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【摘要】毕业设计是培养我们实际工作能力的最后一个重要实践性学习环节，它不但是对我们三年来的学习与实践是一个很好的总结和考验，也是为以后从事专业技术工作做个强而有力的铺垫。本次我的设计题目是减速器机盖的数控加工工艺设计与编程，在设计之前对此类零件没有太多了解，经过多次调查研究和指导老师的细心指导下,使我能够很好的完成这次设计。此次设计不但培养了我们综合运用所学知识分析和解决本专业一般技术问题的能力，而且也进一步巩固扩大和深化了我们所学的基本理论、基本知识和基本操作技能，同时也培养了我们树立正确的设计思想和生产观念、经济观念、全局观念，养成了理论联系实际和严谨的工作作风，培养我们掌握机械加工的一般工艺规程和方法，独立正确的使用技术文献资料和正确的表达自己设计思想的能力。首先，我积极地查阅相关资料，对零件图进行了仔细的研究，了解了现场工作情况，然后，向老师认真的请教了加工工艺过程及方法等技术性问题，为自己进行毕业设计做好准备。通过以上学习，使我了解了本组零件的结构，生产纲领和生产条件，并确定其重要加工表面。老师的辅导与分析，让我能综合运用所学过的理论知识和方法，正确地制定一个零件的机械加工工艺规程，从而保证零件的加工质量、生产率和经济性；能较熟练地使用有关的手册，图表资料及技术参考书，也能够较熟练应用工艺计算的方法，正确地进行工艺计算，熟练掌握一般零件的数控编程方法，机床的操作以及零件的数控加工。最后说明书来阐述了关于零件的有关内容及加工工艺过程等几个重要方面，认真地完成了整个设计的过程。在此，对给予我大力支持和热情帮助的老师们表示忠心的感谢。由于个人能力有限，经验欠缺，因此，文中错误，不妥之处在所难免，恳请各位领导及老师批评指正。关键词：零件的分析毛坯工艺编程全套图纸，加153893706Abstract:Graduation design is the culture we have practical work last important practical learning link, it not only to our three years of study and practice is a good summary and the test, is engaged in professional and technical work after a powerful matting. This my design topic is assemblies, in the design of such parts before without much understanding, after many investigation and guiding teachers guidance, can make me very good finish this design. This design not only cultivate our comprehensive knowledge learned analysis and solve this major general technical problems, but also the ability to expand and deepen the further consolidate the basic theory, we have the basic knowledge and basic skills, but also cultivate we set up the correct design ideas and production concept, economic ideas, global idea, has formed the theory with practice and the rigorous work style, cultivate our master mechanical processing general procedure and method, independent proper use of the technical literature material and correct express their design thought ability. First of all, I actively consulting relevant material, diagram of parts the careful research, understand the work, then, to the teacher carefully consulted the machining process and methods for their technical question, prepare graduation design. Through the study, make me understand the structure, the group parts production quota and production conditions, and determine its important processing surface. The teachers guidance and analysis, let me have multiple utilizate all the theoretical knowledge and methods Here, I would like to give me support and enthusiasm to help teachers to express our heartfelt gratitude. Due to personal ability is limited, lack of experience, therefore, the mistakes, improper in the one, ask leaders and teacher criticism and corrections.Keywords:the analysis of the components blank process programming目录目录31 引言61.1设计的内容61.2选题意义82 数控加工工艺设计与编程基础知识92.1 数控铣床的编程特点92.2 数控加工工艺的主要内容102.3 数控铣削加工工艺简述172.4 数控编程基础知识193 具体零件的数控加工工艺设计273.1 零件的基本特征描述及工艺分析273.1.1 零件的作用273.1.2 结构分析273.1.3 精度分析273.1.4 零件的工艺分析283.1.5 零件的技术要求283.1.6 毛胚、材料分析293.1.7 结构工艺性分析303.2 总体工艺流程设计303.2.1主要工艺措施303.2.2主要工艺过程313.3 毛坯的选择313.3.1常见毛坯的种类313.3.2毛坯余量的确定313.4 基准面的选择313.4.1 粗基准的选择313.4.2 精基准选择的原则323.5工艺装备的选择333.5.1 机床的选择333.5.2 刀具的选择343.5.3 工件的装夹353.6 加工方案设计要点353.5.1粗、精加工的划分353.5.2 次要小表面及孔的加工363.5.3 热处理的安排363.5.4 辅助工序的安排364 减速器机盖的三维造型及编程374.1 三维造型374.2 数控加工424.3 数控程序46结束语47谢辞49文献501引言1.1设计的内容数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用，这些行业装备数字化已是现代发展的大趋势，如：桥式三、五坐标高速数控龙门铣床、龙门移动式五座标AC摆角数控龙门铣床、龙门移动式三座标数控龙门铣床等。1.高速化发展新趋势随着数控系统核心处理器性能的进步，目前高速加工中心进给速度最高可达80m/min，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，机盖零件转速已达60000r/min。加工一机盖飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3小时，在普通铣床加工需8小时。由于机构各组件分工的专业化，在专业机盖零件厂的开发下，机盖零件高速化日益普及。过去只用于汽车工业高速化的机种（每分钟万转以上的机种），现在已成为必备的机械产品要件。2、精密化加工发展新趋势随着伺服控制技术和传感器技术的进步，在数控系统的控制下，机床可以执行亚微米级的精确运动。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m，精密级加工中心则从35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。3.开放化发展新趋势由于计算机硬件的标准化和模块化，以及软件模块化，开放化技术的日益成熟，数控技术开始进入开放化的阶段。开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性。美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和技术规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。4.复合化发展新趋势随着产品外观曲线的复杂化致使模具加工技术必须不断升级，对数控系统提出了新的需求。机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。新日本工机的5面加工机床采用复合机盖零件头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。1.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交换和放大处理，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。2.数控编程及其发展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（机盖零件的正转与反转、切削液的开与关、变速、换刀等）按运动顺序，用规定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上；最后输入到书空机床的数控装置中，以此控制数控机床完成工件的全部加工过程。因此，把从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。数控编程一般分为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程。手工编程是指程序编制的整个过程步骤几乎全部是由日人工来完成的。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，出错的机会较少，这时用手工编程即及时又经济，因而手工编程仍被广泛地应用于形状简单的点位加工及平面轮廓加工中。但是工件复杂，特别是加工非圆弧曲线、曲面等表面，或工件加工程序比较长的，使用手工编程将十分烦琐、费时，而且容易出现错误，常会出现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的方法编制程序。（2）自动变成。自动编程有两种：APT软件编程和CAM软件编程。APT软件是利用计算机和相应的处理程序后置处理程序进行处理，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方案外，（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、制作控制介质、程序检验等各项工作均由计算机自动完成。编写人员只需根据图样的要求，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，宾噶在屏幕模拟显示加工过程，及时修改，直至自动穿出数据加工纸带，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。CAM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，再通过后置处理形式加工程序输入数控机床进行加工。自动编程的出现使得一些计算烦琐、手工编写横困难的。或手工无法编出的程序都能实现。本设计根据零件的具体加工位置和零件的工艺特点，可以选择手工编程、也可以利用计算机进行自动编程的方式。1.2选题意义在学习了数控加工工艺与装备机械制造基础数控编程CAD/CAM应用技术数控机床及编程等课程后，为了将所学的知识应用于实际中，加深对知识的掌握程度，提升自身的实际工作能力，故选取数控铣削加工的课题，综合所学知识，解决出现的问题，完成设计。本课题主要内容是数控铣削加工，包括了零件图的审查、工艺的设计、刀具和机床夹具的选择、切削用量的选择等，通过一系列的作业操作，完成对零件的加工任务。通过此次课题，可以学习到很多加工和工艺方面的知识，为以后工作打下基础。2数控加工工艺设计与编程基础知识数控铣床是出现比较早和使用比较早的数控机床，在制造中具有很重要的地位，在汽车，航天，军工，模具等行业得到了广泛的应用。2.1数控铣床的编程特点数控铣床是通过两轴联动来加工零件的平面轮廓，通过两轴半控制、三轴或多轴联动来加工空间曲面零件。数控铣削加工编程具有如下特点：1、数控铣床一般仅具有直线和圆弧的插补功能，因此非圆曲线的加工是按编程允许误差将曲线分割成许多小段再用直线或圆弧逼近得到，编程时需计算各节点坐标。2、具备刀补功能，可直接按工件尺寸编程。3、具备镜像功能，加工轴对称零件时只要编写一半加工程序即可。4、具备子程序调用功能。当工件上有相同加工部位时，可以调用子程序，以简化程序编制。2.2数控加工工艺的主要内容数控铣床编程就是按照数控系统的格式要求，根据事先设计的刀具运动路线，将刀具中心运动轨迹上或零件轮廓上个点的坐标编写成数控加工程序。所编成的数控加工程序，要符合具体的数控系统的格式要求。数控加工程序不仅包括零件的工艺规程，还包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸和铣床的运动过程等，所以必须对数控铣削加工工艺方案进行详细的制定。1、数控铣削加工的内容（1）零件上的曲线轮廓，特别是由数学表达式描绘的非圆曲线和列表曲线等曲线轮廓；（2）已给出数学模型的空间曲面；（3）形状复杂、尺寸繁多、划线与检测困难的部位；（4）用通用铣床加工时难以观察、测量和控制进给的内外凹槽；（5）以尺寸协调的高精度孔或面；（6）能在一次安装中顺带铣出来的简单表面；（7）采用数控铣削后能成倍提高生产率，大大减轻体力劳动强度的一般加工内容。2零件的工艺性分析（1）零件图样分析 1）零件图样尺寸的正确标注；2）零件技术要求分析；3）零件图上尺寸标注是否符合数控加工的特点。（2）零件结构工艺性分析1）保证获得要求的加工精度；2）尽量统一零件外轮廓、内腔的几何类型和有关尺寸；3）选择较大的轮廓内圆弧半径；4）零件槽底部圆角半径不宜过大；5）保证基准统一原则；6）分析零件的变形情况。（3）零件毛坯的工艺性分析1）毛坯应有充分、稳定的加工余量；2）分析毛坯的装夹适应性；3）分析毛坯的余量大小及均匀性。3工艺路线的确定（1）加工方法的选择1）内孔表面的加工方法2）平面的加工方法3）平面轮廓加工方法4）曲面轮廓加工方法。（2）加工阶段的划分 1）有利于保证加工质量；2）有利于及早发现毛坯的缺陷；3）有利于设备的合理使用。（3）工序的划分1）按所用刀具划分工序的原则；2）按粗、精加工分开，先粗后精的原则；3）按先面后孔的原则划分工序。（4）加工顺序的安排1）切削加工工序的安排a基面先行原则；b先粗后精原则；c先主后次原则；d先面后孔原则。2）热处理工序的安排a预备热处理；b消除残余应力；c最终热处理。3）辅助工序的安排4）数控加工工序与普通工序的衔接（5）装夹方案的确定（组合夹具的应用）（6）进给路线的确定加工路线的确定原则主要有以下几点：1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面质量，且效率要高；2）使数值计算简单，以减少编程运算量；3）应使加工路线最短，这样既可简化程序段，又可减少空走刀时间。1）顺铣和逆铣的选择2）铣削外轮廓的进给路线（切入、切出）3）铣削内槽的进给路线（行切法、环切法）4）铣削曲面的进给路线4刀具选择（1）数控刀具材料：高速钢、硬质合金、陶瓷、金属陶瓷、金刚石、立方氮化硼、表面涂层。（2）数控铣削对刀具的要求：刚性好、耐用度高。（3）铣刀的种类：面铣刀、立铣刀、模具铣刀、键槽铣刀、鼓形铣刀、成形铣刀。（4）铣刀的选择减少刀具数量；一把刀具完成其所能进行的所有加工部位；粗精加工的刀具应分开使用；先铣后钻；先曲面精加工，后二维轮廓精加工。1）铣刀类型的选择2）铣刀参数的选择 a面铣刀主要参数的选择标准 b立铣刀主要参数的选择3）铣刀生产厂家的选择5切削用量的选择在编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量。选择切削用量时，一定要充分考虑影响切削的各种因素，正确的选择切削条件，合理地确定切削用量，可有效地提高机械加工质量和产量。影响切削条件的因素有：机床、工具、刀具及工件的刚性；切削速度、切削深度、切削进给率；工件精度及表面粗糙度；刀具预期寿命及最大生产率；切削液的种类、冷却方式；工件材料的硬度及热处理状况；工件数量；机床的寿命。上述诸因素中以切削速度、切削深度、切削进给率为主要因素。切削速度快慢直接影响切削效率。若切削速度过小，则切削时间会加长，刀具无法发挥其功能；若切削速度太快，虽然可以缩短切削时间，但是刀具容易产生高热，影响刀具的寿命。决定切削速度的因素很多，概括起来有：（1）刀具材料（2）工件材料（3）刀具寿命（4）切削深度与进刀量（5）刀具的形状（6）冷却液使用上述影响切削速度的诸因素中，刀具材质的影响最为主要。切削深度主要受机床刚度的制约，在机床刚度允许的情况下，切削深度应尽可能大，如果不受加工精度的限制，可以使切削深度等于零件的加工余量。这样可以减少走刀次数。机盖零件转速要根据机床和刀具允许的切削速度来确定。可以用计算法或查表法来选取。进给量f(mmr)或进给速度F(mmmin)要根据零件的加工精度、表面粗糙度、刀具和工件材料来选。最大进给速度受机床刚度和进给驱动及数控系统的限制。编程员在选取切削用量时，一定要根据机床说明书的要求和刀具耐用度，选择适合机床特点及刀具最佳耐用度的切削用量。当然也可以凭经验，采用类比法去确定切削用量。不管用什么方法选取切削用量，都要保证刀具的耐用度能完成一个零件的加工，或保证刀具耐用度不低于一个工作班次，最小也不能低于半个班次的时间。（1）机床坐标系机床坐标系是机床上固有的坐标系，并设有固定的零点（机械零点），它由厂家在生产机床时确定。XK5032立式数控铣床符合ISO规定，即以机床机盖零件轴线方向为Z轴，刀具远离工件方向为Z轴正方向；X轴规定为水平平行于工件工件装夹表面，人在工作台前面对机盖零件，右方向为X轴正方向；Y轴垂直于X，Z轴坐标轴，其方向根据笛卡儿坐标系右手定则确定。（2）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，工件坐标系的原点即为工件零点。工件零点的位置是任意的，由编程人员编制程序时根据零件特点选定。（3）工件坐标系的设定工件坐标系的设定是进行变成计算的第一步，应当根据不同的加工要求和编程的方便性恰当选择。1）用G92设定工件坐标系其输入格式：G92 X Y Z 该指令可以出现在程序的第一段，也可出现在程序段中间，以重新设定工件坐标系。数控系统执行该指令前，一般先把刀具置于一个合适的位置，执行该段程序后，机床并不产生运动，只是把坐标设定值送入内存。2）G54G59设定工件坐标系 XK5032立式数控铣床还可以通过CRT/MDI在参数设置方式下，设定6个不同的工件坐标系。这6个坐标系分别被记忆成G54、G55、G56、G57、G58、G59，在加工时通过G54G59指令选择相应的坐标系。 G90指令与G54G59指令的使用区别是：G92指令通过程序来设定工件加工程序，其坐标原点与当前刀具所在位置有关；而G54G59指令通过CRT/MDI在参数设置方式下设定工件坐标系，其坐标原点与当前刀具所在位置无关。G92指令只是设定坐标系，不产生任何移动；G54G59指令可以与G00指令等组合在相应的工件坐标系中进行位移。2主要功能指令（1）常用辅助功能指令用来指定机床的辅助动作和状态（如机床的启停、转向、切削液的开关、机盖零件转向、刀具夹紧松开等M00程序暂停，机床的转动、进给、切削液停止。重新启动机床后继续执行下面的程序；M01程序选择停止指令，只有按下面板上“选择停止”键，该指令才有效。执行该指令，与M00相似。按“启动”键，继续执行下面的程序；M02程序结束，机床处于复位状态；M03机盖零件正转（CW）；M04机盖零件反转（CCW）；M05机盖零件停转。M03和M04指令之间必须用M05指令使机盖零件停转后进行；M08冷却液开；M09冷却液关；M98放在主程序中，用来调用子程序。格式为：M98 P ，其后8位数字，前4位是调用次数，后4位是子程序号。调用1次时，前4位可省略。M99放在子程序最后，用来返回主程序的相应程序段。当M99后不跟任何代码时，返回调用程序的后一段程序段。否则返回到M98 P 所指定的P后的程序段。 当M99单独在主程序中使用时，不跟任何代码，返回主程序的开头，否则返回到主程序P指定的程序段。（2）绝对尺寸指令和增量尺寸指令1）绝对尺寸方式（G90）在该方式下，程序段中的尺寸为绝对坐标值。2）增量尺寸方式（G91）在该方式下，程序段中的尺寸为增量坐标值，即相对于前一工作点的增量值。（3）基本进给指令（G指令）1）快速进刀指令（G00）G00 X Y Z ；最快进给速度为系统默认，由系统参数调整；2）直线插补指令（G01）G01 X Y Z F ；注意到G90和G91时，起刀的原点不同，F单位是mm/min；3）圆弧插补指令（G02、G03）在XY平面（G17）内，G02 X Y R F顺圆插补 G03 X Y R F逆圆插补或者：G02 X Y I J F顺圆插补 G03 X Y I J F逆圆插补采用G90时，X Y Z 是圆弧终点相对于工件零点的坐标，采用G91时，X Y Z 是圆弧终点相对于圆弧起点的坐标。I J K 是圆弧的圆心坐标值，均为圆心点相对于圆弧起点的增量值。 R 为圆弧半径。圆心角小于等于180度R为正值、圆心角大于180度R为负值。当圆弧为整圆时，不能用R，只能用I，J，K。4）进给暂停指令（G04）G04指令可使进给暂停，刀具在某一点停留一段时间后再执行下一段程序。输入格式：G04 X 或G04 P ；X 或P 均为指定进给暂停时间。两者区别是：X后面可带小数点，单位是s；P后面数字不能带小数点，单位为ms。如，G04 X3.5，或者G04 P3500，都表示刀具暂停了3.5秒。（4）补偿指令1）刀具半径补偿指令（G41、G42、G40） G41为左刀补指令，表示沿着刀具进给方向看，刀具中心在零件轮廓的左侧；G42为右刀补指令，表示沿着刀具进给方向看，刀具中心在零件轮廓的左侧；输入格式：G41（G42）G01 X Y D ；式中，D 为刀具号，存有预先由MDI方式输入的刀具半径补偿值。G40为取消刀具半径补偿指令；输入格式：G40 G01 X Y ；刀补指令使用注意：G40与G41或G42要成对使用；从无刀补状态进入刀补状态转换时必须采用G00或G01直线移动指令，不能用G02、G03；刀补撤消时也要用G00或G01直线移动指令。2）刀具长度补偿指令（G43、G44、G49）G43为正补偿，表示刀具在Z方向实际坐标值比程序给定值增加一个偏移量；G42为负补偿，表示刀具在Z方向实际坐标值比程序给定值减少一个偏移量；输入格式：G43（G44）G01 Z H ；式中，H 为刀具号，存有预先由MDI方式输入的刀具长度补偿值。G49为取消刀具长度补偿指令；输入格式：G49 G01 Z ；2.3数控铣削加工工艺简述1、绝对值方式和增量值方式编程1)、绝对值方式编程程序格式：G902)、增量值方式编程程序格式：G912、工件坐标系的建立1)、设置工件坐标系2)、选择机床坐标系3)、选择16号工件坐标系G54、G55、G56、G57、G58、G59 选择16号工件坐标系，这些指令可以分别用来选择相应的工件坐标系。3编程格式：G54(G55G59) G00 (G01) XYZ(F) ；4、快速定位与直线插补a、快速定位b、直线插补5、圆弧插补圆弧插补的编程格式有两种，分别如下：1)、用分矢量I、J、K表示圆心位置2)、用圆弧半径R指定圆心位置6、刀具半径补偿指令G40、G41、G421)、刀具半径补偿的目的数控机床在实际加工过程中是通过控制刀具中心轨迹来实现切削加工任务的。在编程过程中，为了避免复杂的数值计算，一般按零件的实际轮廓来编写数控程序，但刀具有一定的半径尺寸，如果不考虑刀具半径尺寸，那么加工出来的实际轮廓就会与图纸所要求的轮廓相差一个刀具半径值。因此，采用刀具半径补偿功能来解决这一问题。2)、刀具半径补偿的方法使用刀具半径补偿指令，并在控制面板上手工输入刀具半径，数控装置便能自动地计算出刀具中心轨迹，并按刀具中心轨迹运动。即执行刀具半径补偿后，刀具自动偏离工件轮廓一个刀具半径值，从而加工出所要求的工件轮廓。7、刀具半径补偿的步骤1)、刀补建立2)、刀补进行3)、刀补取消8、刀具半径补偿的应用：1)、避免计算刀心轨迹，直接用零件轮廓尺寸编程；2)可用同一程序、同一尺寸的刀具，利用刀补值进行粗、精加工。3)、利用刀补值控制轮廓尺寸精度。因刀补值具有小数点后24位的精度，故可控制轮廓尺寸精度。4)、利用刀具补偿功能，可用同一个程序，加工同一公称尺寸的内、外两个型面。2.4数控编程基础知识表31 常用文字码及其含义功能文字码含义程序号O/：（ISO/EIA）表示程序名代号(19999) 程序段号N 表示程序段代号(19999) 准备功能G 确定移动方式等准备功能坐标字X、Y、Z 、A、B、C 坐标轴移动指令(99999.999mm) R圆弧半径(99999.999mm)I、J、K 圆弧圆心坐标(99999.999mm) 进给功能F 表示进给速度(11000mm/min) 机盖零件功能S 表示机盖零件转速(09999r/min) 刀具功能T 表示刀具号(099) 辅助功能M 冷却液开、关控制等辅助功能(099) 偏移号H 表示偏移代号(099) 暂停P 、X 表示暂停时间(099999.999s) 子程序号及子程序调用次数P 子程序的标定及子程序重复调用次数设定(19999) 宏程序变量P、Q、R 变量代号数控铣床的编程功能指令与数控车床的编程功能指令相似，也可分为准备功能指令和辅助功能指令两大类。由于生产数控机床的厂家众多，且所用数控系统也各不相同，故编程时必须严格遵守机床使用说明书中的规定。常用文字码及其含义见表31。1、准备功能指令选择准备功能指令是编制程序的核心问题。准备功能指令也称为G功能，其由地址字G和两位数值来表示，跟在G后面的数字决定了该程序段的指令的意义。常用准备功能代码如表32所示。其中00组的G代码为非模态代码，其余均为模态代码。表32 常用G功能代码指令组功能指令组功能G0001快速定位G4207刀具半径右补偿G01直线插补G4308正向刀具长度补偿G02圆弧插补/螺旋线插补CWG44负向刀具长度补偿G03圆弧插补/螺旋线插补CCWG49刀具长度补偿取消G0400暂停G5300选择机床坐标系G1702选择XY平面G5414选择工件坐标系1G18选择XZ平面G55选择工件坐标系2G19选择YZ平面G56选择工件坐标系3G2006英寸输入G57选择工件坐标系4G21毫米输入G58选择工件坐标系5G2700返回参考点检测G59选择工件坐标系6G28返回参考点G9003绝对值方式编程G29从参考点返回G91相对值方式编程G3301螺纹切削G9200设定工件坐标系G4007取消刀具半径补偿G9810固定循环返回到初始点G41刀具半径左补偿G99固定循环返回到R点2、辅助功能指令XK5025立式数控铣床的辅助功能指令与数控车床基本相同。如表33所示。表33 常用M功能代码指令功能指令功能M00程序停止M05机盖零件停止旋转M01选择停止M08切削液开M02程序结束M09切削液关M03机盖零件顺时针方向旋转M98子程序调用M04机盖零件逆时针方向旋转M99子程序结束3、其它功能指令1)、进给功能进给功能也称为F功能。表示刀具中心运动时的进给速度，由地址码F和数字构成。F功能以每分钟进给距离的方式指定进给速度。F功能的单位可以是mm/min ，也可以是mm/r；可以按公制形式输入，也可以转换成英制。2)、机盖零件功能机盖零件功能也称S功能，即用来指定机盖零件的转速。它由地址码S及后面的整数数字组成，单位为r/min。3)、刀具功能刀具功能也称T功能。由地址码T及后面的两位整数数字组成，数字代表刀具的编号，用来选择刀具。一、数控铣床按构造上分类工作台升降式数控铣床这类数控铣床采用工作台移动、升降，而机盖零件不动的方式。小型数控铣床一般采用此种方式。机盖零件头升降式数控铣床这类数控铣床采用工作台纵向和横向移动，且机盖零件沿垂向溜板上下运动；机盖零件头升降式数控铣床在精度保持、承载重量、系统构成等方面具有很多优点，已成为数控铣床的主流。龙门式数控铣床这类数控铣床机盖零件可以在龙门架的横向与垂向溜板上运动，而龙门架则沿床身作纵向运动。大型数控铣床，因要考虑到扩大行程，缩小占地面积及刚性等技术上的问题，往往采用龙门架移动式。二、数控铣床也可以按通用铣床的分类方法分类数控立式铣床数控立式铣床在数量上一直占据数控铣床的大多数，应用范围也最广。从机床数控系绕控制的坐标数量来看，目前3坐标数控立铣仍占大多数；一般可进行3坐标联动加工，但也有部分机床只能进行3个坐标中的任意两个坐标联动加工(常称为2.5坐标加工)。此外，还有机床机盖零件可以绕X、Y、Z坐标轴中的其中一个或两个轴作数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立铣。卧式数控铣床与通用卧式铣床相同，其机盖零件轴线平行于水平面。为了扩大加工范围和扩充功能，卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现4、5坐标加工。这样，不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来，而且可以实现在一次安装中，通过转盘改变工位，进行“四面加工”。立卧两用数控铣床目前，这类数控铣床已不多见，由于这类铣床的机盖零件方向可以更换，能达到在一台机床上既可以进行立式加工，又可以进行卧式加工，而同时具备上述两类机床的功能，其使用范围更广，功能更全，选择加工对象的余地更大，且给用户带来不少方便。特别是生产批量小，品种较多，又需要立、卧两种方式加工时，用户只需买一台这样的机床就行了。1.数控铣床的组成数控铣床的基本组成见图 1，它由床身、立柱、机盖零件箱、工作台、滑鞍、滚珠丝杠、伺服电机、伺服装置、数控系统等组成。床身用于支撑和连接机床各部件。机盖零件箱用于安装机盖零件。机盖零件下端的锥孔用于安装铣刀。当机盖零件箱内的机盖零件电机驱动机盖零件旋转时，铣刀能够切削工件。机盖零件箱还可沿立柱上的导轨在 Z 向移动，使刀具上升或下降。工作台用于安装工件或夹具。工作台可沿滑鞍上的导轨在 X 向移动，滑鞍可沿床身上的导轨在 Y 向移动，从而实现工件在 X 和 Y 向的移动。无论是 X、Y 向，还是 Z 向的移动都是靠伺服电机驱动滚珠丝杠来实现。伺服装置用于驱动伺服电机。控制器用于输入零件加工程序和控制机床工作状态。控制电源用于向伺服装置和控制器供电。图12数控铣床的工作原理根据零件形状、尺寸、精度和表面粗糙度等技术要求制定加工工艺，选择加工参数。通过手工编程或利用 CAM 软件自动编程，将编好的加工程序输入到控制器。控制器对加工程序处理后，向伺服装置传送指令。伺服装置向伺服电机发出控制信号。机盖零件电机使刀具旋转，X、Y 和 Z 向的伺服电机控制刀具和工件按一定的轨迹相对运动，从而实现工件的切削。3数控铣床加工的特点（1）用数控铣床加工零件，精度很稳定。如果忽略刀具的磨损，用同一程序加工出的零件具有相同的精度。（2）数控铣床尤其适合加工形状比较复杂的零件，如各种模具等。（3）数控铣床自动化程度很高，生产率高，适合加工批量较大的零件。4.数控铣床的功能各种类型数控铣床所配置的数控系统虽然各有不同，但各种数控系统的功能，除一些特殊功能不尽相同外，其主要功能基本相同。（1）、点位控制功能此功能可以实现对相互位置精度要求很高的孔系加工。(2)、连续轮廓控制功能此功能可以实现直线、圆弧的插补功能及非圆曲线的加工。(3)、刀具半径补偿功能此功能可以根据零件图样的标注尺寸来编程，而不必考虑所用刀具的实际半径尺寸，从而减少编程时的复杂数值计算。(4)、刀具长度补偿功能此功能可以自动补偿刀具的长短，以适应加工中对刀具长度尺寸调整的要求。(5)、比例及镜像加工功能比例功能可将编好的加工程序按指定比例改变坐标值来执行。镜像加工又称轴对称加工，如果一个零件的形状关于坐标轴对称，那么只要编出一个或两个象限的程序，而其余象限的轮廓就可以通过镜像加工来实现。(6)、旋转功能该功能可将编好的加工程序在加工平面内旋转任意角度来执行。(7)、子程序调用功能有些零件需要在不同的位置上重复加工同样的轮廓形状，将这一轮廓形状的加工程序作为子程序，在需要的位置上重复调用，就可以完成对该零件的加工。(8)、宏程序功能该功能可用一个总指令代表实现某一功能的一系列指令，并能对变量进行运算，使程序更具灵活性和方便性。1、机床坐标系机床坐标系是机床本身固有的，是以机床原点为坐标系原点建立起来的 X 、 Y 、 Z 轴直角坐标系。机床坐标系是制造和调整机床的基础，也是设置工件坐标系的基础，一般不允许随意变动。2、工件坐标系为了确定零件加工时在机床中的位置，必须建立工件坐标系，也称为编程坐标系。工件坐标系采用与机床坐标系一致的坐标方向，工件坐标系的原点即工件原点，工件原点是任意的，它由编程人员在编制程序时根据零件的特点选定。它在工件装夹完毕后，通过对刀确定。3具体零件的数控加工工艺设计3.1 零件的基本特征描述及工艺分析3.1.1零件的作用此机械零件属于精密机械上的零件。它主要起支撑和传动转矩的作用。其主要由面和孔元素等组成，是常用的机械零件。所以它的主要表面的精度和表面质量要求比较高，而且精度也要求稳定。此机械零件是机器中的附件，对一些机械零件用来支撑工件，防止其偏移或松动。它位于某机械的机构中，主要作用是配合装配其他零件.3.1.2结构分析如图所示结构形状较复杂，该零件的加工轮廓由圆弧、直线构成，由于形状尺寸较大，加工、检验都较困难，加工时必须选择与零件的联系尺寸相适应的机床。3.1.3 精度分析该零件加工整体要保证Ra3.2m的粗糙度，加工要求一般。加工面主要是深孔和平面，位置、形状、尺寸精度都各有要求：孔表面粗糙度均为Ra3.2m ，相互位置精度公差均为0.2mm3.1.4零件的工艺分析机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种，上质量，上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。在实际生产中，由于零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上，用某一种加工方法就能完成的，而是要经过一定的工艺过程才能完成其加工。因此，不仅要根据零件的具体要求，结合现场的具体条件，对零件的各组成表面选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，逐步地把零件加工出来。对于某个具体零件，可采用几种不同的工艺方案进行加工。虽然这些方案都可以加工出来合格的零件，但从生产效率和经济效益来看，可能其中有种方案比较合理且切实可行。因此，必须根据零件的具体要求和可能的加工条件等，拟订较为合理的工艺过程。从整体形状来看根据要求主要是加工孔和平面。具体特点和技术要求如下：加工孔要求达到的精度等级为。粗糙度为，且以平面为基准，要求平行度公差为，主要满足加工孔的位置精度。其他各个孔和面的加工都要以平面为定位基准。所以，平面的形位公差要达到设计要求。粗糙度为为孔，且粗糙度为。其余未注要求的加工表面为不去除材料加工3.1.5零件的技术要求从机械的各个需要加工的表面来分析：后平面与机体相连，其长度尺寸精度不高，而表面质量较高；孔和面，因需要装配进行连接，还要用于夹具定位，其加工精度可定为IT9级；端面位置精度要求不高；孔面需要定位，表面质量要求比较高；其他有些面，其表面质量要求高；各加工面之间的尺寸精度要求不高。从以上分析可知，该零件在批量生产条件下，不需要采用专用的机床进行加工，用普通机床配专用夹具即可保证其加工精度和表面质量要求。因此，该零件的加工不存在技术难题。为提高孔或者面的表面质量，在孔和面加工工序中采用对其进行精加工。3.1.6 毛胚、材料分析由资料2机械加工工艺手册表4-71，可得力学性能：表1.1的性能参数牌号铸件壁厚最小抗拉强度硬度铸件硬度范围金相组织灰铸体2.5-1010-2020-3030-50175145130120H175150-200铁素体+珠光体灰铸体一般的工作条件：承受中等载荷的零件。磨檫面间的单位面积压力不大于490KPa。毛坯的热处理灰铸体中的碳全部或大部分以片状石墨方式存在铸铁中，由于片状石墨对基体的割裂作用大，引起应力集中也大；因此，使石墨片得到细化，并改善石墨片的分布，可提高铸铁的性能。可采用石墨化退火，来消除铸铁表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（有大量的渗碳体出现），以便于切削加工。毛坯的结构工艺要求此零件为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求：铸件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。铸造圆角要适当，不得有尖角。铸件结构要尽量简化，并要有和合理的起模斜度，以减少分型面、芯子、并便于起模。加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。毛坯形状、尺寸确定的要求设计毛坯形状、尺寸还应考虑到：各加工面的几何形状应尽量简单。工艺基准以设计基准相一致。便于装夹、加工和检查。结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。3.1.7结构工艺性分析该零件被加工轮廓表面的最大高度H，机盖转接圆弧为R1mm，铣削的工3.2总体工艺流程设计3.2.1主要工艺措施根据零件要求，需采用数控系统加工，一般来说，数控加工方法与通用机床加工方3.2.2主要工艺过程1. 数控铣床：铣平面；2. 数控铣床：粗铣型面轮廓及底面浅机盖；3.3毛坯的选择3.3.1常见毛坯的种类常见毛坯的种类有五种：铸件、锻件、型材、焊接件和冷冲压件。3.3.2毛坯余量的确定毛坯形状和尺寸，基本上取决于零件形状和尺寸。零件和毛坯的主要差别，在于在零件需要加工的表面上，加上一定的机械加工余量，即毛坯加工余量。3.4基准面的选择3.4.1 粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位子符合图纸要求。粗基准选择应当满足以下要求：粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。3.4.2 精基准选择的原则基准重合原则。即尽可能选择设计基准作为定位基准。这样可以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。基准统一原则，应尽可能选用统一的定位基准。基准的统一有利于保证各表面间的位置精度，避免基准转换所带来的误差，并且各工序所采用的夹具比较统一，从而可减少夹具设计和制造工作。例如：轴类零件常用顶针孔作为定位基准。车削、磨削都以顶针孔定位，这样不但在一次装夹中能加工大多书表面，而且保证了各外圆表面的同轴度及端面与轴心线的垂直度。互为基准的原则。选择精基准时，有时两个被加工面，可以互为基准反复加工。例如：对淬火后的齿轮磨齿，是以齿面为基准磨内孔，再以孔为基准磨齿面，这样能保证齿面余量均匀。自为基准原则。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均匀，可以选择加工表面本身为基准。例如：磨削机床导轨面时，是以导轨面找正定位的。此外，像拉孔在无心磨床上磨外圆等，都是自为基准的例子。此外，还应选择工件上精度高。尺寸较大的表面为精基准，以保证定位稳固可靠。并考虑工件装夹和加工方便、夹具设计简单等。要从保证孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置，能保证次机械零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从机械零件图分析可知，它的面而且占有的面积较大，适于作精基准使用。选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准。3.5工艺装备的选择3.5.1 机床的选择数控机床的合理选用是指通过技术上和经济上的分析、评价与比较，从可以满足相同需要的多种型号、规格的设备中选择最佳的决策。此时需要分析的因素很多，涉及加工工件的尺寸、材料、类型、加工精度、零件数量以及热处理等，应综合这些分析，选择合适的加工用数控机床。选择是应遵循的基本原则有一下三点：（1）要保证对工艺的适用性要求。如典型零件加工工艺中要求的设备选用如下：机盖模具零件：普通机床加工外形及基面数控铣床加工型面高速数控铣床（精加工）抛光或电腐蚀型面；板类零件：双轴铣床或龙门铣床加工大平面立式加工中心上加工各类孔；箱体类零件：立式加工中心上加工底面卧式加工中心上加工四周面各工艺面。（2）要保证加工工件的尺寸的适用性要求，选择好数控机床的规格。（3）要保证工件的加工精度要求，选择合适精度的数控机床。技术上先进在保证加工质量和加工精度要求的前提下，机床的精度要求与工件的精度一致，尽量选用技术先进的机床加工，以提高生产效率。经济上合理对于简单零件，加工过程不复杂的可以选用普通机床进行加工，没有必要把数控机床降为普通机床使用，以降低成本。3.5.2 刀具的选择数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要连接刀具并装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。数控刀具的分类有多种方法。根据刀具结构可分为：整体式；镶嵌式，采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种；特殊型式，如复合式刀具、减振式刀具
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