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1、机械制造与自动化实训报告-数控毕业论文 机械制造与自动化专业毕业论文题 目： 机械制造与自动化实训报告 姓 名： 学 号 指导教师 学 习 点 二0一二 年 四 月 九 日摘 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
2、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。本文根据数控机床的特点，针对具体的零件，进行了工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，数控加工程序编制。通过整个工艺的过程的制定，充分体现了数控设备在保证加工精度，加工效率，简化工序等方面的优势。关键词 工艺分析加工方案进给路线控制尺寸目 录第1章 前 言1第2章 概论22.1 数控机床的出现和发展22.2 数控机床的发展趋势2第3章 工件的装夹43.1 定位基准的选择43.2定位基准选择的原则43.3确定零件的定位基准53.4装夹方式的选择53.5数控车床常用的装夹方式53.6 确
3、定合理的装夹方式6第4章 典型轴类零件的加工74.1 轴类零件加工工艺分析74.2 典型轴类零件加工工艺104.3 加工坐标系设置144.4 手工编程16第5章 实训小结20第6章 结束语22第7章 致谢词23参考文献24第1章 前 言在机械加工工艺教学中，机械制造专业学生及数控技术专业学生都要学习数控车床操作技术。让学生了解相关工种的先进技术，同时培养工作岗位的前瞻性；在讲授数控知识的同时，必须要求学生掌握基本的机械加工工艺，增强系统意识，理解手动操作与自动操作之间的联系，真正把学生培养成为适应各种工作环境和岗位的多面手。数控车工基础工艺理论及技能有机融合，包括夹具的使用、量具的识读和使用、
4、刃具的刃磨及使用、基准定位等，分类叙述了车床操作、数控车床自动编程仿真操作、数控车床编程与操作的初、中级内容。以机械加工中车工工艺学与数控车床技能训练密切结合为主线，常用量具识读及工件测量、刀具及安装、工件定位与安装、金属切削过程及精加工，较清晰地展示了数控车工必须掌握的知识和技能的训练途径。对涉及与数控专业相关的基础知识、专业计算，都进行了有针对性的论述，目的在于塑造理论充实、技能扎实的专业技能型人才。本文以与切削用量的选择，工件的定位装夹，加工顺序和典型零件为例，结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可以指导生产的工艺文件。在整个
5、工艺过程的设计过程中，要通过分析，确定最佳的工艺方案，使得零件的加工成本最低，合理的选用定位夹紧方式，使得零件加工方便、定位精准、刚性好，合理选用刀具和切削参数，使得零件的加工在保证零件精度的情况下，加工效率最高、刀具消耗最低。最终形成的工艺文件要完整，并能指导实际生产。第2章 概论2.1 数控机床的出现和发展数控是数字控制 Numerical control 的简称，是近代发展起来的用数字化信息进行控制的自动控制技术。其含义使用以数值和符号构成的数字信息自动控制机床的运转，数控机床也称NC机床。随着科学技术的发展，数控系统进过了以下几代的发展：第一代：1952年，电子管控制的第一台三坐标联动
6、的铣床；第二代：1959年，出现了晶体管控制的“加工中心”；第三代：1965年，出现了小规模集成电路。使数控系统的可靠性得到了进一步的提高；以上三代数控系统都是采用专用控制硬件逻辑数控系统,称为普通数控系统，即NC系统。第四代：1967年以计算机作为控制单元的数控制系统FMS Flexible Manufacturing System ，柔性制造系统；第五代：1970年，美国英特尔开发使用了微处理器CNC。2.2 数控机床的发展趋势（1）数控系统发展趋势1、采用开放式结构：进线、联网、专用要求。2、向智能化发展。3、具有自动编程、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、
7、运动参数动态补偿，人机界面极为友好，有故障专家诊断系统。（2） 数控机床发展趋势1、高速、 高效、高精度、高可靠性。2、模块化、专门化、个性化；智能化、柔性化和集成化。（3） 数控系统向开放式体系结构发展计算机技术的飞速发展，推动数控技术更快地更新换代。许多数控系统生产厂家利用Pc机丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易地实现智能化、网络化。，开放式体系结构可以大量采用通用微机技术，使编程、操作以及技术升级和更新变得更加简单快捷。开放式体系结构的新一代数控系统，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的数控系统
8、制造商和用户可以根据这些开放的资源进行系统集成，同时它也为用户根据实际需要灵活配置数控系统带来极大方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，开发生产周期大大缩短。同时，这种数控系统可随CPU升级而升级，而结构可以保持不变。（4） 数控系统向加工控制高速、高精和高可靠性发展 加工速度和加工精度是衡量CNC系统性能的主要指标。随着现在微电子技术的发展，当今先进的CNC系统都已经完成了由16位处理器向32位处理器的过渡，大大提高了CNC的数据处理能力和程序执行速度，某些系统还开发出采用64位精简指令集微处理器的系统。不少系统通过配置多微处理器实现分散处理，采用实时多任务操作系统进行并行处理
9、等措施，进一步提高系统的数据处理速度，为高速高精度加工控制指标的实现创造了必要的条件，使得高速进给运动控制中的自适应平滑升降速控制、自由曲线加工的内部矢量精查补等复杂算法得以实现，系统的控制指标大幅度提高。由于数控系统采用模块化设计，采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路，多CPU分布式控制结构以及带高分辨率绝对式检测原件的交流数字伺服系统，大大提高了系统的集成度、柔性化和软硬件运行速度，保证系统满足高速、高精、复合加工和多轴话的要求。 数控机床的可靠性是数控机床产品质量的一项关键性指标，衡量指标是平均无故障工作时间（MTBF）。高可靠性是指数控系统的可靠性要高于被控设备的可
10、靠性在一个数量级上，但也并非可靠性越高越好，仍要适度可靠。在可靠性方面，国外数控装置的MTBF值已达到6000h以上，伺服系统的MTBF值打到3000h上，表现出非常高的可靠性。第3章 工件的装夹3.1 定位基准的选择在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。合理选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。 3.2定位基准选择的原则1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使工序基准、定位基准、编程原点三者统
11、一。2）便于装夹的原则。所选择的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位、夹紧机构简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表面。3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。 3.3确定零件的定位基准以左右端大端面为定位基准。 3.4装夹方式的选择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。3.5数控车床常用的装夹方式1）在三爪自定心卡盘上装夹。三爪自定心卡盘的三个卡爪是同步运动的，能自动定心，一般不需要找正
12、。该卡盘装夹工件方便、省时，但夹紧力小，适用于装夹外形规则的中、小型工件。2）在两顶尖之间装夹。对于尺寸较大或加工工序较多的轴类工件，为了保证每次装夹时的装夹精度，可用两顶尖装夹。该装夹方式适用于多序加工或精加工。3）用卡盘和顶尖装夹。当车削质量较大的工件时要一段用卡盘夹住，另一段用后顶尖支撑。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确，应用较广泛。4）用心轴装夹。当装夹面为螺纹时再做个与之配合的螺纹进行装夹，叫心轴装夹。这种方式比较安全，能承受较大的切削力，安装刚性好，轴向定位准确。 3.6 确定合理的装夹方式 装夹方法：先用三爪自定心卡盘毛坯左端，加工右端达到工件精度要
13、求；再工件调头，用三爪自定心卡盘毛坯右端52，再加工左端达到工件精度要求。第4章 典型轴类零件的加工4.1 轴类零件加工工艺分析（1） 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。图为特殊零件，径向和轴向公差和表面精度要求较高。 （2）毛坯选择 轴类零件除光滑轴和直径相差不大的阶梯轴采用热轧或冷拉圆棒料外，一般采用锻件；发动机曲轴等一类轴件
14、采用球墨铸铁铸件比较多。如图典型轴类直径相差不大，采用直径为60mm，材料45#钢，在锯床上按150mm长度下料。（3）定位基准选择 轴类零件外圆表面、内孔、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计基准一般都是轴中心线。用两中心孔定位符合基准重合原则，并且能够最大限度地在一次装夹中加工出多格外圆表面和端面，因此常用中心孔作为轴加工的定位基准。当不能采用中心孔时或粗加工是为了提高工作装夹刚性，可采用轴的外圆表面作定位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。 数控车削时，为了能用同一程序重复加工和工
15、件调头加工轴向尺寸的准确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。采用中心孔定位时，中心孔尺寸及两端中心孔间的距离要保持一致。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶儿面作为轴向定位基准。（4）轴类零件的预备加工 车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有:直-毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。过量弯曲变形会造成加工余量不足及装夹不可靠。因此在车削前需增加校直工序。 切断-用棒料切得所需长度的坯料。切断可在弓形锯床、圆盘锯床和带锯上进行，也可以在普通车床切断或在冲床上用冲模冲切。 车端面和钻中心孔对数控车削而言，通常将他们作为预备加工工序安排。 （5） 热处理工序 铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求安排正火火退火处理，以消除应力，改善组织和切削性能。性能要
