工效率。对于表面粗糙度和精度要求较高的零件，要留有足够的精加工余量，数控加工的精加工余量可比通用机床加工的余量小一些。在确定切削用量时，要根据被加工工件材料、硬度、切削状态、背吃刀量、进给量，刀具耐用度，最后选择合适的切削速度。一、车削用量的选择下表为车削加工时的选择切削条件的参考数据。 根据经验选择，一般粗车切削深度为23mm,半精车切削深度为0.51mm，精车切削深度为0.20.5mm。本课题所加工的为40Gr，由表可知：切削速度应在70220mm/min,根据经验,我们选择Vc=120mm/min.由公式n=1000v/dw (dw-未加工工件的直径)可以计算出

30、,粗车时n=500r/min;精车时n=1200r/min.二、铣削用量的选择 主轴转速 进给铣削用量的选择是否合理直接影响工件加工质量、生产效率和刀具耐用度。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，但也应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。 确定铣削深度时，如果机床功率和工艺系统刚性允许而加工质量要求不高（Ra值不小于5m），且加工余量又不大（一般不超过6mm），可以一次铣去全部余量 若加工质量要求较高或加工余量太大，铣削则应分多次进行。在工件宽度方向上，

31、一般应将余量一次切除。加工条件不同，选择的切削速度c和每齿进给量fz也应不同。工件材料较硬时，fz及c值应取得小些；刀具材料韧性较大时，fz值可取得大些。刀具材料硬度较高时，c的值可取得大些；铣削深度较大时，fz及c值应取得小些。3.5 进给路线的确定 在数控机床加工过程中，进给路线的确定是非常重要的，它与工件的加工精度和粗糙度 直接相关。所谓进给路线就是数控机床在加工过程中刀具中心的移动路线。确定进给路线，就是确定刀具的移动路线。 1）数控车削进给路线的确定 确定数控车削进给路线的工作重点，主要在于确定粗加工及空行程的进给路线，精加工切削过程的进给路线基本上都是沿其零件设计图确定的轮廓顺序进

32、行的。 车削进给路线泛指刀具从对刀点（或机床固定原点）开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具切入、切出等非切削空行程。其基本原则是： 力求空行程路线最短。可通过巧用起刀点、将起刀点与其对刀点重合在一起；巧设换（转）刀点，如果将第二把刀的换刀点也设置在合适点位置上，则可缩短空行程距离，在合理安排“回零”路线时，应使其前一刀终点与后一刀起点间的距离尽量减短，或者为零，即可满足进给路线为最短的要求。 力求切削进给路线最短。切削进给路线为最短，可有效地提高生产效率，降低刀具的损耗等。矩形进给路线，适用于棒料毛坯，进给路线较短。三角形进给路线，适用于棒料毛坯，进给路

33、线较长。仿形进给路线，用于铸、锻件毛坯时进给路线较短。因毛坯形状为圆棒料，排除第三种进给路线，根据力求进给路线最短原则，第一种走刀路线较适合。 2）数控铣削进给路线的确定 数控铣削加工中进给路线对零件的加工精度和表面质量有直接的影响，因此，确定好进给路线是保证铣削加工精度和表面质量的工艺措施之一。下面是铣削中几种常见的走刀路线。 在图中，左图和中图分别为用行切法加工和环切法加工凹槽的走刀路线，而右图是先用行切法，最后环切一刀光整轮廓表面。三种方案中，左图方案的加工表面质量最差，在周边留有大量的残余；中图方案和右图方案加工后的能保证精度，由于零件结构加工工艺的要求，铣刀从孔的正上方下刀进行切削，

34、而中图方案满足了这一要求。根据以上分析，本课题所加工的轴上的键槽采用中图所示的走刀方案。 3.6 加工余量的确定 加工余量的大小等于每个中间工序加工余量的总和。工序间的加工余量的选择应根据下列条件进行。 1 ）应有足够的加工余量，特别是最后的工序，加工余量应能保证达到图样上所规定的精度和表面粗糙度值要求。 2）应考虑加工方法和设备的刚性，以及工件可能发生的变形。过大的加工余量反而会由于切削抗力的增加而引起工件变形加大，影响加工精度。 3）应考虑到热处理引起的变形，否则可能产生废品。 4）应考虑工件的大小。工件越大，由切削力、内应力引起的变形亦会越大，加工余量也要相应地大一些。 5）在保证加工精

35、度的前提下，应尽量采用最小的加工余量总和，以求缩短加工时间，降低加工费用。3.7 程序的确定一、数控指令的介绍数控程序的指令由一系列的程序字组成，而程序字通常由地址（address）和数值（number）两部分组成，地址通常是某个大写字母。数控程序中的地址代码意义如表1-1所示。表 1-1 功 能地 址意 义程序号：(ISO)，O (EIA)程序序号顺序号N顺序号准备功能G动作模式（直线、圆弧等）尺寸字X、Y、Z坐标移动指令A、B、C、U、V、W附加轴移动指令R圆弧半径I、J、K圆弧中心坐标进给功能F进给速率主轴旋转功能S主轴转速刀具功能T刀具号、刀具补偿号辅助功能M辅助装置的接通和断开补偿号

36、H、D补偿序号暂停P、X暂停时间子程序号指定P子程序序号子程序重复次数L重复次数参数P、Q、R固定循环二、程序编制方法的确定程序编制分为：手工编程和自动编程两种。1.手动编程：整个编程过程由人工完成。对编程人员的要求高（不仅要熟悉数控代码和编程规则，而且还必须具备机械加工工艺知识和数值计算能力）手工编程适用于：几何形状不太复杂的零件。2.自动编程：编程人员只要根据零件图纸的要求，按照某个自动编程系统的规定， 将零件的加工信息用较简便的方式送入计算机，由计算机自动进行程序的编制，编程系统能自动打印出程序单和制备控制介质。自动编程适用于：形状复杂的零件、虽不复杂但编程工作量很大的零件（如有数千个孔

37、的零件）、虽不复杂但计算工作量大的零件（如轮廓加工时，非圆曲线的计算）。UG软件是将加工零件以图形形式输入计算机，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入数控机床进行加工。自动编程的出现使的一些计算繁琐、手工编程困难、或手工无法编出的程序都能够实现。根据以上各种程序编制的特点，对轴的加工程序的编制进行以下选择：由于轴的几何形状不太复杂，因此对其外圆表面的加工，应选择手工编程；其轴上的键槽虽不复杂但计算工作量大，因此选择UG软件自动编程。3.8 轴的加工程序轴的加工尺寸如图所示：一、零件图样分析（1）它属于台阶轴类零件，由圆柱面、轴肩、螺

38、纹、螺尾退刀槽、砂轮越程槽和键槽等组成。轴肩一般用来确定安装在轴上零件的轴向位置，键槽用于安装键，以传递转矩；螺纹用于安装各种锁紧螺母和调整螺母。（2）孔f28对f36的跳动度不大于0.02；（3）f28对f14的不同轴度不大于f0.01；（4）螺纹中径对f28的跳动度不大于0.04；（5）局部外圆和内孔调制4042HRC；二、工艺分析（1）在安排加工工序时，应将粗、精加工分开，以减小切削应力对加工精度的影响。并在淬火处理前进行粗加工，淬火处理后进行半精加工和精加工。（2）为防止在车削精加工过程中出现断续切削而影响工件精度和刀具寿命，因此安排在车削精加工以后进行钻孔和键槽的铣削。（3）铣削键槽

39、26x12.5时应先f钻6的孔，然后再进行键槽的铣削，这样可以使铣刀直接从f6孔上方下刀，减少径向切削力；同样道理，铣削键槽26x12.5时，应先钻f9的孔。（4）在铣削键槽和钻孔时，利用V形铁托夹工件外圆，以保证工件放置平稳，不发生振动。三、轴外圆表面的加工程序如下：1、粗车 右端面程序：O1000 N10 G92 X50 Z100N20 M03 S500 N30 T0101 N40 G00 X48 Z2 N50 G01 Z-140 F1.5 N60 G00 X55 N70 Z2 N80 G01 Z-140 N90 G00 X55N100 Z2 N110 X44N120 G01 Z-140N

40、130 G00 X55N140 Z2N150 X41N160 G01 Z-140N170 G00 X55N180 Z2N190 X38N200 G01 Z-111 N210 X37 Z-113 N220 Z-140 N230 X52 N240 G00 Z2 N250 X50 Z100 T0100 N260 M05 N270 M30左端面程序：O2000N10 G92 X50 Z100N20 M03 S500N30 T0101 N40 G00 X48 Z2 N50 G01 Z-35 F1.5N60 X50 N70 Z-102N80 X52 N90 Z2N100 X44N110 Z-35N120

41、Z2N130 G01X40N140 Z-35N150 G00Z2N160 X50 Z100 T0100T0202N170 M03 S400N180 G00 X16N185 Z2N190 G01 Z-36 F1N200 G00 X12N210 Z2N220 X19N230 G01 Z-36N240 G00 X12N250 Z2 N260 X22N270 G01 Z-36N280 G00 X12N290 Z2 N300 X24N310 G01 Z-36N320 G00 X12N330 Z2 N340 X26N350 G01 Z-36N360 G00 X12N370 Z2 N380 X50 Z100 T0100 N390 M05 N400 M30 2、精车精加工左端面程序：O1001N10 G92 X50 Z100N20 M03 S1000 N30 T0101 N40 G00 X37 Z2N50 G01 Z0F1N60 X38 Z-0.5N70 Z-2N80 G02 X26.5 Z-3.31N90 G01 Z-3.89 N100 G02 X38 Z-5N110 G01 Z-35N120 X48N130 Z-103N140 G00 X50N150 Z2N160 Z100 T0100N17