数控车床编程加工工艺的处理

关键词：加工编程评价教学

数控车床编程加工工艺的处理（精选6篇）

篇1：数控车床编程加工工艺的处理

1、确定工件的加工部位和具体内容

确定被加工工件需在本机床上完成的工序内容及其与前后工序的联系，

工件在本工序加工之前的情况。例如铸件、锻件或棒料、形状、尺寸、加工余量等。

前道工序已加工部位的形状、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基准面、基准孔等。

本工序要加工的部位和具体内容。

为了便于编制工艺及程序，应绘制出本工序加工前毛坯图及本工序加工图。

2、确定工件的装夹方式与设计夹具

根据已确定的工件加工部位、定位基准和夹紧要求，选用或设计夹具。数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件；轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘，因它在生产厂已通过了严格的平衡，具有高转速（极限转速可达4000~6000r/min）、高夹紧力（最大推拉力为2000~8000N）、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。还可使用软爪夹持工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。通过调整油缸压力，可改变卡盘夹紧力，以满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。为减少细长轴加工时受力变形，提高加工精度，以及在加工带孔轴类工件内孔时，可采用液压自动定心中心架，定心精度可达0.03mm。

3、确定加工方案

确定加工方案的原则

加工方案又称工艺方案，数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容。

在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。只有这样，才能使所制定的加工方案合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。

制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。

先粗后精

为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量（如图3-4中的虚线内所示部分）去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。

当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。

在安排可以一刀或多刀进行的精加工工序时，其零件的最终轮廓应由最后一刀连续加工而成。这时，加工刀具的进退刀位置要考虑妥当，尽量不要在连续的轮廓中安排切人和切出或换刀及停顿，以免因切削力突然变化而造成弹性变形，致使光滑连接轮廓上产生表面划伤、形状突变或滞留刀痕等疵病。

1、确定工件的加工部位和具体内容

确定被加工工件需在本机床上完成的工序内容及其与前后工序的联系。

工件在本工序加工之前的情况。例如铸件、锻件或棒料、形状、尺寸、加工余量等。

前道工序已加工部位的形状、尺寸或本工序需要前道工序加工出的基准面、基准孔等。

本工序要加工的部位和具体内容。

为了便于编制工艺及程序，应绘制出本工序加工前毛坯图及本工序加工图。

2、确定工件的装夹方式与设计夹具

根据已确定的工件加工部位、定位基准和夹紧要求，选用或设计夹具。数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件；轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘，因它在生产厂已通过了严格的平衡，具有高转速（极限转速可达4000~6000r/min）、高夹紧力（最大推拉力为2000~8000N）、高精度、调爪方便、通孔、使用寿命长等优点。还可使用软爪夹持工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。通过调整油缸压力，可改变卡盘夹紧力，以满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。为减少细长轴加工时受力变形，提高加工精度，以及在加工带孔轴类工件内孔时，可采用液压自动定心中心架，定心精度可达0.03mm。

3、确定加工方案

确定加工方案的原则

加工方案又称工艺方案，数控机床的加工方案包括制定工序、工步及走刀路线等内容，

制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。

先粗后精

先近后远

这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改善其切削条件。

先内后外

对既要加工内表面（内型、腔），又要加工外表面的零件，在制定其加工方案时，通常应安排先加工内型和内腔，后加工外表面。这是因为控制内表面的尺寸和形状较困难，刀具刚性相应较差，刀尖（刃）的耐用度易受切削热影响而降低，以及在加工中清除切屑较困难等。

走刀路线最短

确定走刀路线的工作重点，主要用于确定粗加工及空行程的走刀路线，因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。

走刀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引入、切出等非切削空行程。

在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等。

优化工艺方案除了依靠大量的实践经验外，还应善于分析，必要时可辅以一些简单计算。

上述原则并不是一成不变的，对于某些特殊情况，则需要采取灵活可变的方案。如有的工件就必须先精加工后粗加工，才能保证其加工精度与质量。这些都有赖于编程者实际加工经验的不断积累与学习。

加工路线与加工余量的关系

在数控车床还未达到普及使用的条件下，一般应把毛坯件上过多的余量，特别是含有锻、铸硬皮层的余量安排在普通车床上加工。如必须用数控车床加工时，则要注意程序的灵活安排。安排一些子程序对余量过多的部位先作一定的切削加工。

对大余量毛坯进行阶梯切削时的加工路线

分层切削时刀具的终止位置

车螺纹时的主轴转速

数控车床加工螺纹时，因其传动链的改变，原则上其转速只要能保证主轴每转一周时，刀具沿主进给轴（多为Z轴）方向位移一个螺距即可，不应受到限制。但数控车床加工螺纹时，会受到以下几方面的影响：

螺纹加工程序段中指令的螺距（导程）值，相当于以进给量（mm/r）表示的进给速度F，如果将机床的主轴转速选择过高，其换算后的进给速度（mm/min）则必定大大超过正常值；

刀具在其位移的始/终，都将受到伺服驱动系统升/降频率和数控装置插补运算速度的约束，由于升/降频特性满足不了加工需要等原因，则可能因主进给运动产生出的“超前”和“滞后”而导致部分螺牙的螺距不符合要求；

车削螺纹必须通过主轴的

同步运行功能而实现，即车削螺纹需要有主轴脉冲发生器。

篇2：数控车床编程加工工艺的处理

1数控车床在生产中的意义及必要性

1.1 数控车床在生产中的意义

要想了解数控机床的在生产中的意义，首先要了解什么是数控车床，数控车床是用来干什么的，优势在哪里，首先数控车床是指通过电脑控制机械对物件进行制造与加工的机器，数控车床集电信号，机械操控，液压控制，微电子技术的综合载体，数控机床技术在一些欧美发达国家非常成熟，是衡量一个国家的工业发达的.程度的标准，这就是数控车床在生产中起到的真正意义。

1.2数控车床在生产中的必要性

篇3：数控车床编程加工工艺处理

1 数控车床在生产中的意义及必要性

1.1 数控车床在生产中的意义

要想了解数控机床的在生产中的意义, 首先要了解什么是数控车床, 数控车床是用来干什么的, 优势在哪里, 首先数控车床是指通过电脑控制机械对物件进行制造与加工的机器, 数控车床集电信号, 机械操控, 液压控制, 微电子技术的综合载体, 数控机床技术在一些欧美发达国家非常成熟, 是衡量一个国家的工业发达的程度的标准, 这就是数控车床在生产中起到的真正意义。

1.2 数控车床在生产中的必要性

数控车床的必要性, 可以说是显而易见的, 一个生产制造厂如果有它, 可以更有效率, 更精确的制造物件, 而且由于它是经过计算机控制, 可以制作人工无法精确制造的形状等等, 它具有广泛的加工艺性能, 可加工直线圆柱、斜线圆柱、圆弧和各种螺纹。有些高级的数控车床在出厂前, 厂家就已经设定好了很多种非常常用的形状, 圆形, 圆柱形, 菱形等等, 方便编程人员操作, 机床自动化程度高, 可以减轻劳动强度;对操作人员的素质要求较高, 对维修人员的技术要求更高, 使产品更有竞争性, 在市场上处于领先的不败之地。作为一个成产厂, 什么才是核心竞争力, 首先是技术人才, 应了一句老话, 21世纪什么最贵?是人才!而光有优秀的人才, 你也给他一个能够充分发挥他技术的工具, 还有一句老话说的好工欲善其事必先利其器, 所以一个好的工具也是非常重要的, 所以数控车床的在一个制造型企业所起的作用就显而易见了!

2 数控车床编程加工工艺处理

2.1 数控车床的工作原理

数控车床集电信号, 机械操控, 液压控制, 微电子技术的综合载体, 其工作原理是该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序, 并将其译码, 用代码化的数字表示, 数控车床有一个专门的操作平台, 供程序员进行编程处理, 要按照编码把要加工的工件详细信息输入进数控机床里, 通过微电子芯片进行运算, 指定机床的加工方案, 一台数控车床, 要想应用首先是设定程序加工程序, 拿过来一个零件样本, 通过人工分析, 确定加工的方式方法, 选择道具与夹具, 然后确定刀的走向以及路线, 深浅等等, 编程人员要对零件样本进行检查, 确定几何形状, 尺寸及工艺要求进行分析, 并且结合数控机床使用的基础知识, 如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等, 确定加工方法和加工路线。只有这样才能做出符合规格, 精密度高的零件。

2.2 数控车床加工工艺处理和数控车床编程

数控车床编程首先分为四步, 第一步是:明确加工工艺的过程。要通过专业的数控车床编程人员对示例工件进行该有的分析, 确定工件是由什么几何图形组成, 是由什么材料制成, 选择什么刀具, 选择什么样的夹具, 从哪下刀, 刀的走线, 线的深浅等等都要通过一个优秀的数控车床的编程人员来事先设定好的, 所以一个工件是否能制造成功, 编程人员的经验是非常重要的。第二步是:精确的测量值计算, 在经过了第一个步骤以后, 编程人员要运用测量工具, 测量刀的走位, 以及刀是以什么中心运动的, 只有这样才能获取到刀位的测量数据。一般的数控系统里会提供一些常规的集合图形的数据, 如圆形, 直线型等等, 但是注意在加工, 如果刀工轨迹有误的话, 工件指定不合乎规格, 如果这种不合乎规格的工件, 流入市场会给人民生命财产安全造成隐患, 所以一定要有检测员检测, 否则难以完成。第三步, 编制加工程序和校验方法, 经过以上两个步骤以后, 便可以写程序来加工工件了, 编写程序编制人员使用数控系统程序指令, 按照数控车床厂家规定的程序格式输入, 程序录入人员, 必须对该机床的功能了如指掌, 对代码程序也要非常熟悉, 才能完成工件制作程序的设定工作。第四步骤序检验及试切削, 在系统中输入以编写好的程序, 在正式发表之前检验。通常可采用机床空运转的方式来检查。

3 结论

社会进步发展, 工业水平也不断发展, 所以数控车床的应用于众多的工厂, 在生产中, 现在很多工作都讲究自动化, 从工厂到银行, 从学校到研究院各个都讲究办公自动化, 那么什么是自动化, 就是一切尽量通过电脑, 机械来完成生产, 安装等一系列的工作, 自动化的特点就是工件精度高准、确性高, 节省人力, 工作效率高, 自动化系统有着非常深远的意义。自动化系统不仅能够提升传统制造水平, 而且能够满足高技术发展要求。由于数控机床的参与, 大大节省了人力, 使产品得到了质的飞跃, 工业水平是衡量一个国家的标准, 在工业发达的国家, 包括美国, 英国, 德国等, 其应用是非常广泛的, 我国还处在发展中阶段, 所以工业水平有待提高。

参考文献

[1]李艳霞.数控机床及应用技术.人民邮电出版社, 1992-1998.

[2]严建红.数控机床原理及应用.2版, 机械工业出版社, 1997-2003.

篇4：数控车床编程加工工艺的处理

【关键词】数控加工工艺编程教学方法实践综合能力

中图分类号：G4 文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1672-0407.2014.03.004

一、课程建设背景

最近二十年，我国数控产业发展迅速，1998～2004年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为39.3%和34.9%。尽管如此，进口机床的发展势头依然强劲，从2002年开始，中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国。《数控加工工艺与编程》是许多高校机械类专业的一门重要基础课程，同时也是数控技术方向的专业核心基础课程之一，同时它又是一门专业性与实践性都较强的专业课程。该课程的主要任务是使学生对数控加工过程及原理和方法有广泛而深入的实质性理解，为后续数控技术的专业学习奠定理论与实践基础。

二、师资队伍建设

鉴于《数控加工工艺与编程》这门课程自身的特殊性，它要求教师必须同时掌握扎实的数控加工工艺与数控编程的理论知识和熟练的数控机床操作技能。这就要求教师不仅要经常为自身的理论知识充电，还应该多进行数控机床实际操作甚至是零件的生产。在每次外出的学习或者交流中也要利用机会接触更多的行业最新情况，以便掌握数控机床与数控技术最前沿的发展趋势和动态，扩充自身的知识面，为课程的讲解做好知识储备。

三、理论课教学方法建设与实践

1.根据教学目标制定教学内容。对高校教育来说，教科书从某种程度上来说只是主要的参考书，教师的授课内容不应仅限于此，而必须具有一定的前瞻性、开放性和实用性，这对于培养学生的创新意识是非常重要的。在教学组织过程中，首先以数控加工工艺方案制订和加工程序编制为基础，然后充分注意到各类不同机床加工程序编制的共性，同时重视各类机床程序编制的不同特点，让学生建立清晰、完整的数控机床程序编制的概念，同时应适当增加工厂实际情况的讲解和最新前沿技术方面的知识普及，为接下来的实践教学和学生就业后即将遇到的实际问题打下坚实的基础，使学生能够更好的适应社会。同时应重视探究性学习，我们将一些工厂中实际生产的零件作为例题向学生进行讲解，并组织和引导学生对该零件进行分析和探讨，形成互动良好的学习氛围，有效提高了教学效果。

2.采用多媒体电化教学。我们采用的《数控加工工艺与编程》课件内容丰富，它可以提供大量的信息，包括文字、图像、动画、影像和声音等，这样可以增加学生直观感受，使学生更容易理解教学内容，同时也为老师节省了大量教学时间，尤其为启发式教学方法创造了有利条件。在教学中把现场实录视频、实物照片等在大屏幕上播放，再辅助以文字说明，使学生很快就能了解零件的实际加工过程，部分的弥补了学生没有实际操作经验的问题。例如在讲解数控铣床的一些代码的差异时，我们常先播放加工视频，引导学生产生疑问，最后再进行详细分析。这样，既吸引了学生的注意力，又能让学生准确地掌握相关知识点，且印象深刻。

四、实训课教学方法建设与实践

1.进行数控仿真模拟与练习。

首先，由于本门课程是学生最初接触的专业基础课程之一，因此他们对数控机床接触甚少，如果直接就让他们上机床操作不一定会产生很好的教学效果，甚至会引发一些安全事故。因此，在亲自动手操作数控机床之前让学生先用仿真软件模拟真实的数控加工过程，一来可以起到进一步加深巩固的效果，二来可以为实际操作机床打下更牢固的基础。比如，在让学生操作FANUC-OIM系统的加工中心前，我们会先利用斯沃数控仿真系统调出该系统的加工中心让学生先熟悉控制面板和一些操作按钮，然后再让他们自己编一些简单的程序加工出来，同时还要给他们强调安全注意事项。如果一些同学学习过自动编程，那么也可以利用这样一个虚拟的平台完成整个操作流程。这样，当他们接触真正的加工中心的时候，稍作讲解便会很快上手，而且做得很好。

2.产学研结合，打破学校围墙、开拓学生眼界。

近年来，我们与东风电机、XXX等著名企业建立了人才联合联系，经常组织学生和老师到企业进行毕业实习、毕业设计和学习培养等实践活动，实现了校、企优势互补、联合指导。学生通过到基地进行实践训练和项目研发，取得了很好的学习效果；通过参观实习企业，感受企业文化，了解企业生产过程，感受制造氛围，解决课堂中存在的实际问题，从而真正提高学生的综合素质；教师到基地学习也提高了综合能力。有时，我们也会有一些厂家提供的生产任务，这个时候我们就会带上学生严格地按照厂家的要求来生产产品，从而使学生第一次真正的参与进企业的生产中，为学生以后走进社会参加工作打下坚实的基础。

五、狠抓点滴小事，提高学生科学素养

1.注重作业训练。

作业是课堂教学的延伸，每一次的作业，是在充分掌握理论知识的基础上对课堂上老师所讲内容的梳理和总结，作业的内容尽量与生产实际相结合，尽可能启发学生创新思维。在解答数控加工工艺与编程作业的过程中，要求学生该简时一定要简，该繁时一定要繁。要写明自己的工艺方案和数控程序，从而养成严谨的学习态度。学生的平时作业一定要干净、整洁，促使学生养成认真细致的作风。虽然这看似小事，但通过这些小事，却可以培养一个人严谨的学习态度和作风以及良好的科学素养，这对学生将来参加工作是十分重要的。

2.实行教考分离。

成绩评定反映了对学生所学知识的认可程度，传统的纯知识记忆考试方式和终结考评形式在一定程度上约束了学生的思维，同时对学生造成了一定的思想压力，甚至会挫伤其积极性。在成绩评定中，加大平时成绩和实验成绩在总评成绩中的比例，其比例至少占总分的30%，由于这一方法促使学生注重平时的学习与积累，使许多学生不再“临阵磨枪”，既减轻了期末考试的压力又使学生更加注重平时的学习效果。

六、結束语

通过本门课程的教学建设和实践，提高了学生的兴趣，充分调动了学生的积极性和主动性，培养了学生获取知识、发现问题、解决问题的能力，使教学质量得到了明显的提高。《数控加工工艺与编程》具有较强的专业性，是数控方向的核心基础课程，因此在专业的教学方法建设上有较大的紧迫性。虽然目前我们在该门课程的教学上积累的一些经验，但在教学内容调整、教学质量保证、学生综合素质培养等方面，我们还将根据自身实际情况和未来行业发展做进一步的探索与实践。

参考文献

[1]刘全坤主编.材料成形基本原理.北京：机械工业出版社，2004.

篇5：数控加工工艺与编程试题2

注意事项

1.请在试卷的标封处填写您的工作单位、姓名和准考证号

2.请仔细阅读题目，按要求答题；保持卷面整洁，不要在标封区内填写无关内容 3.考试时间为120分钟

一、单项选择题（请将正确答案的字母代号填在题后的括号中，每题1分，共40分，多选错选不得分）

1.世界上第一台数控机床是（）年研制出来的。A)1930 B)1947 C)1952 D)1958 2.数控机床的旋转轴之一B轴是绕（）直线轴旋转的轴。A)X轴 B)Y轴 C)Z轴 D)W轴

3.按照机床运动的控制轨迹分类，加工中心属于（）。A)点位控制 B)直线控制 C)轮廓控制 D)远程控制

4.镗削精度高的孔时，粗镗后，在工件上的切削热达到（）后再进行精镗。A)热平衡 B）热变形 C）热膨胀 D)热伸长

5.一般而言，增大工艺系统的（）才能有效地降低振动强度。A)B）强度 C）精度 D)硬度 6.高速切削时应使用（）类刀柄。

A)BT40 B）CAT40 C）JT40 D）HSK63A 7.刀具半径补偿指令在返回零点状态是（）。

A)模态保持 B）暂时抹消 C）抹消 D）初始状态

8.机床夹具，按（）分类，可分为通用夹具、专用夹具、组合夹具等。A)使用机床类型 B）驱动夹具工作的动力源 C)夹紧方式 D）专门化程度

篇6：数控车床编程加工工艺的处理

题目：轴类零件的数控加工工艺设计与编程

2013年5月

轴类零件的数控加工工艺与编程

摘要

本次设计是根据被加工轴的技术要求和年生产量，进行机械加工工艺设计，然后运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计。主要工作包括绘制毛坯图、零件图、夹具总的设计图。了解零件的结构特点和技术要求；根据生产类型和生产条件，对零件进行结构分析和工艺分析；确定毛坯的种类及制造方法；拟定零件的加工工艺规程；选择各工序的加工设备和工艺设备，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量额定工时；填写加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片等工艺卡片；设计制定选定的加工工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。

关键词：轴;加工工艺;夹具;编程

Axial parts of Numerical Control Machining Process

Planning and Programming

Abstract The design is based on the shaft by processing technical requirements and production, machining process design, then use of fixture design of the basic principles and methods, formulate fixture design, completion tongs structure design.The main work of drawing a blank drawing, general, fixture design, understanding of the structure characteristics of the spare parts and technical requirements;according to the type of production and production conditions, parts of the analysis of structure and process;The rough determine the type and method of manufacture;make parts of the processing order of the processes;selection of equipment and processing equipment, to determine the process of machining allowance and process dimensions, calculation of the process of cutting amount and industrial design norm;Fill in machining process card, machining process card and process card;design of selected processing procedures for the fixture, drawing assembly assembly drawing and the main parts of the map.Key Words: shaft;processing;technology;fixture;programming

符号表

Tj——机动时间

tf——辅助时间 tj——基本时间

——切削速度

ap——背吃刀量

f——进给量

i——进给次数

n——机床主轴转速

l——切削加工长度

l1——刀具切入长度

l2——刀具切出长度

L——刀具或工作台行程长度 d——工件刀具直径

如需要完整文档及cad图等其他文件，请加球球：一九八五六三九七五五

III

摘要..............................................................................................................................I ABSTRACT.............................................................................................................II 符号表.......................................................................................................................III 1 绪论.........................................................................................................................1

1.1研究背景和意义..................................................................................................1 1.2设计目的..............................................................................................................2 1.3研究现状..............................................................................................................2 1.4研究内容..............................................................................................................4 零件加工工艺分析.............................................................................................5

2.1零件结构工艺性分析..........................................................................................5 2.1.1零件图纸工艺分析........................................................................................5 2.1.2零件结构分析................................................................................................6 2.2零件技术要求分析..............................................................................................6 2.3确定毛坯材料和制造形式..................................................................................6 2.3.1材料分析........................................................................................................7 2.3.2毛坯分析........................................................................................................7 2.4零件设备选择......................................................................................................7 2.5基面选择..............................................................................................................8 2.5.1粗基准选择....................................................................................................8 2.5.2精基准选择....................................................................................................8 2.6确定走刀顺序和路线..........................................................................................9 2.6.1基面先行........................................................................................................9 2.6.2确定工序尺寸..............................................................错误！未定义书签。2.7确定切削用量及基本工时................................................错误！未定义书签。2.8刀具及量具选择................................................................错误！未定义书签。2.8.1刀具选择......................................................................错误！未定义书签。2.8.2量具选择......................................................................错误！未定义书签。专用夹具设计.....................................................................错误！未定义书签。

3.1设计主旨............................................................................错误！未定义书签。

IV 绪论

3.2确定夹具结构设计方案....................................................错误！未定义书签。3.2.1数控车床常用装夹方式..............................................错误！未定义书签。3.2.2确定合理装夹方式......................................................错误！未定义书签。3.2.3钻孔专用夹具设计......................................................错误！未定义书签。数控加工程序编程及仿真.............................................错误！未定义书签。

4.1数控加工特点....................................................................错误！未定义书签。4.2数控编程分类....................................................................错误！未定义书签。4.2.1手工编程......................................................................错误！未定义书签。4.2.2自动编程......................................................................错误！未定义书签。4.3确定编程坐标系及编程原点............................................错误！未定义书签。4.4数值计算............................................................................错误！未定义书签。4.4.1R6mm、R20mm两圆弧切点坐标计算......................错误！未定义书签。4.4.2圆锥大端直径计算......................................................错误！未定义书签。4.4.3螺纹尺寸计算..............................................................错误！未定义书签。4.5程序编程............................................................................错误！未定义书签。4.5.1左端..............................................................................错误！未定义书签。4.5.2右端..............................................................................错误！未定义书签。4.6MASTERCAM仿真.............................................................错误！未定义书签。4.6.1建立模型......................................................................错误！未定义书签。4.6.2工件及刀具设置..........................................................错误！未定义书签。4.6.3实体加工模拟过程......................................................错误！未定义书签。结论.......................................................................................错误！未定义书签。参考文献...................................................................................错误！未定义书签。致谢............................................................................................错误！未定义书签。毕业设计（论文）知识产权声明....................................................................35 毕业设计（论文）独创性声明.........................................................................36 附录1 MASTER CAM仿真程序代码..........................错误！未定义书签。

V 绪论绪论

1.1研究背景和意义

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。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点。对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。

目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。

机械制造工艺与机床夹具设计是机械制造工艺学与机床夹具教学的一个不可少的辅助环节。机械制造工艺学是机械工业的基础，是机械产品生产的基本技术，工艺工作是每一个机械企业主要的活动内容，加强工艺技术设计研究，旨在提高工艺水平，提高机械产品质量，降低能源消耗。此次设计的目的在于：根据加工零件的设计要求，运用夹具设计的基本原理和方法，制定夹具设计方案，完成夹具结构设计及加工工艺规程。本次设计是我们全面综合运用本课程的理论知识与实际的一次重要实践，它对于培养学生编制机械加工工艺规程和机床夹具设计的能力，以及从事机械方面工作具有十分重要的意义。

进入21世纪以后,典型轴在制造工艺、刀具等方面都发生了巨大的变化,与以前加工工艺有很多不同。领导了近半个多世纪的多刀车削工艺和手工磨削工艺,由于加工精度低和柔性差等原因,将逐步退出历史舞台。而高速、高效、复合加工技术及装备迅速进入汽车及零部件制造业,轴的高速高效复合加工技术在行业内已有相当程度的应用,也必将代表这一行业的未来发展趋势。本设计说明书就是针对轴类零件的加工工艺及工装的设计进行详细说明的。

本设计详细介绍了轴类零件的结构和各项技术要求及要达到的加工精度；并结合轴的生产类型和材料种类对轴的加工工艺做了详细的分析，另外还对轴的加

西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）

工进行了经济性分析，确定了生产方案的可行性；详细介绍了此轴加工过程中所采用的夹具的设计原则、步骤及其工作原理和结构。验正了它的可靠性，还对定位误差进行了分析，确保其能够满足加工精度的要求；还细述了轴加工过程中的刀、量具各一套的设计，使用它们可以提高轴的加工效率。

机械加工工艺和工装设计是机械工程师必备的基本技能，通过本设计说明书的介绍，我们可以清楚地了机械加工的工艺、工装设计的基本原则、方法和步骤，使大家对机械工艺技术工作有一个深入的全方位的了解和认识。

1.2设计目的

通过设计，一方面能获得综合运用过去所学的知识进行工艺分析的基本能力，另一方面，也是对数控加工过程进行的一次综合训练。

通过此次设计，我们可以在以下各方面得到锻炼：能运用已学过的基本理论知识，以及在生产实习中学到相应的实践知识，掌握从零件图开始到正确地编制加工程序的整个步骤、方法。根据被加工零件的技术要求，选择合理的工艺，编制出既经济又合理，又能保证加工质量的数控程序，并且学会使用各类设计手册及图表资料。还可以运用MasterCAM软件进行三维仿真。

1.3研究现状

轴类零件是机器中经常遇到的典型零件之一。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，传递扭矩。机器中作回转运动的零件就装在轴上。按轴类零件结构形式不同，一般可分为光轴、阶梯轴和异形轴三类；或分为实心轴和空心等。

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。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；保证配合轴径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。

方便直观的几何造型MasterCAM提供了设计零件外形所需的理想环境，其强大稳定的造型功能可设计出复杂的曲线、曲面零件。MasterCAM具有强劲的曲面粗加工及灵活的曲面精加工功能。MasteCAM提供了多种先进的粗加工技术，以提高零件加工的效率和质量。MasterCAM还具有丰富的曲面精加工功能，可以从中选择最好的加工方法，加工最复杂的零件。MasterCAM的多轴加工功能，为零件的加工提供了更多的灵活性。可靠的刀具路径校验功能MasterCAM可模拟零件加工的整个过程，模拟中不但能显示刀具和夹具，还能检查刀具和夹具与被加工零件的干涉、碰撞情况。

西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）

CAD/CAM是随着轴类零件的设计理论和CAD/CAM[5]技术的发展而发的。轴类由最初的只能代替手工进行计算，逐步发展到能实现三维实体造型、机构仿真、自动编程等功能,并且还在不断发展下去。

轴类零件在整个制造工业中发挥着重要作用，数控机床代表着一个民族制造工业现代化的水平。随着现代化科学技术的迅速发展，制造技术和自动化水平的高低已成为衡量一个国家或地区经济发展水平的重要标志。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

数控编程技术[2]是数控技术重要的组成部分。从数控机床诞生之日起，数控编程技术就受到了广泛关注，成为CAD/CAM系统的重要组成部分，各工业发达国家也投入了大量的人力物力开发实用的数控编程系统。在CAD/CAM一体化概念的基础上，出现了并行工程的概念。为了适应并行工程发展的需要，数控编程技术正向集成化和智能化方向发展。进入二十世纪九十年代，随着Web技术的不断发展，传统的产品设计、制造和生产模式正在发生深刻的变革，出现了协同设计制造、异地设计制造、全球制造等一系列新概念和新技术。将Web技术和CAM技术相结合，成为CAM系统的又一重要发展方向。

21世纪数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统的各个方面：追求加工效率和加工质量方面的智能化，如工艺参数的自动生成，简化编程、简化操作方面的智能化，智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断以及维修等。

数控加工制造技术正逐渐得到广泛的应用,对零件进行编程加工之前，工艺分析具有非常重要的作用。工艺分析是数控加工编程的前期工艺准备工作，无论是手工编程还是自动编程，在编程之前均需对所加工的轴类零件进行工艺分析。如果工艺分析考虑不周，往往会造成工艺设计不合理,从而引起编程工作反复，工作量成倍增加，有时还会发生推倒重来的现象,造成一些不必要的损失，严重者甚。本文通过对典型的轴类零件数控加工工艺的分析，给出了对于一般零件数控加工工艺分析的方法，对于提高制造质量、实际生产具有一定的指导意义。

目前正在研制的新一代CAM系统将采用面向对象、面向工艺特征的基本处理模式，系统的自动化水平、智能化程度将大大提高。国内外企业家和专家们已形成共识：今后相当一段时间内，机械加工技术的发展和竞争，主要是数控技术

西安工业大学北方信息工程学院毕业设计（论文）的发展与应用。

1.4研究内容

本次设计主要是通过工艺特点，工艺安排，机械加工工艺过程几个方面对零件加工工艺进行分析，然后对零件的程序进行编制，最后用仿真加工以达到完成对零件的加工程序进行检验。

首先对该课题进行深入的分析，深入研究，认真完成此次毕业设计，主要以论述与设计相结合进行研究与探讨，完成对本设计轴主要部位：内孔、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、退刀槽、螺纹等的加工工艺设计及指定工序的夹具设计。

难点在于设计轴加工工艺过程及其加工时的专用夹具，确定工件的尺寸、公差和技术条件。通过查阅期刊、书籍等相关资料进行对轴加工工艺和夹具的设计进一步了解，思考、分析和掌握轴加工的基本环节，完成计算并设计出轴加工工艺及夹具设计。零件加工工艺分析零件加工工艺分析

2.1零件结构工艺性分析

零件的结构工艺性是指所设计的零件在能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于成形，并且成本低，效率高。2.1.1零件图

如零件图2.1、2.2所示。

图2.1 零件二维图

图2.2 零件三维图

毕业设计（论文）

2.1.2零件结构分析

本零件上由圆柱面、内孔、内圆锥面、圆弧面、沟槽、和螺纹等部分组成。零件车削加工[8]成形轮廓的结构形状较复杂、需两头加工，零件的加工精度和表面质量要求都很高。

该零件重要的径向加工部位有380m）、0.03mm圆柱段（表面粗糙度Rɑ=1.6µm）、R6mm圆弧与R20mm圆弧相切过渡区、4800.03圆柱段（表面粗糙度Ra=1.6µ（表面粗糙度Ra=1.6µm）、长径比为1:2的内锥（小端直径为23o23o0.03的内孔0.03、M20*2-6g三角形外螺纹，其余表面粗糙度均为Ra=3.2µm）。零件符合数控加工尺寸标注要求，轮廓描述清楚完整，零件材料为45钢，毛坯为50mm*130mm。

2.2零件技术要求分析

小批量生产条件，不准用砂布和锉刀修饰平面，这是对平面高精度的要求，未注公差尺寸按GB1804-M，热处理，调质处理，HRC25-35，未注粗糙度按Ra3.2，毛坯尺寸50mm*130mm。

加工难点及处理方案：分析图纸可知，此零件对平面度的要求高，左端更有内轮廓加工，为提高零件质量，采用以下加工方案。

a.对图样上给定的几个精度要求较高的尺寸，编程时采用中间值； b.在轮廓曲线上，有一处既过象限又改变进给方向的轮廓曲线，因此在加工时应进行机械间隙补偿，以保证轮廓曲线的准确性；

c.零图纸中含有圆柱度，为保证其形位公差，应尽量一次装夹完成左端面的加工以保证其数值；

d.本设计图纸中的各平面和外轮廓表面的粗糙度要求可采用粗加工---精加工加工方案，并且在精加工的时候将进给量调小些，主轴转速提高；

e.螺纹加工时，为保证其精度，在精车时将螺纹的大径值减小0.18-0.2mm，加工螺纹时利用螺纹千分尺或螺纹环规保证精度要求。

选择以上措施可保证尺寸、形状、精度和表面粗糙度。

2.3确定毛坯的材料和制造形式

轴：本次设计轴主要技术指标：年产量5000台/年

该产品年产量Q=5000（件/年），n=1（件/台），设其备品率α%为10%，机械加工废品率β%为1%，现制定该曲轴零件的机械加工工艺规程及夹具设计。年生产纲领：

N =Q*n*(1+ α%+β%)

=5000*1*（1+10% +1%）

=5550（台/年）

轴的年产量为5550件，现在已知该产品为中型机械，根据《机械制造工艺设计手册》表1.1-2生产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大批量生产。2.3.1材料分析

该轴零件加工中，刀具与工件之间的切削力较大。工件材料的可切削性能。强度、硬度、塑性、提供冷切削加工、机械性能都跟工件的材料有关。所以选择45钢为该轴类零件的材料。

45钢的化学成分中含C0.42%～0.50%，Si0.17%～0.37%，Mn0.50～0.80%，P0.035%，S0.035%，Cr0.25%，N0.25%，Cu0.25%。45钢在进行冷加工时硬度要求，热轧钢，压痕直径不小于3.9，布氏硬度不小于241HRB，退火钢压痕直径不小于4.4，布氏硬度不小于187HB，45钢的机械性能：δs335Mpa，δb600Mpa，40%，Ak47J。45钢相对切削性硬质合金刀具1.0，高速钢刀具1.0，45钢经济合理对加工刀具的要求也合理，45钢用途广泛，主要是用来制造汽轮机、压缩机，泵的运动零件制造齿轮、轴活塞销等零件。根据以上数据适合该轴的加工。2.3.2毛坯分析

轴类零件的毛坯有棒料、锻件和铸件三种。

锻件：适用与零件强度较高,形状较简单的零件。尺寸大的零件因受设备限制，故一般用自由锻；中、小型零件可选模锻；形状复杂的刚质零件不宜用自由锻。铸件：适用于形状复杂的毛坯。

本零件的毛坯宜采用棒料锯割，毛坯至50*130mm，使钢材经过锻压，获得均匀的纤维组织，提高其力学性能，同时也提高零件与毛坯的比重，减少材料消耗。

2.4零件设备选择

数控车床能对轴类或盘类等回转体零件自动地完成内外圆柱面、圆锥表面、圆弧面等工序的切削加工，并能进行切槽、钻、扩等的工作。根据零件的工艺要求，可以选择经济型数控车床，一般采用步进电动机形式半闭环伺服系统。此类车床机构简单，价格相对较低，这类车床设置三爪自定心卡盘、普通尾座或数控液压尾座，适合车削轴类零件。

根据主轴的配置的要求选择卧式数控车床。数控车床[14]具有加工精度高，能做直线和圆弧插补，数控车床刚性良好，制造和对刀精度高，能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，能够加工尺寸精度要求较高的零件。能加工轮廓形状特别复杂的表面和尺寸难于控制的回转体，而且能比较方便的车削锥面和内外圆

柱面螺纹，能够保持加工精度，提高生产效率。所以对加工时非常有利的。

2.5基面选择

机械加工的最初工序只能用工件毛坯上的未加工表面作为定位基准，这种位基准称之为粗基准。用以加工的表面作定位基准则称之为精基准。在制定零件机械加工工艺规程时，总是先考虑怎样的精基准定位能把工件加工到设计要求，然后再考虑如何运用选取的粗基准，把用作精基准的表面加工出来。2.5.1粗基准选择

选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，粗基准选择的要求应能保证加工面与非加工表面之间的位置要求及合理的分配各加工面的加工余量。同时要为后续供需提供精基准，具体有以下原则：为了保证加工面与非加工面之间的位置要求，应该选择一非加工表面为粗基准；为了保证各加工表面都有足够的加工余量，应选择毛坯余量最小的面为粗基准；为了保证重要的加工面的余量均匀，应选择为粗基准；粗基准的选择应避免重复使用，在同一尺寸上，通常只允许使用一次，做为粗基准的表面应该足够光滑整洁，以使工件定位稳定可靠，加紧方便。轴类零件，以外圆作为粗基准。为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。如果工件上有多个不加工面，则应选其中与加工面位置要求较高的不加工面为粗基准，以便保证精度要求，使外形对称等。

由于此零件全部表面都需加工，应选用外圆及一端面为粗基准，然后通过“互为基准的原则”进行加工。遵循“基准重合”的原则。加工左端时选择在毛坯外圆柱段的右端外圆表面，加工右端时选择在38mm外圆柱段的表面，以体现定位基准是轴的中心线。

在制定零件加工的工艺规程时，正确的选择工件的定位[10]的基准有着十分中的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件个表面的加工顺序也有很大的影响。合理的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。

2.5.2精基准选择

精基准选择时应能保证加工精度和装夹可靠方便，有以下原则：

基准重合原则；基准统一原则；自为基准原则；互为基准原则；保证工件定位准确，夹紧可靠、操作方便原则。精基准的选择主要考虑基准重合的问题。当设计尺寸与工序尺寸的基准不重合时，应该进行尺寸计算。

a.用工序基准作为精基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。

b.当工件以某一组精基准定位可以较方便的加工其他各表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以减少工装设计制造费用、提高生产率、避免基准转换误差。

c.当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位度要求由先行工序保证。

d.为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循互为基准、反复加工的原则。

由于此零件全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，因为轴类零件各外圆表面、螺纹表面的同轴度及端面对轴线的垂直度是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的中心线，采用两中心孔定位就能符合基准重合原则。而且由于多数工序都采用中心孔作为定位基面，能最大限度地加工出多个外圆和端面，这也符合基准统一原则。

工件的定位与基准应与设计基准保持一致，应防止过定位，这个工件是个实心轴，末端要镗一个25的锥孔，因轴的长度不是很长，所以采用工件的右端面和48的外圆作定位基准，使用普通三爪卡盘夹紧工件，取工件的右端面中心为工件坐标的原点，对刀点在（100.100）处。

2.6确定走刀顺序和路线

加工路线[20]的确定，直接关系到数控机床的使用效率、加工精度、刀具数量和经济性等问题，应尽量做到工序相对集中，工艺路线最短，机床的停顿时间和辅助时间最少。该零件采用棒料毛坯进行加工，由于毛坯余量较大，因此，采用阶梯切削路线去除毛坯余量，刀具切削路径短，效率高。

2.6.1基面先行

用作精基准的表面，要首先加工出来。所以，第一道工序一般是进行定位面的粗加工和半精加工(有时包括精加工)，然后再以精基面定位加工其它表面。综上所诉：此零件的的加工顺序如下：

预备加工---车左端面---钻中心孔---镗孔---粗车左端外轮廓---精车左端外轮廓---调头---车右端面---粗车外轮廓---精车外轮廓---退刀槽---粗车螺纹---精车螺纹工序1：车左端面，将毛坯车为127mm的棒料

工序2：左端面打中心孔选用5mm的中心钻（手动钻孔）工序3：左端钻孔（钻20mm深-32mm的孔）工序4：粗车左端内孔23mm 工序5：粗车48mm的外圆柱面

工序6：粗车38mm的台阶外圆柱面及倒角

工序7：调头粗车右端面将零件车至要求尺寸进给路线

工序8：调头粗车右端面各部倒角、切外螺纹退刀槽、三角形螺纹工步路线为：

工步一:自右向左倒角，粗车螺纹20mm圆柱段；

工步二:自右向左粗车R6和R20 mm圆弧面、38 mm圆柱段、R12.5 mm圆弧面、锥长8 mm 的圆锥段；