机电一体化毕业设计（论文）-零件的数控加工工艺及编程.doc

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1、xx 职业职业技技术术学院学院 毕业设计（论文）毕业设计（论文） 专题名称专题名称 零件的数控加工工艺及编程 系系 别别 机机电电工程系工程系 专专 业业 机电一体化 班班 级级 机电 083 姓姓 名名 姜磐磐 指导教师指导教师 王王 谦谦 二 00 年 6 月 1 日 目目 录录 关于手工编程的意义和作用关于手工编程的意义和作用.1 一、毕业设计目的.2 二、设计内容与要求.2 三、设计步骤.2 四、毕业设计工作进度表.4 五、数控机床的介绍.4 数控编程设计课题数控编程设计课题21 课题 1 数控铣削编程铣凸轮21 1.凸轮图样21 2.加工工艺21 3.加工程序28 课题 2 数控铣削

2、编程铣型腔板31 1.型腔板图样31 2.加工工艺31 3.加工程序37 课题 3 数控车削编程车螺纹轴41 1、工艺分析：41 2、编程方法分析：42 3、加工程序43 课题 4 数控车削编程车圆头轴45 1、工艺分析：45 2、编程方法分析：46 3、加工程序47 参考文献参考文献.49 后记后记.50 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 1 页 关于手工关于手工编编程的意程的意义义和作用和作用 XXX 083 机电一体化 摘摘 要要本设计是针对零件的数控加工工艺制定及程序编制（手工编程）， 通过几个典型车削和铣削零件的数控加工工艺制定及程序编制， 能够较为熟练地掌握手工

3、编程的一般步骤，尤其是工序卡片的填 写、刀具清单的填写、加工路线图的填写、数控编程时基点坐标的 计算（捕捉）、文档的图文混排等，锻炼和培养自己的文献搜索能 力、数控程序编制能力、数控机床的操作能力、计算机操作能力等。 本文用手工编程的方法设计了几种图形的加工程序，分析了它们 的加工工艺及几种常用的编程代码。手工编程对于初学数控技术 的人来说是一门必需要掌握的知识，它可以让我们对数控技术有 更加深入的了解，可以拓宽我们的思维方式，所以手工编程这门 学问是我们学数控技术的人一定要掌握的。 关关键词键词数控 车削 铣削 加工工艺 手工编程 卡片 基点坐标 一、毕业设计目的一、毕业设计目的 毕业设计是

4、学生在学校期间的最后一个教学环节，是考核学生的基础 理论与专业知识、技术水平以及实际应用能力和文字、语言表达能力，是 综合运用所学理论技能知识与生产实践相结合能力的重要依据，是培养和 提高学生综合应用能力的重要环节。学生必须运用所学理论知识和技能知 识，并结合生产实践按要求完成“毕业设计任务书”所规定的全部内容。 二、设计内容与要求二、设计内容与要求 本设计的内容及要求如下： 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 2 页 1、 自行设计数控轴类和盘类零件的编程； 2、 利用 CAD/CAM 软件或 CAD 软件绘制该些零部件三维实体图； 3、 设计该产品的加工工艺流程，并填写加

5、工工艺过程卡片；要求必 须用到数控铣的加工方式； 4、 利用 CAD/CAM 软件（或手工编程）生成加工该产品的 NC 代码程序； 5、 利用学院现有数控加工设备加工该产品，加工精度按要求执行； 6、 记录和总结整个设计过程，编写毕业设计（论文）说明书 ，要 求不少于 10000 字； 三、设计步骤三、设计步骤 1、 确定设计产品和设计题目。 A、应先对一些机械加工企业或机械产品市场进行调查了解，同时 注意观察身边的一些精巧用品，扩大视野范围，为确定设计目 标奠定基础。 B、确定为设计目标的产品必须经数控车削或数控铣削加工方式。 C、考虑学院的设备条件和加工条件确定设计产品； D、可在原产品基

6、础上根据实用性和功能性进行一定的结构改进； 2、 计算机绘制产品的零部件图 选择一种熟悉的 CAD/CAM 软件或 CAD 软件绘制该产品的各零部件 三维实体图。图中应详尽的标出各结构部分的尺寸、精度公差。如有 需要，可以采用二维图表示尺寸和精度。 3、 工艺设计 设计该产品的加工方案和工艺流程，并确定每一道工序的加工机 床类型；工、夹、量具等工具设备；以及走刀路径、切削速度、加工 余量、主轴转速和切削液等加工参数，同时填写加工工序过程卡片。 注意数控机床类型和工、夹、量具等工具设备应与学院的设备型号相 一致。 4、 生成 NC 代码程序 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第

7、3 页 在此提倡采用自动编程方式生成零件的 NC 代码程序（形状简单的 平面类零件可以采用手工编程方式） ，步骤如下： A、将绘制好的产品零部件图输出到某一 CAD/CAM 软件环境中（若 直接在该软件中绘图则可以省略此步） ； B、按照已确定好的加工方式和加工参数进行设置，生成加工刀具 路径； C、选用合适的后置处理器，生成加工该零件的 NC 代码。若没有与 现有数控系统格式相同的后置处理器，则需选用相近的后置处 理器，并对生成的 NC 代码进行一定的修改。 5、 数控加工 利用学院现有数控加工设备加工该产品的各零件，加工步骤如下： A、准备加工机床，并检查机床各部件的运行情况和运动精度。必

8、 要时利用水平仪和千分表检测机床导轨和主轴精度。 B、准备所需要的工、夹、量具等工具设备，并进行一定的精度检 查。若需要专用工、夹、量具，还应特别制作。在此因时间原 因不提倡采用专用工、夹、量具。 C、检查 NC 代码程序。包括检查程序的格式、主轴转速、切削速度、 换刀方式等的设置有无错漏等。 D、将生成的 NC 代码程序传输到数控机床进行加工。 加工中应密切注意加工情况，一旦出现危险情况应紧急停止，以 防出现伤害意外。加工后应注意收拾工具、机床回位和清理机床。 6、 编写毕业设计（论文）说明书 根据记录和总结整个设计过程，编写毕业设计（论文）说明书 ， 要求不少于 10000 字。在毕业设计

9、（论文）说明书中要求说明的 内容如下： A、采用何种 CAD/CAM 软件或 CAD 软件绘制该产品的各零部件图， 为什么？ B、 工艺设计时如何确定加工方案和工艺流程，如何选择加工机 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 4 页 床和工、夹、量具等工具设备，以及确定走刀路径、切削速度、 加工余量、主轴转速和切削液等加工参数的方法和计算过程。 C、 生成 NC 代码程序时的后置处理方式，选择的后置处理器名 称，现有加工机床数控系统和代码格式要求以及修改代码的大 致过程； D、向数控机床传输 NC 代码程序的方式和传输参数的设置； E、数控加工过程中有必要说明的情况； F、 附列

10、零部件的 NC 代码程序。 四四、数控机床的介绍、数控机床的介绍 2003 年开始，中国就成了全球最大的机床消费国，也是世界上最大的 数控机床进口国。目前正在提高机械加工设备的数控化率，1999 年，我们 国家机械加工设备数控华率是 58，目前预计是 1520之间。目前世 界最大的三家厂商是：日本法拉克、德国西门子、日本三菱等等。国内由 华中数控、航天数控等。国内的数控系统刚刚开始产业化、水平质量一般。 高档次的系统全都是进口。 华中数控这几年发展迅速，软件水平相当不错， 但差就差在电器硬件上，故障率比较高。华中数控也有意向数控机床业进 军，但机床的硬件方面不行，质量精度一般。目前国内一些大厂

11、还没有采 用华中数控的。广州机床厂的简易数控系统也不错。 我们国家机床业最薄 弱的环节在数控系统上。 （一） 、 什么是数控机床 车、铣、刨、磨、镗、钻、电火花、剪板、折弯、激光切割等等都是机 械加工方法，所谓机械加工，就是把金属毛坯零件加工成所需要的形状， 包含尺寸精度和几何精度两个方面。能完成以上功能的设备都称为机床， 数控机床就是在普通机床上发展过来的，数控的意思就是数字控制。给机 床装上数控系统后，机床就成了数控机床。当然，普通机床发展到数控机 床不只是加装系统这么简单，例如：从铣床发展到加工中心，机床结构发 生变化，最主要的是加了刀库，大幅度提高了精度。加工中心最主要的功 能是铣、镗

12、、钻的功能。 我们一般所说的数控设备，主要是指数控车床和 加工中心。 我国目前各种门类的数控机床都能生产，水平参差不齐，有的 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 5 页 是世界水平，有的比国外落后 1015 年，但如果国家支持，追赶起来也不 是什么问题，例如：去年，沈阳机床集团收购了德国西思机床公司，意义 很大，如果大力消化技术，可以缩短不少差距。大连机床公司也从德国引 进了不少先进技术。上海一家企业购买日本著名的机床制造商池贝。 ， 近 几年随着中国制造的崛起，欧洲不少企业倒闭或者被兼并，如马毫、斯滨 纳等。日本经济不景气，有不少在 80 年代很出名的机床制造商倒闭， 例

13、如：新泻铁工所。 （二） 数控设备的发展方向 智能化 网络化 高速 高精度 （三） 、 数控系统的构成 显示器、控制器伺服、伺服电机、和各种开关、传感器 （四） 、 机床精度 1、 机械加工机床精度分静精度、加工精度（包括尺寸精度和几何精度） 、定位精度、重复定位精度等 5 种。 2、 机床精度体系：目前我们国家内承认的大致是四种体系：德国 VDI 标准、日本 JIS 标准、国际标准 ISO 标准、国标 GB，国标和国际标准差不多。 3、 看一台机床水平的高低，要看它的重复定位精度，一台机床的重复 定位精度如果能达到 0.005mm(ISO 标准.、统计法),就是一台高精度机床， 在 0.00

14、5mm(ISO 标准.、统计法)以下，就是超高精度机床，高精度的机床，要 有最好的轴承、丝杠。 4、 加工出高精度零件，不只要求机床精度高，还要有好的工艺方法、 好的夹具、好的刀具。 （五） 、目前世界著名机床厂商在我国的投资情况 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 6 页 1、2000 年，世界最大的专业机床制造商马扎克（MAZAK）在宁夏银川 投资建了名为“宁夏小巨人机床公司”的机床公司，生产数控车床、立式 加工中心和车铣复合中心。机床质量不错，目前效益良好，年产 600 台， 目前正在建 2 期工程，建成后可以年产 1200 台。 2、2003 年，德国著名的机床制造商

15、德马吉在上海投资建厂，目前年 组装生产数控车床和立式加工中心 120 台左右 3、2002 年，日本著名的机床生产商大隈公司和北京第一机床厂合资 建厂，年生产能力为 1000 台，生产数控车床、立式加工中心、卧式加工中 心。 4、韩国大宇在山东青岛投资建厂，目前生产能力不知。 5、台湾省的著名机床制造商友嘉在浙江萧山投资建厂，年生产能力 800 台。 （六） 、数控机床刀具及其正确数控机床刀具及其正确选选用用 数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它 不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。CAD/CAM 技术的 发展，使得在数控加工中直接利用 CAD 的设计数据

16、成为可能，特别是 DNC 系统微机与数控机床的联接，使得设计、工艺规划及编程的整个过程全部 在计算机上完成，一般不需要输出专门的工艺文件。目前，许多 CAD/CAM 软件包都提供自动编程功能，这些软件一般是在编程界面中提示工艺规划 的有关问题，如，刀具选择、加工路径规划、切削用量设定等，编程人员 只要设置了有关的参数，就可以自动生成 NC 程序并传输至数控机床完成加 工。 因此，数控加工中的刀具选择和切削用量确定是在人机交互状态下完 成的，这与普通机床加工形成鲜明的对比，同时也要求编程人员必须掌握 刀具选择和切削用量确定的基本原则，在编程时充分考虑数控加工的特点， 能够正确选择刀刃具及切削用量

17、。 数控加工常用刀具的种类及特点 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。刀柄要联接刀具并 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 7 页 装在机床动力头上，因此已逐渐标准化和系列化。 1.数控刀具的分类 根据刀具结构可分为： 整体式； 镶嵌式，采用焊接或机夹式联接，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、减震式刀具等。 根据制造刀具所用的材料可分为： 高速钢刀具； 硬质合金刀具； 金刚石刀具； 其他材料刀具，如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等。 从切削工艺上可分为： 车削刀具，分外圆、内孔、螺

18、纹、切割刀具等多种； 钻削刀具，包括钻头、铰刀、丝锥等； 镗削刀具； 铣削刀具等。 为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等的要求，近几年 机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的 30%40%，金属切除量占总数的 80%90%。 2. 数控刀具的特点 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比，有许多不同的要求，主要有 以下特点： 刚性好(尤其是粗加工刀具)、精度高、抗振及热变形小； 互换性好，便于快速换刀； 寿命高，切削性能稳定、可靠； 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 8 页 刀具的尺寸便于调整，以减少换刀调整时间； 刀具应能可靠地断屑或卷屑，以利于切

19、屑的排除； 系列化、标准化，以利于编程和刀具管理。 数控加工刀具的选择 ： 刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加 工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选 用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和 精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加 工的刚性。 选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。生产 中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀；铣削平面时，应选硬质合 金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀；加工毛坯表面或粗加 工孔时，可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀；对一些立体型面和变

20、斜角轮 廓外形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。 在进行自由曲面(模具)加工时，由于球头刀具的端部切削速度为零， 因此，为保证加工精度，切削行距一般采用顶端密距，故球头常用于曲面 的精加工。而平头刀具在表面加工质量和切削效率方面都优于球头刀，因 此，只要在保证不过切的前提下，无论是曲面的粗加工还是精加工，都应 优先选择平头刀。另外，刀具的耐用度和精度与刀具价格关系极大，必须 引起注意的是，在大多数情况下，选择好的刀具虽然增加了刀具成本，但 由此带来的加工质量和加工效率的提高，则可以使整个加工成本大大降低。 在加工中心上，各种刀具分别装在刀库上，按程序规定随时进行选刀 和换刀

21、动作。因此必须采用标准刀柄，以便使钻、镗、扩、铣削等工序用 的标准刀具迅速、准确地装到机床主轴或刀库上去。编程人员应了解机床 上所用刀柄的结构尺寸、调整方法以及调整范围，以便在编程时确定刀具 的径向和轴向尺寸。目前我国的加工中心采用 TSG 工具系统，其刀柄有直 柄(3 种规格)和锥柄(4 种规格)2 种，共包括 16 种不同用途的刀柄。 在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 9 页 人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。 一般应遵循以下原则：尽量减少刀具数量；一把刀具装夹后，应完成 其所

22、能进行的所有加工步骤；粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同 尺寸规格的刀具；先铣后钻 ；先进行曲面精加工，后进行二维轮廓精 加工；在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提 高生产效率等。 加工过程中切削用量的确定 合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但 也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的 前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据机床说明书、 切削用量手册，并结合经验而定。具体要考虑以下几个因素： 切削深度 ap。在机床、工件和刀具刚度允许的情况下，ap 就等于加工 余量，这是提高生产率的一个有效措施。为了保证零件

23、的加工精度和表面 粗糙度，一般应留一定的余量进行精加工。数控机床的精加工余量可略小 于普通机床。 切削宽度 L。一般 L 与刀具直径 d 成正比，与切削深度成反比。经济 型数控机床的加工过程中，一般 L 的取值范围为：L=(0.60.9)d。 切削速度 V。提高 V 也是提高生产率的一个措施，但 v 与刀具耐用度 的关系比较密切。随着 v 的增大，刀具耐用度急剧下降，故 v 的选择主要 取决于刀具耐用度。另外，切削速度与加工材料也有很大关系，例如用立 铣刀铣削合金刚 30CrNi2MoVA 时，v 可采用 8m/min 左右；而用同样的立铣 刀铣削铝合金时，V 可选 200m/min 以上。

24、主轴转速 n(r/min)。主轴转速一般根据切削速度 v 来选定。计算公式 为：V=pnd/1000。数控机床的控制面板上一般备有主轴转速修调(倍率)开 关，可在加工过程中对主轴转速进行整倍数调整。 进给速度 Vf。VF 应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和 工件材料来选择。Vf 的增加也可以提高生产效率。加工表面粗糙度要求低 时，Vf 可选择得大些。在加工过程中，Vf 也可通过机床控制面板上的修调 开关进行人工调整，但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 10 页 的限制。 随着数控机床在生产实际中的广泛应用，量化生产线

25、的形成，数控编 程已经成为数控加工中的关键问题之一。在数控程序的编制过程中，要在 人机交互状态下即时选择刀具和确定切削用量。因此，编程人员必须熟悉 刀具的选择方法和切削用量的确定原则，从而保证零件的加工质量和加工 效率，充分发挥数控机床的优点，提高企业的经济效益和生产水平。 （七） 、数控加工工数控加工工艺艺路路线线的的设计设计 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，因而要与普通加工工艺 衔接好。

26、 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 的工件，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。有些工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

27、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 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 工的都要将工序分开。 2、顺序的安排 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 11 页 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、夹紧方式或同一把刀具加工的

28、工序，最好连续加工， 以减少重复定位次数、换刀次数与挪动压板次数； 3、数控加工工艺与普通工序的衔接 数控加工工序前后一般都穿插有其它普通加工工序，如衔接得不好就 容易产生矛盾。因此在熟悉整个加工工艺内容的同时，要清楚数控加工工 序与普通加工工序各自的技术要求、加工目的、加工特点，如要不要留加 工余量，留多少；定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术 要求；对毛坯的热处理状态等，这样才能使各工序达到相互满足加工需要， 且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据 （八） 、零件毛坯的零件毛坯的选择选择 材料的成形过程是机械制造的重要工艺过程。机器制造中，大部分零 件是先通过铸造成形、锻压成

29、形、焊接成形或非金属材料成形方法制得毛 坯，再经过切削加工制成的。毛坯的选择，对机械制造质量、成本、使用 性能和产品形象有重要的影响，是机械设计和制造中的关键环节之一。 通常，零件的材料一旦确定，其毛坯成形方法也大致确定了。例如， 零件采用 ZL202、HT200、QT600-2 等，显然其毛坯应选用铸造成形；齿轮 零件采用 45 钢、LD7 等常采用锻压成形；零件采用 Q235、08 钢等板、带 材，则一般选用切割、冲压或焊接成形；零件采用塑料，则选用合适的塑 料成形方法；零件采用陶瓷，则应选用陶瓷成形方法。反之，在选择毛坯 成形方法时，除了考虑零件结构工艺性之外，还要考虑材料的工艺性能能

30、否符合要求。 毛坯选择的原则，应在满足使用要求的前提下，尽可能地降低生产成 本，使产品在市场上具有竞争能力。 1. 工工艺艺性原性原则则 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 12 页 零件的使用要求决定了毛坯形状特点，各种不同的使用要求和形状特 点，形成了相应的毛坯成形工艺要求。零件的使用要求具体体现在对其形 状、尺寸、加工精度、表面粗糙度等外部质量，和对其化学成分、金属组 织、力学性能、物理性能和化学性能等内部质量的要求上。对于不同零件 的使用要求，必须考虑零件材料的工艺特性（如铸造性能、锻造性能、焊 接性能等）来确定采用何种毛坯成形方法。例如，不能采用锻压成形的方 法和避

31、免采用焊接成形的方法来制造灰口铸铁零件；避免采用铸造成形方 法制造流动性较差的薄壁毛坯；不能采用普通压力铸造的方法成形致密度 要求较高或铸后需热处理的毛坯；不能采用锤上模锻的方法锻造铜合金等 再结晶速度较低的材料；不能用埋弧自动焊焊接仰焊位置的焊缝；不能采 用电阻焊方法焊接铜合金构件；不能采用电渣焊焊接薄壁构件等等。选择 毛坯成形方法的同时，也要兼顾后续机加工的可加工性。如对于切削加工 余量较大的毛坯就不能采用普通压力铸造成形，否则将暴露铸件表皮下的 孔洞；对于需要切削加工的毛坯尽量避免采用高牌号珠光体球墨铸铁和簿 壁灰口铸铁，否则难以切削加工。一些结构复杂，难以采用单种成形方法 成形的毛坯，

32、既要考虑各种成形方案结合的可能性，也需考虑这些结合是 否会影响机械加工的可加工性。 2. 适适应应性原性原则则 在毛坯成形方案的选择中，还要考虑适应性原则。既根据零件的结构 形状、外形尺寸和工作条件要求，选择适应的毛坯方案。 例如，对于阶梯轴类零件，当各台阶直径相差不大时，可用棒料；若 相差较大，则宜采用锻造毛坯。 形状复杂和薄壁的毛坯，一般不应采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯， 通常不采用模锻、压力铸造和熔模铸造，多数采用自由锻、砂型铸造和焊 接等方法制坯。 零件的工作条件不同，选择的毛坯类型也不同。如机床主轴和手柄都 是轴类零件，但主轴是机床的关键零件，尺寸形状和加工精度要求很高， 受力复杂

33、且在长期使用过程中只允许发生很微小的变形，因此要选用具有 良好综合力学性能的 45 钢或 40Cr，经锻造制坯及严格切削加工和热处理 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 13 页 制成；而机床手柄则采用低碳钢圆棒料或普通灰口铸铁件为毛坯，经简单 的切削加工即可完成，不需要热处理。再如内燃机曲轴在工作过程中承受 很大的拉伸、弯曲和扭转应力，应具有良好的综合力学性能，故高速大功 率内燃机曲轴一般采用强度和韧性较好的合金结构钢锻造成形，功率较小 时可采用球墨铸铁铸造成形或用中碳钢锻造成形。对于受力不大且为圆形 曲面的直轴，可采用圆钢下料直接切削加工成形。 3. 生生产产条件兼条件兼

34、顾顾原原则则 毛坯的成形方案要根据现场生产条件选择。现场生产条件主要包括现 场毛坯制造的实际工艺水平、设备状况以及外协的可能性和经济性，但同 时也要考虑因生产发展而采用较先进的毛坯制造方法。 为此，毛坯选择时，应分析本企业现有的生产条件，如设备能力和员 工技术水平，尽量利用现有生产条件完成毛坯制造任务。若现有生产条件 难以满足要求时，则应考虑改变零件材料和（或）毛坯成形方法，也可通 过外协加工或外购解决。 4. 经济经济性原性原则则 经济性原则就是使零件的制造材料费、能耗费、工资费用等成本最低。 在选择坯件的类型和具体的制造方法时，应在满足零件使用要求的前提下， 把几个预选方案作经济性比较，从

35、中选出整体生产成本低廉的方案。一般， 选择毛坯的种类和制造方法时，应使毛坯尺寸、形状尽量与成品零件相近， 从而减少加工余量，提高材料的利用率，减少机械加工工作量。但是毛坯 越精确，制造就越困难，费用也越高。因此，生产纲领大时，应采用精度 高、生产率高的毛坯制造方法，这时虽然一次投资较大，但增大的毛坯制 造费用可由减少的材料消耗及机械加工费用得到补偿。一般的规律是，单 件小批生产时，可采用手工砂型铸造、自由锻造、手工电弧焊、板金钳工 等成形方法，在批量生产时可采用机器造型、模锻、埋弧自动焊或其他自 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 14 页 动焊接方法和板料冲压等成形方法制造

36、毛坯。 5. 可持可持续续性性发发展原展原则则 环境恶化和能源枯竭已是 21 世纪人类必须解决的重大问题，在发展工 业生产的同时，必须考虑环保和节能问题，不能干圈一块厂房，毁一片山 林的蠢事。在工艺流程设计中应考虑可持续发展的原则，应保护子孙后代 的生存环境。必须做到： 1）尽量减少能源消耗，在制定工艺流程中应考虑选择能耗小的成形方 案，并尽量选用低能耗成形方法的材料，合理进行工艺设计，尽量采用净 成形、净终成形的新工艺。 2）不使用对环境有害和会产生对环境有害物质的材料，采用加工废弃 物少、容易再生处理、能够实现回收利用的材料。 3）少用或不用煤、石油等直接作为加热燃料，避免排出大量 CO2

37、 气体， 导致地球温度升高。 （九） 、数控机床加工程序数控机床加工程序编编程方法程方法 正确的加工程序不仅应保证加工出符合图纸要求的合格工件，同时应 能使数控机床的功能得到合理的应用与充分的发挥，以使数控机床能安全、 可靠、高效地工作。数控加工程序的编制过程是一个比较复杂的工艺决策 过程。一般来说，数控编程过程主要包括：分析零件图样、工艺处理、数 学处理、编写程序单、输入数控程序及程序检验，典型的数控编程过程如 图所示。 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 15 页 数控编程步骤： 加工工艺决策 在数控编程之前，编程员应了解所用数控机床的规格、 性能、数控系统所具备的功能及

38、编程指令格式等。根据零件形状尺寸及其 技术要求，分析零件的加工工艺，选定合适的机床、刀具与夹具，确定合 理的零件加工工艺路线、工步顺序以及切削用量等工艺参数，这些工作与 普通机床加工零件时的编制工艺规程基本是相同的。 1.确定加工方案 此 时应考虑数控机床使用的合理性及经济性，并充分发挥数控机床的功能。 2.工夹具的设计和选择 应特别注意要迅速完成工件的定位和夹紧过程，以 减少辅助时间。使用组合夹具，生产准备周期短，夹具零件可以反复使用， 经济效果好。此外，所用夹具应便于安装，便于协调工件和机床坐标系之 间的尺寸关系。 3.选择合理的走刀路线 合理地选择走刀路线对于数 控加工是很重要的。应考虑

39、以下几个方面： (1)尽量缩短走刀路线，减少 空走刀行程，提高生产效率。 (2)合理选取起刀点、切入点和切入方式， 保证切入过程平稳，没有冲击。 (3)保证加工零件的精度和表面粗糙度的 要求。 (4)保证加工过程的安全性，避免刀具与非加工面的干涉。 (5)有 利于简化数值计算，减少程序段数目和编制程序工作量。 4.选择合理的刀 具 根据工件材料的性能、机床的加工能力、加工工序的类型、切削用量以 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 16 页 及其它与加工有关的因素来选择刀具，包括刀具的结构类型、材料牌号、 几何参数。 5.确定合理的切削用量 在工艺处理中必须正确确定切削用量。

40、刀位轨迹计算 在编写 NC 程序时，根据零件形状尺寸、加工工艺路线 的要求和定义的走刀路径，在适当的工件坐标系上计算零件与刀具相对运 动的轨迹的坐标值，以获得刀位数据，诸如几何元素的起点、终点、圆弧 的圆心、几何元素的交点或切点等坐标值，有时还需要根据这些数据计算 刀具中心轨迹的坐标值，并按数控系统最小设定单位（如 0.001mm）将上 述坐标值转换成相应的数字量，作为编程的参数。 在计算刀具加工轨迹前， 正确选择编程原点和工件坐标系是极其重要的。工件坐标系是指在数控编 程时，在工件上确定的基准坐标系，其原点也是数控加工的对刀点。 工件 坐标系的选择原则为: (1)所选的工件坐标系应使程序编制

41、简单； (2)工件 坐标系原点应选在容易找正、并在加工过程中便于检查的位置； (3)引起 的加工误差小。 编制或生成加工程序清单 根据制定的加工路线、刀具运动轨迹、切削 用量、刀具号码、刀具补偿要求及辅助动作，按照机床数控系统使用的指 令代码及程序格式要求，编写或生成零件加工程序清单，并需要进行初步 的人工检查，并进行反复修改。 程序输入 在早期的数控机床上都配备光电读带机，作为加工程序输入设备， 因此，对于大型的加工程序，可以制作加工程序纸带，作为控制信息介质。 近年来，许多数控机床都采用磁盘、计算机通讯技术等各种与计算机通用 的程序输入方式，实现加工程序的输入，因此，只需要在普通计算机上输

42、 入编辑好加工程序，就可以直接传送到数控机床的数控系统中。当程序较 简单时，也可以通过键盘人工直接输入到数控系统中。 数控加工程序正确性校验 通常所编制的加工程序必须经过进一步的校 验和试切削才能用于正式加工。当发现错误时，应分析错误的性质及其产 生的原因，或修改程序单，或调整刀具补偿尺寸，直到符合图纸规定的精 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 17 页 度要求为止 （十） 、数控加工中心的基本指令数控加工中心的基本指令 数控程序由若干条单节指令构成，程序名由 Q_(即后加 4 位数字) 组成。 1） 单字节指令格式 形式：N_G_X_Y_Z_R_F_S_T_M_ 其中：N

43、_段号，后接二位或三位数字构成，仅在起始段单节出现。 G_ 准备机能，后接两位数字构成。 X,Y,Z：坐标值，有公制与英制两种，有 G 指令指定。 R_半径值，当圆弧小于 180 度时为正。 F_进给速度。 S-主轴转速。 T-刀具代码，后接两位数字，从刀库中选择刀具指令。 M_辅助指令，后接两位数字组成。 2）G 代码（见附录代码表） G 代码为准备功能代码，它可以用于确定机床的运行状态，动作方式 等功能。 (1) G54-G59 工作坐标系设定 可设定六个工件坐标系供选择，每个 坐标系相对机械原点的位置通过面板设定。 (2) G20,G21 G20:英值输入； G21：公制输入； 开机默认

44、值为公制，在程序中用 G20(G21)来实现英，公值转换。 (3) G90,G91 G90: 绝对值指令。 G91：增量值指令。 (4) G17,G18,G19 坐标平面选择指令 G17：XP YP 平面指定 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 18 页 G18：ZP XP 平面指定 G19：YP ZP 平面指定 (5) G00 快速定位 指令格式：G00X_Y_(Z_)若一旦指定了 G01,G02 或 G03，则 G00 便无效。 (6) G01 直线切削是以设定的速度从现在的位置移止下一位置。 指令格式：G00X_Y_F_; (7) G02,G03 圆弧切削。 G02 为

45、顺时针切削,G03 为逆时针切削。 指令格式：G00X_Y_R_F_;或 X_Y_I_J_F_; 其中，R_半径值，当圆弧小于 180 度时，R 为正，反之为负。 (8) 刀具半径补偿 G41:刀具前进方向左偏； G42:刀具前进方向右偏； G41:刀偏取消。 注意：刀偏指令起始段或取消段，只能用 G00 或 G01 指令，不能用 G02 或 G03 指令。因为在这两段中刀偏轨迹是个过渡过程。 3）M 代码 M 代码为辅助功能代码，主要用于控制与机床有关的开，关动作。 G 码一览表 G 指令组别功 能 G0001 定位（快速移动） G0101 直线插补（切削进给） G0201 圆弧插补/螺旋线

46、 CW(顺时针) G0301 圆弧插补/螺旋线 CCW(逆时针) G0400 暂停 G1702 XY 平面选择 G1802 ZX 平面选择 G1902 YZ 平面选择 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 19 页 G2800 返回参考点 G2900 从参考点返回 G7006 英制输入 G7106 公制输入 G4007 取削刀尖 R 补偿 G4107 刀尖 R 补偿（左） G4207 刀尖 R 补偿（右） G5200 设置局部坐标系 G5300 选择机床坐标系 G54*14 选择工作坐标系 1 G5514 选择工作坐标系 2 G5614 选择工作坐标系 3 G5714 选择工作

47、坐标系 4 G5814 选择工作坐标系 5 G9003 绝对命令 G9103 增量命令 G9200 建立工件坐标系 G9405 每分进给 G9505 每转进给 G9810 在固定循环中返回到初始点 G9910 在固定循环中返回到 R 点 注 1：除 G00 组以外的指令为模态指令。 注 2：在 G 功能后面标有“*”号的指令，是指开机时，CNC 具有的 工作状态。 注 3：G00 组指令为一次性指令,即只在其指令的程序段中有效 M_代码一览表 M 代码功 能M 代码功 能 M00 程序停止 M19 主轴定位 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 20 页 M01 选择性程序停止

48、 M20 主轴定位解除 M02 程序结束 M30 程序结束及返回 M03 主轴正转 M48 切削进给率调整有效 M04 主轴反转 M49 切削进给率调整无效 M05 主轴停止 M50 钻头中心切削液 ON M06 自动换刀 M54 高压力切削液 ON M08 切削液 ON M56 高压力切削液 OFF M09 切削液 OFF M70 作业结束灯 M13 主轴正转,切削液 ON M98 调子程序 M14 主轴反转,切削液 ON M99 子程序返回 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 21 页 数控数控编编程程设计课题设计课题 课题课题 1 数控铣削编程数控铣削编程铣凸轮铣凸轮

49、已知：毛坯直径为 127mm，毛坯高度为 22mm，材料为 45#钢，要求：加 工成如下图所示的零件，数量 1，工时定额 5 h，技术等级高级。 产品图形： 1.凸凸轮图样轮图样 宿州职业技术学院毕业论文宿州职业技术学院毕业论文 第 22 页 2.加工工加工工艺艺 2.1 工艺分析 由于零件毛坯直径为 127mm，首先用电磁吸盘吸住毛坯将毛坯直径 加工到 125。 编程原点设在工件的圆上，起刀点的位置设在坐标为（150，0，50） 的位置。 主要加工内容有：以圆心为中心的 25mm.30mm 的凸台，以及一条 宽度 15mm，深度 10mm 的凸轮且凸轮的半径与圆心的尺寸偏差 js 9. 如零件图 XKG01 所示，零件结构简单,包含了平面，圆弧，内外轮廓， 挖槽，钻孔和忽孔且大部分尺寸达到 IT8IT7 的精度。 工件选用机用平 口钳装夹，固定钳口,使之与工作台 X 轴移动方向平行。在工件下表面与平 口钳之间放入精度教高的平行垫块（注意垫块厚度与宽度适当，25 孔正 下方，不能放置垫块） ，利用木锤或铜锤敲击工件。工件的 X，Y 轴零点位 于工件上表面的中心位置。 根据图样要求加工零件，粗铣