方形凸臺零件的數(shù)控銑加工工藝及編程仿真含nx三維及CAD圖.zip

方形凸臺零件的數(shù)控銑加工工藝及編程仿真含nx三維及CAD圖.zip,方形,零件,數(shù)控,加工,工藝,編程,仿真,nx,三維,CAD 摘 要 文章開頭先講述了數(shù)控加工技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀，接著我對零件圖進行了介紹和工藝性分析。進行零件毛坯的選擇、定位基準、加工路線劃分，確定加工機床、夾具刀具量具等工藝。對切削參數(shù)進行計算選擇，最文章的最后講述了零件用UG軟件的的三維造型過程和數(shù)控編程及仿真后處理。 關鍵詞: 數(shù)控加工、工藝性分析、三維造型、編程、仿真 Abstract At the beginning of this paper, the development of NC machining technology at home and abroad is described, and then I introduce and analyze the part drawing. The selection of the blank of parts, the datum of positioning, the division of the machining route, and the process of machining machine tool and fixture tool measuring tool are determined. The cutting parameters are calculated and selected. At the end of the article, the three-dimensional modeling process and numerical control programming and post processing of UG software for parts are described. Key words: numerical control processing, technological analysis, 3D modeling, programming, simulation 目 錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1 數(shù)控加工技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.1.1我國數(shù)控技術發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.1.2與國外的差距 1 1.2 數(shù)控加工技術國內外現(xiàn)狀 2 2 工藝性分析 4 2.1零件介紹 4 2.2零件加工工藝性分析 5 3毛坯與工藝裝配的選擇 6 3.1 毛坯的選擇 6 3.2定位基準選擇 7 3.3工序的劃分和加工工藝路線的確定 8 3.3.1加工方法的選擇 8 3.3.2工序的劃分 9 3.4選擇并確定工藝裝備 10 3.4.1數(shù)控機床的選擇 10 3.4.2夾具的選擇 11 3.4.3量具的使用表 12 3.5.4刀具的選擇 13 4 工藝參數(shù)選擇 14 4.1切削用量的選擇原則 14 4.2切削用量的選擇 15 5 零件的三維造型 17 5.1創(chuàng)建底板 17 5.2創(chuàng)建圓弧凸臺 18 5.3創(chuàng)建圓弧凹槽 19 6 加工程序編制 21 6.1數(shù)控編程的分類 21 6.2數(shù)控編程 21 6.3仿真加工及后處理 27 總結 30 致謝 31 參考文獻 32 1 緒論 1.1 數(shù)控加工技術國內外發(fā)展現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的機床延伸了人的體力，成為工作母機，而數(shù)控技術賦予機床一個大腦，使機床變得越來越“聰明”。數(shù)控技術已經從被動執(zhí)行運動指令發(fā)展到能夠“感知”機床的溫度、振動、能耗等工況并加以調整和控制，在線測量工件尺寸、刀具破損和預測刀具壽命，以及防止刀具和運動部件干涉，甚至為操作者進行語音導航或發(fā)送短消息。數(shù)控機床具備智能化功能可以保證機床自動適應加工環(huán)境的變化，從而使機床操作更加便利，精度更加穩(wěn)定，效率更加提升。 數(shù)控系統(tǒng)的前瞻控制和軌跡平滑處理技術、位置與速度精確控制技術、工廠總線和網絡技術顯著提高了系統(tǒng)動態(tài)性能和控制精度，保證了數(shù)控機床的高速化、高精度和多軸聯(lián)動的穩(wěn)定性和可靠性。 1.1.1我國數(shù)控技術發(fā)展現(xiàn)狀 近年來，我國數(shù)控加工技術發(fā)展迅速，國產數(shù)控車床已完全能滿足國內市場需要。高性能的臥式車削中心和車銑復合中心，通過合資、引進技術和自主開發(fā)，某些產品已能滿足部分國內高端用戶要求。但是，臥式車銑復合加工中心、帶Y軸或C軸的臥式車削中心、雙主軸臥式車削中心和高精度臥式車削中心仍然主要依靠進口。 1.1.2與國外的差距 1． 經營理念的差距 國內某些企業(yè)的“市場導向”觀念是短視的、狹隘的，僅僅局限于產品的銷路好壞，簡單地賣產品，所謂的售后服務就是修機床。以客戶為中心、聚焦客戶需求，提供解決方案，為客戶創(chuàng)造價值，從產品競爭轉向服務競爭還沒有成為企業(yè)的核心經營理念。特別是對高端客戶的需求，國內機床企業(yè)往往所供非所需，所需不能供。目前情況雖有所改善，但仍然沒有從根本上改變。 國內某些企業(yè)忽視技術集成的重要性，把自己局限在生產機床設備的范疇，沒有認識到軟、硬件集成會給客戶帶來創(chuàng)造價值的巨大潛力。國外領先的機床企業(yè)普遍將軟、硬件集成作為產品結構調整的重要途徑。例如，德馬吉公司的Power Tool軟件包，馬扎克公司的Cyber Production管理系統(tǒng)，GF阿奇夏米爾公司的Smart Machine過程監(jiān)控系統(tǒng)，西門子公司828D的ShopMill和Program Guide編程軟件等。 2． 關鍵技術的差距 與機床制造強國相較，我國數(shù)控機床在結構、技術水平、創(chuàng)新和研發(fā)能力等方面都還存在明顯的差距?；A技術、關鍵技術和共性技術尚未完全掌握。聚焦客戶需求，研發(fā)個性化的產品，開發(fā)專門化的數(shù)控機床，為用戶提供全面解決方案的能力薄弱。 特別是高性能數(shù)控系統(tǒng)和核心功能部件的發(fā)展滯后于主機，市場占有率很低，已成為制約我國數(shù)控機床產業(yè)發(fā)展的主要瓶頸。 關鍵技術的差距最終反映在國產數(shù)控機床產品的可靠性和精度穩(wěn)定性。即使數(shù)量較大的、我國能生產的、技術比較成熟的數(shù)控機床，如立式加工中心、中小規(guī)格臥式加工中心、數(shù)控車床等產品的市場由于可靠性和精度保持性等方面略遜一籌，外國公司也因而占有相當市場份額。 3．發(fā)展戰(zhàn)略的差距 國內企業(yè)在制定發(fā)展戰(zhàn)略時往往是以開發(fā)某種產品成為主線，大多數(shù)是一種跟隨和模仿外國領先企業(yè)產品的策略。有競爭力的企業(yè)應該將視線越過競爭對手而移向客戶的隱現(xiàn)和潛在需求，跨越現(xiàn)有的競爭邊界，從既定市場結構下的定位選擇向改變市場結構轉型，即“引導市場”。引導市場是一種積極主動的戰(zhàn)略，其特征是以自主原創(chuàng)的新技術、新產品引導并滿足市場不斷發(fā)展的需求，提升客戶的技術水平，為客戶追求利潤最大化，為自身開拓新的利潤空間。它將改變市場的結構，向市場提供超前的新產品，引導客戶認識新產品，使用新產品，受惠于新產品。 1.2 數(shù)控加工技術國內外現(xiàn)狀 近年來，隨著國防、航空、高鐵、汽車和模具等重要裝備制造行業(yè)需求量的大幅增長，我國數(shù)控機床也取得了快速發(fā)展。 中國通過引進技術、消化吸收和科技攻關、開發(fā)自主版權數(shù)控系統(tǒng)兩個階段，已為數(shù)控機床的產業(yè)化奠定了良好的技術基礎。數(shù)控機床新開發(fā)1300個品種，已有一定的覆蓋面。新開發(fā)的國產數(shù)控機床產品大部分達到了八十年代的中期水平，部分達到國際九十年代水平，為國家重點建設提供了一批高水平的數(shù)控機床。 數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)與生產也取得了一定成果：目前已新開發(fā)出80個品種。數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機床的核心技術，其品種多少與質量好壞直接影響到國產數(shù)控機床的發(fā)展。多年來，國外發(fā)達國家對向我進口高擋數(shù)控系統(tǒng)實行禁運政策。因此，自“七五”以來，國家一直把CNC系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來支持，現(xiàn)已開發(fā)出具有中國版權的CNC系統(tǒng)，掌握了國外一直對中國封鎖的一些關鍵技術，為中國數(shù)控系統(tǒng)的自行開發(fā)、生產奠定了基礎。大部份數(shù)控機床配套產品已能生產，自我配套率超過60%。 2 工藝性分析 2.1零件介紹 以下圖2.1為零件的二維圖紙,若圖紙不清楚詳見附件零件圖 圖2.1零件二維圖 圖2.2零件三維圖 2.2零件加工工藝性分析 該零件材料為45號鋼。由圖可知，四個側面為不加工面，全部加工面集中在上表面。該零件形狀結構規(guī)整，主要有上表面輪廓包括圓弧凸臺、4個圓弧凹槽、Φ40的通孔。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，用下表面作為基準，加工上表面。 零件尺寸精度要求較高，通孔尺寸要求為φ40mm、零件外形最大尺寸要求為150X150X20mm、凹槽深度要求為3mm等。表面粗糙度全部要求為Ra3.2um，需要粗加工后精加工才能達到要求。 技術要求：（1）小批量生產加工。（2）未注倒角C1。（3）銳角倒鈍，去毛刺。（4）未注公差尺寸按 GB1804-M。 3毛坯與工藝裝配的選擇 3.1 毛坯的選擇 3.1.1確定毛坯的類型 1、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，簡單方便生產周期短。但需經時效處理消除應力才能進行機械加工； （5）其它毛坯 2、選擇毛坯時應全面考慮下列因素： （1）零件結構形狀及尺寸； （2）零件材料及力學性能要求； （3）現(xiàn)有生產條件及能力； （4）生產綱領大??； （5）充分考慮利用新工藝、材料、技術的性能。 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、結構、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)有毛坯制造技術及成本的限制，以及產品零件的加工精度和表面質量要求愈來愈來高，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要求。 零件的最大長度為150mm，寬度為150mm厚度為20mm，因此可以給毛坯的長度單邊留1mm余量，寬度單邊各留1mm余量，厚度單邊各留1mm，毛坯尺寸為152X152X22mm。以達到減少機械加工的勞動量的目的，減少加工成本。 3.2定位基準選擇 在制定零件加工的工藝規(guī)程時，正確地選擇工件的定位基準有著十分重要的意義。定位基準選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件各表面的加工順序也有很大的影響。本節(jié)先建立一些有關基準和定位的概念，然后再著重討論定位基準選擇的原則。 1．精基準的選擇 重點考慮：如何較少誤差，提高定位精度。 （1）基準重合原則。利用設計基準做為定位基準，即為基準重合原則。 （2）基準統(tǒng)一原則。在大多數(shù)工序中，都使用同一基準的原則。 這樣容易保證各加工表面的相互位置精度，避免基準變換所產生的誤差。例如，加工軸類零件時，一般都采用兩個頂尖孔作為統(tǒng)一精基準來加工軸類零件上的所有外圓表面和端面，這樣可以保證各外圓表面間的同軸度和端面對軸心線的垂直度。 （3）互為基準原則。加工表面和定位表面互相轉換的原則。一般適用于精加工和光磨加工中。例如：車床主軸前后支承軸頸與主軸錐孔間有嚴格的同軸度要求，常先以主軸錐孔為基準磨主軸前、后支承軸頸表面，然后再以前、后支承軸頸表面為基準磨主軸錐孔，最后達到圖紙上規(guī)定的同軸度要求。 （4）自為基準原則。以加工表面自身做為定位基準的原則，如浮動鏜孔、拉孔。只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面間的位置精度。還有一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均勻，常以加工表面自身為基準。 2．粗基準的選擇 粗基準影響：位置精度、各加工表面的余量大小。重點考慮：如何保證各加工表面有足夠余量，使不加工表面和加工表面間的尺寸、位置符合零件圖要求。 （1）合理分配加工余量的原則。a、應保證各加工表面都有足夠的加工余量：如外圓加工以軸線為基準；b、以加工余量小而均勻的重要表面為粗基準，以保證該表面加工余量分布均勻、表面質量高；如床身加工，先加工床腿再加工導軌面； （2）保證零件加工表面相對于不加工表面具有一定位置精度的原則。一般應以非加工面做為粗基準，這樣可以保證不加工表面相對于加工表面具有較為精確的相對位置。當零件上有幾個不加工表面時，應選擇與加工面相對位置精度要求較高的不加工表面作粗基準。 （3）便于裝夾的原則：選表面光潔的平面做粗基準，以保證定位準確、夾緊可靠。 （4）粗基準一般不得重復使用的原則：在同一尺寸方向上粗基準通常只允許使用一次，這是因為粗基準一般都很粗糙，重復使用同一粗基準所加工的兩組表面之間位置誤差會相當大，因此，粗基一般不得重復使用。 3．根據(jù)上文粗精基準的選擇原則，選擇該零件的粗精基準： 由于零件上表面特征輪廓復雜，先加工上表面的話，加工下表面時不易裝夾，考慮到下表面裝夾面積較大，所以選擇未加工的上表面作為粗基準，加工好下表面后，用下表面作為精基準這樣有利余保證上表面的加工質量。 3.3工序的劃分和加工工藝路線的確定 3.3.1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 精度和表面粗糙度一般可達IT11~?IT13,Ra6.3~25mm;精度的尺寸精度和表面粗糙度一般可達IT8~IT10,Ra1.6~6.3mm。需要注意的是：當零件表面粗糙度要求較高時，應采用順銑。? 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。內孔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40mm的孔采用粗鏜和精鏜的加工方法。 3.3.2工序的劃分 工序劃分主要考慮生產綱領、所用設備及零件本身的結構和技術要求等。大批量生產時，若使用多軸、多刀的高效加工，可按工序集中原則組織生產；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)控技術的發(fā)展。特別是加工中心的應用，工藝路線的安排更多地趨向于工序集中。單件小批量生產時，通常采用工序集中原則。成批生產時，可按工序集中原則劃分，也可按工序分散原則劃分，應視具體情況而定。對于結構尺寸和重量都很大的重型零件．應采用工序集中原則，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)零件的結構形狀同，通常選擇外圓、端面或內孔、端面裝夾，并力求設計基準、工藝基準和編程原點的統(tǒng)一。在批量生產中，常用下列兩種方法劃分工序。 1、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)控設備上，將精加工安排在精度較高的數(shù)控設備上。 零件的加工路線安排如下 工序1：準備毛坯 工序2：銑削零件6個表面至零件最大尺寸 工序3：加工零件上表面凸臺及鏜孔 工步1：用φ20立銑刀對上表面凸臺及孔進行粗加工 工步2：用φ20立銑刀對上表面凸臺及孔進行精加工 工序4：加工零件上表面4個圓弧凹槽 工步1：用φ8立銑刀對4個圓弧凹槽進行粗加工 工步2：用φ8立銑刀對4個圓弧凹槽進行精加工 工序5：去毛刺、清洗 工序6：檢驗、入庫 3.4選擇并確定工藝裝備 3.4.1數(shù)控機床的選擇 圖3.2XK713A數(shù)控機床 根據(jù)零件圖可知，該零件的主要加工內容由平面、凹槽、凸臺以及孔等構成，為了達到圖樣上的精度要求，同時兼顧到加工效率與加工經濟性，我們選擇數(shù)控機床，根據(jù)實際情況選擇裝備FANUC 0i Mate-MB系統(tǒng)的XK713A數(shù)控銑床。本機床可以進行銑，鉆等多種典型零件的加工。它的常規(guī)配置是三軸三聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，也可配置四軸四聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)(加裝數(shù)控分度頭)。故它的適用范圍十分廣泛，可以加工平面凸輪，空間曲面，加工各種異形零件及中小型模具，適用于各種批量的生產。XK713A數(shù)控銑床的具體參數(shù)如下： 1．主要規(guī)格尺寸 （1）工作臺面積（長×寬） 800×350mm （2）工作臺三向行程（X、Y、Z） 600×410×510mm （3）工作臺最大承重 500kg （4）主軸轉速 80-8000rpm（變頻） （5）主軸錐度 7:24 （6）進給速度范圍 1-5000mm/min （7）最大快進速度 15m/min （8）分辨率（最小設定單位） 0.001mm （9） 定位精度 X、Z軸：0.05mm Y軸：0.04mm （10）重復定位精度 0.002mm （11）機床外形尺寸 2500×2295×2550mm （12）機床凈重 4500kg （13）數(shù)控系統(tǒng) FANUC 0i Mate-MB 2．主軸系統(tǒng) XK713A數(shù)控銑床主軸采用直流或交流伺服電動機驅動，可實現(xiàn)無級調速，具有很寬的調速范圍（80-8000r/Min）和很高的回轉精度，主軸本身剛度與抗振性比較好,對提高加工質量和各種小孔加工極為有利，另外主軸轉速可以通過操作面板上的轉速倍率開關進行調整。 3．進給系統(tǒng) 進給系統(tǒng)的主要技術參數(shù)包括：進給速度范圍、快速(空行程)速度范圍、運動分辨率(最小移動增量)、定位精度等，具體參數(shù)如下： （1）進給速度范圍 1-5000mm/min （2）最大快進速度 15m/min （3）分辨率（最小移動增量） 0.001mm （4） 定位精度 X、Z軸：0.05mm Y軸：0.04mm （5）重復定位精度 0.002mm 3.4.2夾具的選擇 該零件結構簡單，四個側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，采用精密平口鉗（圖3.3）從側面夾緊，以底面和兩側面定位（圖3.4）。 圖3.3精密平口鉗 圖3.4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。 3.4.3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3.1所示。 表3.1量具表 名稱 規(guī)格 分度值 用途 游標卡尺 0-200mm 0.02mm 主要用于測量內、外尺寸和深度等 千分尺 0-25mm 0.001mm 用于厚度測量工具 內徑千分尺 25-50mm 0.001mm 用于內徑測量工具 直尺 0-200mm 0.05mm 用來測量毛坯等的長度 3.5.4刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工工序設計的主要內容之一，它不但影響機床的加工效率，而且直接影響加工質量。從如何加工的角度看，加工刀具類型與工藝方案的合理選擇則極為重要。 1號刀φ50面銑刀：對于該零件上下表面，加工面積較大，同時有較高的表面粗糙度要求，故選用φ50面銑刀進行加工，可以提高加工精度和效率，減小相鄰兩次進給之間的接刀痕跡和保證銑刀的使用壽命。 2號刀φ20立銑刀：毛坯尺寸余量比較大的原因，故選用φ20立銑刀即可滿足加工要求，后可對零件進行側壁精加工。 3號刀φ8立銑刀：對于該零件上表面凹槽尺寸較小故選用φ8立銑刀進行加工，可以完成加工和提高效率。 表3.2數(shù)控加工刀具卡 產品名稱 零件名稱 典型零件 序號 刀具號 刀具名稱 數(shù)量 刀具規(guī)格 備注 直徑/mm 長度/mm 1 T01 面銑刀 1 Φ50 實測 硬質合金 2 T02 立銑刀 1 Φ20 實測 硬質合金 3 T03 立銑刀 1 Φ8 實測 硬質合金 編制 審核 批準 共1頁 第1頁 4 工藝參數(shù)選擇 4.1切削用量的選擇原則 所謂合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和機床性能，在保證加工質量的前提下，獲得高的生產率和低的加工成本的切削用量。 不同的加工性質，對切削加制訂切削用量，就是要在已經選擇好刀具材料和幾何角度的基礎上，合理地確定切削深度ap、進給量f和切削速度υc。 所謂合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和機床性能，在保證加工質量的前提下，獲得高的生產率和低的加工成本的切削用量。 不同的加工性質，對切削加工的要求是不一樣的。因此，在選擇切削用量時，考慮的側重點也應有所區(qū)別。粗加工時，應盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度，故一般優(yōu)先選擇盡可能大的切削深度ap，其次選擇較大的進給量f，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度。精加工時，首先應保證工件的加工精度和表面質量要求，故一般選用較小的進給量f和切削深度ap，而盡可能選用較高的切削速度υc。 切削深度ap的選擇 切削深度應根據(jù)工件的加工余量來確定。粗加工時，除留下精加工余量外，一次走刀應盡可能切除全部余量。當加工余量過大，工藝系統(tǒng)剛度較低，機床功率不足，刀具強度不夠 或斷續(xù)切削的沖擊振動較大時，可分多次走刀。切削表面層有硬皮的鑄鍛件時，應盡量使ap大于硬皮層的厚度，以保護刀尖。 半精加工和精加工的加工余量一般較小時，可一次切除，但有時為了保證工件的加工精度和表面質量，也可采用二次走刀。 多次走刀時，應盡量將第一次走刀的切削深度取大些，一般為總加工余量的2/3~3/4。 在中等功率的機床上、粗加工時的切削深度可達8~10mm，半徑加工（表面粗糙度為Ra6.3~3.2μm）時，切削深度取為0.5~2mm，精加工（表面粗糙度為Ra1.6~0.8μm）時，切削深度取為0.1~0.4mm。 進給量f的選擇 切削深度選定后，接著就應盡可能選用較大的進給量f。粗加工時，由于作用在工藝系統(tǒng)上的切削力較大，進給量的選取受到下列因素限制；機床—刀具—工件系統(tǒng)的剛度，機床進給機構的強度，機床有效功率與轉矩，以及斷續(xù)切削時刀片的強度。 半精加工和精加工時，最大進給量主要受工件加工表面粗糙度的限制。? ? 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)經驗及查表計算確定該零件在數(shù)控加工過程中的切削用量。 1、背吃刀量及側吃刀量的選擇 由經驗選?。恒娤髁慵廨喞獣r選ap=1mm，側吃刀量選取刀具直徑的70％，精加工時選ap=0.5mm。 2、主軸轉速及進給速度的確定 （1）φ50面銑刀 粗加工時根據(jù)查表及經驗，選取Vc=90m/min，f=0.3mm/r，ap=1mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×90）/（3.14×50）]r/min=573.2r/min取580r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.3×580）mm/min=174mm/min 精加工時根據(jù)查表及經驗，選取Vc=110m/min，f=0.2mm/r，ap=0.5mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×110）/（3.14×50）]r/min=700.6r/min取700r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.2×700）mm/min=140mm/min （2）φ20立銑刀 粗加工時根據(jù)查表及經驗，選取Vc=70m/min，f=0.3mm/r，ap=1mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×70）/（3.14×20）]r/min=1114.6r/min取1100r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.3×1100）mm/min=330mm/min 精加工時根據(jù)查表及經驗，選取Vc=90m/min，f=0.2mm/r，ap=0.5mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×90）/（3.14×20）]r/min=1433.1r/min取1400r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.2×1400）mm/min=280mm/min （3）φ8立銑刀 粗加工時根據(jù)查表及經驗，選取Vc=70m/min，f=0.2mm/r，ap=1mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×70）/（3.14×8）]r/min=2786.6r/min取2800r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.2×2800）mm/min=560mm/min 精加工時根據(jù)查表及經驗，選取Vc=90m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×90）/（3.14×8）]r/min=3582.8r/min取3600r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.1×3600）mm/min=360mm/min 5 零件的三維造型 5.1創(chuàng)建底板 （1）點擊創(chuàng)建草圖，選擇XY表面，作為基準平面，點擊確定。 根據(jù)尺寸我們使用圓、直線指令完成下圖，如圖5.1。點擊左鍵確定，再點擊完成草圖。 圖5.1繪制草圖 （2）完成草圖后，點擊拉伸按鈕進行拉伸，選擇拉伸曲線，拉伸方向，拉伸距離為20mm，矢量方向為Z向，如圖5.2，點擊確定，可在圖中看到效果圖。 圖5.2拉伸底板 5.2創(chuàng)建圓弧凸臺 （1）完成凸臺的創(chuàng)建后，點擊拉伸的功能，選擇已經創(chuàng)建好的上表面作為基準平面，根據(jù)尺寸我們使用圓弧指令完成如下草圖。 圖5.3繪制草圖 （2）完成草圖后，點擊拉伸按鈕進行拉伸，選擇拉伸曲線，拉伸方向，拉伸距離為3mm，矢量方向為Z向，布爾選擇求和。如圖5.4，點擊確定，可在圖中看到效果圖。 圖5.4創(chuàng)建凸臺 5.3創(chuàng)建圓弧凹槽 （1）完成圓弧凸臺的創(chuàng)建后，點擊拉伸的功能，選擇已經創(chuàng)建好的上表面作為基準平面，根據(jù)尺寸我們使用圓、鏡像等指令完成如下草圖。 圖5.5繪制草圖 （2）完成草圖后，點擊拉伸按鈕進行拉伸，選擇拉伸曲線，拉 伸方向，拉伸距離為3mm，矢量方向為Z向，布爾選擇求差。如圖5.6，點擊確定，可在圖中看到效果圖。 圖5.6拉伸凸臺 6 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。 注意對刀時，刀具找正毛坯中心后，要按該坐標值設定毛坯中心。然后進入UG加工模塊如圖6.1，首先設定加工坐標系、工件加工的安全平面，對工件進行加工。 圖6.1UG加工模塊 在加工中我們一般用到的加工方法有四種：mill planar（一般平面銑）、mill contour（型腔銑）、fixed contour（固定軸銑）、drill（鉆、鏜孔）。在該零件的加工中，我們主要用到型腔銑、鉆的加工方法。 1.外輪廓加工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，設置加工坐標系、零件和毛坯，為創(chuàng)建操作做準備。 （1）設置加工坐標系。 ①先將操作導航器轉換到幾何體視圖。 ②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。 ③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6.2所示。 圖6.2創(chuàng)建加工坐標系 （2）設置幾何體 ①在“操作導航器-幾何體”中，雙擊“WORKPIECE”圖標，將彈出“幾何體” 對話框。 ②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4.3所示。 圖6.3幾何體 ③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“自動快”，單擊“確定”后，返回“幾何體”對話框，如圖4.4所示。 圖6.4自動塊 ④在“幾何體”對話框中單擊“確認”，結束幾何體的設置操作。 （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D20，然后單擊“應用”，進入“刀具參數(shù)”對話框，設置參數(shù)后單擊“確定”，完成刀具的創(chuàng)建。刀具直徑為20mm，長度為75mm，刀刃長度為50mm，刀刃為2如圖6.5。 圖6.5刀具參數(shù) （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、設置切削層、進給率。如圖6.6設置參數(shù) 圖6.6設置參數(shù) （5） 生成操作，如圖6.7所示。 圖6.7凸臺及孔粗加工刀路圖 圖6.8凸臺及孔精加工刀路圖 圖6.9凹槽粗加工刀路圖 圖6.10凹槽精加工刀路圖 6.3仿真加工及后處理 1、在文章的最后，為了效驗本次設計，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。 圖6.11仿真加工圖 2、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4.19所示 。 圖6.12后處理 由于程序量過大，詳細加工G代碼件見附件-加工程序 總結 本次課題貫穿本專業(yè)所學到的議論知識與實踐操作技術，從分析設計到計算、操作得到成品，同時本次選題提供了自主學習，自主完成的機會。畢業(yè)設計有實踐性，綜合性，探索性，應用性等特點，本次選題的目的是數(shù)控專業(yè)教學體系中構成數(shù)控技術專業(yè)知識及專業(yè)技能的重要組成部分，是運用UG建模以及自動編程的一次綜合練習。傳統(tǒng)的一些簡單的圖形，只包括直線、圓弧的二維圖形，可以直接用手工編程的方法編制加工程序?，F(xiàn)在對于一些復雜的二維圖形或三維曲面圖形組成的零件、模具只能使用自動編程軟件來完成編程工作。 加工設計理論已經不拘泥于系統(tǒng)的理論基礎，開始強調產品尺寸精度，工藝嚴格性，從而更加有得于學生裝的數(shù)控編程及操作的創(chuàng)新精神和實踐能力。隨著畢業(yè)設計做完，也將意味我的大學生活即將結束，但在這段時間里面我覺得自己是努力并快樂的。在繁忙的的日子里面，曾經為解決技術上的問題，而去翻我所學專業(yè)的書籍。經過這段時間我真正體會了很多，也感到了很多。 為了更深入的理解并掌握大學的專業(yè)知識，加強專業(yè)技能。通過此次的分析，需要對刀具的切削參數(shù)進行計算等方面的問題給予考慮，這些方面的知識都需要我們去復習以前的知識，在對以前學的知識進行初步系統(tǒng)回顧之后，大腦形成一初步的印象。各專業(yè)課之間相關聯(lián)的知識也能很好的理解。 這次畢業(yè)設計，給我最大的體會就是熟練操作技能來源我們對專業(yè)的熟練程度。 致謝 這次畢業(yè)設計的完成，首先要感謝我的指導教師，在畢業(yè)設計零件數(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，提出了寶貴的專業(yè)意見。還要感謝曾經的各位任課教師，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)設計的時候有思路，雖然到最后自己的畢業(yè)設計不是很好，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。 ????? 參考文獻 [1] 肖慶和，吳軍．數(shù)控技術. 北京：北京航空航天大學出版社，2011． [2] 曹井新．數(shù)控加工工藝與編程. 北京：電子工業(yè)出版社，2009． [3] 李道軍.UGNX數(shù)控編程[M]. 北京：中國鐵道出版社，2012 [4] 江劍鋒.CAD/CAM與數(shù)控機床加工[M]. 北京：中國人事出版社，2011 [5] 田萍.數(shù)控機床加工工藝及設備北[M]. 北京：電子工業(yè)出版社，2005 [6] 陳洪濤.數(shù)控加工工藝與編程. 北京：高等教育出版社，2003 [7] 陳磊.機械制造工藝[M]. 北京：北京理工大學出版社，2010 [8] 王先逵.機械加工工藝手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，2008 [9] 曾向陽等編著. 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