凸臺(tái)板零件工藝編制及加工仿真設(shè)計(jì)【三維UG】

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機(jī)械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號(hào) 零件圖號(hào) 產(chǎn)品名稱 凸臺(tái)板 零件名稱 凸臺(tái)板 共 1 頁 第 1 頁 材 料 45# 毛 坯 種 類 型材 毛坯外形尺寸 每毛坯可制 件 數(shù) 1 每 臺(tái) 件 數(shù) 1 備注 年產(chǎn) 序 號(hào) 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 車間 工段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時(shí) 準(zhǔn)終 單件 10 備料 備料毛坯 機(jī) 一 20 檢驗(yàn) 檢驗(yàn) 機(jī) 一 30 銑 銑上平面 機(jī) 二 VMC750E 面銑刀，游標(biāo)卡尺 0.39 40 銑 銑五邊形外輪廓 機(jī) 二 VMC750E 立銑刀，游標(biāo)卡尺 0.65 50 銑 銑正方形外輪廓 機(jī) 二 VMC750E 立銑刀，游標(biāo)卡尺 0.05 60 鉆 鉆鉸Φ40孔 機(jī) 二 VMC750E 鉆頭，鉸刀，內(nèi)徑百分表 1.885 70 鉆 鉆4-Φ10孔 機(jī) 二 VMC750E 高速鋼鉆頭，游標(biāo)卡尺 0.282 80 去毛刺 去毛刺 90 檢查 檢查 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 課題：凸臺(tái)板零件工藝編制及加工仿真設(shè) 計(jì) 系 部 ： 專 業(yè) ： 班 級(jí) ： 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)老師 ： 2015 年 10 月 - I - 摘 要 當(dāng)前世界上正在進(jìn)行著新一輪的產(chǎn)業(yè)調(diào)整，一些產(chǎn)品的制造正在向發(fā)展 中國家轉(zhuǎn)移，中國已經(jīng)能夠成為許多跨國公司的首選之地，中國正在能夠成為 世界制造大國，這已經(jīng)能夠成為不爭的事實(shí)。緊隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技 術(shù)的應(yīng)用不僅僅給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使得制造業(yè)能夠成為工業(yè) 化的象征，而且緊隨著數(shù)控技術(shù)的持續(xù)發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的變大，它對(duì)國計(jì)民生 的一些緊要行業(yè)的發(fā)展起著越來越緊要的作用。 本文主要經(jīng)過銑削加工數(shù)控工藝分析與加工，綜合所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)， 全面考慮可能影響在銑削、鉆削加工中的因素，設(shè)計(jì)它的加工工藝和編輯程序， 完成要求。 關(guān)鍵詞：工藝分析；加工方案；切削用量；數(shù)控編程 1 目 錄 摘 要 ............................................................................................................................I 1 緒 論 ...........................................................................................................................1 1.1 三維軟件特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn) ......................................................................................1 1.2 本論文的研究內(nèi)容 ............................................................................................1 1.3 選題意義 ..............................................................................................................2 1.4 論文結(jié)構(gòu) ..............................................................................................................2 2 零件的圖樣分析 ........................................................................................................3 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 .........................................................................................3 2.2 零件的技術(shù)方面要求分析 .................................................................................4 3 零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì) ................................................................................................5 3.1 毛坯的選擇 .........................................................................................................5 3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 .................................................................................................5 3.3 裝夾方式的選擇 .................................................................................................5 3.4 加工順序的安排 .................................................................................................5 4 設(shè)備及它的工藝裝備的確定 ....................................................................................7 4.1 機(jī)床的選擇 .........................................................................................................7 4.2 刀具的選擇 .........................................................................................................7 5 切削用量的選取 ........................................................................................................9 6 工藝卡片 ..................................................................................................................11 6.1 工藝過程卡 .......................................................................................................11 6.2 數(shù)控加工工序卡 ...............................................................................................11 7 數(shù)控加工程序的編制 ..............................................................................................12 7.1 CAM 編程的一般步驟 ........................................................................................12 7.2 編程坐標(biāo)系的確定 ...........................................................................................12 7.3 走刀路線的生成 ...............................................................................................13 7.4 仿真加工 ...........................................................................................................15 結(jié)論 ..............................................................................................................................34 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................36 2 致 謝 ......................................................................................................................37 1 1 緒 論 1.1 選題背景 數(shù) 控 （ Numerical Control 簡 稱 :NC） 技 術(shù) 是 指 用 數(shù) 字 、 文 字 和 符 號(hào) 構(gòu) 成 的 數(shù) 字 指 令 來 實(shí) 現(xiàn) 一 臺(tái) 或 多 臺(tái) 機(jī) 械 設(shè) 備 動(dòng) 作 控 制 的 技 術(shù) 。 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備 是以數(shù)控技術(shù)作為典型的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī) 電一體化產(chǎn)品，即所謂的數(shù)字化裝備，它的技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機(jī)械制 造技術(shù)；(2)信息處理、加工、傳輸技術(shù)；(3)自動(dòng)控制技術(shù)；(4)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)； (5)傳感器技術(shù)；(6)軟件技術(shù)等等數(shù) 控 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 不 僅 僅 給 傳 統(tǒng) 制 造 業(yè) 帶 來 了 革 命 性 的 變 化 ， 使 得 制 造 業(yè) 能 夠 成 為 工 業(yè) 化 的 象 征 ， 而 且 緊 隨 著 數(shù) 控 技 術(shù) 的 持 續(xù) 發(fā) 展 和 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 的 變 大 ， 對(duì) 國 計(jì) 民 生 的 一 些 緊 要 行 業(yè) 國 防 、 汽 車 等 等 的 發(fā) 展 起 著 越 來 越 緊 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(shì) ， 如 ： 橋 式 三 、 五 坐 標(biāo) 高 速 數(shù) 控 龍 門 銑 床 、 龍 門 移 動(dòng) 式 五 XX 標(biāo) AC 擺 角 數(shù) 控 龍 門 銑 床 、 龍 門 移 動(dòng) 式 三 XX 標(biāo) 數(shù) 控 龍 門 銑 床 等 等 。 1.高 速 化 發(fā) 展 新 趨 勢(shì) 隨 著 數(shù) 控 系 統(tǒng) 核 心 處 理 器 性 能 的 發(fā) 展 ， 高 速 加 工 中 心 可 達(dá) 80m/min， 和 運(yùn) 行 速 度 可 以 達(dá) 到 100m／ min， 截 至 目 前 ， 在 世 界 上 許 多 汽 車 廠 ， 包 括 中 國 的 上 海 通 用 汽 車 公 司 ， 已 應(yīng) 用 于 高 速 加 工 中 心 生 產(chǎn) 線 取 代 組 合 機(jī) 床 。 美 國 辛 辛 那 提 公 司 的 HyperMach 機(jī) 床 進(jìn) 給 速 度 達(dá) 60m/min， 快 速 100m/min， 加 速 度 2g， 主 軸 轉(zhuǎn) 速 已 達(dá) 60000r／ min， 加 工 一 薄 壁 飛 機(jī) 零 件 ， 只 有 30min， 和 一 般 的 高 速 銑 床 加 工 ， 同 一 部 位 3 小 時(shí) ， 在 普 通 銑 床 8 小 時(shí) 。 由 于 車 身 零 件 的 專 業(yè) 化 ， 在 專 業(yè) 化 的 發(fā) 展 中 ， 主 軸 的 高 速 化 越 來 越 流 行 。 過 去 只 為 汽 車 工 業(yè) 高 速 飛 機(jī) （ 每 分 鐘 15000 轉(zhuǎn) 以 上 機(jī) 型 ） ， 現(xiàn) 在 已 經(jīng) 能 夠 成 為 必 要 的 機(jī) 械 產(chǎn) 品 的 要 求 。 2、 精 密 化 加 工 發(fā) 展 新 趨 勢(shì) 緊 隨 著 伺 服 控 制 技 術(shù) 和 傳 感 器 技 術(shù) 的 進(jìn) 步 ， 在 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 控 制 下 ， 機(jī) 床 可 以 執(zhí) 行 亞 微 米 級(jí) 的 精 確 運(yùn) 動(dòng) 。 在 加 工 精 度 方 面 ， 近 10 年 來 ， 普 通 級(jí) 數(shù) 控 機(jī) 床 的 加 工 精 度 已 由 10μ m 提 高 到 5μ m， 精 密 級(jí) 加 工 中 心 則 從 3～ 5μ m， 提 高 到 1～ 1.5μ m， 并 且 超 精 密 加 工 精 度 已 開 始 進(jìn) 入 納 米 級(jí) (0.01μ m)。 3.開 放 化 發(fā) 展 新 趨 勢(shì) 由 于 計(jì) 算 機(jī) 硬 件 和 軟 件 模 塊 化 的 標(biāo) 準(zhǔn) 化 和 模 塊 化 ， 開 放 技 術(shù) 日 趨 成 熟 。 開 放 式 數(shù) 控 系 統(tǒng) 具 有 更 好 的 通 用 性 、 靈 活 性 、 適 應(yīng) 性 和 擴(kuò) 展 性 。 美 國 ， 歐 盟 和 日 本 等 國 家 紛 紛 實(shí) 施 戰(zhàn) 略 發(fā) 展 計(jì) 劃 ， 以 及 開 放 式 數(shù) 控 系 統(tǒng) 2 （ OSACA， OMAC， OSEC） 的 研 究 和 開 發(fā) ， 在 短 期 內(nèi) ， 世 界 3 大 經(jīng) 濟(jì) 體 ， 幾 乎 相 同 的 科 學(xué) 計(jì) 劃 和 技 術(shù) 規(guī) 范 ， 這 表 明 數(shù) 控 技 術(shù) 的 新 時(shí) 代 。 中 國 在 2000 也 開 始 進(jìn) 行 中 國 的 ONC 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 規(guī) 范 框 架 的 研 究 與 開 發(fā) 。 隨 著 核 心 處 理 器 性 能 的 發(fā) 展 ， 高 速 加 工 中 心 可 達(dá) 80m/min， 運(yùn) 行 速 度 可 達(dá) 到 分 鐘 /米 ， 截 至 目 前 ， 在 世 界 上 許 多 汽 車 廠 ， 包 括 中 國 的 上 海 通 用 汽 車 公 司 ， 已 應(yīng) 用 于 高 速 加 工 中 心 生 產(chǎn) 線 ， 以 產(chǎn) 生 組 合 機(jī) 床 。 辛 辛 那 提 的 HyperMach 機(jī) 床 進(jìn) 給 速 度 60m/min， 快 速 100m/min， 加 速 度 2g， 主 軸 轉(zhuǎn) 速 已 達(dá) 到 為 60000r/min， 薄 壁 飛 機(jī) 零 件 ， 加 工 后 ， 和 一 般 的 高 速 銑 床 加 工 ， 3 小 時(shí) 后 在 同 一 地 點(diǎn) ， 在 普 通 銑 床 8 小 時(shí) 。 由 于 車 身 零 件 的 專 業(yè) 化 ， 主 軸 的 高 速 化 在 專 業(yè) 化 的 發(fā) 展 中 變 得 越 來 越 流 行 。 過 去 僅 為 汽 車 工 業(yè) 高 速 飛 機(jī) （ 每 分 鐘 轉(zhuǎn) 速 超 過 15000 分 鐘 ） ， 現(xiàn) 在 已 經(jīng) 能 夠 成 為 必 要 的 機(jī) 械 產(chǎn) 品 的 要 求 。 4.復(fù) 合 化 發(fā) 展 新 趨 勢(shì) 緊 隨 著 其 次 是 產(chǎn) 品 外 觀 曲 線 的 復(fù) 雜 性 導(dǎo) 致 模 具 加 工 技 術(shù) 必 須 不 斷 升 級(jí) ， 對(duì) 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 新 需 求 。 機(jī) 床 五 軸 的 加 工 ， 六 軸 加 工 越 來 越 流 行 ， 機(jī) 床 的 加 工 是 必 然 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 。 日 本 工 程 機(jī) 械 5 加 工 機(jī) 床 采 用 復(fù) 合 主 軸 頭 ， 實(shí) 現(xiàn) 任 意 點(diǎn) 的 處 理 和 加 工 四 個(gè) 垂 直 平 面 ， 使 得 五 面 加 工 和 五 軸 加 工 可 在 單 機(jī) 上 實(shí) 現(xiàn) ， 還 可 實(shí) 現(xiàn) 傾 斜 和 倒 錐 齒 加 工 。 加 工 中 心 德 國 DMG 公 司 DMUVoution 系 列 ， 可 以 安 裝 在 夾 5 面 加 工 和 5 軸 聯(lián) 動(dòng) 加 工 ， 可 由 CNC 系 統(tǒng) 或 CAD／ CAM 的 直 接 或 間 接 控 制 。 1.2 選題意義 第二十世紀(jì)中葉，隨著電子技術(shù)、信息處理技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)和電子計(jì)算機(jī) 技術(shù)的發(fā)展，給自動(dòng)化技術(shù)帶來了新的概念。它用數(shù)字信號(hào)來控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng) 及其加工過程。 隨著加工機(jī)械的數(shù)字技術(shù)，最早是接近芷安的小飛機(jī)工業(yè)承包商 paierxunsi 公 司以北 40 年代初期。他們用全數(shù)字電子計(jì)算機(jī)處理機(jī)翼的加工路線，并考慮到 刀具直徑對(duì)加工路徑的影響，和最高的水平的 0.0381mm（0.0015in）的實(shí)現(xiàn)。 1952、麻省理工學(xué)院在立式銑床上，安裝了一套實(shí)驗(yàn)數(shù)控系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了三 軸運(yùn)動(dòng)的控制。這臺(tái)數(shù)控機(jī)床被稱為世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。這臺(tái)機(jī)床是機(jī)床 的一種測(cè)試工具。到十一月 1954。在 paierxunsi 專利的基礎(chǔ)上，第一次工業(yè) 數(shù)控機(jī)床由本迪克斯公司正式生產(chǎn)出來。 3 自那時(shí)以來，從 1960，它一直是一些工業(yè)國家，如德國，日本一直在開發(fā)，生 產(chǎn)和使用數(shù)控機(jī)床。在第一次出現(xiàn)和使用數(shù)控機(jī)床是數(shù)控銑床的使用，因?yàn)閿?shù) 控機(jī)床可以解決普通機(jī)床難以做到的問題，需要對(duì)曲面零件進(jìn)行輪廓線或曲面 零件的加工。但是，由于采用數(shù)控系統(tǒng)的電子管，體積龐大，耗電量大，這是 除了軍工部門的使用，在其行業(yè)中還沒有得到推廣使用。 1960 點(diǎn)，數(shù)控機(jī)床的點(diǎn)控制得到了快速發(fā)展。由于數(shù)控系統(tǒng)的點(diǎn)控制比較， 數(shù)控系統(tǒng)的輪廓控制更為簡單。因此，數(shù)控銑床、沖床、夾具、機(jī)床等的巨大 發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)，并由 1966 個(gè)實(shí)際的約 6000 臺(tái)數(shù)控機(jī)床，85%是機(jī)床的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)控 制。 在數(shù)控機(jī)床的發(fā)展過程中，值得一提的是加工中心。這是一種數(shù)控機(jī)床的自動(dòng) 換刀裝置，它可以實(shí)現(xiàn)工件攜帶卡和進(jìn)行多進(jìn)程的處理。這種產(chǎn)品在 1959 三月 第一，美國 Nakanai -特里沃；G 公司（Keaney &；treckercorp 開。 ） 。這 類機(jī)床與水龍頭，刀鉆，鉸刀，銑刀等工具，根據(jù)穿孔的自動(dòng)工具的選擇和指 示后，機(jī)械手將刀具裝在主軸和工件加工。它可以縮短零件在機(jī)床上的加載時(shí) 間，改變刀具的切削時(shí)間。在數(shù)控機(jī)床中，加工中心已成為一個(gè)非常重要的工 具，不僅是垂直的，水平的，所以在箱體零件加工中心，也有用于車削加工中 心，磨削中心等。 1967，英國，一些數(shù)控機(jī)床連接到柔性加工系統(tǒng)，這就是所謂的柔性制造 系統(tǒng)（FMS 柔性制造系統(tǒng)&；mdash；） ，美國，歐洲，日本等已開發(fā)和應(yīng)用。 1974 后，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，微處理器直接應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床，使數(shù)控 機(jī)床的數(shù)控化、計(jì)算機(jī)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展（簡稱數(shù)控機(jī)床） ，進(jìn)一步促進(jìn)數(shù)控機(jī)床 的普及和應(yīng)用。在 80 年代，1 到 4 的加工中心、車削中心為主體，與柔性制造 單元（，flexiblemanufacturingcell） ，并設(shè)有自動(dòng)裝卸和監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)設(shè)備 （FMC） 。這種裝置投資少，見效快，可以單獨(dú)使用很長一段時(shí)間，也可以集成 到 FMS 或更先進(jìn)的集成制造系統(tǒng)。 在 20 余年間，我國數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三 大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計(jì)、制造、使得用和維護(hù)的人才；經(jīng)過合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控 機(jī)床，使得設(shè)計(jì)、制造、使得用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距； 經(jīng)過利用國外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性 能、五面或五軸聯(lián)動(dòng)加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國內(nèi)市場的需求，但對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的 試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多緊要性能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控 系統(tǒng)依靠國外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)展，基本上處于從仿制走向自行開發(fā)階段， 與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。 4 1.1 三維軟件特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn) 高端三維計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件包含零件設(shè)計(jì)、二維工程圖、零件加工、仿真及 有限元分析等。通過模塊間的無縫集成，實(shí)現(xiàn)了零件的三維信息設(shè)計(jì)、數(shù)控加 工和有限元分析模塊的共享，方便了設(shè)計(jì)和修改，更新快等。其次是產(chǎn)品加工 效率的提高，對(duì)數(shù)控機(jī)床的需求也越來越普及，數(shù)控銑床、數(shù)控銑加工中心、 數(shù)控加工中心已廣泛應(yīng)用于各種制造行業(yè)。UG NX6 軟件提供了一個(gè)功能強(qiáng)大的 數(shù)控銑削加工模塊，包括粗加工，精加工的操作，加工中心鉆孔，螺紋加工等。 可實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜回轉(zhuǎn)體零件的數(shù)控編程。 1990 進(jìn)入中國以來，UG 軟件已廣泛應(yīng)用于航空，航天，汽車，模具領(lǐng)域， 家用電器等。對(duì) UG 軟件的 PC 版的推出，這是中國在 UG 中，起到了良好的促進(jìn) 作用。 NX 6.O UG NX 系列的最新版本，并已在原版本的基礎(chǔ)上改進(jìn)。例如，在功 能和自由造型方面提供了更廣泛的性能，使其更快，更高效，更高的質(zhì)量。設(shè) 計(jì)產(chǎn)品。它也使繪圖的重要改進(jìn)，使其更直觀，快速，準(zhǔn)確，更接近工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 UG 具有以下優(yōu)點(diǎn)； 1、為機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)及電氣設(shè)計(jì)單位提供完整的設(shè)計(jì)、分析和制造方案。 2、它是一個(gè)完整的參數(shù)化軟件，為零件的建模、裝配和分析提供了有力的依據(jù)。 3、你可以管理 CAD 數(shù)據(jù)和所有相關(guān)的數(shù)據(jù)，整個(gè)產(chǎn)品的開發(fā)周期，實(shí)現(xiàn)逆向工 程（逆向設(shè)計(jì)）和并行工程（工程師，concurrennt）等先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法。 4、可以完成復(fù)雜模型的創(chuàng)建，包括自由面，同時(shí)利用圖形顯示在管理領(lǐng)域，節(jié) 省系統(tǒng)資源。 5、具有較強(qiáng)的裝配性能，并在裝配模塊中使用了一套參考的設(shè)計(jì)思路，對(duì)節(jié)約 計(jì)算機(jī)資源提出了一種有效的解決方案，可以大大提高設(shè)計(jì)效率。 1.2 本論文的研究內(nèi)容 因?yàn)閁G 的應(yīng)用多集中在數(shù)控銑、加工中心等等方面，并且相關(guān)銑削方 面的學(xué)習(xí)資料較少，對(duì)于UG銑削加工應(yīng)該更多地與實(shí)際銑床相結(jié)合。本論文以 一個(gè)加工為例，介紹了基于UG的自動(dòng)編程的方法和如XX創(chuàng)建數(shù)控銑床后處理 文件的方法。在數(shù)控銑床上完成該軸的銑削加工，結(jié)果表明加工精度符合圖紙 要求、基于UC的自動(dòng)編程可以提高NC程序的正確性和安全性、同時(shí)還能提高 工作效率。 數(shù)控機(jī)床的編程方法分為手工編程和自動(dòng)編程。從零件圖樣分析、工藝處理、 數(shù)據(jù)計(jì)算、編寫程序單、輸入程序到程序校驗(yàn)等等各步驟主要由人工完成的編 5 程過程稱為手工編程。自動(dòng)編程也稱為計(jì)算機(jī)輔助編程，即程序編制工作的大 部分或全部由計(jì)算機(jī)完成。自動(dòng)編程工具分為語詞式自動(dòng)編程工具和圖形交互 式自動(dòng)編程工具，當(dāng)今主流的自動(dòng)編程工具為圖形交互式自動(dòng)編程工具。截止 現(xiàn)在為止，數(shù)控銑削加工中普遍采用UG或Mastercam自動(dòng)編程，而數(shù)控銑削加 工中主要采用手工編程的方法，而手工編程效率低，準(zhǔn)確性差，本文討論了基 于UG自動(dòng)編程的數(shù)控銑削加工方式方法， 1.3 選題意義 在學(xué)習(xí)了《數(shù)控加工工藝與裝備》 《機(jī)械制造基礎(chǔ)》 《UG數(shù)控編程》 《CAD/CAM 應(yīng)用技術(shù)》 《 數(shù)控機(jī)床及編程》等等課程后，為了將所學(xué)的知識(shí)應(yīng) 用于實(shí)際中，加深對(duì)知識(shí)的掌握程度，提升自身的實(shí)際工作能力，故選取《基 于UG的撥叉凹模的數(shù)控銑削加工》的課題，綜合所學(xué)知識(shí)，解決出現(xiàn)的問題， 完成設(shè)計(jì)。 本課題主要內(nèi)容是數(shù)控銑削加工，包含了零件圖的審查、工藝的設(shè)計(jì)、刀具 和機(jī)床夾具的選擇、切削用量的選擇、UG的建模與編程、后處理等等，經(jīng)過一 系列的作業(yè)操作，完成對(duì)零件的加工任務(wù)。經(jīng)過此次課題，可以學(xué)習(xí)到很多加 工和工藝方面的知識(shí)，為以后工作打下基礎(chǔ)。 1.4 論文結(jié)構(gòu) 本次課題的主要任務(wù) 1）運(yùn)用制圖軟件繪制零件二維圖紙及三維圖。 2）分析零件的技術(shù)方面要求，確定零件的加工方案。 3）合理的選擇刀具、切削參數(shù)。 4）編制零件的數(shù)控加工程序并進(jìn)行仿真加工。 5）制定相應(yīng)的工藝卡片。 6 2 零件的圖樣分析 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 如圖 2.1 所示零件圖，圖中有不清晰之處請(qǐng)查看附圖，它的毛坯材料為 45 鋼， 單件小批量生產(chǎn)，試運(yùn)用所學(xué)知識(shí)對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，并編制出它的數(shù)控加 工程序。 圖 2.1 零件圖 7 圖 2.2 三維圖 從圖 2.1 中可以看出，此零件的總體結(jié)構(gòu)為一凸臺(tái)類零件，零件主要由凸 臺(tái)、凹槽、孔等等特點(diǎn)構(gòu)成。它的輪廓曲線較簡單，主要由直線、圓弧構(gòu)成， 無復(fù)雜曲面，在編程時(shí)比較容易，為了提高編程效率，可以選擇軟件編程，這 樣不僅能節(jié)約時(shí)間，同時(shí)也能確保程序的準(zhǔn)確性。 2.2 零件的技術(shù)方面要求分析 零件的技術(shù)方面要求主要包含尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙 度要求等等，這些技術(shù)方面要求應(yīng)當(dāng)是能夠確保零件使得用性能前提下的極限 值。進(jìn)行零件技術(shù)方面要求分析，主要是分析這些技術(shù)方面要求的合理性，以 及實(shí)現(xiàn)的可能性，重點(diǎn)分析緊要表面和部位的加工精度和技術(shù)方面要求，為制 定合理的加工方案做好準(zhǔn)備。同時(shí)經(jīng)過分析以確定技術(shù)方面要求是否過于嚴(yán)格， 因?yàn)檫^高的精度和過小的表面粗糙度要求會(huì)使得工藝過程變得復(fù)雜，加工難度 大，增加不必要的成本。 從圖 2.1 分析得知，此零件的尺寸精度要求有： 8 （1）外輪廓尺寸：96 和 96 的精度等等級(jí)為未注尺寸公差按 IT12 控制， 厚度尺寸 25 的精度等等級(jí)為未注尺寸公差按 IT12 控制，表面粗糙度為 Ra3.2um。 （2）凸臺(tái)：尺寸精度等等級(jí)為 IT7 級(jí)，表面粗糙度要求為 Ra3.2um。 它的余未注尺寸公差按 IT12 控制，未注表面粗糙度為 Ra3.2um。 綜上所述，此零件的加工精度要求一般，在數(shù)控加工中比較容易確保。 9 3 零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 毛坯的選擇 毛坯是用來加工各種工件的坯料,毛坯的生產(chǎn)方法主要有:鑄造、鍛造、焊接、 沖壓件,以及各種型材也可以用作毛坯，此零件的毛坯類型可選擇型材毛坯。 毛坯圖的尺寸都是在零件圖尺寸的基礎(chǔ)上，加減總加工余量得到毛坯尺寸， 毛坯各面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)一般同零件圖一致。筆者認(rèn)為這類設(shè)計(jì)方法并不合理，這 是因?yàn)閺拿鞒叽绲淖饔脕碇v并不要求它和零件圖一致，對(duì)它提出的要求是:(1) 確保它在機(jī)械加工時(shí)有最均勻合理的粗加工余量：(2)確保非加工面與加工面有 最準(zhǔn)確的位置及尺寸。 此零件為板類零件，故它的毛坯選擇為板材，毛坯材料為 45#，毛坯尺寸 為 96mm×96mm×55mm。 3.2 數(shù)控設(shè)備選擇 3.2.1 根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)及形狀特點(diǎn),選擇機(jī)床的類型 考慮到此零件的加工是單件小批量生產(chǎn)，并且屬于平面類零件，內(nèi)輪廓由 多個(gè)圓弧相切構(gòu)成，所以采用不采用車床加工而銑床加工，此零件的內(nèi)凹槽及 它的島嶼難以測(cè)量，采用普通機(jī)床不能控制它的尺寸，零件表面質(zhì)量和位置精 度比較高，我們有必要加工的面比較多，在普通機(jī)床上不容易加工，而數(shù)控加 工中心剛性好，制造和對(duì)刀精度高，以及能方便和精確地進(jìn)行人工補(bǔ)償和自動(dòng) 補(bǔ)償，所以適合加工此零件，另外，工件的一次裝夾可完成零件的大部分輪廓， 可以提高加工工件的位置精度。綜合以上分析并根據(jù)學(xué)校現(xiàn)有設(shè)備,本工件選擇 華中數(shù)控加工中心進(jìn)行加工。 3.2.2 根據(jù)零件的外形及尺寸特點(diǎn),選擇機(jī)床的規(guī)格 數(shù)控機(jī)床的最主要規(guī)格是幾個(gè)數(shù)控軸的行程范圍和主軸電機(jī)功率。此零件 由多個(gè)圓弧相切構(gòu)成，我們有必要確保它的位置精度和形狀精度，必須選擇主 軸兩軸半以上聯(lián)動(dòng)的機(jī)床進(jìn)行加工。一般情況下加工工件的輪廓尺寸應(yīng)在機(jī)床 的加工空間范圍之內(nèi)，這是出于安裝夾具考慮的。根但工件和夾具、機(jī)床的總 重量不能超過工作臺(tái)的額定負(fù)載?？紤]該工件用虎鉗裝夾，以及工件加工時(shí)不 與機(jī)床交換刀具的空間干涉、與機(jī)床防護(hù)罩等等附件發(fā)生干涉等等系列問題。 10 數(shù)控機(jī)床的主電機(jī)功率在同類規(guī)格機(jī)床上也可以有各種不同的配置，一般情況 下反映了該機(jī)床的切削剛性和主軸高速性能。為確保高精度、高效率，刀架在 切削加工中平穩(wěn)無震動(dòng)，主軸有較高徑向承載能力，我所選擇用的機(jī)床型號(hào)為 VMC750E。 3.2.3 根據(jù)零件的加工精度及表面質(zhì)量要求，選擇機(jī)床的精度等等級(jí) 典型零件的關(guān)鍵部位加工精度要求決定了選擇數(shù)控機(jī)床的精度等等級(jí)。數(shù) 控機(jī)床根據(jù)用途又分為簡易型、全性能型、超精密型等等，它的能達(dá)到的精度 也是各不一樣的。簡易型截止現(xiàn)在為止還用于一部分車床和銑床，它的最小運(yùn) 動(dòng)分辯率為 0.01mm，運(yùn)動(dòng)精度和加工精度都在(0.03～0.05)mm 以上。超精密型 用于特殊加工，它的精度可達(dá) 0.001mm 以下。因?yàn)槲宜庸さ牧慵诰扰c 表面質(zhì)量上要求不是太高，所以加工精度確保在 0.01mm 就可以了。 3.3 工藝設(shè)計(jì) 3.3.1 加工方式方法選擇 選擇基本原則有二。一是工件表面光潔度要求較高；二是加工零件數(shù)量較少。 選擇鍛件加工的原則有：對(duì)工件材質(zhì)和強(qiáng)度有要求，材料要求不能選擇鑄造、型材加工等 等，所以必須選擇鍛造。 選擇鑄件加工的原則：1、材選擇車削的基本原則有二。一是工件表面光潔度要求較高； 二是加工零件數(shù)量較少。 選擇鍛件加工的原則有：對(duì)工件材質(zhì)和強(qiáng)度有要求，材料要求不能選擇鑄造、型材加工 等等，所以必須選擇鍛造。 選擇鑄件加工的原則：1、材質(zhì)的要求；2、數(shù)量的要求；3、低廉的加工費(fèi)。 質(zhì)的要 求；2、數(shù)量的要求；3 、低廉的加工費(fèi)。 3.3.2 加工順序確定 數(shù)控加工工步順序安排的一般原則： 1）先粗后精；2）先近后遠(yuǎn)；3）內(nèi)外交叉；4）確保工件加工剛度原則；5）同 一把刀能加工內(nèi)容連續(xù)加工原則。 此零件的加工將粗精加工分開，先粗后精，有利于確保表面加工質(zhì)量。先加工對(duì)工件 11 剛性變形小的表面，確保工件加工剛度原則。采用同一把刀能加工內(nèi)容連續(xù)加工原則，減 少換刀時(shí)間縮短刀具移動(dòng)距離，減少輔助時(shí)間。 對(duì)于多臺(tái)不同的數(shù)控機(jī)床、多道工序才能完成加工的零件,工序的劃分自然以機(jī)床為單 位來進(jìn)行。而對(duì)于我們有必要很少的數(shù)控機(jī)床就能加工完零件全部內(nèi)容的情況,數(shù)控加工工 序的劃分一般按照下列方法進(jìn)行： ⑴以一次安裝所進(jìn)行的加工作為一道工序。 ⑵以一個(gè)完整數(shù)控程序連續(xù)加工的內(nèi)容作為一道工序。 ⑶以工件上的結(jié)構(gòu)內(nèi)容組合用一把刀具加工為一道工序。 ⑷以粗、精加工劃分工序。所以綜合考慮具體情況和經(jīng)濟(jì)性,機(jī)床設(shè)備、現(xiàn)有的工裝設(shè) 備等等因素,為了更好的完成加工, 我模擬了 2 個(gè)加工工序方案。 方案一:以裝夾劃分我們有必要兩道工序。工序一，第一次裝夾然后進(jìn)行粗精加工使得 工件達(dá)到加工精度。工序二，掉頭裝夾進(jìn)行粗精加工。 方案二:以粗精加工劃分我們有必要兩道工序。工序一，第一次裝夾然后進(jìn)行粗加工， 掉頭再進(jìn)行粗加工。工序二，裝夾工件進(jìn)行精加工，再掉頭，再進(jìn)行精加工。 經(jīng)過比較方案二要比方案一多裝夾 2 次，在同樣確保加工精度的情況下明顯方案一更 為方便快捷提高了工作效率所以我選擇方案一做為我設(shè)計(jì)的零件的數(shù)控加工工序，以一次 安裝所進(jìn)行的加工作為一道工序,以安裝的加工作為工序,我的零件共我們有必要兩次裝夾, 分別進(jìn)行粗加工、精加工。這樣兩道工序就能完成零間的加工,定位基準(zhǔn)可以得到很好的確 保,不會(huì)出現(xiàn)定位誤差。每次裝夾都要對(duì)刀,這樣就只對(duì)刀兩次,確保了刀位誤差。 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的緊要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使得加工 質(zhì)量得到確保，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出。 粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)牽引頭這樣的零件來說，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)緊要。以零件的上端 面加工平面作為粗基準(zhǔn)。選取已加工的內(nèi)圓為精基準(zhǔn)。 制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使得零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等等技術(shù) 方面要求能得到合理的確保。經(jīng)過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)方面要求后，制定以下兩種工藝方 案： 3.3.3 定位基準(zhǔn)及裝夾方式的確定 1 選擇定位基準(zhǔn) （1）粗基準(zhǔn)的選擇原則 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，主要要求確保各加工面有足夠的余量，并注意盡快獲得精基面。本軸 類配合件的加工應(yīng)遵循的原則有： （1）合理分配加工余量原則 12 （2）確保零件相互位置要求原則 （3）夾緊原則 （4）不重復(fù)使得用原則 本次設(shè)計(jì)的軸類配合件粗基準(zhǔn)的選擇遵循的是合理分配加工余量原則，所選的基準(zhǔn)為 零件的外圓柱表面。 2）精基準(zhǔn)的選擇原則 選擇精基準(zhǔn)時(shí)，主要考慮確保加工精度。本軸類配合件數(shù)控加工工藝規(guī)程制訂的加工 應(yīng)遵循的原則有： （1）基準(zhǔn)重合原則 軸類配合件數(shù)控加工工藝規(guī)程制訂為軸類零件即選擇用外表面基 準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合誤差。 （2） 自為基準(zhǔn)原則 選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)，本零件對(duì)加工表面沒有太高 的尺寸精度要求，所以不必考慮此原則。 （3）互為基準(zhǔn)原則 當(dāng)對(duì)工件上兩個(gè)相互位置精度要求很高的表面進(jìn)行加工時(shí)，我們 有必要用兩個(gè)表面互相作為基準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)行加工，以確保位置精度要求。 （4）所選精基準(zhǔn)應(yīng)確保工件安裝可靠，夾具設(shè)計(jì)簡單、操作方便。 無論是精基準(zhǔn)還是粗基準(zhǔn)的選擇，上述原則都不可能同時(shí)滿足，有時(shí)還相互矛盾的， 由此，選擇根據(jù)實(shí)際情況分析，權(quán)衡利弊，確保它的主要要求。 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)兩種，用未加工過的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)稱 為粗基準(zhǔn)，用己加工過的表面作為定位基準(zhǔn)稱為精加工。除第一道工序用粗基 準(zhǔn)外，它的余工序都應(yīng)使得用精基準(zhǔn)。 選擇定位基準(zhǔn)要遵循基準(zhǔn)重合原則，即力求沒計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)和編程基 準(zhǔn)統(tǒng)一，這樣做可以減少基準(zhǔn)不重合產(chǎn)生的誤差和數(shù)控編程中的計(jì)算量，并且 能有效地減少裝夾次數(shù)。 經(jīng)分析，確定此零件的粗基準(zhǔn)為毛坯底面及毛坯外輪廓；精基準(zhǔn)以設(shè)計(jì)基 準(zhǔn)為精基準(zhǔn)，即底面及零件外輪廓側(cè)面。 。 3.3 裝夾方式的選擇 經(jīng)分析，此零件我們有必要進(jìn)行兩次裝夾方能完成零件的加工。在第一次 裝夾時(shí)為銑削零件的底面，采用平口虎鉗進(jìn)行裝夾；第二次裝夾時(shí)加工零件的 上表面，此次裝夾可以以加工好的底面及外邊進(jìn)行定位，用虎鉗壓緊即可。 13 3.3.4 刀具選擇 對(duì)刀點(diǎn)是用來確定刀具與工件的相對(duì)位置的關(guān)系點(diǎn),是確定共建坐標(biāo)系與機(jī)床坐標(biāo)系的 關(guān)系點(diǎn)。對(duì)刀就是將刀具的刀位點(diǎn)置于對(duì)刀點(diǎn)上，以便建立工件坐標(biāo)系。本零件采用手動(dòng) 對(duì)刀。 .1 正確選擇對(duì)刀方式 對(duì)刀的準(zhǔn)確程度將直接影響加工精度，由此，對(duì)刀操作一定要仔細(xì)，對(duì)刀方法一定要 同零件加工精度要求相適應(yīng)。 加工中心上幾種對(duì)刀方法： 1.對(duì)刀點(diǎn)為圓柱孔的中心線時(shí)： （1）采用杠桿百分表（或千分表）對(duì)刀 （2）采用尋邊器對(duì)刀 2.對(duì)刀點(diǎn)為兩相互垂直直線的交線時(shí)： （1）采用碰刀方式（或試切）對(duì)刀 （2）采用尋邊器對(duì)刀 3.機(jī)外對(duì)刀儀對(duì)刀 4.刀具 Z 向?qū)Φ?因?yàn)榇肆慵菃渭∨a(chǎn)，精度不是很高，并且加工、對(duì)刀條件有限，所以本零件 采用手動(dòng)對(duì)刀。 它的操作步驟為: a.將所用銑刀裝到主軸上并使得主軸中速旋轉(zhuǎn)； b.手動(dòng)移動(dòng)銑刀沿+X 方向靠近被測(cè)邊，直至銑刀周刃輕微接觸到工件表面，即聽到刀 具與工件的摩擦聲但沒有切屑； c.保持 X、Y 坐標(biāo)不變，將銑刀沿+Z 向退離工件； d.將機(jī)床坐標(biāo) X 置零，并 X 向工件另一側(cè)移動(dòng)，直至銑刀周刃輕微接觸到工件表面。 將數(shù)值記下，并沿 X、+Z 向移動(dòng)刀具到數(shù)值的一半，并輸?shù)綑C(jī)床坐標(biāo)系； e.采用同樣方法對(duì) Y 軸，并將數(shù)值輸?shù)綑C(jī)床坐標(biāo)系； f.將 Z 周向下移動(dòng)直至聽到刀具與工件的摩擦聲，將數(shù)值輸入機(jī)床坐標(biāo)系； 2 選擇合理的對(duì)刀點(diǎn)及換刀點(diǎn) 利用機(jī)床的坐標(biāo)顯示確定對(duì)刀點(diǎn)在機(jī)床坐標(biāo)系中的位置，從而確定工件坐標(biāo)系在機(jī)床 坐標(biāo)系中的位置。為提高零件的加工精度，減少對(duì)刀誤差，對(duì)刀點(diǎn)應(yīng)盡量選在零件的設(shè)計(jì) 基準(zhǔn)或工藝基準(zhǔn)上。此零件的對(duì)刀點(diǎn)選在機(jī)床主軸軸線與端面的交點(diǎn)。該對(duì)刀點(diǎn)與工件坐 14 標(biāo)系原點(diǎn)重合，并且容易確定，符合對(duì)刀點(diǎn)的選擇原則。對(duì)刀點(diǎn)選定后，便確定了機(jī)床坐 標(biāo)系和零件坐標(biāo)系之間的位置關(guān)系。 此零件在加工過程中我們有必要進(jìn)行換刀，故編程時(shí)應(yīng)考慮不同工序之間的換刀位置 （即換刀點(diǎn)） 。為避免換刀時(shí)刀具與工件及夾具發(fā)生干涉，換刀點(diǎn)應(yīng)設(shè)在工件的外部。我采 用一固定換刀點(diǎn)即距工件上表面 200mm 的位置，是出于安全考慮，符合換刀點(diǎn)的選擇原則， 既避免撞刀，避免空行程。 3.4 加工順序的安排 工件的機(jī)械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序。由此， 當(dāng)擬定工藝路線時(shí)要合理、全面安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序。 加工順序的安排原則：先粗后精、先面后孔、基面先行。 根據(jù)該以上原則，確定此零件的加工順序?yàn)椋?銑上平面→銑五邊形外輪廓→銑正方形外輪廓→鉆鉸 Φ40 孔→ 鉆 4-Φ10 孔。 15 4 設(shè)備及它的工藝裝備的確定 4.1 機(jī)床的選擇 因?yàn)榇肆慵儆趩渭∨可a(chǎn)，由此不用考慮生產(chǎn)效率等等問題，只要 在能夠確保它的精度要求的前提下選擇相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行加工即可，但為了減少 人為的換刀量，根據(jù)現(xiàn)有的數(shù)控機(jī)床，確定選擇由云南 CY 集團(tuán)有限公司生產(chǎn) 的 VMC750E 系列數(shù)控立式加工中心，它的主要技術(shù)參數(shù)如下： 系統(tǒng)配置： FANUC 工作臺(tái)面積(mm)：460×950(500×1050) 行程(X-Y-Z)(mm)：800×500×550 主軸錐孔：BT40 主功率(KW)：7.5/11 主軸變速系統(tǒng)轉(zhuǎn)速(rpm)： 50-6000 伺服 機(jī)床結(jié)構(gòu)：臺(tái)灣主軸、全防護(hù)、貼塑滑軌、電柜空調(diào) 備注：16 把斗笠式刀庫、20 把圓盤式刀庫 機(jī)床重量(噸)：6 4.2 刀具的選擇 合理的選擇數(shù)控加工的刀具、夾具，是工藝處理工作中的緊要內(nèi)容，在數(shù) 控加工中產(chǎn)品的加工質(zhì)量和勞動(dòng)生產(chǎn)率在很大程度上將受到刀具、夾具的制約， 雖它的大多數(shù)刀具、夾具與普通加工中所用的刀具、夾具基本相同，但對(duì)一些 工藝難度較大或它的輪廓、形狀等等方面較特殊的零件加工，所選擇用的刀具、 夾具必須具備較高要求，或需做進(jìn)一步的特殊處理，以滿足數(shù)控加工的需求。 一般優(yōu)先采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要的時(shí)候可以采用各種提高生產(chǎn)率的復(fù)合刀具 及它的他一些專用刀具。此外，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，盡可能選擇用各種先進(jìn)刀具， 如可轉(zhuǎn)位刀具、整體硬質(zhì)合金刀具、陶瓷涂層刀具等等。刀具的類型、規(guī)格和 精度等等級(jí)應(yīng)符合加工需求，刀具材料應(yīng)與工件材料相適應(yīng)。數(shù)控加工所用的 刀具在刀具性能上應(yīng)高于普通加工中所用的刀具。所以選擇數(shù)控加工刀具時(shí)， 還應(yīng)考慮以下幾個(gè)方面： ①切削性能好 數(shù)控加工能采用大的背吃刀量和高進(jìn)給速度，刀具必須要 有能夠承受高速切削和強(qiáng)力切削的性能。同時(shí)，同一批刀具在切削性能和刀具 16 壽命方面一定要穩(wěn)定，以便實(shí)現(xiàn)按刀具壽命換刀或由數(shù)控系統(tǒng)對(duì)刀具壽命進(jìn)行 管理。 ②精度高 為適應(yīng)數(shù)控加工的高精度和自動(dòng)換刀等等要求，刀具必須具備 較高的精度，如有的整體式立銑刀的徑向尺寸精度達(dá)到 0.005mm 等等。 ③可靠性高 要確保數(shù)控加工中不會(huì)發(fā)生刀具意外損傷及潛在缺陷而影響 到加工的順利進(jìn)行，要求刀具及與之組合的附件必須具備很好的可靠性及較強(qiáng) 的適應(yīng)性。 ④耐用度高 數(shù)控加工的刀具，不論在粗加工或精加工中，都應(yīng)具備比普 通機(jī)床加工所用刀具更高的耐用度，以盡量減少更換或修磨刀具及對(duì)刀次數(shù)， 從而提高數(shù)控機(jī)床的加工效率及確保加工質(zhì)量。 ⑤斷屑及排屑性能好 數(shù)控加工中，斷屑和排屑不像普通機(jī)床加工那樣， 能及時(shí)由人工處理，切屑易纏在刀具和工件上，會(huì)損壞刀具和劃上工件上已加 工表面，甚至?xí)l(fā)生傷人和設(shè)備事故，影響加工質(zhì)量和機(jī)床的順利、安全，所 以要求刀具應(yīng)具備較好的斷屑和排屑性能。 綜上所述，零件上、下表面加工時(shí)采用端銑刀加工，根據(jù)工件的寬度選擇 端銑刀直徑，使得得銑刀工作時(shí)有合理的切入/切出角；切銑刀直徑應(yīng)盡量包容 整個(gè)工件加工寬度，以提高加工精度和效率，并減少相鄰兩次進(jìn)給之間的接刀 痕。 表 4.1 就是此零件加工所我們有必要用到的所有刀具。 表 4.1 刀具卡片 零件名稱 板類零件 工序號(hào) 刀具編號(hào) 刀具規(guī)格和名稱 數(shù)量 加工表面 T01 Φ32 面銑刀 1 銑工件的上表面 T02 Φ8 立銑刀 1 銑五邊形外輪廓 T03 Φ8 立銑刀 1 銑正方形外輪廓 T04 Φ38 鉆頭 1 鉆鉸 Φ40 孔 T05 Φ40 鉸刀 1 鉆鉸 Φ40 孔 1 T06 Φ10 鉆頭 鉆 4-Φ10 孔 17 5 切削用量的選取 數(shù)控編程時(shí)，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫 人程序中。切削用量包含主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等等。對(duì)于不同的加 工方式方法，我們有必要選擇用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：確 保零件加工精度和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，確保合理的刀具耐用 度，并充分發(fā)揮機(jī)床的性能，最大限度提高生產(chǎn)率，降低成本。 切削用量：“三要素”是指刀具在切削過程中的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。 “三要素”是指：切削速度，進(jìn)給量，背吃刀量。 選擇切削用量時(shí)考慮的因素： （1）切削加工生產(chǎn)率 在切削加工中，金屬切除率與切削用量三要素 ap、f、v 均保持線性關(guān)系， 即它的中任一參數(shù)增大一倍，都可使得生產(chǎn)率提高一倍。然而因?yàn)榈毒邏勖?制約，當(dāng)任一參數(shù)增大時(shí)，它的它二參數(shù)必須減小。由此，在制訂切削用量時(shí)， 三要素獲得最佳組合，此時(shí)的高生產(chǎn)率才是合理的。 （2）刀具壽命 切削用量三要素對(duì)刀具壽命影響的大小，按順序?yàn)?v、f、ap。由此，從確 保合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時(shí)，首先應(yīng)采用盡可能大的背吃刀量； 然后再選擇用大的進(jìn)給量；最后求出切削速度。 （3）加工表面粗糙度 精加工時(shí)，增大進(jìn)給量將增大加工表面粗糙度值。由此，它是精加工時(shí)抑 制生產(chǎn)率提高的主要因素。 在切削加工中，金屬切除率與切削用量三要素 ap、f、v 均保持線性關(guān)系， 即它的中任一參數(shù)增大一倍，都可使得生產(chǎn)率提高一倍。然而因?yàn)榈毒邏勖?制約，當(dāng)任一參數(shù)增大時(shí)，它的它二參數(shù)必須減小。由此，在制訂切削用量時(shí)， 三要素獲得最佳組合，此時(shí)的高生產(chǎn)率才是合理的。 （4）刀具壽命 切削用量三要素對(duì)刀具壽命影響的大小，按順序?yàn)?v、f、ap。由此，從確 保合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時(shí)，首先應(yīng)采用盡可能大的背吃刀量； 18 然后再選擇用大的進(jìn)給量；最后求出切削速度。 （5）加工表面粗糙度 精加工時(shí)，增大進(jìn)給量將增大加工表面粗糙度值。由此，它是精加工時(shí)抑 制生產(chǎn)率提高的主要因素。 根據(jù)以上因素，確定此零件的切削用量如數(shù)控加工工序卡所示。 19 6 工藝卡片 6.1 工藝過程卡 序號(hào) 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備及工裝 1 備料 制造毛坯 96mm×96mm×55mm 2 銑 銑上平面→銑五邊形外輪廓→銑正方形外輪廓 銑削加工中心 3 銑 鉆鉸 Φ40 孔→鉆 4-Φ10 孔 銑削加工中心 4 檢驗(yàn) 手檢 5 鉗 去毛刺 6 入庫 入庫 6.2 數(shù)控加工工序卡 工序卡一 夾具名稱 機(jī)用平口虎鉗 使得用設(shè)備 銑削加工中心 工序號(hào) 2 程序編號(hào) O0001 工步 號(hào) 工步內(nèi)容 刀具 主軸轉(zhuǎn)數(shù) (r/min) 進(jìn)給速度 (mm/min) 被吃刀量 /mm 1 銑上平面，控制表面粗糙度 3.2 T01 600 150 3 2 銑五邊形外輪廓 T02 1200 150 3.5 3 銑正方形外輪廓 T03 1200 120 2 4 鉆 Φ40 孔 T04 850 150 1.5 5 鉸 Φ40 孔 T05 1200 150 2 6 鉆 4-Φ10 孔 T06 1200 120 2 20 7 數(shù)控加工程序的編制 7.1 CAM 編程的一般步驟 零件模型 ↓ 加工模塊 ↓ 指定加工環(huán)境 ↓ 分析/生成輔助幾何 ↓ 生成/修改“父”組 ↓ ↓ ↓ ↓ 程序次序 加工刀具 幾何體 加工方式方法 ↓ 生成/修改操作 ↓ 產(chǎn)生刀具路徑 ↓ 校核 ↓ 后處理 表 3-1 CAM 編程的一般步驟 數(shù)控編程方法可分為手工編程和自動(dòng)編程兩種。 （1）手工編程是指主要由人工來完成數(shù)控機(jī)床程序編制各個(gè)階段的工作。 當(dāng)被加工零件形狀不十分復(fù)雜和程序較短時(shí)，都可以采用手工編程的方法。 （2）自動(dòng)編程 自動(dòng)編程是指借助數(shù)控語言編程系統(tǒng)或圖形編程系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)來自動(dòng)生 成零件加工程序的過程。編程人員只需根據(jù)加工對(duì)象及工藝要求，借助數(shù)控語 言編程系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)控編程語言或圖形編程系統(tǒng)提供的圖形菜單性能，對(duì)加工 過程與要求進(jìn)行較簡便的描述，而由編程系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出加工運(yùn)動(dòng)軌跡，并輸 出零件數(shù)控加工程序。因?yàn)樵谟?jì)算機(jī)上可自動(dòng)地繪出所編程序的圖形及進(jìn)給軌 跡，所以能及時(shí)地檢查程序是否有錯(cuò)，并進(jìn)行修改，得到正確的程序。 為了節(jié)省編程時(shí)間，提高效率，確保刀具路徑的正確性，選擇此零件程序 使得用 ug 軟件進(jìn)行自動(dòng)編程。 7.2 編程坐標(biāo)系的確定 由零件圖可知，此零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在零件的對(duì)稱中心上，故在編程時(shí)將它 21 的編程原點(diǎn)設(shè)置在此處能夠方便對(duì)刀和編程。 7.3 走刀路線的生成 此零件結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，故選擇用 UG 軟件進(jìn)行自動(dòng)生成刀具軌跡，它 的各工序工步的軌跡路線如下： 7.3.1 銑上平面走刀路線 7.3.2 銑五邊形外輪廓走刀路線 22 7.3.3 銑正方形外輪廓走刀路線 7.3.4 鉆鉸 Φ40 孔 23 7.3.5 鉆 4-Φ10 孔 7.4 仿真加工 銑上平面 24 銑五邊形外輪廓 銑正方形外輪廓 25 鉆鉸 Φ40 孔 鉆 4-Φ10 孔 后處理程序 26 % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 :0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X3.248 Y-1.3306 S0 M03 N0050 G43 Z2.4409 H00 N0060 Z2.0472 N0070 G1 Z1.9291 F9.8 M08 27 N0080 X2.2638 N0090 X-1.8314 N0100 X-3.048 N0110 Z2.0472 N0120 G0 Z2.4409 N0130 X3.248 Y0.0 N0140 Z2.0472 N0150 G1 Z1.9291 N0160 X2.2638 N0170 X-2.7982 N0180 X-4.0148 N0190 Z2.0472 N0200 G0 Z2.4409 N0210 X3.248 Y1.3306 N0220 Z2.0472 N0230 G1 Z1.9291 N0240 X2.2638 N0250 X-1.8314 N0260 X-3.048 N0270 Z2.0472 N0280 G0 Z2.4409 N0290 M02 % 28 結(jié)論 加工設(shè)計(jì)理論已經(jīng)不拘泥于系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)，開始強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品尺寸精度，工藝嚴(yán)格性， 從而更加有得于學(xué)生裝的數(shù)控編程及操作的創(chuàng)新精神和實(shí)踐能力。緊隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)做完， 也將意味我的大學(xué)生活即將結(jié)束，但在這段時(shí)間里面我覺得自己是努力并快樂的。在繁忙 的的日子里面，曾經(jīng)為解決技術(shù)上的問題，而去翻我所學(xué)專業(yè)的書籍。經(jīng)過這段時(shí)間我真 正體會(huì)了很多，也感到了很多。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，給我最大的體會(huì)就是熟練操作技能來源我們對(duì)專業(yè)的熟練程度。比如， 我們想加快編程程度，除了對(duì)各編程指令的熟練掌握之外，還我們有必要你掌握零件工藝 方面的知識(shí)，對(duì)于夾具的選擇，切削參數(shù)的設(shè)定我們必須十分清楚。在上機(jī)操作時(shí)，我們 只有練習(xí)各性能鍵的作用，在編程時(shí)才得心應(yīng)手。由此，我總結(jié)出一個(gè)結(jié)論“理論是指導(dǎo) 實(shí)踐的基礎(chǔ)，只有持續(xù)在實(shí)踐中總結(jié)驗(yàn)，并對(duì)先前的理論進(jìn)行消化和創(chuàng)新，自己的水平會(huì) 很快的提高” 。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，給我最大的體會(huì)就是熟練操作技能來源我們對(duì)專業(yè)的熟練程度。比如， 我們想加快編程程度，除了對(duì)各編程指令的熟練掌握之外，還我們有必要你掌握零件工藝 方面的知識(shí)，對(duì)于夾具的選擇，切削參數(shù)的設(shè)定我們必須十分清楚。在上機(jī)操作時(shí)，我們 只有練習(xí)各性能鍵的作用，在編程時(shí)才得心應(yīng)手。由此，我總結(jié)出一個(gè)結(jié)論“理論是指導(dǎo) 實(shí)踐的基礎(chǔ)，只有持續(xù)在實(shí)踐中總結(jié)驗(yàn)，并對(duì)先前的理論進(jìn)行消化和創(chuàng)新，自己的水平會(huì) 很快的提高” 。 29 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1]華妹，杜智敏，杜志倫.UG NX4 中文版產(chǎn)品模具設(shè)計(jì)入門一點(diǎn)通.北京：清華大學(xué)出版 社，2006. 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