数控技术毕业设计（论文）-单机减速输出轴的设计.doc

单机减速输出轴的设计 前 言本毕业设计说明书是根据大专三年在学校所学专业知识的归纳、总结、实践而写的。21世纪，机械制造业的竞争，其实质就是数控技术的竞争，也是数控人才的竞争。市场急需数控人才，为此各职业院校都加大了数控人才的培养力度，对数控专业教学的课程体系和教学方式也进行了有益的探索和实践。为了提高数控技术的本领，对所学的知识加以巩固，本论文突出了数控加工的特点，零件加工的工艺性的特点，培养我们全面的数控加工能力，能制定出合理的数控加工工艺规程，能够制定加工工艺，编制程序，进行数学处理，自己利用设备执行加工工艺的过程，加工出合格的零件。并掌握加工中夹具的合理选用，了解刀具的材料、特点、以及如何选用刀具等一系列问题。本次毕业设计难度适中、动手能力强，要求能够将理论和实践巧妙的结合在一起，才能够加工出合格的零件。这样有利于自己更进一步的深入了解零件的加工过程，提高实践操作能力。由于本人水平有限、经验不足，设计中难免出现错误和不妥之处，恳请老师和同学批评指正。目 录摘要 41. 数控技术的发展 52. 数控技术发展趋势 62.1性能发展方向62.2功能发展方向72.3体系结构的发展83. 机械加工工艺分析 93.1工艺路线的拟订 93.2机床设备与工艺装备的选择123.3工艺的经济分析124. 数控加工工艺与分析124.1数控加工工艺主要包括以下内容134.2数控加工的工艺特点134.3数控加工工艺设计的主要内容144.4数控加工工艺设计144.5数控加工工艺分析164.6数控加工工艺路线设计185数控编程的过程与方法205.1数控编程的过程205.2程序编制方法215.3编制程序216. 总结257. 参考文献26摘 要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。为了解决这一问题在世界各地开始迅速发展数控技术。我国数控技术和产业经过40多年的发展，从无到有，从引进消化到拥有自己独立的自主版权，使我国在机械行业取得了相当大的进步。数控机床的研制始于20世纪40年代末，经过十余年的引进与发展，数控技术已经在汽车、航空、航天、模具制作等行业发挥了巨大的作用。它推动了企业的技术进步和经济效益的增长。数控加工技术已广泛应用于机械制造业，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等。数控技术为精密复杂零件的加工提供了基本条件，但要达到预期的加工效果，编制高质量的数控程序是必不可少的，这是因为数控加工程序不仅包括零件的工艺过程，而且还包括刀具的形状和尺寸、切削用量、走刀路径等工艺信息。对于简单的零件，通常采用手工编程的方法，对于复杂的零件，往往需要借助于自动编程软件编制加工程序，如Pro/ENGINEER、UG、Cimatron、MasterCAM等。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、集成化方向发展。制造企业如何很好的实现高效数控加工的目的，一直是企业领导管理者、研究人员比较关注的核心之一。当今世界各国制造业已广泛采用数控技术，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。数控技术已经成为当今社会的主要机械加工技术。关键词：数控技术 数控编程 机械加工Abstract With the rapid development of science and technology, social structure of mechanical products, performance, accuracy, efficiency and variety of the increasingly high demand for single and small batch products, increasing the proportion of (currently accounting for more than 70%) , the traditional common, machine tools and process equipment has not well adapted to high-quality, high efficiency, diversification of processing requirements. To solve this problem began to develop rapidly in the world of CNC technology. Numerical control technology and industry in China after 40 years of development, from scratch, from the introduction and assimilation into their own separate independent copyright, so that in the machinery industry in China has made considerable progress. Development of CNC machine tools began in the late 20th century, 40 years, more than ten years after the introduction and development of CNC technology has been in the automotive, aviation, aerospace, mold making and other industries has played a huge role. It promoted the companys technological progress and economic growth. CNC machining technology has been widely used in machinery manufacturing, such as CNC milling, boring, turning, wire cutting, EDM processing. CNC technology for the precision machining of complex parts provide the basic conditions, but to achieve the desired processing results, the preparation of high quality CNC program is essential, because the NC machining program includes not only part of the process, but also the tool The shape and size, cutting, walking paths and other process information tool. For simple parts, manual programming methods commonly used for complex parts, often need the help of automatic programming processing software development, such as Pro / ENGINEER, UG, Cimatron, MasterCAM and so on. CNC machine tools has greatly enhanced the performance of machining (traditional machines can not handle precision machining of complex parts.) Improve the processing quality and efficiency, to achieve a flexible automation (as opposed to traditional technologies based on the rigid mass production automation), to intelligent, integrated direction. Manufacturers how to achieve a good purpose and efficient CNC machining, has been business leaders managers, researchers more concerned about one of the core. Manufacturing countries in the world of CNC technology has been widely used to increase manufacturing capacity and level, to improve the dynamic ability to adapt to changing markets and competitiveness. Besides the industrial countries in the world and CNC numerical control technology and equipment will also be listed as countries of strategic materials, not only to take significant steps to develop their own numerical control technology and industry, and in sophisticated technology and equipment, numerical control key aspects of our imposition of closures and restrictions. In short, efforts to develop advanced numerical control technology as the core manufacturing technology has become the worlds developed countries to accelerate economic development, enhance the comprehensive national strength and an important way to statehood. CNC technology has become the main social machining technology. Keywords: CNC machining CNC programming technology machining operation第一章 数控技术的发展随着计算机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控技术是关键技术，它集微电子、计算机、信息处理、自动检测、自动控制等高新技术于一体，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化、智能化起着举足轻重的作用。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。 长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。CAD/CAM和CNC之间没有反馈控制环节，整个制造过程中CNC只是一个封闭式的开环执行机构。在复杂环境以及多变条件下，加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数，无法在现场环境下根据外部干扰和随机因素实时动态调整，更无法通过反馈控制环节随机修正CAD/CAM中的设定量，因而影响CNC的工作效率和产品加工质量。由此可见，传统CNC系统的这种固定程序控制模式和封闭式体系结构，限制了CNC向多变量智能化控制发展，已不适应日益复杂的制造过程，因此，对数控技术实行变革势在必行。第二章 数控技术发展趋势2.1性能发展方向(1)高速高精高效化速度、精度和效率是机械制造技术的关键性能指标。由于采用了高速CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统以及带高分辨率绝对式检测元件的交流数字伺服系统，同时采取了改善机床动态、静态特性等有效措施，机床的高速高精高效化已大大提高。(2)柔性化包含两方面：数控系统本身的柔性，数控系统采用模块化设计，功能覆盖面大，可裁剪性强，便于满足不同用户的需求；群控系统的柔性，同一群控系统能依据不同生产流程的要求，使物料流和信息流自动进行动态调整，从而最大限度地发挥群控系统的效能。(3)工艺复合性和多轴化以减少工序、辅助时间为主要目的的复合加工，正朝着多轴、多系列控制功能方向发展。数控机床的工艺复合化是指工件在一台机床上一次装夹后，通过自动换刀、旋转主轴头或转台等各种措施，完成多工序、多表面的复合加工。数控技术轴，西门子880系统控制轴数可达24轴。(4)实时智能化早期的实时系统通常针对相对简单的理想环境，其作用是如何调度任务，以确保任务在规定期限内完成。而人工智能则试图用计算模型实现人类的各种智能行为。科学技术发展到今天，实时系统和人工智能相互结合，人工智能正向着具有实时响应的、更现实的领域发展，而实时系统也朝着具有智能行为的、更加复杂的应用发展，由此产生了实时智能控制这一新的领域。在数控技术领域，实时智能控制的研究和应用正沿着几个主要分支发展：自适应控制、模糊控制、神经网络控制、专家控制、学习控制、前馈控制等。例如在数控系统中配备编程专家系统、故障诊断专家系统、参数自动设定和刀具自动管理及补偿等自适应调节系统，在高速加工时的综合运动控制中引入提前预测和预算功能、动态前馈功能，在压力、温度、位置、速度控制等方面采用模糊控制，使数控系统的控制性能大大提高，从而达到最佳控制的目的。2.2功能发展方向(1)用户界面图形化用户界面是数控系统与使用者之间的对话接口。由于不同用户对界面的要求不同，因而开发用户界面的工作量极大，用户界面成为计算机软件研制中最困难的部分之一。当前INTERNET、虚拟现实、科学计算可视化及多媒体等技术也对用户界面提出了更高要求。图形用户界面极大地方便了非专业用户的使用，人们可以通过窗口和菜单进行操作，便于蓝图编程和快速编程、三维彩色立体动态图形显示、图形模拟、图形动态跟踪和仿真、不同方向的视图和局部显示比例缩放功能的实现。(2)科学计算可视化科学计算可视化可用于高效处理数据和解释数据，使信息交流不再局限于用文字和语言表达，而可以直接使用图形、图像、动画等可视信息。可视化技术与虚拟环境技术相结合，进一步拓宽了应用领域，如无图纸设计、虚拟样机技术等，这对缩短产品设计周期、提高产品质量、降低产品成本具有重要意义。在数控技术领域，可视化技术可用于CAD/CAM，如自动编程设计、参数自动设定、刀具补偿和刀具管理数据的动态处理和显示以及加工过程的可视化仿真演示等。(3)插补和补偿方式多样化多种插补方式如直线插补、圆弧插补、圆柱插补、空间椭圆曲面插补、螺纹插补、极坐标插补、2D+2螺旋插补、NANO插补、NURBS插补(非均匀有理B样条插补)、样条插补(A、B、C样条)、多项式插补等。多种补偿功能如间隙补偿、垂直度补偿、象限误差补偿、螺距和测量系统误差补偿、与速度相关的前馈补偿、温度补偿、带平滑接近和退出以及相反点计算的刀具半径补偿等。(4)内装高性能PLC数控系统内装高性能PLC控制模块，可直接用梯形图或高级语言编程，具有直观的在线调试和在线帮助功能。编程工具中包含用于车床铣床的标准PLC用户程序实例，用户可在标准PLC用户程序基础上进行编辑修改，从而方便地建立自己的应用程序。(5)多媒体技术应用多媒体技术集计算机、声像和通信技术于一体，使计算机具有综合处理声音、文字、图像和视频信息的能力。在数控技术领域，应用多媒体技术可以做到信息处理综合化、智能化，在实时监控系统和生产现场设备的故障诊断、生产过程参数监测等方面有着重大的应用价值。2.3体系结构的发展(1)集成化采用高度集成化CPU、RISC芯片和大规模可编程集成电路FPGA、EPLD、CPLD以及专用集成电路ASIC芯片，可提高数控系统的集成度和软硬件运行速度。应用FPD平板显示技术，可提高显示器性能。平板显示器具有科技含量高、重量轻、体积小、功耗低、便于携带等优点，可实现超大尺寸显示，成为和CRT抗衡的新兴显示技术，是21世纪显示技术的主流。应用先进封装和互连技术，将半导体和表面安装技术融为一体。通过提高集成电路密度、减少互连长度和数量来降低产品价格，改进性能，减小组件尺寸，提高系统的可靠性。(2)模块化硬件模块化易于实现数控系统的集成化和标准化。根据不同的功能需求，将基本模块，如CPU、存储器、位置伺服、PLC、输入输出接口、通讯等模块，作成标准的系列化产品，通过积木方式进行功能裁剪和模块数量的增减，构成不同档次的数控系统。(3)网络化机床联网可进行远程控制和无人化操作。通过机床联网，可在任何一台机床上对其它机床进行编程、设定、操作、运行，不同机床的画面可同时显示在每一台机床的屏幕上。(4)通用型开放式闭环控制模式采用通用计算机组成总线式、模块化、开放式、嵌入式体系结构，便于裁剪、扩展和升级，可组成不同档次、不同类型、不同集成程度的数控系统。闭环控制模式是针对传统的数控系统仅有的专用型单机封闭式开环控制模式提出的。由于制造过程是一个具有多变量控制和加工工艺综合作用的复杂过程，包含诸如加工尺寸、形状、振动、噪声、温度和热变形等各种变化因素，因此，要实现加工过程的多目标优化，必须采用多变量的闭环控制，在实时加工过程中动态调整加工过程变量。加工过程中采用开放式通用型实时动态全闭环控制模式，易于将计算机实时智能技术、网络技术、多媒体技术、CAD/CAM、伺服控制、自适应控制、动态数据管理及动态刀具补偿、动态仿真等高新技术融于一体，构成严密的制造过程闭环控制体系，从而实现集成化、智能化、网络化。第三章 机械加工工艺分析3.1工艺路线的拟订 拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步，需顺序完成以下几个方面的工作。 （1）选择定位基准粗基准选择 便于装夹的原则 为使工件定位稳定，夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平整、光洁，不允许有锻造飞边、铸造浇冒口切痕或其它缺陷，并有足够的支承面积。 粗基准一般不得重复使用的原则 在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间位置误差会相当大，因此，粗基一般不得重复使用。（2）选择定位基准精基准的选择原则 基准重合原则 应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，这样可以避免由于基准不重合引起的定位误差。 统一基准原则 应尽可能选择用同一组精基准加工工件上尽可能多的加工表面，以保证各加工表面之间的相对位置关系。 例如，加工轴类零件时，一般都采用两个顶尖孔作为统一精基准来加工轴类零件上的所有外圆表面和端面，这样可以保证各外圆表面间的同轴度和端面对轴心线的垂直度。 互为基准原则 当工件上两个加工表面之间的位置精度要求比较高时，可以采用两个加工表面互为基准反复加工的方法。 例如，车床主轴前后支承轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求，常先以主轴锥孔为基准磨主轴前、后支承轴颈表面，然后再以前、后支承轴颈表面为基准磨主轴锥孔，最后达到图纸上规定的同轴度要求。 自为基准原则 一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为基准 图示为在导轨磨床上磨床身导轨表面，被加工床身1通过楔铁2支承在工作台上，纵向移动工作台时，轻压在被加工导轨面上的百分表指针便给出了被加工导轨面相对于机床导轨的不平行度读数，根据此读数操作工人调整工件1底部的4个楔铁，直至工作台带动工件纵向移动时百分表指针基本不动为止，然后将工件1夹紧在工作台上进行磨削。 在导轨磨床上磨床身导轨面 （3）合理分配加工余量的原则 从保证重要表面加工余量均匀考虑，应选择重要表面作粗基准。 在床身零件中，导轨面是最重要的表面，它不仅精度要求高，而且要求导轨面具有均匀的金相组织和较高的耐磨性。由于在铸造床身时，导轨面是倒扣在砂箱的最底部浇铸成型的，导轨面材料质地致密，砂眼、气孔相对较少，因此要求加工床身时，导轨面的实际切除量要尽可能地小而均匀，故应选导轨面作粗基准加工床身底面，然后再以加工过的床身底面作精基准加工导轨面，此时从导轨面上去除的加工余量可较小而均匀。 （4）表面加工方法的选择 在选择加工方法时，首先根据零件主要表面的技术要求和工厂具体条件，先选定它的最终工序方法，然后再逐一选定该表面各有关前导工序的加工方法。 同一种表面可以选用各种不同的加工方法加工，但每种加工方法所能获得的加工质量、加工时间和所花费的费用却是各不相同的，工程技术人员的任务，就是要根据具体加工条件(生产类型、设备状况、工人的技术水平等)选用最适当的加工方法，加工出合乎图纸要求的机器零件。具有一定技术要求的加工表面，一般都不是只通过一次加工就能达到图纸要求的，对于精密零件的主要表面，往往要通过多次加工才能逐步达到加工质量要求。 例如，加工一个精度等级为IT6、表面粗糙度Ra为0.2m的钢质外圆表面，其最终工序选用精磨，则其前导工序可分别选为粗车、半精车和粗磨。主要表面的加工方案和加工工序选定之后，再选定次要表面的加工方案和加工工序。（5）工序的集中与分散 工序集中原则：按工序集中原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量多些，将许多工序组成一个集中工序，最大限度的工序集中，就是在一个工序内完成工件所有表面的加工。 传统的流水线、自动线生产基本是按工序分散原则组织工艺过程的，这种组织方式可以实现高生产率生产，但对产品改型的适应性较差，转产比较困难。 工序分散原则：按工序分散原则组织工艺过程，就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些，最大限度的工序分散就是每个工序只包括一个简单工步。 采用数控机床、加工中心按工序集中原则组织工艺过程，生产适应性反而好，转产相对容易，虽然设备的一次性投资较高，但由于有足够的柔性，仍然受到愈来愈多的重视。 （6）工序顺序的安排 机械加工工序的安排 先加工定位基准面，再加工其它表面 。先加工主要表面，后加工次要表面 先安排粗加工工序，后安排精加工工序 先加工平面，后加工孔 热处理工序及表面处理工序的安排 为改善工件材料切削性能安排的热处理工序，例如，退火、正火、调质等，应在切削加工之前进行。 为消除工件内应力安排的热处理工序，例如，人工时效、退火等，最好安排在粗加工阶段之后进行。为了减少运输工作量，对于加工精度要求不高的工件也可安排在粗加工之前进行。对于机床床身、立柱等结构较为复杂的铸件，在粗加工前后都要进行时效处理(人工时效或自然时效)，使材料组织稳定，日后不再有较大的变形产生。为提高工件表面耐磨性、耐蚀性安排的热处理工序以及以装饰为目的而安排的热处理工序，例如镀铬、镀锌、发兰等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行。 其它工序的安排 为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序：1)粗加工全部结束之后；2)送往外车间加工的前后；3)工时较长和重要工序的前后；4)最终加工之后。除了安排几何尺寸检验工序之外，有的零件还要安排探伤、密封、称重、平衡等检验工序。 零件表层或内腔的毛刺对机器装配质量影响甚大，切削加工之后，应安排去毛刺工序。零件在进入装配之前，一般都应安排清洗工序。工件内孔、箱体内腔易存留切屑，研磨、珩磨等光整加工工序之后，微小磨粒易附着在工件表面上，要注意清洗。在用磁力夹紧工件的工序之后，要安排去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配线。 3.2机床设备与工艺装备的选择 所选机床设备的尺寸规格应与工件的形体尺寸相适应，精度等级应与本工序加工要求相适应，电机功率应与本工序加工所需功率相适应，机床设备的自动化程度和生产效率应与工件生产类型相适应。工艺装备的选择将直接影响工件的加工精度、生产效率和制造成本，应根据不同情况适当选择。在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺装备(包括夹具、刀具、量具和辅具)；在大批大量生产中，可根据加工要求设计制造专用工艺装备。机床设备和工艺装备的选择不仅要考虑设备投资的当前效益，还要考虑产品改型及转产的可能性，应使其具有足够的柔性。3.3工艺方案的经济分析 经济分析即通过比较各种不同工艺方案的生产成本，选出其中最为经济的加工方案。生产成本包括两部分费用，一部分费用与工艺过程直接有关，另一部分费用与工艺过程不直接有关。与工艺过程直接有关的费用称为工艺成本，工艺成本约占零件生产成本的70%75%。对工艺方案进行经济分析时，只要分析与工艺过程直接有关的工艺成本即可，因为在同一生产条件下与工艺过程不直接有关的费用两相比方案基本上是相等的。第四章 数控加工工艺与分析所谓数控加工工艺，就是采用数控机床加工零件的一种方法。在数控机床上加工零件，首先要考虑的是工艺问题。数控机床加工工艺与普通机床加工工艺大体相同，只是数控机床加工的零件通常相对于普通机床加工的零件要复杂的多，而且数控机床具备一些普通机床所不可能实现的功能。为了充分发挥数控机床的优势，必须熟悉其性能，掌握其特点及使用方法，并在编程前正确的制定加工工艺方案，进行工艺设计并优化后再进行编程。4.1数控加工工艺主要包括以下内容（1） 选择并确定数控加工的零件和内容（2） 零件图纸的数控加工工艺分析（3） 数控加工工艺设计（4） 零件图形的数学处理（5） 数控程序编制（6） 程序的输入校验与修改（7） 首件加工及现场问题的处理（8） 数控加工专用技术文件的定型与归档4.2数控加工的工艺特点数控加工与传统加工在许多方面遵循的原则基本上是一致的。但数控加工自动化程度高、控制功能强、设备费用高，因此也就相应形成了数控加工工艺的自身特点：4.2.1 数控加工的工艺内容十分具体在传统通用机床上进行单件小批加工时，一些具体的工艺问题，如工序中各工步的划分安排，刀具的形状、材料、走刀路线，切削用量等很大程度上都是由操作工人根据自己的经验习惯自行考虑确定的，一般无需工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定。而在数控加工时，上述这些具体的工艺问题，不仅成为数控工艺设计时必须考虑的内容，而且还必须作出正确的选择并编入加工程序中。也就是说，在传统加工中由操作工人在加工中灵活掌握，并可适时地调整许多具体工艺问题和细节，在数控加工时就转变成编程人员必须事先设计和安排的内容。4.2.2 数控加工的工艺工作十分严密在传统通用机床加工时，操作者可根据加工中出现的问题，适时灵活地进行人为调整，以适应实际加工情况。数控加工是按事先编制好的程序自动进行的，在不具备完善的诊断与自适应功能等的情况下，一旦出现故障或事故将可能导致其进一步扩大化。因此，自动化加工必须周密考虑每个细微环节，避免故障或事故的产生。例如钻小孔或小孔攻丝等容易出现断钻或断丝锥情况，工艺上应采取严密周到的措施，尽可能避免出现差错。又如零件图形数学处理的结果将用于编程，其正确性将直接影响最终的加工结果。（3）工序相对集中数控机床通常载有刀库（加工中心）或动力刀架（车削中心）等，并具有立卧主轴或主轴能实现立卧转换，可以完成自动换刀从而实现工序复合，即在一台机床上可完成不同加工面的铣、扩、铰、镗、攻丝等，实现工序的高度集中。4.3数控加工工艺设计的主要内容数控加工工艺设计是对工件进行的数控加工前期工艺准备工作，必须在程序编制以前完成。只有在工艺方案确定后，编程才有依据。实践证明，工艺设计考虑不周是造成数控加工出错的主要原因之一。因为工艺设计的差错，往往造成后续工作的困难，有时甚至要推倒重来。因此，编程前，一定要把工艺设计工作做的尽可能细致，周到。数控加工工艺设计主要包括下列工作内容：1） 根据数控加工适应性，选择并确定零件的数控加工内容2） 对零件进行数控加工的工艺性分析3） 数控加工工艺路线设计拟订4） 数控加工工序设计5） 数控加工专用技术文件的编写4.4数控加工工艺设计数控加工工艺设计原则与内容在许多方面与相应的普通加工工艺相同。只是由于数控加工的一些特点，带来了一些新的不同内容。下面对这些不同点进行简要介绍。4.4.1 学则并确定零件数控加工的内容数控机床有其一系列的优点，但价格昂贵，加上消耗大，维护费用高，导致加工成本的增加。因此从技术和经济等角度出发，对于某个零件来说，并非全部加工工艺过程到适合在数控机床上进行，而往往只选择其中一部分内容采用数控加工。因此，必须对零件图纸进行详细的工艺分析，选择那些适合而需要进行数控加工的内容和工序进行数控加工。工作中应注意结合本单位实际和社会协作情况，立足与解决难题，攻克关键和提高生产率，充分发挥数控加工的优势。一般按以下原则顺序考虑选择。 普通机床无法加工的内容优先 普通机床加工困难，质量难以保证的内容作为重点 普通机床加工效率低，劳动强度大的内容作为平衡上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量，生产率及综合经济效益等方面一般都会得到明显提高。相比之下，下列一些加工内容则不宜采用数控加工 需要通过较长时间占机调整的加工内容，如一毛坯采用划线定位装夹来加工的工序 必须按专用工装协调的孔及其他加工内容 不能在一次安装中加工完成的其他部位此外在选择正确加工内容时，还要选择生产批量，生产周期，工序间周转情况等。尽量做到合理，以充分发挥数控机床的优势，达到多，快，好，省的目的。4.4.2 选择数控加工方法 旋转体类零件的加工。这类零件采用数控车床或数控磨床进行加工。通常车削零件毛坯多为棒料或锻坯，加工余量较大且不均匀，编程时，粗的加工路线往往是考虑的主要问题。孔系零件加工。孔系零件一般采用钻、镗、铰等工艺，其尺寸精度主要由刀具保证，而位置精度主要由机床或夹具导向保证。数控机床一般不采用夹具导向进行孔系加工，而是直接依靠数控机床的坐标控制功能满足孔间的位置精度要求。这类零件通常采用数控钻、镗、铣类机床或加工中心进行加工。从功能上讲，数控铣床或加工中心覆盖了数控钻、镗床，而用于机械行业的纯金属切削类数控钻床作为商业化产品几乎没有生存空间。目前，对于一般单工序的简单孔系加工，通常采用数控铣或数控镗床进行加工；而对于复合工序的复杂孔系加工，一般采用加工中心在一次装夹下，通过自动换刀依次进行加工。平面或曲面轮廓零件的加工。这类零件需要两坐标联动或三坐标联动插补才能进行加工，通常在数控铣床或加工中心上进行。现代数控铣床类系统一般都具备三轴插补功能。对于复杂曲面的加工往往还要增加控制轴才能进行加工。曲面型腔零件的加工。对于一些模具型腔类零件，其表面复杂且不规则，表面质量及尺寸精度要求较高。当零件材料硬度不高时，通常采用数控铣床进行加工。当零件材料硬度很高时，在淬火前进行粗铣，留一定余量在淬火后以电火花成型机加工。随着数控机床技术的发展，高速铣削技术的推广，高硬度模具的加工已经逐步由高速铣削加工来实现，即在淬火前进行粗铣，淬火后进行高速精铣，从而不仅使得模具加工精度高，效率高，周期短，而且模具寿命有较大的提高。4.5 数控加工工艺分析数控加工工艺性分析设计面很广，再此仅从数控加工的可能性和方便性两方面进行考虑。4.5.1 零件尺寸标注是否合编程方便原则 零件图尺寸标注应适应数控加工的特点在数控加工的零件图上，最好以同一基准引注尺寸或直接给出坐标尺寸。这种方法既便于编程，也便于尺寸间的相互协调，在保持设计基准，工艺基准，测量基准与编程原点设置一致性方面带来很大的方便。由于零件设计人员在标注尺寸时，一般较多从零件的功能作用及装配关系方面考虑，实际图纸上往往会出现局部分散的尺寸标注形式，这就会给数控编程加工带来许多不便。通常将局部分散的标注尺寸换算成同一基准集中引注尺寸或直接给出坐标尺寸的标注方法。 构成轮廓的几何元素的条件应充分而不矛盾。在手工编程中，要计算每个节点的坐标；在自动编程中，要对构成零件轮廓的所有几何元素进行定义。因此，在编程时必须充分掌握零件轮廓的几何要素间的相互关系，分析所给条件是否充分。如圆弧与直线、圆弧与圆弧间的连接是否相切必须明确而不能含糊或自相矛盾等。由于设计人员在设计过程中考虑不周等原因，难免会出现参数不全或不明及自相矛盾的情况。此时应与设计人员沟通协商解决。4.5.2 零件各加工部位的结构工艺性是否符合数控加工的特点 零件的内腔与外形在满足使用要求的前提下，最好采用统一的几何类型和尺寸，从而可以减少刀具规格和换刀次数、简化编程、提高加工效率。 内槽圆角的大小决定了加工刀具的最大直径，因而内槽圆角半径不能过小。 零件底平面铣削时，槽底圆角半径不应过大。因为槽底圆角半径不应过大，将致使铣刀圆角过大，而铣刀端刃铣削平面的宽度就越小，加工表面的能力就越差，工艺性越差。 采用统一的基准定位。在加工中，若没有统一的定位基准，无法保证加工后各表面相对位置的准确性。工件重新安装时，会因基准不重合而导致加工后不同表面上轮廓位置及尺寸的不协调。通常要求零件上最好有合适的孔作为定位基准。若没有设置工艺孔。如选择零件上的某次要孔作为工艺孔，将其加工精度提高后作为定位孔。必要时，可在零件上增加工艺凸耳，并在其上作出工艺孔作为后续加工的定位基准，加工完成后视实际情况考虑是否将其切除。此外，通常还要分析零件所要求的加工精度，包括尺寸公差、形位公差、表面粗糙度等是否合适并能否得到保证，有无引起矛盾的多余尺寸或影响工序安排的封闭尺寸等。4.5.3 切削用量的确定在做工艺卡片的过程中，我们就会遇到切削用量的选择，从我个人的情况看，在编制过程中我遇到了很多问题，所以我感觉有必要在编制工艺之前首先复习一下机械制造方面的内容。切削用量是切削加工过程中切削速度，进给量和背吃刀（切削深度）的总称。它是用于调整机床，计算切削；力和切削功率，核算工序成本等所必须的参数。切削速度是切削刃选定点相对于工件的主运动速度，车削时，它的计算公式是：Vc=dn/1000 m/min。进给量F是当主运动旋转一周时，刀具或工件沿进给方向上的位移量F。切削刃上选定点对于工件进给运动的瞬时速度称为进给速度。大小为V=FN。背吃刀量是在车削时工件上已加工表面和待加工表面间的垂直距离，大小为Ap=(Dw-Dm)/2Dw- 工件待加工表面的尺寸 单位为mmDm-工件已加工表面的尺寸 单位为mm切削用量是用于调整机床，计算切削力，切削功率，核算工序成本等所需要的参数。切削用量是切削加工过程中切削速度，进给量和被吃刀量的总称。提高这三个要素都能提高生产效率，三个要素中影响刀具耐用度最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的是切削深度，所以在选择粗加工的切削用量的时候，应该优先考虑选用最大的切削深度，其次考虑选用最大的进给量，最后选用合理的切削速度。切削用量选的高也并不是一定能提高生产效率，因为切削用量选的高以后，刀具的耐用度就会下降，有时就要经常换刀或者刃磨，反而影响生产效率。一般的说，切削用量高，刀具的耐用度就低，我们应以降低刀具损耗，并保证必要的生产效率为原则来选用切削用量。以下有几点参考：1） 制造和刃磨比较复杂的刀具，如铣刀，齿轮刀具等，切削用量可以选的低些，使刀具耐用度高些，反之，如车刀，钻头等，切削用量可以选用高些。2） 装夹和调整比较复杂的刀具，如多刀机床，组合机床等，切削用量可以选择低些，以提高刀具的耐用度。3） 切削大型的工件，为了避免在切削过程中经常换刀，切削用量可以选择低些。4.6数控加工工艺路线设计4.6.1 工序的划分数控机床加工零件，工序一般相对比较集中，在一次装夹中尽可能完成大部分或全部工序。首先应根据零件图样，考虑被加工零件是否可以在一台数控机床上完成整个零件的加工工作，若不能则应决定其中哪一部分在数控机床上加工，哪一部分在其他机床上加工，即对零件的加工工序进行划分。一般工序划分有以下几种方式。 按零件装夹定位方式划分工序。由于每个零件结构形状不同，各表面的技术要求也有所不同，故加工时其定位方式则各有差异。一般加工外形时，以内形定位，加工内形时又以外形定位，因而可根据定位方式的不同来划分工序。 按粗、精加工划分工序。根据零件的加工精度、刚度和变形等因素来划分工序时，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精。此时，可用不同的机床或不同的刀具进行加工。对于刚性差的工件，便于穿插时效、校正工序或调整加紧力。通常在一次装夹中，不允许将零件某一部分表面加工完毕后再加工零件的其他表面，而是应先切除整个零件各加工面的大部分余量。再将其表面精加工一遍，以保证加工精度和表面粗糙度要求。 按所用刀具划分工序。为了减少换刀次数、压缩空程时间、减少不必要的定位误差，可按刀具集中工序的方法加工零件，即在一次装夹中，尽可能用同一把刀具加工出可能加工的所有部位，然后再换另一把刀加工其他部位。在专用数控机床和加工中心中常采用这种方法。4.6.2工步的划分工步的划分主要从加工精度和效率两方面考虑。在一个工序内往往需要采用不同的刀具和切削用量，对不同的表面进行加工。为了便于分析和描述较复杂的工序，在工序内又细分为工步。下面以加工中心为例来说明工步划分的原则。 同一表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，或全部加工表面按先粗后精加工分开进行。 对于既有铣面又有镗孔的零件可先铣面后镗孔。按此方法划分工步，可以提高孔的加工精度。因为铣削时切削力较大，工件易发生变形。先铣面后镗孔，使其有一段时间恢复，可减少有变形引起的对孔的精度的影响，并避免孔口产生毛刺。 按刀具划分工步。某些机床工作台回转时间比换刀时间短，可采用按刀具划分工步，以减少换刀次数，提高加工效率。总之，工序与工步的划分要根据具体零件的结构特点、技术要求等情况综合考虑。4.6.3 加工顺序的安排加工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，重点是保证定位夹紧时工件的刚性和有利于保证加工精度。加工顺序安排一般应按下致电原则进行。 上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧。 先进行外型加工工序，后进行内型加工工序。 以相同定位、夹紧方式或同一把刀具加工的工序，最好连续进行，以减少重复定位次数（有色金属零件尤其重要），换刀次数与挪动压紧元件次数。 在同一次安装中进行的多道工序，应先安排对工件刚性破坏较小的工序。4.6.4 数控加工工序与普通工序的衔接数控加工的工艺路线设计常常仅是几道数控加工工艺过程，而不是反映毛坯到成品的整个工艺过程。由于数控加工工序常