机械制造与设计设计说明书

毕业设计说明书（2009）届题目轴类零件数控车床加工工艺及编程系（部）机械制造工程系专业数控技术班级数控 0610学生姓名XX指导教师XX2008 年 10 月 10日目录前言 (3)一、绪论 (4)二、毕业设计任务 (10)三、二维图 (13)四、三维图 (14)五、零件的工艺分析 (15)六、数控加工工艺卡 (18)七、数控加工刀具卡 (19)八、刀具轨迹路径 (19)九、手工编程 (21)十、设计总结 (22)十一、参考文献 (24)前言数控编程是将零件的工艺过程、工艺参数、刀具移位量与方向以及其他辅助动作（换刀、冷却、夹紧等），按运动顺序和所用数控机床规定的指令代码及程序格式编成加工程序单（相当于普通机床加工的工艺过程卡），再将程序单中的全部内容记录在控制介质上（如穿孔带、磁带等），然后输给数控装置，从而指挥数控机床加工。

最终得到各种机械零件。

设计课题是一个螺纹配合件，通过二维图以及三维图分析得出零件的加工参数和走刀轨迹。

通过手工编程从而得到整个零件的加工过程。

本次设计内容介绍了数控加工的特点、加工工艺分析以及数控编程的一般步骤。

并利用pro/e软件完成零件的三维造型，进行加工轨迹设计，实现加工仿真。

利用斯沃仿真软件完成数控仿真加工。

利用CAD/CAM软件及G代码指令进行手工编程。

本设计任务书的第二章是设计说明, 第三章是论文正文，第四章是成绩鉴定表，第五章是体会，由于这个零件的左右两边都需要加工,所以分左右两边加工。

1、诸论本次设计的课题是一个螺栓连接的组合件，该选题能够让我们深入了解机械零件从设计到制造出成品的全过程，对机械行业有一个更深层次的认识。

数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。

这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。

在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。

特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。

数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他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，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。

从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面。

(一)、高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、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。

（二）、5轴联动加工和复合加工机床快速发展采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。

一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。

（三）、智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势21世纪的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中的各个方面：如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。

对我国数控技术及其产业发展的基本估计我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。

第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。

第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。

纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩：1）、奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。

2）、初步形成了数控产业基地。

3）、建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍。

虽然在数控技术的研究开发以及产业化方面取得了长足的进步，但我们也要清醒地认识到，我国高端数控技术的研究开发，尤其是在产业化方面的技术水平现状与我国的现实需求还有较大的差距。

虽然从纵向看我国的发展速度很快，但横向比（与国外对比）不仅技术水平有差距，在某些方面发展速度也有差距，即一些高精尖的数控装备的技术水平差距有扩大趋势。

从国际上来看，对我国数控技术水平和产业化水平估计大致如下：1、技术水平上，与国外先进水平大约落后10～15年，在高精尖技术方面则更大。

2、产业化水平上，市场占有率低，品种覆盖率小，还没有形成规模生产；功能部件专业化生产水平及成套能力较低；外观质量相对差；可靠性不高，商品化程度不足；国产数控系统尚未建立自己的品牌效应，用户信心不足。

3、可持续发展的能力上，对竞争前数控技术的研究开发、工程化能力较弱；数控技术应用领域拓展力度不强；相关标准规范的研究、制定滞后。

分析存在上述差距的主要原因有以下几个方面：1）、认识方面。

对国产数控产业进程艰巨性、复杂性和长期性的特点认识不足；对市场的不规范、国外的封锁加扼杀、体制等困难估计不足；对我国数控技术应用水平及能力分析不够。

2）、体系方面。

从技术的角度关注数控产业化问题的时候多，从系统的、产业链的角度综合考虑数控产业化问题的时候少；没有建立完整的高质量的配套体系、完善的培训、服务网络等支撑体系。

3）、机制方面。

不良机制造成人才流失，又制约了技术及技术路线创新、产品创新，且制约了规划的有效实施，往往规划理想，实施困难。

4）、技术方面。

企业在技术方面自主创新能力不强，核心技术的工程化能力不强。

机床标准落后，水平较低，数控系统新标准研究不够。

从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。

制造业是国民经济和国防建设的基础性产业，先进制造技术是振兴传统制造业的技术性支撑的发展趋势，是直接创造社会财富的主要手段，谁先掌握先进制造技术，谁就能够占据市场。

数控技术是先进制造技术的基础技术和共性技术，已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。

本次设计内容介绍了数控加工的特点、加工工艺分析以及数控编程的一般步骤。

并利用pro/e软件完成零件的三维造型，进行加工轨迹设计，实现加工仿真。

利用斯沃仿真软件完成仿真加工。

利用CAD/CAM软件及G代码指令进行手工编程。

1.2 技术途径1.2.1 发展具有中国特色的新一代PC数控系统数控系统是各类数控装备的核心，因此通过科技创新首先发展具有中国特色的新型数控系统，将是推动数控产业化进程的有效技术途径。

实践证明，10年来我们所走的PC数控道路是完全正确的。

PC机（包括工业PC）产量大、价格便宜，技术进步和性能提高很快，且可靠性高（工业PC主机的MTBF已达30年〔3〕）。

因此，以其作为数控系统的软硬件平台不但可以大幅度提高数控系统的性能价格比，而且还可充分利用通用微机已有软硬件资源和分享计算机领域的最新成果，如大容量存储器、高分辨率彩色显示器、多媒体信息交换、联网通讯等。

此外，以通用微机作为数控平台还可获得快速的技术进步，当PC机升级换代时，数控系统也可相应升级换代，从而长期保持技术上的优势，在竞争中立于不败之地。

目前，PC数控系统的体系结构有2种主要形式：（1）专用数控加PC前端的复合式结构；（2）通用PC加位控卡的递阶式结构。

另外还有一种正在发展的数字化分布式结构。

其方案是将由DSP等组成的数字式伺服通过以光缆等为介质的网络与数控装置连接起来，组成一完整的数控系统。

这种系统虽然性能很好，但由于开发和生产成本太高，近期难以被国内广大用户所接受。

我们认为，上述结构并不是符合中国国情的最好方案，适合中国国情的应是将所有数控功能全软件化的集成式结构，因为这种结构的硬件规模最小，不但有利于降低系统成本，而且更重要的是可以有效提高系统的可靠性。

由于一个新型高性能CPU可以代替数十个普通CPU（如80286、80386等），因此，在基于高性能CPU的PC平台上不仅可以完成数控系统的基本功能（如信息处理、刀补计算、插补计算、加减速控制等）和开关量控制功能（内装PLC），而且还可以完成伺服控制功能。

这样，以前由DSP完成的数字化伺服控制功能（如位置控制、速度控制、矢量变换控制等）均可由PC中的CPU完成，从而实现内装式伺服控制，这不仅有效缩小了数控部分的硬件规模，而且还大幅度缩小了伺服控制部分硬件规模。

这种具有内装PLC和内装伺服控制的全软件化集成式数控系统，其硬件规模将达到最小化，整个数控系统除一个PC平台外，剩下的只有驱动机床运动的功率接口和反馈接口。

这既有效提高了系统可靠性，又消除了信息传递瓶颈，提高了系统性能，同时还可显著降低系统成本，使系统（包括电机）售价将可降至现有数控系统的一半左右。

显然，这种高性能、高可靠性、低成本的新型数控系统将具有极强的竞争力，有望为开创中国数控的新局面作出贡献。

此外，集成化PC数控系统还有一大优点，就是容易实现开放式结构。

这是因为，这种系统的硬件本身已经是完全开放的，构成开放式数控系统的工作完全在软件上，只要制定好标准和协议，从信息处理、轨迹插补、加减速控制、开关量控制到伺服控制都可以实现开放，从而可大大方便用户的使用。

1.3 成组技术1.3.1成组技术的产生：众所周知，传统的中小批量生产方式存在着产量小、生产准备工作量大、生产效率低及不利于生产的协调计划、组织管理等缺陷。

为克服中小批量生产的上述缺陷，人们对这种生产类型进行了大量的研究。

统计分析表明，任何一种机器产品中的零件组成可以分为三大类，即专用件、相似件和标准件。

在一般产品中，相似件出现的概率高达65%~70%。

如果能充分利用这一特点，就可以将那些看似孤立的零件按相似性原理划分为具有共性特征的一组，在加工中以群体为基础集中对待，可将多品种小批量生产转化为类似于大批量的生产类型。

利用零件的相似性原理，将零件分类成组，这就是成组技术产生的基本出发点。

1.3.2成组技术的概念：成组技术自本世纪50年代由前苏联学者总结并在机械工业中推广以来，已在世界各国得到了广泛应用。

所谓成组技术，就是用科学的方法将企业生产的多种产品、部件和零件、按照特定的相似性准则（分类系统）分类归组，并在分类的基础上完成产品生产的各个环节，从而实现产品设计、工艺制造和生产管理的合理化和科学化。