復雜底座的三維造型及數(shù)控加工工藝設計自動編程仿真含UG三維及CAD圖-獨家.zip,復雜,底座,三維,造型,數(shù)控,加工,工藝,設計,自動,編程,仿真,UG,CAD,獨家 I 摘 要 當今的 CAD CAM 都是建立在數(shù)控技術之上的 現(xiàn)今數(shù)控加工技能常識是今 天機械專業(yè)學生一定要了解的 在數(shù)控加工過程中 目前數(shù) 控技術所涉及到的 知識面非常廣闊 滲透到各種行業(yè) 比如機械行業(yè) 制造業(yè) 軍事業(yè) 差不多 將我們在大學生涯所學的所有專業(yè)知識綜合運用起來 這次畢業(yè)設計使我更加 熟悉的數(shù)控知識 同時使我更加懂得了對 CAD 以及 UG 軟件的了解和對其的使用 因此通過本次畢業(yè)設計不僅僅是一次對我們大學生涯里的知識的了解 也是對 我們的測驗 本論文為零件數(shù)控加工工藝設計 論文首先根據(jù)零件的圖紙及技術要求進 行了詳細的數(shù)控加工工藝分析 分析過后對該零件進行了數(shù)控加工工藝設計 擬定了加工方案 選擇了加工設備 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 詳細說明了如何運用 UG 自動編程編制該零件的數(shù)控程序 關鍵詞 數(shù)控加工 工藝設計 自動編程 II 目 錄 摘 要 I 1 數(shù)控加工工藝基礎概述 1 1 1 數(shù)控加工工藝的特點 1 1 2 數(shù)控加工工藝設計的主要內(nèi)容 1 1 3 數(shù)控加工工序的設計方法 2 2 零件圖分析 4 2 1 零件圖 4 2 2 零件零件圖分析 5 2 3 毛坯選擇 5 3 零件的數(shù)控加工工藝設計 7 3 1 定位基準選擇 7 3 2 工序與工步的劃分 8 3 3 量具的選擇 9 3 4 加工設備的選用 9 3 5 夾具的選擇 11 3 6 刀具選擇 11 3 7 切削參數(shù)選擇 12 3 8 工藝卡片的填寫 15 4 零件的數(shù)控加工程序編制 16 4 1 零件編程方法選擇 16 4 2 零件數(shù)控加工程序的編寫 16 4 2 1 進入 UG 加工模塊 16 4 2 2 創(chuàng)建程序 17 4 2 3 創(chuàng)建刀具 18 4 2 4 創(chuàng)建幾何體 18 4 2 5 銑削編程參數(shù)設置 19 4 2 6 鉆削編程參數(shù)設置 23 III 4 3 零件的仿真 25 4 4 零件的后處理程序 26 致 謝 31 參考文獻 32 1 1 數(shù)控加工工藝基礎概述 1 1 數(shù)控加工工藝的特點 進行數(shù)控加工時 數(shù)控機床受數(shù)控系統(tǒng)的指令 完成各種運動 實現(xiàn)各種 加工要求 因此在編程加工之前 需要對影響加工過程的各種加工工藝因素 在大多數(shù)情況下 許多具體的問題是由操作工人依據(jù)自己的實踐經(jīng)驗和習慣自 行考慮和決定的 就是說 本來由操作工人在加工中靈活掌握可通過適時調(diào)整 來處理的許多工藝問題 在數(shù)控加工時就轉變?yōu)榫幊倘藛T必須事先設計明確安 排的內(nèi)容 在數(shù)控加工的工藝設計中必須注意加工過程中的每一個環(huán)節(jié) 做到萬無一 失 在實際中一個字符 一個小數(shù)點或一個逗號的差錯都可能釀成重大的機床 事故和質量事故 因為數(shù)控機床比其它機床價格要貴得多 其加工通常也是一 些形狀比較復雜 價格也較高的工件 所以萬一損壞機床或工件報廢就會造成 較大的損失 根據(jù)大量加工實例分析 數(shù)控工藝考慮不周和計算編程時的粗心 大意是造成數(shù)控加工失誤的主要原因 因此 要求編程人員除必須具備較扎實 的工藝基本知識和較豐富的實際工作經(jīng)驗外 還要必須具備耐心和嚴謹?shù)墓ぷ?作風 一般來說 在普通機床上是根據(jù)機床的種類進行單工序加工 而在數(shù)控機 床上往往是在一次裝夾中完成鉆 擴 鉸 銑 鏜等多工序加工 這種 多序 和一 的現(xiàn)象也屬于 工序集中 的范疇 極端情況下 在一臺加工中心上可 以完成加工的全部加工內(nèi)容 1 2 數(shù)控加工工藝設計的主要內(nèi)容 實踐證明 數(shù)控加工工藝主要包括如下幾個方面的內(nèi)容 1 選擇適合在數(shù)控機床上加工的零件 確定工序內(nèi)容 2 分析要加工零件圖樣 明確加工內(nèi)容及技術要求 在此基礎上確定加工 方案 制定數(shù)控加工工藝路線 例如 工序的劃分 加工順序的安排 與傳統(tǒng) 加工工序的銜接等 3 設計數(shù)控加工工序 例如 工步的劃分 零件的定位與夾具的選擇 刀 具的選擇 切削用量的確定等 4 數(shù)控編程中有關工藝問題處理 例如 對刀點 換刀點的選擇 加工路 線的確定 刀具的補償 2 5 分配數(shù)控加工中的容差 1 3 數(shù)控加工工序的設計方法 數(shù)控加工工藝路線設計是下一步工序設計的基礎 其設計質量將直接影響 零件的加工質量和生產(chǎn)效率 1 工序的劃分 在工序劃分時 要根據(jù)數(shù)控加工的特點以及零件的結構和工藝性 機床的 功能 零件數(shù)控加工的內(nèi)容的多少 安裝次數(shù)及本單位生產(chǎn)組織狀況等綜合考 慮 1 根據(jù)安裝次數(shù)劃分工序 這種方法一般適應加工內(nèi)容不多的工件 主 要是將加工部位分為幾個部分 每道工序加工其中一部分 2 按所用刀具劃分工序 同一把刀具完成的那一部分工藝過為一道工序 對于工件的待加工表面較多 機床連續(xù)工作時間較長的情況 可以采用刀具集 中 的原則劃分工序 在一次裝夾中用一把刀完成可以加工的全部部位 然后 再換第二把刀 加工其他部位 3 以粗 精加工劃分工序 對易產(chǎn)生加工變形的工件 考慮到工件的加 工精度 變形的因素 可按粗 精加工分開的原則來劃分工序 即先粗后精 4 按加工部位劃分工序 以完成相同型面的那一部分工藝過程為一道工 序 有些零件的加工表面多而復雜 構成零件輪廓的表面結構差異較大 可按 其結構特點劃分成多道工序 2 加工順序的安排 加工順序的安排應盡量根據(jù)工件的結構和毛胚的狀況 選擇工件的定位和 安裝方式 重點能保證工件的剛度不被破壞 盡量減少變形 因此加工順序的 安排應遵循以下原則 1 上下到工序的加工 定位與夾緊不能相互影響 2 先內(nèi)后外 先加工工件的內(nèi)腔 后進行外形的加工 3 盡量減少裝夾次數(shù) 換刀次數(shù)及空行程時間 4 在一次安裝加工多道工序中 先安排對工件剛性破壞先的工序 5 根據(jù)加工精度要求的情況 可將粗精加工合為一道工序 3 走刀路線和工步順序的劃分 3 數(shù)控加工工序與普通加工工序的銜接數(shù)控加工工藝的前后的一般都穿插有 其他普通序最好的辦法是相互建立狀態(tài)要求 如要不要留加工余量 留多少 定 位面與孔的精度要求及形位公差 對校形工序的技術要求 對毛胚的熱處理要 求等 目的是達到相互滿足的加工需要 且質量目標及技術要求明確 交接驗 收有依據(jù) 數(shù)控機床的加工工序和加工路線的設計 數(shù)控加工工序的設計的主要任務 確定工序的具體加工內(nèi)容 切削用量 工藝裝備 定位安裝方式及刀具運動軌 跡 為編制程序做好準備 其中加工路線的設定是很重要的環(huán)節(jié) 加工路線是 指刀具在切削過程中刀位點相對于工件的運動軌跡 它不僅包括加工工序的內(nèi) 容 也反映加工順序的安排 因而加工路線是編寫加工程序的重要依據(jù) 確定走刀路線和工步順序的原則如下 1 加工路線應保證被加工工件的精度和表面粗糙度 2 設計最短的走刀路線以減少空行程時間 提高加工效率 3 簡化數(shù)值計算和減少程序段 減少編程工作量 4 據(jù)工件的形狀 鋼度 加工余量和機床系統(tǒng)的剛度等情況 確定循 環(huán)加工次數(shù) 5 合理設計刀具的切入與切出的方向 采用單向趨近定位方法 避免傳 動系統(tǒng)反向間隙而產(chǎn)生的定位誤差 4 2 零件圖分析 2 1 零件圖 圖 2 1 零件圖 圖 2 2 三維零件圖 本次設計的零件是一個包含 凸臺 孔 臺階面 凹槽等特征的零部件 本設計主要對零件進行數(shù)控加工工藝分析并且編程仿真 5 2 2 零件零件圖分析 該零件特征比較復雜 主要加工表面集中在上表面 下表面 前側面和左 側面 上表面主要是幾個凸臺組成 下表面有個三角形凹槽和 M30 螺紋孔 前 側面是兩個凹槽 左側面有一個凸臺 M10 孔及 12 孔 通過對該零件的重新繪制 只原圖樣的視圖正確 完整 尺寸 公差及技 術要求齊全 整個零件要求表面粗糙度最高為 Ra1 6um 其余要求為 Ra3 2um 由零件圖可知 零件的材料 45 鋼 這個鋼材冷塑性一般 退火 正火比調(diào)質時 要稍好 具有比較好的的強度和比較好的切削加工性 稍微的熱處理一下會獲 得一些韌性 塑性和耐磨性 材料來源比較便捷 2 3 毛坯選擇 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(chǎn)周期 短 但需經(jīng)時效處理消除應力才能進行機械加工 5 其它毛坯 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(chǎn)條件及能力 4 生產(chǎn)綱領大小 5 充分考慮利用新工藝 材料 技術的性能 根據(jù)零件的零件圖 零件的最大尺寸為 114mm 94mm 28mm 長 寬 高 6 該零件材料為 45 鋼 零件形狀規(guī)則且切削余量均勻 由于零件多個表面表面 加工精度要求為 3 2 m 故需安排粗 精加工需件長 寬 高應留取足夠的加 工余量 故毛坯選取尺寸為 120mm 100mm 30mm 長 寬 高 的方形毛坯 7 3 零件的數(shù)控加工工藝設計 3 1 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(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 粗基準的選擇 粗加工時以前面兩端面和下端面端面為粗基準 并加工出 精基準 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 8 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 選擇零件的下表面作為粗基準 加工下表面 在用下表面作為精粗準加工 上表面 3 2 工序與工步的劃分 工序劃分主要考慮生產(chǎn)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(chǎn)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(chǎn) 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(chǎn)時 通常采用工序集中原則 成批生產(chǎn)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 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 本設計主要采用按裝夾次數(shù)劃分工序 根據(jù) 加工部位劃分方法設計出零件的加工工序與工步如下 工序 1 下料 工序 2 銑削好零件六個表面至工件最大尺寸 表面粗糙度 Ra3 2um 工序 3 加工零件前側面 工步 1 粗加工兩個凹槽 留有精加工余量 工步 2 精加工兩個凹槽 致圖紙尺寸要求 工序 4 加工零件左側面凸臺及孔 9 工步 1 粗加工凸臺 留有精加工余量 工步 2 精加工凸臺 致圖紙尺寸要求 工步 3 用 11 8 麻花鉆鉆孔 12 孔 工步 4 用 12 鉸刀鉸孔 12 孔 工步 5 用 8 麻花鉆 M10 螺紋底孔 工步 6 用 M10 絲錐攻牙 M10 孔 工序 5 加工零件下表面的三角形凹槽及孔 工步 1 用 8 立銑刀粗加工三角形凹槽及孔 留有精加工余量 工步 2 用 8 立銑刀精加工三角形凹槽及孔 致圖紙尺寸要求 工步 3 攻牙 M30 工序 6 加工零件上表面的凸臺 工步 1 用 20 立銑刀粗加工上表面凸臺 留有精加工余量 工步 2 用 8 立銑刀清根加工上表面凸臺拐角 工步 3 用 8 立銑刀精加工上表面凸臺 致圖紙尺寸要求 工序 7 清洗 去毛刺 工序 8 檢驗 工序 9 入庫 3 3 量具的選擇 本零件屬于成批生產(chǎn) 一般情況下盡量采用通用量具 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 150mm 0 02mm 主要用于測量內(nèi) 外尺寸和深度等 千分尺 25 50mm 0 01mm 用于厚度測量工具 直尺 0 200mm 0 1mm 用來測量毛坯等的長度 10 3 4 加工設備的選用 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 占機調(diào)整時間長 如以毛坯的粗基準定位加工第一個精基準 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 可安排通用機床補加工 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 周轉情況等等 總之 要盡量做到合理 達到多 快 好 省的目的 要防止 把數(shù)控機床降格為通用機床使用 通過以上分析 選定數(shù)控機床為 本零件的加工制造的實用機床 可以達到 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)濟性的原則 下可以選擇行程較小的銑床 選用加工中心 FAUNC VMC870 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) 對于工序復雜的零件需要多把刀加工 在換刀的 時候可以減少很多輔助時間 很方便 而且能夠加工更加復雜的曲面等工件 因此 提高加工中心的效率便成為關鍵 而合理運用編程技巧 編制高效率的 加工程序 對提高機床效率往往具有意想不到的效果 11 圖 3 1 VMC870 加工中心 表 3 1 機床參數(shù)表 3 5 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 本 次零件裝夾采用精密平口鉗 圖 3 2 從側面夾緊 以底面和兩側面定位 12 圖 3 2 精密平口鉗 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 3 6 刀具選擇 1號刀 8立銑刀 對于該零件前表面凹槽尺寸不大故選用 10立銑刀進行 加工 可以完成加工和提高效率 2號刀 11 8麻花鉆 由于零件有 12孔 有尺寸精度要求 用 11 8麻花 鉆粗鉆后再鉸孔 3號刀 12鉸刀 由于零件有 12孔 有尺寸精度要求 用 12鉸刀鉸孔 4號刀 8麻花鉆 由于零件有M10孔 先用 8麻花鉆鉆孔后再用絲錐攻牙 5號刀M10絲錐 由于零件有M10孔 需要用M10絲錐攻牙 6號刀M30絲錐 由于零件有M30孔 需要用M30絲錐攻牙 7號刀 20立銑刀 對于該零件上表面 加工面積較大 同時有較高的表面 粗糙度要求 故選用 20立銑刀進行加工 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 根據(jù)上文的刀具選擇制定該零件的刀具卡片 表 3 2 零件刀具卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 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 材料 1 T01 立銑刀 1 8 實測 硬質合金 2 T02 麻花鉆 1 11 8 實測 高速鋼 3 T03 鉸刀 1 12 實測 高速鋼 4 T04 麻花鉆 1 8 實測 高速鋼 13 5 T05 絲錐 1 M10 實測 高速鋼 6 T06 絲錐 1 M30 實測 高速鋼 7 T08 立銑刀 1 20 實測 硬質合金 編制 審核 批準 共1頁 第1頁 3 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 主軸轉速的確定 查閱 刀具手冊 可知 加工中主軸轉速計算公式如下 n 1000Vc d 公式 3 1 公式中 n 主軸轉速 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 刀具的材料和刀具耐用度等因素 如表3 2所示 表 3 3 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 硬質合金銑 刀 225 18 42 66 150 225 325 12 36 54 120鋼 325 425 6 21 36 75 190 21 36 66 150 190 260 9 18 45 90鑄鐵 160 320 4 5 10 21 30 鋁 70 120 100 200 200 400 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 機床 刀具等的限制 應綜合考慮 加工中零件各部位切削速度Vc數(shù)值選取如 下 14 粗銑時Vc 選取70m min 精銑時Vc 選取100m min 具體Vc值應根據(jù)實際加工情況 進行適當調(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3 1 n 1000Vc D 得到零件各部位加工時的刀具轉速如下 T01刀具 8硬質合金立銑刀 粗銑時n粗 1000 70 3 14 8 2786 2700r min 精銑時n精 1000 80 3 14 8 3184 3200r min T02刀具 11 8麻花鉆 n 1000 25 3 14 11 8 674 700r min T03刀具 12鉸刀 n 1000 30 3 14 12 796 800r min T04刀具 8麻花鉆 n 1000 25 3 14 8 995 1000r min T05刀具M10絲錐 根據(jù)實際加工經(jīng)驗選擇n 200r min T06刀具M30絲錐 根據(jù)實際加工經(jīng)驗選擇n 100r min T07刀具 20硬質合金立銑刀 粗銑時n粗 1000 70 3 14 20 1114 1100r min 精銑時n精 1000 100 3 14 20 1592 1600r min 2 數(shù)控加工進給量的選擇 對于銑刀等多齒刀具 通常規(guī)定每齒進給量 fz mm 其含義是刀具每轉過 一個齒 刀具相對于工件在進給運動方向上的位移量 進給量與每齒進給量的 關系為 F fz z n 每齒進給量 fz 的選取 主要依據(jù)工件材料的力學性能 刀具材料的力學性能 工件表面粗糙度等因素 工件材料強度和硬度越高 fz 越小 反之則越大 硬質合金銑刀的每齒進給量 高于同類高速鋼銑刀 工件 剛性差或刀具強度低時 應取較小值 銑刀每齒進給量如表 3 4 所示 本設計 中每個工部的具體進給速度依據(jù)上述公式計算 具體參見加工過程總表 表 3 4 銑刀每齒進給量 Zf 每齒進給量 mm z 工件材料 粗銑 精銑 高速鋼銑刀 硬質合金銑刀 高速鋼銑刀 硬質合金銑刀 鋼 0 10 0 15 0 10 0 25 0 02 0 05 0 10 0 15 15 鑄鐵 0 12 0 20 0 15 0 30 鋁 0 06 0 20 0 10 0 25 0 05 0 10 0 02 0 05 切削進給量 F 是切削時單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進方向的相對位移 單位 為 mm min 它與銑刀轉速 n 銑刀齒數(shù) z 及每齒進給量 fz mm z 的關系為 F fz z n 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 即每齒進給量 mm z 在保證機床 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 盡量選擇大的進給量 粗加工時限制進給量的主要是切削力 精加工時 限制進給量的主要是表面粗糙度 切削進給速度也可由機床操作者根據(jù)被加工 工件表面的具體情況進行手動調(diào)整 以獲得最佳切削狀態(tài) T01刀具 8硬質合金立銑刀 粗銑時F粗 0 15 3 2700 1215mm min 精銑時F粗 0 1 3 3200 960mm min T07刀具 20硬質合金立銑刀 粗銑時F粗 0 15 3 1100 495mm min 精銑時F粗 0 1 3 1600 480mm min 表 3 5 鉆削時的進給量 f mm r 鋼 MPa 800 800 1000 1000鉆頭直徑 d mm 進給量 f mm r 2 0 05 0 06 0 04 0 05 0 03 0 04 2 4 0 08 0 10 0 06 0 08 0 04 0 06 4 6 0 14 0 18 0 10 0 12 0 08 0 10 6 8 0 18 0 22 0 13 0 15 0 11 0 13 8 10 0 22 0 28 0 17 0 21 0 13 0 17 10 13 0 25 0 31 0 19 0 23 0 15 0 19 切削進給量 F 是切削時單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進方向的相對位移 單位 為 mm min 它與主軸轉速 n 的關系為 F n f 公式 3 3 公式中 16 n 主軸轉速 單位 r min f 鉆削時的進給量 f 單位 mm r T02刀具 11 8麻花鉆 F 0 13 700 91mm min T03刀具 12鉸刀 F 0 1 800 80mm min T04刀具 8麻花鉆 F 0 1 1000 100mm min 3 背吃刀量的確定 在機床刀具和工件的剛度允許的情況下 粗加工 Ra10 80 m 時 一次 進給盡可能切削全部余量 在中等功率機床上 背吃刀量可達 8 10mm 半精 加工 Ra1 25 10 m 時 背吃刀量取為 0 5 2mm 精加工 Ra0 32 1 25 m 時 背吃刀量取為 0 1 0 4mm 最好一次切凈余量 以 提高生產(chǎn)效率 根據(jù)零件材料刀具性能考慮 粗加工時 a P 1 2mm 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 3 8 工藝卡片的填寫 將上述工藝路線及切削參數(shù)整理成工藝卡片 詳細卡片件見附件 17 4 零件的數(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 當零件形狀不十分復雜或加工程序不太長時 采用手工 編程方便 經(jīng)濟 自動編程是利用計算機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 本文中所設計的零件的輪廓較為復雜 加工工藝有點繁瑣 因而所需的程 序較多 局部坐標的計算也比較復雜 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 4 2 1 進入 UG 加工模塊 啟動NXUG 雙擊 UG NX的圖標 進入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 18 圖4 2 打開零件模型 進入加工模塊 使用快捷鍵 Ctrl alt m 進入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 進行加工環(huán)境的初始化設置 mill contour 輪廓銑 單擊對話框中的 確定 按鈕進入加工模塊 如圖4 3 所示 圖4 3 加工環(huán)境 4 2 2 創(chuàng)建程序 在操作導航器的空白處單擊鼠標右鍵 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 系統(tǒng)將彈出的 創(chuàng)建程序 對話框 19 在名稱文件輸入框中輸入 名字 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 D8 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 8 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 麻花鉆等 完成刀具的創(chuàng)建 繼續(xù)下一步 4 2 4 創(chuàng)建幾何體 在操作導航器的空白處單擊鼠標右鍵 系統(tǒng)彈出快捷菜單 在該快捷菜單中選擇 幾何視圖 命令 在操作導航器中出現(xiàn)圖標 用 鼠標左鍵雙擊該圖標 系統(tǒng)彈出對話框 在對話框中的 安全設置選項 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 機床坐標系的創(chuàng)建 圖4 5機床坐標系 在操作導航器中雙擊圖標 系統(tǒng)彈出如圖4 6所示的 工件幾何體 對話 圖 4 4 創(chuàng)建刀具 20 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 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 單擊鼠標中鍵 返回 工件幾何體 對話框 單擊鼠標中鍵 結束 幾何體的選擇 4 2 5 銑削編程參數(shù)設置 1 創(chuàng)建操作 單擊 插入 工具欄上的 創(chuàng)建操作 圖標 系統(tǒng)自動彈出如圖4 8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 D8 幾何體 設置為 WORKPIECE3 方法 設置為 MEHOD 名稱 設置為 CAVITY MILL 單擊對話框中的 確定 按鈕將彈出 型腔銑 對話框 21 圖4 8創(chuàng)建操作 6 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 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 7 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 9 參數(shù)設置 22 圖4 9參數(shù)設置 切削參數(shù) 在 型腔銑 對話框中單擊 切削參數(shù) 圖標 系統(tǒng)彈出 切削參數(shù) 對話框 策略 選項卡參數(shù)中設置 切削方向 為 順銑 切削順序 為 層優(yōu)先 如圖4 9參數(shù)設置 余量 選項卡參數(shù)中設置使 用 底部面和側壁余量一直 毛坯余量 為0 3 部件側面余量 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 系統(tǒng)彈 出 非切削移動 對話框 傾斜角度設為 5 傳遞 快速 中的 區(qū)域之 間 和 區(qū)域內(nèi) 均設置為 前一平面 進給和速度 在 型腔銑 對話框中單擊 進給和速度 圖標 系統(tǒng)彈 出如圖所示的 進給和速度 對話框 設置主軸速度 rpm 為 2700 進 刀 為1000 mmpm 單擊鼠標中鍵 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 生成如圖4 10所示的粗加工刀軌 23 圖4 10粗加工刀軌 圖4 11精加工刀軌 根據(jù)上述操作方法 我們對零件其余表面進行加工 得到刀路圖如下 24 圖4 12上表面加工刀軌 圖4 13前側面加工刀軌 圖4 14左側面加工刀軌 4 2 6 鉆削編程參數(shù)設置 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 25 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 PECK DRILLING 啄鉆 在 創(chuàng)建操作 對話框中設置其他參數(shù) 程序 刀具為 6 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 進給和速度 如下圖所示 圖 4 15 創(chuàng)建操作 生成操作 如圖 4 16 所示 圖 4 16 鉆孔刀軌 26 4 3 零件的仿真 單擊操作難對話框底部操作組的 確認刀軌 圖標 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 確認刀軌正確后 單擊對話框 中的 確定 按鈕關閉對話框 加工效果如下各圖所示 圖4 17仿真加工 圖4 18仿真加工 27 圖4 19仿真加工 4 4 零件的后處理程序 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 28 選擇 公制 部件 單擊 確定 后 系統(tǒng)就會生成加工操作的 NC 加工代碼 如下部分程序 詳細程序見附件 N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0 0 0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X 2 5151 Y 2 299 S0 M03 N0050 G43 Z 3937 H00 N0060 Z 0807 N0070 G1 Z 0374 F9 8 M08 N0080 X 1 4238 Y 1 9291 N0090 G3 X 1 36 Y 1 9049 I 3074 J 9067 N0100 X 1 3484 Y 1 9291 I 8784 J 4063 N0110 G1 X 1 1529 Y 2 3228 N0120 Z 0807 N0130 G0 Z 3937 N0140 X 3 11 Y 9856 N0150 Z 0807 N0160 G1 Z 0374 N0170 X 2 7163 Y 1 4264 N0180 G3 X 2 3381 Y 1 7739 I1 9465 J1 7386 N0190 X 2 0411 Y 1 9291 I 6179 J 8214 N0200 G1 X 1 667 Y 2 052 N0210 Y 2 3228 N0220 Z 0807 N0230 G0 Z 3937 N0240 X 1 668 Y2 3228 N0250 Z 0807 N0260 G1 Z 0374 N0270 Y2 052 N0280 X 2 042 Y1 9291 N0290 G3 X 2 3473 Y1 7671 I 3187 J 9693 N0300 X 2 7163 Y1 4264 I1 5818 J 2 0836 29 N0310 G1 X 3 11 Y 9857 N0320 Z 0807 N0330 G0 Z 3937 N0340 X 1 1531 Y2 3228 N0350 Z 0807 N0360 G1 Z 0374 N0370 X 1 3485 Y1 9291 N0380 G3 X 1 3601 Y1 9048 I 8666 J 4303 N0390 X 1 424 Y1 9291 I 3711 J 8824 N0400 G1 X 2 5156 Y2 2989 N0410 Z 0807 N0420 G0 Z 3937 N0430 X 001 Y 2 3425 N0440 Z 0807 N0450 G1 Z 0374 N0460 Y 1 9687 N0470 X 3907 Y 1 9291 N0480 G2 X 5473 Y 1 91 I 3945 J3 8976 N0490 X 8978 Y 1 4808 I 0657 J 4114 N0500 G1 Y1 4808 N0510 G2 X 5473 Y1 91 I 4159 J 018 N0520 X 3911 Y1 9291 I 5494 J 3 8547 N0530 G1 X 0006 Y1 9688 N0540 Y2 3425 N0550 Z 0807 N0560 G0 Z 3937 N0570 X 3 11 Y 612 N0580 Z 0807 N0590 G1 Z 0374 N0600 X 2 5325 N0610 Y 612 N0620 G2 X 2 4325 Y 9019 I 5014 J 0107 N0630 X 2 0119 Y1 3297 I1 667 J 1 2184 N0640 X 1 7636 Y1 4272 I 2886 J 3699 30 N0650 X 1 3258 Y 9973 I 0324 J 4048 N0660 G1 Y 9973 N0670 G2 X 1 7636 Y 1 4273 I 4054 J 0251 N0680 X 2 0068 Y 1 3334 I 0434 J 4748 N0690 X 2 4325 Y 9018 I1 237 J1 6456 N0700 X 2 5325 Y 612 I 4002 J 3002 N0710 G1 X 3 11 Y 624 N0720 Z 0807 N0730 G0 Z 3937 N0740 Y 989 N0750 Z 0433 N0760 G1 Z 0748 N0770 X 2 7163 Y 1 4265 N0780 G3 X 2 2417 Y 1 8442 I2 0229 J1 8204 N0790 X 2 0917 Y 1 9291 I 5635 J 821 N0800 G1 X 1 229 Y 2 3228 N0810 Z 0433 N0820 G0 Z 3937 N0830 X 1 2328 Y2 3228 N0840 Z 0433 N0850 G1 Z 0748 N0860 X 2 0923 Y1 9291 N0870 G3 X 2 2433 Y1 843 I 4102 J 8956 N0880 X 2 5263 Y1 6177 I1 5786 J 2 2733 N0890 X 2 7163 Y1 4271 I1 6488 J 1 8338 N0900 G1 X 3 11 Y 9865 N0910 Z 0433 N0920 G0 Z 3937 N0930 X 0007 Y 2 3425 N0940 Z 0433 N0950 G1 Z 0748 N0960 Y 1 9688 N0970 X 391 Y 1 9291 N1660 G2 X 2 5541 Y 7074 I 5089 J 0059 31 N1670 X 2 2205 Y1 1484 I1 6248 J 8826 N1680 X 1 8852 Y1 4207 I1 6105 J 1 6404 N1690 X 1 4561 Y1 4506 I 2401 J 3522 N9030 X 8253 Y 0167 N9040 X 8246 Y 0473 Z 0039 N9050 X 824 Y 0757 Z 0157 N9060 X 8235 Y 1002 Z 0345 N9070 X 8231 Y 1189 Z 059 N9080 X 8228 Y 1307 Z 0875 N9090 X 8227 Y 1347 Z 118 N9100 G0 Z 3937 N9110 G91 G28 Z0 0 9120 T00 M06 N9130 G0 G90 X0 0 Y1 8898 S0 M03 N9140 G43 Z 1181 H00 N9150 G81 Z 1 108 R 1181 F9 8 N9160 Y 1 8898 N9170 G80 N9180 G91 G28 Z0 0 9190 T00 M06 N9200 G0 G90 X0 0 Y1 8898 S0 M03 N9210 G43 Z 1181 H00 N9220 G81 Z 1 0039 R 1181 F9 8 N9230 Y 1 8898 N9240 G80 N9250 M30 32 致 謝 這次畢業(yè)設計是我在指導老師的精心指導和幫助下完成的 這篇設計的每 個細節(jié)和每個地方 都離不開老師的精心指導 而老師認真教導 認真的工作 作風和寬容的教學態(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 學習上給予了我無微不至的關懷 在此我向指導老師以及所有 老師致以最誠摯的感謝 我也要感謝我的母校 回想我在學院的幾年的時間里 感謝各位老師對我 的精心教導 他們不僅在學習上給了我很大的幫助 而且 還指導我以后的人 生道路 他們對學生的教育以及認真負責的態(tài)度 永遠是我以后工作 學習中 的榜樣 前進的動力 他們無微不至的教導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幸福 快樂 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 我在這里生活和學習了幾年的時間 我的同學和朋友們在生活 和學習上給我很多鼓勵和幫助 在畢業(yè)設計的編寫過程當中 我認真地聽取他 們的意見 不會的我會詢問他們使的我的畢業(yè)設計說明書表述更加明確 內(nèi)容 更加全面 至此 我代表學生中的一員 對學院表示由衷的感謝 感謝幾年來教育我 的老師們 和幫助我的同學們 33 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 2014 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 2015 6 陳洪濤 數(shù)控加工工藝與編程 北京 高等教育出版社 2013 7 時建 數(shù)控銑床操作與編程 M 水利水電出版社 2010 8 余英良 數(shù)控機床加工技術 高等教育出版社 M 2014 9 余英良 數(shù)控加工編程及操作 高等教育出版社 M 2015 10 周曉萍 機械識圖與CAD 安徽教育出版社 M 2016 11 徐冬元 朱和軍 數(shù)控加工工藝與編程實例 M 電子工業(yè)出版社 2016 12 徐冬元 數(shù)控機床操作與維護技術基礎 高等教育出版社 M 2012