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畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 課題：風(fēng)力驅(qū)動(dòng)器底座數(shù)控加工 系 部 ： 專 業(yè) ： 班 級(jí) ： 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)老師 ： 20**年**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(guó)家轉(zhuǎn)移， 中國(guó)已經(jīng)成為許多跨國(guó)公司的首選之地，中國(guó)正在成為世界制造大國(guó)，這已經(jīng)成為不爭(zhēng)的 事實(shí)。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使 制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國(guó)計(jì)民 生的一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用。 本文主要通過(guò)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)其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 選題背景 .............................................................................................................1 1.2 選題意義 .............................................................................................................2 1.1 三維軟件特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn) ......................................................................................3 1.2 本論文的研究?jī)?nèi)容 ............................................................................................4 1.3 選題意義 ..............................................................................................................5 1.4 論文結(jié)構(gòu) ..............................................................................................................5 2 零件的圖樣分析 ........................................................................................................6 2.1 零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析 .........................................................................................6 2.2 零件的技術(shù)要求分析 .........................................................................................7 3 零件的工藝規(guī)程設(shè)計(jì) ................................................................................................8 3.1 毛坯的選擇 .........................................................................................................8 3.2 數(shù)控設(shè)備選擇 ......................................................................................................8 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(lèi)型 ...........................................8 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 ...........................................8 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)床的精度等級(jí) ................9 3.3 工藝設(shè)計(jì) ..............................................................................................................9 3.3.1 加工方法選擇 ...............................................................................................9 3.3.2 加工順序確定 ................................................................................................9 3.3.3 定位基準(zhǔn)及裝夾方式的確定 ......................................................................10 3.3.4 裝夾方式的選擇 .........................................................................................11 3.3.5 刀具選擇 ......................................................................................................12 3.4 加工順序的安排 ...............................................................................................13 4 設(shè)備及其工藝裝備的確定 ......................................................................................14 4.1 機(jī)床的選擇 .......................................................................................................14 4.2 刀具的選擇 .......................................................................................................14 5 切削用量的選取 ......................................................................................................16 2 6 工藝卡片 ..................................................................................................................18 6.1 工藝過(guò)程卡 .......................................................................................................18 6.2 數(shù)控加工工序卡 ...............................................................................................18 7 數(shù)控加工程序的編制 ..............................................................................................19 7.1 CAM 編程的一般步驟 ........................................................................................19 7.2 編程坐標(biāo)系的確定 ...........................................................................................19 7.3 走刀路線的生成 ...............................................................................................20 7.4 仿真加工 ...........................................................................................................22 7.5 程序清單 ...........................................................................................................23 結(jié)論 ..............................................................................................................................42 參考文獻(xiàn) ......................................................................................................................43 致 謝 ......................................................................................................................44 1 1 緒 論 1.1 選題背景 數(shù) 控 （ Numerical Control 簡(jiǎn) 稱 :NC） 技 術(shù) 是 指 用 數(shù) 字 、 文 字 和 符 號(hào) 組 成 的 數(shù) 字 指 令 來(lái) 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(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù)，數(shù)控裝備 是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(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，其技術(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 數(shù) 控 技 術(shù) 的 應(yīng) 用 不 但 給 傳 統(tǒng) 制 造 業(yè) 帶 來(lái) 了 革 命 性 的 變 化 ， 使 制 造 業(yè) 成 為 工 業(yè) 化 的 象 征 ， 而 且 隨 著 數(shù) 控 技 術(shù) 的 不 斷 發(fā) 展 和 應(yīng) 用 領(lǐng) 域 的 擴(kuò) 大 ， 對(duì) 國(guó) 計(jì) 民 生 的 一 些 重 要 行 業(yè) 國(guó) 防 、 汽 車(chē) 等 的 發(fā) 展 起 著 越 來(lái) 越 重 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(mén) 銑 床 、 龍 門(mén) 移 動(dòng) 式 五 XX 標(biāo) AC 擺 角 數(shù) 控 龍 門(mén) 銑 床 、 龍 門(mén) 移 動(dòng) 式 三 XX 標(biāo) 數(shù) 控 龍 門(mén) 銑 床 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 進(jìn) 步 ， 目 前 高 速 加 工 中 心 進(jìn) 給 速 度 最 高 可 達(dá) 80m/min， 空 運(yùn) 行 速 度 可 達(dá) 100m/min 左 右 。 目 前 世 界 上 許 多 汽 車(chē) 廠 ， 包 括 我 國(guó) 的 上 海 通 用 汽 車(chē) 公 司 ， 已 經(jīng) 采 用 以 高 速 加 工 中 心 組 成 的 生 產(chǎn) 線 部 分 替 代 組 合 機(jī) 床 。 美 國(guó) CINCINNATI 公 司 的 HyperMach 機(jī) 床 進(jìn) 給 速 度 最 大 達(dá) 60m/min， 快 速 為 100m/min， 加 速 度 達(dá) 2g， 主 軸 轉(zhuǎn) 速 已 達(dá) 60000r/min。 加 工 一 薄 壁 飛 機(jī) 零 件 ， 只 用 30min， 而 同 樣 的 零 件 在 一 般 高 速 銑 床 加 工 需 3 小 時(shí) ， 在 普 通 銑 床 加 工 需 8 小 時(shí) 。 由 于 機(jī) 構(gòu) 各 組 件 分 工 的 專 業(yè) 化 ， 在 專 業(yè) 主 軸 廠 的 開(kāi) 發(fā) 下 ， 主 軸 高 速 化 日 益 普 及 。 過(guò) 去 只 用 于 汽 車(chē) 工 業(yè) 高 速 化 的 機(jī) 種 （ 每 分 鐘 １ ． ５ 萬(wàn) 轉(zhuǎn) 以 上 的 機(jī) 種 ） ， 現(xiàn) 在 已 成 為 必 備 的 機(jī) 械 產(chǎn) 品 要 件 。 2、 精 密 化 加 工 發(fā) 展 新 趨 勢(shì) 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(lái) ， 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(kāi) 始 進(jìn) 入 納 米 級(jí) (0.01μ m)。 3.開(kāi) 放 化 發(fā) 展 新 趨 勢(shì) 2 由 于 計(jì) 算 機(jī) 硬 件 的 標(biāo) 準(zhǔn) 化 和 模 塊 化 ， 以 及 軟 件 模 塊 化 ， 開(kāi) 放 化 技 術(shù) 的 日 益 成 熟 ， 數(shù) 控 技 術(shù) 開(kāi) 始 進(jìn) 入 開(kāi) 放 化 的 階 段 。 開(kāi) 放 式 數(shù) 控 系 統(tǒng) 有 更 好 的 通 用 性 、 柔 性 、 適 應(yīng) 性 、 擴(kuò) 展 性 。 美 國(guó) 、 歐 共 體 和 日 本 等 國(guó) 紛 紛 實(shí) 施 戰(zhàn) 略 發(fā) 展 計(jì) 劃 ， 并 進(jìn) 行 開(kāi) 放 式 體 系 結(jié) 構(gòu) 數(shù) 控 系 統(tǒng) 規(guī) 范 (OMAC、 OSACA、 OSEC)的 研 究 和 制 定 ， 世 界 3 個(gè) 最 大 的 經(jīng) 濟(jì) 體 在 短 期 內(nèi) 進(jìn) 行 了 幾 乎 相 同 的 科 學(xué) 計(jì) 劃 和 技 術(shù) 規(guī) 范 的 制 定 ， 預(yù) 示 了 數(shù) 控 技 術(shù) 的 一 個(gè) 新 的 變 革 時(shí) 期 的 來(lái) 臨 。 我 國(guó) 在 2000 年 也 開(kāi) 始 進(jìn) 行 中 國(guó) 的 ONC 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 規(guī) 范 框 架 的 研 究 和 制 定 。 4.復(fù) 合 化 發(fā) 展 新 趨 勢(shì) 隨 著 產(chǎn) 品 外 觀 曲 線 的 復(fù) 雜 化 致 使 模 具 加 工 技 術(shù) 必 須 不 斷 升 級(jí) ， 對(duì) 數(shù) 控 系 統(tǒng) 提 出 了 新 的 需 求 。 機(jī) 床 五 軸 加 工 、 六 軸 加 工 已 日 益 普 及 ， 機(jī) 床 加 工 的 復(fù) 合 化 已 是 不 可 避 免 的 發(fā) 展 趨 勢(shì) 。 新 日 本 工 機(jī) 的 5 面 加 工 機(jī) 床 采 用 復(fù) 合 主 軸 頭 ， 可 實(shí) 現(xiàn) 4 個(gè) 垂 直 平 面 的 加 工 和 任 意 角 度 的 加 工 ， 使 得 5 面 加 工 和 5 軸 加 工 可 在 同 一 臺(tái) 機(jī) 床 上 實(shí) 現(xiàn) ， 還 可 實(shí) 現(xiàn) 傾 斜 面 和 倒 錐 孔 的 加 工 。 德 國(guó) DMG 公 司 展 出 DMUVoution 系 列 加 工 中 心 ， 可 在 一 次 裝 夾 下 5 面 加 工 和 5 軸 聯(lián) 動(dòng) 加 工 ， 可 由 CNC 系 統(tǒng) 控 制 或 CAD/CAM 直 接 或 間 接 控 制 。 1.2 選題意義 20 世紀(jì)中期，隨著電子技術(shù)的發(fā)展，自動(dòng)信息處理、數(shù)據(jù)處理以及電子計(jì)算機(jī) 的出現(xiàn)，給自動(dòng)化技術(shù)帶來(lái)了新的概念，用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò) 程進(jìn)行控制，推動(dòng)了機(jī)床自動(dòng)化的發(fā)展。 采用數(shù)字技術(shù)進(jìn)行機(jī)械加工，最早是在 40 年代初，由美國(guó)北密支安的一個(gè) 小型飛機(jī)工業(yè)承包商派爾遜斯公司實(shí)現(xiàn)的。他們?cè)谥圃祜w機(jī)的框架及直升飛機(jī) 的轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)翼時(shí)，利用全數(shù)字電子計(jì)算機(jī)對(duì)機(jī)翼加工路徑進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并考慮 到刀具直徑對(duì)加工路線的影響，使得加工精度達(dá)到±0.0381mm（±0.0015in） ， 達(dá)到了當(dāng)時(shí)的最高水平。 1952 年，麻省理工學(xué)院在一臺(tái)立式銑床上，裝上了一套試驗(yàn)性的數(shù)控系統(tǒng)， 成功地實(shí)現(xiàn)了同時(shí)控制三軸的運(yùn)動(dòng)。這臺(tái)數(shù)控機(jī)床被大家稱為世界上第一臺(tái)數(shù) 控機(jī)床。這臺(tái)機(jī)床是一臺(tái)試驗(yàn)性機(jī)床，到了 1954 年 11 月，在派爾遜斯專利的 基礎(chǔ)上，第一臺(tái)工業(yè)用的數(shù)控機(jī)床由美國(guó)本迪克斯公司正式生產(chǎn)出來(lái)。 在此以后，從 1960 年開(kāi)始，其他一些工業(yè)國(guó)家，如德國(guó)、日本都陸續(xù)開(kāi)發(fā)、 生產(chǎn)及使用了數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床中最初出現(xiàn)并獲得使用的是數(shù)控銑床，因?yàn)?數(shù)控機(jī)床能夠解決普通機(jī)床難于勝任的、需要進(jìn)行輪廓加工的曲線或曲面零件。 然而，由于當(dāng)時(shí)的數(shù)控系統(tǒng)采用的是電子管，體積龐大，功耗高，因此除了在 軍事部門(mén)使用外，在其他行業(yè)沒(méi)有得到推廣使用。 3 到了 1960 年以后，點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床得到了迅速的發(fā)展。因?yàn)辄c(diǎn)位控制的數(shù) 控系統(tǒng)比起輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)要簡(jiǎn)單得多。因此，數(shù)控銑床、沖床、坐標(biāo)鏜 床大量發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料表明，到 1966 年實(shí)際使用的約 6000 臺(tái)數(shù)控機(jī)床中， 85%是點(diǎn)位控制的機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動(dòng)換刀裝置 的數(shù)控機(jī)床，它能實(shí)現(xiàn)工件一次裝卡而進(jìn)行多工序的加工。這種產(chǎn)品最初是在 1959 年 3 月，由美國(guó)卡耐·;特雷克公司（Keaney—FMS）之后，美、 歐、日等也相繼進(jìn)行開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。 1974 年以后，隨著微電子技術(shù)的迅速發(fā)展， 微處理器直接用于數(shù)控機(jī)床，使數(shù)控的軟件功能加強(qiáng)，發(fā)展成計(jì)算機(jī)數(shù)字控制 機(jī)床（簡(jiǎn)稱為 CNC 機(jī)床） ，進(jìn)一步推動(dòng)了數(shù)控機(jī)床的普及應(yīng)用和大力發(fā)展。80 年代，國(guó)際上出現(xiàn)了 1～4 臺(tái)加工中心或車(chē)削中心為主體，再配上工件自動(dòng)裝卸 和監(jiān)控檢驗(yàn)裝置的柔性制造單元（FlexibleManufacturingCell——FMC） 。這種 單元投資少，見(jiàn)效快，既可單獨(dú)長(zhǎng)時(shí)間少人看管運(yùn)行，也可集成到 FMS 或更高 級(jí)的集成制造系統(tǒng)中使用。 在 20 余年間，我國(guó)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、使用和維護(hù)的人才；通過(guò)合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī) 床，使設(shè)計(jì)、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距；通過(guò) 利用國(guó)外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開(kāi)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(guó)內(nèi)市場(chǎng)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。至今許多重要功能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依 靠國(guó)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(kāi)發(fā)階段，與日 本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。 1.1 三維軟件特點(diǎn)及優(yōu)缺點(diǎn) 高端三維CAD 軟件其中包含零件設(shè)計(jì)、二維工程圖、零件加工和仿真以及 有限元分析等模塊。通過(guò)模塊之間的無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)了零件的三維信息在設(shè)計(jì)、 數(shù)控加工以及有限元分析模塊之間的共享，具有設(shè)計(jì)修改方便，更新迅速等特 點(diǎn)。隨著提高產(chǎn)品加工效率的需求越來(lái)越高，數(shù)控加工設(shè)備的使用也越來(lái)越普 4 及，數(shù)控銑床、數(shù)控銑削加工中心、數(shù)控車(chē)銑復(fù)合加工中心已大量應(yīng)用于各制 造行業(yè)中。UG NX6中提供了強(qiáng)大的數(shù)控銑削加工模塊，包含了粗車(chē)加工、精 車(chē)加工、中心鉆孔加工、螺紋加工等操作，能夠?qū)崿F(xiàn)各種復(fù)雜回轉(zhuǎn)類(lèi)零件的數(shù) 控加工編程。 UG自從1990年進(jìn)入我國(guó)以來(lái)，以其強(qiáng)大的功能和工程背景，已經(jīng)在我國(guó)的 航空、航天、汽車(chē)、模具和家電等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。尤其UG軟件Pc版本的 推出，為UG在我國(guó)的普及起到了良好的推動(dòng)作用。 UG NX 6．O是NX系列的最新版本，它在原版本的基礎(chǔ)上進(jìn)行了多處的改進(jìn)。 例如，在特征和自由建模方面提供了更加廣闊的功能，使得用戶可以更快、更 高效、更加高質(zhì)量。地設(shè)計(jì)產(chǎn)品。對(duì)制圖方面也作了重要的改進(jìn)，使得制圖更 加直觀、快速和精確，并且更加貼近工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。UG具有以下優(yōu)勢(shì)； 1、為機(jī)械設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)以及電器設(shè)計(jì)單位提供一安完整的設(shè)計(jì)、分析和 制造方案。 2、是一個(gè)完全的參數(shù)化軟件，為零部件的系列化建模、裝配和分析提供強(qiáng) 大的基礎(chǔ) 支持。 3、可以管理CAD數(shù)據(jù)以及整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)用期中所有相關(guān)數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)逆向工 程(Reverse design)和并行工程 (Concurrennt Engnieer既)等先進(jìn)設(shè)計(jì)方法。 4、可以完成包括自由曲面在內(nèi)的復(fù)雜模型的創(chuàng)建，同時(shí)在圖形顯示方面運(yùn) 用了區(qū)域化管理方式，節(jié)約系統(tǒng)資源。 5、具有強(qiáng)大的裝配功能，并在裝配模塊個(gè)運(yùn)用了引用集的設(shè)計(jì)思想，為節(jié) 省計(jì)算機(jī)資源提出了行之有效的解決方案，可以極大地提高設(shè)計(jì)效率。 1.2 本論文的研究?jī)?nèi)容 由于UG 的應(yīng)用多集中在數(shù)控銑、加工中心等方面，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(xiě)程序單、輸入程序到程序校驗(yàn)等各步驟主要由人工完成的編程 過(guò)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(yǔ)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。目前， 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)控銑削加工方法， 5 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(wèn)題，完 成設(shè)計(jì)。 本課題主要內(nèi)容是數(shù)控銑削加工，包括了零件圖的審查、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，通過(guò)一系 列的作業(yè)操作，完成對(duì)零件的加工任務(wù)。通過(guò)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)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，其毛坯材料為 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，并編制出其數(shù)控加工程序。 圖 2.1 零件圖 圖 2.2 三維圖 7 從圖 2.1 中可以看出，該零件的總體結(jié)構(gòu)為一凸臺(tái)類(lèi)零件，零件主要由凸 臺(tái)、凹槽、孔等特征組成。其輪廓曲線較簡(jiǎn)單，主要由直線、圓弧組成，無(wú)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)也能保證程序的準(zhǔn)確性。 2.2 零件的技術(shù)要求分析 零件的技術(shù)要求主要包括尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度要 求等，這些技術(shù)要求應(yīng)當(dāng)是能夠保證零件使用性能前提下的極限值。進(jìn)行零件 技術(shù)要求分析，主要是分析這些技術(shù)要求的合理性，以及實(shí)現(xiàn)的可能性，重點(diǎn) 分析重要表面和部位的加工精度和技術(shù)要求，為制定合理的加工方案做好準(zhǔn)備。 同時(shí)通過(guò)分析以確定技術(shù)要求是否過(guò)于嚴(yán)格，因?yàn)檫^(guò)高的精度和過(guò)小的表面粗 糙度要求會(huì)使工藝過(guò)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，該零件的尺寸精度要求有： （1）外輪廓尺寸：140 和 140 的精度等級(jí)為未注尺寸公差按 IT12 控制， 厚度尺寸 25 的精度等級(jí)為未注尺寸公差按 IT12 控制，表面粗糙度為 Ra3.2um。 （3）凸臺(tái)：尺寸精度等級(jí)為 IT7 級(jí)，表面粗糙度要求為 Ra3.2um。 其余未注尺寸公差按 IT12 控制，未注表面粗糙度為 Ra3.2um。 綜上所述，該零件的加工精度要求一般，在數(shù)控加工中比較容易保證。 8 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(lái)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，該零件的毛坯類(lèi)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)為這種設(shè)計(jì)方法并不合理，這 是因?yàn)閺拿鞒叽绲淖饔脕?lái)講并不要求它和零件圖一致，對(duì)它提出的要求是:(1) 保證它在機(jī)械加工時(shí)有最均勻合理的粗加工余量：(2)保證非加工面與加工面有 最準(zhǔn)確的位置及尺寸。 該零件為板類(lèi)零件，故其毛坯選擇為板材，毛坯材料為 45#，毛坯尺寸為 140mm×140mm×30mm。 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(lèi)型 考慮到該零件的加工是單件小批量生產(chǎn)，并且屬于平面類(lèi)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(chē)床加工而銑床加工，該零件的內(nèi)凹槽及 其島嶼難以測(cè)量，采用普通機(jī)床不能控制其尺寸，零件表面質(zhì)量和位置精度比 較高，需要加工的面比較多，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)?，F(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。該零件 由多個(gè)圓弧相切構(gòu)成，需要保證其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(guò)工作臺(tái)的額定負(fù)載。考慮該工件用虎鉗裝夾，以及工件加工時(shí)不與機(jī)床交 9 換刀具的空間干涉、與機(jī)床防護(hù)罩等附件發(fā)生干涉等系列問(wèn)題。數(shù)控機(jī)床的主 電機(jī)功率在同類(lèi)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。為保證高精度、高效率，刀架在切削加工中平 穩(wěn)無(wú)震動(dòng)，主軸有較高徑向承載能力，我所選用的機(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)床的精度等級(jí)。數(shù)控 機(jī)床根據(jù)用途又分為簡(jiǎn)易型、全功能型、超精密型等，其能達(dá)到的精度也是各 不一樣的。簡(jiǎn)易型目前還用于一部分車(chē)床和銑床，其最小運(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，其精度可達(dá) 0.001mm 以下。由于我所要加工的零件在精度與表面質(zhì)量上要 求不是太高，所以加工精度保證在 0.01mm 就可以了。 3.3 工藝設(shè)計(jì) 3.3.1 加工方法選擇 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， 所以必須選擇鍛造。 選擇鑄件加工的原則：1、材選擇車(chē)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，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）保證工件加工剛度原則；5）同 一把刀能加工內(nèi)容連續(xù)加工原則。 該零件的加工將粗精加工分開(kāi)，先粗后精，有利于保證表面加工質(zhì)量。先加工對(duì)工件 10 剛性變形小的表面，保證工件加工剛度原則。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(lái)進(jìn)行。而對(duì)于需要很少的數(shù)控機(jī)床就能加工完零件全部?jī)?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:以裝夾劃分需要兩道工序。工序一，第一次裝夾然后進(jìn)行粗精加工使工件達(dá)到 加工精度。工序二，掉頭裝夾進(jìn)行粗精加工。 方案二:以粗精加工劃分需要兩道工序。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(guò)比較方案二要比方案一多裝夾 2 次，在同樣保證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,我的零件共需要兩次裝夾,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)可以得到很好的保證,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,保證了刀位誤差。 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質(zhì) 量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出。 粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)牽引頭這樣的零件來(lái)說(shuō)，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要。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)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求 能得到合理的保證。通過(guò)仔細(xì)考慮零件的技術(shù)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)，主要要求保證各加工面有足夠的余量，并注意盡快獲得精基面。本軸 類(lèi)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 （2）保證零件相互位置要求原則 11 （3）夾緊原則 （4）不重復(fù)使用原則 本次設(shè)計(jì)的軸類(lèi)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)，主要考慮保證加工精度。本軸類(lèi)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(lèi)配合件數(shù)控加工工藝規(guī)程制訂為軸類(lèi)零件即選用外表面基準(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(méi)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)，需要 用兩個(gè)表面互相作為基準(zhǔn)，反復(fù)進(jìn)行加工，以保證位置精度要求。 （4）所選精基準(zhǔn)應(yīng)保證工件安裝可靠，夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、操作方便。 無(wú)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， 因此，選擇根據(jù)實(shí)際情況分析，權(quán)衡利弊，保證其主要要求。 定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)兩種，用未加工過(guò)的毛坯表面作為定位基準(zhǔn)稱 為粗基準(zhǔn)，用己加工過(guò)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，其余工序都應(yīng)使用精基準(zhǔn)。 選擇定位基準(zhǔn)要遵循基準(zhǔn)重合原則，即力求沒(méi)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，確定該零件的粗基準(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。 。 3.3.4 裝夾方式的選擇 經(jīng)分析，該零件需要進(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。 12 3.3.5 刀具選擇 對(duì)刀點(diǎn)是用來(lái)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，因此，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?由于該零件是單件小批生產(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。 其操作步驟為: a.將所用銑刀裝到主軸上并使主軸中速旋轉(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(tīng)到刀 具與工件的摩擦聲但沒(méi)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(tīng)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。該零件的對(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 13 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。 該零件在加工過(guò)程中需要進(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(guò)切削加工、熱處理和輔助工序。因此， 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，確定該零件的加工順序?yàn)椋?銑上平面→銑外輪廓 →銑四條圓弧凸臺(tái) →鉆鉸 Φ 60H7 孔→鏜 Φ72 孔→鉆 攻絲 M80X1 螺紋孔。 14 4 設(shè)備及其工藝裝備的確定 4.1 機(jī)床的選擇 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 VMC750E 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) 備注：16 把斗笠式刀庫(kù)、20 把圓盤(pán)式刀庫(kù) 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重要內(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， 雖其大多數(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 藝難度較大或其輪廓、形狀等方面較特殊的零件加工，所選用的刀具、夾具必 須具有較高要求，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 及其他一些專用刀具。此外，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況，盡可能選用各種先進(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。刀具的類(lèi)型、規(guī)格和精度 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 15 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)換刀等要求，刀具必須具有較 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。 ③可靠性高 要保證數(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有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)具有比普 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)床的加工效率及保證加工質(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)具有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 就是該零件加工所需要用到的所有刀具。 表 4.1 刀具卡片 零件名稱 板類(lèi)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 球銑刀 1 銑削外輪廓 T03 Φ58mm 立銑刀 1 鉆 Φ60 H7 底孔 T04 Φ60 鉸刀 1 鉸 Φ60 H7 孔 T05 Φ72 鏜刀 1 鏜 Φ72 孔 T06 Φ78 鏜刀 1 鏜 M80X1 底孔 T07 攻絲 M80X1 1 M80X1 絲錐 T08 Φ6.8 麻花鉆 1 鉆 4-M8 底孔 1 T09 攻絲 4-M8 1 M8 絲錐 16 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(xiě) 人程序中。切削用量包括主軸轉(zhuǎn)速、背吃刀量及進(jìn)給速度等。對(duì)于不同的加工 方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度 和表面粗糙度，充分發(fā)揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，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(guò)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， 即其中任一參數(shù)增大一倍，都可使生產(chǎn)率提高一倍。然而由于刀具壽命的制約， 當(dāng)任一參數(shù)增大時(shí)，其它二參數(shù)必須減小。因此，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。因此，從保 證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。因此，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， 即其中任一參數(shù)增大一倍，都可使生產(chǎn)率提高一倍。然而由于刀具壽命的制約， 當(dāng)任一參數(shù)增大時(shí)，其它二參數(shù)必須減小。因此，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。因此，從保 17 證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。因此，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，確定該零件的切削用量如數(shù)控加工工序卡所示。 18 6 工藝卡片 6.1 工藝過(guò)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 140mm×140mm×30mm 2 銑 銑上平面→銑外輪廓 銑削加工中心 3 銑 鉆鉸 Φ60H7 孔→Φ72 鏜孔→ 鉆孔攻絲 M80X1→鉆攻絲 4-M8 孔。 銑削加工中心 4 檢驗(yàn) 手檢 5 鉗 去毛刺 6 入庫(kù) 入庫(kù) 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 銑外輪廓 T02 1200 150 3.5 3 鉆 Φ60 H7 底孔 T03 1200 120 2 4 鉸 Φ60H7 孔 T04 850 150 1.5 5 鏜 Φ72 孔 T05 1200 150 2 6 鏜 Φ78 孔 T06 1200 120 2 7 攻絲 M80X1 T07 1200 120 2 8 鉆 4-M8 孔中心孔 T08 850 150 1.5 9 鉆 4-M8 底孔 T09 1200 150 2 19 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(lái)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(yǔ)言編程系統(tǒng)或圖形編程系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)來(lái)自動(dòng)生 成零件加工程序的過(guò)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(yǔ) 言編程系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)控編程語(yǔ)言或圖形編程系統(tǒng)提供的圖形菜單功能，對(duì)加工 過(guò)程與要求進(jìn)行較簡(jiǎn)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。由于在計(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，保證刀具路徑的正確性，選擇該零件程序 使用 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，該零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)在零件的對(duì)稱中心上，故在編程時(shí)將其 20 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 該零件結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，故選用 UG 軟件進(jìn)行自動(dòng)生成刀具軌跡，其各 工序工步的軌跡路線如下： 7.3.1 上表面走刀路線 7.3.2 外輪廓走刀路線 21 7.3.3 銑 4 處圓弧凸臺(tái)走刀路線 鉆鉸 Φ60H7 孔 鉆孔攻絲 2-M8 孔 22 7.4 仿真加工 后處理程序 23 7.5 程序清單 % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 :0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X2.7634 Y-2.6887 S0 M03 N0050 G43 Z1.4961 H00 N0060 Z.6299 N0070 G1 Z.5118 F9.8 M08 N0080 X2.5797 N0090 X-2.5797 N0100 X-2.7634 N0110 Z.6299 24 N0120 G0 Z1.4961 N0130 X2.9369 Y-2.5153 N0140 Z.6299 N0150 G1 Z.5118 N0160 X2.7532 N0170 X-2.7532 N0180 X-2.9369 N0190 Z.6299 N0200 G0 Z1.4961 N0210 X2.9921 Y-2.3418 N0220 Z.6299 N0230 G1 Z.5118 N0240 X2.8622 N0250 X.6159 N0260 G2 X-.6159 I-.6159 J2.3418 N0270 G1 X-2.8622 N0280 X-2.9921 N0290 Z.6299 N0300 G0 Z1.4961 N0310 X2.9921 Y-2.1683 N0320 Z.6299 N0330 G1 Z.5118 N0340 X2.8622 N0350 X1.0778 N0360 Z.6299 N0370 G0 Z1.4961 N0380 X2.9921 Y-1.9949 N0390 Z.6299 N0400 G1 Z.5118 N0410 X2.8622 N0420 X1.6745 N0430 G2 X1.5548 I-.0598 J.1019 N0440 G1 X1.3726 N0450 Z.6299 N0460 G0 Z1.4961 N0470 X2.9921 Y-1.8214 N0480 Z.6299 N0490 G1 Z.5118 N0500 X2.8622 N0510 X1.8533 N0520 Z.6299 N0530 G0 Z1.4961 N0540 X2.9921 Y-1.6479 N0550 Z.629