数控加工课程设计说明书

南昌航空大学《数控加工工艺与编程》课程设计说明书学院：航空制造工程学院专业：机械设计制造及其自动化课程名称：《数控加工工艺与编程》课程设计学生姓名：王瑞祥学号：12031335设计题目：复杂阶梯轴的数控加工工艺与编程设计起迄日期:2015年11月9日~11月13日指导教师:于斐上交资料要求：1、电子文档：零件的模型与工程图文档、NC文件、设计说明书word稿等2、设计说明书纸质打印稿等（与电子档相同）课程设计任务书1．设计目的：本课程设计是《CAM 技术与应用》课程配套的实践性教学环节，要求学生在学完该课程后，结合前期所学相关知识，通过查阅资料、设计某中等复杂程度零件的机械加工工艺过程，并重点熟悉其中数控加工自动编程与应用的内容。

通过设计使学生掌握零件的建模、工程图与数控编程的设计方法，并撰写设计说明书，达到一次综合数控加工工艺与编程的训练目的。

2．设计内容与要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）：2.1原始数据：教师指定或学生自行设计一个中等复杂程度的含有数控加工要求的零件（零件结构要求包含UG 中不少于两种不同类别的加工方式：即零件结构中包含普通加工机床不便或不能加工的几何结构特征，并至少用到UG 中的平面铣、型腔铣、固定轴轮廓铣、孔或孔系加工、车削加工中的两种加工方法），并完成其三维建模与工程图设计工作。

2.2技术要求：数控加工的内容是基于三轴数控铣床或加工中心或二轴数控车床加工为主，按照单件小批量生产纲领，默认为典型材料45 钢（允许指定其他材料）。

2.3设计要求：设计要求完成以下工作：1）零件三维建模与工程图设计。

2）零件的加工工艺过程设计。

（允许在设计说明数中完成）3）基于UG 的数控加工编程设计（包括：工件坐标系与毛坯的设定，刀具的设定，加工方法的设定（粗、半精和精加工等），编程过程中的相关参数设定，生成数控加工轨迹并分析，加工模拟的仿真，后处理生成N 加工代码。

）4）撰写设计说明书。

（设计说明书要求采用图文并茂的方式描述设计过程、相关参数的设定分析与选值说明，刀路轨迹和比较、分析与说明，NC 代码的必要说明等）3．成绩评定：成绩：指导教师签名：评语：摘要数控技术又称计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。

这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。

由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。

此次设计主要是介绍运用数控机床来加工轴类零件的整个工艺过程及其工艺分析，即从毛坯到所加工零件这一过程中的工艺及其相应的工艺分析，故此设计便以这一过程而展开设计，从而完成此次设计任务。

本课程设计是《CAM 技术与应用》课程配套的实践性教学环节，要求学生在学完该课程后，结合前期所学相关知识，通过查阅资料、设计某中等复杂程度零件的机械加工工艺过程，并重点熟悉其中数控加工自动编程与应用的内容。

通过设计使学生掌握零件的建模、工程图与数控编程的设计方法，并撰写设计说明书，达到一次综合数控加工工艺与编程的训练目的。

当然，由于能力有限，设计当中可能有不足之处，希望老师给予批评指正。

关键词：数控技术；工艺分析。

目录1 绪论 (6)1.1.1 数控技术的概念 (6)1.1.2 数控技术的基本理论 (6)2 零件的工艺分析及规程 (6)2.1 零件的用途 (7)2.2 零件的结构形状 (7)2.3 零件的表面粗糙度 (8)2.4 零件的尺寸精度 (8)2.5 工艺规程的定义 (9)2.6 加工工序的划分 (9)2.6.1 首先，先明确一下加工工序划分的原则 (9)2.6.2 具体加工工序划分如下 (9)3 毛坯的选择 (10)3.1 毛坯材料的选择 (11)3.1.2 选择毛坯材料的基本过程 (11)3.1.3 毛坯材料的选择结果 (11)3.2 毛坯形状及尺寸的确定 (12)4装夹方式和定位基准的选择 (13)4.1 装夹方式的选择 (13)4.2 定位基准的选择 (14)5切削参数的确定 (14)6零件三维建模 (13)7数控加工仿真 (14)结论 (17)参考文献： (18)附录 (16)绪论1.1.1 数控技术的概念数控（英文名字：Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。

也可以说成是数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术。

数控一般是采用通用或专用计算机实现数字程序控制，因此数控也称为计算机数控(Computer Numerical Control )，简称CNC，国外一般都称为CNC。

它所控制的通常是位置、角度、速度等机械量和与机械能量流向有关的开关量。

1.1.2 数控技术的基本理论数控机床是按照事先编制好的加工程序，自动地对被加工零件进行加工。

我们把零件的加工工艺路线、工艺参数、刀具的运动轨迹、位移量、切削参数(主轴转数、进给量、背吃刀量等)以及辅助功能(换刀、主轴正转、反转、切削液开、关等)，按照数控机床规定的指令代码及程序格式编写成加工程序单，再把这程序单中的内容记录在控制介质上(如穿孔纸带、磁带、磁盘、磁泡存储器)，然后输入到数控机床的数控装置中，从而指挥机床加工零件。

2 零件的工艺分析及规程2.1 零件的用途图中所设计的零件为一复杂的轴类零件，而轴类零件又是机器中经常遇到的典型零件之一。

它主要用来连接和支承传动零部件，传递扭矩和承受载荷，图示的零件也不例外。

轴类零件是旋转体零件，其长度大于直径，一般由同心轴的外圆柱面、圆锥面、内孔和螺纹及相应的端面所组成。

根据结构形状的不同，轴类零件可分为光轴、阶梯轴、空心轴和曲轴等，图示零件则为阶梯轴。

所以，图中所示零件的用途是连接其它配合件，起的作用是支承其它传动零部件，传递扭矩和承受载荷，可用于汽车、机械等行业。

2.2 零件的结构形状如图2.1所示，此零件为结构较为复杂的不规则轴类零件，且右端最小，左端次之，中间最大，包含着曲面、内孔、螺纹及槽等一些较难加工的部分。

零件的右端是一个半球面，其左边是一个螺纹台阶，再接着是一个槽。

零件的左端含有一内孔，且内孔外沿倒有圆角。

左端的第一个台阶上含有一个内凹圆弧面。

整体上说，此零件由左向右呈中、大、小结构分布。

2.3 零件的表面粗糙度定义：表面粗糙度是指加工表面具有的较小间距和微小峰谷不平度。

其两波峰或两波谷之间的距离（波距）很小（在1mm以下），用肉眼是难以区别的，因此它属于微观几何形状误差。

表面粗糙度越小，则表面越光滑。

表面粗糙度的大小，对机械零件的使用性能有很大的影响，因此，要在满足零件表面功能的前提下，合理选用表面粗糙度参数。

由零件图所示可知，所示零件的表面粗糙度大部分需要控制在以内，即轮廓的算术平均偏差Ra的上限值为1.6μm。

除了零件右端的半球面、螺纹及槽等要控制在～以外，其余的部分都要控制在以内。

2.4 零件的尺寸精度由图可知，此零件的总长是88mm，最大直径是，即∅=42～41.961mm；左端最大直径是，即∅=36～35.961mm；孔的长为，即∅=20.10～20mm；直径为，即∅=24.036～24mm。

由以上几个尺寸可以得知此零件有几处的尺寸精度要求是相当高的，这也给此零件的加工带来了一定的难度，这就需要加工者选择合适的加工方法和熟练的加工技巧等。

2.5 工艺规程的定义机械加工工艺规程简称工艺规程，是规定零件加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。

它是在具体的生产条件下，将最合理或较合理的工艺过程和操作方法，按规定的形式制成工艺文本，经审批后用来指导生产并严格贯彻执行的指导性文件。

一般包括以下内容：工件加工工艺路线及所经过的车间和工段；各个工序的内容及采用的机床和工艺装备；工件的检验项目及检验方法；切削用量；工时定额及工人的技术等级等。

2.6 加工工序的划分2.6.1 首先，先明确一下加工工序划分的原则按工序集中划分工序的原则；按粗,精加工划分工序的原则；按刀具划分工序的原则；按加工部位划分工序的原则。

2.6.2 具体加工工序划分如下一、先加工零件的右端；二、切端面；三、粗车外圆；四、精车外圆；五、切槽；六、车螺纹；七、再掉头加工零件的左端，切端面；八、用麻花钻钻孔；九、粗车外圆；十、精车外圆；十一、钻孔；十二、镗孔；十三、检验。

3 毛坯的选择零件是由毛坯按照其技术要求经过各种加工而最后形成的。

毛坯种类的选择不仅影响毛坯的制造技术及费用，而且也与零件的机械加工技术和加工质量密切相关。

为此需要毛坯制造和机械加工两方面的技术人员密切配合，合理地确定毛坯的材料、结构形状及尺寸。

3.1 毛坯材料的选择3.1.1 材料选择的一般标准如下材料的力学性能。

根据零件的工作条件、损坏（或失效）形式，选择满足力学性能的材料。

材料的工艺性能。

对零件加工生产有直接的影响，甚至是决定性的。

材料的经济性。

主要是价格比。

3.1.2 选择毛坯材料的基本过程首先得从毛坯材料的服役条件开始，通过对失效形式的分析从而完成材料的预选，然而失效形式的分析又得从材料的力学性能、工艺性能和经济性着手。

完成材料的预选过后就需设计计算，强度校核，主要是从材料的耐用性、结构尺寸的合理性及材料的变形和抗断裂能力三个方面考虑，进而最终选定毛坯材料。

3.1.3 毛坯材料的选择结果综合上考虑，加工此零件所选用的毛坯材料为45号钢，因为45号钢为优质碳素结构用钢,硬度不高，易切削加工,常用来做模板、连杆、螺栓、齿轮及轴类等，且需进行热处理（推荐热处理温度：正火850︒C，淬火840︒C，回火600︒C）。

3.2 毛坯形状及尺寸的确定毛坯是根据零件所要求的形状、力学性能及工艺尺寸等而制成的供进一步加工用的生产对象。

此次设计根据工件材料、零件形状、力学性能及工艺尺寸等特性的要求，应当选择的毛坯材料为φ50mm的45号钢，并要尽量使各个回转表面上的余量分布均匀。

由于零件图样尺寸为88mm×φ42mm，所以，为了使毛坯尽量的最小化，毛坯材料应当选择尺寸为120mm×φ50mm的棒状材料。

综上所述，此次设计的零件毛坯材料应当是尺寸为120mm×φ50mm的棒状45号钢，且需进行过热处理。

（如图3.1）图3.14 装夹方式和定位基准的选择工件的装夹和定位不仅影响零件的加工质量，而且对生产率、加工成本及操作安全都有直接的影响。

所以，选择正确的装夹方式和定位基准是很有必要的。

4.1 装夹方式的选择定位和夹紧的整个过程合起来称为装夹。

选择合适的装夹方式是保证精度的前提。

常用的装夹方式有悬臂支撑方式、两端支撑方式、桥式支撑法、专用夹具装夹法。

对一般无特殊要求的零件，我们力求装夹方便，通常会选用两端支撑方式或桥式支撑法，可以克服由于悬臂支撑方式引起的工件变形。