矩形槽板的三維造型及數(shù)控銑加工工藝設(shè)計(jì)與編程仿真含NX三維及CAD圖

矩形槽板的三維造型及數(shù)控銑加工工藝設(shè)計(jì)與編程仿真含NX三維及CAD圖,矩形,三維,造型,數(shù)控,加工,工藝,設(shè)計(jì),編程,仿真,nx,cad 摘 要 數(shù)控機(jī)床加工工藝與普通機(jī)床加工工藝在原則上基本相同，但數(shù)控加工的整個(gè)過(guò)程是自動(dòng)進(jìn)行的。數(shù)控加工的工序內(nèi)容比普通機(jī)床的加工的工序內(nèi)容復(fù)雜。這是因?yàn)閿?shù)控機(jī)床價(jià)格昂貴，若只加工簡(jiǎn)單的工序，在經(jīng)濟(jì)上不合算，所以在數(shù)控機(jī)床上通常安排較復(fù)雜的工序，甚至是在通用機(jī)床上難以完成的那些工序。 本文主要介紹了矩形槽板的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)，開(kāi)篇首先介紹了數(shù)控技術(shù)的概述，緊接著對(duì)零件圖進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，然后確定零件的毛坯、定位基準(zhǔn)、裝夾方式、刀具、量具、切削用量等等，再制定出合理的加工方案，并制定相關(guān)的工藝文件，最后編制出零件的加工程序。 關(guān)鍵詞: 結(jié)構(gòu)分析；工藝規(guī)程，切削要素；程序的編制 4 Abstract The machining technology of NC machine tool is basically the same as that of common machine tool in principle. But the whole process of NC machining is automatic. The process content of NC machining is more complicated than that of common machine tools. Therefore, more complicated processes are usually arranged on NC machine tools, even those difficult to complete on general purpose machine tools. This paper mainly introduces the NC machining process design of rectangular slot plate, first introduces the outline of numerical control technology, then analyzes the parts drawing briefly, then determines the blank, positioning datum, clamping mode, cutting tool, etc. The measuring tools, cutting parameters and so on, and then work out a reasonable processing plan, and make relevant process documents, and finally work out the processing procedures of the parts. Key words: structure analysis; process planning; cutting elements; programming 目 錄 摘 要 1 Abstract 2 第一章 緒 論 5 1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展 5 1.2 數(shù)控加工的特點(diǎn) 5 1.3 本課題的主要內(nèi)容 6 第二章 零件圖分析 7 2.1 零件圖形分析 7 2.1.1 圖形分析 8 2.1.2 零件材料分析 8 2.1.3 精度分析 8 2.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析 8 2.2.1 結(jié)構(gòu)分析 8 2.2.2 毛坯、余量的確定 8 第三章 零件加工工藝分析 9 3.1 基準(zhǔn)的分類(lèi) 9 3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 9 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 9 3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 10 3.2.3基準(zhǔn)的確定 11 3.3工序與工步的劃分 11 第四章 工藝裝備的確定 12 4.1確定夾具 12 4.2 確定加工機(jī)床 13 4.3刀具材料的選擇 13 4.4刀具的選擇 14 4.5確定主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給 15 第五章 零件的三維造型 17 5.1創(chuàng)建底板 17 5.2創(chuàng)建凸臺(tái) 17 5.3倒角 19 第六章 編制加工程序及仿真加工 20 6.1創(chuàng)建幾何體 20 6.2創(chuàng)建刀具 22 6.3創(chuàng)建操作 22 總 結(jié) 26 參考文獻(xiàn) 27 致 謝 28 第一章 緒 論 1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展 數(shù)控機(jī)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(yùn)動(dòng)速度和軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是在機(jī)械制造技術(shù)和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其過(guò)程大致如下： 隨著電子技術(shù)的發(fā)展,1946年世界上第一臺(tái)電子計(jì)算機(jī)問(wèn)世,由此掀開(kāi)了信息自動(dòng)化的新篇章。1948年，美國(guó)帕森斯公司接受美國(guó)空軍委托，研制直升飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓檢驗(yàn)用樣板的加工設(shè)備。由于樣板形狀復(fù)雜多樣，精度要求高，一般加工設(shè)備難以適應(yīng)，于是提出采用數(shù)字脈沖控制機(jī)床的設(shè)想。 1949年，該公司與美國(guó)麻省理工學(xué)院(MIT)開(kāi)始共同研究，并于1952年試制成功第一臺(tái)三坐標(biāo)數(shù)控銑床，當(dāng)時(shí)的數(shù)控裝置采用電子管元件。1959年，數(shù)控裝置采用了晶體管元件和印刷電路板，出現(xiàn)帶自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床，稱(chēng)為加工中心( MC Machining Center)，使數(shù)控裝置進(jìn)入了第二代。1965年，出現(xiàn)了第三代的集成電路數(shù)控裝置，不僅體積小，功率消耗少，且可靠性提高，價(jià)格進(jìn)一步下降，促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床品種和產(chǎn)量的發(fā)展。 60年代末，先后出現(xiàn)了由一臺(tái)計(jì)算機(jī)直接控制多臺(tái)機(jī)床的直接數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng) DNC)，又稱(chēng)群控系統(tǒng)；采用小型計(jì)算機(jī)控制的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱(chēng) CNC)，使數(shù)控裝置進(jìn)入了以小型計(jì)算機(jī)化為特征的第四代。 1.2 數(shù)控加工的特點(diǎn) (1) 自動(dòng)化程度高，具有很高的生產(chǎn)效率。除手工裝夾毛坯外，其余全部加工過(guò)程都可由數(shù)控機(jī)床自動(dòng)完成。若配合自動(dòng)裝卸手段，則是無(wú)人控制工廠(chǎng)的基本組成環(huán)節(jié)。數(shù)控加工減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件；省去了劃線(xiàn)、多次裝夾定位、檢測(cè)等工序及其輔助操作，有效地提高了生產(chǎn)效率。 (2) 對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)。改變加工對(duì)象時(shí)，除了更換刀具和解決毛坯裝夾方式外，只需重新編程即可，不需要作其他任何復(fù)雜的調(diào)整，從而縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 (3) 加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。加工尺寸精度在0.005～0.01 mm之間，不受零件復(fù)雜程度的影響。由于大部分操作都由機(jī)器自動(dòng)完成，因而消除了人為誤差，提高了批量零件尺寸的一致性，同時(shí)精密控制的機(jī)床上還采用了位置檢測(cè)裝置，更加提高了數(shù)控加工的精度。 1.3 本課題的主要內(nèi)容 本文主要講述了零件的數(shù)控加工工藝中的問(wèn)題，如毛坯的選擇、定位基準(zhǔn)的選擇、裝夾方式的選擇、刀具及量具的選擇、切削參數(shù)的選擇等相關(guān)問(wèn)題，在分析完這些問(wèn)題后，制定出合理的加工方案，并制定相關(guān)工藝文件，編制出零件的數(shù)控加工程序。 第二章 零件圖分析 在數(shù)控銑削加工中，對(duì)零件圖進(jìn)行工藝分析的主要內(nèi)容包括零件結(jié)構(gòu)工藝性分析、選擇數(shù)控銑削的加工內(nèi)容、零件毛坯的工藝性分析和加工方案分析。 2.1 零件圖形分析 圖2-1零件圖 圖2-2三維零件圖 2.1.1 圖形分析 如圖2-1和圖2-2所示零件圖，圖中有不清晰之處請(qǐng)參加附圖，從圖中可以看出，該零件的結(jié)構(gòu)為：該零件的面很規(guī)則，只有上表面面都有加工內(nèi)容，這些結(jié)構(gòu)形狀涉圓弧，在普通銑床上加工難以加工出不規(guī)則的零件，而在數(shù)控銑床上加工這些結(jié)構(gòu)屬于易加工產(chǎn)品。此零件也很典型的反映出數(shù)控銑床在機(jī)械加工中的應(yīng)用。 2.1.2 零件材料分析 在滿(mǎn)足零件功能的前提下，零件材料應(yīng)立足現(xiàn)實(shí)情況，應(yīng)選用較好加工的材料，避免用貴重的緊缺的材料。同時(shí)，零件材料選用不當(dāng)，也會(huì)增加工藝難度。按照這些要求確定零件應(yīng)選用45鋼作為材料。 2.1.3 精度分析 該零件最高精度等級(jí)要求比較高。外輪廓四周無(wú)尺寸精度要求。零件的凸臺(tái)、粗糙度為Ra為3.2um。 2.2 結(jié)構(gòu)工藝性分析 2.2.1 結(jié)構(gòu)分析 從圖2-1上可以看出，此矩形槽板零件的加工輪廓主要由圓弧、直線(xiàn)和凹槽組成，該零件的加工內(nèi)容主要有平面、凸臺(tái)、凹槽等。需要合理的安排加工工序。 2.2.2 毛坯、余量的確定 毛坯的形狀和尺寸越接近成品零件 ，材料消耗就越少，機(jī)械加工的勞動(dòng)量就越少，因此會(huì)提高機(jī)械加工效率，降低成本，但毛坯的制造費(fèi)用卻提高了。因此確定毛坯要從機(jī)械加工和毛坯制造兩方面綜合考慮，以求得最佳效果，零件在進(jìn)行數(shù)控銑削加工時(shí)，余量的大小、如何裝夾等問(wèn)題在設(shè)計(jì)毛坯時(shí)就要仔細(xì)考慮好，否則，如果毛坯不適合數(shù)控銑削，加工就很難進(jìn)行下去。 該圖的毛坯采用45鋼，整個(gè)零件的外形尺寸為100mm×80mm×20mm，毛坯外形尺寸選取105mm×85mm×25mm。 28 第三章 零件加工工藝分析 3.1 基準(zhǔn)的分類(lèi) 基準(zhǔn)分為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)兩大類(lèi)。 設(shè)計(jì)基準(zhǔn)：是指設(shè)計(jì)工作圖上所采用的基準(zhǔn)。 工藝基準(zhǔn)：是指加工過(guò)程中所采用的基準(zhǔn)。又分為有工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)等。 （1）工序基準(zhǔn):工序圖上用來(lái)確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀和位置的基準(zhǔn)。 （2）定位基準(zhǔn)：是指在加工中用作定位的基準(zhǔn)。 （3）測(cè)量基準(zhǔn)：是指測(cè)量時(shí)所采用的基準(zhǔn)。此外還有裝配過(guò)程中用于確定零、部件間相互位置的裝配基準(zhǔn)。要求掌握基準(zhǔn)的分類(lèi)，定義，同等重要的是在訓(xùn)練中提高選擇基準(zhǔn)的能力。 3.2 定位基準(zhǔn)的選擇 選擇工件的定位基準(zhǔn)，實(shí)際上是確定工件的定位基面。根據(jù)選定的基面加工與否，又將定為基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)。在起始工序中，只能選擇未經(jīng)加工的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)，這種基準(zhǔn)稱(chēng)為粗基準(zhǔn)。已加工過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)，則稱(chēng)為精基準(zhǔn)。 在選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，是從保證工件精度要求出發(fā)的，因此分析定位基準(zhǔn)選擇的順序就應(yīng)為從精基準(zhǔn)到粗基準(zhǔn)。 3.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)保證加工面與不加工面之間的位置要求并合理分配各加工面的余量，保證加工面與不加工面的位置尺寸和位置精度，同時(shí)還要為后續(xù)工序提供可靠精基準(zhǔn)。具體可按下列原則選擇： （1）非加工表面原則。為了保證加工面與不加工面之間的位置要求，應(yīng)選不加工面為粗基準(zhǔn)。 （2）加工余量最小原則。義余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)，以保證各加工表面 有足夠的加工余量。 （3）重要表面原則。為保證重要表面的加工余量均勻，應(yīng)選擇重要加工面為 粗基準(zhǔn)。 （4）不重復(fù)使用原則。 （5）便于裝夾原則。做為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整光滑，沒(méi)有飛邊、冒口、澆口或其他缺陷，以便使工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。 3.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)保證加工精度和裝夾可靠、方便，可參照下列原則進(jìn)行： （1）“基準(zhǔn)重合”原則 加工零件時(shí)應(yīng)直接選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，可以避免由定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而引起的定位誤差。 （2）“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 加工同一零件的多道工序時(shí)盡可能選擇同一個(gè)定位基準(zhǔn)，這樣可以保證加工表面間的相互位置精度，避免或減少因基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換而引起的誤差，也簡(jiǎn)化了夾具的設(shè)計(jì)與制造工作，降低了成本，縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。例如，軸類(lèi)零件加工采用采用兩端中心孔作統(tǒng)一定位基準(zhǔn)加工各階梯外圓表面，可保證各階梯外圓表面的同軸度誤差。 基準(zhǔn)重合和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則是選擇精基準(zhǔn)的兩個(gè)重要原則，但實(shí)際生產(chǎn)中有時(shí)會(huì)遇到兩者相互矛盾的情況。此時(shí)，若采用統(tǒng)一定位基準(zhǔn)能夠保證加工表面的尺寸精度，則應(yīng)遵循基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；若不能保證尺寸精度，則應(yīng)遵循基準(zhǔn)重合原則，以避免使工序尺寸的實(shí)際公差值減小，增加加工難度。 （3）“自為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)工件精加工或光整加工工序要求余量盡可能小而均勻時(shí)，應(yīng)選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)。 （4）“互為基準(zhǔn)”原則 當(dāng)個(gè)加工表面之間具有較高的位置精度，或?yàn)槭羌庸け砻婢哂芯鶆虻募庸び嗔?，則可采用兩個(gè)加工表面互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的方法。 （5）“便于裝夾”原則 所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件定位準(zhǔn)確穩(wěn)定，裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單適用，操作方便靈活。同時(shí)定位基準(zhǔn)應(yīng)有足夠大的接觸面積，以承受較大的切削力。 3.2.3基準(zhǔn)的確定 （1）粗基準(zhǔn) 根據(jù)其原則，確定該零件的粗基準(zhǔn)為毛坯外邊及底面,對(duì)零件的四周和上表面進(jìn)行加工，再以加工的面做為精基準(zhǔn)，加工剩余部位。 （3）精基準(zhǔn) 根據(jù)其原則，確定該零件的精基準(zhǔn)為零件的外輪廓及零件底面。 3.3工序與工步的劃分 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(shí)，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(jī)床組成的自動(dòng)線(xiàn)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(xiàn)的安排更多地趨向于工序集中。單件小批量生產(chǎn)時(shí)，通常采用工序集中原則。成批生產(chǎn)時(shí)，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(duì)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(yùn)輸量。對(duì)于剛性差、精度高的零件，應(yīng)按工序分散原則劃分工序。 工序的劃分有很多種，主要有按裝夾次數(shù)劃分工序、按使用刀具劃分工序、按加工部位劃分工序等劃分方法，本設(shè)計(jì)主要采用根據(jù)加工部位劃分方法設(shè)計(jì)出零件的加工工序與工步如下： 工序1：下料 工序2：銑削好零件六個(gè)表面至工件最大尺寸，表面粗糙度Ra3.2um 工序3：加工的零件上表凸臺(tái)及凹槽輪廓 工步1：粗加工上表凸臺(tái)及凹槽輪廓，留有精加工余量 工步2：精加工上表凸臺(tái)及凹槽輪廓，致圖紙尺寸要求 工序4：加工上表面2-φ10mm通孔 工步1：麻花鉆鉆孔 工步2：鉸孔 工序5：去毛刺 工序6：檢驗(yàn) 第四章 工藝裝備的確定 4.1確定夾具 夾具是用一裝夾工件（和引導(dǎo)刀具）的裝置。用夾具裝夾能使工件迅速獲的正確位置，定位精度高而穩(wěn)定。用精基準(zhǔn)定位時(shí)，工件的定位精度一般可達(dá)0.01mm。夾具裝夾工件廣泛用于成批大量生產(chǎn)。 夾具種類(lèi)很多，廣泛的應(yīng)用于機(jī)械制造過(guò)程的切削加工、熱處理、配件、焊接和檢測(cè)等工藝過(guò)程中。它直接影響著工件加工的精度、勞動(dòng)生率和產(chǎn)品的制造成本等。按專(zhuān)門(mén)化程度可分為以下幾種： 專(zhuān)用夾具：該夾具是指專(zhuān)為某一工件的某一加工工序而設(shè)計(jì)制造的夾具，其 結(jié)構(gòu)緊湊，操作方便，主要用于固定產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。 可調(diào)夾具：可調(diào)夾具包括通用夾具和組合夾具，見(jiàn)有通用和專(zhuān)用夾具的優(yōu)點(diǎn)，其適用范圍較寬，加工對(duì)象并不十分明確。 通用夾具：通用家具是指已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化、無(wú)需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來(lái)裝夾不同工件的夾具，如三爪卡盤(pán)、四爪卡盤(pán)、平口虎鉗和萬(wàn)能分度頭等。這類(lèi)夾具適應(yīng)性強(qiáng)，可用于一定形狀和尺寸范圍內(nèi)的各種工件，價(jià)格便宜。其缺點(diǎn)是夾具精度不高，生產(chǎn)率也比較低，較難裝夾。一般實(shí)用于單件小批量生產(chǎn)中。 數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出幾點(diǎn)要求： （1）當(dāng)零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)盡量采用組合夾具、可調(diào)試夾具及其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間、節(jié)約生產(chǎn)費(fèi)用。 （2）在成批生產(chǎn)時(shí)才考慮采用專(zhuān)用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 （3）零件的裝卸要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間。 （4）夾具上各零件應(yīng)不防機(jī)床對(duì)零件各表面的加工，即夾具要開(kāi)敞，其定位、夾緊機(jī)構(gòu)元件不能影響加工中的走刀。 該零件不僅精度要求較高，可以看到輪廓的周邊曲線(xiàn)圓弧和粗糙度值要求也較高，零件采用通用夾具中的平口虎鉗裝夾。平口虎鉗如圖4-1所示。 圖4-1平口虎鉗 4.2 確定加工機(jī)床 選定數(shù)控機(jī)床為 本零件的加工制造的實(shí)用機(jī)床，可以達(dá)到本零件的要求，本零件不是回旋體零件，不適合數(shù)控車(chē)床加工，為復(fù)雜零件適合數(shù)控銑床來(lái)加工，所以選擇數(shù)控銑床。并且零件尺寸不大，在經(jīng)濟(jì)性的原則下可以選擇行程較小的銑床。因此我選擇CY-VMC850加工中心加工該零件。 由于該零件屬于單件小批量生產(chǎn)，因此不用考慮生產(chǎn)效率等問(wèn)題，只要在能夠保證其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CY-VMC850系列數(shù)控立式加工中心，其主要技術(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) 4.3刀具材料的選擇 刀具材料主要指刀具切削部分的材料。刀具切削性能的優(yōu)劣（如表7-1），直接影響著生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和生產(chǎn)成本。而刀具的切削性能，首先取決于切削部分的材料；其次是幾何形狀及刀具結(jié)構(gòu)的選擇和設(shè)計(jì)是否合理。 在切削過(guò)程中，刀具切削部分不僅要承受很大的切削力，而且要承受切削變形和摩擦產(chǎn)生的高溫。要保持刀具的切削能力，刀具應(yīng)具備如下的切削性能： （1）高硬度和耐磨性。刀具材料的硬度必須高與工件材料的硬度，常溫下一般應(yīng)在HRC60以上。一般來(lái)說(shuō)，刀具材料的硬度越高，耐磨度也越好。 （2）足夠的強(qiáng)度和韌性。刀具切削部分要承受很大的切削力和沖擊力因此刀具材料必須要有足夠的強(qiáng)度和韌性。 （3）良好的耐熱性和導(dǎo)熱性。刀具材料的耐熱性是指在高溫下仍能保持其硬度和強(qiáng)度的性能，這是刀具材料必備的關(guān)鍵性能。耐熱性越好，刀具材料在高溫時(shí)抗塑性變形的能力、抗磨損的能力越強(qiáng)。高溫硬度是耐熱性的重要指標(biāo)，常用的耐熱溫度表示，如高速鋼約為600℃，硬質(zhì)合金可達(dá)800～1000℃。 （4）良好的工藝性。為便于制造，要求刀具材料具有良好的可加工性，包括熱加工性能（熱塑性、可焊性、淬透性）和機(jī)械加工性能。 表5-1常用刀具材料性能比較 刀具材料 切削速度 耐磨性 硬度 硬度隨溫度變化 高速鋼 最低 最差 最低 最大 硬質(zhì)合金 低 差 低 大 陶瓷刀片 中 中 中 中 金剛石 高 高 高 小 根據(jù)該表所顯示的內(nèi)容可以看出硬質(zhì)合金鋼刀具材料的切削速度和硬度都較低且耐磨性較差，而該零件的材料為45鋼，切削速度和硬度較低，該零件所選用的刀具應(yīng)該為硬質(zhì)合金鋼。 4.4刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工中重要的工藝內(nèi)容之一，它不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工質(zhì)量。編程時(shí)選擇刀具通?？紤]機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。 刀具壽命與切削用量有密切的關(guān)系。在制定切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應(yīng)根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時(shí)最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標(biāo)確定。 選擇刀具壽命時(shí)可考慮如下幾點(diǎn)根據(jù)道具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來(lái)選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選的比單刃刀具高些。對(duì)于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換到時(shí)間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選的低些，一般取15-30min對(duì)于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動(dòng)化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選的高些，尤其保證刀具可靠性。車(chē)間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個(gè)車(chē)間的生產(chǎn)率的提高時(shí)，該工序的刀具壽命要選的低些，當(dāng)某工序單位時(shí)間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠(chǎng)開(kāi)支較大時(shí)，刀具壽命也應(yīng)選的低些。大件精加工時(shí)，為保證至少完成一次走刀，避免切削時(shí)中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和表面粗糙度來(lái)定。與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具提出了更高的要求，不僅需要?jiǎng)傂院谩⒕雀?，而求要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高斷和排性能同時(shí)要求安裝和調(diào)整方便，這樣來(lái)滿(mǎn)足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的道具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細(xì)粒質(zhì)硬質(zhì)合金）并使用可轉(zhuǎn)位刀片。 根據(jù)上述刀具選擇原則和零件結(jié)構(gòu)的實(shí)際情況相結(jié)合，而不同的加工內(nèi)容需要不同的刀具，根據(jù)零件的實(shí)際情況選用以下刀具。 表5-2刀具卡片 工步號(hào) 刀具號(hào) 刀具名稱(chēng) 刀柄型號(hào) 刀具直徑/mm 材質(zhì) 1 T01 立銑刀 BT40 Ф20 硬質(zhì)合金 2 T02 立銑刀 BT40 Ф12 硬質(zhì)合金 3 T03 球頭刀 BT40 Ф6 硬質(zhì)合金 4 T04 立銑刀 BT40 Ф6 硬質(zhì)合金 4.5確定主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給 確定主軸轉(zhuǎn)速時(shí)，主要根據(jù)工件材料、刀具材料、機(jī)床功率和加工性質(zhì)（如粗、精加工）等條件確定其允許的切削速度。它是指切削是刀具切削刃上某點(diǎn) 相對(duì)于待加工表面在主運(yùn)動(dòng)方向上的瞬時(shí)速度，切削速度確定后，即可計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速。 主軸根據(jù)允許的切削速度Vc(m/min)選擇 N=1000Vc/πD 其中：N---主軸轉(zhuǎn)速 Vc---切削速度(m/min)由刀具壽命來(lái)確定切削速度，D---工件或刀具的直徑(mm) （1）φ10立銑刀 粗加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=70m/min，f=0.3mm/r，ap=1mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×70）/（3.14×10）]r/min=2229.3r/min取2200r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.3×2200）mm/min=660mm/min 精加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=90m/min，f=0.2mm/r，ap=0.5mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×90）/（3.14×10）]r/min=2866.24r/min取2800r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.2×2800）mm/min=560mm/min （3）φ9.8麻花鉆 加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=25m/min，f=0.1mm/r。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×25）/（3.14×9.8）]r/min=812r/min取800r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.1×800）mm/min=80mm/min （3）φ10鉸刀 加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=28m/min，f=0.05mm/r。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×28）/（3.14×10）]r/min=891r/min取900r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.05×900）mm/min=45mm/min 第五章 零件的三維造型 5.1創(chuàng)建底板 （1）點(diǎn)擊創(chuàng)建草圖，選擇XY表面，作為基準(zhǔn)平面，點(diǎn)擊確定。 根據(jù)尺寸我們使用圓、直線(xiàn)指令、鏡像完成下圖，如圖5.1。點(diǎn)擊左鍵確定，再點(diǎn)擊完成草圖。 圖5.1繪制草圖 （2）完成草圖后，點(diǎn)擊拉伸按鈕進(jìn)行拉伸，選擇拉伸曲線(xiàn)，拉伸方向，拉伸距離為15mm，矢量方向?yàn)閆向，如圖5.2，點(diǎn)擊確定，可在圖中看到效果圖。 圖5.2拉伸底板 5.2創(chuàng)建凸臺(tái) （1）完成凸臺(tái)的創(chuàng)建后，點(diǎn)擊拉伸的功能，選擇已經(jīng)創(chuàng)建好的上表面作為基準(zhǔn)平面，根據(jù)尺寸我們使用圓弧、直線(xiàn)指令完成如下草圖。 圖5.3繪制草圖 （2）完成草圖后，點(diǎn)擊拉伸按鈕進(jìn)行拉伸，選擇拉伸曲線(xiàn)，拉伸方向，拉伸距離為5mm，矢量方向?yàn)閆向，布爾選擇求和。如圖5.4，點(diǎn)擊確定，可在圖中看到效果圖。 圖5.4創(chuàng)建凸臺(tái) 5.3倒角 （1）完成凸臺(tái)的創(chuàng)建后，使用倒角功能，對(duì)零件進(jìn)行倒4-R8、C5倒角完成如下圖。 圖5.5倒圓角 圖5.6倒角 第六章 編制加工程序及仿真加工 在標(biāo)準(zhǔn)工具條中選擇“開(kāi)始”→“加工”，系統(tǒng)將彈出“加工環(huán)境”對(duì)話(huà)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(jìn)入型腔銑加工環(huán)境。 6.1創(chuàng)建幾何體 在操作導(dǎo)航器的幾何視圖中，設(shè)置加工坐標(biāo)系、零件和毛坯，為創(chuàng)建操作做準(zhǔn)備。 （1）設(shè)置加工坐標(biāo)系。 ①先將操作導(dǎo)航器轉(zhuǎn)換到幾何體視圖。 ②在“操作導(dǎo)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。 ③在彈出對(duì)話(huà)框中的“機(jī)床坐標(biāo)系”中的“指定MCS”欄中，單擊“自動(dòng)判斷” 圖標(biāo)，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(dòng)在毛坯的頂面中心位置創(chuàng)建加工坐標(biāo)系，如圖3-10所示。 圖7-1幾何體 （2）設(shè)置幾何體 ①在“操作導(dǎo)航器-幾何體”中，雙擊“WORKPIECE”圖標(biāo)，將彈出“幾何體” 對(duì)話(huà)框。 ②指定部件幾何體。在“幾何體”對(duì)話(huà)框中，單擊“指定部件”按鈕，將彈出“部件幾何體”對(duì)話(huà)框，在圖形區(qū)域選擇零件， 點(diǎn)擊“確認(rèn)”返回“幾何體”對(duì)話(huà)框，如圖3-11所示。 圖7-2部件幾何體 ③指定毛坯幾何體，在“幾何體”對(duì)話(huà)框中，單擊“指定毛坯”圖標(biāo)按鈕，將彈出“毛坯幾何體”對(duì)話(huà)框，選擇“包容塊”，單擊“確定”后，返回“幾何體”對(duì)話(huà)框，如圖3-12所示。 圖7-3毛坯幾何體 ④在“幾何體”對(duì)話(huà)框中單擊“確認(rèn)”，結(jié)束幾何體的設(shè)置操作。 6.2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(jìn)入“創(chuàng)建刀具”對(duì)話(huà)框。 （2）先在“創(chuàng)建刀具”對(duì)話(huà)框中的類(lèi)型選擇項(xiàng)內(nèi)選擇“mill-contour（銑型腔）”，然后在“刀具子類(lèi)型”選項(xiàng)欄中選擇“立銑刀（MILL）”圖標(biāo)，并輸入刀具名稱(chēng)，然后單擊“應(yīng)用”，進(jìn)入“刀具參數(shù)”對(duì)話(huà)框，設(shè)置參數(shù)后單擊“確定”，完成刀具的創(chuàng)建。 6.3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(duì)話(huà)框。 （2） 在“創(chuàng)建操作”對(duì)話(huà)框中，選擇“類(lèi)型”中選擇“mill-contour（銑型腔）”，然后在“操作子類(lèi)型”中，選擇型腔銑模板圖標(biāo)CAVITY-MILL銑型腔。 （3） 在“創(chuàng)建操作”對(duì)話(huà)框中設(shè)置其他參數(shù)：程序、刀具、幾何體、方法、名稱(chēng)。 （4） 在“創(chuàng)建操作”對(duì)話(huà)框中單擊“確定”，選擇切削區(qū)域、設(shè)置切削層、進(jìn)給率。 （5） 生成操作，如圖7-4所示。 圖7-4凸臺(tái)凹槽粗加工刀路 圖7-5凸臺(tái)凹槽精加工刀路 圖7-6鉆孔加工刀路 6.4加工仿真 對(duì)程序進(jìn)行仿真加工，驗(yàn)證程序和工藝的合理性。 圖7-7仿真加工 圖7-8仿真加工 6.5后處理 數(shù)控編程后置處理包括加工刀具路徑文件的生成和機(jī)床數(shù)控代碼指令集的生成。通過(guò)后置處理器讀取由系統(tǒng)生成的刀具路徑文件，從中提取相關(guān)的加工信息，并根據(jù)指定數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及NC程序格式要求進(jìn)行分析、判斷和處理，最終生成數(shù)控機(jī)床所能直接識(shí)別的NC程序，就是數(shù)控加工的后置處理，它直接影響CAD/CAM軟件的使用效果及零件的加工質(zhì)量。選擇三坐標(biāo)加工，并導(dǎo)出數(shù)控程序，如圖所示。 圖7-9后處理程序 詳見(jiàn)附錄數(shù)控加工程序單 總 結(jié) 經(jīng)過(guò)這段的時(shí)間，畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作已經(jīng)完成。通過(guò)對(duì)課題的認(rèn)真學(xué)習(xí)和研究，基本掌握了零件數(shù)控銑加工工藝分析的方法和編程的技巧，同時(shí)也通過(guò)對(duì)具體零件的數(shù)控銑加工工藝的分析、編程，最終加工出了對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品。 畢業(yè)設(shè)計(jì)前期，通過(guò)對(duì)數(shù)控銑加工工藝和編程知識(shí)的儲(chǔ)備，學(xué)習(xí)到了關(guān)于數(shù)控銑發(fā)展的方向及其特點(diǎn)，并且通過(guò)對(duì)加工工藝的學(xué)習(xí)，較好的掌握了數(shù)控銑加工工藝的特點(diǎn)，及其在編寫(xiě)加工工藝時(shí)，應(yīng)該注意那些問(wèn)題等等。而且通過(guò)對(duì)數(shù)控銑編程指令的熟悉和簡(jiǎn)單的應(yīng)用，掌握了一些常用的編程指令。通過(guò)對(duì)循環(huán)中參數(shù)的學(xué)習(xí)，更加清晰的掌握了在調(diào)用循環(huán)過(guò)程中其實(shí)際的加工過(guò)程。畢業(yè)設(shè)計(jì)的后期，通過(guò)對(duì)具體零件的分析和編程，更進(jìn)一步的掌握了數(shù)控加工工藝和編程的特點(diǎn)。 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，也遇到了很多的困難，充分體會(huì)到了理論必須與實(shí)際相結(jié)合。雖然在畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期和設(shè)計(jì)過(guò)程中，搜集了大量關(guān)于數(shù)控銑加工工藝和編程的資料，但是在實(shí)際的工藝分析和數(shù)控編程中還是遇到了很多的理論與實(shí)際不同的困難。許多問(wèn)題在書(shū)本上都是這樣，而在實(shí)際運(yùn)用中卻是那樣，但幸運(yùn)的是通過(guò)老師的幫助和多次分析修改后，最終完成了加工工藝的分析和編程，并且加工出了相應(yīng)的產(chǎn)品。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，要邊學(xué)習(xí)，變實(shí)踐，每當(dāng)遇到新的問(wèn)題時(shí)，就要不斷的努力和探索，切忌心浮氣躁。 參考文獻(xiàn) [1] 山穎.現(xiàn)代工程制圖[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2004 [2] 邱永成.機(jī)械基礎(chǔ)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2004 [3].陳于萍，高曉康.互換性與測(cè)量技術(shù)[M].北京：高等教育出版社，2001 [4] 趙長(zhǎng)明，劉萬(wàn)菊.數(shù)控加工工藝及設(shè)備[M]. 北京：高等教育出版社，2003 [5] 鞠加彬.數(shù)控技術(shù)[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2004 [6] 揚(yáng)偉群.數(shù)控工藝培訓(xùn)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2005 [7] 南景富.AutoCAD基礎(chǔ)教程[M].北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)出版社，2004 [8] 華茂發(fā).數(shù)控機(jī)床加工工藝[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000 [9] 宴初宏.數(shù)控加工工藝與編程[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004 [10]趙長(zhǎng)旭、關(guān)雄飛．?dāng)?shù)控加工工藝．西安電子科技大學(xué)出版社.2006 致 謝 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的順利完成，首先要感謝我的指導(dǎo)老師對(duì)我的精心指導(dǎo)。從選題到零件圖的設(shè)計(jì)及其零件的工藝分析到零件加工完成的全過(guò)程給予了我耐心的指導(dǎo)和無(wú)私的幫助。他以他豐富的專(zhuān)業(yè)知識(shí)和科研經(jīng)驗(yàn)，解決了我在畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到的各種問(wèn)題，同時(shí)還要感謝我所有的任課老師和所有同學(xué)在這幾年來(lái)給自己的指導(dǎo)和幫助，是他們教會(huì)了我對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)的學(xué)習(xí)和掌握，讓我掌握了本項(xiàng)專(zhuān)業(yè)的要領(lǐng)。本次畢業(yè)論文使我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺，它大大的提高了我的動(dòng)手能力，讓我能更好的把幾年的專(zhuān)業(yè)知識(shí)融會(huì)貫通，對(duì)以后的工作提供了很大的平臺(tái)。 因?yàn)槲胰鄙僭O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中有漏洞也在所難免，敬請(qǐng)各位老師和同學(xué)批評(píng)指正。以使我對(duì)自己的不足得到及時(shí)的發(fā)現(xiàn)并修改，也使我在今后的工作中避免再次出現(xiàn)。