復(fù)雜零件的數(shù)控銑加工工藝與編程仿真加工含NX三維及CAD圖.zip,復(fù)雜,零件,數(shù)控,加工,工藝,編程,仿真,NX,三維,CAD 摘要 本文介紹了復(fù)雜零件數(shù)控工藝與編程加工，主要步驟有對(duì)零件圖樣進(jìn)行分析，確定加工工藝過程；計(jì)算走刀軌跡，得出刀路軌跡；編寫數(shù)控加工程序；制作控制介質(zhì)；校對(duì)程序及首件試切。進(jìn)行數(shù)控工藝分析時(shí)要進(jìn)行多次試驗(yàn)以保證最優(yōu)的方案。需要用到的主要機(jī)床是數(shù)控銑床和加工中心，數(shù)控銑床是現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)最重要的裝備。它的發(fā)展是信息技術(shù)(IT)與制造技術(shù)(MT)結(jié)合發(fā)展的結(jié)果。數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代制造業(yè)中重要的組成部分。本文內(nèi)容介紹了數(shù)控加工的特點(diǎn)、加工工藝分析以及數(shù)控編程的一般步驟，并通過實(shí)例詳細(xì)的介紹了數(shù)控加工工藝與編程的方法。 關(guān)鍵字：加工工藝；數(shù)控編程；數(shù)控銑床；加工中心； I Abstract This paper introduces the Technology and programming of precision and complex part, the main steps included the analysis the pattern of every parts, determine the processing process .Calculate the trail of the knife, obtain the cutter location data of the knife. Compose the NC program. Manufacture the controlled medium. Proofread the program and the first trial cut. In order to ensure the optimal solution, the experiment are carried out for NC process analysis. The main tool used to is NC milling machine and center of machining, the NC milling machine is one of the most important equipment of modern CNC technology. The development of the NC milling machine is the result of the development of IT and MT. The NC technology is the important part of modern manufacturing industry. P roe is based on the modern manufacturing technology. This paper introduces the characteristic of the NC machine machining process analysis and the general steps of NC programming .And the method of processing technology and programming of NC is introduced through examples. Keywords: processing technic；NC programming；NC milling machine；machining center；  目 錄 摘要 2 Abstract 3 1 緒論 4 1.1 本課題研究的背景 4 1.2 數(shù)控設(shè)備的簡介 4 1.3 本論文研究的目的與意義 4 1.4 數(shù)控加工工藝與普通加工工藝的區(qū)別及特點(diǎn) 5 2 零件圖工藝性分析 6 2.1零件介紹 6 2.2零件加工工藝性分析 7 2.3 零件的技術(shù)要求分析 7 2.4 材料分析 7 3零件的加工工藝分析 9 3.1 毛胚的選擇 9 3.2 粗基準(zhǔn)的選擇 10 3.3 精基準(zhǔn)的選擇 10 3.4 加工階段的劃分 10 3.5 工序余量的安排 11 3.6工序的劃分和加工工藝路線的確定 11 3.7選擇并確定工藝裝備 12 3.7.1數(shù)控機(jī)床的選擇 12 3.7.2夾具的選擇 12 3.7.3刀具的選擇 14 3.7.4量具的選擇 15 4 工藝參數(shù)選擇及制定工藝文件 17 4.1轉(zhuǎn)速進(jìn)給參數(shù)的選擇 17 4.2機(jī)床實(shí)際參數(shù) 21 4.3制定工藝文件 22 4.4工序卡 22 5 加工程序編制 23 5.1數(shù)控編程 23 5.3仿真加工 26 致謝 30 參考文獻(xiàn) 31 IV 1 緒論 1.1 本課題研究的背景 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用已日趨普及，現(xiàn)代的數(shù)控加工技術(shù)使得機(jī)械制造過程發(fā)生了顯著變化?，F(xiàn)代數(shù)控加工技術(shù)是指高效、優(yōu)質(zhì)的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零件特別是復(fù)雜形狀零件加工的有關(guān)理論、方法與實(shí)現(xiàn)技術(shù)，它是自動(dòng)化、柔性化、敏捷化和數(shù)字化制造加工的基礎(chǔ)與關(guān)鍵技術(shù)。數(shù)控加工過程包括有給定的零件加工要求（零件圖紙、CAD數(shù)據(jù)或?qū)嵨锬Ｐ停┻M(jìn)行加工的全過程，一般來說，數(shù)控加工技術(shù)涉及數(shù)控機(jī)床加工工藝和數(shù)控編程技術(shù)兩方面。 數(shù)控工藝與編程加工是以數(shù)控機(jī)床加工中的工藝和編程問題為研究對(duì)象的一門加工技術(shù)。它以機(jī)械制造中的工藝和編程的基本理論為基礎(chǔ)，結(jié)合數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，綜合運(yùn)用多方面的知識(shí)解決面臨的數(shù)控加工中的工藝和編程問題。數(shù)控工藝與編程加工的內(nèi)容包括機(jī)械加工工藝和數(shù)控加工程序編制的基本知識(shí)和基本理論，典型零件加工工藝分析和數(shù)控加工程序編制的方法等。數(shù)控工藝與編程的研究宗旨是如何科學(xué)的、最優(yōu)地設(shè)計(jì)加工工藝和加工程序，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)在數(shù)控加工中的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和低耗。 1.2 數(shù)控設(shè)備的簡介 本次設(shè)計(jì)用到的主要有數(shù)控銑床和加工中心。數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,兩者的加工工藝基本相同,結(jié)構(gòu)也有些相似,但數(shù)控銑床是靠程序控制的自動(dòng)加工機(jī)床,所以其結(jié)構(gòu)也與普通銑床有很大區(qū)別。數(shù)控銑床是數(shù)控加工中一類重要的機(jī)床，它能夠進(jìn)行銑削、鉆削、鉸孔、攻螺紋孔、切削螺紋等工藝過程；數(shù)控銑削加工中心則進(jìn)一步具有刀庫和自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)，在工件的一次裝夾中，可以集銑、鉆、鏜等加工為一體，對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的表面自動(dòng)完成加工，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量好，適合箱體、立體曲面、型腔等非回轉(zhuǎn)體的加工。數(shù)控銑削中心又有立式或臥式兩種。數(shù)控銑床及其加工中心的編程有刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償、刀具長度自動(dòng)補(bǔ)償和孔加工固定循環(huán)指令。 1.3 本論文研究的目的與意義 通過本次設(shè)計(jì)，我們應(yīng)基本掌握數(shù)控加工工藝的基本知識(shí)和基本理論，學(xué)會(huì)針對(duì)某一具體工件，掌握數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)方法；初步具有制訂中等復(fù)雜程度零件的數(shù)控加工工藝和解決生產(chǎn)中一般工藝問題的能力。使我們了解了數(shù)控工藝與編程技術(shù)已成為現(xiàn)代制造系統(tǒng)中不可或缺的基礎(chǔ)技術(shù)，數(shù)控工藝與編程技術(shù)的應(yīng)用在制造業(yè)中日益普及，極大地推動(dòng)了計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造（CAD/CAM）、柔性制造系統(tǒng)（FMS），計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（CIMS）與自動(dòng)化工廠（FA）的發(fā)展，并已成為現(xiàn)今制造技術(shù)的基礎(chǔ)和重要組成部分。通過本次設(shè)計(jì)可以使我們更加深刻的認(rèn)識(shí)數(shù)控工藝與編程，現(xiàn)階段發(fā)展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(diǎn) 數(shù)控加工工藝與常規(guī)加工工藝在工藝設(shè)計(jì)過程和設(shè)計(jì)原則上是基本相似的，但是數(shù)控工藝也有不同于常規(guī)加工工藝的特點(diǎn)。由于數(shù)控加工采用了計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床，使得數(shù)控加工具有自動(dòng)化程度高、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、生成率高、周期短、設(shè)備使用費(fèi)用高等特點(diǎn)。在數(shù)控加工工藝也與常規(guī)加工工藝有一定的差異。 28 2 零件圖工藝性分析 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(hào)鋼。由圖可知，外表面沒有什么特征，全部加工面集中在上表面及下表面。該零件形狀復(fù)雜，主要有上表面輪廓包括3個(gè)異形凸臺(tái)以及人字形凹槽部分、Φ25mm的孔、3-φ10mm的孔。下表面有一個(gè)凹槽及2-φ10mm的孔、3-φ5H7的孔，詳細(xì)見零件圖。擬將下表面作為主要定位基準(zhǔn)，并在前道工序中加工出來，后用上表面作為基準(zhǔn)，加工下表面。該形狀比較簡單，但是工序復(fù)雜，表面質(zhì)量和精度要求高，所以從精度要求上考慮，定位和工序安排比較關(guān)鍵。為了保證加工精度和表面質(zhì)量，根據(jù)毛胚形狀和尺寸，分析采用兩次定位（一次粗定位，一次精定位）裝夾加工完成，按照基準(zhǔn)面先主后次、先近后遠(yuǎn)、先里后外、先粗加工后精加工、先面后孔的原則依次劃分工序加工。 2.3 零件的技術(shù)要求分析 從圖中分析得知，該零件的技術(shù)要求主要如下： （1）外輪廓部分 外形φ100×30mm的精度公差為±0.02mm，表面粗糙度為Ra1.6um。 （2）凸臺(tái)部分 異形凸版凸臺(tái)部分，表面粗糙度要求為Ra3.2um，需要進(jìn)行粗精加工方能達(dá)到要求； （2）3-Φ5公差為H7，需要進(jìn)行鉆孔后鉸孔加工方能達(dá)到要求。 （5）未注表面 未注尺寸加工面的精度等級(jí)按IT14進(jìn)行控制，表面粗糙度按Ra6.3um控制。 2.4 材料分析 零件選擇了45號(hào)鋼作為毛坯材料，常用中碳調(diào)質(zhì)結(jié)構(gòu)鋼。該鋼冷塑性一般，退火、正火比調(diào)質(zhì)時(shí)要稍好，具有較高的強(qiáng)度和較好的切削加工性，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性，材料來源方便。適合于氫焊和氬弧焊，不太適合于氣焊。焊前需預(yù)熱，焊后應(yīng)進(jìn)行去應(yīng)力退火。正火可改善硬度小于160HBS毛坯的切削性能。該鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，其綜合力學(xué)性能要優(yōu)化于其他中碳結(jié)構(gòu)鋼，但該鋼淬透性較低，水中臨界淬透直徑為12~17mm，水淬時(shí)有開裂傾向。當(dāng)直徑大于80mm時(shí)，經(jīng)調(diào)質(zhì)或正火后，其力學(xué)性能相近，對(duì)中、小型模具零件進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理后可獲得較高的強(qiáng)度和韌性，而大型零件，則以正火處理為宜，所以，此鋼通常在調(diào)質(zhì)或正火狀態(tài)下使用。 3零件的加工工藝分析 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（2）鍛件 （3）型材（4）焊接件（5）其它毛坯 考慮本廠的毛坯制造水平、設(shè)備條件以及外協(xié)的可能性和經(jīng)濟(jì)性等。 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(dá)到減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量，力求達(dá)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(jī)械加工達(dá)到零件的技術(shù)要求。 該零件的材料為45鋼，毛坯為棒料φ110×35mm，選擇毛坯尺寸均比零件尺寸大2-5mm之間，節(jié)省材料，方便加工，提高效率降低成本。（如圖3.1） 圖3.1毛坯圖 3.2 粗基準(zhǔn)的選擇 粗基準(zhǔn)的選擇是否合理將直接影響到各加工表面加工余量的分配以及各加工表面相互位置關(guān)系。對(duì)零件來說，應(yīng)盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)；選擇余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)；選擇平整、光潔、尺寸足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)。盡量選擇沒有飛邊、冒口、澆口或其他缺陷平面作為粗基準(zhǔn)。根據(jù)這些基準(zhǔn)選擇原則，上表面及側(cè)面作為粗基準(zhǔn)，進(jìn)行機(jī)械加工成形。 3.3 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)選擇原則：基準(zhǔn)重合；基準(zhǔn)統(tǒng)一；應(yīng)盡量選擇尺寸較大的表面作為精基準(zhǔn)。第一道工序，選擇產(chǎn)品圖重要面（此時(shí)是毛坯面）作為粗基準(zhǔn)，加工其它的面，以保證下一工序，重要的面加工余量均勻、保留組織細(xì)密的表面，且位置尺寸易保證。第二道工序，以第一道工序加工出的面做基準(zhǔn)，加工第一道工序的粗基準(zhǔn)面。加工順序一般先面后孔。后面的加工精基準(zhǔn)，盡量是產(chǎn)品圖中的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、裝配基準(zhǔn)，并遵循統(tǒng)一基準(zhǔn)、統(tǒng)一基準(zhǔn)的原則。殼體、蓋類零件的精基準(zhǔn)一般是一面兩銷。此處零件的精基準(zhǔn)選擇為下底面和側(cè)面。 3.4 加工階段的劃分 當(dāng)零件的加工質(zhì)量要求較高時(shí)，常不可能在一道工序中完成全部加工工作，而必須分階段來進(jìn)行加工。 對(duì)于異形凸版零件加工階段整個(gè)工藝過程需劃分為如下幾個(gè)階段： 預(yù)加工階段：主要任務(wù)是毛坯的準(zhǔn)備和預(yù)先的熱處理。 粗加工階段 ：主要任務(wù)是切掉大部分余量，提高生產(chǎn)率。 精加工階段：主要任務(wù)是保證零件主要表面的尺寸精度、位置精度、形狀精度和表面粗糙度要求。 劃分加工階段的原因： （1）可及時(shí)發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，以避免損傷已加工表面。 （2）便于安排熱處理加工藝。 （3）利于保證加工質(zhì)量。 （4）合理利用設(shè)備，提高生產(chǎn)效率。 3.5 工序余量的安排 加工余量的大小，對(duì)零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)行均有較大的影響。正確規(guī)定加工余量的數(shù)值，是制定工藝規(guī)程的重要任務(wù)之一，特別是加工中心，選好余量尤為重要，在剛度允許的情況下，應(yīng)以最少的進(jìn)給次數(shù)切除加工余量，最好一次切凈余量，以便提高生產(chǎn)率。在數(shù)控機(jī)床上，在工件表面粗糙度值要求為Ra3.2～12.5μm時(shí)，粗銑后的余量一般取（0.5～1.0）㎜ ，而本次設(shè)計(jì)中工件的表面粗糙度為Ra1.6μm，所以粗銑時(shí)的余量取0.5mm。 3.6工序的劃分和加工工藝路線的確定 工序1：毛坯下料 工序2：車削外輪廓及端面 工序3：加工零件下表面凹槽及3-φ16mm孔。 工步1：對(duì)零件下表面凹槽及3-φ16mm孔進(jìn)行粗加工，留有0.5mm余量 工步2：對(duì)零件下表面凹槽及3-φ16mm孔進(jìn)行精加工至圖紙尺寸要求 工序4：加工零件下表面2-φ10mm的孔 工序5：加工零件上表面Φ7H7mm的孔 工步1：用Φ6.8mm的麻花鉆對(duì)零件上表面的Φ7的孔進(jìn)行鉆孔 工步2：對(duì)零件上表面的Φ7的孔進(jìn)行鉸孔 工序6：加工零件上表面3-Φ5H7mm的孔 工步1：用Φ4.8mm的麻花鉆對(duì)零件上表面的3-Φ5的孔進(jìn)行鉆孔 工步2：對(duì)零件上表面的3-Φ5的孔進(jìn)行鉸孔 工序7：加工零件上表面凸臺(tái)及凹槽。 工步1：對(duì)零件上表面凸臺(tái)及凹槽進(jìn)行粗加工，留有0.5mm余量 工步2：對(duì)零件上表面凸臺(tái)及凹槽進(jìn)行清根加工 工步3：對(duì)零件上表面凸臺(tái)及凹槽進(jìn)行精加工至圖紙尺寸要求 工序8：對(duì)曲面部分進(jìn)行銑削。 工序9：去毛刺 工序10：終檢 3.7選擇并確定工藝裝備 3.7.1數(shù)控機(jī)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(huì)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(shí)間長。如以毛坯的粗基準(zhǔn)定位加工第一個(gè)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(diǎn)。這時(shí)，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(yàn)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(shí)，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(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)控車床加工，為方形復(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。 3.7.2夾具的選擇 為了工件不致于在切削力的作用下發(fā)生位移，使其在加工過程始終保持正確的位置，需將工件壓緊夾牢。合理的選擇夾緊方式十分重要，工件的裝夾不僅影響加工質(zhì)量，而且對(duì)生產(chǎn)率，加工成本及操作安全都有直接影響。 1．?dāng)?shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求：一是保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要能協(xié)調(diào)零件與機(jī)床坐標(biāo)系的尺寸。 除此之外，重點(diǎn)考慮以下幾點(diǎn)： （1）單件小批量生產(chǎn)時(shí)，優(yōu)先選用組合夾具、可調(diào)夾具和其它通用夾具，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間和節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用； （2）在成批生產(chǎn)時(shí)，才考慮采用專用夾具，并力求結(jié)構(gòu)簡單； （3）零件的裝御要快速、方便、可靠，以縮短機(jī)床的停頓時(shí)間，減少輔助時(shí)間； （4）夾具上各零部件應(yīng)不妨礙機(jī)床對(duì)零件各表面的加工，即夾具要敞開，其定位、夾緊元件不影響加工中的走刀； （5）為提高數(shù)控加工的效率，批量較大的零件加工可采用氣動(dòng)或液壓夾具、多工位夾具。 2．在選擇裝夾方案時(shí)，要根據(jù)已選定的加工表面和定位基準(zhǔn)來確定工件的定位夾持方式，并選擇合理的夾具。我們數(shù)控車床通用夾具包括有以下： （1）三爪卡盤 三爪卡盤是最常用的車床也是數(shù)控車床的通用卡具。三爪卡盤最大的優(yōu)點(diǎn)是可以自動(dòng)定心。它的夾持范圍大，但定心精度不高，不適合于零件同軸度要求高時(shí)的二次裝夾. （2）卡盤加頂尖 在車削質(zhì)量較大的工件時(shí)，一般工件的一端用卡盤夾持，另一端用后頂尖支撐。為了防止工件由于切削力的作用而產(chǎn)生的軸向位移，必須在卡盤內(nèi)裝一限位支撐，或者利用工件的臺(tái)階面進(jìn)行限位。此種裝夾方法比較安全可靠，能夠承受較大的軸向切削力，安裝剛性好，軸向定位準(zhǔn)確，所以數(shù)控車削加工中應(yīng)用較多。 （3）彈簧夾套 彈簧夾套定心精度高，裝夾工件快捷方便，常用于精加工的外圓表面定位。它特別適用于尺寸精度較高，表面質(zhì)量較好的冷拔圓棒料的夾持。它夾持工件的內(nèi)孔是規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)系列，并非任意直徑的工件都可以進(jìn)行夾持。 （4）四爪卡盤 加工精度要求不高，偏心距較小，零件長度較短的工件時(shí)，可以采用四爪卡盤進(jìn)行裝夾，四爪卡盤的四個(gè)卡爪是各自獨(dú)立移動(dòng)的，通過調(diào)整工件夾持部位在車床主軸上的位置，使工件加工表面的回轉(zhuǎn)中心與車床主軸的回轉(zhuǎn)中心重合。但是，四爪卡盤的找正煩瑣費(fèi)時(shí)，一般用于單件小批生產(chǎn)。四爪卡盤的卡爪有正爪和反爪兩種形式。 根據(jù)上述幾種通用夾具的簡介分析，由于該零件一般不會(huì)產(chǎn)生夾緊變形，零件尺寸小、結(jié)構(gòu)和形狀比較復(fù)雜，毛坯為棒料，在數(shù)控車加工中只需要用三爪卡盤來裝夾。 圖3.2三爪卡盤 3.7.3刀具的選擇 具壽命與切削用量有密切關(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)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選得比單刃刀具高些。對(duì)于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，由于換刀時(shí)間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些，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)選得高些，尤應(yīng)保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個(gè)車間的生產(chǎn)率的提高時(shí)，該工序的刀具壽命要選得低些當(dāng)某工序單位時(shí)間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支M較大時(shí)，刀具壽命也應(yīng)選得低些。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確定。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，不僅需要岡牲好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷和排性能壇同時(shí)要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適應(yīng)高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金)并使用可轉(zhuǎn)位刀片。 在數(shù)控加工中，銑削平面零件內(nèi)外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，該刀具有關(guān)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:一是銑刀半徑RD應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑Rmin，一般取RD=(0.8一0.9)Rmin。二是零件的加工高度H< (1/4-1/6)RD,以保證刀具有足夠的剛度。三是用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時(shí)，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑Re=R-r,，即直徑為d=2Re=2(R-r)，編程時(shí)取刀具半徑為Re=0.95 (Rr)。對(duì)于一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。 目前的數(shù)控機(jī)床上大多使用系列化、標(biāo)準(zhǔn)化刀具，對(duì)可轉(zhuǎn)位機(jī)夾外圓車刀、端面車刀等的刀柄和刀頭都有國家標(biāo)準(zhǔn)及系列化型號(hào)對(duì)于加工中心及有自動(dòng)換刀裝置的機(jī)床，刀具的刀柄都已有系列化和標(biāo)準(zhǔn)化的規(guī)定，如錐柄刀具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為TSG-JT，直柄刀具系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)為DSG-JZ,此外，對(duì)所選擇的刀具，在使用前都需對(duì)刀具尺寸進(jìn)行嚴(yán)格的測量以獲得精確數(shù)據(jù)，并由操作者將這些數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)系統(tǒng)，經(jīng)程序調(diào)用而完成加工過程，從而加工出合格的工件。 表3.1刀具卡 序號(hào) 刀具名稱 刀具規(guī)格 刀片材料 加工部位 1 Φ10立銑刀 Φ10 硬質(zhì)合金 凹槽 2 麻花鉆 Φ10 高速鋼 孔 3 麻花鉆 Φ6.8 高速鋼 孔 4 鉸刀 Φ7 高速鋼 孔 5 麻花鉆 Φ4.8 高速鋼 孔 6 鉸刀 Φ5 高速鋼 孔 7 立銑刀 Φ6 硬質(zhì)合金 凹槽 8 球頭刀 Φ4 硬質(zhì)合金 曲面 3.7.4量具的選擇 1. 量具的選擇原則和方法(1)從工藝方面進(jìn)行選擇 (工藝性)在單件 、小批 量生產(chǎn)中應(yīng)選通用量具 ，如各種規(guī)格的游標(biāo)卡尺、千分尺及百 分表等。對(duì)于大批量生產(chǎn)的 零件則應(yīng)采用專用量具，如卡板、塞規(guī)和一些專用檢具。 2.依測量精度考 慮(科學(xué)性)每種量具都有它的 測量不確定度(測量的極限誤差) ，不可避免會(huì)將一部分量具的誤差帶入測量結(jié)果 中去。為了避免 “ 誤 收”或 “誤廢”的發(fā)生 ，對(duì)部分量具的選擇做了具體的規(guī)定 ，同時(shí)還規(guī)定了 在車間條件下檢測工件時(shí)應(yīng)將 驗(yàn)收極限尺寸向公差帶內(nèi)移 。 3.從經(jīng)濟(jì)價(jià)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。 圖3.3量具 4 工藝參數(shù)選擇及制定工藝文件 4.1轉(zhuǎn)速進(jìn)給參數(shù)的選擇 切削加工中，根據(jù)加工要求（加工質(zhì)量、加工效率和加工成本）選用適宜的切削速度、進(jìn)給量和背吃刀量。、、稱為切削用量三要素。 切削用量的選擇原則：切削用量的選擇，對(duì)生產(chǎn)效率、加工成本和加工質(zhì)量均有重要影響。所謂合理的切削用量是指在保證加工質(zhì)量的前提下，能取得較高的生產(chǎn)效率和較低的切削用量。約束切削用量選擇的主要條件有：工件的加工要求，包括加工質(zhì)量要求和生產(chǎn)效率要求；刀具材料的切削性能；機(jī)床性能，包括動(dòng)力特性（功率、轉(zhuǎn)矩）和運(yùn)動(dòng)特性；刀具壽命要求。 選擇切削用量的基本原則是：首先選取盡可能大的背吃刀量；其次根據(jù)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度、刀桿剛度等限制條件（粗加工時(shí)）或已加工表面粗糙度要求（精加工時(shí)），選取盡可能大的進(jìn)給量；最后查表和手冊(cè)或根據(jù)公式計(jì)算確定切削速度。 （1） 背吃刀量的選擇 粗加工時(shí)，背吃刀量應(yīng)根據(jù)加工余量和工藝系統(tǒng)剛度來確定。由于粗加工時(shí)是以提高粗產(chǎn)率為主要目標(biāo)，所以在留出半精加工、精加工余量后，應(yīng)盡量將粗加工余量一次切除。一般可達(dá)8～10。當(dāng)遇到斷續(xù)切削、加工余量太大或不均勻時(shí)，則應(yīng)充分考慮分幾次走刀切削，背吃刀量應(yīng)依次遞減。 精加工應(yīng)根據(jù)精加工工序余量確定背吃刀量。為了保證加工表面質(zhì)量，可留少量精加工余量，一般留0.2~0.5mm。 （2） 主軸轉(zhuǎn)速n的選擇 從理論上說，n的值越大越好，這樣不僅可以提高生產(chǎn)率，而且可以避免生成積卸瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗糙度值。但在實(shí)際上由于機(jī)床、刀具等的限制，在選擇時(shí)應(yīng)高綜合考慮個(gè)方面要素，選擇比較適宜的轉(zhuǎn)速。 轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為 式中v—切削速度； d—刀具的直徑； （3） 進(jìn)給速度的選擇 粗加工時(shí)一般盡量可能的取最大每齒進(jìn)給速度，每齒進(jìn)給速度的取值主要考慮刀具的強(qiáng)度，對(duì)于立銑刀而言，直徑越大，刀刃數(shù)越多，其刀具強(qiáng)度就越大，允許的每齒進(jìn)給速度就越大；在一定的每齒進(jìn)給速度，切削深度、切削寬度的取值過大，將會(huì)導(dǎo)致切削力過大，一方面可能會(huì)超出機(jī)床額定負(fù)載或損壞刀具；另一方面，如果切削速度也較大，可能會(huì)超出機(jī)床額定功率。通常如果切削深度必須取大值的時(shí)候，切削寬度就必須取小值。曲面輪廓的精加工的每齒進(jìn)給速度、切削深度、切削寬度一般比較小，切削力很小，因此取很高的切削速度也不會(huì)超出機(jī)床的額定功率。粗加工時(shí)，過高的切削速度主要引起溫度和切削功率過大，精加工時(shí)過高的切削速度主要受溫度的限制。通常，銑刀材料、工件材料、刀具耐用度一定，允許的極限切削速度也就一定。 進(jìn)給速度v是單位時(shí)間內(nèi)工件與銑刀沿進(jìn)給方向的相對(duì)位移，單位mm/min。它與銑刀的轉(zhuǎn)速n、銑刀齒數(shù)z及每齒進(jìn)給量fz(mm/z)的關(guān)系為： 每齒進(jìn)給量fz的選取主要取決于工件材料的力學(xué)性能、刀具材料、工件表面粗糙度值等因素。工件材料的強(qiáng)度和硬度越高，fz越小，反之則越大；工件表面粗糙度值越小，fz就越??；硬質(zhì)合金銑刀的每齒進(jìn)給量高于同類高速鋼銑刀 本次設(shè)計(jì)刀具參數(shù)的選擇如下： 1．T01 硬質(zhì)合金立銑刀 刀具材質(zhì)為涂層高速鋼刀具齒數(shù)為3。 查《手冊(cè)》，可知v的取值范圍為，精銑時(shí)取，粗銑時(shí)取。 由公式： 可得主軸轉(zhuǎn)速為 粗銑： 精銑： 查《手冊(cè)》，銑刀每齒進(jìn)給量取值范圍為，取 精銑: ; 粗銑: ; 由公式可得： 粗銑： 精銑： 2．T02 直柄麻花鉆 刀具材質(zhì)為高速鋼，齒數(shù)為2。 查《手冊(cè)》，可知v取值范圍為，本次設(shè)計(jì)??；銑刀每齒進(jìn)給量取值范圍為，本次取。 由公式： 可得主軸轉(zhuǎn)速為 由公式可得： 3．T03 直柄麻花鉆 刀具材質(zhì)為高速鋼，齒數(shù)為2。 查《手冊(cè)》，可知v取值范圍為，本次設(shè)計(jì)?。汇姷睹魁X進(jìn)給量取值范圍為，本次取。 由公式： 可得主軸轉(zhuǎn)速為 由公式可得： 4．T04 φ7鉸刀 刀具材質(zhì)為高速鋼，根據(jù)麻花鉆的加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速取1300（r/min），切削速度為30mm/min。 5．T05 直柄麻花鉆 刀具材質(zhì)為高速鋼，齒數(shù)為2。 查《手冊(cè)》，可知v取值范圍為，本次設(shè)計(jì)??；銑刀每齒進(jìn)給量取值范圍為，本次取。 由公式： 可得主軸轉(zhuǎn)速為 由公式可得： 6．T06 φ5鉸刀 刀具材質(zhì)為高速鋼，根據(jù)麻花鉆的加工參數(shù)進(jìn)行調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速取1700（r/min），切削速度為30mm/min。 7．T07 φ6mm硬質(zhì)合金立銑刀 刀具材質(zhì)為涂層高速鋼刀具齒數(shù)為3。 查《手冊(cè)》，可知v的取值范圍為，精銑時(shí)取，粗銑時(shí)取。 由公式： 可得主軸轉(zhuǎn)速為 粗銑： 精銑： 查《手冊(cè)》，銑刀每齒進(jìn)給量取值范圍為，取 精銑: ; 粗銑: ; 由公式可得： 粗銑： 精銑： 8．T08 φ4硬質(zhì)合金球頭刀 刀具材質(zhì)為涂層高速鋼刀具齒數(shù)為3。 查《手冊(cè)》，可知v的取值范圍為，精銑時(shí)取，粗銑時(shí)取。 由公式： 可得主軸轉(zhuǎn)速為 精銑： 查《手冊(cè)》，銑刀每齒進(jìn)給量取值范圍為，取 精銑: ; 由公式可得： 精銑： 4.2機(jī)床實(shí)際參數(shù) 機(jī)床在選擇時(shí)，一般可按下列順序考慮： （1）通用機(jī)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(jī)床難加工，質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點(diǎn)選擇內(nèi)容； （3）通用機(jī)床加工效率低、工人手工操作勞動(dòng)強(qiáng)度大的內(nèi)容，可在數(shù)控機(jī)床尚存在富裕加工能力時(shí)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。 從精度和效率兩方面對(duì)數(shù)復(fù)雜零件的加工藝進(jìn)行分析，加工精度必須達(dá)到圖紙的要求，同時(shí)又能充分合理地發(fā)揮機(jī)床的功能，提高生產(chǎn)效率。根據(jù)以上條件可選擇兩軸半以上的數(shù)控銑床。本零件選用VDL-1000D型數(shù)控銑床，采用FANUC0i-MB系統(tǒng)。該銑床的功能參數(shù)如表2-1下。 表2-1 VDL-1000D型數(shù)控銑床基本參數(shù) 機(jī)床重 4400Kg 最大載重 500kg 工作臺(tái) 1000mm長 600mm寬 坐標(biāo)范圍 X800mm Y520mm Z520mm 軸承錐孔 NO.40(7:24) 最大鉆孔直徑 φ32 最大鏜孔直徑 φ100 主軸最高轉(zhuǎn)速 8000r\min 主軸功率 7.5/11kw X、Y、Z向切削進(jìn)給速度 0-10000 mm\min 快速進(jìn)給速度 X24 m\min Y24 m\min Z20 m\min 工作電源 380V 4.3制定工藝文件 詳細(xì)工藝文件見附錄A-工藝文件 4.4工序卡 詳細(xì)工藝文件見附錄A-工藝文件 5 加工程序編制 5.1數(shù)控編程 UG NX加工基礎(chǔ)模塊提供聯(lián)接UG所有加工模塊的基礎(chǔ)框架，它為UG NX所有加工模塊提供一個(gè)相同的、界面友好的圖形化窗口環(huán)境，用戶可以在圖形方式下觀測刀具沿軌跡運(yùn)動(dòng)的情況并可對(duì)其進(jìn)行圖形化修改：如對(duì)刀具軌跡進(jìn)行延伸、縮短或修改等。該模塊同時(shí)提供通用的點(diǎn)位加工編程功能，可用于鉆孔、攻絲和鏜孔等加工編程。該模塊交互界面可按用戶需求進(jìn)行靈活的用戶化修改和剪裁，并可定義標(biāo)準(zhǔn)化刀具庫、加工工藝參數(shù)樣板庫使初加工、半精加工、精加工等操作常用參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，以減少使用培訓(xùn)時(shí)間并優(yōu)化加工工藝。UG軟件所有模塊都可在實(shí)體模型上直接生成加工程序，并保持與實(shí)體模型全相關(guān)。 注意對(duì)刀時(shí)，刀具找正毛坯中心后，要按該坐標(biāo)值設(shè)定毛坯中心。然后進(jìn)入U(xiǎn)G加工模塊如圖5.1，首先設(shè)設(shè)定加工坐標(biāo)系、工件加工的安全平面，對(duì)工件進(jìn)行加工。 圖5.1UG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。 對(duì)毛坯，刀具，加工參數(shù)，走刀路線等進(jìn)行設(shè)定后，得到如下刀路圖。以下為不會(huì)加工刀路圖5.2。 圖5.2加工刀路 根據(jù)先粗后精的原則,先進(jìn)行粗加工去除大量表面減少加工時(shí)間,留有余量,后進(jìn)行精加工至圖紙要求。 形狀斜進(jìn)刀的進(jìn)刀類型,傾斜角度為15°,高度為1mm,最小傾斜長度為70. 圖5.4加工刀路圖 接下來對(duì)2XΦ10mm的孔進(jìn)行鉆孔。 圖5.5加工刀路圖 5.3仿真加工 通過以上編程加工，我們獲得了數(shù)控加工的刀路軌跡，為了保證在實(shí)際加工中，保證加工程序，刀路軌跡，加工參數(shù)的正確，防止損壞工件和刀具，我們接下來對(duì)零件進(jìn)行仿真加工，獲得加工效果圖，可以發(fā)現(xiàn)加工過程中是否存在問題。 選中加工程序，選中確定導(dǎo)軌，點(diǎn)擊2D動(dòng)態(tài)選擇開始。 圖5.6加工仿真圖 圖5.7加工仿真圖 最終仿真加工，順利完成本次零件的加工。證明本次設(shè)計(jì)使用的加工工藝如下和加工工藝設(shè)備選擇相對(duì)合理正確。 總結(jié) 這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)不但使我鞏固了大學(xué)幾年來所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，而且通過老師的指導(dǎo)使我學(xué)到了課堂以外的知識(shí)，尤其使我對(duì)數(shù)控加工過程有了更深的認(rèn)識(shí)和了解。從最初的選題，開題到計(jì)算、繪圖直到完成設(shè)計(jì)。但是畢業(yè)設(shè)計(jì)也暴露出自己專業(yè)基礎(chǔ)的很多不足之處。比如缺乏綜合應(yīng)用專業(yè)知識(shí)的能力，對(duì)材料的不了解，等等。這次實(shí)踐是對(duì)自己大學(xué)幾年所學(xué)的一次大檢閱，使我明白自己知識(shí)還很淺薄，雖然馬上要畢業(yè)了，但是自己的求學(xué)之路還很長，以后更應(yīng)該在工作中學(xué)習(xí)，努力使自己 成為一個(gè)對(duì)社會(huì)有所貢獻(xiàn)的人。 通過這次設(shè)計(jì)，我學(xué)到了許多原來未能學(xué)到的東西，對(duì)過去沒有掌握的知識(shí)得到進(jìn)一步的鞏固。獨(dú)立思考，綜合運(yùn)用所掌握理論知識(shí)的能力得到很大的提高，學(xué)會(huì)了從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，針對(duì)實(shí)際課題解決實(shí)際問題，掌握了綜合使用各種設(shè)計(jì)手冊(cè)、圖冊(cè)、資料的方法，也是為我們即將參加工作所做的必要準(zhǔn)備，打下基礎(chǔ)，更是我們幾年學(xué)習(xí)知識(shí)的一次綜合。 本次設(shè)計(jì)也暴露我們不少的缺點(diǎn)和問題,對(duì)于所學(xué)知識(shí)還沒有做到仔細(xì)、認(rèn)真的消化，許多方面還是只有一個(gè)大概的認(rèn)識(shí)，沒有深入探討，對(duì)實(shí)際事物沒有深刻的了解，沒有做到理論聯(lián)系實(shí)際，沒有達(dá)到對(duì)所學(xué)知識(shí)熟練運(yùn)用的水平。反映出我們?cè)O(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，思維不夠開拓，不夠靈活。從而得出一個(gè)結(jié)論：無論是現(xiàn)在還是以后的生活、工作中我們都應(yīng)該虛心學(xué)校不斷完善自我提高。 致謝 幾年的大學(xué)生活就要結(jié)束了，在結(jié)束之前能有這樣一次設(shè)計(jì)我感覺是非常值得的,在此我衷心地感謝各位曾經(jīng)指導(dǎo)我?guī)椭业睦蠋?，尤其我的畢業(yè)設(shè)計(jì)導(dǎo)師，在他的耐心教導(dǎo)和無私幫助下，我順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)，同時(shí)他嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和謙和的為人給我留下了深刻的印象。 經(jīng)過制作這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，使我的理論知識(shí)和實(shí)際操作能力都得到一個(gè)很大的提高，能更好的掌握AutoCAD、UG制圖軟件和數(shù)控機(jī)床的操作的能力，資料文獻(xiàn)查閱檢索能力有了很大的提高。畢業(yè)設(shè)計(jì)也是對(duì)我這幾年來所學(xué)知識(shí)的一個(gè)檢測。課題設(shè)計(jì)階段，老師總是熱心幫助我們，使許多困難都不攻自破。在此，對(duì)老師表示衷心的感謝。 ????? 參考文獻(xiàn) [1] 方新.數(shù)控機(jī)床與編程.[M].高等教育出版社,2007. 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