基座組件復雜配合零件加工工藝分析與數(shù)控編程仿真

1基座組件復雜配合零件加工工藝分析與數(shù)控編程仿真摘要隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，它對一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。隨著科技的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也在不斷的發(fā)展更新，現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)也稱計算機數(shù)控技術(shù)，加工軟件的更新快，CAD/CAM 的應(yīng)用是一項實踐性很強的技術(shù)。如像 UG , PRO/E , Master CAM ,CAXA 制造工程師等。數(shù)控技術(shù)是技術(shù)性極強的工作，尤其在機械加工領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，所以這要求從業(yè)人員具有很高的機械加工工藝知識，數(shù)控編程知識和數(shù)控操作技能。本文主要通過對零件的數(shù)控工藝分析與加工，綜合所學的專業(yè)知識，全面考慮可能影響銑削的因素，設(shè)計其加工工藝和編輯程序，完成要求。關(guān)鍵詞: 銑削、CAD/CAM、UG、數(shù)控加工2Abstract With the development of numerical control technology, numerical control technology for the traditional manufacturing industry has brought the revolutionary change, manufacturing has become the symbol of industrialization,and with the development of technology and application domain expansion. It is important to some of the development of industry that plays a more and more important role. With the development of science and technology, numerical control technology is in the development of updates. Now, numerical control technology are called computer numerical control technology. The application of CAD/CAM is a practical technique, like UG, PRO/E, Master CAM, CAXA manufacturing engineers, etc.Numerical control technology is highly technical work, especially in the mold domain. Practitioners requires high machining technology knowledge, CNC programming knowledge and skills.This text based on the analysis of nc craft and machining, comprehensive knowledge of professional knowledge, comprehensive consideration the influence factors of milling process, design the craft and editing program, complete requirements.Keywords: milling, CAD/CAM, UG, nc machining3目 錄摘要 .4Abstract.51 緒論 .61.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生及特點 .61.2 選題的意義 .71.3 本課題的主要任務(wù) .82 工藝性分析 .92.1 零件介紹 .92.2 零件加工工藝性分析 .113 毛坯與工藝裝配的選擇 .113.1 毛胚的選擇 .113.2 工序的劃分和加工工藝路線的確定 .133.2.1 加工方法的選擇 .133.2.2 工序的劃分 .133.3 選擇并確定工藝裝備 .143.3.1 數(shù)控機床 的選擇 .143.3.2 夾具的選擇 .153.3.3 量具的使用表 .164 工藝參數(shù)選擇 .174.1 切削用量的選擇原則 .174.2 切削用量的選擇 .174.3 機床實際參數(shù) .185 加工工藝文件制定 .195.1 制定工藝文件 .195.2 刀具卡 .195.3 工序卡 .206 加工程序編制 .2846.1 數(shù)控編程的分類 .286.2 數(shù)控編程 .287 加工質(zhì)量分析 .367.1 尺寸精度分析 .367.2 表面質(zhì)量分析 .367.3 零件的檢測結(jié)果 .36總結(jié) .38致謝 .38參考文獻 .3951 緒論1.1 數(shù)控機床的產(chǎn)生及特點 數(shù)控機床(Numerical Control Machine Tools)是用數(shù)字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床，簡稱數(shù)控機床。 數(shù)控（Numerical Control 簡稱:NC）技術(shù)是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設(shè)備動作控制的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機械制造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動技術(shù)；(5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴大，對國計民生的一些重要行業(yè)國防、汽車等的發(fā)展起著越來越重要的作用，這些行業(yè)裝備數(shù)字化已是現(xiàn)代發(fā)展的大趨勢，如：橋式三、五坐標高速數(shù)控龍門銑床、龍門移動式五座標 AC 擺角數(shù)控龍門銑床、龍門移動式三座標數(shù)控龍門銑床等。 1.高速化發(fā)展新趨勢隨著數(shù)控系統(tǒng)核心處理器性能的進步，目前高速加工中心進給速度最高可達 80m/min，空運行速度可達 100m/min 左右。目前世界上許多汽車廠，包括我國的上海通用汽車公司，已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機床。美國 CINCINNATI 公司的 HyperMach 機床進給速度最大達 60m/min，快速為 100m/min，加速度達 2g，主軸轉(zhuǎn)速已達60000r/min。加工一薄壁飛機零件，只用 30min，而同樣的零件在一般高速銑床加工需 3 小時，在普通銑床加工需 8 小時。 由于機構(gòu)各組件分工的專業(yè)化，在專業(yè)主軸廠的開發(fā)下，主軸高速化日益普及。過去只用于汽車工業(yè)高速化的機種（每分鐘萬轉(zhuǎn)以上的機種） ，現(xiàn)在已成為必備的機械產(chǎn)品要件。 62、精密化加工發(fā)展新趨勢隨著伺服控制技術(shù)和傳感器技術(shù)的進步，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，機床可以執(zhí)行亞微米級的精確運動。在加工精度方面，近 10 年來，普通級數(shù)控機床的加工精度已由 10m 提高到 5m，精密級加工中心則從35m，提高到 11.5m，并且超精密加工精度已開始進入納米級(0.01m)。 3.開放化發(fā)展新趨勢由于計算機硬件的標準化和模塊化，以及軟件模塊化，開放化技術(shù)的日益成熟，數(shù)控技術(shù)開始進入開放化的階段。開放式數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴展性。美國、歐共體和日本等國紛紛實施戰(zhàn)略發(fā)展計劃，并進行開放式體系結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)規(guī)范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界 3 個最大的經(jīng)濟體在短期內(nèi)進行了幾乎相同的科學計劃和技術(shù)規(guī)范的制定，預示了數(shù)控技術(shù)的一個新的變革時期的來臨。我國在2000 年也開始進行中國的 ONC 數(shù)控系統(tǒng)的規(guī)范框架的研究和制定。 4.復合化發(fā)展新趨勢隨著產(chǎn)品外觀曲線的復雜化致使模具加工技術(shù)必須不斷升級，對數(shù)控系統(tǒng)提出了新的需求。機床五軸加工、六軸加工已日益普及，機床加工的復合化已是不可避免的發(fā)展趨勢。新日本工機的 5 面加工機床采用復合主軸頭，可實現(xiàn) 4 個垂直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5軸加工可在同一臺機床上實現(xiàn)，還可實現(xiàn)傾斜面和倒錐孔的加工。德國 DMG公司展出 DMUVoution 系列加工中心，可在一次裝夾下 5 面加工和 5 軸聯(lián)動加工，可由 CNC 系統(tǒng)控制或 CAD/CAM 直接或間接控制。1.2 選題的意義在學習了數(shù)控加工工藝與裝備 機械制造基礎(chǔ) CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)數(shù)控機床及編程等課程后，為了將所學的知識應(yīng)用于實際中，加深對知識的掌握程度，提升自身的實際工作能力，故選取本次課題，綜合所學知識，解決出現(xiàn)的問題，完成設(shè)計。本課題主要內(nèi)容是數(shù)控銑削加工，包括了零件圖的審查、工藝的設(shè)計、刀具和機床夾具的選擇、切削用量的選擇、UG 編程、后處理等，通過一系7列的作業(yè)操作，完成對零件的加工任務(wù)。通過此次課題，可以學習到很多加工和工藝方面的知識，為以后工作打下基礎(chǔ)。1.3 本課題的主要任務(wù)（1）繪制零件二維圖及三維圖；（2）分析零件結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求等；（3）對零件進行工藝分析；（4）對加工設(shè)備切削參數(shù)進行確定；（5）制定合理的加工方案；（5）運用軟件出零件的三維圖及仿真加工。82 工藝性分析2.1 零件介紹以下圖 2.1a 和圖 2.1b 為零件的二維圖紙,若圖紙不清楚詳見附件零件圖圖 2.1a9圖 2.1b 10圖 2.2a 零件三維圖11圖 2.2b 零件三維圖122.2 零件加工工藝性分析該零件材料為 45 號鋼。由本工件的毛坯可知，兩個工件的四個側(cè)面為不加工面，全部加工面集中在上表面及下表面。該零件形狀復雜，主要有橢圓曲面，4 瓣花藍曲面、以及銷孔、側(cè)槽、輪廓等。表面輪廓包括殼體等特征。詳細見零件圖。擬將下表面作為主要定位基準，并在前道工序中加工出來，后用上表面作為基準，加工下表面。3 毛坯與工藝裝配的選擇3.1 毛胚的選擇3.1.1 確定毛坯的類型毛坯的金屬成形工藝類型多樣，且每一種毛坯有多種不同的制造方法。常用的毛坯主要有：（1）鑄件 鑄件常用于形狀較復雜的毛坯；（2）鍛件 鍛件常用于強度要求高、形狀較簡單的毛坯；（3）型材 型材主要有板材、棒材、線材等。常用截面形狀有圓形、方形、六角形和特殊截面形狀。就其制造方法，又可分為熱軋和冷拉兩大類。（4）焊接件 焊接件是將型材或板料焊接成所需毛坯，簡單方便生產(chǎn)周期短。但需經(jīng)時效處理消除應(yīng)力才能進行機械加工；（5）其它毛坯 選擇毛坯時應(yīng)全面考慮下列因素：（1）零件結(jié)構(gòu)形狀及尺寸；（2）零件材料及力學性能要求；（3）現(xiàn)有生產(chǎn)條件及能力；（4）生產(chǎn)綱領(lǐng)大??；13（5）充分考慮利用新工藝、材料、技術(shù)的性能。根據(jù)該零件的圖紙要求，由于零件并不是很長，形狀為方形，因此可以直接采用型材毛坯（板材） ，能符合零件圖紙的要求。3.1.2 確定毛坯的余量毛坯的形狀和尺寸主要由零件組成表面的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸及加工余量等因素確定的，并盡量與零件相接近，以達到減少機械加工的勞動量，力求達到少或無切削加工。但是，由于現(xiàn)有毛坯制造技術(shù)及成本的限制，以及產(chǎn)品零件的加工精度和表面質(zhì)量要求愈來愈來高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通過機械加工達到零件的技術(shù)要求。毛坯按零件要求提供125 銷邊 110。14圖 2.3 毛坯圖零件的最大厚度為 35mm，外圓為 125，寬度為 110mm，因此可以不加工外邊，按輪廓留余量加工即可。以達到減少機械加工的勞動量的目的，減少加工成本。3.2 工序的劃分和加工工藝路線的確定3.2.1 加工方法的選擇1.平面加工的方法 在數(shù)控銑床上，加工平面主要采用面銑刀與立銑刀。粗銑的尺寸15精度和表面粗糙度一般可達 IT11 IT13,Ra6.325mm;精度的尺寸精度和表面粗糙度一般可達 IT8IT10,Ra1.66.3mm。需要注意的是：當零件表面粗糙度要求較高時，應(yīng)采用順銑。 2.平面輪廓的加工方法 平面輪廓零件的表面多由直線和圓弧或各種曲線構(gòu)成，通常采用三坐標數(shù)控銑床進行兩軸半坐標加工。 3.曲面輪廓的加工方法 立體曲面的加工應(yīng)根據(jù)曲面形狀.刀具形狀及精度要求，采用不同的銑削加工方法，如兩軸半.三軸.四軸及五軸等坐標聯(lián)動加工。零件上表面用平面加工的方法，因其表面粗糙度值為 3.2um，故采用粗銑，精銑的加工方案。內(nèi)腔和外輪廓的粗糙度要求與上表面相同加工方案與上表面相同采用平面輪廓的加工方法。直徑為 8mm 和 12mm 的孔可以直接用麻花鉆加工。圓弧凸臺由曲面組成，采用曲面輪廓的加工方法3.2.2 工序的劃分工序劃分主要考慮生產(chǎn)綱領(lǐng)、所用設(shè)備及零件本身的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求等。大批量生產(chǎn)時，若使用多軸、多刀的高效加工，可按工序集中原則組織生產(chǎn)；若在由組合機床組成的自動線上加工，工序一般按分散原則劃分。隨著現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展。特別是加工中心的應(yīng)用，工藝路線的安排更多地趨向于工序集中。單件小批量生產(chǎn)時，通常采用工序集中原則。成批生產(chǎn)時，可按工序集中原則劃分，也可按工序分散原則劃分，應(yīng)視具體情況而定。對于結(jié)構(gòu)尺寸和重量都很大的重型零件應(yīng)采用工序集中原則，以減少裝夾次數(shù)和運輸量。對于剛性差、精度高的零件，應(yīng)按工序分散原則劃分工序。在數(shù)控機床上加工零件，一般應(yīng)按工序集中的原則劃分工序，在一次安裝下盡可能完成大部分甚至全部表面的加 1 二。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)形狀同，通常選擇外圓、端面或內(nèi)孔、端面裝夾，并力求設(shè)計基準、工藝基準和編程原點的統(tǒng)一。在批量生產(chǎn)中，常用下列兩種方法劃分工序。161、按零件加工表面劃分。將位置精度要求較高的表面安排在一次安裝下完成，以免多次安裝所產(chǎn)生的安裝誤差影響位置精度。2、按粗精加工劃分。對毛坯余量較大和加工精度要求較高的零件，應(yīng)將粗精工和精加工分開，劃分成兩道或更多的工序。將粗加工安排在精度較低、功率較大的數(shù)控設(shè)備上，將精加工安排在精度較高的數(shù)控設(shè)備上。零件的加工工序安排如下預加工階段，使用鋸床下料粗加工階段，使用銑床對孔進行粗加工精加工階段以及零件上表面內(nèi)外輪廓，使用銑床對零件內(nèi)下表面輪廓進行粗加工精加工，使零件達到圖紙要求。3.3 選擇并確定工藝裝備3.3.1 數(shù)控機床的選擇一般來說，上述這些加工內(nèi)容采用數(shù)控加工后，在產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)效率與綜合效益等方面都會得到明顯提高。相比之下，下列一些內(nèi)容不宜選擇采用數(shù)控加工：（1）占機調(diào)整時間長。如以毛坯的粗基準定位加工第一個精基準，需用專用工裝協(xié)調(diào)的內(nèi)容；（2）加工部位分散，需要多次安裝、設(shè)置原點。這時，采用數(shù)控加工很麻煩，效果不明顯，可安排通用機床補加工；（3）按某些特定的制造依據(jù)（如樣板等）加工的型面輪廓。主要原因是獲取數(shù)據(jù)困難，易于與檢驗依據(jù)發(fā)生矛盾，增加了程序編制的難度。此外，在選擇和決定加工內(nèi)容時，也要考慮生產(chǎn)批量、生產(chǎn)周期、工序間周轉(zhuǎn)情況等等?？傊?，要盡量做到合理，達到多、快、好、省的目的。要防止把數(shù)控機床降格為通用機床使用。通過以上分析 選定數(shù)控機床為 本零件的加工制造的實用機床，可以達到本零件的要求，本零件不是回旋體零件，不適合數(shù)控車床加工，為方形復雜零件適合數(shù)控銑床來加工，所以選擇數(shù)控銑床。并且零件尺寸不大，在經(jīng)濟性的17原則下可以選擇行程較小的銑床。3.3.2 夾具的選擇該零件結(jié)構(gòu)簡單，四個側(cè)面較光整加工面與不加工面之間的位置精度要求不高，但為了保證零件的其他精度要求，故形狀精度要求較高由機床保證，2-12 和 2-12 的位置精度要保證好只能在一次裝夾中完成，采用精密平口鉗（圖 3.1）從側(cè)面夾緊，以底面和兩側(cè)面定位（圖 3.2） 。圖 3.1 精密平口鉗圖 3.2 夾緊方式本零件使用精密平口鉗，夾持工件左右端面，下面使用登高墊鐵支撐，防止在加工過程中，切削力過大，工件移動或掉落。使用登高墊鐵，應(yīng)把等高墊鐵擦干，保持放置面沒有雜物。這樣才能保證零件加工精度。183.3.3 量具的使用表在數(shù)控銑削加工工件中，為了確保工件的尺寸精度，必須選擇正確的測量工具，量具種類很多，但不同的工件采用不同的量具作為測量工具。采用千分尺和游標卡尺及直尺作為測量工件的量具。由于游標卡尺是一種通用量具使用方便的特點。對一般精度高的零件選用千分尺。如表 3.3 所示。表 3.3 量具表名稱 規(guī)格 分度值 用途游標卡尺 0-150mm 0.02mm 主要用于測量內(nèi)、外尺寸和深度等千分尺 0-150mm 0.001mm 用于外徑、長度測量工具內(nèi)徑千分尺 10-50mm 0.001mm 用于內(nèi)徑測量工具直尺 0-200mm 0.1mm 用來測量毛坯等的長度194 工藝參數(shù)選擇4.1 切削用量的選擇原則粗加工時，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。 選擇切削用量時應(yīng)首先選取盡可能大的背吃刀量 ap，其次根據(jù)機床動力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進給量 f，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度 vc。增大背吃刀量 ap 可使走刀次數(shù)減少，增大進給量 f 有利于斷屑。 精加工時，對加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻。選擇精車的切削用量時，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)土盡量提高生產(chǎn)率。因此，精車時應(yīng)選用較?。ǖ荒芴。┑谋吵缘读亢瓦M給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。 4.2 切削用量的選擇切削用量的合理選擇直接影響到零件的表面質(zhì)量以及加工效率，因此切削用量的選擇是數(shù)控加工工藝編制過程中不可缺少的一部分，根據(jù)經(jīng)驗及查表確定該零件在數(shù)控加工過程中的切削用量如表 2.7 所示。表 4.2 數(shù)控加工切削用量表加工表面刀具直徑主軸轉(zhuǎn)速（ r/min）背吃刀量（mm）進給速度（mm/min）粗加工銑削輪廓 101800 1 300精加工銑削輪廓 82000 0.5 250精加工銑削輪廓 52800 0.5 250打中心孔 3 1500 0.2 60鉆孔 9.7 1000 1 5020曲面加工 R2.5 3000 1 5004.3 機床實際參數(shù)機床在選擇時，一般可按下列順序考慮：（1）通用機床無法加工的內(nèi)容應(yīng)作為優(yōu)先選擇內(nèi)容； （2）通用機床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點選擇內(nèi)容；（3）通用機床加工效率低、工人手工操作勞動強度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機床尚存在富裕加工能力時選擇。本零件選用 XD-40A 型數(shù)控銑床，采用FANUC0i-MB 系統(tǒng)。該銑床的功能參數(shù)如表 4.3 下。表 4.3 XD-40A 型數(shù)控銑床基本參數(shù)機床重 4400Kg最大載重 500kg1000mm 長工作臺600mm 寬X800mmY520mm坐標范圍Z520mm軸承錐孔 NO.40(7:24)最大鉆孔直徑 32最大鏜孔直徑 100主軸最高轉(zhuǎn)速 6500rmin主軸功率 7.5/11kwX、Y、Z 向切削進給速度 0-10000 mmminX24 mminY24 mmin快速進給速度Z20 mmin工作電源 380V215 加工工藝文件制定5.1 制定工藝文件表 5.1 數(shù)控加工工藝過程卡產(chǎn)品名稱 零件名稱 零件圖號 材料 毛坯規(guī)格機械加工工藝過程卡 復雜配合零件 復雜配合 零件 1 45 鋼 125*35工序號工序名稱 工序簡要內(nèi)容 設(shè)備 工藝裝備 工時1 打中心 孔為 2-12 和4-M8 的孔打中心鉆數(shù)控銑床 中心鉆2 鉆孔鉆孔 2-10底孔 數(shù)控銑床 9.7 麻花鉆3 鉸孔 鉸孔 2-10 數(shù)控銑床 10 鉸刀4 粗加工粗加工上表面輪廓 數(shù)控銑床10 立銑刀、游標卡尺5 精加工精加工上表面輪廓 數(shù)控銑床 8 立銑刀、千分尺6 加工曲 面 對圓弧曲面進 行精加工 數(shù)控銑床 R2.5 球刀7 銑槽 用 R2.5 立銑刀銑槽 數(shù)控銑床 R2.5 立銑刀、游標 卡尺12 去毛刺 去毛刺、終檢 鉗工 銼刀編制 審核 批準 共 1頁 第 1 頁5.2 刀具卡表 5.2 數(shù)控加工刀具卡片產(chǎn)品名稱或代號復雜配合零件零件名稱復雜配合零件零件圖號 1刀具參數(shù) 刀補地址序號 刀具號 刀具名稱及規(guī)格 刀尖半徑刀桿規(guī)格 半徑 形狀1 T01 中心鉆 0.5222 T02 9.7 麻花鉆 43 T03 10 鉸刀 44 T04 10 立銑刀 55 T05 8 立銑刀 46 T06 5 立銑刀 27 T07 R2.5 球刀 3編制 審核 批準 共 1 頁第 1 頁5.3 工序卡表 5.3 數(shù)控加工工序卡片數(shù)控加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 10工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 VDL-1000D夾 具 平口鉗量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 1 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 為 2-10孔打中心鉆 中心鉆 1500 50 0.5編制 校對 批準23機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 20工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 VDL-1000D夾 具 平口鉗量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 鉆孔 2-9.7 9.7麻花鉆 1000 50 30編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 30工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 VDL-1000D夾 具 平口鉗量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 頁 共 頁24主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 鉸孔 2-10 10鉸刀 200 50 30編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 40工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 VDL-1000D夾 具 平口鉗量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 粗加工上表面輪廓 10立銑刀、游標卡 尺 1800 350 1編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 125零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 50工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 數(shù)控銑床夾 具 專用夾具量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 精加工上表面輪廓 8立銑刀、游標卡 尺 2000 300 1編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 70工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 VDL-1000D夾 具 平口鉗量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液26第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 對圓弧曲面進行精加工 R3 球刀 3500 800 0.02編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 80工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號夾 具量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 粗加工下表面輪廓 10立銑刀、游標卡 尺 2000 300 1編制 校對 批準27機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 90工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 數(shù)控銑床夾 具 專用夾具量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 精加工下表面輪廓 8立銑刀、游標卡 尺 2000 300 1編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 100工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 VDL-1000D夾 具 平口鉗量具 游標卡尺、千分尺28切削液 乳化液第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 對圓弧曲面進行精加工 R2.5 球刀 3500 800 0.02編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 110工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號夾 具量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 去毛刺、終檢 銼刀編制 校對 批準29數(shù)控加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 120工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 VDL-1000D夾 具 平口鉗量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 1 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 為 2-10孔打中心鉆 中心鉆 1500 50 0.5編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 130工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 VDL-1000D夾 具 平口鉗量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液30第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 鉆孔 2-9.7 9.7麻花鉆 1000 50 30編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 140工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 VDL-1000D夾 具 平口鉗量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 鉸孔 2-10 10鉸刀 200 50 30編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 131零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 150工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 VDL-1000D夾 具 平口鉗量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 粗加工上表面輪廓 10立銑刀、游標卡 尺 1800 350 1編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 160工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 數(shù)控銑床夾 具 專用夾具量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 頁 共 頁工步 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸轉(zhuǎn)速進給量切削深度進給次數(shù)32號 r/min mm/r mm1 精加工上表面輪廓 8立銑刀、游標卡 尺 2000 300 1編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 170工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 VDL-1000D夾 具 平口鉗量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 對圓弧曲面進行精加工 R3 球刀 3500 800 0.02編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 133零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 180工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號夾 具量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 粗加工下表面輪廓 10立銑刀、游標卡 尺 2000 300 1編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 190工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 數(shù)控銑床夾 具 專用夾具量具 游標卡尺、千分尺34切削液 乳化液第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 精加工下表面輪廓 8立銑刀、游標卡 尺 2000 300 1編制 校對 批準機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 200工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號 VDL-1000D夾 具 平口鉗量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 對圓弧曲面進行精加工 R2.5 球刀 3500 800 0.02編制 校對 批準35機械加工工序卡片 零件圖號 1零件名稱 復雜配合零件加工圖工序號 210工序名稱材料 45 鋼數(shù)量設(shè)備型號夾 具量具 游標卡尺、千分尺切削液 乳化液第 頁 共 頁主軸轉(zhuǎn)速 進給量 切削深度 進給次數(shù)工步號工步內(nèi)容 工藝裝備r/min mm/r mm1 去毛刺、終檢 銼刀編制 校對 批準366 加工程序編制6.1 數(shù)控編程的分類數(shù)控編程主要分為手工編程與自動編程。（1）手工編程 整個程序的編制過程是由人工完成的。這要求編程人員不僅要熟悉數(shù)控代碼及編程規(guī)則，而且還必須具備有機械加工工藝知識和數(shù)值計算能力。對于點位加工或幾何形狀不太復雜的零件，數(shù)控編程計算較簡單，程序段不多，手工編程即可實現(xiàn)。（2）自動編程 用計算機把人們輸入的零件圖紙信息改寫成數(shù)控機床能執(zhí)行的數(shù)控加工程序，就是說數(shù)控編程的大部分工作有計算機來實現(xiàn)。6.2 數(shù)控編程UG 是一種功能強大的軟件，在本零件的造型中我們用到的是 UG的建模和加工模塊。銑六面一次走刀完成，可以直接手動編程，這里不做詳訴。在標準工具條中選擇“開始”“加工”，系統(tǒng)將彈出“加工環(huán)境”對話框，在 CAM 設(shè)置選擇欄中選擇“mill-contour”模板，單擊“初始化”按鈕，系統(tǒng)將進入型腔銑加工環(huán)境。（一）創(chuàng)建幾何體在操作導航器的幾何視圖中，設(shè)置加工坐標系、零件和毛坯，為創(chuàng)建操作做準備。（1）設(shè)置加工坐標系。先將操作導航器轉(zhuǎn)換到幾何體視圖。在“操作導航器-幾何體”中選擇“MCS-MILL”，單擊右鍵，在其快捷菜單中選擇“編輯”命令。在彈出對話框中的“機床坐標系”中的“指定 MCS”欄中，單擊“自動判斷”圖標，然后在圖形區(qū)域選擇毛坯的頂面，之后單擊“確定”，系統(tǒng)將自動在毛坯的頂面中心位置創(chuàng)建加工坐標系，如圖 6.1 所示。37圖 6.1 創(chuàng)建加工坐標系（2）設(shè)置幾何體在“操作導航器-幾何體”中，雙擊“WORKPIECE”圖標，將彈出“幾何體”對話框。指定部件幾何體。在“幾何體”對話框中，單擊“指定部件”按鈕，將彈出“部件幾何體”對話框，在圖形區(qū)域選擇零件， 點擊“確認”返回“幾何體”對話框，如圖 6.2 所示。圖 6.2 幾何體指定毛坯幾何體，在“幾何體”對話框中，單擊“指定毛坯”圖標按鈕，將彈出“毛坯幾何體”對話框，選擇“自動塊”，單擊“確定”后，返回“幾何體”對話框，如圖 6.3 所示。38圖 6.3 毛坯幾何體在“幾何體”對話框中單擊“確認”，結(jié)束幾何體的設(shè)置操作。（二）創(chuàng)建刀具（1）在“創(chuàng)建操作”工具條中選擇“創(chuàng)建刀具”命令，進入“創(chuàng)建刀具”對話框。（2）先在“創(chuàng)建刀具”對話框中的類型選擇項內(nèi)選擇“mill-contour（銑型腔）”，然后在“刀具子類型”選項欄中選擇“立銑刀（MILL）”圖標，并輸入刀具名稱 LIXIDAO16，然后單擊“應(yīng)用”，進入“刀具參數(shù)”對話框，設(shè)置參數(shù)后單擊“確定”，完成刀具的創(chuàng)建。（三）創(chuàng)建操作（1）在加工創(chuàng)建工具條中，單擊“創(chuàng)建操作”命令，系統(tǒng)將彈出“創(chuàng)建操作”對話框。（2）在“創(chuàng)建操作”對話框中，選擇“類型”中選擇“mill-contour（銑型腔）”，然后在“操作子類型”中，選擇型腔銑模板圖標CAVITY-MILL 銑型腔。（3）在“創(chuàng)建操作”對話框中設(shè)置其他參數(shù)：程序、刀具、幾何體、方法、名稱。（4）在“創(chuàng)建操作”對話框中單擊“確定” ，選擇切削區(qū)域、設(shè)置切削層、進給率。（5）生成操作，如圖 6.4 所示。39圖 6.4 加工刀路圖通孔的數(shù)控加工編程（一）創(chuàng)建刀具（1）在“創(chuàng)建操作”工具條中選擇“創(chuàng)建刀具”命令，進入“創(chuàng)建刀具”對話框。（2）先在“創(chuàng)建刀具”對話框中的類型選擇項內(nèi)選擇“drill”，然后在“刀具子類型”選項欄中選擇“麻花鉆頭（DRILLING-TOOL）”圖標，并輸入刀具名稱 DRILLING-TOOLD11，然后單擊“應(yīng)用”，進入“刀具參數(shù)”對話框，設(shè)置參數(shù)后單擊“確定”，完成刀具的創(chuàng)建。（二）創(chuàng)建操作（1）在加工創(chuàng)建工具條中，單擊“創(chuàng)建操作”命令，系統(tǒng)將彈出“創(chuàng)建操作”對話框。（2）在“創(chuàng)建操作”對話框中，選擇“類型”中選擇“drill”，然后在“操作子類型”中，選擇型腔銑模板圖標 PECK-DRILLING 啄鉆。在“創(chuàng)建操作”對話框中設(shè)置其他參數(shù)：程序、刀具、幾何體、方法、名稱。在“創(chuàng)建操作”對話框中單擊“確定” ，指定孔、指定部件表面、指定底面、指定循環(huán)方式、進給和速度，如圖 6.5 所示。40圖 6.5 切削參數(shù)（3）生成操作，如圖 3-17 所示。圖 6.5 鉆孔刀路圖該零件其他的數(shù)控加工編程與上相似，這里不作詳述。41圖 6.6 曲面加工刀路圖圖 6.7 粗加工刀路圖42圖 6.8 曲面加工刀路圖（三）后處理先在操作導航器中選中各銑削圖標，然后在“加工操作”工具條中單擊“后處理”按鈕，在“后處理”對話框中，后處理選擇“MILL-3-AXIS” ，單位選擇“公制/部件” ，單擊“確定”后，系統(tǒng)就會生成型腔銑操作的 NC 加工代碼，如圖 6.9 所示 。圖 6.9 后處理6.3 數(shù)控仿真加工在文章的最后，為了效驗本次設(shè)計，安排的切削參數(shù)，工藝路線，機床選擇，刀具選擇等，是否合理，我們使用 UG 軟件的仿真加工功能，確43定刀路是否合理，是否有過切，撞刀等問題。選中所有加工程序，點擊軟件上的確定刀軌，選擇 2D 動態(tài)仿真。點擊開始，得如下圖 6.10。4445圖 6.10 仿真加工圖4647圖 6.11 仿真加工圖487 加工質(zhì)量分析7.1 尺寸精度分析在完成首件加工時，應(yīng)盡可能的把刀補在對刀后的基礎(chǔ)上，在加大一些，這樣可以更有效的保證首件零件加工尺寸不超差，可以進行第二次加工。首件加工完成后，切勿將零件從機床上取下，應(yīng)該直接在機床上進行測量，若有問題，可以及時修改，再次切削，避免二次裝夾帶來的誤差。若在實際加工中，尺寸與圖上尺寸不符合，可以進行刀補修改，在面板上按下“刀補”按鈕，在磨耗中輸入要修改的值。若加工的首件，尺寸偏小，可以將相應(yīng)的刀具的刀補進行正值輸入（小多少就輸多少） ；若加工的首件尺寸偏大，可以將相應(yīng)的刀具的刀補進行負值輸入。經(jīng)過反復切削，直至零件加工合格后，方可進行批量生產(chǎn)。在生產(chǎn)過程中，要間斷性的測量工件，因為刀具存在磨損。7.2 表面質(zhì)量分析7.2.1 加工過程對表面質(zhì)量的影響 工藝系統(tǒng)的振動對工件表面質(zhì)量的影響 在機械加工過程中工藝系統(tǒng)有時會發(fā)生振動，即在刀具的切削刃與工件上正在切削的表面之間除了名義上的切削運動之外，還會出現(xiàn)一種周期性的相對運動。 振動使工藝系統(tǒng)的各種成形運動受到干擾和破壞，使加工表面出現(xiàn)振紋，增大表面粗糙度值，惡化加工表面質(zhì)量。7.2.2 刀具參數(shù)、材料和刃磨質(zhì)量對表面質(zhì)量的影響 刀具的幾何參數(shù)中對表面粗糙度影響最大主要是副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑。在一定的條件下，減小副偏角、主偏角、刀尖圓弧半徑都可以降低表面粗糙度。在同樣條件下，硬質(zhì)合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速鋼刀具，而金剛石、立方氮化硼刀具又優(yōu)于硬質(zhì)合金，但由于金剛石與鐵族材料親和力大，故不宜用來加工鐵族材料。另外，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影響加工表面的粗糙度，因此，提高刀具的刃磨質(zhì)量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值應(yīng)低于工件的粗糙度值的 12 級。7.2.3 切削液對表面質(zhì)量的影響 切削液的冷卻和潤滑作用能減小切削過程中的界面摩擦，降低切削區(qū)溫度，使切削層金屬表面的塑性變形程度下降，抑制積屑瘤和鱗刺的產(chǎn)生，在生產(chǎn)中49對于不同材料合理選用切削液可大大減小工件表面粗糙度。 7.2.4 工件材料對表面質(zhì)量的影響 工件材料的性質(zhì)；加工塑性材料時，由刀具對金屬的擠壓產(chǎn)生了塑性變形，加之刀具迫使切屑與工件分離的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韌性越好，金屬的塑性變形越大，加工表面就愈越粗糙。加工脆性材料時其切屑呈碎粒狀，由于切屑的崩碎而在加工表面留下許多麻點使表面粗糙。 一般韌性較大的塑性材料，加工后表面粗糙度較大，而韌性較小的塑性材料，加工后易得到較小的表面粗糙度。對于同種材料，其晶粒組織越大，加工表面粗糙度越大。因此，為了減小加工表面粗糙度，常在切削加工前對材料進行調(diào)質(zhì)或正火處理，以獲得均勻細密的晶粒組織和較高的硬度。7.2.5 切削條件對工件表面質(zhì)量的影響 與切削條件有關(guān)的工藝因素，包括切削用量、冷卻潤滑情況。中、低速加工塑性材料時，容易產(chǎn)生積屑瘤和鱗刺，所以，提高切削速度，可以減少積屑瘤和鱗刺，減小零件已加工表面粗糙度值；對于脆性材料，一般不會形成積屑瘤和鱗刺，所以，切削速度對表面粗糙度基本上無影響。進給速度增大，塑性變形也增大，表面粗糙度值增大，所以，減小進給速度可以減小表面粗糙度值，但是，進給量減小到一定值時，粗糙度值不會明顯下降。正常切削條件下，切削深度對表面粗糙度影響不大，因此，機械加工時不能選用過小的切削深度。 7.2.6 切削速度對表面粗糙度的影響 一般在粗加工選用低速車削，精加工選用高速車削可以減小表面粗糙度。在中速切削塑性材料時，由于容易產(chǎn)生積屑瘤，且塑性變形較大，因此加工后零件表面粗糙度較大。通常采用低速或高速切削塑性材料，可有效地避免積屑瘤的產(chǎn)生，這對減小表而粗糙度有積極作用。50總結(jié)通過本次畢業(yè)設(shè)計，使我對數(shù)控加工以及零件的機械加工工藝路線認識更深了一成，同時也使我們認識到我們所學的知識不足以及團隊合作力量的偉大。經(jīng)過這這個學期的學習和該次畢業(yè)設(shè)計，我基本完成了設(shè)計任務(wù)，本次老師要求我的畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容中要有較高的精度等；所以我選擇的零件是板類零件，精度要求比較高、有圓弧、孔及殼體的加工，并且孔和表面有精度要求，符合畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容。我在該次畢業(yè)設(shè)計中遇到了很多困難，比如我在學習軟件編程時我就花了很多時間、在做該零件的加工路線中有很多我不懂的地方，我通過詢問老師、同學，翻閱資料書、上網(wǎng)等方式把問題解決了。此次畢業(yè)設(shè)計綜合運用了我之前所掌握的知識，如機械制圖、機械制造技術(shù)、金屬工藝學、數(shù)控技術(shù)及應(yīng)用等。本次畢業(yè)設(shè)計的重點在于零件的結(jié)構(gòu)工藝分析，機床的選擇，加工方案及順序的擬定和切削用量等等參數(shù)的選擇，尤為突出的是數(shù)控程序的編制，程序的正確與否是由數(shù)控模擬仿真進行校驗的，在本次設(shè)計中我成功的將模擬仿真完成，證明了我所編制的程序，其中也許會有些錯誤但是整體來說還是正確的。本次畢業(yè)設(shè)計的工作量盡管非常大，我還是如期的完成了，此次的所學知識都將是我在以后的工作中的一筆寶貴的財富。51致謝這次畢業(yè)設(shè)計的完成，首先要感謝我的指導教師，在畢業(yè)設(shè)計零件數(shù)控加工及其說明書編制過程中，給予了精心的指導，并講解了各項專業(yè)要領(lǐng)，提出了寶貴的專業(yè)意見。還要感謝曾經(jīng)的各位任課教師，是他們讓我學到了很多知識才使我的畢業(yè)設(shè)計能夠按期完成，感謝學校給予的支持和幫助，感謝同學們的無私幫助。在做畢業(yè)設(shè)計的時候，有很多不懂的，或者說不精通的把，沒辦法，只能去圖書館一些一些的自己找相關(guān)書籍，把一些理論上的東西有重新復習了邊，從而讓自己做畢業(yè)設(shè)計的時候有思路，雖然到最后自己的畢業(yè)設(shè)計不是很好，但是我花了時間、精力去完成這篇論文。在此，在此由衷的感謝我的輔導老師對我的幫助和輔導，謝謝你不耐其煩的幫我講解了一些東西，謝謝！ 再次表示衷心的感謝！同時，希望各位老師、讀者對此文的不足給予指導并提出寶貴的意見和建議。52參考文獻1 肖慶和，吳軍數(shù)控技術(shù). 北京：北京航空航天大學出版社，20112 曹井新數(shù)控加工工藝與編程. 北京：電子工業(yè)出版社，20093 李道軍.UGNX數(shù)控編程M. 北京：中國鐵道出版社，20124 江劍鋒.CAD/CAM與數(shù)控機床加工M. 北京：中國人事出版社，20115 田萍.數(shù)控機床加工工藝及設(shè)備北M. 北京：電子工業(yè)出版社，20056 陳洪濤.數(shù)控加工工藝與編程. 北京：高等教育出版社，20037 陳磊.機械制造工藝M. 北京：北京理工大學出版社，20108 王先逵.機械加工工藝手冊M. 北京：機械工業(yè)出版社，20089 曾向陽等編著. 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