0355-電動閥門裝置及數(shù)控加工工藝的設(shè)計【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【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,全套,27,cad 畢業(yè)設(shè)計（論文）設(shè)計（論文）題目：Z90型電動閥門裝置及數(shù)控加工工藝的設(shè)計 系 別： 機 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)計主要是設(shè)計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。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11.1 Z90型電動閥門概述11.2 本文的設(shè)計思路1第二章 Z90型電動閥門的結(jié)構(gòu)及工作原理概述22.1 Z90型電動閥門的結(jié)構(gòu)22.2 Z90型電動閥門的工作原理22.3 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33.1 齒輪的設(shè)計33.1.1 選擇齒輪材料及熱處理方法33.1.2 計算齒輪的許用應(yīng)力33.1.3 齒輪的幾何尺寸計算33.1.4 齒輪彎曲疲勞強度的計算43.1.5 校核齒輪齒面接觸疲勞強度53.1.6 齒輪的實際圓周速度63.1.7 計算嚙合力63.1.8 電動機的選擇63.2 軸的設(shè)計73.2.1 選用軸的材料和初步估算軸徑73.2.2 軸上受力分析73.2.3 確定危險截面并計算安全系數(shù)73.3 軸承的壽命計算103.3.1 計算內(nèi)部軸向力S113.3.2 計算實際軸向力113.3.3 取系數(shù)X、Y值113.3.4 計算當(dāng)量載荷P113.3.5 計算軸承額定壽命L123.4選用鍵并校核強度123.4.1 輸出軸上安裝齒輪處選用鍵的內(nèi)型123.4.2 電機齒輪固定鍵的內(nèi)型133.5箱體的設(shè)計133.6齒輪和軸的潤滑油的選擇133.7工件壓機構(gòu)緊及夾具143.8電器元件及控制機構(gòu)15第四章 關(guān)鍵零部件的數(shù)控加工工藝設(shè)計184.1 概述184.1.1 數(shù)控加工工藝的概念194.1.2 數(shù)控加工工藝特點204.1.3 數(shù)控加工的工藝適應(yīng)性204.1.4 數(shù)控加工零件的工藝性分析214.2 數(shù)控加工工藝224.2.1 零件圖樣工藝分析224.2.2 制定工藝過程234.2.3 選擇刀具234.2.4 確定切削用量234.3 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2726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現(xiàn)的，是二級齒輪傳動，即先由電機齒輪帶動蝸桿齒輪，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，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)計上先應(yīng)從齒輪著手，再確定電動機的型號，再確定軸，軸承，鍵，以及工件機構(gòu)和夾具的設(shè)計。最后對關(guān)鍵零部件的數(shù)控加工工藝進(jìn)行了設(shè)計。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、減速箱、控制機構(gòu)、手一電動切換機構(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現(xiàn)的，是二級齒輪傳動，即先由電機齒輪帶動蝸桿齒輪，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900Nm。2最大控制轉(zhuǎn)矩為1350 Nm。3最小控制轉(zhuǎn)矩為450 Nm。4允許通過的閥桿直徑為60mm5輸出轉(zhuǎn)速為24rmin。6電機功率為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3.1 齒輪的設(shè)計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217255HBS。3.1.2 計算齒輪的許用應(yīng)力1）計算許用接觸應(yīng)力查教材，得齒輪的接觸疲勞極限別為：齒輪（217255）1=580MPa1= Zn11/ S=580/1.1=527.3 Mpa2）計算許用彎曲應(yīng)力由教材查得：齒輪（217255HBS）lim1=440 Mpa齒輪彎曲許用應(yīng)力為：1= Yn1lim1SF=14401.4=314.3 Mpa。3.1.3 齒輪的幾何尺寸計算齒輪的設(shè)計計算求出齒輪的模數(shù) m = =1.355將齒輪模數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)值，所以，取m=23.1.4 齒輪彎曲疲勞強度的計算計算齒輪的模數(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-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)的各計算數(shù)據(jù)值 、選定齒輪的參數(shù) Z=20， Z=iZ=4.3320=86.6 取Z=88查機械設(shè)計實用手冊，可得=0.7 、計算齒輪的名義轉(zhuǎn)矩 T=9550P/n=95501.5/1400=10.23（Nm）=10230（Nmm） 計算齒輪的載荷系數(shù)K查機械設(shè)計實用手冊，因電機為短時工作制，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，初步估計轉(zhuǎn)速V=24m/s查機械設(shè)計實用手冊可得，K=1.4，K=1.15，K=1.13則 =1.883.2（1/ Z+1/Z）cos =1.883.2（1/201/88）1 =1.7055式中： -齒輪的端面重 cos-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 =1.01.41.151.13=1.82 、查取齒輪的復(fù)合系數(shù)Y根據(jù)機械設(shè)計實用手冊查得，Y=4.2，Y=3.55式中：Y-齒輪的復(fù)合齒形系數(shù) 、計算齒輪的Y/ Y/ =4.2/210=0.02 Y/=3.15/210=0.015所以 Y/ Y/ 、計算齒輪的重合系數(shù)Y=0.250.75/=0.250.75/1.7055=0.68983.1.5 校核齒輪齒面接觸疲勞強度 =ZZZ式中：ZE=189.8 ，Z=2.5，Z=0.76=-齒輪齒面接觸疲勞強度Z-材料的彈性系數(shù)Z-齒輪節(jié)點區(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，接觸疲勞強度足夠。3.1.6 齒輪的實際圓周速度V=d1n1/601000=3.141460251.72/601000=1.02（m/s）3.1.7 計算嚙合力圓周力 Ft=2T1/d1=3733(N)徑向力 Fr= Fttann/cos=1372(N)軸向力 F= Frtan=532(N)3.1.8 電動機的選擇（1）電動機的型號初選電動機型號：采用YDF2-W戶外型三相異步電動機該電機為短時工作制，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，電壓為380V。電機為外購，所選電動機額定功率為2.2kw。（2）確定電動機的轉(zhuǎn)速電動機的額定轉(zhuǎn)速是根據(jù)生產(chǎn)要求而選定。在確定電動機額定轉(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)濟方面全面考慮才能確定。所以選用的電動機轉(zhuǎn)速要求不低24r/min。3.2 軸的設(shè)計3.2.1 選用軸的材料和初步估算軸徑輸出軸的設(shè)計（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217215HBS，由機械設(shè)計基礎(chǔ)查表得：B=650MPa，S=360MPa，-1=300MPa，-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=2000614.67/（872/cos）=6970.5（N）齒輪的徑向力 Fr=Ft=tann/cos=6970.50.364/0.986=2550（N）齒輪的軸向力 Fx=Fttan=6970.5tan10=1139.4（N）3.2.3 確定危險截面并計算安全系數(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：1、,1-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)，-材料拉伸，扭剪的平均應(yīng)力計算系數(shù)，-正應(yīng)力，扭剪應(yīng)力的平均應(yīng)力式中：由機械設(shè)計使用手冊表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。 查表24-19，取=0.92 查表24-13，得=0.84，=0.78 ，查表24-24，得=0.34，=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因為 ，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 危險截面系數(shù)3.3 軸承的壽命計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 查機械設(shè)計實用手冊表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) 由前面的計算可知： R=1994N, R=556N即軸承的徑向力： F= R=1994N, F= R=5563.3.1 計算內(nèi)部軸向力SS=F/2Y=398.8（N）S=F/2Y =111.2（N）3.3.2 計算實際軸向力F=maxSSF =max398.8,11.21139 =398.8（N） F=maxS,SF=max11.2,398.81139=1537（N）3.3.3 取系數(shù)X、Y值F/F=398.8/1537=0.26e F/F=1573/556=2.8e由機械設(shè)計實用手冊查表得 X=X=0.65,Y=Y=2.63.3.4 計算當(dāng)量載荷PP=f（XFYF） =1.1（0.6515372.6398.8） =2239.5（N） P=f（XFYF） =1.1（0.655562.61573）=4896.3（N）3.3.5 計算軸承額定壽命L因為 PP，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，則，軸承的預(yù)期壽命為： L=823005=24000（h）由于LhL，所以該軸承合乎要求。3.4 選用鍵并校核強度3.4.1 輸出軸上安裝齒輪處選用鍵的內(nèi)型A型鍵1475GB/T10961970。由機械設(shè)計實用手冊表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=Lb=4514=31mm.由前面的計算可以知道,T=667.4mm,d=46mm。因為對于按標(biāo)準(zhǔn)選擇的平鍵連接，具有足夠的剪切強度，鼓按擠壓強度進(jìn)行強度校核。則 =4T/dhL = =143.2（Mpa）由教材查表得，鍵的許用擠壓應(yīng)力P=（125150）Mpa。顯然PP，故，連接強度達(dá)到，能夠滿足要求，安全。3.4.2 電機齒輪固定鍵的內(nèi)型A型鍵1052GB/T10961979。由機械設(shè)計實用手冊表27-23，得b=10mm,h=8mm,L=63mm,t=5.0mm則鍵的工作長度L=Lb/2=635/2=60.5mm 由前面的計算可以知道， T=667.4Nm d=36mm 則P=4T/dhL=143.2（Mpa）同樣，故，連接強度達(dá)到，能夠滿足要求，安全。3.5 箱體的設(shè)計根據(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V12m/s，因而采用浸油潤滑。電動閥門選用潤滑油牌號：N46機械潤滑油。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=0.350.75L計算。 V= （0.350.75）4=1.42.8故，實際用油量為V1=2.5L3.7 工件壓機構(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，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CJX8-92FR熱繼電器JR16B1LSF閃光開關(guān)V-1571LSO,LSC行程開關(guān)HWK114TSO,TSC轉(zhuǎn)矩開關(guān)WK1-12SO,SC,SS按鈕LA11-A11D3TH熱敏開關(guān)T111FU熔斷器BLX-11CB開度表1-10mA1W1電位器WX10-3301M電機YDF1B變壓器220V1表3.1 電器元件表控制機構(gòu)：由轉(zhuǎn)矩控制機構(gòu)，行程控制機構(gòu)及可調(diào)式開度指示器組成。（1）轉(zhuǎn)矩控制機構(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，電機停轉(zhuǎn)，以實現(xiàn)對電動裝置輸出轉(zhuǎn)矩的控制。（2）行程控制機構(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數(shù)器工作。如果計數(shù)器按閥門開或關(guān)的位置已調(diào)整好，當(dāng)計數(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，電機停轉(zhuǎn)，以實現(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)是計算加工走刀中的刀位點（cutter location point簡稱CL點）。刀位點一般取為刀具軸線與刀具表面的交點，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，其在實現(xiàn)設(shè)計加工自動化、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、計算機技術(shù)、數(shù)學(xué)、計算幾何、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)測量機或直接在數(shù)控機床上測量來得到，測量運動指令也有賴于數(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)是計算加工走刀中的刀位點（Cutter Location Point，簡稱CL點）。刀位點一般取為刀具軸線與刀具表面的交點，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算機自動編程來獲得。目前計算機自動編程采用圖形交互式自動編程，即計算機輔助編程。這種自動編程系統(tǒng)是CAD（計算機輔助設(shè)計）與CAM（計算機輔助制造）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)控制是近年來重點研究的問題。其目標(biāo)是在滿足加工要求、機床正常運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，實際加工前采取一定的措施對加工程序進(jìn)行檢驗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，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)換成適合于具體機床數(shù)據(jù)數(shù)控加工程序。其技術(shù)內(nèi)容包括機床運動學(xué)建模與求解、機床結(jié)構(gòu)誤差補償、機床運動非線性誤差校核修正、機床運動的平穩(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、效率與機床可靠運行具有重要作用。數(shù)控機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)控機床加工零件時所運用的方法和技術(shù)手段的總和。數(shù)控加工的工藝設(shè)計必須在程序編制工作開始以前完成，因為只有工藝方案確定以后，編程才有依據(jù)。工藝方案的好壞不僅會影響機床效率的發(fā)揮，而且將直接影響零件的加工質(zhì)量。根據(jù)大量加工實例分析，工藝設(shè)計考慮不周是造成數(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。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。選取對刀點和換刀點，確定刀具補償，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)控加工工藝特點數(shù)控加工工藝和普通機床加工工藝相比較，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：1數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機床的加工內(nèi)容復(fù)雜。數(shù)控機床上通常安排較復(fù)雜的工序，部分工序在普通機床上難以完成。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、換刀點、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)缺點及國內(nèi)外大量應(yīng)用實踐，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)濟損失的零件；2.在通用機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)計后才能定型的零件；4.在通用機床上加工需要做很長時間調(diào)整的零件；5.用通用機床加工時，生產(chǎn)效率很低或體力勞動強度很大的零件。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)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢測基準(zhǔn)與編程零點的設(shè)置和計算。（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200，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16235。（2）數(shù)控車床：粗車兩段外圓面達(dá)160.535和145.535。（3）數(shù)控車床：精車145.5和160.5兩段外圓面。（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)計來總結(jié)我三年所學(xué)的知識。我設(shè)計的課題是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，這一次的設(shè)計使我對電動閥門的工作原理有了進(jìn)一步的認(rèn)識，從而了解了此類機械產(chǎn)品的一些內(nèi)部特征。在設(shè)計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，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，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)計可以測試一個人的能力，我將會把它當(dāng)作一筆寶貴的財富。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)計中讓我感觸最深的是要會靈活應(yīng)用。其實，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，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)計計算到設(shè)計模具總體裝配圖以及零件圖的繪制，從三維輔助設(shè)計軟件進(jìn)行產(chǎn)品零件設(shè)計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)計提出意見和建議，使我們在設(shè)計中不斷的完善，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. 新編機械設(shè)計實用手冊-學(xué)苑出版社 蔡春源主編2. 機械設(shè)計基礎(chǔ)-中國礦業(yè)大學(xué)出版社 張建中主編3. 機械設(shè)計基礎(chǔ)實訓(xùn)教程-上海交通大學(xué)出版社 王家禾主編4. 機械加工工藝手冊-機械工業(yè)出版社 孟少農(nóng)編5. 機械零件設(shè)計手冊-冶金工業(yè)出版社6. 機床夾具圖冊-機械工業(yè)出版社 王小華編7. 組合夾具圖冊 -機械工業(yè)出版社 許生蛟編致 謝在本次畢業(yè)設(shè)計中，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)！