水闸毕业设计开题报告(常用版).doc

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1、水闸毕业设计开题报告（常用版）(可以直接使用，可编辑 完整版资料，欢迎下载）水闸毕业设计开题报告 CHANGCHUN INSTITUTE OF TECHNOLOGY开题报告设计题目： 赵家塔闸站工程设计 学生姓名： 尹 密 峰 学院名称： 水利与环境工程 专业名称： 水利水电工程 班级名称： 水电 0842 学 号： 0806411234 指导教师： 刘 江 川 教师职称: 讲 师 学 历： 研究生 2021年04月15日开题报告一、选题依据1.设计目的及意义 （1）依据长春工程学院的教育人才培养计划及培养方向要求，培养学生独立地综合运用所学基础理论、专业知识和基本技能，提高分析和解决实际问题

2、的能力，也是毕业生上岗前提高全面素质的重要实践。本课题结合目前我的实习单位正在设计的项目-海盐县兴隆圩区整治工程的实际情况，选取其中赵家塔闸站工程（施工图阶段）作为我的毕业设计对象，通过认真全面的阅读和学习专业课程及行业规范，对该工程总体布置、水力计算、两岸连接建筑物设计、上下游消能防冲设施设计、防渗计算、结构设计、地基处理等进行设计。 （2）意义：1）培养学生综合运用已学过的理论知识和技能,分析和解决本专业范围内的实际工程问题的能力2）培养学生树立正确的设计思想,掌握现代设计方法3）通过调查研究,查阅文献资料,培养学生严肃认真的科学态度和严谨求实的工作作风4）培养学生勇于创新和开拓进取的精神

3、2.设计拟解决的工程实际问题本圩区项目位于浙江省嘉兴市海盐县元通街道北部，涉及兴隆和永福两个村，在太湖流域水利区划中属于杭嘉湖区。兴隆村现状主要栽种水稻、甜瓜、豆类等作物，永福村西侧靠近储龙桥港有部分虾塘，其余耕地主要栽种水稻、甜瓜、豆类等作物。兴隆村圩区内部地势低洼，圩堤防洪标准普遍偏低，防洪战线漫长。现状防洪排涝能力明显偏低，大多低于10年一遇，成为了制约区域的经济发展重要因素。本工程建设后将保护区内0.41万亩水田，0.10万亩旱地,共0.51万亩耕地,达到20年一遇防洪标准，10年一遇排涝标准。工程任务是以防洪、排涝为主，结合改善水环境等综合利用，即在服从流域防洪排涝总体格局情况下，通

4、过圩区堤防、水闸、闸站的建设，提高圩区的防洪排涝能力，达到设计防洪排涝标准，解决圩区的防洪排涝问题，同时兼顾改善区域水环境的要求。本设计中的水闸作为低档水的水工建筑物，在此工程中的防洪排涝中占有重要地位，与民生水利息息相关。3.设计拟应用的现场资料综述开题报告本工程地形图资料、工程水文资料、河道水系资料、工程地质条件资料、天然建筑物材料资料、水利机械资料等。4.设计拟应用的文献综述 本设计课题（闸站施工图阶段设计）为毕业后参加十二五规划中的民生水利建设作好准备，并且也为了帮助梳理本科期间学习来的知识和技能，锻炼解决实际动手解决实际工程的能力，是符合水工专业培养目标的，设计一个水闸枢纽，也借此学

5、习掌握闸站设计的相关细节内容，开拓视野！ 闸站设计的主要内容如下：（1）工程枢纽总体布置。（2）水力计算（内外水位设计、闸孔宽度的确定等）。 （3）两岸连接建筑物设计、上下游消能防冲设施设计。（4）防渗计算（渗径长度、渗透压力、渗流坡降等）。（5）结构设计（荷载组合、闸室泵室稳定计算、结构应力分析及配筋计算等）。（6）地基计算（地基整体稳定、地基沉降计算、地基基础处理等）。 本设计课题的实用性： 本工程为平原地区水闸枢纽工程，工程任务是以防洪、排涝为主，结合改善水环境等综合利用，即在服从流域防洪排涝总体格局情况下，通过圩区堤防、水闸、泵站的建设，提高圩区的防洪排涝能力，达到设计防洪排涝标准。现

6、状圩区防洪排涝能力偏低，大多低于10年一遇标准，成为了制约区域经济发展的重要因素。规划建设后的标准为20年一遇的防洪标准，10年一遇的排涝标准。规划后解决了圩区的防洪排涝问题，同时也兼顾改善区域水环境的要求，实现水质治理的预期目标。5.设计相关技术的国内外现状 水闸因在国内外广泛建设，研究也相对较多。水闸一般建在软土地基上，因此闸基础处理一直是研究的重点。有些水闸因此还用闸基础的名字来命名，比如混凝土灌注桩基础水闸。经过多年的总结，对基础的处理方法有：换土垫层法，预压加固法，桩基础（灌注桩及预制桩），沉井基础，振冲沙石桩，强夯法，爆炸振密法，高速旋喷法等。另一个是水闸的机架桥，因其高度相对较高

7、，有时为抗震设计需要而取消机架桥，将启闭设备安装在闸墩上减轻水闸高度及重量，这就是无机架桥水闸。强震地区水闸设计也有相关设计的实例。箱隔式这种新型拦河闸也在黑龙江省得到了应用水闸防渗有水平和垂直两方式，因材料的改进，出现有粘土铺盖、混凝土开题报告铺盖，混凝土桩，钢板桩等防渗体。防止绕渗有混凝土刺墙，木板刺墙及钢板刺墙等等。渗流计算的方法有：流网法，改进的阻力系数法，直线法，其中改进的阻力系数法是国内水闸规范推荐方法。渗透破坏有流土、管涌及接触冲刷比较常见，为此水闸一般要求上堵下排，做好防滤。对此规范及相应论文有相应论述和防治措施。水闸的消能多数采用底流消能，下游水深较浅，为达到闸下有水跃产生，

8、一般修静水池（有时水浅，采用几级消力池），静水池中设消力坎、消力墩等，池底有排水，做好反滤层。高落差水闸消能问题也有相应的探讨。水闸上下游连接段的翼墙部分也是水闸中一重点，特别是经常承受双向水头的水闸，翼墙设计是水闸设计的重点和难点。因绕渗与翼墙设计有重要关联，而绕深在水闸设计中也是一个难点，翼墙部分布置及排水反滤也有专门论述。随着计算机建模的运用，翼墙布置而来的绕渗问题可以得到相应解决。水闸建成运行管理主要问题集中在闸门开启及开启度管理。这个与设计也有关联。比如一般闸孔少时多设计奇数孔等。闸站运行管理有专著论述。二、设计方案及技术路线 1、设计方案（1）根据水闸设计规范，平原地区水闸枢纽工程

9、应根据水闸最大过闸流量及防护对象的重要性划分级别，再确定主要建筑物级别，并依规范确定防洪标准。 （2）闸址和闸槛高程的选择 根据水闸所负担的任务和运用要求，综合考虑地形、 地质、 水流、泥沙、施工、管理和其他方面等因素，经过技术经济比较选定。闸址一般设于水流平顺、 河床及岸坡稳定、 地基坚硬密实、抗渗稳定性好、场地开阔的河段。闸槛高程的选定，应与过闸单宽流量相适应。在中，应根据枢纽工程的性质及综合利用要求，统一考虑水闸与枢纽其他建筑物的合理布置，确定闸址和闸槛高程。 水力设计根据水闸运用方式和过闸水流形态，按水力学公式计算过流能力，确定闸孔总净宽度。结合闸下水位及河床地质条件，选定消能方式。水

10、闸多用水跃消能，通过水力计算，确定消能防冲设施的尺度和布置。估算判断水闸投入运用后，由于闸上下游河床可能发生冲淤变化，引起上下游水位变动，从而对过水能力和消能防冲设施产生的不利影响。防渗排水设计根据闸上下游最大水位差和地基条件,并参考工程实践经验,确定地下轮廓线（即由防渗设施与不透水底板共同组成渗流区域的上部不透水边界）布置，须满足沿地下轮廓线的渗流平均坡降和出逸坡降在允许范围以内，并进行渗透水压力和抗渗稳定性计算。在渗流出逸面上应铺设反滤层和设置排水沟槽（或减压井），尽快地、安全地将渗水排至下游。两岸的防渗排水设计与闸基的基本相同。 结构设计根据运用要求和地质条件，选定闸室结构和闸门形式，妥

11、善布置闸室上部结构。分析作用于水闸上的荷载及其组合，进行闸室和翼墙等的抗滑稳定计算、地基应力和沉陷计算，必要时，应结合地质条件和结构特点研究确定地基处理方案。对组成水闸的各部建筑物（包括闸门），根据其工作特点，进行结构计算。 2、 拟采用的技术路线： （1）稳定计算采用抗剪断公式计算校核。 （2）渗流计算采用改进阻力系数法计算校核。 （3）沉降演算采用分层求和计算，沉降差采用最大最小应力进行控制。三、可能存在的问题及解决措施 1、CAD等制图软件不够熟练； 2、结构设计有些不懂； 3、渗流计算不太明白； 4、地基基础不够明白； 6、配筋计算等有些不够熟练 6、立体空间感不够强，有些没有考虑全面

12、等。 7、扎实复习已学过的相关专业知识，多阅读相关内容与文献，认真听取指导老师、指导人员的教诲，多向指导老师们请教，多向前辈们学习。四、设计成果 设计说明书、设计计算书、设计图纸。开题报告五、进度计划2021年3月26日4月1日 阅读设计相关资料；2021年4月2日4月8日 外文翻译； 2021年4月9日4月15日 开题报告相关内容； 2021年4月16日5月20日 水闸枢纽设计； 2021年5月21日6月5日 整理设计成果，写设计说明书。六、参考资料 （1）华东水利学院主编，水闸设计（上册），上海：上海科学技术出版社，1983 （2）陈宝华，张世儒主编，水闸（取水输水建筑物丛书，陈德亮主编）

13、，北京：中国水利水电出版社，2003 3）天津大学林继镛主编，水工建筑物（第五版），北京：中国水利水电出版社，2021版 4 SL265-2001水闸设计规范，北京：中国水利水电出版社，2001版 5 河海大学、武汉大学、大连理工大学、郑州大学合编，水工钢筋混凝土结构学（第4版），北京：中国水利水电出版社，2021版 6 江苏省水利勘测设计研究院，小型水利水电工程设计图集，水闸分册，北京：中国水利水电出版社，2007版 7 SL191-2021水工混凝土结构设计规范，北京：中国水利水电出版社，2021版 8 李家星、赵振星主编，水力学（2001第二版），河海大学出版社 9 雷伟主编，土力学，吉

14、林科技技术出版社，2021 （10）海盐县兴隆圩区整治工程初步设计报告相关资料等。1 目 录绪论-1第1章 编程基础-2 1.1 编程的概念-21.2数控机床的机床坐标系-41.3编程中的数学处理-7第2章数控加工工艺设计-92.1数控加工工艺的主要内容-92.2数控加工工艺设计方法-112.3填写数控加工技术文件-13第3章加工中心-143.1常用指令的区别及编程技巧-143.2 加工中心综合实例-15体会与感受 -24参考资料-25 绪 论随着科学技术和社会的不断发展，机械制造技术有了深刻的变化。由于社会对产品多样化的需求更加强烈，多品种、中小批量生产的比重明显增加，采用传统的普通加工设备

15、已难于适应高效率、高质量、多样化的加工要求。机床数控技术的应用，一方面促使机械加工的大量前期准备工作与机械加工过程连为一体；另一方面，促使机械加工的全过程与柔性自动化水平不断提高，即提高了制造系统适应各种生产条件变化的能力。数控机床是以数字化信息实现机床控制的，它把刀具与工件之间的相对位置、机床电动机的起动和停止、主轴变速、工件的松开夹紧、刀具的选择、冷却泵的起动和停止等各种操作和顺序动作等信息，用代码化的数字信息通过控制介质送入数控装置或计算机，经译码处理与运算，发出各种指令控制机床伺服系统和其他执行元件，使机床自动加工出所需的工作。数控机床的突出特点是当加工工件改变时，除了重新装夹工件和更

16、换刀具外，只需改变零件加工的控制信息（程序），而不需要对机床作任何调整。这种灵活、通用、能迅速适应工件变更的特性，称为柔性。传统的自动加工机械不具备柔性特点，数控机床因为使用了计算机，因而增强了机床的柔性。几十年来，人们普遍认为五轴数控加工技术是加工连续、平滑、复杂曲面的惟一手段。一旦人们在设计、制造复杂曲面遇到无法解决的难题，就会求助五轴加工技术。早在20世纪60年代，国外航空工业生产中就开始采用五轴数控铣床。目前五轴数控机床的应用仍然局限于航空、航天及其相关工业。五轴联动数控是数控技术中难度最大、应用范围最广的技术，它集计算机控制、高性能伺服驱动和精密加工技术于一体，应用于复杂曲面的高效、

17、精密、自动化加工。国际上把五轴联动数控技术作为一个国家生产设备自动化水平的标志。由于其特殊的地位，特别是对于航空、航天、军事工业的重要影响，以及技术上的复杂性，因而，研究五轴数控加工技术对国家科技力量和综合国力的提高有重要意义。近几年国际、国内机床展表明，数控机床正朝着高速度、高精度、复合化的方向发展。复合化的目标是在一台机床上利用一次装夹完成大部分或全部切削加工，以保证工件的位置精度，提高加工效率。国外数控镗铣床、加工中心为适应多面体和曲面零件加工，均采用多轴加工技术，包括五轴联动功能。在加工中心上扩展五轴联动功能，可大大提高加工中心的加工能力，便于系统的进一步集成化。最近国际机床业出现了一

18、个新概念，即万能加工，数控机床既能车削又能进行五轴铣削加工。五轴数控机床在国内外的实际应用表明，其加工效率相当于两台三轴机床，甚至可以完全省去某些大型自动化生产流水线的投资，大大节约了占地空间和工件在不同制造单元之间的周转运输的时间和花费。第1章 数控程序编制基础按照加工程序，自动的对被加工工件进行加工。把从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称为数控程序，它是机床数控系统的应用软件。与数控系统应用软件相对应的是数控系统内部的系统软件，系统软件是用于数控系统工作控制的。数控系统的种类繁多，它们使用的数控程序语言规则和格式也不尽相同，本章以ISO国际标准为主来介绍加工程序的编

19、制方法。当针对某一台数控机床编制加工程序时，应该严格按机床编程手册中的规定进行程序编制。1.1 数控程序编制的概念在编制数控加工程序前，应首先了解：数控程序编制的主要工作内容，程序编制的工作步骤，每一步应遵循的工作原则等，最终才能获得满足要求的数控程序。 数控程序编制的定义编制数控加工程序是使用数控机床的一项重要技术工作，理想的数控程序不仅应该保证加工出符合零件图样要求的合格零件，还应该使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，使数控机床能安全、可靠、高效的工作。1、数控程序编制的内容及步骤数控编程是指从零件图纸到获得数控加工程序的全部工作过程。如图1.1所示，编程工作主要包括： （1）分析

20、零件图样和制定工艺方案 这项工作的内容包括：对零件图样进行分析，明确加工的内容和要求；确定加工方案；选择适合的数控机床；选择或设计刀具和夹具；确定合理的走刀路线及选择合理的切削用量等。这一工作要求编程人员能够对零件图样的技术特性、几何形状、尺寸及工艺要求进行分析，并结合数控机床使用的基础知识，如数控机床的规格、性能、数控系统的功能等，确定加工方法和加工路线。（2）数学处理程 序 校 验编 写 程 序数 学 处 理分析零件图样和制定工艺方案修 改图1.1数控程序编制的内容及步骤 在确定了工艺方案后，就需要根据零件的几何尺寸、加工路线等，计算刀具中心运动轨迹，以获得刀位数据。数控系统一般均具有直线

21、插补与圆弧插补功能，对于加工由圆弧和直线组成的较简单的平面零件，只需要计算出零件轮廓上相邻几何元素交点或切点的坐标值，得出各几何元素的起点、终点、圆弧的圆心坐标值等，就能满足编程要求。当零件的几何形状与控制系统的插补功能不一致时，就需要进行较复杂的数值计算，一般需要使用计算机辅助计算，否则难以完成。（3）编写零件加工程序 在完成上述工艺处理及数值计算工作后，即可编写零件加工程序。程序编制人员使用数控系统的程序指令，按照规定的程序格式，逐段编写加工程序。程序编制人员应对数控机床的功能、程序指令及代码十分熟悉，才能编写出正确的加工程序。（4）程序检验 将编写好的加工程序输入数控系统，就可控制数控机

22、床的加工工作。一般在正式加工之前，要对程序进行检验。通常可采用机床空运转的方式，来检查机床动作和运动轨迹的正确性，以检验程序。在具有图形模拟显示功能的数控机床上，可通过显示走刀轨迹或模拟刀具对工件的切削过程，对程序进行检查。对于形状复杂和要求高的零件，也可采用铝件、塑料或石蜡等易切材料进行试切来检验程序。通过检查试件，不仅可确认程序是否正确，还可知道加工精度是否符合要求。若能采用与被加工零件材料相同的材料进行试切，则更能反映实际加工效果，当发现加工的零件不符合加工技术要求时，可修改程序或采取尺寸补偿等措施。2、数控程序编制的方法 数控加工程序的编制方法主要有两种：手工编制程序和自动编制程序。（

23、1）手工编程手工编程指主要由人工来完成数控编程中各个阶段的工作。如图所示。编程手册工艺人员加工程序加工程序初稿编程人员工艺规程夹具表零件图样机床表刀具表修 改 一般对几何形状不太复杂的零件，所需的加工程序不长，计算比较简单，用手工编程比较合适。手工编程的特点：耗费时间较长，容易出现错误，无法胜任复杂形状零件的编程。据国外资料统计，当采用手工编程时，一段程序的编写时间与其在机床上运行加工的实际时间之比，平均约为30：1，而数控机床不能开动的原因中有20%30%是由于加工程序编制困难，编程时间较长。（2）计算机自动编程自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均

24、由计算机辅助完成。采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完成的，由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。因而，自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。程序格式1、程序段格式程序段是可作为一个单位来处理的、连续的字组，是数控加工程序中的一条语句。一个数控加工程序是若干个程序段组成的。程序段格式是指程序段中的字、字符和数据的安排形式

25、。现在一般使用字地址可变程序段格式，每个字长不固定，各个程序段中的长度和功能字的个数都是可变的。地址可变程序段格式中，在上一程序段中写明的、本程序段里又不变化的那些字仍然有效，可以不再重写。这种功能字称之为续效字。 程序段格式举例：N30 G01 X100 Y30 F500 S1000 T02 M08N40 X90（本程序段省略了续效字“G01，Y30，F500，S3000，T02，M08”，但它们的功能仍然有效）2、加工程序的一般格式（1）程序开始符、结束符程序开始符、结束符是同一个字符，ISO代码中是%，EIA代码中是EP，书写时（2）程序名要单列一段。程序名有两种形式：一种是英文字母O和

26、14位正整数组成；另一种是由英文字母开头，字母数字混合组成的。一般要求单列一段。（3）程序主体程序主体是由若干个程序段组成的。每个程序段一般占一行。（4）程序结束指令程序结束指令可以用M02或M30。一般要求单列一段。1.2 数控机床的坐标系在数控编程时，为了描述机床的运动，简化程序编制的方法及保证纪录数据的互换性，数控机床的坐标系和运动方向均已标准化。 机床坐标系1、机床原点的设置 机床原点是指在机床上设置的一个固定点，即机床坐标系的原点。它在机床装配、调试时就已确定下来，是数控机床进行加工运动的基准参考点。2、机床参考点 机床参考点是用于对机床运动进行检测和控制的固定位置点。机床参考点的位

27、置是由机床制造厂家在每个进给轴上用限位开关精确调整好的，坐标值已输入数控系统中。因此参考点对机床原点的坐标是一个已知数。 通常在数控铣床上机床原点和机床参考点是重合的；而在数控车床上机床参考点是离机床原点最远的极限点。数控机床开机时，必须先确定机床原点，而确定机床原点的运动就是刀架返回参考点的操作，这样通过确认参考点，就确定了机床原点。只有机床参考点被确认后，刀具（或工作台）移动才有基准。编程坐标系编程坐标系是编程人员根据零件图样及加工工艺等建立的坐标系。编程坐标系一般供编程使用，确定编程坐标系时不必考虑工件毛坯在机床上的实际装夹位置。编程原点是根据加工零件图样及加工工艺要求选定的编程坐标系的

28、原点。编程原点应尽量选择在零件的设计基准或工艺基准上，编程坐标系中各轴的方向应该与所使用的数控机床相应的坐标轴方向一致。加工坐标系 1、加工坐标系的确定 加工坐标系是指以确定的加工原点为基准所建立的坐标系。加工原点也称为程序原点，是指零件被装夹好后，相应的编程原点在机床坐标系中的位置。在加工过程中，数控机床是按照工件装夹好后所确定的加工原点位置和程序要求进行加工的。编程人员在编制程序时，只要根据零件图样就可以选定编程原点、建立编程坐标系、计算坐标数值，而不必考虑工件毛坯装夹的实际位置。对于加工人员来说，则应在装夹工件、调试程序时，将编程原点转换为加工原点，并确定加工原点的位置，在数控系统中给予

29、设定（即给出原点设定值），设定加工坐标系后就可根据刀具当前位置，确定刀具起始点的坐标值。在加工时，工件各尺寸的坐标值都是相对于加工原点而言的,这样数控机床才能按照准确的加工坐标系位置开始加工。2、加工坐标系的设定方法一：在机床坐标系中直接设定加工原点。在配置FANUC-OM系统的立式数控铣床上设置加工原点03。（1）加工坐标系的选择 编程原点设置在工件轴心线与工件底端面的交点上。设工作台工作面尺寸为800mm320mm，若工件装夹在接近工作台中间处，则确定了加工坐标系的位置，其加工原点03就在距机床原点O1为X3、Y3、Z3处。并且X3=-345.700mm, Y3=-196.220mm, Z

30、3=-53.165mm。（2）设定加工坐标系指令 1）G54G59为设定加工坐标系指令。G54对应一号工件坐标系，其余以此类推。可在MDI 方式的参数设置页面中，设定加工坐标系。如对已选定的加工原点O3，将其坐标值X3= -345.700mm ，Y3= -196.220mm，Z3=-53.165mm设在G54中，则表明在数控系统中设定了1号工件加工坐标。2）G54G59在加工程序中出现时，即选择了相应的加工坐标系。 方法二：通过刀具起始点来设定加工坐标系。(1)加工坐标系的选择加工坐标系的原点可设定在相对于刀具起始点的某一符合加工要求的空间点上。应注意的是，当机床开机回参考点之后，无论刀具运动

31、到哪一点，数控系统对其位置都是已知的。也就是说，刀具起始点是一个已知点。(2)设定加工坐标系指令 G92为设定加工坐标系指令。在程序中出现G92程序段时，即通过刀具当前所在位置即刀具起始点来设定加工坐标系。该程序段运行后，就根据刀具起始点设定了加工原点。在图1.3中，当a=50mm,b=50mm,c=10mm时，试用G92指令设定加工坐标系。设定程序为 G92 X50 Y50 Z10图1.3 设定加工坐标系应用机床加工坐标系设定的实例 下面以数控铣床（FANUC 0M）加工坐标系的设定为例，说明工作步骤在选择了图1.4所示的被加工零件图样，并确定了编程原点位置后，可按以下方法进行加工坐标系设定

32、：1、准备工作 机床回参考点，确认机床坐标系； 2、装夹工件毛坯 通过夹具使零件定位，并使工件定位基准面与机床运动方向一致；3、对刀测量用简易对刀法测量,方法如下:用直径为10的标准测量棒、塞尺对刀，得到测量值为X = -437.726, Y = -298.160,如图1.5所示。Z = -31.833，如图1.6所示。4、计算设定值 按图1.18所示,将前面已测得的各项数据,按设定要求运算。X坐标设定值：X= -437.726+5+0.1+40= -392.626mm注： -437.726mm为X坐标显示值；+5mm为测量棒半径值；+0.1mm为塞尺厚度；+40.0为编程原点到工件定位基准面

33、在X坐标方向的距离。图1. 19Z向对刀方法 Y坐标设定值：Y= -298.160+5+0.1+46.5= -246.46mm注：如图1.18所示，-298.160mm为坐标显示值；+5mm为测量棒半径值；+0.1mm为塞尺厚度；+46.5为编程原点到工件定位基准面在Y坐标方向的距离。Z坐标设定值：Z= -31.833-0.2=-32.033mm。注：-31.833为坐标显示值；-0.2为塞尺厚度,如图1.19所示。通过计算结果为：X -392.626；Y -246.460；Z -32.033。5、设定加工坐标系将开关放在 MDI 方式下，进入加工坐标系设定页面。输入数据为:X= -392.6

34、26 Y= -246.460 Z= -32.033表示加工原点设置在机床坐标系的X= -392.626; Y= -246.460; Z= -32.033 的位置上。6、校对设定值对于初学者，在进行了加工原点的设定后，应进一步校对设定值，以保证参数的正确性。校对工作的具体过程如下：在设定了G54加工坐标系后，再进行回机床参考点操作，其显示值为：X +392.626，Y +246.460，Z +32.033。这说明在设定了G54加工坐标系后，机床原点在加工坐标系中的位置为：X +392.626，Y +246.460，Z +32.033这反过来也说明G54的设定值是正确的。1.3 程序编制中的数学处

35、理根据被加工零件图样，按照已经确定的加工工艺路线和允许的编程误差，计算数控系统所需要输入的数据，称为数学处理。数学处理一般包括两个内容：根据零件图样给出的形状，尺寸和公差等直接通过数学方法（如三角、几何与解析几何法等），计算出编程时所需要的有关各点的坐标值；当按照零件图样给出的条件不能直接计算出编程所需的坐标，也不能按零件给出的条件直接进行工件轮廓几何要素的定义时，就必须根据所采用的具体工艺方法、工艺装备等加工条件，对零件原图形及有关尺寸进行必要的数学处理或改动，才可以进行各点的坐标计算和编程工作。选择编程原点从理论上讲编程原点选在零件上的任何一点都可以，但实际上，为了换算尺寸尽可能简便，减少

36、计算误差，应选择一个合理的编程原点。车削零件编程原点的X向零点应选在零件的回转中心。Z向零点一般应选在零件的右端面、设计基准或对称平面内。铣削零件的编程原点，X、Y向零点一般可选在设计基准或工艺基准的端面或孔的中心线上，对于有对称部分的工件，可以选在对称面上，以便用镜像等指令来简化编程。Z向的编程原点，习惯选在工件上表面，这样当刀具切入工件后Z向尺寸字均为负值，以便于检查程序。铣削零件的编程原点见图1.7。图1.7铣削加工的编程原点 编程原点选定后，就应把各点的尺寸换算成以编程原点为基准的坐标值。为了在加工过程中有效的控制尺寸公差，按尺寸公差的中值来计算坐标值。非圆曲线数学处理的基本过程数控系

37、统一般只能作直线插补和圆弧插补的切削运动。如果工件轮廓是非圆曲线，数控系统就无法直接实现插补，而需要通过一定的数学处理。数学处理的方法是，用直线段或圆弧段去逼近非圆曲线，逼近线段与被加工曲线交点称为节点。在编程时，首先要计算出节点的坐标，节点的计算一般都比较复杂，靠手工计算已很难胜任，必须借助计算机辅助处理。求得各节点后，就可按相邻两节点间的直线来编写加工程序。数控加工误差的组成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。图1.8逼近误差即：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

38、的过程中产生，如图1.8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。第2章 数控加工工艺设计数控机床的加工工艺与通用机床的加工工艺有许多相同之处，但在数控机床上加工零件比通用机床加工零件的工艺规程要复杂得多。在数控加工前，要将机床的

39、运动过程、零件的工艺过程、刀具的形状、切削用量和走刀路线等都编入程序。 2.1 数控加工工艺设计主要内容 在进行数控加工工艺设计时，一般应进行以下几方面的工作：数控加工工艺内容的选择； 数控加工工艺性分析； 数控加工工艺路线的设计。 数控加工工艺内容的选择 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。1、适于数控加工的内容 在选择时，一般可按下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容； （2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容； （3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机

40、床尚存在富裕加工能力时选择。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。相比之下，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。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。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。总之，要尽量做到合

41、理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降格为通用机床使用。 数控加工工艺性分析被加工零件的数控加工工艺性问题涉及面很广，下面结合编程的可能性和方便性提出一些必须分析和审查的主要内容。1、尺寸标注应符合数控加工的特点在数控编程中，所有点、线、面的尺寸和位置都是以编程原点为基准的。因此零件图样上最好直接给出坐标尺寸，或尽量以同一基准引注尺寸。2、几何要素的条件应完整、准确在程序编制中，编程人员必须充分掌握构成零件轮廓的几何要素参数及各几何要素间的关系。因为在自动编程时要对零件轮廓的所有几何元素进行定义，手工编程时要计算出每个节点的坐标，无论哪一点不明确或不确定，编程都无法进行。3、定位基准

42、可靠在数控加工中，加工工序往往较集中，以同一基准定位十分重要。因此往往需要设置一些辅助基准，或在毛坯上增加一些工艺凸台。如图2.1a所示的零件，为增加定位的稳定性，可在底面增加一工艺凸台，如图2.1b所示。在完成定位加工后再除去。a)改进前的结构b)改进后的结构图2.1 工艺凸台的应用 4、统一几何类型及尺寸零件的外形、内腔最好采用统一的几何类型及尺寸，这样可以减少换刀次数，还可能应用控制程序或专用程序以缩短程序长度。零件的形状尽可能对称，便于利用数控机床的镜向加工功能来编程，以节省编程时间。数控加工工艺路线的设计图2.2 工艺流程数控加工工艺路线设计与通用机床加工工艺路线设计的主要区别,在于

43、它往往不是指从毛坯到成品的整个工艺过程，而仅是几道数控加工工序工艺过程的具体描述。因此在工艺路线设计中一定要注意到，由于数控加工工序一般都穿插于零件加工的整个工艺过程中，因而要与其它加工工艺衔接好。常见工艺流程如图2.2所示。数控加工工艺路线设计中应注意以下几个问题：1、工序的划分根据数控加工的特点，数控加工工序的划分一般可按下列方法进行：（1）以一次安装、加工作为一道工序。这种方法适合于加工内容较少的零件，加工完后就能达到待检状态。（2）以同一把刀具加工的内容划分工序。有些零件虽然能在一次安装中加工出很多待加工表面，但考虑到程序太长，会受到某些限制，如控制系统的限制（主要是内存容量），机床连

44、续工作时间的限制（如一道工序在一个工作班内不能结束）等。此外，程序太长会增加出错与检索的困难。因此程序不能太长，一道工序的内容不能太多。（3）以加工部位划分工序。对于加工内容很多的工件，可按其结构特点将加工部位分成几个部分，如内腔、外形、曲面或平面，并将每一部分的加工作为一道工序。（4）以粗、精加工划分工序。对于经加工后易发生变形的工件，由于对粗加工后可能发生的变形需要进行校形，故一般来说，凡要进行粗、精加工的过程，都要将工序分开。2、顺序的安排顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位、安装与夹紧的需要来考虑。顺序安排一般应按以下原则进行：（1）上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧，中间穿插有通用机床加工工序的也应综合考虑；（2）先进行内腔加工，后进行外形加工；（3）以相同定位、夹紧方式加工或用同一把刀具加工的工序，最好连续加工，以减