毕业设计论文
设计（论文）题目： 装配件的工艺设计及数控编程
开 始 日 期： 2014 年 9 月 21 日
完 成 日 期： 2015 年 1 月 16 日
指 导 教 师： 朱航科
学 生 专 业： 精密机械技术
班 级： 精密1201班
学 生 姓 名： 郭 浩
教 研室主任： 朱航科
摘 要
将零件按规定的技术要求组装起来，并经过调试、检验使之成为合格产品的过程，称为装配。按间隙或过盈及其变动的特征，配合分为间隙配合、过盈配合和过渡配合。配合件的加工，不仅要考虑尺寸精度，还要考虑装配精度，加工工艺，综合考虑整套零件的精度，确定加工工艺。
关键词：装配，间隙配合，过盈配合，过渡配合，工艺
ABSTRACT
The part according to the technique requirements of assembly, and after commissioning, testing to become qualified products process, called assembly. According to the clearance or interference and its fluctuant feature, support for clearance fit, interference fit and transition fit. With pieces of the processing, we should consider not only the dimension precision, but also consider the assembly accuracy, processing technology, consider the set of parts precision, determine the processing technology.
KEY WORDS: assembly, clearance fit, interference fit, transition fit, technology
目录
前言…………………………………………………………………. 1
1. 数控加工工艺 ........................................ ２
1.1数控加工工艺内容选择 ............................... ２
1.2数控加工工艺设计方法 ............................... ４
2. 配合件的加工 ......................................... ７
2.1 零件图工艺分析 ..................................... ７
2.2 工件的定位基准与夹具方案的确定 ..................... ７
2.3编程尺寸的确定 ..................................... ８
2.4 数控加工工艺文件填写 ............................... ８
3. 数控加工程序 ....................................... １５
4. 加工零件图 ......................................... １７ 结束语 ............................................... １８ 鸣谢 . ................................................ １９ 参考文献 ............................................. ２０
前言
随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈，产品更新的速度越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加。同时，随着航空工业、汽车工业和轻工业消费品生产的高速增长，复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高。此外，激烈的市场竞争要求产品研制、生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高效、高质量加工要求。因此，近几十年来，世界各国十分重视发展能有效解决复杂、精密、小批量、多变零件加工的数控加工技术。在机械制造业中，大量采用以微电子技术和计算机技术为基础的数控技术，并将机械技术与现代控制技术、传感检测技、信息处理技术、网络通信技术有机地结合在一起，使其生产方式发生了革命性变化。目前数控技术和数控机床正不断更新换代，向高速度、多功能、智能化、开放型以及高可靠性等方面迅速发发展。数控技术的应用和数控机床的生产量已成为衡量一个国家工业化程度和技术水平的得要标志。
1949年，美国帕森斯公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。
1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。，
1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。
60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。
1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。
20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。
20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC 机为控制系统的硬件部分，在PC 机上安装NC 软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。
1. 数控加工工艺
1.1数控加工工艺内容选择
对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成, 而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序，这样才能充分发挥数控加工的优势。
1.1.1选择并确定进行数控加工的内容
1. 适于数控加工的内容
一般情况下通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容，例如： 由轮廓曲线构成的回转；表面具有微小尺寸要求的结构表面；同一表面采用多种设计要求的结构表面间有严格关系的要求的表面。
一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。
2. 不适于数控加工的内容
一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。下列一些内容不宜选择采用数控加工：
(1) 占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；
(2) 加工部位分散，需要多次安装、设置原点。
(3) 按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。
此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。
1.1.2对零件图进行数控加工工艺分析
1. 结构工艺性分析
(1) 零件结构工艺性
零件结构工艺性是指在满足使用要求前提下零件加工的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于加工成型并且成本低、效率高。对零件进行结构工艺性分析时要充分反映数控加工的特色，一定要把重点放在零件图纸和毛坯图纸初步设计与设计定型之间的工艺性审查与分析上。
(2) 零件结构工艺性分析的主要内容
a 审查与分析零件图纸中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点。
b 审查与分析零件图纸中构成轮廓的几何元素的条件是否充分、正确。
c 审查与分析在数控机床上加工时零件结构的合理性。
2. 精度及技术要求分析
只有在分析零件精度和表面粗糙度的基础上，才能对加工方法、装夹方式、进给路线、刀具及切削用量等进行正确而合理的选择。主要包括：
一. 分析精度及各项技术要求是否齐全、合理。
二. 分析本工序的数控加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其它措施弥补的话，注意给后续工序留有余量。
三. 找出图样上有较高位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成。
四. 对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速切削。
数控加工是一种基于的加工，分析数控加工工艺过程不可避免地要进行数字分析和计算。对零件图形的数字处理正是数控加工这一特点的突出体现。
（一）编程原点的选择
同一个零件，同样的加工由于编程原点选的不同，尺寸字中得数据就不一样，所以变成之前首先要选定编程原点。从理论上说，编程原点选在任何位置都是可以的。但实际上，为了换算尽可能简便以及尺寸较为直观（至少让部分点的指令值与零件上的尺寸值相同），应尽可能把编程原点的位置选的合理，编程原点的确定原则为：
（1）将编程原点选在设计基准上并以设计基准为定位基准，这样可避免基准不重合而产生的误差及不必要的尺寸换算。
（2）容易找正对刀，对刀误差小。
（3）编程方便。
（4）在毛坯上的位置能够容易，准确地确定，并且各面得加工余量均匀。
（5）对称零件的编程原点应选在对称中心。一方面可以保证加工余量均匀，另一方面可采用镜像编程，编一个程序加工两个工序，零件的形廓精度高。
（二）编程尺寸设定值的确定
编程尺寸设定值应为该尺寸误差分散中心，但由于事先无法知道分散中心的确切位置，可先由平均尺寸代替，最后根据试加工结果进行修正，以消除常值系统性误差的影响。
编程尺寸设定值确定的步骤：
(1) 精度高的尺寸处理，将基本尺寸换算成平均尺寸；
(2) 几何关系的处理，保持原重要的几何关系，如角度，相切等不变；
(3) 精度低的尺寸的调整，通过修改一般尺寸保持零件原有几何关系，使之协调；
(4) 节点坐标尺寸的计算，按调整后的尺寸计算有关未知节点的坐标尺寸；
(5) 编程尺寸的修正，按调整后的尺寸编程并加工一组工件，测量关键尺寸的实际分散中心并求出常值系统性误差，再按此误改程序。
1.2数控加工工艺设计方法
数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下来，为编制加工程序作好准备。
1.2.1．机床的选择
当工件表面的加工方法确定之后，机床的种类就基本确定了。为了正确的为每一道工序选择机床，除了充分了解机床的技术性能外，还要考虑以下几点：
1. 工序节拍适应性
机床的类型应与工序的划分原则相适应，再根据加工对象的批量和生产节拍要求来决定。
2. 形状尺寸适应性
机床的主要规格尺寸应与工件的外形尺寸和加工表面的有关尺寸相适应。即小工件则选小规格的机床加工，大工件则选大规格的机床加工。
3. 加工精度适应性
机床的精度与工序要求的加工精度相适应。机床精度过低，不能保证加工精度，机床精度过高，又会增加零件的制造成本，应根据加工精度要求合理选择，保证有三分之一的储备量。
1.2.2 确定走刀路线和安排工步顺序
1. 走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点：
（1）首先按已定工步顺序确定各表面加工进给路线的顺序。
（2）所定进给路线应能保证工件轮廓表面加工后的精度和粗糙度要求。
（3）寻求最短加工路线，可节省定位时间，提高了加工效率。
（4）选择使工件在加工后变形小的路线，对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线。
2. 工步顺序安排的一般原则：
（1）先粗后精。（2）先近后远。（3）内外交叉。（4）保证工件加工刚度原则。（5）同一把刀能加工内容连续加工原则。
1.2.3 确定定位和夹紧方案
1. 在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：
(1)尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；
(2)尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面；
(3)避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；
(4)夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。
2. 夹具的选择：
(1)当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短准备时间，节省生产费用。
（2）在成批生产时才考虑采用专用，并力求结构简单，夹具结构应有足够的刚度和强度。
（3）因为在数控机床上通常一次装夹完成工件的全部工序，因此应防止工件夹紧引起的变形造成工件加工不良。
（4）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，加工部位开阔，夹具的定位、夹紧机构元件不能影响加工中的进给。
1.2.4 选择刀具并确定刀具与工件的相对位置
应根据机床的加工能力、工件材料的性质、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选择刀具及刀柄。刀具选择的总原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。选择刀具还要考虑几点：
（1）切削性能好（2）精度高（3）可靠性高（4）耐用度高（5）断屑及排屑性能好。 对于数控机床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的相对位置是很重要的，这一相对位置是通过确认对刀点来实现的。对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点的选择原则如下：
（1）所选的对刀点应使程序编制简单；
（2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；
（3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；
（4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。
使用对刀点确定加工原点时，就需要进行“对刀”。所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。“刀位点”是指刀具的定位基准点。
换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机床而设置的，因为这些机床在加工过程中要自动换刀。为防止换刀时碰伤零件、刀具或夹具，换刀点常常设置在被加
工零件的轮廓之外，并留有一定的安全量。
1.2.5确定切削用量
切削用量包括主轴转速、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。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，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，降低成本。
a. 主轴转速的确定
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/πD 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。 b. 进给速度的确定
进给速度主要根据零件的加工精度和表面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。确定原则：
(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100～200mm/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20～50mm/min范围内选取。
(3) 当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20～50mm/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统设定的最高进给速度。
c. 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。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm 。
d. 切削速度的确定
切削速度与机床主轴之间的转换关系为：
Vc=∏dn/1000
1.2.6 加工余量的确定
加工余量是指加工时从加工表面上切去的金属层厚度。加工余量可分为工序余量和总余量。
确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下，尽可能减小加工余量。主要方法有：经验估计法、查表修正法、分析计算法。
2. 配合件的加工
2.1 零件图工艺分析
（1）零件图分析
该零件由外圆柱面、槽、圆头、倒角等组成，结构形状复杂，加工部位多，非常适合3轴数控铣削加工。精度上，该零件的尺寸精度要求较高，编程时可取平均值。
（2）零件结构工艺性分析
又因该零件较复杂，基座，转盘，滑块三种零件外形各异，加工部位各不相同，特别是三种装配关系颇为复杂，经综合考虑，确定加工顺序如下：
滑块反面→滑块正面→基座正面→基座反面→基座侧面→基座侧面→转盘侧面→转盘正面→转盘反面
零件材料为45#钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。根据要求上述工艺要求，综合加工效率等因素，该零件加工可选用沈阳机床厂的VMC850E 数控铣床，此铣床操作系统为Fanuc 0iD。
2.2 工件的定位与夹具方案的确定
（1）定位方式的选择
工件的定位是通过工件上的定位基准面和夹具上的定位元件工作表面之间的配合或接触实现的，常见的定位方式有平面定位、圆孔定位、和外圆柱面定位等。由于本工件形状复杂，为了便于装夹和使工序基准与定位基准统一, 经研究决定使用平面定位、圆孔定位、和外圆柱面定位3种方式。
（2）夹紧方式的选择
工件定位后，必须通过一定的机构，把工件压紧在定位元件上，使其不因切削力、重力、惯性力而产生位置变化和振动，保持准确的定位位置。夹紧方式的选择，主要是选择夹紧力的大小、方向和作用点。经考虑决定使用螺旋夹紧机构。
（3）夹具的选择
数控加工对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，重点考虑以下几点
①减少装夹次数②夹具要敞开，避免加工过程中刀具与夹具发生碰撞③成批生产时应采用专用夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用。
本工件为单件小批量生产，分析工件结构决定使用机用虎钳、三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘和自制工装。
2.3 编程尺寸的确定
（1）图形尺寸的调整
在实际加工中，零件各处尺寸的公差带不一定相同，若用同一把铣刀，同一各刀具补偿值编程加工，很难保证各处尺寸在其公差范围内。因此，对于有公差的尺寸，应对公差带做适当变动，将基本尺寸换算成公差中值尺寸，计算与编程时用中值尺寸来进行。本工件尺寸图中多处有较高精度要求，可取公差的平均值为设计尺寸，该工件对相对位置要求精度较高，因而加工中尽可能的使定位基准和设计基准相重合，减少基准不重合误差，减少装夹次数，保证零件的相对位置精度，达到装配要求。
（2）圆弧参数计算误差的处理
利用零件图中的尺寸计算圆弧参数（圆弧起点、终点、圆心坐标）时，有时会产生误差。特别是当几个圆弧连续相交或相切时，这种误差积累会很大，其结果使圆弧起点或终点相对于圆心的增量坐标I 、J 或K 的误差增大。当误差超过一定限度时，数控系统会拒绝执行该圆弧指令并发出警报。因此，在圆弧参数计算之后，将数据带入下式：
|I 2 J 2 -R | ≤2/3δ
校验I 、J 、K 的误差，经校验满足上式要求。
允
2.4 数控加工工艺文件填写
2.4.1 数控加工工序卡片
3. 数控加工程序
4.加工零件图
结束语
机械制造业迅速发展的今天，高精度、高效率的加工方式成为制造业发展方向，数控技术的应用成为机械制造行业关注的热点。本文以配合件的加工为例尝试用数控铣床完成复杂曲面（圆弧面、圆锥面及切槽）的加工，数控加工很容易实现，数控加工中精度可达到0.001mm ，这是老式工艺中不能实现的，并且数控加工的高效性更是老式加工不可比拟的。因此，数控加工技术的优越性保证了其成为主导机械制造业发展的新力量。放眼国际，我国的数控技术起步较晚，这也要求我们必须全力以赴，认真钻研。
是数控产业在我国得到广泛应用，提高我国的综合国力，因为工业是衡量国家综合国力的最重要标准，而数控有是为工业服务的，所以数控技术的应用和数控机床的生产量已成为衡量一个国家工业化程度和技术水平的得重要标志, 希望数控加工技术能更广泛的运用到我国机械生产制造中，提高我国机械制造业的水平，推动国民经济更快的发展。
鸣谢
此次毕业设计，完成的实在不易，由于自己在专业知识方面实在太过薄弱，在进行论文写作过程中困难重重，多次感到无从下手。然而研究过程中得到了朱老师和其他老师的悉心指导。经过老师多次指点，帮助我开拓研究思路，精心点拨，他们一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神不仅授我以文，而且教我做人，感激之情无以言表。虽然艰难，但当完成的论文那一刻，真的很高兴。此次设计不仅巩固了我们对专业知识的实际应用，而且加深了我们对本专业的认识，熟悉了机械制造的过程，为以后的工作积累了一定经验。
值此论文完成之际，首先向我尊敬的辅导老师朱老师致以深深的敬意和谢意。朱老师言传身教，传授给我的不仅仅是全面系统的机床知识，更包含了追求真理，严于律己、宽厚待人、助人为乐的优良品德。同时还要感谢朱老师对我悉心指导和多次给予的方向性的建议，刘老师也对我的研究给予了支持和鼓励，没有老师们的帮助我不可能做到这一切，衷心感谢各位指导老师。
感谢全系老师对我的栽培教育，在此我要向诸位老师衷心的说声谢谢，老师你们幸苦了！
最后，在毕业之际，我要感谢我的同学三年来对我学习和生活的关心和帮助。
谨此对关心，帮助我的老师同学表示最真心的谢意。
参考文献
［1］《数控编程与加工技术》 大连理工大学出版社；2004 张丽华 马立克 ［2］《数控机床加工工艺及设备》电子工业出版社；2005 田萍
［3］《数控加工编程及操作》高等教育出版社；2005 余良英
［4］《数控加工工艺及设备》高等教育出版社；2003 赵长明 刘万菊
［5］《数控加工工艺与编程》化学工业出版社；2004 晏初宏
［6］《数控加工工艺与编程》西安电子科技大学出版社；2006 荣瑞芳
［7］《数控技术》哈尔滨工程大学出版社；2004 黄国权
［8］《数控编程与加工》山东大学出版社；2004 陈红康 杜红香
［9］《数控应用技术》化学出版社；2005 张志义
［10］《数控加工编程》上海交通大学出版社；2004 黄康美
［11］《数控技术》湖北科学技术出版社；2000 廖效果
［12］《数控加工工艺与编程》人民邮电出版社；2004 周虹
［13］《数控加工》哈尔滨工程大学出版社；2003 宋本基 张铭钧
［14］《数控技术》高等教育出版社；2004 董玉红
［15］《机械制造工艺学基础》山东大学出版社；2004 陈福恒
［16］《数控加工》清华大学出版社；2003 赵德永
毕业设计论文
设计（论文）题目： 装配件的工艺设计及数控编程
开 始 日 期： 2014 年 9 月 21 日
完 成 日 期： 2015 年 1 月 16 日
指 导 教 师： 朱航科
学 生 专 业： 精密机械技术
班 级： 精密1201班
学 生 姓 名： 郭 浩
教 研室主任： 朱航科
摘 要
将零件按规定的技术要求组装起来，并经过调试、检验使之成为合格产品的过程，称为装配。按间隙或过盈及其变动的特征，配合分为间隙配合、过盈配合和过渡配合。配合件的加工，不仅要考虑尺寸精度，还要考虑装配精度，加工工艺，综合考虑整套零件的精度，确定加工工艺。
关键词：装配，间隙配合，过盈配合，过渡配合，工艺
ABSTRACT
The part according to the technique requirements of assembly, and after commissioning, testing to become qualified products process, called assembly. According to the clearance or interference and its fluctuant feature, support for clearance fit, interference fit and transition fit. With pieces of the processing, we should consider not only the dimension precision, but also consider the assembly accuracy, processing technology, consider the set of parts precision, determine the processing technology.
KEY WORDS: assembly, clearance fit, interference fit, transition fit, technology
目录
前言…………………………………………………………………. 1
1. 数控加工工艺 ........................................ ２
1.1数控加工工艺内容选择 ............................... ２
1.2数控加工工艺设计方法 ............................... ４
2. 配合件的加工 ......................................... ７
2.1 零件图工艺分析 ..................................... ７
2.2 工件的定位基准与夹具方案的确定 ..................... ７
2.3编程尺寸的确定 ..................................... ８
2.4 数控加工工艺文件填写 ............................... ８
3. 数控加工程序 ....................................... １５
4. 加工零件图 ......................................... １７ 结束语 ............................................... １８ 鸣谢 . ................................................ １９ 参考文献 ............................................. ２０
前言
随着科学技术的飞速发展和经济竞争的日趋激烈，产品更新的速度越来越快，多品种、中小批量生产的比重明显增加。同时，随着航空工业、汽车工业和轻工业消费品生产的高速增长，复杂形状的零件越来越多，精度要求也越来越高。此外，激烈的市场竞争要求产品研制、生产周期越来越短，传统的加工设备和制造方法已难以适应这种多样化、柔性化与复杂形状零件的高效、高质量加工要求。因此，近几十年来，世界各国十分重视发展能有效解决复杂、精密、小批量、多变零件加工的数控加工技术。在机械制造业中，大量采用以微电子技术和计算机技术为基础的数控技术，并将机械技术与现代控制技术、传感检测技、信息处理技术、网络通信技术有机地结合在一起，使其生产方式发生了革命性变化。目前数控技术和数控机床正不断更新换代，向高速度、多功能、智能化、开放型以及高可靠性等方面迅速发发展。数控技术的应用和数控机床的生产量已成为衡量一个国家工业化程度和技术水平的得要标志。
1949年，美国帕森斯公司与美国麻省理工学院(MIT)开始共同研究，并于1952年试制成功第一台三坐标数控铣床，当时的数控装置采用电子管元件。
1959年，数控装置采用了晶体管元件和印刷电路板，出现带自动换刀装置的数控机床，称为加工中心( MC Machining Center)，使数控装置进入了第二代。，
1965年，出现了第三代的集成电路数控装置，不仅体积小，功率消耗少，且可靠性提高，价格进一步下降，促进了数控机床品种和产量的发展。
60年代末，先后出现了由一台计算机直接控制多台机床的直接数控系统(简称 DNC)，又称群控系统；采用小型计算机控制的计算机数控系统(简称 CNC)，使数控装置进入了以小型计算机化为特征的第四代。
1974年，研制成功使用微处理器和半导体存贮器的微型计算机数控装置(简称 MNC)，这是第五代数控系统。
20世纪80年代初，随着计算机软、硬件技术的发展，出现了能进行人机对话式自动编制程序的数控装置；数控装置愈趋小型化，可以直接安装在机床上；数控机床的自动化程度进一步提高，具有自动监控刀具破损和自动检测工件等功能。
20世纪90年代后期，出现了PC+CNC智能数控系统，即以PC 机为控制系统的硬件部分，在PC 机上安装NC 软件系统，此种方式系统维护方便，易于实现网络化制造。
1. 数控加工工艺
1.1数控加工工艺内容选择
对于一个零件来说，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成, 而往往只是其中的一部分工艺内容适合数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序，这样才能充分发挥数控加工的优势。
1.1.1选择并确定进行数控加工的内容
1. 适于数控加工的内容
一般情况下通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容，例如： 由轮廓曲线构成的回转；表面具有微小尺寸要求的结构表面；同一表面采用多种设计要求的结构表面间有严格关系的要求的表面。
一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。
2. 不适于数控加工的内容
一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。下列一些内容不宜选择采用数控加工：
(1) 占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；
(2) 加工部位分散，需要多次安装、设置原点。
(3) 按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。
此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。
1.1.2对零件图进行数控加工工艺分析
1. 结构工艺性分析
(1) 零件结构工艺性
零件结构工艺性是指在满足使用要求前提下零件加工的可行性和经济性，即所设计的零件结构应便于加工成型并且成本低、效率高。对零件进行结构工艺性分析时要充分反映数控加工的特色，一定要把重点放在零件图纸和毛坯图纸初步设计与设计定型之间的工艺性审查与分析上。
(2) 零件结构工艺性分析的主要内容
a 审查与分析零件图纸中的尺寸标注方法是否适应数控加工的特点。
b 审查与分析零件图纸中构成轮廓的几何元素的条件是否充分、正确。
c 审查与分析在数控机床上加工时零件结构的合理性。
2. 精度及技术要求分析
只有在分析零件精度和表面粗糙度的基础上，才能对加工方法、装夹方式、进给路线、刀具及切削用量等进行正确而合理的选择。主要包括：
一. 分析精度及各项技术要求是否齐全、合理。
二. 分析本工序的数控加工精度能否达到图样要求，若达不到，需采取其它措施弥补的话，注意给后续工序留有余量。
三. 找出图样上有较高位置精度要求的表面，这些表面应在一次安装下完成。
四. 对表面粗糙度要求较高的表面，应确定用恒线速切削。
数控加工是一种基于的加工，分析数控加工工艺过程不可避免地要进行数字分析和计算。对零件图形的数字处理正是数控加工这一特点的突出体现。
（一）编程原点的选择
同一个零件，同样的加工由于编程原点选的不同，尺寸字中得数据就不一样，所以变成之前首先要选定编程原点。从理论上说，编程原点选在任何位置都是可以的。但实际上，为了换算尽可能简便以及尺寸较为直观（至少让部分点的指令值与零件上的尺寸值相同），应尽可能把编程原点的位置选的合理，编程原点的确定原则为：
（1）将编程原点选在设计基准上并以设计基准为定位基准，这样可避免基准不重合而产生的误差及不必要的尺寸换算。
（2）容易找正对刀，对刀误差小。
（3）编程方便。
（4）在毛坯上的位置能够容易，准确地确定，并且各面得加工余量均匀。
（5）对称零件的编程原点应选在对称中心。一方面可以保证加工余量均匀，另一方面可采用镜像编程，编一个程序加工两个工序，零件的形廓精度高。
（二）编程尺寸设定值的确定
编程尺寸设定值应为该尺寸误差分散中心，但由于事先无法知道分散中心的确切位置，可先由平均尺寸代替，最后根据试加工结果进行修正，以消除常值系统性误差的影响。
编程尺寸设定值确定的步骤：
(1) 精度高的尺寸处理，将基本尺寸换算成平均尺寸；
(2) 几何关系的处理，保持原重要的几何关系，如角度，相切等不变；
(3) 精度低的尺寸的调整，通过修改一般尺寸保持零件原有几何关系，使之协调；
(4) 节点坐标尺寸的计算，按调整后的尺寸计算有关未知节点的坐标尺寸；
(5) 编程尺寸的修正，按调整后的尺寸编程并加工一组工件，测量关键尺寸的实际分散中心并求出常值系统性误差，再按此误改程序。
1.2数控加工工艺设计方法
数控加工工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下来，为编制加工程序作好准备。
1.2.1．机床的选择
当工件表面的加工方法确定之后，机床的种类就基本确定了。为了正确的为每一道工序选择机床，除了充分了解机床的技术性能外，还要考虑以下几点：
1. 工序节拍适应性
机床的类型应与工序的划分原则相适应，再根据加工对象的批量和生产节拍要求来决定。
2. 形状尺寸适应性
机床的主要规格尺寸应与工件的外形尺寸和加工表面的有关尺寸相适应。即小工件则选小规格的机床加工，大工件则选大规格的机床加工。
3. 加工精度适应性
机床的精度与工序要求的加工精度相适应。机床精度过低，不能保证加工精度，机床精度过高，又会增加零件的制造成本，应根据加工精度要求合理选择，保证有三分之一的储备量。
1.2.2 确定走刀路线和安排工步顺序
1. 走刀路线就是刀具在整个加工工序中的运动轨迹，它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一。确定走刀路线时应注意以下几点：
（1）首先按已定工步顺序确定各表面加工进给路线的顺序。
（2）所定进给路线应能保证工件轮廓表面加工后的精度和粗糙度要求。
（3）寻求最短加工路线，可节省定位时间，提高了加工效率。
（4）选择使工件在加工后变形小的路线，对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线。
2. 工步顺序安排的一般原则：
（1）先粗后精。（2）先近后远。（3）内外交叉。（4）保证工件加工刚度原则。（5）同一把刀能加工内容连续加工原则。
1.2.3 确定定位和夹紧方案
1. 在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题：
(1)尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一；
(2)尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表面；
(3)避免采用占机人工调整时间长的装夹方案；
(4)夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。
2. 夹具的选择：
(1)当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短准备时间，节省生产费用。
（2）在成批生产时才考虑采用专用，并力求结构简单，夹具结构应有足够的刚度和强度。
（3）因为在数控机床上通常一次装夹完成工件的全部工序，因此应防止工件夹紧引起的变形造成工件加工不良。
（4）夹具上各零部件应不妨碍机床对零件各表面的加工，即夹具要开敞，加工部位开阔，夹具的定位、夹紧机构元件不能影响加工中的进给。
1.2.4 选择刀具并确定刀具与工件的相对位置
应根据机床的加工能力、工件材料的性质、加工工序、切削用量以及其他相关因素正确选择刀具及刀柄。刀具选择的总原则是：安装调整方便，刚性好，耐用度和精度高。选择刀具还要考虑几点：
（1）切削性能好（2）精度高（3）可靠性高（4）耐用度高（5）断屑及排屑性能好。 对于数控机床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的相对位置是很重要的，这一相对位置是通过确认对刀点来实现的。对刀点是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点的选择原则如下：
（1）所选的对刀点应使程序编制简单；
（2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置；
（3）对刀点应选在加工时检验方便、可靠的位置；
（4）对刀点的选择应有利于提高加工精度。
使用对刀点确定加工原点时，就需要进行“对刀”。所谓对刀是指使“刀位点”与“对刀点”重合的操作。“刀位点”是指刀具的定位基准点。
换刀点是为加工中心、数控车床等采用多刀进行加工的机床而设置的，因为这些机床在加工过程中要自动换刀。为防止换刀时碰伤零件、刀具或夹具，换刀点常常设置在被加
工零件的轮廓之外，并留有一定的安全量。
1.2.5确定切削用量
切削用量包括主轴转速、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。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，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，降低成本。
a. 主轴转速的确定
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/πD 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。 b. 进给速度的确定
进给速度主要根据零件的加工精度和表面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。确定原则：
(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100～200mm/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20～50mm/min范围内选取。
(3) 当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给速度应选小些，一般在20～50mm/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统设定的最高进给速度。
c. 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。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm 。
d. 切削速度的确定
切削速度与机床主轴之间的转换关系为：
Vc=∏dn/1000
1.2.6 加工余量的确定
加工余量是指加工时从加工表面上切去的金属层厚度。加工余量可分为工序余量和总余量。
确定加工余量的基本原则是在保证加工质量的前提下，尽可能减小加工余量。主要方法有：经验估计法、查表修正法、分析计算法。
2. 配合件的加工
2.1 零件图工艺分析
（1）零件图分析
该零件由外圆柱面、槽、圆头、倒角等组成，结构形状复杂，加工部位多，非常适合3轴数控铣削加工。精度上，该零件的尺寸精度要求较高，编程时可取平均值。
（2）零件结构工艺性分析
又因该零件较复杂，基座，转盘，滑块三种零件外形各异，加工部位各不相同，特别是三种装配关系颇为复杂，经综合考虑，确定加工顺序如下：
滑块反面→滑块正面→基座正面→基座反面→基座侧面→基座侧面→转盘侧面→转盘正面→转盘反面
零件材料为45#钢，切削加工性能较好，无热处理和硬度要求。根据要求上述工艺要求，综合加工效率等因素，该零件加工可选用沈阳机床厂的VMC850E 数控铣床，此铣床操作系统为Fanuc 0iD。
2.2 工件的定位与夹具方案的确定
（1）定位方式的选择
工件的定位是通过工件上的定位基准面和夹具上的定位元件工作表面之间的配合或接触实现的，常见的定位方式有平面定位、圆孔定位、和外圆柱面定位等。由于本工件形状复杂，为了便于装夹和使工序基准与定位基准统一, 经研究决定使用平面定位、圆孔定位、和外圆柱面定位3种方式。
（2）夹紧方式的选择
工件定位后，必须通过一定的机构，把工件压紧在定位元件上，使其不因切削力、重力、惯性力而产生位置变化和振动，保持准确的定位位置。夹紧方式的选择，主要是选择夹紧力的大小、方向和作用点。经考虑决定使用螺旋夹紧机构。
（3）夹具的选择
数控加工对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，重点考虑以下几点
①减少装夹次数②夹具要敞开，避免加工过程中刀具与夹具发生碰撞③成批生产时应采用专用夹具，以缩短生产准备时间和节省生产费用。
本工件为单件小批量生产，分析工件结构决定使用机用虎钳、三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘和自制工装。
2.3 编程尺寸的确定
（1）图形尺寸的调整
在实际加工中，零件各处尺寸的公差带不一定相同，若用同一把铣刀，同一各刀具补偿值编程加工，很难保证各处尺寸在其公差范围内。因此，对于有公差的尺寸，应对公差带做适当变动，将基本尺寸换算成公差中值尺寸，计算与编程时用中值尺寸来进行。本工件尺寸图中多处有较高精度要求，可取公差的平均值为设计尺寸，该工件对相对位置要求精度较高，因而加工中尽可能的使定位基准和设计基准相重合，减少基准不重合误差，减少装夹次数，保证零件的相对位置精度，达到装配要求。
（2）圆弧参数计算误差的处理
利用零件图中的尺寸计算圆弧参数（圆弧起点、终点、圆心坐标）时，有时会产生误差。特别是当几个圆弧连续相交或相切时，这种误差积累会很大，其结果使圆弧起点或终点相对于圆心的增量坐标I 、J 或K 的误差增大。当误差超过一定限度时，数控系统会拒绝执行该圆弧指令并发出警报。因此，在圆弧参数计算之后，将数据带入下式：
|I 2 J 2 -R | ≤2/3δ
校验I 、J 、K 的误差，经校验满足上式要求。
允
2.4 数控加工工艺文件填写
2.4.1 数控加工工序卡片
3. 数控加工程序
4.加工零件图
结束语
机械制造业迅速发展的今天，高精度、高效率的加工方式成为制造业发展方向，数控技术的应用成为机械制造行业关注的热点。本文以配合件的加工为例尝试用数控铣床完成复杂曲面（圆弧面、圆锥面及切槽）的加工，数控加工很容易实现，数控加工中精度可达到0.001mm ，这是老式工艺中不能实现的，并且数控加工的高效性更是老式加工不可比拟的。因此，数控加工技术的优越性保证了其成为主导机械制造业发展的新力量。放眼国际，我国的数控技术起步较晚，这也要求我们必须全力以赴，认真钻研。
是数控产业在我国得到广泛应用，提高我国的综合国力，因为工业是衡量国家综合国力的最重要标准，而数控有是为工业服务的，所以数控技术的应用和数控机床的生产量已成为衡量一个国家工业化程度和技术水平的得重要标志, 希望数控加工技术能更广泛的运用到我国机械生产制造中，提高我国机械制造业的水平，推动国民经济更快的发展。
鸣谢
此次毕业设计，完成的实在不易，由于自己在专业知识方面实在太过薄弱，在进行论文写作过程中困难重重，多次感到无从下手。然而研究过程中得到了朱老师和其他老师的悉心指导。经过老师多次指点，帮助我开拓研究思路，精心点拨，他们一丝不苟的作风，严谨求实的态度，踏踏实实的精神不仅授我以文，而且教我做人，感激之情无以言表。虽然艰难，但当完成的论文那一刻，真的很高兴。此次设计不仅巩固了我们对专业知识的实际应用，而且加深了我们对本专业的认识，熟悉了机械制造的过程，为以后的工作积累了一定经验。
值此论文完成之际，首先向我尊敬的辅导老师朱老师致以深深的敬意和谢意。朱老师言传身教，传授给我的不仅仅是全面系统的机床知识，更包含了追求真理，严于律己、宽厚待人、助人为乐的优良品德。同时还要感谢朱老师对我悉心指导和多次给予的方向性的建议，刘老师也对我的研究给予了支持和鼓励，没有老师们的帮助我不可能做到这一切，衷心感谢各位指导老师。
感谢全系老师对我的栽培教育，在此我要向诸位老师衷心的说声谢谢，老师你们幸苦了！
最后，在毕业之际，我要感谢我的同学三年来对我学习和生活的关心和帮助。
谨此对关心，帮助我的老师同学表示最真心的谢意。
参考文献
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