车铣典型零件加工毕业设计论文.docx

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车铣典型零件加工毕业设计论文

车铣典型零件加工毕业设计论文

毕业设计论文

题目：

车铣典型零件加工

毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明

原创性声明

本人郑重承诺：

所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。

尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。

对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。

作者签名：

　　　　　日　期：

指导教师签名：

　　　　　日　　期：

使用授权说明

本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：

按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。

作者签名：

　　　　　日　期：

学位论文原创性声明

本人郑重声明：

所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

作者签名：

日期：

年月日

学位论文版权使用授权书

本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权　　　　大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

涉密论文按学校规定处理。

作者签名：

日期：

年月日

导师签名：

日期：

年月日

注意事项

1.设计（论文）的内容包括：

1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）

2）原创性声明

3）中文摘要（300字左右）、关键词

4）外文摘要、关键词

5）目次页（附件不统一编入）

6）论文主体部分：

引言（或绪论）、正文、结论

7）参考文献

8）致谢

9）附录（对论文支持必要时）

2.论文字数要求：

理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。

3.附件包括：

任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。

4.文字、图表要求：

1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写

2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。

图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画

3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印

4）图表应绘制于无格子的页面上

5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档

5.装订顺序

1）设计（论文）

2）附件：

按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订

指导教师评阅书

指导教师评价：

一、撰写（设计）过程

1、学生在论文（设计）过程中的治学态度、工作精神

□优□良□中□及格□不及格

2、学生掌握专业知识、技能的扎实程度

□优□良□中□及格□不及格

3、学生综合运用所学知识和专业技能分析和解决问题的能力

□优□良□中□及格□不及格

4、研究方法的科学性；技术线路的可行性；设计方案的合理性

□优□良□中□及格□不及格

5、完成毕业论文（设计）期间的出勤情况

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

指导教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

评阅教师评阅书

评阅教师评价：

一、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

建议成绩：

□优□良□中□及格□不及格

（在所选等级前的□内画“√”）

评阅教师：

（签名）单位：

（盖章）

年月日

教研室（或答辩小组）及教学系意见

教研室（或答辩小组）评价：

一、答辩过程

1、毕业论文（设计）的基本要点和见解的叙述情况

□优□良□中□及格□不及格

2、对答辩问题的反应、理解、表达情况

□优□良□中□及格□不及格

3、学生答辩过程中的精神状态

□优□良□中□及格□不及格

二、论文（设计）质量

1、论文（设计）的整体结构是否符合撰写规范？

□优□良□中□及格□不及格

2、是否完成指定的论文（设计）任务（包括装订及附件）？

□优□良□中□及格□不及格

三、论文（设计）水平

1、论文（设计）的理论意义或对解决实际问题的指导意义

□优□良□中□及格□不及格

2、论文的观念是否有新意？

设计是否有创意？

□优□良□中□及格□不及格

3、论文（设计说明书）所体现的整体水平

□优□良□中□及格□不及格

评定成绩：

□优□良□中□及格□不及格

教研室主任（或答辩小组组长）：

（签名）

年月日

教学系意见：

系主任：

（签名）

年月日

摘要

在如今高速发展的时代，随着数控技术日新月异的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对于国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等制造业）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。

高速加工技术是一项先进的制造工艺，并具有广阔的应用前景。

潜移默化的，随着时代的发展如今数控技术已经是整个社会中必不可缺的一部分了。

制造技术是人类生产活动的最基本生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最新的技术。

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其产业，而且在“高精尖”数控关键技术对我国实行封镜和限制政策。

总之，大力发展数控技术的核心技术已成为个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。

通过本次毕业设计对典型车、铣类零件的设计又了很深的认识，本次设计概括了我所学的知识加深了对本专业的认识水平。

本文是根据数控的特点概述了零件加工的整个过程，包括工艺分析、工件装夹分析、零件加工分析等。

关键词数控机床工艺分析工艺路线零件加工工艺分析程序输入

第一章前言

在机械加工教学中，机械制造专业学生及数控技术专业学生都要学习数控车、铣床操作技术。

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，了解数控机床的历史发展及未来的发展趋势，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、铣基础工艺理论以及技能有机融合，包括夹具的使用、量具的识读和使用、刃具的刃磨及使用、基准定位等，分类叙述了车、铣床操作、数控车、铣床自动编程仿真操作、数控车、铣床编程与操作的内容。

以机械加工中车、铣工艺学与数控车、铣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、铣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章数控机床概述

2.1概述

随着科学技术和社会生产的不断发展，机械产品的结构越来越复杂，产品更新越来越快，因此对加工机械产品的生产设备提出了更高（高性能、高精度和高自动化）的要求，尤其在个性化方面要求日益明显，产品品种的日益增多和生命周期越来越短已成必然趋势。

传统的普通机床、专用机床、仿形机床由于效率低、适应性差，已经不能满足加工的需要。

为此，一种新型的数字程序控制机床应运而生，它极其有效地解决了上述一系列矛盾，为单件、小批量生产，特别是复杂型面零件的生产提供了自动化加工手段，使产品的机械加工能力得到了极大提高。

2.1.1基本概念

数控即数字控制（NumericalControl，NC）。

数控技术即NC技术，是指用数字化信化设备进行自动控制的技术。

采用了数控技术控制（即装备了数控系统）的机床，称之为数控机床。

数控机床是机电一体的典型产品，是集机床、计算机、电机及拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。

现代数控系统都是计算机数控系统（ComputerNumericalControl，CNC）

2.1.2数控机床的特点

与传统的机械加工设备比较，数控机床有以下几个特点：

（1）适应性强。

数控设备采用数控系统取代了通用机床的手工操作，具有充分的柔性，只要重新编制零件加工程序，更换相应的工装，就能加工出新的零件。

（2）精度高，质量稳定。

由于数控机床避免了通用机床加工时人为因素的影响，因此加工的零件精度高、一致性好。

（3）生产周期短，生产率高，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。

（5）易于调整机床，与其他专用加工方法相比，所需调整时间较少，劳动强度低，劳动条件较好。

（6）易于建立计算机通信网络，有利于生产管理。

（7）设备初期投资较大。

（8）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。

2.2数控机床的组成及工作原理

2.2.1数控机床的组成

数控机床主要由以下几个部分组成：

1）、程序编制及程序载体

数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。

在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。

得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。

编制程序的工作可由人工进行；对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程（APT）或CAD/CAM设计。

编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。

2）、输入装置

输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。

根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。

数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用RS232C或采用网络通信方式传送到数控系统中。

零件加工程序输入过程有两种不同的方式：

一种是边读入边加工（数控系统内存较小时），另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从内部存储器中逐段逐段调出进行加工。

3）、数控装置

数控装置是数控机床的核心。

数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。

零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。

但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化”，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。

4）、驱动装置和位置检测装置

驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。

因此，它的伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。

驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构两大部分。

目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。

位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置之后，数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按照指令设定值运动。

5）、辅助控制装置

辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运动，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装置完成指令规定的开关量动作。

这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、润滑装置的启动停止，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。

由于可编程逻辑控制器（PLC）具有响应快，性能可靠，易于使用、编程和修改程序并可直接启动机床开关等特点，现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。

6）、机床本体

数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。

但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。

这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床。

2.2.2数控机床的工作原理

数控机床是按照事先编制好的数控加工程序对零件进行加工的高效自动化设备。

首先需要对零件图样的技术特征、几何形状、尺寸和工艺等加工要求进行系统的分析，确定合理、正确的加工方案和加工路线，然后按照数控机床规定采用的代码和程序格式，根据加工要求编制出数控加工程序。

数控加工程序可以记录在信息载体上，也可以通过某种方式输入数控机床，再由数控机床的数控系统对数控加工程序进行译码和预处理，接着由插补器进行插补计算，逐点计算并确定个线段起点与终点间一系列中间点的坐标及各轴的运动方向、大小和速度，分别向各轴发出运动序列指令，完成零件产品的加工。

2.3数控机床的分类

数控机床的种类繁多，从不同的角度对其进行考查，就有不同的分法，通常可以按以下方式对其分类。

2.3.1按工艺用途分类

1）金属切削类数控机床

金属切削类数控机床有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗铣床等。

2）金属成形类数控机床

金属成形类数控机床是指采用挤、压、冲、拉等成形工艺的数控机床，采用的又数控弯管机、数控压力机、数控冲剪机、数控折弯机、数控旋压机等。

3）数控特种加工机床

数控特种加工机床有数控电火花线切割机床、数控电火花成形加工机床、数控激光加工机床与数控火焰切割机等。

4）测量、绘图类数控机床

测量、绘图类数控机床有数控绘图机、数控坐标测量机、数控对刀仪等。

2.3.2按运动轨迹分类

1）点位控制系统的数控机床

点位控制系统只是控制刀具相对工件从某一加工点移到另一加工点的精确坐标位置，而对于点与点之间移动的轨迹不进行控制，且移动过程中不作任何切削加工。

通常采用此类系统的设备有数控钻床、数控镗床、数控冲床等。

2）直线控制系统的数控机床

点位直线控制的特点是机床的运动部件不仅要实现一个坐标位置到另一个位置的精确移动和定位，而且能实现平行于坐标轴的直线进给运动或控制两个坐标轴实现斜线进给运动。

3）轮廓控制系统数控机床

轮廓控制系统数控机床又称连续控制系统数控机床或者轨迹控制系统数控机床。

这类系统能够对两个或两个以上运动的位移及速度进行连续相关的控制，使合成的平面或空间的运动轨迹能满足零件轮廓的要求。

它不仅能控制机床移动部件的起点与终点坐标，而且能控制整个加工轮廓每一点的速度和位移，将工件加工成要求的轮廓形状。

常用的数控车床、数控铣床、数控磨床就是典型的轮廓控制数控机床。

2.3.3按伺服控制系统分类

1）开环控制系统的数控机床

开环控制系统不装备位置检测反馈装置，即无位移的实际反馈与指令值进行比较修正。

因而控制信号的流程是单向的。

数控机床开环系统控制框图如下：

2）闭环控制系统的数控机床

闭环控制系统是带有位置检测反馈装置，将位移的实际值反馈回去与指令值比较，用比较落后的差值去控制机床的移动部件，直至差值消除时才停止修正动作的系统。

数控机床闭环控制图框如下：

3）半闭环控制系统的数控机床

半闭环控制系统是闭环控制系统的一种派生。

它与闭环控制系统的不同之处仅在将检测元件装在传动链的旋转部位，它所检测得到的不是工作台的实际位移量。

而是与位移量有关旋转轴的转角量。

因此，其精度比闭环控制系统稍差。

但这种系统结构简单，便于调整，检测元件价格也较低，因而是广泛使用的一种控制方式。

数控机床半闭环控制图框如下：

2.3.4按数控系统的功能分类

1）经济型数控系统

数控系统一般为开环，联动轴数为三轴或三轴以下，这种系统只能满足一般精度要求的加工，如直线，斜线，圆弧及带螺纹类的零件，系统的价格便宜，典型的系统有我国大方，SIEMENS802S等，主要适用于经济型数控车床、数控铣床及数控磨床等。

2）普及型又称全功能数控系统

半闭环控制，采用16位或32位微处理器，9寸单色显示器，具有一定的图形显示功能及面向用户的宏程序功能等，联动轴数3－4轴，系统有较强的可靠性和控制的灵活性。

3）高档型数控系统

全闭环控制，采用的微型计算机为32位以上的CPU,彩色CRT或TFT液晶显示器，内存大于150KB,进给大多采用数字式交流伺服驱动，联动轴数5轴以上，多功能智能化监控系统和面向用户的宏程序功能；还有较强的智能诊断和智能工艺数据库，能实现加工条件的自动设定，能实现DNC和网络通讯。

4）基于PC的开放式数控系统的数控机床

这类数控机床系统采用通用微计算机技术开发数控系统，可以得到强大有利的硬件与软件支持，这些软件和硬件的技术是开放式的。

此时的通用微机除了具备本身的功能外，还具备了全功能数控系统的所有功能，是数控机床发展趋势。

2.4现代数控机床的发展

2.4.1数控技术的产生与发展

数控技术的发展史随着计算机技术和电子技术的发展而发展的。

在第一台数控机床问世至今的50年余中，先后经历了电子管（1952年）、晶体管和印刷电路板（1960年）、小规模集成电路（1965年）、小型计算机（1970年）、微处理器或微型计算机（1974年）和基于PC-NC的智能数控系统（20世纪90年代）等六个数控时代。

前三代数控系统是采用专用控制计算机的硬逻辑（硬件）数控系统，简称NC（NumericalControl），目前已被淘汰。

第四代数控采用小型计算机取代专用计控制算机，数控系统的许多功能由软件来实现，故这种数控系统又成为软件数控系统，即计算机数控系统，简称CNC（ComputerNumericalControl）。

1974年采用微处理器为核心的数控系统，形成第五代微型机数控CNC和MNC的控制原理基本相同，目前趋向采用成本低、功能强的MNC。

20世纪90年代后，发展了基于PC-NC的第六代数控系统，它充分利用了现有PC机的软硬件资源，规范设计出新一代功能更强的数控系统。

在数控系统不断更新换代的同时，数控机床的品种、功能、应用也随之不断发展。

2.4.2数控机床的发展趋势

1）精度高、高速度

尽管10多年前数控机床就出现了高精度、高速度的趋势，但是科学技术的发展史没有止境的，高精度、高速度的内涵也在不断变化。

目前，数控机床正在向着精度和速度的极限发展。

2）智能化

智能化是为了提高生产的自动化程度。

智能化不仅贯穿在生产加工的全过程（如智能编程、智能数据库、智能监控）中，还要贯穿在产品的售后服务和维修中。

也就是说，不仅在控制机床加工时数控系统还是智能的，就是在系统出现了故障时，诊断、维修也是智能的。

3）软硬件进一步开放式

数控系统在出厂时并没有完全决定其适用场合和控制加工对象，更没有决定要加工的工艺，而是由用户根据自己的需要对软件进行再开发，以满足用户的特殊需要。

数控系统生产商不应制约用户的生产工艺和适用范围。

4）实时智能化

在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个重要分支发展：

自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。

例如，在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运用控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制目的。

5）网络化

数控机床网络化便于远距离操作和监控，也便于远程诊断故障和进行调整，利于数控系统生产厂对其产品的监控和维修，也适合与大规模现代化生产的无人化车间实行网络管理，还适于在操作人员不宜到现场的环境（如对环境要求很高的超精密加工和对人体有害的环境）中工作。

6）多媒体技术应用化

多媒体技术集成计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。

在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。

第3章车床轴类零件的加工

3.1工艺方案的分析

3.1.1零件图分析

该零件图为典型轴类零件，有圆柱、圆锥、倒