0355-電動閥門裝置及數(shù)控加工工藝的設(shè)計(jì)【全套27張CAD圖】

0355-電動閥門裝置及數(shù)控加工工藝的設(shè)計(jì)【全套27張CAD圖】,全套27張CAD圖,電動,閥門,裝置,數(shù)控,加工,工藝,設(shè)計(jì),全套,27,cad 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 設(shè)計(jì)（論文）題目：Z90型電動閥門裝置及數(shù)控加工工藝的設(shè)計(jì) 系 別： 機(jī) 械 工 程 系 專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用 班 級： 04數(shù)控（3）班 姓 名： 曹 洪 舟 學(xué) 號： 0401040301 指導(dǎo)教師： 張 建 宏 完成時間： 07年4月 摘 要 本畢業(yè)設(shè)計(jì)主要是設(shè)計(jì)Z90型電動閥門裝置的主要零部件以及關(guān)鍵零部件的數(shù)控加工工藝。Z90型電動閥門裝置具有功能全、性能可靠、控制系統(tǒng)先進(jìn)、體積小、重量輕、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)。廣泛用于電力、冶金、石油、化工造紙、污水處理等部門。用以控制閥門的開啟、關(guān)閉和調(diào)節(jié)，可遠(yuǎn)距離控制，也可現(xiàn)場操作。 Z90型電動閥門裝置廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、造紙、造船、消防、供水、環(huán)保等眾多行業(yè)。 是閥門實(shí)行遠(yuǎn)程控制、集中控制和自動控制必不可少的驅(qū)動裝置。  目 錄 第一章 課題簡介 1 1.1 Z90型電動閥門概述 1 1.2 本文的設(shè)計(jì)思路 1 第二章 Z90型電動閥門的結(jié)構(gòu)及工作原理概述 2 2.1 Z90型電動閥門的結(jié)構(gòu) 2 2.2 Z90型電動閥門的工作原理 2 2.3 Z90型電動閥門裝置的原始性能參數(shù) 2 第三章 Z90型電動閥門裝置主要零部件的設(shè)計(jì) 3 3.1 齒輪的設(shè)計(jì) 3 3.1.1 選擇齒輪材料及熱處理方法 3 3.1.2 計(jì)算齒輪的許用應(yīng)力 3 3.1.3 齒輪的幾何尺寸計(jì)算 3 3.1.4 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 4 3.1.5 校核齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度 5 3.1.6 齒輪的實(shí)際圓周速度 6 3.1.7 計(jì)算嚙合力 6 3.1.8 電動機(jī)的選擇 6 3.2 軸的設(shè)計(jì) 7 3.2.1 選用軸的材料和初步估算軸徑 7 3.2.2 軸上受力分析 7 3.2.3 確定危險(xiǎn)截面并計(jì)算安全系數(shù) 7 3.3 軸承的壽命計(jì)算 10 3.3.1 計(jì)算內(nèi)部軸向力S 11 3.3.2 計(jì)算實(shí)際軸向力 11 3.3.3 取系數(shù)X、Y值 11 3.3.4 計(jì)算當(dāng)量載荷P 11 3.3.5 計(jì)算軸承額定壽命L 12 3.4 選用鍵并校核強(qiáng)度 12 3.4.1 輸出軸上安裝齒輪處選用鍵的內(nèi)型 12 3.4.2 電機(jī)齒輪固定鍵的內(nèi)型 13 3.5 箱體的設(shè)計(jì) 13 3.6 齒輪和軸的潤滑油的選擇 13 3.7 工件壓機(jī)構(gòu)緊及夾具 14 3.8 電器元件及控制機(jī)構(gòu) 15 第四章 關(guān)鍵零部件的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì) 18 4.1 概述 18 4.1.1 數(shù)控加工工藝的概念 19 4.1.2 數(shù)控加工工藝特點(diǎn) 20 4.1.3 數(shù)控加工的工藝適應(yīng)性 20 4.1.4 數(shù)控加工零件的工藝性分析 21 4.2 數(shù)控加工工藝 22 4.2.1 零件圖樣工藝分析 22 4.2.2 制定工藝過程 23 4.2.3 選擇刀具 23 4.2.4 確定切削用量 23 4.3 三維造型及CAM模擬加工 23 第五章 本文小結(jié) 25 參考文獻(xiàn) 26 致 謝 27 26 第一章 課題簡介 閥門電動裝置是閥門的驅(qū)動裝置，用以驅(qū)動和控制閥門的開啟和關(guān)閉。Z90型電動閥門裝置的工作原理是通過齒輪傳動來實(shí)現(xiàn)的，是二級齒輪傳動，即先由電機(jī)齒輪帶動蝸桿齒輪，帶動蝸桿，經(jīng)過手柄帶動撥環(huán),使支桿銷直立上檔,再由蝸桿帶動蝸輪，帶動輸出軸，而輸出軸的轉(zhuǎn)動帶動了軸上的大傘齒輪，再由大傘齒輪帶動小傘齒輪（即中轉(zhuǎn)齒輪），再帶動電器部分的行程開關(guān)上的小齒輪，經(jīng)電器部分來完成工作。 廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石油、化工、造紙、造船、消防、供水、環(huán)保等眾多行業(yè)。 是閥門實(shí)行遠(yuǎn)程控制、集中控制和自動控制必不可少的驅(qū)動裝置。 1.1 Z90型電動閥門概述 Z90型電動閥門裝置，通稱為多回轉(zhuǎn)閥門電動裝置，適用于閥瓣做直線運(yùn)動的閥門，如閘閥、截止閥、隔膜閥、水閘閥等。它用于閥門的開啟、關(guān)閉或調(diào)節(jié)，是對閥門實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)控、集控和自控必不可少的驅(qū)動裝置。他們具有功能全、性能可靠、控制系統(tǒng)先進(jìn)、體積小、重量輕、使用維護(hù)方便等特點(diǎn)，廣泛用于電力、冶金、石油、化工造紙、污水處理等部門。 1.2 本文的設(shè)計(jì)思路 由于Z90型電動閥門裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)大部分都采用齒輪傳動來完成，所以本文設(shè)計(jì)上先應(yīng)從齒輪著手，再確定電動機(jī)的型號，再確定軸，軸承，鍵，以及工件機(jī)構(gòu)和夾具的設(shè)計(jì)。最后對關(guān)鍵零部件的數(shù)控加工工藝進(jìn)行了設(shè)計(jì)。 第二章 Z90型電動閥門的結(jié)構(gòu)及工作原理概述 2.1 Z90型電動閥門的結(jié)構(gòu) Z90型電動閥門裝置由六個部分組成，即電機(jī)、減速箱、控制機(jī)構(gòu)、手一電動切換機(jī)構(gòu)、手輪部件及電器部分。 2.2 Z90型電動閥門的工作原理 Z90型電動閥門裝置的工作原理是通過齒輪傳動來實(shí)現(xiàn)的，是二級齒輪傳動，即先由電機(jī)齒輪帶動蝸桿齒輪，帶動蝸桿，經(jīng)過手柄帶動撥環(huán),使支桿銷直立上檔,再由蝸桿帶動蝸輪，帶動輸出軸，而輸出軸的轉(zhuǎn)動帶動了軸上的大傘齒輪，再由大傘齒輪帶動小傘齒輪（即中轉(zhuǎn)齒輪），再帶動電器部分的行程開關(guān)上的小齒輪，經(jīng)電器部分來完成工作。 2.3 Z90型電動閥門裝置的原始性能參數(shù) 1．電動閥門裝置公稱轉(zhuǎn)矩為900N﹒m。 2．最大控制轉(zhuǎn)矩為1350 N﹒m。 3．最小控制轉(zhuǎn)矩為≤450 N﹒m。 4．允許通過的閥桿直徑為60mm 5．輸出轉(zhuǎn)速為24r／min。 6．電機(jī)功率為2.2KW。 7．電動閥門裝置的重量為128kg。 第三章 Z90型電動閥門裝置主要零部件的設(shè)計(jì) 3.1 齒輪的設(shè)計(jì) 3.1.1 選擇齒輪材料及熱處理方法 根據(jù)工作要求，選用多齒輪傳動。 在箱體內(nèi)，沒有特殊要求，從降低成本、減小結(jié)構(gòu)尺寸和易于選材的原則出發(fā)，決定蝸桿齒輪選用45鋼調(diào)質(zhì)，齒面硬度為217~255HBS。 3.1.2 計(jì)算齒輪的許用應(yīng)力 1）計(jì)算許用接觸應(yīng)力 查教材，得齒輪的接觸疲勞極限別為： 齒輪（217~255） σ1=580MPa [σ]1= Zn1×σ1/ S=580/1.1=527.3 Mpa 2）計(jì)算許用彎曲應(yīng)力[] 由教材查得：齒輪（217~255HBS） [lim1]=440 Mpa 齒輪彎曲許用應(yīng)力為： []1= Yn1[lim1]／SF=1×440／1.4=314.3 Mpa。 3.1.3 齒輪的幾何尺寸計(jì)算 齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算 求出齒輪的模數(shù) m≥ = =1.355㎜ 將齒輪模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，所以，取m=2㎜ 3.1.4 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的計(jì)算 計(jì)算齒輪的模數(shù) m≥㎜ 式中： m--------齒輪的模數(shù) K--------齒輪的載荷系數(shù) T--------小齒輪傳遞的名義轉(zhuǎn)矩N㎜ Ψ-------圓柱齒輪的齒寬系數(shù) Z--------齒輪系數(shù) Y-------齒輪的復(fù)合齒形系數(shù) Y-------齒輪的重合度系數(shù) []-----齒輪的許用彎曲應(yīng)力 確定公式內(nèi)的各計(jì)算數(shù)據(jù)值 ① 、選定齒輪的參數(shù) Z=20， Z=iZ=4.33×20=86.6 取Z=88 查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》，可得Ψ=0.7 ② 、計(jì)算齒輪的名義轉(zhuǎn)矩 T=9550P/n=9550×1.5/1400=10.23（Nm）=10230（Nmm） ③ 計(jì)算齒輪的載荷系數(shù)K 查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》，因電機(jī)為短時工作制，額定持續(xù)工作時間為10分鐘。載荷平穩(wěn)，所以取K=1.0。所以，初步估計(jì)轉(zhuǎn)速V=24m/s 查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》可得，K=1.4，K=1.15，K=1.13 則 =[1.88－3.2（1/ Z+1/Z）]cosβ =[1.88－3.2（1/20＋1/88）]×1 =1.7055 式中： ------齒輪的端面重 cosβ---齒輪的螺旋角系數(shù) K------齒輪間的載荷分配系數(shù) K------齒輪齒向載荷分配系數(shù) 則 K=K K KK =1.0×1.4×1.15×1.13=1.82 ④ 、查取齒輪的復(fù)合系數(shù)Y 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》查得，Y=4.2，Y=3.55 式中：Y-------齒輪的復(fù)合齒形系數(shù) ⑤ 、計(jì)算齒輪的Y/[] Y/ []=4.2/210=0.02 Y/[]=3.15/210=0.015 所以 Y/ []＞Y/[] ⑥ 、計(jì)算齒輪的重合系數(shù) Y=0.25＋0.75/=0.25＋0.75/1.7055=0.6898 3.1.5 校核齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度 =ZZZ 式中：ZE=189.8 ，Z=2.5，Z=0.76= --------齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度 Z---------材料的彈性系數(shù) Z---------齒輪節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) Z---------齒輪重合度系數(shù) K----------齒輪的載荷系數(shù) U ----------兩齒輪的齒數(shù)比 則， =ZZZ =189.8 =1023.15(Mpa) 所以，接觸疲勞強(qiáng)度足夠。 3.1.6 齒輪的實(shí)際圓周速度 V=πd1n1/60×1000=3.14×1460×251.72/60×1000=1.02（m/s） 3.1.7 計(jì)算嚙合力 圓周力 Ft=2T1/d1=3733(N) 徑向力 Fr= Fttanаn/cosв=1372(N) 軸向力 Fа= Frtanв=532(N) 3.1.8 電動機(jī)的選擇 （1）電動機(jī)的型號 初選電動機(jī)型號：采用YDF2-W戶外型三相異步電動機(jī) 該電機(jī)為短時工作制，額定持續(xù)工作時間為10分鐘。載荷平穩(wěn)，對啟動無特殊要求，啟動性能較好，所以選用YDF2-W戶外型三相異步電動機(jī)，電壓為380V。 電機(jī)為外購，所選電動機(jī)額定功率為2.2kw。 （2）確定電動機(jī)的轉(zhuǎn)速 電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)要求而選定。在確定電動機(jī)額定轉(zhuǎn) 速時，要考慮裝置的傳動比，兩者相互配合，經(jīng)過技術(shù)，經(jīng)濟(jì)方面全面 考慮才能確定。所以選用的電動機(jī)轉(zhuǎn)速要求不低24r/min。 3.2 軸的設(shè)計(jì) 3.2.1 選用軸的材料和初步估算軸徑 輸出軸的設(shè)計(jì)（如圖1所示） 軸的材料選用45.粗加工后進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理便能滿足使用要求。45經(jīng)調(diào)處理后，硬度為217~215HBS，由《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》查表得： σB=650MPa，σS=360MPa，σ-1=300MPa，〔σ-1〕=60 MPa。 3.2.2 軸上受力分析 齒輪分度圓上的切向力 Ft=2000T/d1=2000×614.67/（87×2/cosβ）=6970.5（N） 齒輪的徑向力 Fr=Ft=tanαn/cosβ=6970.5×0.364/0.986=2550（N） 齒輪的軸向力 Fx=Fttanβ=6970.5×tan10°=1139.4（N） 3.2.3 確定危險(xiǎn)截面并計(jì)算安全系數(shù) 根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)尺寸,可知道截面處彎矩最大,且受轉(zhuǎn)矩,又有過盈聯(lián)接的應(yīng)力集中,鍵槽的應(yīng)力集中。 以下將逐個校核之： （1）、校核截面的安全系數(shù)（如圖2所示） 由公式（24-9）及（24-10）,可知, n= n= 式中：σ1、,τ1------對稱循環(huán)下材料試件的扭剪疲勞極限 k，k-----彎曲，扭剪時的有效應(yīng)力集中系數(shù) -----------表面品質(zhì)系數(shù) ，—彎曲，扭剪的絕對尺寸影響系數(shù) ψ，ψ--材料拉伸，扭剪的平均應(yīng)力計(jì)算系數(shù) σ，τ---正應(yīng)力，扭剪應(yīng)力的平均應(yīng)力 式中：由《機(jī)械設(shè)計(jì)使用手冊》表24-1查得， =238Nmm. =138N/mm k、，k由表24-16可以知道，過盈配合的應(yīng)力集中系數(shù)遠(yuǎn)大于鍵槽的，故只按過盈配合考慮即可。查得，k=2.6，k=1.88。 β查表24-19，取β=0.92 ε查表24-13，得=0.84，=0.78 ψ，ψ查表24-24，得ψ=0.34，ψ=0.21 則 ==M/w =320/8.18=39(N/mm2) W由表24-27可以知道，單鍵槽d=46mm時，W=8.18cm,Wp=17.1 cm. =Fx/A=0 因?yàn)?，F(xiàn)x為D截面以左的軸向應(yīng)力，D截面以右（即，受轉(zhuǎn)矩的一段）不受軸向力。 ==T/W ==17.9（N/mm） 將上列諸值代入公式， n= =2.6 n= =2.9 代入式中 n= ==1.94 圖1 輸出軸 圖2 危險(xiǎn)截面系數(shù) 3.3 軸承的壽命計(jì)算 以輸出軸軸承為例，軸承已初選型號為6404的單列向心推力球軸承 查《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》表25-24，得如下數(shù)據(jù)： 額定動載荷 C=29.2KN,e=0.25,Y=2.5 載荷系數(shù)f=1.1 溫度系數(shù) 由前面的計(jì)算可知： R=1994N, R=556N 即軸承的徑向力： F= R=1994N, F= R=556 3.3.1 計(jì)算內(nèi)部軸向力S S=F/2Y ==398.8（N） S=F/2Y ==111.2（N） 3.3.2 計(jì)算實(shí)際軸向力 F=max｛SS－F｝ =max｛398.8,11.2—1139｝ =398.8（N） F=max｛S,S＋F｝ =max｛11.2,398.8＋1139｝ =1537（N） 3.3.3 取系數(shù)X、Y值 F/F=398.8/1537=0.26＞e F/F=1573/556=2.8＞e 由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》查表得 X=X=0.65, Y=Y=2.6 3.3.4 計(jì)算當(dāng)量載荷P P=f（XF＋YF） =1.1×（0.65×1537＋2.6×398.8） =2239.5（N） P=f（XF＋YF） =1.1（0.65×556＋2.6×1573） =4896.3（N） 3.3.5 計(jì)算軸承額定壽命L 因?yàn)?P＞P，所以軸承的額定壽面為Lh： L= =184757（h） 若該電動閥門使用期限為10年，若每年以300工作日計(jì)，則，軸承的預(yù)期壽命為： L=8×2×300×5=24000（h） 由于Lh＞L，所以該軸承合乎要求。 3.4 選用鍵并校核強(qiáng)度 3.4.1 輸出軸上安裝齒輪處選用鍵的內(nèi)型 A型鍵14×75GB/T1096—1970。由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》表27-23，查得，鍵的寬度b=14mm，鍵的高度為h=9mm,鍵的長度L=45mm,鍵槽深t=3.5mm 則鍵的工作長度為L=L－b=45－14=31mm. 由前面的計(jì)算可以知道,T=667.4mm,d=46mm。 因?yàn)閷τ诎礃?biāo)準(zhǔn)選擇的平鍵連接，具有足夠的剪切強(qiáng)度，鼓按擠壓強(qiáng)度進(jìn)行強(qiáng)度校核。 則 =4T/dhL = =143.2（Mpa） 由教材查表得，鍵的許用擠壓應(yīng)力[σP]=（125～150）Mpa。顯然σP<[σP]，故，連接強(qiáng)度達(dá)到，能夠滿足要求，安全。 3.4.2 電機(jī)齒輪固定鍵的內(nèi)型 A型鍵10×52GB/T1096—1979。由《機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》表27-23，得 b=10mm,h=8mm,L=63mm,t=5.0mm 則鍵的工作長度L=L－b/2=63－5/2=60.5mm 由前面的計(jì)算可以知道， T=667.4Nm d=36mm 則σP=4T/dhL = =143.2（Mpa） 同樣，故，連接強(qiáng)度達(dá)到，能夠滿足要求，安全。 3.5 箱體的設(shè)計(jì) 根據(jù)工作的要求以及從降低成本、減小結(jié)構(gòu)尺寸和易于選材的原則出發(fā)，決定箱體選用45鋼調(diào)質(zhì)， （1）木模鑄造、清砂 （2）熱處理，人工時效 （3）清除澆冒口及毛刺 （4）非加工面打底漆 3.6 齒輪和軸的潤滑油的選擇 由于齒輪圓周速度V＜12m/s，因而采用浸油潤滑。電動閥門選用潤滑油牌號：N46機(jī)械潤滑油。 電動閥門傳動所需用油量：按每傳遞1KW的功率時，需要的用油量為V=0.35~0.75L計(jì)算。 V= （0.35～0.75）×4=1.4~2.8 故，實(shí)際用油量為V1=2.5L 3.7 工件壓機(jī)構(gòu)緊及夾具 在工廠從事技術(shù)工作時，時常碰到要設(shè)計(jì)工裝夾具。工裝夾具有兩個功能：一是定位，應(yīng)按被加工零件的精度和定位基準(zhǔn)設(shè)計(jì)，技術(shù)人員比較好掌握；二是夾緊或壓緊，由于零件和工況的不同，選取何種機(jī)構(gòu)常是技術(shù)人員要仔細(xì)斟酌的問題。（如圖3，4所示） 第一種： 1、連桿 2、油缸活塞桿 3、油缸 4、固定支架 5、壓桿 圖3 工件夾具（一） 第二種： 1、油缸 2、油缸活塞桿 3、連桿 4、壓桿 5、固定支架 6、被壓工件 圖4 工件夾具（二） 3.8 電器元件及控制機(jī)構(gòu)（如表3.1所示） 電器元件表 代號 名稱 型號規(guī)格 數(shù)量 KO,KC 交流接觸器 CJX8-9 2 FR 熱繼電器 JR16B 1 LSF 閃光開關(guān) V-157 1 LSO,LSC 行程開關(guān) HWK11 4 TSO,TSC 轉(zhuǎn)矩開關(guān) WK1-1 2 SO,SC,SS 按鈕 LA11-A11D 3 TH 熱敏開關(guān) T11 1 FU 熔斷器 BLX-1 1 CB 開度表 1-10mA 1 W1 電位器 WX10-330 1 M 電機(jī) YDF 1 B 變壓器 220V 1 表3.1 電器元件表 控制機(jī)構(gòu)： 由轉(zhuǎn)矩控制機(jī)構(gòu)，行程控制機(jī)構(gòu)及可調(diào)式開度指示器組成。 （1）轉(zhuǎn)矩控制機(jī)構(gòu)：由曲矩，碰塊，凸輪，分度盤，支板和微動開關(guān)組成。當(dāng)輸出軸受到一定的阻轉(zhuǎn)矩后，蝸桿除旋轉(zhuǎn)外，還產(chǎn)生軸向位移，帶動曲矩旋轉(zhuǎn)，同時 使碰塊也產(chǎn)生一角位移，從而壓迫凸輪，使支板上抬。當(dāng)輸出軸上的轉(zhuǎn)矩增大到預(yù)定值時，則支板上抬直至微動開關(guān)動作，切斷電源，電機(jī)停轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)對電動裝置輸出轉(zhuǎn)矩的控制。 （2）行程控制機(jī)構(gòu)：由十進(jìn)位齒輪組，頂桿，凸輪和微動開關(guān)組成，簡稱計(jì)數(shù)器。其工作原理是由減速箱內(nèi)的一主動小齒輪帶動計(jì)數(shù)器工作。如果計(jì)數(shù)器按閥門開或關(guān)的位置已調(diào)整好，當(dāng)計(jì)數(shù)器隨輸出軸轉(zhuǎn)到預(yù)先調(diào)整好的位置時，則凸輪將被轉(zhuǎn)動90度，壓迫微動開關(guān)動作，切斷電源，電機(jī)停轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)對電動裝置行程的控制。為了控制較多轉(zhuǎn)圈數(shù)的閥門，可調(diào)整凸輪轉(zhuǎn)180度或270度再壓迫微動開關(guān)動作。 （3）可調(diào)式開度指示器：由減速齒輪組，調(diào)節(jié)齒輪，閥門開度表盤，凸輪，微動開關(guān)及電位器組成。在現(xiàn)場調(diào)試時可根據(jù)所配閥門開關(guān)的圈樹，將調(diào)節(jié)齒輪調(diào)整到所需位置，并與減速齒輪組吻合。當(dāng)閥門在開啟或關(guān)閉的過程中，開度盤經(jīng)減速后轉(zhuǎn)動，指示閥門的開關(guān)量，指示角度與閥門開關(guān)量同步，供遠(yuǎn)傳指示閥門位置用。根據(jù)用戶的需要，可增設(shè)中途開關(guān)。 第四章 關(guān)鍵零部件的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì) 4.1 概述 數(shù)控編程是從零件圖紙到獲得數(shù)控加工程序的全過程。它的主要任務(wù)是計(jì)算加工走刀中的刀位點(diǎn)（cutter location point簡稱CL點(diǎn)）。刀位點(diǎn)一般取為刀具軸線與刀具表面的交點(diǎn)，多軸加工中還要給出刀軸矢量。數(shù)控編程是目前CAD/CAPP/CAM系統(tǒng)中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，其在實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)加工自動化、提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等方面發(fā)揮著重要作用。數(shù)控編程技術(shù)涉及制造工藝、計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)學(xué)、計(jì)算幾何、微分幾何、人工智能等眾多學(xué)科領(lǐng)域知識，它所追求的目標(biāo)是如何更有效地獲得滿足各種零件加工要求的高質(zhì)量數(shù)控加工程序，以便更充分地發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的性能、獲得更高的加工效率與加工質(zhì)量。數(shù)控編程是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的重要環(huán)節(jié)，特別是對于復(fù)雜零件加工，編程工作的重要性甚至超過數(shù)控機(jī)床本身。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，由于產(chǎn)品形狀及質(zhì)量信息往往需要通過坐標(biāo)測量機(jī)或直接在數(shù)控機(jī)床上測量來得到，測量運(yùn)動指令也有賴于數(shù)控編程來產(chǎn)生，因此數(shù)控編程對于產(chǎn)品質(zhì)量控制也有著重要的作用。 數(shù)控編程是從零件圖紙到獲得合格的數(shù)控加工程序的全過程，其主要任務(wù)是計(jì)算加工走刀中的刀位點(diǎn)（Cutter Location Point，簡稱CL點(diǎn)）。刀位點(diǎn)一般取為刀具軸線與刀具表面的交點(diǎn)，多軸加工中還要給出刀軸矢量。一般來說，數(shù)控編程的主要內(nèi)容包括：分析零件圖樣、確定加工工藝過程、數(shù)學(xué)處理、編寫零件加工程序、輸入數(shù)控系統(tǒng)、程序檢驗(yàn)及首件試切。 根據(jù)問題復(fù)雜程度的不同，數(shù)控加工程序可通過手工編程或計(jì)算機(jī)自動編程來獲得。目前計(jì)算機(jī)自動編程采用圖形交互式自動編程，即計(jì)算機(jī)輔助編程。這種自動編程系統(tǒng)是CAD（計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)）與CAM（計(jì)算機(jī)輔助制造）高度結(jié)合的自動編程系統(tǒng)，通常稱為CAD/CAM系統(tǒng)。 為適應(yīng)復(fù)雜形狀零件的加工、多軸加工、高速加工、高精度加工和高效率加工的要求，數(shù)控編程技術(shù)向集成化、只能化、自動化、易用化和面向車間編程等方向發(fā)展。在開發(fā)CAD/CAM系統(tǒng)時面臨的關(guān)鍵技術(shù)有： （1） 復(fù)雜形狀零件的幾何建模 對于基于圖紙以及型面特征點(diǎn)測量數(shù)據(jù)的復(fù)雜形狀零件數(shù)控程序，其首要環(huán)節(jié)是建立被加工零件的幾何模型。復(fù)雜形狀零件幾何建模的主要技術(shù)內(nèi)容包括：曲線曲面生成、編輯、裁剪、拼接、過渡、偏置等。 （2） 加工方案與加工參數(shù)的合理選擇 數(shù)控加工的效率與質(zhì)量有賴于加工方案與加工參數(shù)的合理選擇，其中刀具、刀軸控制方式、走刀路線和進(jìn)給速度的自動優(yōu)化選擇與自適應(yīng)控制是近年來重點(diǎn)研究的問題。其目標(biāo)是在滿足加工要求、機(jī)床正常運(yùn)行和一定的刀具壽命的前提下具有盡可能高的加工效率。 （3） 刀具軌跡生成 刀具軌跡生成是復(fù)雜形狀零件數(shù)控加工中最重要同時也是研究最為廣泛的內(nèi)容，能否生成有效的刀具軌跡直接決定了加工的可能性、質(zhì)量與效率。刀具軌跡生成的首要目標(biāo)是使所生成的刀具軌跡能滿足無干涉、無碰撞、軌跡光滑、切削負(fù)荷光滑并滿足要求、代碼質(zhì)量高。同時，刀具軌跡生成還應(yīng)滿足通用性好、穩(wěn)定性好、編程效率高、代碼量小等條件。 （4） 數(shù)控加工仿真 盡管目前在工藝規(guī)劃和刀具軌跡生成等技術(shù)方面已取得很大進(jìn)展，但由于零件形狀的復(fù)雜多變以及加工環(huán)境的復(fù)雜性，要確保所生成的加工程序不存在任何問題仍十分難，其中最主要的有加工過程中的過切與欠切、機(jī)床各部件之間的干涉碰撞等。對于高速加工，這些問題常常是致命的。因此，實(shí)際加工前采取一定的措施對加工程序進(jìn)行檢驗(yàn)并修正是十分必要的。數(shù)控加工仿真通過軟件模擬加工環(huán)境、刀具路徑與材料切除過程來檢驗(yàn)并優(yōu)化加工程序具有柔性好、成本低、效率高且安全可靠等特點(diǎn)，是提高編程效率與質(zhì)量的重要措施。 （5） 后置處理 后置處理是數(shù)控加工編程技術(shù)的一個重要內(nèi)容，它將通過前置處理生成的刀位數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成適合于具體機(jī)床數(shù)據(jù)數(shù)控加工程序。其技術(shù)內(nèi)容包括機(jī)床運(yùn)動學(xué)建模與求解、機(jī)床結(jié)構(gòu)誤差補(bǔ)償、機(jī)床運(yùn)動非線性誤差校核修正、機(jī)床運(yùn)動的平穩(wěn)性校核修正、進(jìn)給速度校核修正及代碼轉(zhuǎn)換等。因此，有效的后置處理對于保證加工質(zhì)量、效率與機(jī)床可靠運(yùn)行具有重要作用。 數(shù)控機(jī)床按照工藝用途分為數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心、數(shù)控磨床等類型。 4.1.1 數(shù)控加工工藝的概念 數(shù)控加工工藝是采用數(shù)控機(jī)床加工零件時所運(yùn)用的方法和技術(shù)手段的總和。 數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)必須在程序編制工作開始以前完成，因?yàn)橹挥泄に嚪桨复_定以后，編程才有依據(jù)。工藝方案的好壞不僅會影響機(jī)床效率的發(fā)揮，而且將直接影響零件的加工質(zhì)量。根據(jù)大量加工實(shí)例分析，工藝設(shè)計(jì)考慮不周是造成數(shù)控加工差錯的主要原因之一。 數(shù)控加工工藝主要包括如下內(nèi)容： 1選擇適合在數(shù)控機(jī)床上加工的零件，確定工序內(nèi)容。 2分析被加工零件的圖紙，明確加工內(nèi)容及技術(shù)要求，確定零件的加工方案，制定數(shù)控加工工藝路線。如劃分工序、處理與非數(shù)控加工工序的銜接等。 3加工工序、工步的設(shè)計(jì)。如選取零件的定位基準(zhǔn)，夾具、輔助方案的確定、確定切削用量等。 4數(shù)控加工程序的調(diào)整。選取對刀點(diǎn)和換刀點(diǎn)，確定刀具補(bǔ)償，確定加工路線。 5分配數(shù)控加工中的加工余量。 6處理數(shù)控機(jī)床上的部分工藝指令。 7首件試加工與現(xiàn)場問題處理。 8數(shù)控加工工藝文件的定型與歸檔。 4.1.2 數(shù)控加工工藝特點(diǎn) 數(shù)控加工工藝和普通機(jī)床加工工藝相比較，遵循的基本原則和使用的方法大致相同，但數(shù)控加工的整個過程是自動進(jìn)行的，因此形成了以下特點(diǎn)： 1數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機(jī)床的加工內(nèi)容復(fù)雜。數(shù)控機(jī)床上通常安排較復(fù)雜的工序，部分工序在普通機(jī)床上難以完成。 2數(shù)控加工工藝內(nèi)容要求具體詳細(xì)。在普通機(jī)床上加工時由操作者在加工中靈活掌握，并可通過適時調(diào)整來處理的工藝問題，如工序內(nèi)工步的安排，刀具尺寸、加工余量、切削用量、對刀點(diǎn)、換刀點(diǎn)、走到路線的確定問題，在數(shù)控加工時必須事先具體詳細(xì)地設(shè)計(jì)和安排。 4.1.3 數(shù)控加工的工藝適應(yīng)性 根據(jù)數(shù)控加工的優(yōu)缺點(diǎn)及國內(nèi)外大量應(yīng)用實(shí)踐，一般可按工藝適應(yīng)程度將零件分為下列3例： 一、最適應(yīng)類 1.形狀復(fù)雜，加工精度要求高，用通用加工設(shè)備無法加工或雖然能加工但難保證產(chǎn)品質(zhì)量的零件； 2.用數(shù)學(xué)模型描述的復(fù)雜曲線或曲面輪廓零件； 3.具有難測量、難控制進(jìn)給、難控制尺寸的不開敞內(nèi)腔的殼體或盒形零件； 4.必須在一次裝夾中合并完成銑、鏜、鉸或攻螺紋等多工序的零件。 對于上述零件，可以先不要過多地考慮生產(chǎn)率與經(jīng)濟(jì)上是否合理，而首先應(yīng)考慮能不能把他們加工出來，要著重考慮可能性的問題。只要有可能，都應(yīng)把采用數(shù)控加工作為優(yōu)選方案。 二、較適應(yīng)類 較適應(yīng)類數(shù)控加工的零件大致有以下幾種： 1.在通用機(jī)床加工時易受人為因素干擾，零件價值又高，一旦質(zhì)量失控造成重大經(jīng)濟(jì)損失的零件； 2.在通用機(jī)床上加工必須制造復(fù)雜的專用工裝的零件； 3.需要多次更改設(shè)計(jì)后才能定型的零件； 4.在通用機(jī)床上加工需要做很長時間調(diào)整的零件； 5.用通用機(jī)床加工時，生產(chǎn)效率很低或體力勞動強(qiáng)度很大的零件。 這類零件在首先分析其加工性以后，還要在提高生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)效益方面做全面衡量，一般可把他們作為數(shù)控加工的主要選擇對象。 三、不適應(yīng)類 1.生產(chǎn)批量大的零件（當(dāng)然不能排除其中個別工序用數(shù)控機(jī)床加工）； 2.裝夾困難或完全靠找正定位來保證加工精度的零件； 3.加工余量很不穩(wěn)定，且數(shù)控機(jī)床上無在線檢測系統(tǒng)可自動調(diào)整零件坐標(biāo)位置的零件； 4.必須用特定的工藝裝備協(xié)調(diào)加工的零件。 以上零件采用數(shù)控加工后，在生產(chǎn)效率與經(jīng)濟(jì)性方面 一般無明顯改善，更有可能弄巧成拙得不償失，故一般不應(yīng)作為數(shù)控加工的選擇對象。 4.1.4 數(shù)控加工零件的工藝性分析 數(shù)控加工工藝性分析涉及內(nèi)容很多，從數(shù)控加工的可能性和方便性分析，應(yīng)主要考慮： 1．零件圖紙上尺寸數(shù)據(jù)標(biāo)注的原則 （1）零件圖紙上尺寸標(biāo)注應(yīng)符合編程方便的特點(diǎn) 在數(shù)控加工圖上，宜采用以同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這種方法，既便于編程，也便于協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢測基準(zhǔn)與編程零點(diǎn)的設(shè)置和計(jì)算。 （2）構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件應(yīng)充分 自動編程時要對構(gòu)成零件輪廓的所有幾何元素進(jìn)行定義。在分析零件圖時，要分析幾何元素的給定條件是否充分，如果不充分，則無法對被加工零件進(jìn)行造型，也就無法編程。 2．零件各加工部位的結(jié)構(gòu) （1）零件所要求的加工精度、尺寸公差應(yīng)能得到保證。 （2）零件呢內(nèi)腔和外形最好采用統(tǒng)一的幾何類型和尺寸，盡可能減少刀具規(guī)格和換刀次數(shù)。 4.2 數(shù)控加工工藝 4.2.1 零件圖樣工藝分析 （1）結(jié)構(gòu)分析。 由圖5可知，該零件的加工輪廓由圓形曲線、直線構(gòu)成，直線部分宜在數(shù)控車床上車削，而曲線部分則選用數(shù)控銑床加工更加合適。 圖5 離合套 （2）精度分析 該零件的曲線制造公差為0.2mm，其余尺寸公差都為IT12級，表面粗糙均為Ra3.2,比較容易加工。 （3）毛坯、余量分析 該材料為工具鋼T10A，毛坯為鑄件，其外圓尺寸為φ200，粗加工單邊均有足夠的加工余量，精加工單邊留0.25mm的加工余量,以保證加工的精度。 （4）定位基準(zhǔn)分析 由于毛坯形狀簡單，因此可選擇棒料的加工端面作為定位基準(zhǔn)面 4.2.2 制定工藝過程 （1）數(shù)控車床：粗車外圓表面和端面至Φ162×35。 （2）數(shù)控車床：粗車兩段外圓面達(dá)Φ160.5×35和Φ145.5×35。 （3）數(shù)控車床：精車Φ145.5和Φ160.5兩段外圓面。 （4）數(shù)控車床：倒角2mm。 4.2.3 選擇刀具 根據(jù)工件的材料采用硬質(zhì)合金刀具，其切削工具鋼時宜采用切削鋼時較低的切削速度。切削用量選用的規(guī)律是：工件材料的硬度愈高經(jīng)濟(jì)切削速度愈低；粗加工時背吃刀量和進(jìn)給量大，切削速度低；精加工時背吃刀量和進(jìn)給量小，切削速度高。 4.2.4 確定切削用量 切削用量根據(jù)工件材料、刀具材料及圖樣要求選取。所選參數(shù)詳見機(jī)械加工工序卡片。 4.3 三維造型及CAM模擬加工 根據(jù)前述的工藝措施，制定數(shù)控加工的主要工藝工藝過程。我選擇離合套作為三維造型設(shè)計(jì)的對象，（如圖6所示） 在Solid Works軟件中進(jìn)行草圖繪制，再用旋轉(zhuǎn)功能得到三維造型圖，（見圖7，8所示） 圖 6 離合套的三維造型設(shè)計(jì)  圖7 離合套（1） 圖8 離合套（2） 第五章 本文小結(jié) 三年緊張而又愉快的大學(xué)即將接近尾聲了，在此，我將以一畢業(yè)設(shè)計(jì)來總結(jié)我三年所學(xué)的知識。我設(shè)計(jì)的課題是Z90型電動閥門裝置及關(guān)鍵零部件的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)，這一次的設(shè)計(jì)使我對電動閥門的工作原理有了進(jìn)一步的認(rèn)識，從而了解了此類機(jī)械產(chǎn)品的一些內(nèi)部特征。在設(shè)計(jì)的過程中遇到了一些問題，在這些問題中我也懊惱過，但還是靜下心來慢慢的回顧三年所學(xué)習(xí)的知識，通過自己的分析和老師的指導(dǎo)，這些問題得到了進(jìn)一步的解決。通過這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，和對所學(xué)知識鞏固的必要性，使我從中得到了一些啟發(fā)。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，將會在我以后的工作和生活中有所幫助。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)可以測試一個人的能力，我將會把它當(dāng)作一筆寶貴的財(cái)富。最后，謝謝學(xué)校三年來對我的教育和培養(yǎng)。 在這畢業(yè)設(shè)計(jì)中讓我感觸最深的是要會靈活應(yīng)用。其實(shí)，我們大學(xué)三年學(xué)了不少東西，學(xué)的東西很多，但是都不是很精，知道是知道一點(diǎn)，但如果要問我該零件的原理或者用在哪里？怎么用？等等一系列的問題我都答不上來。通過了這次設(shè)計(jì)讓我對有些零部件有了一個籠統(tǒng)的概念，至少知道如何去選用，如何裝配。從資料收集到模具總體結(jié)構(gòu)方案的擬定，從模具具體數(shù)據(jù)的設(shè)計(jì)計(jì)算到設(shè)計(jì)模具總體裝配圖以及零件圖的繪制，從三維輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行產(chǎn)品零件設(shè)計(jì)到模具的造型和仿真加工以及生成NC文件等全過程本人都盡力而為之，力求做得最好！ 在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，老師對我們提出的問題及困惑，總是不厭其煩的一一解答，并對我們的設(shè)計(jì)提出意見和建議，使我們在設(shè)計(jì)中不斷的完善，而且避免犯一些嚴(yán)重的錯誤，這些也是我們在平時根本學(xué)不到或不可能注意到的方面。 由于我的知識水平有限，在設(shè)計(jì)過程中難免有不足甚至錯誤的地方，希望老師和同學(xué)能給我提出批評和建議！多謝指教！ 參考文獻(xiàn) 1. 《新編機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)用手冊》 --------------學(xué)苑出版社 蔡春源主編 2. 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)》 ---------------中國礦業(yè)大學(xué)出版社 張建中主編 3. 《機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)實(shí)訓(xùn)教程》 ---------------上海交通大學(xué)出版社 王家禾主編 4. 《機(jī)械加工工藝手冊》 ---------------機(jī)械工業(yè)出版社 孟少農(nóng)編 5. 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》 ------------冶金工業(yè)出版社 6. 《機(jī)床夾具圖冊》 ------------機(jī)械工業(yè)出版社 王小華編 7. 《組合夾具圖冊》 ------------機(jī)械工業(yè)出版社 許生蛟編 致 謝 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我從指導(dǎo)老師張建宏老師身上學(xué)到了很多東西。張老師認(rèn)真負(fù)責(zé)的工作態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和深厚的理論水平都使我收益匪淺。他無論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高。這對于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，衷心感謝他耐心的輔導(dǎo)！