內(nèi)圓弧限位塊加工工藝設(shè)計及數(shù)控加工編程仿真含NX三維及CAD圖,圓弧,限位,加工,工藝,設(shè)計,數(shù)控,編程,仿真,nx,三維,cad XXX XX 設(shè)計（XX）報告 系 別 ： 專 業(yè) ： 班 號 ： 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 生 學(xué) 號 ： 設(shè) 計 （ 論 文 ） 題 目 ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 設(shè) 計 地 點 ： 起 迄 日 期 ： 設(shè) 計 （ XX） 任 務(wù) 書 專業(yè) 班級 姓名 一、課題名稱： 內(nèi)圓弧限位塊加工工藝設(shè)計及數(shù)控加工 二、主要技術(shù)指標(biāo)： 1、批量：小批量 1、材料：45 號鋼 2、零件精度達(dá)到圖紙要求 三、工作內(nèi)容和要求： 1、進(jìn)行零件工藝分析，制定工藝方案，編制加工程序 2、工藝尺寸計算，設(shè)備選擇 3、對相關(guān)資料做整理、分析、研究和總結(jié) 4、完成論文電子稿。標(biāo)題要簡明有概括性，目錄正確整齊，中、英文摘要和前言，正文與參考文 獻(xiàn)及目錄；排版格式及具體要求查看格式與要求，字?jǐn)?shù)：8000-10000 字 四、主要參考文獻(xiàn)：______________________________________________________________ 1 宋書善 數(shù)控加工工藝，電子科技大學(xué)出版社， 2008.3 2 李志華 數(shù)控加工工藝與裝備，清華大學(xué)出版社， 2005.8 3 孫學(xué)強(qiáng) 機(jī)械加工技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2004.1 4 趙長旭 數(shù)控加工工藝，西安電子科技大學(xué)出版社， 2007.7 學(xué) 生（簽名） 年 月 日 指 導(dǎo) 教師（簽名） 年 月 日 教研室主任（簽名） 年 月 日 系 主 任（簽名） 年 月 日 內(nèi)圓弧限位塊加工工藝設(shè)計及數(shù)控加工 目 錄 摘 要 ....................................................................I ABSTRACT .................................................................II 第一章 緒論 ...............................................................1 1.1 課題研究背景 .........................................................1 1.2 數(shù)控設(shè)備的簡介 .......................................................1 1.3 本論文研究的目的與意義 ...............................................1 1.4 數(shù)控加工工藝與普通加工工藝的區(qū)別及特點 ...............................1 第二章 零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計 .............................................2 2.1 內(nèi)圓弧限位塊零件圖 ...................................................2 2.2 內(nèi)圓弧限位塊零件圖分析 ...............................................3 2.3 毛坯選擇 .............................................................3 2.4 定位基準(zhǔn)選擇 .........................................................3 2.5 加工內(nèi)容、方法及工藝 .................................................5 2.6 刀具選擇 .............................................................6 2.7 切削參數(shù)選擇 .........................................................7 2.8 加工設(shè)備的選用 ......................................................10 2.9 夾具的選擇與裝夾方案的確定 ..........................................11 2.10 量具的選擇 .........................................................12 第三章 零件的加工工藝文件制定 ............................................13 3.1 制定數(shù)控加工工藝過程卡片 ............................................13 3.2 數(shù)控加工工藝卡片 ....................................................13 第四章 基于 UG 的數(shù)控加工程序編制 .........................................14 4.1 零件編程方法選擇 ....................................................14 4.2 零件數(shù)控加工程序的編寫 ..............................................14 II 4.2.1 進(jìn)入 UG 加工模塊 .................................................14 4.2.2 創(chuàng)建程序 ........................................................15 4.2.3 創(chuàng)建刀具 ........................................................16 4.2.4 創(chuàng)建幾何體 ......................................................16 4.2.5 創(chuàng)建粗加工自動編程操作 ..........................................17 4.2.6 精加工自動編程操作 ..............................................19 4.2.7 鉆孔自動編程操作 ................................................21 4.3 數(shù)控模擬加工 ........................................................22 4.4 程序后處理 ..........................................................24 致 謝 ...................................................................25 參考文獻(xiàn) .................................................................26 I 摘 要 目前數(shù)控技術(shù)所涉及到的知識面非常廣闊，滲透到各種行業(yè)，比如機(jī)械行業(yè)，制 造業(yè)，軍事業(yè)。差不多將我們在大學(xué)生涯所學(xué)的所有專業(yè)知識綜合運用起來。這次畢 業(yè)設(shè)計使我更加熟悉的數(shù)控知識，同時使我更加熟練了對 CAD 以及 UG 軟件的了解和對 其熟練的運用，因此通過本次畢業(yè)設(shè)計不僅僅是一次對我們大學(xué)生涯里的知識的了解， 也是對我們的測驗。 本論文為內(nèi)圓弧限位塊零件數(shù)控加工工藝設(shè)計，論文首先根據(jù)內(nèi)圓弧限位塊零件 的圖紙及技術(shù)要求進(jìn)行了詳細(xì)的數(shù)控加工工藝分析，分析過后對該零件進(jìn)行了數(shù)控加 工工藝設(shè)計，擬定了加工方案，選擇了加工設(shè)備、加工刀具、夾具，確定了裝夾方案、 切削用量，制定了加工順序、編制了零件的數(shù)控加工工序卡片和刀具卡片等。最后， 詳細(xì)說明了如何運用 UG 自動編程編制該零件的數(shù)控程序。 關(guān)鍵詞：數(shù)控加工；工藝設(shè)計；自動編程 II Abstract Currently involved in CNC technology knowledge is very wide, permeated all sectors, industries such as machinery, manufacturing, military industry. Almost what we learn in college career and all the integrated use of expertise. The graduation design makes me become more familiar with the knowledge of CNC, and made me more proficient in CAD and UG software understanding and the skilled use of, so through this graduation design is not only an understanding of our college career of knowledge, but also on our test. This paper is based on the drawings and technical requirements of the parts of the numerical control machining process design. The process design of the parts is analyzed. The machining method, machining equipment, machining tools, fixture, fixture plan, cutting dosage, the processing sequence, and the numerical control program are described. Key words: numerical control machining process design automatic programming 1 第一章 緒論 1.1 課題研究背景 科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展與進(jìn)步，數(shù)控技術(shù)的用途早已普及全世界，現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)發(fā) 展的越來越快了。數(shù)控技術(shù)現(xiàn)在我們國家被越來越重視。在網(wǎng)絡(luò)發(fā)展，我國的數(shù)控技 術(shù)已經(jīng)發(fā)展到世界前列了。我國的數(shù)控技術(shù)在軍事化，商業(yè)化等等起了重要的角色， 數(shù)控越來越在我們生活中引起重要的作用?，F(xiàn)在我國數(shù)控技術(shù)發(fā)展到我國各個方面， 慢慢的深入我們的日常生活。 數(shù)控技術(shù)發(fā)展的總體方向是功能復(fù)合，網(wǎng)絡(luò)化，數(shù)字化，更開放的軟硬件體系結(jié) 構(gòu)，更方面，人性化的人機(jī)交互作用，更加高效智能的控制算法，以滿足高速高精度， 完整性加工的需求。近來數(shù)控技術(shù)的重要進(jìn)展主要體現(xiàn)在以下方面。 1.2 數(shù)控設(shè)備的簡介 多年來，隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)很多新的技術(shù)。許多技術(shù)的出現(xiàn)推動著數(shù)控 設(shè)備的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生，不僅僅使得各種復(fù)雜零件的加工很假方便，而且它的 加工精度很高，效率好。使得工人的工作強(qiáng)度大大降低。 操作時序邏輯控制功能的計算機(jī)控制程序，用于執(zhí)行第一存儲設(shè)備和外設(shè)的技術(shù) 動作。微指令發(fā)送產(chǎn)生的伺服驅(qū)動電機(jī)或液壓致動器驅(qū)動設(shè)備運行，數(shù)控設(shè)備是指設(shè) 備。 1.3 本論文研究的目的與意義 經(jīng)過這次設(shè)計，我初步具有了解數(shù)控編程以及加工知識，我們可以理解和處理的 編程已經(jīng)成為數(shù)控技術(shù)在現(xiàn)代制造系統(tǒng)中不可缺少的基本技術(shù)，應(yīng)用程序編程和數(shù)控 加工技術(shù)是制造業(yè)中越來越受歡迎的，并已成為現(xiàn)今制造技術(shù)的基礎(chǔ)和重要組成部分。 通過這樣的設(shè)計可以使我們知道數(shù)控工藝編程更深入，目前發(fā)展中存在的問題和需要 解決的問題。 1.4 數(shù)控加工工藝與普通加工工藝的區(qū)別及特點 數(shù)控加工工藝與傳統(tǒng)加工工藝的設(shè)計過程和設(shè)計原理是相似的，但也有數(shù)控技術(shù) 的特點是不同于傳統(tǒng)的加工技術(shù)。由于計算機(jī)控制系統(tǒng)的數(shù)控機(jī)床和數(shù)控加工，使得 數(shù)控加工具備自動化水平高、精度高、質(zhì)地穩(wěn)定、生成率高、周期短、裝備使用費用 高等特點。 2 第二章 零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計 2.1 內(nèi)圓弧限位塊零件圖 圖 2.1CAD 零件圖 3 2.2 內(nèi)圓弧限位塊零件圖分析 該零件特征主要在正面上，正面一個由圓弧組成的兩個開口凹槽、兩側(cè)上有 2 個 7mm 孔、正中間有個 8mm 的通孔、兩邊有兩個沉頭孔等特征。其零件圖尺寸標(biāo)注完 整、正確、符合數(shù)控加工要求，加工部位清楚明確。零件材料為 45 鋼，加工切削性能 較好，無熱處理和硬度要求。分析圖紙，可知長方形輪廓長和寬無精度要求，但是外 輪廓要作為定位基準(zhǔn)因此加工零件的六個表面時需要進(jìn)行粗 加工，詳細(xì)見 CAD 圖紙。 內(nèi)圓弧限位塊技術(shù)要求中要求：（1）小批量生產(chǎn)加工。（2）未注倒角 C1,銳角倒 鈍 C0.2。（3）未注公差尺寸按 GB1804-M。 2.3 毛坯選擇 根據(jù)內(nèi)圓弧限位塊零件的零件圖，零件的尺寸為 105mm20mm38mm（長寬高） ，該零件材料為 45 鋼，零件形狀規(guī)則且切削余量均勻，由于零件多個表面需要加工， 故長、寬、高應(yīng)留取足夠的加工余量，故毛坯選取尺寸為 107mm22mm40mm（長寬 高）的方形毛坯。 2.4 定位基準(zhǔn)選擇 圖 2.2 毛坯示意圖 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(zhǔn)有著十分重要的意義。 定位基準(zhǔn)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(guān)基準(zhǔn)和定位的概念，然后再著重討論定位基準(zhǔn) 4 選擇的原則。 1精基準(zhǔn)的選擇 重點考慮：如何較少誤差，提高定位精度。 （1）基準(zhǔn)重合原則。利用設(shè)計基準(zhǔn)做為定位基準(zhǔn)，即為基準(zhǔn)重合原則。 （2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在大多數(shù)工序中，都使用同一基準(zhǔn)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(zhǔn)變換所產(chǎn)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(zhǔn)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(zhǔn)原則。加工表面和定位表面互相轉(zhuǎn)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(yán)格的同軸度要求，常先 以主軸錐孔為基準(zhǔn)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(zhǔn) 磨主軸錐孔，最后達(dá)到圖紙上規(guī)定的同軸度要求。 （4）自為基準(zhǔn)原則。以加工表面自身做為定位基準(zhǔn)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(zhǔn)。 粗基準(zhǔn)的選擇：粗加工時以前面兩端面和下端面端面為粗基準(zhǔn)，并加工出精基準(zhǔn) 2粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)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(yīng)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(zhǔn)；b、以加工余量小而均勻的重要表面為粗基準(zhǔn)，以保證該表面 加工余量分布均勻、表面質(zhì)量高；如床身加工，先加工床腿再加工導(dǎo)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(yīng)以非加工面做為粗基準(zhǔn)，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(dāng)零件上有幾個不加工表面時，應(yīng)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(zhǔn)。 （3）便于裝夾的原則：選表面光潔的平面做粗基準(zhǔn)，以保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠。 （4）粗基準(zhǔn)一般不得重復(fù)使用的原則：在同一尺寸方向上粗基準(zhǔn)通常只允許使用 一次，這是因為粗基準(zhǔn)一般都很粗糙，重復(fù)使用同一粗基準(zhǔn)所加工的兩組表面之間位 置誤差會相當(dāng)大，因此，粗基一般不得重復(fù)使用。 精基準(zhǔn)的選擇：精加工時以粗加工時加工出的端面和底面為基準(zhǔn)。 3根據(jù)上文粗精基準(zhǔn)的選擇原則，選擇該零件的粗精基準(zhǔn)： （1） 粗基準(zhǔn) 以毛坯的 A 面為粗基準(zhǔn)，裝夾 E 面和 C 面加工 F 表面。 （2） 精基準(zhǔn) 以已銑 C 面為精基準(zhǔn)，裝夾 B 面和 D 面加工零件 E 面的槽、通孔 5 等。 2.5 加工內(nèi)容、方法及工藝 （1） 加工內(nèi)容分析 繪制表格，列出所有加工內(nèi)容 序號 加工內(nèi)容 精度要求 加工難點 基準(zhǔn) 1 銑工件六個表 面至工件最大 尺寸 IT13 粗糙度 A 面 2 兩個圓弧臺階 槽 IT13 圓弧面 C 面 3 2-7 孔 IT13 孔的精度 C 面 4 2 個沉頭孔 IT13 兩孔的孔 距 C 面 5 8 孔 IT13 倒角 C 面 （2） 確定加工順序及進(jìn)給路線 按照先粗后精、先面后孔的原則，以及安裝的先后順序確定該零件的加工順序為： 下料銑零件六個表面對 C 面圓弧臺階槽對 C 面 2-7 孔進(jìn)行加工對 C 面 2 個 沉頭孔進(jìn)行加工對 C 面 8 孔進(jìn)行加工去毛刺、清洗檢驗、入庫。 （3） 工藝路線分析 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)計主要采用按加工部位劃分，根據(jù)上文制定的零件 加工順序設(shè)計出內(nèi)圓弧限位塊零件的加工方案1如下： 工序1：毛坯下料 工序2：銑零件六個表面至工件最大尺寸 工序 3：對零件上表面的凹槽進(jìn)行加工 工步 1：用 20 的立銑刀對零件凹槽粗加工，留有精加工余量 工步 2：用 20 的立銑刀對零件凹槽進(jìn)行精加工至圖紙尺寸要求 工序 4：對零件 2-7 孔進(jìn)行加工 工步 1：用 4 的立銑刀對零件 2-7 孔粗加工，留有精加工余量 工步 2：用 4 的立銑刀對零件 2-7 孔進(jìn)行精加工至圖紙尺寸要求 6 工序 5：對零件面上 2 個沉頭孔進(jìn)行鉆削加工 工步 1：對零件面上的孔用 5.5 的麻花鉆鉆孔 工步 2：對零件面上的孔用 10 的麻花鉆鉆孔 工序 6：對零件面上 8 孔進(jìn)行鉆削加工 工步 1：對零件面上的孔用 8 的麻花鉆鉆孔 工步 2：對零件面上的孔用 10 的麻花鉆倒角 工序7：去毛刺、清洗 工序8：終檢、入庫 加工方案2如下： 工序1：毛坯下料 工序2：銑零件六個表面至工件最大尺寸 工序 3：對零件 2-7 孔進(jìn)行加工 工步 1：用 4 的立銑刀對零件 2-7 孔粗加工，留有精加工余量 工步 2：用 4 的立銑刀對零件 2-7 孔進(jìn)行精加工至圖紙尺寸要求 工序 4：對零件面上 2 個沉頭孔進(jìn)行鉆削加工 工步 1：對零件面上的孔用 5.5 的麻花鉆鉆孔 工步 2：對零件面上的孔用 10 的麻花鉆鉆孔 工序 5：對零件面上 8 孔進(jìn)行鉆削加工 工步 1：對零件面上的孔用 8 的麻花鉆鉆孔 工步 2：對零件面上的孔用 10 的麻花鉆倒角 工序 6：對零件上表面的凹槽進(jìn)行加工 工步 1：用 20 的立銑刀對零件凹槽粗加工，留有精加工余量 工步 2：用 20 的立銑刀對零件凹槽進(jìn)行精加工至圖紙尺寸要求 工序7：去毛刺、清洗 工序8：終檢、入庫 綜合分析上面兩個加工方案，方案1先加工圓弧凹槽部分，在進(jìn)行鉆孔。方案2先 加工零件上面的個個孔，最好在進(jìn)行圓弧凹槽部分的銑削。方案1先進(jìn)行銑削然后鉆孔， 這樣大大的減小了鉆孔的難度，方案2先進(jìn)行鉆孔，這樣加工余量太大。經(jīng)過分析最終 選擇方案1為本次加工的加工方案。 2.6 刀具選擇 1號刀50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50面銑刀進(jìn)行加工，可以提高加工精度和效率，減小相鄰兩次進(jìn)給 之間的接刀痕跡和保證銑刀的使用壽命。 7 2號刀20立銑刀：對于零件圓弧凹槽的加工，加工余量較大為了提高加工效率， 故選用20立銑刀即可滿足加工要求。 3號刀4立銑刀：對于零件7mm孔尺寸原因，故選用4立銑刀即可滿足加工要 求。 4號刀5.5鉆孔：由于該零件沉頭孔中有5.5mm的孔，故選用5.5的麻花鉆直 接鉆孔。 5號刀10鉆孔：由于該零件沉頭孔中有10mm的孔并且能對8通孔進(jìn)行倒角， 故選用10的麻花鉆。 6號刀8麻花鉆：由于該零件中有8mm的孔，故選用8的麻花鉆。 根據(jù)上文的刀具選擇制定該零件的刀具卡片: 表 2.1 零件刀具卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 內(nèi) 圓 弧 限 位 塊零 件 刀具規(guī)格 序號 刀具號 刀具名稱 數(shù)量 直徑/mm 長度/mm 備注 1 T01 50 面銑刀 1 50 實測 YT15 2 T02 20立銑刀 1 20 實測 硬質(zhì)合金 3 T03 4立銑刀 1 4 實測 硬質(zhì)合金 4 T04 5.5麻花鉆 1 5.5 實測 高速鋼 5 T05 10麻花鉆 1 10 實測 高速鋼 6 T06 8麻花鉆 1 8 實測 高速鋼 編制 審核 批準(zhǔn) 共1頁 第1頁 2.7 切削參數(shù)選擇 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。 1主軸轉(zhuǎn)速的確定 查閱刀具手冊，可知，加工中主軸轉(zhuǎn)速計算公式如下： n=1000Vc/d（公式 2-1） 公式中： n主軸轉(zhuǎn)速，單位 r/min Vc切削速度，單位 m/min d銑刀直徑，單位 mm 根據(jù)切削原理可知，切削速度的高低主要取決于被加工零件的精度、材料、刀具 8 的材料和刀具耐用度等因素。如表2.2所示： 表 2.2 銑削時切削速度 切削速度 /(m/min)cv 工件材料 硬度/HBS 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 <225 1842 66150 225325 1236 54120鋼 325425 621 3675 <190 2136 66150 190260 918 4590鑄鐵 160320 4.510 2130 鋁 70120 100200 200400 從理論上講，切削速度Vc的值越大越好，因為這不僅可以提高生產(chǎn)率，而且可以 避免生成積屑瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗糙度值。但實際上由于機(jī)床、刀具等 的限制，應(yīng)綜合考慮，加工中零件各部位切削速度Vc數(shù)值選取如下： 粗銑時Vc 選取70m/min； 精銑時Vc 選取100m/min； 具體Vc值應(yīng)根據(jù)實際加工情況 進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整 根據(jù)各部位切削速度Vc的選取數(shù)值以及加工中選用的具體刀具，將Vc與刀具直徑 代入公式2.1(n=1000Vc/D)得到零件各部位加工時的刀具轉(zhuǎn)速如下： T01刀具50粗銑六個表面時n粗=100070/3.1450445=450r/min； T01刀具50精銑表六個表面時n精=1000100/3.1450636=600r/min； T02刀具20粗銑時n粗=100070/3.14201114=1100r/min； T02刀具20精銑時n精=1000100/3.14201592=1600r/min； T03刀具4粗銑時n粗=100040/3.1443184=3200r/min； T03刀具4精銑時n精=100060/3.1444777=4500r/min； T04刀具5.5麻花鉆根據(jù)實際生產(chǎn)過程的經(jīng)驗而得到的=1200 r/min T05刀具10麻花鉆根據(jù)實際生產(chǎn)過程的經(jīng)驗而得到的=800 r/min T06刀具8麻花鉆根據(jù)實際生產(chǎn)過程的經(jīng)驗而得到的=1000r/min 2數(shù)控加工進(jìn)給量的選擇 對于銑刀等多齒刀具，通常規(guī)定每齒進(jìn)給量 fz(mm)，其含義是刀具每轉(zhuǎn)過一個齒， 刀具相對于工件在進(jìn)給運動方向上的位移量。進(jìn)給量與每齒進(jìn)給量的關(guān)系為： F=fzzn (2.2)，每齒進(jìn)給量 fz 的選取，主要依據(jù)工件材料的力學(xué)性能、刀具材料 的力學(xué)性能、工件表面粗糙度等因素。工件材料強(qiáng)度和硬度越高，fz 越?。环粗畡t越 大。硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量，高于同類高速鋼銑刀。工件剛性差或刀具強(qiáng)度低時， 應(yīng)取較小值。銑刀每齒進(jìn)給量如表 2.3 所示，本設(shè)計中每個工部的具體進(jìn)給速度依據(jù) 9 上述公式計算，具體參見加工過程總表。 表 2.3 銑刀每齒進(jìn)給量 Zf 每齒進(jìn)給量 /（mm/z ） 工件材料 粗銑 精銑 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 高速鋼銑刀 硬質(zhì)合金銑刀 鋼 0.100.15 0.100.25 鑄鐵 0.120.20 0.150.30 0.020.05 0.100.15 鋁 0.060.20 0.100.25 0.050.10 0.020.05 切削進(jìn)給量 F 是切削時單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)方向的相對位移，單位為 mm/min。它與銑刀轉(zhuǎn)速 n、銑刀齒數(shù) z 及每齒進(jìn)給量 fz（mm/z）的關(guān)系為: F=fzzn（公式 2.2） 公式中： z銑刀齒數(shù)，單位 mm/min fz銑刀每齒工作臺移動距離，即每齒進(jìn)給量 mm/z 在保證機(jī)床、刀具不超出工件精度允許的數(shù)值，表面粗糙度值不太大的前提下， 盡量選擇大的進(jìn)給量，粗加工時限制進(jìn)給量的主要是切削力，精加工時，限制進(jìn)給量 的主要是表面粗糙度。切削進(jìn)給速度也可由機(jī)床操作者根據(jù)被加工工件表面的具體情 況進(jìn)行手動調(diào)整，以獲得最佳切削狀態(tài)。 T01刀具50盤刀根據(jù)實際生產(chǎn)過程的經(jīng)驗而得到的粗加工F =80mm/min T01刀具50盤刀根據(jù)實際生產(chǎn)過程的經(jīng)驗而得到的精加工F =50mm/min； T02刀具20粗銑時F粗=0.1531100=495mm/min； T02刀具20粗銑時F粗=0.131600=480mm/min； T03刀具4粗銑時F粗=0.133200=960mm/min； T03刀具4精銑時F精=0.0534500=675mm/min； 表 2.4 鉆削時的進(jìn)給量 f（mm/r） 鋼 （MPa） 800 8001000 1000鉆頭直徑 d（mm ） 進(jìn)給量 f（mm/r ） 2 0.050.06 0.040.05 0.030.04 24 0.080.10 0.060.08 0.040.06 46 0.140.18 0.100.12 0.080.10 68 0.180.22 0.130.15 0.110.13 810 0.220.28 0.170.21 0.130.17 1013 0.250.31 0.190.23 0.150.19 10 切削進(jìn)給量 F 是切削時單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)方向的相對位移，單位為 mm/min。它與主軸轉(zhuǎn)速 n 的關(guān)系為： F= nf（公式 2.3） 公式中： n主軸轉(zhuǎn)速，單位 r/min f鉆削時的進(jìn)給量 f ，單位 mm/r T04刀具5.5麻花鉆加工時F=0.081200=96mm/min T05刀具10麻花鉆加工時F=0.15800=120mm/min T06刀具8麻花鉆加工時F=0.151000=150mm/min 3背吃刀量的確定 在機(jī)床刀具和工件的剛度允許的情況下。粗加工（Ra1080m）時，一次進(jìn)給盡 可能切削全部余量。在中等功率機(jī)床上，背吃刀量可達(dá) 810mm。半精加工 （Ra1.2510m）時，背吃刀量取為 0.52mm。精加工（Ra0.321.25m）時，背吃 刀量取為 0.10.4mm。最好一次切凈余量，以提高生產(chǎn)效率。 根據(jù)零件材料和我院刀具性能考慮，粗加工時：a P =13mm；精加工時：a P =0.2 0.5mm；上述參數(shù)的選取，即提高了生產(chǎn)效率，又可延長刀具使用壽命。 2.8 加工設(shè)備的選用 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(jī)調(diào)整時間長。如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位加工第一個精基準(zhǔn)，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(jī)床補(bǔ)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M量做到合理，達(dá)到多、快、好、省的目的。要防止把數(shù)控機(jī)床降 格為通用機(jī)床使用。 通過以上分析 選定數(shù)控機(jī)床為 本零件的加工制造的實用機(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)控車床加工，為復(fù)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(jì)性的原則下可以選擇行程較小 的銑床。 選用加工中心（FAUNCVMC870） 加工中心加工柔性比普通數(shù)控銑床優(yōu)越，有 一個自動換刀的伺服系統(tǒng)，對于工序復(fù)雜的零件需要多把刀加工，在換刀的時候可以 11 減少很多輔助時間，很方便，而且能夠加工更加復(fù)雜的曲面等工件。因此，提高加工 中心的效率便成為關(guān)鍵，而合理運用編程技巧，編制高效率的加工程序，對提高機(jī)床 效率往往具有意想不到的效果。 圖 2.3VMC870 加工中心 表 2.5 機(jī)床參數(shù)表 工 作 臺 面 尺 寸 （ 長 寬 ） 4071307（ mm） 主 軸 錐 孔 /刀 柄 形 式 24ISO40 / BT40 工 作 臺 最 大 縱 向 行 程 670mm 主 配 控 制 系 統(tǒng) FANUC 0iMate-MC 工 作 臺 最 大 橫 向 行 程 470mm 換 刀 時 間 （ s） 6.7s 主 軸 箱 垂 向 行 程 700mm 主 軸 轉(zhuǎn) 速 范 圍 606000( r/min) 工 作 臺 T型 槽 （ 槽 數(shù) -寬 度 間 距 ） 7-1660mm 快 速 移 動 速 度 10000（ mm/min） 主 電 動 機(jī) 功 率 7.7/7.7（ kw） 進(jìn) 給 速 度 7800（ mm/min） 脈 沖 當(dāng) 量 （ mm/脈 沖 ） 0.001 工 作 臺 最 大 承 載 (kg) 700kg 機(jī) 床 外 形 尺 寸 (長 寬 高 )(mm) 2740mm2720mm2 710mm 機(jī) 床 重 量 ( kg) 4000kg 2.9 夾具的選擇與裝夾方案的確定 1夾具的選擇 考慮到該零件外輪廓為正方形,形狀很規(guī)則，在外型上沒有什么特殊要求，故夾具 選用平口虎鉗即可?？紤]到本設(shè)計零件的外形尺寸和加工精度等因素，本設(shè)計選擇的 平口虎鉗規(guī)格參數(shù)如下： 該零件形狀規(guī)則，四個側(cè)面較光整，加工面與加工面之間的位置精度要求不高。 12 所以以底面和兩個側(cè)面作為定位，用虎鉗從工件側(cè)面夾緊。 2裝夾方案的確定 已底面為精基準(zhǔn)，夾持兩側(cè)面。底面用登高墊鐵墊高。 13 2.10 量具的選擇 從經(jīng)濟(jì)價值選擇(經(jīng)濟(jì)性)在保證測量精度和測量效率的前提下 ，能用專用量具的， 不用萬能量具；能用萬能量具的，不用精密儀器。 由于本論文選擇的零件加工精度要求不高，所以選用游標(biāo)卡尺 、千分尺作為檢查 的 量具，即可達(dá)到加工精度的要求（如圖 2.4）。 圖 2.4 量具 14 第三章 零件的加工工藝文件制定 3.1 制定數(shù)控加工工藝過程卡片 見附錄 A-數(shù)控加工工藝過程卡 3.2 數(shù)控加工工藝卡片 見附錄 A-數(shù)控加工工藝卡片 15 第四章 基于 UG 的數(shù)控加工程序編制 4.1 零件編程方法選擇 數(shù)控編程分手工編程和自動編程。手工編程是由人工完成刀具軌跡計算及加工程 序的編制工作。當(dāng)零件形狀不十分復(fù)雜或加工程序不太長時，采用手工編程方便、經(jīng) 濟(jì)。自動編程是利用計算機(jī)通過自動編程軟件完成對刀具運動軌跡的計算、加工程序 的生成及刀具加工軌跡的動態(tài)顯示等。對于加工零件形狀復(fù)雜，特別是涉及三維立體 形狀或刀具運動軌跡計算繁瑣時，常采用自動編程。 本文中所設(shè)計的內(nèi)圓弧限位塊零件的輪廓較為復(fù)雜，加工工藝有點繁瑣，零件輪 廓中有凹槽、凸臺、圓弧等，因而所需的程序較多，局部坐標(biāo)的計算也比較復(fù)雜，因 此綜合選擇用自動編程編制。 4.2 零件數(shù)控加工程序的編寫 該零件多個表面需要進(jìn)行加工，為保證零件的加工精度，兼顧加工效率，零件 6 個表面采用 50 面銑刀手動粗加工和精加工。其余表也使用 50 面銑刀手動銑削在 這里不詳細(xì)介紹。 內(nèi)圓弧限位塊零件其余的加工很難確定刀具走刀路線的坐標(biāo)，手工編程繁瑣，計 算量大，因此選用自動編程。 4.2.1 進(jìn)入 UG 加工模塊 啟動NX。雙擊UG NX的圖標(biāo)，進(jìn)入UG NX界面。 圖4.1 UG界面 打開模型文件。在主菜單中選擇【文件】/【打開】命令，在系統(tǒng)自動彈出的 “打開”對話框中選擇正確的路徑和文件名，單擊“OK”按鈕，打開零件模型。 16 圖4.2 打開零件模型 進(jìn)入加工模塊。使用快捷鍵（Ctrl+alt+m）進(jìn)入 UG NX CAM 模塊，系統(tǒng)自動彈 出如圖所示的“加工環(huán)境”對話框，進(jìn)行加工環(huán)境的初始化設(shè)置，“mill- contour（輪廓銑）”，單擊對話框中的“確定”按鈕進(jìn)入加工模塊。如圖 4.3 所示。 圖4.3 加工環(huán)境 4.2.2 創(chuàng)建程序 在操作導(dǎo)航器的空白處單擊鼠標(biāo)右鍵，系統(tǒng)彈出快捷菜單，在該快捷菜單中選 擇“程序順序視圖”命令。在【插入】工具欄上單擊【創(chuàng)建程序】圖標(biāo)系統(tǒng)將彈出的 “創(chuàng)建程序”對話框。 17 在名稱文件輸入框中輸入“Amian1”（A 面加 工），單擊“確定”按鈕。 4.2.3 創(chuàng)建刀具 在【插入】工具欄上單擊【創(chuàng)建刀具】按鈕， 系統(tǒng)彈出如圖 4.4 所示的“創(chuàng)建刀具”對話框。 選擇“類型”為“mill-contour”（輪廓銑）， 在“刀具子類型”下選擇“MILL”（銑刀），在“名 稱”文本框中輸入“D20”，單擊對話框中的“確定” 按鈕，系統(tǒng)彈出如圖所示的“銑刀-5 參數(shù)”對話框， 在“直徑”文本框中輸入“20”，在“底圓角半徑”文本框中輸入“0”，在“長度” 文本框中輸入“75”，在“刀刃長度”文本框中輸入“50”。依次這樣來創(chuàng)建 20 的 立銑刀、5.5 的麻花鉆等刀具，完成刀具的創(chuàng)建，繼續(xù)下一步。 4.2.4 創(chuàng)建幾何體 在操作導(dǎo)航器的空白處單擊鼠標(biāo)右鍵，系統(tǒng)彈出快捷菜單。 在該快捷菜單中選擇“幾何視圖”命令，在操作導(dǎo)航器中出現(xiàn)圖標(biāo)，用鼠標(biāo)左 鍵雙擊該圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出對話框。 在對話框中的“安全設(shè)置選項”選擇“自動”、“安全距離”文本框內(nèi)輸入 “10”。在“指定MCS”對話框中單擊“自動判斷”按鈕，選擇工件表面，系統(tǒng)使加工 坐標(biāo)系在零件XY軸的中心點。單擊對話框中的“確定”按鈕。如圖4.5機(jī)床坐標(biāo)系的創(chuàng) 建。 圖4.5機(jī)床坐標(biāo)系 在操作導(dǎo)航器中雙擊圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出如 4.6 所示的“工件幾何體”對話框， 在該對話框中單擊“指定部件”按鈕，系統(tǒng)彈出“部件幾何體”對話框，在該對 圖 4.4 創(chuàng)建刀具 18 話框中選中“幾何體”單選按鈕，在“過濾方法”下拉列表框中選擇“體”選項，單 擊“全選”按鈕，選擇圖形區(qū)所有可見的零件幾何體模型，單擊鼠標(biāo)中鍵，返回“工 件幾何體”對話框。 圖4.6工件幾何體 指定毛坯。在如圖 4.6 所示的“工件幾何體”對話框中單擊“指定毛坯”鈕， 系統(tǒng)彈出如圖所示的“毛坯幾何體”對話框，在該對話框選中“自動塊”單選按鈕， 單擊鼠標(biāo)中鍵，返回“工件幾何體”對話框，單擊鼠標(biāo)中鍵，結(jié)束幾何體的選擇。 4.2.5 創(chuàng)建粗加工自動編程操作 （1）單擊【插入】工具欄上的【創(chuàng)建操作】圖標(biāo)，系統(tǒng)自動彈出如圖 4.7 所示的 “創(chuàng)建操作”對話框，選擇“類型”為“mlii-contour”，選擇“操作子類型”為 “CAVITY-MILL”（型腔銑），“刀具”選擇“D20”、“幾何體”設(shè)置為 “WORKPIECE1”、“方法”設(shè)置為 “MEHOD”、“名稱”設(shè)置為“cujiagong”，單擊 對話框中的“確定”按鈕將彈出“型腔銑”對話框。 19 圖4.7創(chuàng)建操作 （2）指定切屑區(qū)域 在“型腔銑”對話框中單擊“指定切削區(qū)域”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“切削區(qū)域”對話 框，選擇切削區(qū)域，單擊確定鍵，返回“型腔銑”對話框。 （3）刀軌生成 切削模式。在“切削模式”下拉列表中選擇“跟隨部件”。 歩距。在“歩距”下拉列表選擇“%70 刀具平直”。 全局每刀深度。在“全局每刀深度”文本輸入框中輸入“1”。如圖 4.8 參數(shù)設(shè) 置。 圖4.8參數(shù)設(shè)置 切削參數(shù)。在“型腔銑”對話框中單擊【切削參數(shù)】圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“切削參 數(shù)”對話框，“策略”選項卡參數(shù)中設(shè)置“切削方向”為“順銑”、“切削順序”為 “層優(yōu)先”、如圖 4.8 參數(shù)設(shè)置?！坝嗔俊边x項卡參數(shù)中設(shè)置使用“底部面和側(cè)壁余 量一直”，“毛坯余量”為 0.3，“部件側(cè)面余量”采用繼承自 MILL-ROUGH 為“0.5”， “內(nèi)公差”為 0.03、“外公差”為 0.12。 非切削移動。在“型腔銑”對話框中單擊【非切削移動】圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“非 切削移動”對話框，傾斜角度設(shè)為“5”，“傳遞/快速”中的“區(qū)域之間”和“區(qū)域 內(nèi)”均設(shè)置為“前一平面”。 20 進(jìn)給和速度。在“型腔銑”對話框中單擊【進(jìn)給和速度】圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出如圖 所示的“進(jìn)給和速度”對話框，設(shè)置主軸速度（rpm）為“1100”、“進(jìn)刀”為 495mmpm。單擊鼠標(biāo)中鍵，返回“型腔銑”對話框。 在“型腔銑”對話框中指定了所有的參數(shù)后，單擊對話框底部操作組的【生成】 圖標(biāo)，生成如圖 4.9 所示的型腔銑粗加工刀軌。 圖4.9 型腔銑粗加工刀軌 4.2.6 精加工自動編程操作 創(chuàng)建操作 單擊【插入】工具欄上的【創(chuàng)建操作】圖標(biāo)，系統(tǒng)自動彈出“創(chuàng)建操作”對話框， 選擇“類型”為“mlii-contour”，選擇“操作子類型”為“ZLEVEL_PROFILE”（等 高輪廓銑），“程序”設(shè)置為“PROGRAM”、“刀具”選擇“D12”、“幾何體”設(shè)置 為“WORKPIECE1”、“名稱”設(shè)置為“jingjiagong”，單擊對話框中的“確定”按鈕 將打開如圖 4.10 所示的“創(chuàng)建操作”對話框。 21 圖4.10創(chuàng)建操作 刀軌生成 a.切削模式設(shè)置為【配置文件】。 b.全局每刀深度。在“全局每刀深度”文本輸入框中輸入“1”。 c.切削參數(shù)。對話框中單擊【切削參數(shù)】圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“切削參數(shù)”對話框， “策略”選項卡參數(shù)中設(shè)置“切削方向”為“順銑”、“切削順序”為“層優(yōu)先”、 “余量”選項卡參數(shù)中設(shè)置使用“底部面為 0.3 和側(cè)壁余量為 0”。 d.非切削移動。對話框中單擊【非切削移動】圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“非切削移動”對 話框，傾斜角度設(shè)為“5”，“傳遞/快速”中的“區(qū)域之間”和“區(qū)域內(nèi)”均設(shè)置為 “前一平面”。 e.進(jìn)給和速度。對話框中單擊【進(jìn)給和速度】圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“進(jìn)給和速度”對 話框，設(shè)置主軸速度（rpm）為“1600”、“進(jìn)刀”為 480 mmpm。單擊鼠標(biāo)中鍵，返回 “型腔銑”對話框。 f.在對話框中指定了所有的參數(shù)后，單擊對話框底部操作組的【生成】圖標(biāo)，生 成如圖 4.11 所示的精加工刀軌。 22 圖4.11型腔銑精加工刀軌 根據(jù)上述兩章的操作方式，加工2-7孔最終得出加工刀路圖如下。 23 圖4.12銑孔加工刀軌 4.2.7 鉆孔自動編程操作 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。 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(biāo) PECK-DRILLING 啄鉆。 在“創(chuàng)建操作”對話框中設(shè)置其他參數(shù)：程序、刀具為 5.5 麻花鉆、幾何體選 擇 workpiece1、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(jìn)給和速度，如圖 4.13 所示。 24 圖 4.13 創(chuàng)建操作 生成操作，如圖 4.14 所示。 圖 4.14 鉆孔刀軌 該零件其他的鉆孔等加工編程與上相似，這里不作詳述。 4.3 數(shù)控模擬加工 單擊“確定刀軌”對話框底部操作組的【確認(rèn)】圖標(biāo)。系統(tǒng)彈出“刀軌可視化” 對話框，選擇“2D 動態(tài)”，單擊播放按鈕，型腔銑粗加工效果如下圖所示。確認(rèn)刀軌 正確后。 25 圖 4.15 仿真加工效果圖 26 圖 4.16 仿真加工效果圖 4.4 程序后處理 先在操作導(dǎo)航器中選中各銑削圖標(biāo)，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)就會生成鉆孔操作的 NC 加工代碼，如下圖所示 。 圖 4.17 后處理 27 致 謝 這次畢業(yè)設(shè)計是我在指導(dǎo)老師的精心指導(dǎo)和幫助下完成的，這篇設(shè)計的每個細(xì)節(jié) 和每個地方，都離不開老師的精心指導(dǎo)，而老師認(rèn)真教導(dǎo)，認(rèn)真的工作作風(fēng)和寬容的 教學(xué)態(tài)度都深深地感染和激勵著我。讓我一直努力，并在此同時您還在思想上、學(xué)習(xí) 上給予了我無微不至的關(guān)懷，在此我向指導(dǎo)老師以及所有老師致以最誠摯的感謝。 我也要感謝我的母校，回想我在學(xué)院的幾年的時間里，感謝各位老師對我的精心 教導(dǎo)，他們不僅在學(xué)習(xí)上給了我很大的幫助。而且，還指導(dǎo)我以后的人生道路，他們 對學(xué)生的教育以及認(rèn)真負(fù)責(zé)的態(tài)度、永遠(yuǎn)是我以后工作、學(xué)習(xí)中的榜樣，前進(jìn)的動力， 他們無微不至的教導(dǎo)和不拘一格的思維方式給予我很大的啟發(fā)，這些將對我以后的人 生起著很大的作用。 借此我對他們表示由衷的感謝，并希望他們在以后的人生旅途中永遠(yuǎn)幸?？鞓罚?以及以后的教育生涯創(chuàng)造更好的成績。在母校的生活讓我經(jīng)歷了很多，讓我更加成熟， 我在這里生活和學(xué)習(xí)了幾年的時間，我的同學(xué)和朋友們在生活和學(xué)習(xí)上給我很多鼓勵 和幫助。在畢業(yè)設(shè)計的編寫過程當(dāng)中，我認(rèn)真地聽取他們的意見，不會的我會詢問他 們使的我的畢業(yè)設(shè)計說明書表述更加明確，內(nèi)容更加全面。 至此，我代表學(xué)生中的一員，對學(xué)院表示由衷的感謝，感謝幾年來教育我的老師 們，和幫助我的同學(xué)們！ 28 參考文獻(xiàn) 1 宋書善 數(shù)控加工工藝，電子科技大學(xué)出版社，2008.3 2 李志華 數(shù)控加工工藝與裝備，清華大學(xué)出版社，2005.8 3 孫學(xué)強(qiáng) 機(jī)械加工技術(shù)，機(jī)械工業(yè)出版社，2004.1 4 趙長旭 數(shù)控加工工藝，西安電子科技大學(xué)出版社，2007.7