手动气阀主要零件的造型设计与数控加工

河南工业职业技术学院

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题目：手动气阀主要零件的造型设计与数控加工

班 级： 姓 名：

05145 康建朋

专 业： 数控技术及应用 指导教师：

曹龙斌

答辩日期： 2008年6月 日

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摘 要

数控技术是先进制造技术的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。数控装备的整体水平标志着一个国家工业现代化水平和综合国力的强弱。

数控技术及数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家基础工业现代化中的战略性作用，并已成为传统机械制造工业提升改造和实现自动化、柔性化、集成化生产的重要手段和标志。随着科学技术的飞速发展，社会对机械产品的结构、性能、精度、效率和品种的要求越来越高，单件与中小批量产品的比重越来越大（目前已占到70%以上），传统的通用、专用机床和工艺装备已经不能很好地适应高质量、高效率、多样化加工的要求，因而，以微电子技术和计算机技术为基础的数控技术，将机械技术、现代控制技术、传感检测技术、信息处理技术、网络通信技术和成组技术等有机地结合在一起，使机器制造行业的生产方式和机器制造技术发生了深刻的、革命性的变化。

数控技术，简称数控（Numerical Control），是利用数字化的信息对机床运动及加工过程进行控制的一种方法。用数控技术实施加工控制的机床，或者说装备了数控系统的机床称为数控(NC)机床。数控机床是电子信息技术和传统机械加工技术结合的产物，它集现代精密机械、计算机、通讯、液压气动、光电等多学科技术为一体，具有高效率、高精度、高自动化和高柔性的特点，是当代机械制造业的主流装备。要实现对机床的控制，需要用几何信息描述刀具和工件间的相对运动以及用工艺信息来描述机床加工必须具备的一些工艺参数。例如：进给速度、主轴转速主轴正反转换刀、冷却液的开关等。这些信息按一定的格式形成加工文件(即平常说的数控加工程序)存放在信息载体上(如磁盘、穿孔纸带、磁带等)，然后由机床上的数控系统读入( 或直接通过数控系统的键盘输入，或通过通信方式输入 )，通过对其译码，从而使机床动作和加工零件。数控机床大大提高了机械加工的性能（可以精确加工传统机床无法处理的复杂零件）。有效提高了加工质量和效率，实现了柔性自动化（相对于传统技术基础上的大批量生产的刚性自动化），并向智能化、集成

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化方向发展。所以，可以毫不夸张地说，（计算机）数控技术，是现代先进制造技术的基础和核心。

在高性能、高精度、高自动化的数控机床家族中值得一提的是数控加工中心的出现。数控加工中心是一种带有刀库能够自动更换刀具，对工件能够在一定的范围内进行多种加工操作数控机床。在加工中工零件的特点是：被加工零件经过一次装夹后，数控系统能控制机床按不同的工序自动选择和更换刀具；自动改变机床主轴转速、进给量和刀具相对工件的运动轨迹及其它辅助功能地对工件各加工面自动地进行钻孔、锪孔、铰孔、镗孔、攻螺纹、铣削等多工序加工。由于加工中心能集中地、自动地完成多种工序，避免了人为的操作误差、减少了工件装夹、测量和机床的调整时间及工件周转、搬运和存放时间，大大提高了加工效率和加工精度，所以具有良好的经济效益。现代数控机床是机电一体化的典型产品，是新一代生产技术、计算机集成制造系统等的技术集合。现代数控机床的发展趋向是高速化、高精度化、高可靠性、多功能、复合化、智能化和开放式结构。

数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用，是因为它有效地解决了复杂、精密、小批多变的零件加工问题，能满足高质量、高效益和多品种、小批量的柔性生产方式的要求，适应各种机械产品迅速更新换代的需要，经济效益显著，代表着当今机械加工技术的趋势与潮流，也是现代机械制造企业在市场竞争激烈的条件下生存与发展的必然要求。

随着社会生产和科学技术的进步，数控技术不仅应用于机床的控制，还用于控制其他的设备，诸如数控线切割机、数控绘图机、数控测量机、数控冲剪机等，仅数控机床就有数控车床、数控铣床、数控钻床、数控磨床、数控镗床以及数控加工中心等。

因此，在学习完数控技术这门课的同时，应进一步增强数控技术实践操作能力，以便能够系统、完整地掌握数控机床技术，更快更好地适应机械行业发展的需要。

本文通过对客车开关门用手动气阀进行结构分析，需要对其不同部件进行车削、铣削焊接等数控加工，能较好地满足了实际精度要求，提高了加工质量和设计效率。 关键词：数控加工 数控编程 Pro/E MasterCAM AutoCAD

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目 录

摘 要 ...................................................................................................................................................... I 目 录 .................................................................................................................................................... III 1. 绪 论............................................................................................................................................... 1

1.1 数控技术的发展及其重要性 .................................................................................................... 1 1.2 数控机床的组成及分类 ............................................................................................................ 2

1.2.1数控机床的组成 .............................................................................................................. 2 1.2.2常见的数控机床的类型 .................................................................................................. 2 1.3 数控机床的特点 ........................................................................................................................ 3 1.4 本课题研究的主要内容 ............................................................................................................ 5 2. 系统功能及总体结构 ....................................................................................................................... 6 3. 数控加工工艺与编程 ....................................................................................................................... 9

3.1 数控加工的工艺路线分析 ........................................................................................................ 9 3.2 夹具、刀具的选择及切削用量的确定 .................................................................................... 9 3.3 数控编程的有关问题 .............................................................................................................. 17 4. 手动气阀的各零件的加工工艺分析 ............................................................................................. 23

4.1 毛坯的分析与制作 .................................................................................................................. 23 4.2 零件数控加工工艺分析 .......................................................................................................... 28 4.3 气阀各零件数控加工程序 ...................................................................................................... 30 5. 手动气阀的装配工艺与过程 ......................................................................................................... 31 6. 气阀各零件加工结果分析 ............................................................................................................. 33 7. 结论与展望 ..................................................................................................................................... 34

7.1 本文总结 .................................................................................................................................. 34 7.2 将来展望 .................................................................................................................................. 34 8. 致 谢 ........................................................................................................................................... 35 9. 参考文献 ......................................................................................................................................... 36

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1. 绪 论

1.1 数控技术的发展及其重要性

随着科学技术的不断发展，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，降低生产成本，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，以达到高效率和高自动化。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，加工程序有若干程序段组合而成，每个程序段中，均有加工工件某一部分所需要的各种数据信息及机床操作的各种指令。数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发展，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，

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是现代机床技术的重要标志，是体现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部分统称为计算机数控(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基础上发展起来的，各种类型的数控机床基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两种。立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件的车

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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、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基础上，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基础上增加了刀库和自动换刀装置，刀库可容纳16~100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。

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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，可以避免人为的误差，这就保证了零件加工的一致性好且质量稳定。 3) 生产效率高

数控机床上可以采用较大的切削用量，有效地节省了机动工时。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3～4倍甚至更高。

数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达到100m/min以上，最小分辨率达0.01μm。 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0.005～0.1mm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，其定位精度比较高，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，而加工中心则以工序集中为原则，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

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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还是很高的。

1.4 本课题研究的主要内容

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。

手动气阀的数控加工就是采用手工编程与MasterCAM自动编程软件进行数控编程和G代码的生成相结合的方法对不同零部件进行的加工。

装配图如下：

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2. 系统功能及总体结构

推拉式手动换向阀是用来控制压缩空气流通方向或气路的通断，从而达到自动控制各种气动执行机构的目的，用作操纵机构。以下对气阀各部件系统功能及总体结构进行详细的介绍：

1) 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，无需设计，可直接选用标准件。

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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。

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。

4) 阀体

气阀的主要构件，其他元件的连接体。

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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。

6) 芯杆

用于连接手柄球和芯杆。

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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，我们已知道，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基本知识（坐标系的确定、基本数控指令、指令格式等）后，如何编制出适合某一数控机床的实用加工程序？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、基本方法和常用编程技巧，学会数控机床的调整、参数设置和数控系统的基本操作等。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，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。加工路线的确定首先必须保证被加工零件的尺寸精度和表面质量，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的确定

3.2.1夹具的选择、工件装夹方法的确定

1) 夹具的选择

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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，避免采用专用夹具，

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. 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

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，加工出全部待加工表面。

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。

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刀具材料的特性和用途

优点 刀具寿命较长，加工高速钢（HSS） 比工具钢硬 低速或不连续切削 的表面较平滑 可粗切或精切几乎任切削速度可比高速钢高性能高速强韧、抗边缘何材料，包括铁、钢、高，强度和韧性较粉钢 磨损性强 不锈钢、高温合金、非末冶金高速钢好 铁和非金属材料 切削钢、高温合金、不粉末冶金高良好的抗热性锈钢、铝、碳钢及合金切削速度可比高性能速钢 和抗碎片磨损 钢和其它不易加工的高速钢高15％ 材料 可锻铸铁、碳钢、合金寿命比一般传统碳钢硬质合金 耐磨损、耐热 钢、不锈钢、铝合金的高20倍 精加工 高速粗加工，铸铁和钢的精加工也适合加工高硬度、耐热高速切削速度可达陶瓷 有色金属和非金属材冲击性好 5000m/s 料不适合加工铝、镁、钛及其合金 立方氮化硼超强硬度和耐硬度大于450 HBW材料刀具寿命长 CBN 磨性好 的高速切削 超强硬度和耐粗切和精切铝等有色聚晶金刚石 刀具寿命长 磨性好 金属和非金属材料 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。

材料 主要特性 用途 11

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尖形车刀 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°内外圆车刀、左右端面车刀、切槽（切断）车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数（主要是几何角度）的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点（如加工路线、加工干涉等）进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。

圆弧形车刀 圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接（凹形）的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点：一是车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干涉；二是该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。

成型车刀 成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形状和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。 （2） 铣削用刀具及其选择 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：

1）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=(0.8～0.9)Rmin：

2）零件的加工高度H≤（1/4-1/6）RD，以保证刀具有足够的刚度。

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3）粗加工内轮廓时，铣刀最大直径D可按下式计算（参见图2-10）：

式中

D1——轮廓的最小凹圆角半径；

Δ——圆角邻边夹角等分线上的精加工余量； Δ1——精加工余量；

?——圆角两邻边的最小夹角。

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4）用平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=2（R-r）,编程时取刀具半径为Re=0.95（R-r）。

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。 标准化刀具

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TSG—JT，直柄刀具系统的标准代号为DSG—JZ。

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。

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 Z20 ，是指刀具快速移动到工件坐标下 X=100mm Z=20mm处。究竟刀具从什么位置开始移动到上述位置呢？所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在

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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。对刀点设置原则是： 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。

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。

三、切削用量的确定

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，

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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。

1．主轴转速的确定

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/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。 3．进给速度的确定

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。

确定进给速度的原则：

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。

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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。

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。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般0.2～0.5mm。

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，以形成最佳切削用量。

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

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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轴的交点作为工件原点的工件坐标系。

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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，一般设在工件表面，并尽量选在精度较高的工件表面。

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。编程原点的确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，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

数控车床对刀方法基本相同，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表面车一刀，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。

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3）建立工件坐标系 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，按设置编程零点键，CRT上显示X0、Y0、Z0，则完成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

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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，使铣刀底部靠拢工件上表面，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，即工件坐标系的工件原点上。 3）建立工件坐标系 1、规定原则

（1） 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，用右手螺旋法则判定，如下图所示

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则确定。与+X、+Y、+Z、+A、+B、+C相反的方向用带“′”的+X′、+Y′、+Z′、+A′、+B′、+C′表示。

（2） 运动坐标系与工件运动坐标系

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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。 （3） 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。 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）按动动顺序，用规则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，计算也比较简单，出错机会较少，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、曲面等表面，或工件加工程序较长时，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

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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佳的加工工艺参数），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。编程人员只需要根据图样的要求，使用数控语言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。毛坯的确定，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，降低零件的制造成本。

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

化学元素最高含量/% 铸钢牌号 σs或WC WSi WMn WS、WP σ0.2室温下力学性能最小值 σb ?/ δ/% ψ/% AKV /J 用途举例 /MPa MPa 23

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有良好的塑性、韧性和焊接性能。用于受力不 ZG200-400 0.20 0.8 200 400 25 40 30 大，要求韧性好的各种机械零件，如机座、变速箱壳等 有一定强度和较好的塑性、韧性和焊接性。用于ZG230-450 0.30 0.50 230 450 22 32 25 受力不大，要求韧性较好的各种机械零件，如砧座、外壳、轴承盖、底板等 有较高强度和较好的塑性，铸造性能良好，焊接ZG270-500 0.40 0.04 270 500 18 25 22 性能尚好，切削性好，用作轧钢机机架、轴承座、0.9 连杆、曲轴、缸体等 强度和切削性良好，塑性、韧性 ZG310-570 0.50 310 570 15 21 15 较低。用于载荷较高的零件，如大齿轮，缸体、制动轮、辊子等 0.60 有高的强度、硬度和耐磨性、切削性良好，焊接 ZG340-640 0.60 340 640 10 18 10 性较差，流动性好。用作起重运输机齿轮、棘轮、联轴器等重要零件

表3-2常用工具钢的牌号、成分、性能和用途

牌号 化学成分ωMe/％ 硬度 用途举例 24

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退火状态 C Mn Si HBS不大于 试样淬火 淬火温度/℃和冷却剂 HRC不小于 淬火、回火后，常用于制造能承受震动、冲击，并且在硬度适62 中情况下有较好韧性的工具，如凿子、冲头、木工工具、大锤等 淬火、回火后，常用于制造要求有较高T7、T7A 0.65～0.74 ≤0.40 ≤0.35 187 800～820水 T8、T8A 0.75～0.84 ≤0.40 ≤0.35 187 780～800水 62 硬度和耐磨性的工具、如冲头、木工工具、剪切金属用剪刀等。 性能和用途和T8相T8Mn、T8MnA 0.80～0.90 0.40～0.60 ≤0.35 187 780～800水 62 似，但加入了锰提高淬透性，故可以制作横截面较大的工具。 用于制造一定韧性T9、T9A 0.85～0.94 ≤0.40 ≤0.35 192 760～780水 62 的工具，如冲模、冲头、凿岩石用凿子等。 用于制造耐磨性要求较高，不受剧烈震动，具有一定韧性及T10、T10A 0.95～1.04 ≤0.40 ≤0.35 197 760～780水 62 具有锋利刃口的各种工具，如刨刀、车刀、钻头、丝锥、手锯锯条、拉丝模、冷冲模等。 T11、T11A 1.05～1.14 ≤0.40 ≤0.35 207 760～780水 用途与T10钢基本相62 同，一般习惯上采用T10钢 25

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用于制造不受冲击、T12、T12A 1.15～1.24 ≤0.40 ≤0.35 207 760～780水 62 要求高硬度的工具，如丝锥、锉刀、刮刀、绞刀、板牙、量具等 适用于制造不受震T13、T13A 1.25～1.35 ≤0.40 ≤0.35 217 760～800水 62 动、要求极高硬度的各种工具，如剃刀、刮刀、刻字刀具等

表3-3常用铸铁牌号、力学性能及用途（摘自GB9439—88）

牌号 铸件类别 铸件壁厚/mm 2.5～10 HT100 铁素体 灰铸铁 10～20 20～30 30～50 2.5～10 10～20 HT150 珠光体+铁素体灰铸铁 30～50 2.5～10 HT200 珠光体 灰铸铁 HT250 10～20 20～30 30～50 4.0～10 10～20 20～30 30～50 10～20 HT300 孕育铸铁 HT350 20～30 30～50 10～20 20～30 30～50 120 220 195 170 160 270 240 220 200 290 250 230 340 290 260 承受弯曲应力（小于500MPa）及抗拉应力的重要零件，如齿轮、凸轮、车床卡盘、剪床和压力机的机身、床身、高压油压缸、滑阀壳体等 承受较大应力（抗弯应力小于300MPa）和较重要零件，如汽缸体、齿轮、机座、飞轮、床身、缸套、活塞、刹车轮、联轴器、齿轮箱、轴承座、液压缸等 20～30 铸件最小抗拉强度?b /Pa 130 100 90 80 175 145 130 承受中等应力（抗弯应力小于100MPa）的零件，如支柱、底座、齿轮箱、工作台、刀架、端盖、阀体、管路附件及一般无工作条件要求的零件 低载荷和不重要零件，如盖、外罩、手轮、支架、重锤等 适用范围及举例

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，

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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GB9439—88）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。

（注：组合焊接件是用焊接的方法将同种材料或不同的材料焊接在一起，从而获得毛坯。由于焊接方法简单，容易实现大型毛坯、结构复杂毛坯的制造，适用于单件小批量生产。但焊接时容易产生很大的内应力，从而产生焊接变形，故焊接制造的毛坯需经适当的去应力处理后，才能进行机械加工。）

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，再配合万能分度头在西门子数控铣床上铣削端面平台。

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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。

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、计划工作的依据，是新建或扩建企业及车间的基本资料。因此，工艺规程是制造业最主要的技术文件之

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一。其制定原则是：在保证产品质量的前提下，尽量提高生产率和降低成本。

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表面，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，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、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。

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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。手动气阀的零件工作精度一般，采用游标卡尺和内径百分表即可满足测量要求。

4.3 气阀各零件数控加工程序

零件加工程序内容介绍，加工程序的编制方法有两种：利用计算机软件自动编程和手工编程。MasterCAM自动编程应用于较为复杂的零件，若零件外形较为简单，采用手工编程比较方便。从结构与材料上分析，需机械加工的零件有三件，气阀体的加工使用手动操作无需加工程序即可完成操作，在此不作解释。以下是气阀杆和芯杆的加工程序： 1) 气阀杆

设备：南京大地数控车 毛坯：下料30X100

刀具:1#外圆车刀；2#2mm切断刀； 3#左外圆车刀；4#1.5mm切断刀

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尾座用￠7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-85 N0130 X50 N0140 G00Z2 N0150 G01X24 N0160 Z-85 N0170 X50 N0180 G00Z2 N0190 G01X23 N0200 Z-85 N0210 X50 N0220 G00Z2 N0230 G01X21 N0240 Z-74

N0250 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-40 N0370 G01X14 N0380 Z-54 N0390 X100 N0400 T0100 N0410 Z100 N0420 T0303 N0430 G00Z-45 N0440 X25 N0450 G01X17 N0460 Z-34.5 N0470 X30 N0480 G00Z-45

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N0490 G01X15 N0500 Z-34.5 N0510 X30 N0520 G00Z-45 N0530 G01X14 N0540 Z-34.5 N0550 X30 N0560 G00Z-45 N0570 G01X13.4 N0580 Z-33.5 N0590 X30 N0600 G00Z-45 N0610 G01X13 N0620 Z-33.5 N0630 X30 N0640 T0300 N0650 G00Z100 N0660 T0101 N0670 G00Z10 N0680 X18.4 N0690 G01Z-75 N0700 X30 N0710 G00Z2 N0720 G01X18

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N0730 Z-75 N0950 X30 N0740 X30 N0960 G01X14F50 N0750 G00Z-40 N0970 G04X3.0 N0760 G01X13.4 N0980 X30F100 N0770 Z-55 N0990 Z-25 N0780 X30 N1000 G01X14F50 N0790 G00Z-40 N1010 G04X3.0 N0800 G01X13 N1020 X30F100 N0810 Z-55 N1030 Z-26 N0820 X50 N1040 G01X14F50 N0830 G00Z-73 N1050 G04X3.0 N0840 G01X22.4 N1060 X30F100 N0850 Z-85 N1070 G00Z-75 N0860 X30 N1080 G01X17F50 N0870 G00Z-73 N1090 G04X3.0 N0880 G01X22 N1100 X30F100 N0890 Z-85 N1110 T0200 N0900 X30 N1120 G00Z100 N0910 T0100 N1130 T0404 N0920 G00Z100 N1140 G00Z-29 N0930 T0202 N1150 G01X14F50 N0940 G00Z-24 N1160 G04X3.0 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；

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N1170 X30F100 N1180 G00Z-32 N1190 G01X14F50 N1100 G04X3.0 N1110 X30F100 N1120 G00Z-58.5 N1130 G01X14F50 N1140 G04X3.0 N1150 X30F100 N1160 G00Z-61.5 N1170 G01X14F50 N1280 G04X3.0 N1290 X30F100 N1300 G00Z-81.5 N1310 G01X-1F50 N1320 G00X50 N1330 T0400 N1340 G00Z100 N1350 M05 N1360 M30 % 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 设 计

3#反向外圆车刀 程序： %

N0010 O0001 N0020 G54G90 N0030 M03S500 N0040 G00

X100Z100 N0050 T0101 N0060 G00X28Z10 N0070 G01Z-55F100 N0080 X50 N0090 G00Z2 N0100 G01X26 N0110 Z-55 N1120 X50 N0130 G00Z2 N0140 G01X24 N0150 Z-55 N0160 X50 N0170 G00Z2 N0180 G01X22 N0190 Z-55 N0200 X50 N0210 G00Z2

N0220 G01X21 N0230 Z-55 N0240 X50 N0250 G00Z2 N0260 G01X20 N0270 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 N0410 G00Z2 N0420 G01X13 N0430 Z-32 N0440 X50

2

N0450 G00Z2 N0460 G01X11 N0470 Z-32 N0480 X50 N0490 G00Z2 N0500 G01X9 N0510 Z-32 N0520 X50 N0530 G00Z2 N0540 G01X7 N0550 Z-9 N0560 X30 N0570 G00Z2 N0580 X2 N0590 G01X6Z-1 N0600 Z-10 N0610 X8 N0620 Z-33 N0630 X18 N0640 Z-38 N0650 X20 N0660 Z-55 N0670 X100

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N0680 T0100 N0690 G00Z100 N0700 T0303 N0710 G00Z-55 N0720 X60 N0730 G01X19 N0740 Z-43 N0750 X60 N0760G00Z-55 N0770G01X17 N0780 Z-43 N0790 X60 N0800 G00Z-55 N0810 G01X15 N0820 Z-43 N0830 X60 N0840 G00X13 N0850 Z-43 N0860 X60 N0870 G00Z-55 N0880 G01X11 N0890 Z-43 N0900 X60 N0910 G00Z-55 N0920 G01X10.4 N0930 Z-42 N0940 X60 N0950 G00Z-55 N0960 G01X10 N0970 Z-42 N0980 X60 N0990 T0300 N1000G00Z100 N1010 T0202 N1020 G00Z-10 N1030 X20 N1040 G01X3.5F50 N1050 G04X3.0 N1060 X50 N1070 G00Z-44 N1080 G01X7.5F50 N1090 G04X3.0 N1100 X50 N1110 G00Z-52 N1120 G01X6 N1130 G00Z-48 N1140 G01X14F100 N1150 X8Z-52 N1160 X-1F50 N1170 G04X3.0 N1180 G00X50 N1190 T0200 N1200 G00Z100 N1210 M05 N1220 M30 % 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。

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首先要进行清洗，选用合适的清洗液清除零件表面的油污及杂质。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δ、圆整误差组成。逼近误差δ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误差；对刀时做到快、准、狠，尽量减少对刀误差。

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7. 结论与展望

7.1 本文总结

数控技术和装备发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，数控技术及装备是发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）的使能技术和最基本的装备。

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基本的生产资料，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，世界上各工业发达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发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，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。

7.2 将来展望

我国是制造大国，在世界产业转移中要尽量接受前端而不是后端的转移，即要掌握先进制造核心技术，否则在新一轮国际产业结构调整中，我国制造业将进一步“空芯”。我们以资源、环境、市场为代价，交换得到的可能仅仅是世界新经济格局中的国际“加工中心”和“组装中心”，而非掌握核心技术的制造中心的地位，这样将会严重影响我国现代制造业的发展进程。

我们应站在国家安全战略的高度来重视数控技术和产业问题，首先从社会安全看，因为制造业是我国就业人口最多的行业，制造业发展不仅可提高人民的生活水平，而且还可缓解我国就业的压力，保障社会的稳定；其次从国防安全看，西方发

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达国家把高精尖数控产品都列为国家的战略物质，对我国实现禁运和限制，“东芝事件”和“考克斯报告”就是最好的例证。

从我国基本国情的角度出发，以国家的战略需求和国民经济的市场需求为导向，以提高我国制造装备业综合竞争能力和产业化水平为目标，用系统的方法，选择能够主导21世纪初期我国制造装备业发展升级的关键技术以及支持产业化发展的支撑技术、配套技术作为研究开发的内容，实现制造装备业的跨跃式发展。

强调市场需求为导向，即以数控终端产品为主，以整机（如量大面广的数控车床、铣床、高速高精高性能数控机床、典型数字化机械、重点行业关键设备等）带动数控产业的发展。重点解决数控系统和相关功能部件（数字化伺服系统与电机、高速电主轴系统和新型装备的附件等）的可靠性和生产规模问题。没有规模就不会有高可靠性的产品；没有规模就不会有价格低廉而富有竞争力的产品；当然，没有规模中国的数控装备最终难以有出头之日。

在高精尖装备研发方面，要强调产、学、研以及最终用户的紧密结合，以“做得出、用得上、卖得掉”为目标，按国家意志实施攻关，以解决国家之急需。

在竞争前数控技术方面，强调创新，强调研究开发具有自主知识产权的技术和产品，为我国数控产业、装备制造业乃至整个制造业的可持续发展奠定基础。

8. 致 谢

本文是在尊敬的导师曹龙斌老师精心指导下完成的，导师高尚的品德，渊博的学识，严谨的学风和高度的责任心深深地影响着学生。导师的教诲是学生宝贵的精神财富，并将使学生受益终生。在此，谨向尊敬的导师表示真诚的感谢和崇高的敬意！

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设计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

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我所做出的无私奉献和巨大支持！

谨向所有在本文的完成中给予作者关怀和帮助而在此无法一一提及的老师、同学和朋友致以诚挚的谢意！

作者于2008年5月

9. 参考文献

[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,2005

[2] 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

[3] 陆剑中.孙家宁主编.金属切削原理与刀具.北京：机械工业出版社.2005.1 [4] 李云龙.曹岩主编.MasterCAM9.1.数控加工实例精解.北京：机械工业出版社.2004.1

[5] 李凤云主编.机械工程材料成形及应用.北京：高等教育出版社.2004.7

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[6] 李庆寿主编.机床夹具设计.北京：机械工业出版社.1983

[7] 张莉洁.吕保和等编著. 数控模具加工.北京.化学工业出版社.2006.2 [8] 黄云清主编.公差配合与测量技术. 北京：机械工业出版社.2001.3 [9] 胡家秀主编.简明机械零件设计实用手册. 北京：机械工业出版社，1999 [10] 单岩编著. 模具数控加工. 北京.机械工业出版社.2005.1 [11] 孙学强主编.机械加工技术.北京.机械工业出版社.2005.7

[12] 全国数控培训网络天津分中心编.数控机床.北京.机械工业出版社.2006.1

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