手动气阀主要零部件的造型与数控加工

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1、 河南工业职业技术学院毕业论文题目： 手动气阀主要零部件的造型与数控加工 班 级： 05145 姓 名： 路华光 专 业： 数控技术及应用 指导教师： 曹龙斌 辩论日期： 2021年 月 日河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文摘 要 关键词：数控加工 数控编程 Pro/E MasterCAM AutoCADI河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 目 录摘 要 . I1. 绪 论. 11.1 数控技术的开展及其重要性 . 11.2 数控机床的组成及分类 . 21.2.1数控机床的组成 . 21.2.2常见的数控机床的类型 . 21.3 数控机床的特点 . 31

2、.4 本课题研究的主要 谢 . 369. 参考文献 . 37请改目录！？II河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文1. 绪 论1.1 数控技术的开展及其重要性随着科学技术的不断开展，对机械产品的质量和生产率提出来为越来越高的要求。机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最重要的措施之一。它不仅能够提高产品的质量，提高生产率，降低生产本钱，还能够大大改善工人的劳动条件。 机械制造工业中大批量生产的产品，广泛采用自动机床、组合机床和专用机床以及专用自动生产线，实行多刀、多工位多面同时加工，以到达高效率和高自动化。但是，约有机械加工总量的75%80%是属于单件小批量生产，尤其是一些宇

3、航、造船、机床、重型机械及国防工业部门的零件，精度要求高、形状复杂、加工批量小、且改型频繁，采用普通机床加工这些零件效率低、劳动强度大，有时甚至不能加工。采用组合机床或自动机床加工也极其不合理，因为需要经常改装和调整设备。 数控机床的产生极其有效地解决了上述一系列矛盾，为单件、小批量生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段。在数控机床上，工件加工的全过程是由数字指令控制的，在加工前要用指定的数字代码按照工件图样编制出程序，然后输入到数控系统中去，数控机床即按照程序中的指令自动的进行工作，加工程序有假设干程序段组合而成，每个程序段中，均有加工工件某一局部所需要的各种数据信息及机床操作的各种指令。数

4、控机床与其他自动机床的主要区别在于，当被加工工件改变时，除了重新装夹工件和更换刀具之外，只需要输入新的程序，不需要对机床做任何调整。今天数控机床的技术有了飞跃的开展，在机械制造业中的地位愈来愈显得重要。美国在1983年的机床总数比1973年下降了23.1%，而同期数控机床的总数却增加了2.6倍，产值为总产值的70.9%。由于数控机床集高精度、高效率于一身，故在许多企业的生产中，已替代坐标镗床，万能铣床，完成精密加工任务。随着数控机床的精度和自动化程度不断提高，数控机床已从满足单件、小批量生产中的精密复杂零件，逐步扩大到批量生产的柔性加工系统。数控机床是高度机电一体化的典型产品， 1河 南 工

5、业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 是现代机床技术的重要标志，是表达现代机械制造业工艺水平的重要标志。1.2 数控机床的组成及分类1.2.1数控机床的组成数控机床一般由输入输出设备、CNC装置或称CN C单元、 伺服单元、驱动装置或称执行机构、可编程控制器PLC 及电气控制装置、辅助装置、机床本体及测量装置组成。其中除机床本体之外的局部统称为计算机数控(CNC)系统。 图1-1 数控机床的组成1.2.2常见的数控机床的类型数控机床是在普通机床的根底上开展起来的，各种类型的数控机床根本上起源于同类型的普通机床，从应用角度出发，常见的数控机车有以下几种：1) 数控车床数控车床分为立式和卧式

6、两种。立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件的车削加工，卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。2) 数控铣床数控铣床按机构形式可以分为立式、卧式、龙门铣床，按控制轴数可以分为三轴、 2河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 四轴和多轴数控铣床。3) 加工中心加工中心可分为车削加工中心和铣削加工中心。A. 车削加工中心车削加工中心是在普通卧式数控车床的根底上，增加了C轴刀具的旋转和动力头，更高级的车削加工中心还带有刀库。除工件旋转运动外，车削加工中心还可控制刀具的纵向、横向进给运动和旋转运动，这使其加工能力大大的增强，除可以进行一般的车削加工外还可以进行径向和轴向

7、铣削以及中心线不在零件回转中心的孔和径向孔的钻削加工。B. 铣削加工中心铣削加工中心是在数控铣床的根底上增加了刀库和自动换刀装置，刀库可容纳16100把左右的刀具。由于具有自动换刀功能，工件一次装夹后，加工中心能自动的完成或接近完成工件各面的所有加工工序。铣削加工中心按结构形式可分为立式加工中心和卧式加工中心。1.3 数控机床的特点与普通机床相比，数控机床具有以下特点。1) 适应性强由于数控机床能实现多个坐标的联动，所以数控机床能完成复杂型面的加工，特别是对于可用数学方程式和坐标点表示的形状复杂的零件，加工非常方便。当改变加工零件时，数控机床只需更换零件加工的NC程序，不必用凸轮、靠模、样板或

8、其它模具等专用工艺装备，且可采用成组技术的成套夹具。因此，生产准备周期短，有利于机械产品的迅速更新换代。所以，数控机床的适应性非常强。2) 加工质量稳定对于同一批零件，由于使用同一机床和刀具及同一加工程序，刀具的运动轨迹完全相同， 且数控机床是根据数控程序自动进行加工，可以防止人为的误差，这就保证了零件加工的一致性好且质量稳定。3河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文3) 生产效率高数控机床上可以采用较大的切削用量，有效地节省了机开工时。还有自动换速、自动换刀和其他辅助操作自动化等功能，使辅助时间大为缩短，而且无需工序间的检验与测量，所以，比普通机床的生产率高34倍甚至更高。数

9、控机床的主轴转速及进给范围都比普通机床大。目前数控机床的最高进给速度可到达100m/min以上，最小分辨率达0.01m。 一般来说，数控机床的生产能力约为普通机床的三倍，甚至更高。数控机床的时间利用率高达90%，而普通机床仅为30%50% 。4) 加工精度高数控机床有较高的加工精度，一般在0.0050.1mm之间。数控机床的加工精度不受零件复杂程度的影响，机床传动链的反向齿轮间隙和丝杠的螺距误差等都可以通过数控装置自动进行补偿，其定位精度比拟高，同时还可以利用数控软件进行精度校正和补偿。5) 工序集中，一机多用数控机床特别是带自动换刀的数控加工中心，在一次装夹的情况下，几乎可以完成零件的全部加

10、工工序，一台数控机床可以代替数台普通机床。这样可以减少装夹误差，节约工序之间的运输、测量和装夹等辅助时间，还可以节省车间的占地面积，带来较高的经济效益。加工中心的工艺方案更与普通机床的常规工艺方案不同，常规工艺以“工序分散为特点，而加工中心那么以工序集中为原那么，着眼于减少工件的装夹次数，提高重复定位精度。6) 减轻劳动强度在输入程序并启动后，数控机床就自动地连续加工，直至零件加工完毕。这样就简化了工人的操作，使劳动强度大大降低。数控机床是一种高技术的设备，尽管机床价格较高，而且要求具有较高技术水平的人员来操作和维修，但是数控机床的优点很多，它有利于自动化生产和生产管理，使用数控机床的经济效益

11、还是很高的。 4河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文1.4 本课题研究的主要手柄球手柄球采用酚醛塑料制成，与气阀杆连接后，手握控制气阀的运动。由于手柄球应用较为广泛，已形成系列标准件，可直接选用标准件。5河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 2.2 气阀杆手动气阀的主要组成元件，与阀体配合使用控制气路的通断。该元件担负着主要的控制功能，关闭时进气口与出气口连通形成通路，翻开时进气口与外界连通形成通路。由于使用时有气密性要求，需要加装密封装置。结合上述要求，气阀杆的总体结构如下： 2.3 螺母该固定螺母是用来将气阀固定在控制面板上，使气阀方便使用。由于螺母应用

12、较为广泛，已形成系列标准件，可直接选用标准件。 6河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 2.4 阀体气阀的主要构件，是其它元件的连接体。该元件负责与进气管、出气管进行连接，为其连通构成条件。为主控制杆的动作提供工作空间，为气阀总体的固定提供条件。结合上述要求，气阀杆的总体结构如下： 2.5 O型密封圈密封圈用于芯杆与阀体之间的密封，防止气路漏气。由于密封圈应用较为广泛，已形成系列标准件，可直接选用标准件。 7河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文2.6 芯杆用于连接手柄球和芯杆。其功能较为简单，主要是一连接件，两端采用螺纹连接，还要保证主控制杆在一定范围内运动

13、。综上所述，芯杆的总体结构如下： 3. 数控加工工艺与编程3.1 数控加工的工艺路线分析通过数控技术的学习，我们道，数控加工是把编制好的加工程序输入数控装置，数控装置再将输入的信息进行运算处理后转换成驱动伺服机构的指令信号，最后由伺服机构控制机床的各种动作，自动地加工出零件。由此可看出，用数控机床加工零件，程序编制是一项重要的工作，它对有效利用数控机床起主要作用。数控加工的程序编制也称数控编程，数控编程时，必须对零件进行分析，将加工零件的全部工艺过程、工艺参数、位移数据等以规定的代码、程序格式写出。我们在学习了数控编程的根本知识坐标系确实定、根本数控指令、指令格式等后，如何编制出适合某一数控机

14、床的实用加工程序？这在编程前，必须对该数控机床的规格、性能、切削范围、CNC系统所具备的功能、编程指令及指令格式等有较全面的了解，并将机床的运动过程、零件的工艺过程、切削用量和走刀路线等都编入程序，最后通过上机床进行加工模拟、试切加工等来验证程序的正确性、合理性。由此可以看出，数控编程是集工艺于程序中，且其实践性很强。通过数控编程的学习，能够了解数控编程的一般步骤、根本方法和常用编程技巧，学会数控机床的调整、参数设 8河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 置和数控系统的根本操作等。在数控加工中，刀具严格说是刀位点相对于工件的运动轨迹和方向称为加工路线。即刀具从对刀点开始运动起

15、，直至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、返回等非切削空行程。加工路线确实定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和外表质量，其次考虑数值计算简单，走刀路线尽量短，效率较高等。3.2 夹具、刀具的选择及切削用量确实定3.2.1 夹具的选择、工件装夹方法确实定1) 夹具的选择数控加工对夹具主要有两大要求：一是夹具应具有足够的精度和刚度；二是夹具应有可靠的定位基准。选用夹具时，通常考虑以下几点：A. 尽量选用可调整夹具、组合夹具及其它通用夹具，防止采用专用夹具，以缩短生产准备时间。B. 在成批生产时才考虑采用专用夹具，并力求结构简单。C. 装卸工件要迅速方便，以减少机床的停机时间。D

16、. 夹具在机床上安装要准确可靠，以保证工件在正确的位置上加工。2) 夹具的类型数控车床上的夹具主要有两类：一类用于盘类或短轴类零件，工件毛坯装夹在带可调卡爪的卡盘三爪、四爪中，由卡盘传动旋转；另一类用于轴类零件，毛坯装在主轴顶尖和尾架顶尖间，工件由主轴上的拨动卡盘传动旋转。数控铣床上的夹具，一般安装在工作台上，其形式根据被加工工件的特点可多种多样。如：通用台虎钳、数控分度转台等。3) 零件的安装9河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 数控机床上零件的安装方法与普通机床一样，要合理选择定位基准和夹紧方案，注意两点：一、力求设计、工艺与编程计算的基准统一，这样有利于编程时数值计算

17、的简便性和精确性。二、尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位装夹后，加工出全部待加工外表。3.2.2 刀具的选择及对刀点、换刀点的设置3.2.2.1 刀具材料的选择当前使用的金属切削刀具材料主要有五类：高速钢、硬质合金、陶瓷、立方氮化硼CBN、聚晶金刚石。表5.2列出了各种刀具材料的特性和用途。 刀具材料的特性和用途：10河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文3.2.2.2刀具的选择与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断屑和排屑性能好；同时要求安装调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具

18、常采用适应高速切削的刀具材料如高速钢、超细粒度硬质合金并使用可转位刀片。1车削用刀具及其选择数控车削常用的车刀一般分尖形车刀、圆弧形车刀以及成型车刀三类。 尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如90数控加工中，铣削平面零件内外轮廓及铣削平面常用平底立铣刀，该刀具有关参数的经验数据如下：11河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文A.铣刀半径RD应小于零件内轮廓面的最小曲率半径Rmin，一般取RD=(0.80.9)Rmin：B.零件的加工高度H1/4-1/6RD，以保证刀具有足够的刚度。 C.粗加工内轮廓时，铣刀最大直径D可按下式计算参见图

19、2-10： 式中D1轮廓的最小凹圆角半径；圆角邻边夹角等分线上的精加工余量；1精加工余量；j圆角两邻边的最小夹角。D.底立铣刀铣削内槽底部时，由于槽底两次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半径Re=R-r,如图2-11 所示，即直径为d=2 Re=2R-r,编程时取刀具半径为Re=0.95R-r。12河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文C. 对于一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工，常用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘铣刀，如图2-12所示。 目前，数控机床上大多使用系列化、标准化刀具，对可转位机夹外圆车刀、端面车刀等的刀柄和刀头都有国家标准及系列化型号；对于加工中心及

20、有自动换刀装置的机床，刀具的刀柄都已有系列化和标准化的规定，如锥柄刀具系统的标准代号为TSGJT，直柄刀具系统的标准代号为DSGJZ。此外，对所选择的刀具，在使用前都需对刀具尺寸进行严格的测量以获得精确数据，并由操作者将这些数据输入数据系统，经程序调用而完成加工过程，从而加工出合格的工件。3.2.2.3 对刀点、换刀点的设置工件装夹方式在机床确定后，通过确定工件原点来确定了工件坐标系，加工程序中的各运动轴代码控制刀具作相对位移。例如：某程序开始第一个程序段为N0010 G90 G00 X100 Z50 ，是指刀具快速移动到工件坐标下 X=100mm Z=50mm处。究竟刀具从什么位置开始移动到

21、上述位置呢？所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在 13河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原那么是：1便于数值处理和简化程序编制。2易于找正并在加工过程中便于检查。3引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。例：以外圆或孔定位零件，可以取外圆或孔的中心与端面的交点作为对刀点。

22、实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点与“对刀点的重合。所谓“刀位点是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心；平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点；球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。 加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。3.2.3 切削用量确实定数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包

23、括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原那么是：保证零件加工精度和外表粗糙度， 14河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度；并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低本钱。1主轴转速确实定2主轴转速应根据允许的切削速度和工件或刀具直径来选择。其计算公式为：n=1000v/D式中 ：v-切削速度，单位为m/min，由刀具的耐用度决定；n- -主轴转速，单位为 r/min；D-工件直径或刀具直径，单位为mm。计算的主轴转速n最后要根据机床说明书选取机床有的或较接近的转速。3进给速度

24、确实定进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和外表粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。最大进给速度受机床刚度和进给系统的性能限制。确定进给速度的原那么：1当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。一般在100200mm/min范围内选取。2在切断、加工深孔或用高速钢刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min范围内选取。15河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文3当加工精度，外表粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在2050mm/min范围内选取。4刀具空行程时，特别是远距离“回零时，可以设定该机床数控系

25、统设定的最高进给速度。3背吃刀量确定背吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使背吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工外表质量，可留少量精加工余量，一般0.20.5mm。总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比方法确定。同时，使主轴转速、切削深度及进给速度三者能相互适应，以形成最正确切削用量。 3.3 数控编程的有关问题3.3.1 数控机床的坐标系统数控机床各坐标轴按标准JB3051-82 <数控机床及其数控机械的坐标系和运动方向的命名方法> 确定后，还要确定坐标系原点的位置，这样坐标系

26、才能确定下来。依原点的不同，数控机床的坐标系统分为机床坐标系和工件坐标系。1机床坐标系以机床原点为坐标原点建立起来的X、Y、Z轴直角坐标系，称为机床坐标系。机床原点为机床上的一个固定点，也称机床零点。机床零点是通过机床参考点间接确定的，机床参考点也是机床上的一个固定点，其与机床零点间有一确定的相对位置，一般设置在刀具运动的X、Y、Z正向最大极限位置。在机床每次通电之后，工 16河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 作之前，必须进行回机床零点操作，使刀具运动到机床参考点，其位置由机械档块确定。这样，通过机床回零操作，确定了机床零点，从而准确地建立机床坐标系，即相当于数控系统内部

27、建立一个以机床零点为坐标原点的机床坐标系。机床坐标系是机床固有的坐标系，一般情况下，机床坐标系在机床出厂前已经调整好，不允许用户随意变动。2工件坐标系 工件图样给出以后，首先应找出图样上的设计基准点。其他各项尺寸均是以此点为基准进行标注。该基准点称为工件原点。以工件原点为坐标原点建立的X、Y、Z轴直角坐标系，称为工件坐标系。工件坐标系是用来确定工件几何形体上各要素的位置而设置的坐标系，工件原点的位置是人为设定的，它是由编程人员在编制程序时根据工件的特点选定的，所以也称编程原点。数控车床加工零件的工件原点一般选择在工件右端面、左端面或卡爪的前端面与Z轴的交点上。图2-13所示，是以工件右端面与Z

28、轴的交点作为工件原点的工件坐标系。数控铣床加工零件的工件原点选择时应该注意：工件原点应选在零件图的尺寸基准上，对于对称零件，工件原点应设在对称中心上；对于一般零件，工件原点设在 17河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 工件外轮廓的某一角上，这样便于坐标值的计算。对于Z轴方向的原点，一般设在工件外表，并尽量选在精度较高的工件外表。同一工件，由于工件原点变了，程序段中的坐标尺寸也随之改变。因此，数控编程时，应该首先确定编程原点，确定工件坐标系。编程原点确实定是在工件装夹完毕后，通过对刀确定。3.3.2 对刀在数控加工中，工件坐标系确定后，还要确定刀具的刀位点在工件坐标系中的位置

29、，即常说的对刀问题。其中以手动试切对刀最为常见。1数控车床的对刀数控车床对刀方法根本相同，首先，将工件在三爪卡盘上装夹好之后，用手动方法操作机床，具体步骤如下：1回参考点操作采用ZERO回参考点方式进行回参考点的操作，建立机床坐标系。此时CRT上将显示刀架中心对刀参考点在机床坐标系中的当前位置的坐标值。2试切对刀先用已选好的刀具将工件外圆外表车一刀，保持X向尺寸不变，Z向退刀，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z坐标值都清成零即X0，Z0；然后，停止主轴，测量工件外圆直径D。如图2-14所示。再将工件端面车一刀，当CRT上显示的X坐标值为-D/2时，按设置编程零点键，CRT屏幕上显示X、Z

30、坐标值都清成零即X0，Z0，系统内部完成了编程零点的设置功能。3建立工件坐标系18河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 刀尖车刀的刀位点当前位置就在编程零点即工件原点上。2数控铣床的对刀假设零件为对称零件，并且毛坯已测量好长为L1、宽为L2，平底立铣刀的直径也已测量好。如图2-15所示，将工件在铣床工作台上装夹好后，在手动方式操纵机床，具体步骤如下：1回参考点操作采用ZERO回参考点方式进行回参考点的操作，建立机床坐标系。此时CRT上将显示铣刀中心对刀参考点在机床坐标系中的当前位置的坐标值。 2手工对刀先使刀具靠拢工件的左侧面采用点动操作，以开始有微量切削为准，刀具如图A位置

31、，按设置编程零点键，CRT上显示X0、Y0、Z0，那么完成X方向的编程零点设置。再使刀具靠拢工件的前侧面，刀具如图B位置，保持刀具Y方向不动，使刀具X向退回，当CRT上X坐标值0时，按编程零点设置键，就完成X、Y两个方向的编程零点设置。最后抬高Z轴，移动刀具，考虑到存在铣刀半径，当CRT上显示X坐标值为L1/2+铣刀半径，Y的坐标值为L2/2+铣刀半径时，使铣刀底部靠拢19河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 工件上外表，按编程零点设置键，CRT屏幕上显示X、Y、Z坐标值都清成零即X0，Y0，Z0，系统内部完成了编程零点的设置功能。就把铣刀的刀位点设置在工件对称中心上，即工件

32、坐标系的工件原点上。3建立工件坐标系A. 右手笛卡儿坐标系标准的机床系是一个右手笛卡儿坐标系，用右手螺旋法那么判定，如下列图所示 右手的拇指、食指、中指相互垂直，并分别代表+X、+Y、+Z轴。围绕+X、+Y、+Z轴的回转运动分别用+A、+B、+C表示，其正向用右手螺旋定那么确定。与+X、+Y、+Z、+A、+B、+C相反的方向用带“的+X、+Y、+Z、+A、+B、+C表示。B. 运动坐标系与工件运动坐标系数控机床的坐标系是机床运动部件进给运动的坐标系。数控铣床进给运动是工件相对刀具的运动。C. 运动的正方向规定使刀具与工件距离增大的方向为正方向。20河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业

33、 论 文3.3.3 数控加工程序的编制数控加工就是将加工数据和工艺参数输入到机床,机床的控制系统对输入信息进行运算与控制,并不断地向直接指挥机床运动的电动机功能部件机床的伺服机构发送脉冲信号，伺服机构对脉冲信号进行转换与放大处理，然后由传动机构驱动数控机床，从而加工零件。所以数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。数控机床和普通机床不同,整个加工过程中不需要人的操作,而由程序来进行控制.在数控机床上加工零件时,首先要分析零件图样的要求、确定合理的加工路线及工艺参数、计算刀具中心运动轨迹及其位置数据：然后把全部工艺过程以及其他辅助功能主轴的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等按

34、动动顺序，用规那么的指令代码及程序格式编制成数控加工程序，经过调试后记录在控制介质或称程序载体上；最后输入到数控机床的数控装置中，以此控制数控机床不完成工件的全部加工过程。因此，把从分析零件图样开始到获得正确的程序载体为止的全过程称为零件加工程序的编制。数控编程一般人为手工编程和自动编程两种。1手工编程。手工编程是程序编制的整个步骤几乎全部是由手工来完成。对于几何形状不太复杂的零件，所需要的加工程序不长，计算也比拟简单，出错时机较少，这样用手工编程方便又经济，因而手工编程被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但是工件轮廓复杂，特别是加工非轮廓曲线、曲面等外表，或工件加工程序较长时，

35、使用手工编程将十分繁琐、费时，而用容易出错，常会出现在手工编程工作跟不上数控机床加工的情况，影响数控机床的开动率。此时必须用自动编程方法编制程序。2自动编程。自动编程有两种：APT软件编程和CAM软件编程。APT软件是利用计算机和相应的处理程序、后置处理程序对零件源程序进行处理，以得到加工程序的编程方法。在具体的编程过程中，除拟定工艺方案仍主要依靠人工进行外有些自动编程系统能自动确定最正确的加工工艺参数，其余的工作，包括数值计算、编写程序单、作控制介质、程序检验等各项工件均有计算机自动完成。编程人员只 21河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 需要根据图样的要求，使用数控语言

36、编写出零件加工的源程序，送入计算机，由计算机自动地进行数值计算、后置处理，编写出零件加工程序单，并在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动突出数控加工纸带，或将加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。MasterCAM软件是将加工零件以图形形式输入计算机，由计算机自动进行数值计算、前置处理，在屏幕上形成加工轨迹，及时修改，再通过后置处理形成加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的出现使的一些计算繁琐、手工编程困难、或手工无法编出的程序都能够实现。4. 手动气阀的各零件的加工工艺分析4.1 毛坯的分析与制作确定毛坯的主要任务是：根据零件的技术要求、结构特点、材料、生产纲领等方面的

37、要求，合理地确定毛坯的种类、毛坯的制造方法、毛坯的形状、毛坯的尺寸等，最后绘出毛坯图。毛坯确实定，不仅影响毛坯制造的经济性，而且影响机械加工的经济性。所以在确定毛坯时，既要考虑加工方面的因素，也要兼顾冷加工方面的要求，以便确定毛坯这一环节中，降低零件的制造本钱。以下是对气阀主要零件毛坯的选材与制作：1、查表对手动气阀的不同零件进行选材，表格如下：表3-1常用碳素铸钢的成分、力学性能能和用途22河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 表3-2常用工具钢的牌号、成分、性能和用途23河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文24河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕

38、业 论 文表3-3常用铸铁牌号、力学性能及用途摘自GB943988 1.如图可知，手动气阀阀体的制造有两种方法：一种是采用组合焊接获得毛坯，另一种是通过铸造获得毛坯。由该件较小且结构简单，从经济以及加工等多方面来考虑采用铸造，由上表格灰铸铁的牌号、力学性能及用途摘自GB943988可选用牌号为HT150的铸铁进行铸造。铸造后进行机械加工，从而获得符合要求的零件。 25河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 2.如图，手动气阀阀杆结构简单，需有较高的耐磨性和韧性，由上表碳素钢的牌号、成分、性能和用途可选用牌号为45#碳素钢，由于精度要求较高，先采用南京大地系统数控车床进行加工，再

39、配合万能分度头在西门子数控铣床上铣削端面平台。 3.如图，手动气阀芯杆结构简单，需要有较高的韧性和光洁度，由上表碳素钢的牌号、成分、性能和用途可选用牌号为45#碳素钢，由于精度要求较高，先采用南京大地系统数控车床进行加工，再配合万能分度头在西门子数控铣床上铣削端面平台。 26河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 4.2 零件数控加工工艺分析机械加工工艺规程是零件制造工艺过程和操作方法的工艺文件。包括：零件加工的工艺路线、各工序的具体加工内容、切削用量、时间定额以及所采用的设备和工艺装备等。工艺规程是指导生产的主要技术文件，是生产组织管理、方案工作的依据，是新建或扩建企业及车间

40、的根本资料。因此，工艺规程是制造业最主要的技术文件之一。其制定原那么是：在保证产品质量的前提下，尽量提高生产率和降低本钱。 拟定工艺路线，是制定工艺规程时一项很重要的工作 。工艺路线拟定得是否合理，直接影响工艺规程的合理性、科学性和经济性。加工方法的选择，就是为零件上每一个有质量要求的外表，选择一套合理的加工方案。选择时，既要满足零件加工质量的要求，也要兼顾生产率和经济性。以下是对手动气阀的加工工艺分析及其工艺规程的制定：1阀体该元件是气阀的主体构件之一，其主工作面精度要求较高，采用虎钳和万能分度头在西门子数控铣床上进行铣削。首先用虎钳将工件毛坯固定在机床上，保持工件竖直夹紧，加工其主工作面，

41、保证其精度。然后使用万能分度头与虎钳配合加工其一侧面、侧孔及连接螺纹，然后分度头旋转180加工另一侧面。最后在车床上加工上部螺纹退刀槽和阀体固定螺纹。刀具选择：粗加工采用直径为16和8的麻花钻两把、直径为10的立铣刀一把、27河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 精加工采用内孔镗刀加工内孔至所需尺寸、直径为5和1.2麻花钻两把、75外圆车刀一把、2mm车断刀一把、60螺纹刀一把。机床选择：根据零件的结构特点和加工精度，考虑到加工的经济性和生产效率，采用西门子数控铣床和大地系统数控车即可满足加工的精度，又有较高的经济性和零件。2阀杆该元件是气阀的主体构件之一，其主工作面精度要求

42、较高，采用大地数控车进行加工。此工件的加工方法有两种：一种是先加工一端，然后调过头加工另一端，另一种是直接一次加工成形，后种方法加工精度较高。为保证零件精度，采用一次装夹完成切削加工，工艺路线为：粗车-半精车-精车，分次切削，逐步完成加工。先粗车毛坯至所需零件外形，留1mm加工余量；半精车零件外形，留0.4mm余量，精车至所需尺寸，保证精度。然后加工槽形至所需尺寸，最后加工螺纹。刀具选择：根据零件结构选用75外圆车刀一把、75左向外圆车刀一把、车断刀两把：1.5mm和2.0mm、直径为7的麻花钻一把。机床选择：根据零件的结构特点和加工精度，考虑到加工的经济性和生产效率，采用南京大地系统数控车即

43、可满足加工的精度，又有较高的经济性和零件生产效率。3芯杆该元件是手柄球与阀杆的连接件，其精度要求不高，但要求有较高的光洁度，采用大地数控车进行加工。为节省时间，采用一次装夹完成加工。仍采用粗车-半精车-精车的工艺路线分次切削，逐步完成加工。先粗车毛坯至所需零件外形，留1mm加工余量；半精车零件外形，留0.4mm余量，精车至所需尺寸，保证精度。然后加工退刀槽至所需尺寸，最后加工螺纹。刀具选择：根据零件结构选用75外圆车刀一把、75左向外圆车刀一把、2.0mm车断刀一把。机床选择：根据零件的结构特点和加工精度，考虑到加工的经济性和生产效率，采用南京大地系统数控车即可满足加工的精度，又有较高的经济性

44、和零件生产效率。 零件加工后的检验：依据不同的精度要求，选用不同的测量工具。手动气阀的 28河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文零件工作精度一般，采用游标卡尺和 3#左外圆车刀；4#1.5mm切断刀 尾座用直径为7的麻花钻，尾座顶尖 加工程序： %N0010 O0020 N0020 G54G90 N0030 M03S500 N0040 G00X50Z100 N0050 T0101 N0060 G00X28Z10 N0080 G01Z-85F100 N0090 X50 N0100 G00Z2 N0110 G01X26 N0120 Z-85N0130 X50 N0140 G00Z

45、2 N0150 G01X24 N0160 Z-85 N0170 X50 N0180 G00Z2 N0190 G01X23 N0200 Z-85 N0210 X50 N0220 G00Z2 N0230 G01X21 N0240 Z-74N0250 X50 N0260G00Z19 N0270G01Z-74 N0280 X50 N0290 G00Z-40 N0300 G01X17 N0310 Z-54 N0320 X50 N0330 G00Z-40 N0340 G01X15 N0350 Z-54 N0360 G00Z-4029河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文29 河 南 工 业

46、 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 2) . 芯杆设备：南京大地数控车毛坯：下料30X70刀具:1#外圆车刀；2#2mm切断刀；3#反向外圆车刀程序：% N0130 G00Z2N0010 O0001 N0140 G01X24N0020 G54G90 N0150 Z-55N0030 M03S500 N0160 X50N0040 G00 N0170 G00Z2X100Z100 N0180 G01X22N0050 T0101 N0190 Z-55N0060 G00X28Z10 N0200 X50N0070 G01Z-55F100 N0210 G00Z2N0080 X50 N0220 G01X2

47、1N0090 G00Z2 N0230 Z-55N0100 G01X26 N0240 X50N0110 Z-55 N0250 G00Z2N1120 X50 N0260 G01X2030N0270 Z-37 N0280 X50 N0290 G00Z2 N0300 G01X19 N0310 Z-37 N0320 X50 N0330 G00Z2 N0340 G01X17 N0350 Z-32 N0360 X50 N0370 G00Z2 N0380 G01X15 N0390 Z-32 N0400 X50河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文31 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕

48、 业 论 文 5. 手动气阀的装配工艺与过程一部机械产品往往由成千上万个零件组成，装配就是把加工好的零件按一定的顺序和技术连接到一起，成为一部完整的机械产品，并且可靠地实现产品设计的功能。装配处于产品制造所必需的最后阶段，产品的质量(从产品设计，零件制造到产品装配)最终通过装配得到保证和检验。将气阀按要求装配到一起，需要经历零件的清洗、连接、调整、检验和实验。首先要进行清洗，选用适宜的清洗液去除零件外表的油污及杂质。然后将各个零件根据图纸要求，选择合理的装配工艺将各个零部件组装在一起。其次对装配体进行必要的调整，阀体与阀杆的工作间隙是否符合工作要求等。最后按照技术标准和规定对装配完毕的气阀进行

49、较全面的检验和试验工作，经检验合格后涂油漆，包装入库。至此，气阀的装配工作就大功告成了。6. 气阀各零件加工结果分析由于受各种条件的影响，加工出来的零件不可能完全相同，这必然会产生一定误差。如果把误差控制在许可范围内，工件还是能够正常使用的，这就要求引进一种表示的方法即公差。要将零件公差控制在要求的范围内，必须了解产生误差的原因及过程，下面对数控加工中产生的误差进行分析：数控加工误差数加是由编程误差编、机床误差机、定位误差定、对刀误差刀等误差综合形成。即：数加=f(编+机+定+刀)其中：1编程误差编由逼近误差、圆整误差组成。逼近误差是在用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线的过程中产生，如图1.43所

50、示。圆整误差是在数据处理时，将坐标值四舍五入圆整成整数脉冲当量值而产生的误差。脉冲当量是指每个单位脉 32河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 冲对应坐标轴的位移量。普通精度级的数控机床，一般脉冲当量值为0.01mm；较精密数控机床的脉冲当量值为0.005mm或0.001mm等。2机床误差机由数控系统误差、进给系统误差等原因产生。3定位误差定是当工件在夹具上定位、夹具在机床上定位时产生的。4对刀误差刀是在确定刀具与工件的相对位置时产生。了解到误差的产生原因，就要限制误差，确保在公差要求的范围内。可采取一些方法来减少误差：定期检验、校正机床的精度；减少工件在装夹过程中产生的定位

51、误差；对刀时做到快、准、狠，尽量减少对刀误差。7. 结论与展望7.1 数控技术和装备开展趋势及对策装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是开展新兴高新技术产业和尖端工业如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业的使能技术和最根本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产。制造技术和装备就是人类生产活动的最根本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。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，世界上

52、各工业兴旺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开展自己的数控技术及其产业，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，大力开展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各兴旺国家加速经济开展、提高综合国力和国家地位的重要途径。33河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文7.2 将来展望机械制造行业是最早应用数控技术的行业，它担负着为国民经济各行业提供先进装备的重任。应该重点研制开发与生产现代化军事装备用的高性能三轴和五轴高速立式加工中心，五坐标加工中心，大型五坐标龙门铣等；汽车行业发动机、变速箱、曲轴柔性加工生产线上用的数控机床和

53、高速加工中心，以及焊接、装配、喷漆机器人、板件激光焊接机和激光切割机等；航空、船舶、发电行业加工螺旋桨、发动机、发电机和水轮机叶片零件用的高速五坐标加工中心、重型车铣复合加工中心等。7.2.1 高速加工技术开展迅速高速加工技术开展迅速，在高档数控机床中得到广泛应用。应用新的机床运动学理论和先进的驱动技术，优化机床结构，采用高性能功能部件，移动部件轻量化，减少运动惯性。在刀具材料和结构的支持下，从单一的刀具切削高速加工，开展到机床加工全面高速化，如数控机床主轴的转速从每分钟几千转开展到几万转、几十万转；快速移动速度从每分钟十几米开展到几十米和超过百米；换刀时间从十几秒下降到10秒、3秒、1秒以下

54、，换刀速度加快了几倍到十几倍。应用高速加工技术到达缩短切削时间和辅助时间，从而实现加工制造的高质量和高效率。7.2.2 精密加工技术有所突破通过机床结构优化、制造和装配的精化，数控系统和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和温度、振动误差补偿技术的应用等，从而提高机床加工的几何精度、运动精度，减少形位误差、外表粗糙度。加工精度平均每8年提高1倍，从1950年至2000年50年内提升100倍。目前，精密数控机床的重复定位精度可以到达1m，进入亚微米超精加工时代。7.2.3 技术集成和技术复合趋势明显34河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 技术集成和技术复合是数控机床技术最活

55、泼的开展趋势之一，如工序复合型车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工技术复合，跨加工类别技术复合金切与激光、冲压与激光、金属烧结与镜面切削复合等，目前已由机加工复合开展到非机加工复合，进而开展到零件制造和管理信息及应用软件的兼容，目的在于实现复杂形状零件的全部加工及生产过程集约化管理。技术集成和复合形成了新一类机床复合加工机床，并呈现出复合机床多样性的创新结构。7.2.4 数字化控制技术进入了智能化的新阶段数字化控制技术开展经历了三个阶段:数字化控制技术对机床单机控制；集合生产管理信息形成生产过程自动控制；生产过程远程控制，实现网络化和无人化工厂的智能化新阶段。智能化指工作过程智能化，利用计算机、信息、

56、网络等智能化技术有机结合，对数控机床加工过程实行智能监控和人工智能自动编程等。加工过程智能监控可以实现工件装卡定位自动找正，刀具直径和长度误差测量，加工过程刀具磨损和破损诊断、零件装卸物流监控，自动进行补偿、调整、自动更换刀具等，智能监控系统对机床的机械、电气、液压系统出现故障自动诊断、报警、故障显示等，直至停机处理。随着网络技术的开展，远程故障诊断专家智能系统开始应用。数控系统具有在线技术后援和在线效劳后援。人工智能自动编程系统能按机床加工要求对零件进行自动加工。在线效劳可以根据用户要求随时接通INTERNET接受远程效劳。采用智能技术来实现与管理信息融合下的重构优化的智能决策、过程适应控制

57、、误差补偿智能控制、故障自诊断和智能维护等功能，大大提高成形和加工精度、提高制造效率。信息化技术在制造系统上的应用，开展成柔性制造单元和智能网络工厂，并进一步向制造系统可重组的方向开展。7.2.5 极端制造扩张新的技术领域极端制造技术是指极大型、极微型、极精密型等极端条件下的制造技术。极端制造技术是数控机床技术开展的重要方向。重点研究微纳机电系统的制造技术，超 35河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 精密制造、巨型系统制造等相关的数控制造技术、检测技术及相关的数控机床研制，如微型、高精度、远程控制手术机器人的制造技术和应用；应用于制造大型电站设备、大型舰船和航空航天设备的重

58、型、超重型数控机床的研制；IT产业等高新技术的开展需要超精细加工和微纳米级加工技术，研制适应微小尺寸的微纳米级加工新一代微型数控机床和特种加工机床；极端制造领域的复合机床的研制等。8. 致 谢在课题的研究过程中，周围的同事给予了大力的支持和帮助。对此，作者表示深深的感谢！河南工业职业技术学院的各位领导和老师对论文的完成给予了支持和帮助，在此表示由衷的感谢！最后，作者还要深深地感谢默默支持本人完成学业的父母及亲友，感谢他们为我所做出的无私奉献和巨大支持！谨向所有在作者于2007年6月 ！？ 36河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文1 劳动和社会保障部.中国就业培训技术指导中心组织编写.铣工.中国劳动社会保障出版社,20052 冯如设计在线. 李翔鹏.Pro/ENGINEER野火版3.0自学手册模具设计篇.人民邮电出版社.2006.11