毕业设计（论文）基于PROE的复杂曲面数控铣床加工.doc

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1、华中科技大学文华学院毕业设计（论文）基于PRO/E的复杂曲面数控铣床加工学 生 姓 名： 学号： 学 部 （系）： 专 业 年 级： 指 导 教 师： 职称或学位： 教授 2011年5月19日目 录摘要I关键词I AbstractIIKey wordsII前言1. PRO/E与数控加工概述11.1数控加工技术的发展历程11.2数控加工原理、特点及主要过程21.3 数控机床的组成及工作原理31.4 数控铣削加工特点41.5 数控编程技术的发展概况41.6 数控加工技术的发展方向51.7 PRO/E软件在行业应用中的概述61.8 Pro/ENGINEER NC 加工操作流程62. 减速器上箱盖工艺

2、分析92.1减速器上箱盖二维工程图和主要尺寸92.2分析减速器上箱盖图样102.3 确定加工流程112.4确定装夹方案122.5 机床刀具和切削用量的选择133. 铣削加工参数优化方法的应用173.1 优化的数学建模17 3.1.1 模型决策变量17 3.1.2 以最低生产成本标准为目标的优化目标函数17 3.1.3 多目标优化17 3.1.4 约束条件183.2 优化策略实现183.3 基于MATLAB 的遗传算法工具箱184. 基于PRO/E建立减速器上箱盖的三维实体模型图205. 基于PRO/E的减速器上箱盖数控加工方法295.1 在PRO/E中建立数控制造模型文件295.2 建立制造模

3、型295.3 制造设置305.4 制造步骤30 5.4.1 铣削顶部窥视斜面30 5.4.2 加工底部分割面32 5.4.3 加工轴承孔圆弧面32 5.4.4 底部沟槽曲面加工33 5.4.5 轴承孔两侧面及钻孔的加工33 5.4.6 螺栓孔加工演示及仿真346. NC后置处理及机床G代码的生成356.1 后置处理概述356.2 创建新的后置处理器356.3 机床数控代码的生成36结束语37参考文献38致谢39附录40基于PRO/E的复杂曲面数控铣床加工摘 要以一个复杂曲面零件模型减速器上箱盖为例子，论述了PRO/E、CAD/CAM 系统在数控铣床加工中的应用过程：通过对零件图进行工艺分析选择

4、合理的工艺装备，拟定合理的加工流程并制定出规范的工艺卡片，再利用PRO/E 的建模模块对零件进行曲面造型设计，并且根据该零件结构特点进行工艺分析，使用PRO/E 的CAM 加工模块设置加工参数来实现自动编程，然后由程序后处理自动生成NC 代码，应用了基于MATLAB软件的遗传算法工具箱对铣削加工中的切削参数进行优化。最后将NC 代码导入数控铣床，加工出实体零件，从而达到缩短编程时间，提高工作效率及编程质量的目的，这样有效地保证了零件的加工精度。关键词：PRO/E；曲面造型；自动编程；数控铣床加工NC milling machine Manufacturing of Complex Surfac

5、e Based on PRO/EAbstractA complex surface part is taken as an example reducer box to discuss the practical process of PRO/E CAD/CAM system in CNC Milling Machine machining. Through analysis of the technology of parts graph choosing reasonable craft equipment, draws up the reasonable processing proce

6、dure and develop standardized process card.The modeling function of PRO/E is used to design surface modeling. According to the structural characteristics of the part the machining process is analyzed. The processing module of PRO/E is used to set manufacture parameters and realize auto -programming.

7、 NC code is generated by program post processing, and has applied the realization based on MATLAB GA toolbox of milling processing of cutting parameters are optimized. At last, the NC code is imported to CNC to process the solid part. By using the PRO/E CAD/CAM software the programming time can be r

8、educed to increase the efficiency and quality of programming, to ensure the efficient processing of precision parts.Key Words：PRO/E; surface modeling; self-programming; CNC Milling Machine machining前 言随着全球经济的发展壮大，市场竞争日趋激烈，新的技术革命不断取得进展及突破，技术的飞跃发展已经成为推动世界经济增长的重要因素之一。为了保持和加强产品在市场上的竞争力，产品的开发周期、生产周期也越来越短

9、，促使工业产品越来越向多品种、小批量、高质量、低成本的方向发展，同时具有复杂曲面的产品越来越多，广泛应用于模具、工具、能源、交通、航空航天和航海等领域中。数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础，是自动控制在生产中的具体应用，是一个国家工业现代化水平和综合国力强弱的标志。近年来，由于计算机技术的迅速发展，数控技术的发展也相当迅速。传统的制造技术及制造模式正在被虚拟制造、柔性制造等先进制造技术取代。虚拟制造技术主要包括产品设计过程仿真和加工过程仿真。由于CAD/CAM软件的不断推出和更新，许多软件都具备了虚拟制造技术的功能，其中Pro/ENGINEER能够很好的实现这一点。使用Pro/ENG

10、INEER进行开发设计，比使用其他软件要快的多。利用该软件可以直接进行二维和三维模型之间的相互转换。它具有统一的产品数据库管理功能，在零件设计、模具设计、加工制造等各个环节对数据的修改，都可以自动的反映到其他相关环节中，从而保证整个设计和制造过程中各个环节数据的统一。利用Pro/ENGINEER进行虚拟仿真加工时，首先根据现实中的加工模型相应地在三维模式下建立实体模型，然后在制造模式下规划加工NC序列，进行自动编程，最终在计算机上进行加工过程仿真。新形势下，我国机械制造业面临着巨大的挑战和机遇。机械制造中综合应用的CAD/CAM技术，为机械制造业提供了强有力的技术支持，它的应用现状及发展趋势必

11、将对我国的机械制造业产生深远的影响。1. PRO/E与数控加工概述1.1数控加工技术的发展历程1949年美国的Parson公司与美国麻省理工学院开始合作，历时三年研制出了能进行三轴控制的数控铣床样机，取名为“Numerical Control”。1953年美国麻省理工学院开发出了只需要确定零件轮廓并指定切削路线，便可生成NC程序的自动编程语言。 1959年美国的Keaney&Trecker公司开发出了带刀库并能自动进行刀具交换，一次装夹中就能进行铣、钻、镗、攻丝等多种加工功能于一身的数控机床，这就是数控机床的新种类加工中心。 1968年英国首次将多台数控机床、无人化搬运小车和自动仓库在计算机的

12、控制下连接成了自动加工系统，这就是柔性制造系统FMS。 1974年微处理器开始用于机床的数控系统中，从此CNC(计算机数控系统)软线数控技术随着计算机技术的发展得以快速发展。 1976年美国的Lockhead公司开始使用图像编程。利用CAD绘出了加工零件的模型，在显示器上“指点”被加工的部位同时输入所需的工艺参数，即可由计算机自动计算刀具路径进行模拟加工状态，获得NC程序。 DNC(直接数控)技术开始于20世纪60年代末期。它是利用一台通用计算机，直接控制和管理一群数控机床及数控加工中心，进行多品种、多工序的自动加工。DNC群控技术是柔性制造技术的基础，如今数控机床上的DNC接口就是用来给机床

13、数控装置与通用计算机之间进行数据传送及通讯控制的，也是数控机床之间实现通讯用的接口。当今，随着DNC数控技术的发展，数控机床已成为了无人控制工厂的基本组成单元。 20世纪90年代，出现了包括市场预测、生产决策、产品设计与制造和销售等全过程均是由计算机集成管理和控制的计算机集成制造系统CIMS。其中，数控是其基本控制单元。 20世纪90年代，基于PC-NC的智能数控系统开始得到发展，它打破了原数控厂家封闭式专用系统结构模式，提供了开放式基础，使升级换代变得较为容易。充分利用了现有PC机的软硬件资源，使远程控制、远程检测诊断能够得到实现。 我国虽早在1958年就开始研制数控机床，但是由于种种原因，

14、研究一直没有取得实质性成果。20世纪70年代初期，我国曾掀起研制数控机床的热潮，但那时是采用分立元件，性能不稳定及可靠性差。1980年北京机床研究所引进了日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海机床研究所引进了美国GE公司的MTC1数控系统，辽宁精密仪器厂引进了美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，北京机床研究所又开发出BS03经济型数控和BS04全功能数控系统系统，我国航天部706所研制出了MNC864数控系统。“八五”期间国家又组织了近百个单位进行以发展自主版权为目标的“数控技术攻关”，为数控技术产业化建立了基础。20世纪90年

15、代末，华中数控自主开发出基于PC-NC的HNC数控系统，这达到了国际先进水平，增加了我国数控机床在国际上的知名度。 据1997年不完全统计，全国拥有了数控机床12万台。目前，我国数控机床的生产企业有100多家，数控机床的年产量增加到1万多台，品种满足率达到了80%，同时在有些企业实施了FMS和CIMS工程，我国数控机床及其加工技术进入了实用阶段。 31.2数控加工原理、特点及主要过程（1）数控加工原理当我们使用机床来加工零件时，一般都需要对机床的各种动作进行控制，一是控制机床动作的先后次序，二是控制机床各运动部件的位移量大小。当采用普通机床加工时，这样开车、停车、走刀、换向、主轴变速和开关切削

16、液等操作都是由人工直接控制完成的。当采用自动机床和仿形机床加工时，上述操作和运动参数则是通过之前设计好的凸轮、靠模和挡块等装置以模拟量的形式来控制的，它们虽然能加工较为复杂的零件，且具有一定的灵活性和通用性，但是零件的加工精度很受凸轮、靠模制造精度的影响，而且工序准备时间也很长。当采用数控机床加工零件时，只需要将零件图形和工艺参数、加工步骤等通过数字信息的形式，编成程序代码输入到机床控制系统中，再由其进行运算处理后转为驱动伺服机构的指令信号，从而控制机床各部件的协调动作，自动地加工出零件来。需要更换加工对象时，只需要重新编写程序代码，输入机床，即可让数控装置代替人的大脑和双手的大部分功能来控制

17、加工，从而制造出任意复杂的零件。数控加工的原理如图1-1所示。图1-1 数控加工原理框图数控机床的控制系统一般都能按照数字程序指令来控制机床实现主轴自动启停、换向和变速，能自动控制进给速度、方向和加工路线，进行加工，也能选择刀具并根据刀具尺寸调整吃刀量及行走轨迹，可以完成加工中所需要的各种辅助动作。3（2）数控加工的特点总的来说，数控加工有如下特点： 自动化程度高，且具有很高的生产效率。整个过程除手工装夹毛坯外，其余全部加工过程都可由数控机床来自动完成。若配合自动装卸的手段，则是无人控制工厂的基本组成单元。数控加工减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动者劳动条件；省了划线、多次装夹定位和检测等工序

18、及其辅助操作，有效地提高了生产效率。 对加工对象的适应性强。改变加工对象时，除了更换刀具并改变毛坯装夹方式外，只重新编程即可，不需要作其他任何复杂的调整，缩短了生产准备周期。 加工精度高，质量稳定。加工尺寸精度控制在0.0050.01 mm之间，且不受零件复杂程度的影响。因为大部分操作都由机器来自动完成，所以消除了人为误差，提高了批量生产的零件尺寸一致性，而且精密控制的机床上还安装了位置检测装置，更加提高了数控加工的精度。 易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控。由于机床采用数字信息控制，方便与计算机辅助设计系统进行连接，形成了CAD/CAM一体化系统，并且可以建立各机床间的联系，容易实现

19、群控。3（3）数控加工的主要过程是 根据零件图来建立加工模型特征。 设置被加工零件的材料、工件的形状及尺寸。 设置加工机床参数，建立加工零件的定位基准面、加工坐标系和编程原点。 选择加工方式，确定加工零件的定位基准面、加工坐标系和编程原点。 设置加工参数（比如机床主轴转速、进给速度等）。 进行加工仿真，修改刀具路径以达到最优。 后期处理生成NC代码。 根据不同的数控系统对NC代码作适当的修改，将正确的NC代码输入数控系统，驱动数控机床运动。1.3数控机床的组成及工作原理（1）数控机床一般由程序载体、输入/输出装置、计算机数控装置、可编程序控制器（PLC）、主轴控制单元、速度控制单元等部分组成。

20、其组成如图1-2所示：1图 1-2 CNC系统图（2）数控机床的工作原理数控机床加工零件时，首先要将被加工零件的图样及工艺信息进行数字化，再利用用规定的化码和程序格式来编写加工程序，然后将编写好的程序指令输入机床的数控装置中，数控装置再将程序（代码）进行存储、译码、运算，向机床的各个坐标的伺服机构输出进给脉冲信号和向辅助装置发出开关信号，以驱动机床的各运动部件运动，从而达到所需要的运动效果，最后加工出合格的零件。11.4 数控铣削加工特点数控铣削加工作为一种成型加工手段，主要有面成型和线成型两种成型方法。面成型法以铣刀的全部侧刃作为切削刃，适用于加工斜面、柱面、锥面、环面等曲面。线成型法的成型

21、原理则是将成型面视为型线的集合，以铣刀刀刃上的某一点作为切削刃，通过加工出一条条型线来形成型面，因此适用于加工任何复杂曲面。线成型曲面加工有以下特点:(1) 复杂曲面的成型加工多采用球头铣刀，当然有时为了增加刀具刚性，也可采用锥体球头立铣刀；(2) 曲面成型加工的表面粗糙度较差；(3) 曲面成型加工时，由于采用多轴联动，切削余量不均，导致被切削材料与刀具切削刃的接触状态不断改变。数控铣床是较有代表性的数控加工设备。它具有高适应性、高效率、高精度、高柔性、能大大减轻操作者的劳动强度。主要运用于轮廓的加工、曲面加工、孔加工。其中数控铣加工中心综合了各种工艺于一体的高效率机床，其典型的特点是有较大的

22、刀库，可将加工中将会用到的各种刀具全部装入刀库，在加工中就可以通过数控加工程序来实现自动换刀，从而实现全自动化的现代化加工。51.5 数控编程技术的发展概况为解决数控加工中的程序编制问题，20世纪50年代，MIT设计了一种专门用于机械零件数控加工程序编制的语言，称之为APT（Automatically Programmed Tool）。之后，APT几经发展，形成了诸如APTII、APTIII（立体切削用）、APT（算法改进，增加多坐标曲面加工编程功能）、APTAC（Advanced contouring）(增加切削数据库管理系统)和APT/SS（Sculptured Surface）(增加雕塑

23、曲面加工编程功能)等先进版。4采用APT语言编制数控程序时具有程序简炼、走刀控制灵活等优点，使数控加工编程等级从面向机床指令的“汇编语言”级，上升到面向几何元素级。但APT仍有许多不方便之处：当采用语言定义零件几何形状时，难以描述出复杂的几何形状，缺乏几何直观性；而且缺少对零件形状、刀具运动轨迹的直观图形显示和刀具轨迹的验证手段；难以和CAD数据库和CAPP系统进行有效的连接；不容易作到高度的自动化，集成化等。针对APT语言的缺点，1978年，法国达索飞机公司开始研发集三维设计、分析、NC加工一体化的系统，称为CATIA。随后很快出现了像EUCLID，UGII，INTERGRAPH，Pro/E

24、NGINEERing，MasterCAM及NPU/GNCP等系统，这些系统都有效的解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题，从而推动了CAD和CAM向一体化方向的发展。到了20世纪80年代，在CAD/CAM一体化概念的基础上，逐步形成了计算机集成制造系统（CIMS）和并行工程（CE）的概念。目前为了适应CIMS及CE发展的需要，数控编程系统正向集成化和智能化的方向发展。在集成化方面，以开发符合STEP（StandardfortheExchangeofProductModelData）标准的参数化特征造型系统为主，目前已进行了大量卓有成效的

25、工作，是国内外开发的热点；但在智能化方面，工作刚刚开始，还有待我们继续去努力。1.6 数控加工技术的发展方向现代数控加工正在向高速化、高精度化、高柔性化、高一体化、网络化和智能化等方向发展。（1）高速切削 受高生产率的驱使，高速化已是现代机床技术发展的重要方向之一。高速切削可通过高速运算技术、快速插补运算技术、超高速通信技术和高速主轴等技术来实现。 高主轴转速可减少切削力，减小切削深度，有利于克服机床振动，传入零件中的热量大大减低，排屑加快，热变形减小，加工精度和表面质量得到显著改善。因此，经高速加工的工件一般不需要精加工。（2）高精度控制 高精度化一直是数控机床技术发展追求的目标。它包括机床

26、制造的几何精度和机床使用的加工精度控制两方面。 提高机床的加工精度，一般是通过减少数控系统误差，提高数控机床基础大件结构特性和热稳定性，采用补偿技术和辅助措施来达到的。目前精整加工精度已提高到0.1 m，并进入了亚微米级，不久超精度加工将进入纳米时代。(加工精度达0.01 m)（3）高柔性化 柔性是指机床适应加工对象变化的能力。目前，在进一步提高单机柔性自动化加工的同时，正努力向单元柔性和系统柔性化发展。 数控系统在21世纪将具有最大限度的柔性，能实现多种用途。具体是指具有开放性体系结构，通过重构和编辑，视需要系统的组成可大可小；功能可专用也可通用，功能价格比可调；可以集成用户的技术经验，形成

27、专家系统。（4）高一体化 CNC系统与加工过程作为一个整体，实现机电光声综合控制，测量造型、加工一体化，加工、实时检测与修正一体化，机床主机设计与数控系统设计一体化。（5）网络化实现多种通讯协议，既满足单机需要，又能满足FMS(柔性制造系统)、CIMS(计算机集成制造系统)对基层设备的要求。配置网络接口，通过Internet可实现远程监视和控制加工，进行远程检测和诊断，使维修变得简单。建立分布式网络化制造系统，可便于形成“全球制造”。（6）智能化21世纪的CNC系统将是一个高度智能化的系统。具体是指系统应在局部或全部实现加工过程的自适应、自诊断和自调整；多媒体人机接口使用户操作简单，智能编程使

28、编程更加直观，可使用自然语言编程；加工数据的自生成及智能数据库；智能监控；采用专家系统以降低对操作者的要求等。31.7 PRO/E软件在行业应用中的概述Pro/E（Pro/ENGINEER操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。Pro/ENGINEER软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/ENGINEER作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一，特别是在我国国内产品设计领域中占据重要

29、位置。其内容涵盖了产品从概念设计、工业造型设计、三维模型设计、分析计算、动态模拟仿真、工程图输出，到生产加工成产品的全过程。其中还包含了大量的电缆及管道布线、模具设计与分析等实用模块，应用范围涉及航空航天、汽车、机械、数控（NC）加工以及电子等诸多领域。PTC公司提出了等单一数据库、参数化、基于特征、全相关的概念，开发出来等第三代机CAD/CAE/CAM产品Pro/ENGINEER软件能将设计至生产全过程集成到一起，让所有用户能够同时进行同一产品等设计制造工作，实现等并行工程。在PROEWILDFIRE 4.0中文版中集成的NC设计与制造模块，为用户进行数控加工操作提供了一个完善的设计平台，人

30、们可以方便的在该模块中模拟各种诸如铣削、钻削、车削、线切割等数控加工工艺，从而大大的加快了设计与加工的速度、降低了生产成本并提高了产品质量。11PRO/ENGINEER采用技术指标化设计、基于特征等来实现模型化系统，工程设计人员采用具有智能特征等基于特征等功能区生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，工程设计人员可以随意勾画草图，轻易改变模型。PRO/ENGINEER系统用户界面简洁，概念清晰，符合工程人员等设计思想与习惯，整个系统建立在统一的数据库上，具有完整而统一的模型。由于具有强大而完美的功能，PRO/ENGINEER几乎成为三维CAD/CAM领域的一面旗帜和标准。它在国外大学院校里已经成为学习

31、工程类专业必修的课程，也成为工程技术人员必备的技术。随着我国加入WTO，一场新的工业设计领域的技术革命业已兴起，作为提高生产率和竞争力的有效手段，PRO/ENGINEER也正在国内形成一个广泛应用的热潮。1.8 Pro/ENGINEER NC 加工操作流程利用Pro/NC加工模块来实现产品数控加工的基本过程与实际加工过程基本上相似。首先，利用计算机辅助设计将零件的几何图形绘制到计算机中形成零件的图形文件，然后调用Pro/NC加工模块进行刀具路径处理，由计算机自动对零件加工轨迹进行计算和数学处理，从而生成刀位数据文件，然后经过相应的后置处理自动生成数控加工代码，并在计算机上动态模拟刀具的加工轨迹

32、。流程图1-3如下：14参照模型工件模型制造模型加工工艺设计刀具选择机床选择设置加工操作环境定义机床类型、参数定义夹具类型、参数设置设计NC加工序列生成刀具路径模拟、检验刀具路径后置处理NC代码定义后置处理定义退刀面定义加工几何体设置加工刀具参数设置加工工艺参数驱动数控机床加工图1-3 Pro/NC数控加工工艺过程（1）创建制造模型在进行Pro/NC加工时，必须先设定制造模型，然后在此基础上设定加工参数，并生成正确的刀具路径。一个完整的制造模型一般包含参照模型和工件模型两部分。其中参照模型是必须的，但工件模型是可选的。（2）设置加工操作环境Pro/NC加工模块可以对实际的加工操作环境进行模拟。

33、在模拟之前，必须先设置相应的参数，如工艺操作名称、加工机床、刀具、夹具、加工坐标系、加工安全退刀曲面等，这些参数称之为加工环境参数。（3）定义NC序列Pro/NC加工模块提供了十多种加工方法，为相应这些不同的加工方法，在Pro/NC加工模块中可通过NC序列对刀具路径进行设置。加工过程中的主要参数都是在NC序列中进行设置的。 （4）生成刀具路径数据文件刀具路径也称刀具轨迹，由多个刀位点连接组成。当加工操作环境、NC序列设置完成后，接下来的操作就是利用这些设置产生刀位数据文件。系统产生的刀位数据文件经过后置处理后，会成为能驱动数控机床运动的数控程序。（5）刀具路径检测对产生的刀具路径，可通过“屏幕

34、显示”功能，对刀具路径进行播放，或通过“过切检测”功能，对刀具路径进行检测，如果检测有误，可对加工操作环境、NC序列进行编辑修改，直到刀具路径完全合理。（6）后置处理在建立起加工模型并设置好各项加工参数后，系统先生成的是刀位（CL）数据文件。这是一种ASCII格式的数据文件，但这种文件不能直接驱动数控机床进行加工。所以要对数据文件进行后置处理，将其转化成指定数控机床能够执行的数控程序。2 减速器上箱盖工艺分析零件的数控加工工艺分析是编制数控程序中最重要但又极其复杂的环节，也是数控加工工艺方案设计的核心工作，必须在数控加工方案制定前完成。零件工艺性分析也是数控加工规划的第一步，在此基础上，方可确

35、定零件数控加工所需的数控机床、加工刀具、工艺装备、切削用量、数控加工工艺路线，从而获得最佳的加工工艺方案，最终满足零件工程图纸和有关技术文件中的要求。172.1 减速器上箱盖二维工程图和主要尺寸减速器上箱盖工程图和主要尺寸如下图2-1和图 2-2所示，减速器上箱盖表面较为复杂，为薄壁类零件。有较多的螺纹孔和工艺部位，在加工过程中要选择适当的装夹部位和定位基准才能保证最终加工零件的质量。图 2-1 零件图图 2-2 毛坯图2.2 分析减速器上箱盖图样（1）加工内容确定加工内容应该选择在普通铣床上难以实现或者不能够保证其加工精度要求或着在普通加工机床上加工成本较高的加工要素为内容。该减速器上箱盖用

36、留有一定加工余量的铸件作为毛坯，根据其工艺用途我们可以分析其主要的加工内容有：顶斜面的加工、底部分割面的加工、轴承孔的加工、底部沟槽曲面的加工、沉头孔的加工、轴承孔侧面螺孔加工和顶窥视盖配合面螺孔加工。对于螺孔攻丝这里我们不作为数控加工的加工内容。（2）加工材料与技术要求该减速器上箱盖材料为HT200的毛坯铸件，铸件材料具有一定的抗振性能，在减速器工作过程中可有效的降低振动同时具有一定的强度，能够满足零件工件要求。毛坯的加工部位留有一定的加工余量来进行机械加工。加工前需要经过时效处理来消除铸件的内应力以保证尺寸的稳定。对于减速器上箱盖的加工技术要求主要有以下的要求：分割面的精度要求为Ra1.6

37、，平面度为0.03mm；顶斜面粗糙度为Ra25；两轴承孔精度要求均为Ra3.2，底部沟槽粗糙度为R25；轴承孔两侧面的粗糙度均为Ra25；螺孔为R3.2。（3）工件坐标系的确定工件坐标系（ Workpiece Coordinate System ）是固定于工件上的笛卡尔坐标系，是编程人员或计算基本内容自动编程时用来确定刀具和程序起点的，也就是在我们实际加工中的对刀点，该坐标系的原点要根据零部件的具体情况来确定，但坐标轴的方向应与机床坐标系一致并且与之有确定的尺寸关系。经过对零件图的分析得知本减速器上箱盖在加工过程中需要经过五次装夹才能完成所有加工内容，所以要确定五个工件坐标系。22.3 确定加

38、工流程加工流程是把铸件毛坯件经过一步一步的加工切削直到得到满足零件加工要求和精度要求的合格产品过程中的每一工序。在任一零件数控加工前都必须设计出一个符合工艺要求的加工流程，它是所有加工的精髓所在。在加工顺序的选择上，应按基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔的原则来确定。同时应在一次装夹中尽可能的加工出较多的工件表面。除了上述的基本原则外，还要考虑单刀多位和多刀单工位的问题。本道工序由于每一工位上加工量较大,所用刀具较多,故采用多刀单工位的方法进行加工,也就是加工完一工位上的加工内容后,再换下一工位继续加工。通过其工艺分析可以设计出此减速器上箱盖的工艺路线及其主要切削过程路线如图2-3和图2-

39、4所示：图 2-3 加工工艺路线图 2-4 切削过程2.4 确定装夹方案（1）定位基准的选择在数控铣削中，应尽量让零件在一次装夹下完成大部分甚至全部表面的加工。对于复杂零件，可以将零件本身不需加工的表面作为定位基准。选择定位基准时，是从保证工件加工精度要求出发的。因此，定位基准的选择应先选择精基准，再选择粗基准。121）精基准的选择原则选择精基准时，主要考虑如何减少加工误差，保证加工精度，使工件安装方便，并使零件的制造成本较为经济、制造过程简单。具体选择可遵循以下原则： 基准重合原则：即选择设计基准作为定位基准，以避免基准不重合误差。 基准统一原则：即尽可能选用统一的定位基准加工各个表面，以保

40、证各表面间的位置精度。 自为基准原则：当精加工某些重要表面时，常用其加工表面本身为定位基准。可以提高加工面本身的尺寸和形状精度，但不能提高加工面的位置精度。 互为基准原则：对于有位置精度要求较高的表面，采用互为基准反复加工，更有利于精度的保证。 保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则。2）粗基准选择原则粗基准的选择是否合理,直接影响到各加工表面加工余量的分配，以及加工表面和不加工表面的相互位置关系。在具体选择时应考虑下列原则： 选择重要表面为粗基准。为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。所谓重要表面一般是工件上加工精度以及表面质量要求较高的表面。 选择不加工表面为

41、粗基准。为了保证加工表面与不加工表面间的位置要求，一般应选择不加工表面为粗基准。如果工件上有多个不加工表面，则应选其中与加工表面位置要求较高的不加工表面为粗基准，以便保证精度要求，使外形对称等。 选择加工余量最小的表面为粗基准。在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。 作为粗基准的表面，应尽量平整，没有浇口、冒口或飞边等其他表面缺陷，以使工件定位可靠，夹紧方便。 粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次，因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重

42、复使用将产生较大的误差。实际上，无论精基准还是粗基准的选择，上述原则都不能同时满足，有时还是互相矛盾的。因此，在选择时应该根据具体情况分析，权衡利弊，保证其主要的要求。12（2）夹具的选择 一般夹具的选择原则是：在单件生产中应尽可能采用通用夹具；批量生产时应优先考虑组合夹具，其次考虑可调夹具，最后考虑成组夹具和专用夹具。 夹具要尽量开敞，夹紧元件的位置应尽量低，给刀具运动轨迹留有空间。 夹具在机床工作台上的安装位置应确保在主轴的行程范围内能使工件的加工内容全部完成。 自动换刀和交换工作台时不能与夹具或工件发生干涉。因此，通过工艺分析我们确定以下装夹方案：1）以分割面为装夹基面，按线找正，用专用

43、工装（B665）夹紧工件，铣顶斜面；2）以加工顶斜面做定位基准，划线找正，用专用工装（B665）装夹工件，加工分割面、轴承孔和底部沟槽；3）以分割面为基准并划线找正，用专用工装装夹分别铣轴承孔两侧面并钻孔；4）以分割面定位按位找正，用专用工装（Z3050）装夹工件，钻铣沉头孔；5）以分割面定位，用专用工装（Z3050）夹紧工件，钻攻顶斜面上螺纹。2.5 机床刀具和切削用量的选择（1）机床选择根据所确定的加工内容，加工精度要求，尺寸要求以及现有机床我们选用三轴联动的华中数控加工中心(HNC-21M)进行加工。加工中心是一种集铣床、钻床和镗床三种机床的功能于一体、具有多种工艺手段的数控机床。加工中心与普通数控机床的区别在于它能在一台机床上完成由多台机床才能完成的工作。加工中心最重要的特点是机床中设置有刀库，刀库中存放不同的加工刀具，在加工过程中根据程序可以自动选择换刀。5（2）刀具的选择铣削是最常用的加工方法之一。铣刀，是刀齿分布在旋转表面上或端面上的多刃刀具，由于参加切削的齿数多、刀刃长，并能采用较高的切削速度，故生产率较高