基座组件复杂配合零件加工工艺分析与数控编程仿真

1基座组件复杂配合零件加工工艺分析与数控编程仿真摘要随着数控技术的发展，数控技术给传统制造业带来了革命性的变化，制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。随着科技的发展，数控技术也在不断的发展更新，现在数控技术也称计算机数控技术，加工软件的更新快，CAD/CAM 的应用是一项实践性很强的技术。如像 UG , PRO/E , Master CAM ,CAXA 制造工程师等。数控技术是技术性极强的工作，尤其在机械加工领域应用最为广泛，所以这要求从业人员具有很高的机械加工工艺知识，数控编程知识和数控操作技能。本文主要通过对零件的数控工艺分析与加工，综合所学的专业知识，全面考虑可能影响铣削的因素，设计其加工工艺和编辑程序，完成要求。关键词: 铣削、CAD/CAM、UG、数控加工2Abstract With the development of numerical control technology, numerical control technology for the traditional manufacturing industry has brought the revolutionary change, manufacturing has become the symbol of industrialization,and with the development of technology and application domain expansion. It is important to some of the development of industry that plays a more and more important role. With the development of science and technology, numerical control technology is in the development of updates. Now, numerical control technology are called computer numerical control technology. The application of CAD/CAM is a practical technique, like UG, PRO/E, Master CAM, CAXA manufacturing engineers, etc.Numerical control technology is highly technical work, especially in the mold domain. Practitioners requires high machining technology knowledge, CNC programming knowledge and skills.This text based on the analysis of nc craft and machining, comprehensive knowledge of professional knowledge, comprehensive consideration the influence factors of milling process, design the craft and editing program, complete requirements.Keywords: milling, CAD/CAM, UG, nc machining3目 录摘要 .4Abstract.51 绪论 .61.1 数控机床的产生及特点 .61.2 选题的意义 .71.3 本课题的主要任务 .82 工艺性分析 .92.1 零件介绍 .92.2 零件加工工艺性分析 .113 毛坯与工艺装配的选择 .113.1 毛胚的选择 .113.2 工序的划分和加工工艺路线的确定 .133.2.1 加工方法的选择 .133.2.2 工序的划分 .133.3 选择并确定工艺装备 .143.3.1 数控机床 的选择 .143.3.2 夹具的选择 .153.3.3 量具的使用表 .164 工艺参数选择 .174.1 切削用量的选择原则 .174.2 切削用量的选择 .174.3 机床实际参数 .185 加工工艺文件制定 .195.1 制定工艺文件 .195.2 刀具卡 .195.3 工序卡 .206 加工程序编制 .2846.1 数控编程的分类 .286.2 数控编程 .287 加工质量分析 .367.1 尺寸精度分析 .367.2 表面质量分析 .367.3 零件的检测结果 .36总结 .38致谢 .38参考文献 .3951 绪论1.1 数控机床的产生及特点 数控机床(Numerical Control Machine Tools)是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。 数控（Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用，这些行业装备数字化已是现代发展的大趋势，如：桥式三、五坐标高速数控龙门铣床、龙门移动式五座标 AC 摆角数控龙门铣床、龙门移动式三座标数控龙门铣床等。 1.高速化发展新趋势随着数控系统核心处理器性能的进步，目前高速加工中心进给速度最高可达 80m/min，空运行速度可达 100m/min 左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国 CINCINNATI 公司的 HyperMach 机床进给速度最大达 60m/min，快速为 100m/min，加速度达 2g，主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用 30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需 3 小时，在普通铣床加工需 8 小时。 由于机构各组件分工的专业化，在专业主轴厂的开发下，主轴高速化日益普及。过去只用于汽车工业高速化的机种（每分钟万转以上的机种） ，现在已成为必备的机械产品要件。 62、精密化加工发展新趋势随着伺服控制技术和传感器技术的进步，在数控系统的控制下，机床可以执行亚微米级的精确运动。在加工精度方面，近 10 年来，普通级数控机床的加工精度已由 10m 提高到 5m，精密级加工中心则从35m，提高到 11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。 3.开放化发展新趋势由于计算机硬件的标准化和模块化，以及软件模块化，开放化技术的日益成熟，数控技术开始进入开放化的阶段。开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性。美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界 3 个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和技术规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000 年也开始进行中国的 ONC 数控系统的规范框架的研究和制定。 4.复合化发展新趋势随着产品外观曲线的复杂化致使模具加工技术必须不断升级，对数控系统提出了新的需求。机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。新日本工机的 5 面加工机床采用复合主轴头，可实现 4 个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得 5 面加工和 5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国 DMG公司展出 DMUVoution 系列加工中心，可在一次装夹下 5 面加工和 5 轴联动加工，可由 CNC 系统控制或 CAD/CAM 直接或间接控制。1.2 选题的意义在学习了数控加工工艺与装备 机械制造基础 CAD/CAM 应用技术数控机床及编程等课程后，为了将所学的知识应用于实际中，加深对知识的掌握程度，提升自身的实际工作能力，故选取本次课题，综合所学知识，解决出现的问题，完成设计。本课题主要内容是数控铣削加工，包括了零件图的审查、工艺的设计、刀具和机床夹具的选择、切削用量的选择、UG 编程、后处理等，通过一系7列的作业操作，完成对零件的加工任务。通过此次课题，可以学习到很多加工和工艺方面的知识，为以后工作打下基础。1.3 本课题的主要任务（1）绘制零件二维图及三维图；（2）分析零件结构、技术要求等；（3）对零件进行工艺分析；（4）对加工设备切削参数进行确定；（5）制定合理的加工方案；（5）运用软件出零件的三维图及仿真加工。82 工艺性分析2.1 零件介绍以下图 2.1a 和图 2.1b 为零件的二维图纸,若图纸不清楚详见附件零件图图 2.1a9图 2.1b 10图 2.2a 零件三维图11图 2.2b 零件三维图122.2 零件加工工艺性分析该零件材料为 45 号钢。由本工件的毛坯可知，两个工件的四个侧面为不加工面，全部加工面集中在上表面及下表面。该零件形状复杂，主要有椭圆曲面，4 瓣花蓝曲面、以及销孔、侧槽、轮廓等。表面轮廓包括壳体等特征。详细见零件图。拟将下表面作为主要定位基准，并在前道工序中加工出来，后用上表面作为基准，加工下表面。3 毛坯与工艺装配的选择3.1 毛胚的选择3.1.1 确定毛坯的类型毛坯的金属成形工艺类型多样，且每一种毛坯有多种不同的制造方法。常用的毛坯主要有：（1）铸件 铸件常用于形状较复杂的毛坯；（2）锻件 锻件常用于强度要求高、形状较简单的毛坯；（3）型材 型材主要有板材、棒材、线材等。常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。就其制造方法，又可分为热轧和冷拉两大类。（4）焊接件 焊接件是将型材或板料焊接成所需毛坯，简单方便生产周期短。但需经时效处理消除应力才能进行机械加工；（5）其它毛坯 选择毛坯时应全面考虑下列因素：（1）零件结构形状及尺寸；（2）零件材料及力学性能要求；（3）现有生产条件及能力；（4）生产纲领大小；13（5）充分考虑利用新工艺、材料、技术的性能。根据该零件的图纸要求，由于零件并不是很长，形状为方形，因此可以直接采用型材毛坯（板材） ，能符合零件图纸的要求。3.1.2 确定毛坯的余量毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。毛坯按零件要求提供125 销边 110。14图 2.3 毛坯图零件的最大厚度为 35mm，外圆为 125，宽度为 110mm，因此可以不加工外边，按轮廓留余量加工即可。以达到减少机械加工的劳动量的目的，减少加工成本。3.2 工序的划分和加工工艺路线的确定3.2.1 加工方法的选择1.平面加工的方法 在数控铣床上，加工平面主要采用面铣刀与立铣刀。粗铣的尺寸15精度和表面粗糙度一般可达 IT11 IT13,Ra6.325mm;精度的尺寸精度和表面粗糙度一般可达 IT8IT10,Ra1.66.3mm。需要注意的是：当零件表面粗糙度要求较高时，应采用顺铣。 2.平面轮廓的加工方法 平面轮廓零件的表面多由直线和圆弧或各种曲线构成，通常采用三坐标数控铣床进行两轴半坐标加工。 3.曲面轮廓的加工方法 立体曲面的加工应根据曲面形状.刀具形状及精度要求，采用不同的铣削加工方法，如两轴半.三轴.四轴及五轴等坐标联动加工。零件上表面用平面加工的方法，因其表面粗糙度值为 3.2um，故采用粗铣，精铣的加工方案。内腔和外轮廓的粗糙度要求与上表面相同加工方案与上表面相同采用平面轮廓的加工方法。直径为 8mm 和 12mm 的孔可以直接用麻花钻加工。圆弧凸台由曲面组成，采用曲面轮廓的加工方法3.2.2 工序的划分工序划分主要考虑生产纲领、所用设备及零件本身的结构和技术要求等。大批量生产时，若使用多轴、多刀的高效加工，可按工序集中原则组织生产；若在由组合机床组成的自动线上加工，工序一般按分散原则划分。随着现代数控技术的发展。特别是加工中心的应用，工艺路线的安排更多地趋向于工序集中。单件小批量生产时，通常采用工序集中原则。成批生产时，可按工序集中原则划分，也可按工序分散原则划分，应视具体情况而定。对于结构尺寸和重量都很大的重型零件应采用工序集中原则，以减少装夹次数和运输量。对于刚性差、精度高的零件，应按工序分散原则划分工序。在数控机床上加工零件，一般应按工序集中的原则划分工序，在一次安装下尽可能完成大部分甚至全部表面的加 1 二。根据零件的结构形状同，通常选择外圆、端面或内孔、端面装夹，并力求设计基准、工艺基准和编程原点的统一。在批量生产中，常用下列两种方法划分工序。161、按零件加工表面划分。将位置精度要求较高的表面安排在一次安装下完成，以免多次安装所产生的安装误差影响位置精度。2、按粗精加工划分。对毛坯余量较大和加工精度要求较高的零件，应将粗精工和精加工分开，划分成两道或更多的工序。将粗加工安排在精度较低、功率较大的数控设备上，将精加工安排在精度较高的数控设备上。零件的加工工序安排如下预加工阶段，使用锯床下料粗加工阶段，使用铣床对孔进行粗加工精加工阶段以及零件上表面内外轮廓，使用铣床对零件内下表面轮廓进行粗加工精加工，使零件达到图纸要求。3.3 选择并确定工艺装备3.3.1 数控机床的选择一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工：（1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降格为通用机床使用。通过以上分析 选定数控机床为 本零件的加工制造的实用机床，可以达到本零件的要求，本零件不是回旋体零件，不适合数控车床加工，为方形复杂零件适合数控铣床来加工，所以选择数控铣床。并且零件尺寸不大，在经济性的17原则下可以选择行程较小的铣床。3.3.2 夹具的选择该零件结构简单，四个侧面较光整加工面与不加工面之间的位置精度要求不高，但为了保证零件的其他精度要求，故形状精度要求较高由机床保证，2-12 和 2-12 的位置精度要保证好只能在一次装夹中完成，采用精密平口钳（图 3.1）从侧面夹紧，以底面和两侧面定位（图 3.2） 。图 3.1 精密平口钳图 3.2 夹紧方式本零件使用精密平口钳，夹持工件左右端面，下面使用登高垫铁支撑，防止在加工过程中，切削力过大，工件移动或掉落。使用登高垫铁，应把等高垫铁擦干，保持放置面没有杂物。这样才能保证零件加工精度。183.3.3 量具的使用表在数控铣削加工工件中，为了确保工件的尺寸精度，必须选择正确的测量工具，量具种类很多，但不同的工件采用不同的量具作为测量工具。采用千分尺和游标卡尺及直尺作为测量工件的量具。由于游标卡尺是一种通用量具使用方便的特点。对一般精度高的零件选用千分尺。如表 3.3 所示。表 3.3 量具表名称 规格 分度值 用途游标卡尺 0-150mm 0.02mm 主要用于测量内、外尺寸和深度等千分尺 0-150mm 0.001mm 用于外径、长度测量工具内径千分尺 10-50mm 0.001mm 用于内径测量工具直尺 0-200mm 0.1mm 用来测量毛坯等的长度194 工艺参数选择4.1 切削用量的选择原则粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。 选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量 ap，其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量 f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度 vc。增大背吃刀量 ap 可使走刀次数减少，增大进给量 f 有利于断屑。 精加工时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀。选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础土尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。 4.2 切削用量的选择切削用量的合理选择直接影响到零件的表面质量以及加工效率，因此切削用量的选择是数控加工工艺编制过程中不可缺少的一部分，根据经验及查表确定该零件在数控加工过程中的切削用量如表 2.7 所示。表 4.2 数控加工切削用量表加工表面刀具直径主轴转速（ r/min）背吃刀量（mm）进给速度（mm/min）粗加工铣削轮廓 101800 1 300精加工铣削轮廓 82000 0.5 250精加工铣削轮廓 52800 0.5 250打中心孔 3 1500 0.2 60钻孔 9.7 1000 1 5020曲面加工 R2.5 3000 1 5004.3 机床实际参数机床在选择时，一般可按下列顺序考虑：（1）通用机床无法加工的内容应作为优先选择内容； （2）通用机床难加工，质量也难以保证的内容应作为重点选择内容；（3）通用机床加工效率低、工人手工操作劳动强度大的内容，可在数控机床尚存在富裕加工能力时选择。本零件选用 XD-40A 型数控铣床，采用FANUC0i-MB 系统。该铣床的功能参数如表 4.3 下。表 4.3 XD-40A 型数控铣床基本参数机床重 4400Kg最大载重 500kg1000mm 长工作台600mm 宽X800mmY520mm坐标范围Z520mm轴承锥孔 NO.40(7:24)最大钻孔直径 32最大镗孔直径 100主轴最高转速 6500rmin主轴功率 7.5/11kwX、Y、Z 向切削进给速度 0-10000 mmminX24 mminY24 mmin快速进给速度Z20 mmin工作电源 380V215 加工工艺文件制定5.1 制定工艺文件表 5.1 数控加工工艺过程卡产品名称 零件名称 零件图号 材料 毛坯规格机械加工工艺过程卡 复杂配合零件 复杂配合 零件 1 45 钢 125*35工序号工序名称 工序简要内容 设备 工艺装备 工时1 打中心 孔为 2-12 和4-M8 的孔打中心钻数控铣床 中心钻2 钻孔钻孔 2-10底孔 数控铣床 9.7 麻花钻3 铰孔 铰孔 2-10 数控铣床 10 铰刀4 粗加工粗加工上表面轮廓 数控铣床10 立铣刀、游标卡尺5 精加工精加工上表面轮廓 数控铣床 8 立铣刀、千分尺6 加工曲 面 对圆弧曲面进 行精加工 数控铣床 R2.5 球刀7 铣槽 用 R2.5 立铣刀铣槽 数控铣床 R2.5 立铣刀、游标 卡尺12 去毛刺 去毛刺、终检 钳工 锉刀编制 审核 批准 共 1页 第 1 页5.2 刀具卡表 5.2 数控加工刀具卡片产品名称或代号复杂配合零件零件名称复杂配合零件零件图号 1刀具参数 刀补地址序号 刀具号 刀具名称及规格 刀尖半径刀杆规格 半径 形状1 T01 中心钻 0.5222 T02 9.7 麻花钻 43 T03 10 铰刀 44 T04 10 立铣刀 55 T05 8 立铣刀 46 T06 5 立铣刀 27 T07 R2.5 球刀 3编制 审核 批准 共 1 页第 1 页5.3 工序卡表 5.3 数控加工工序卡片数控加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 10工序名称材料 45 钢数量设备型号 VDL-1000D夹 具 平口钳量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 1 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 为 2-10孔打中心钻 中心钻 1500 50 0.5编制 校对 批准23机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 20工序名称材料 45 钢数量设备型号 VDL-1000D夹 具 平口钳量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 钻孔 2-9.7 9.7麻花钻 1000 50 30编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 30工序名称材料 45 钢数量设备型号 VDL-1000D夹 具 平口钳量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 页 共 页24主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 铰孔 2-10 10铰刀 200 50 30编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 40工序名称材料 45 钢数量设备型号 VDL-1000D夹 具 平口钳量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 粗加工上表面轮廓 10立铣刀、游标卡 尺 1800 350 1编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 125零件名称 复杂配合零件加工图工序号 50工序名称材料 45 钢数量设备型号 数控铣床夹 具 专用夹具量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 精加工上表面轮廓 8立铣刀、游标卡 尺 2000 300 1编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 70工序名称材料 45 钢数量设备型号 VDL-1000D夹 具 平口钳量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液26第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 对圆弧曲面进行精加工 R3 球刀 3500 800 0.02编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 80工序名称材料 45 钢数量设备型号夹 具量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 粗加工下表面轮廓 10立铣刀、游标卡 尺 2000 300 1编制 校对 批准27机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 90工序名称材料 45 钢数量设备型号 数控铣床夹 具 专用夹具量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 精加工下表面轮廓 8立铣刀、游标卡 尺 2000 300 1编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 100工序名称材料 45 钢数量设备型号 VDL-1000D夹 具 平口钳量具 游标卡尺、千分尺28切削液 乳化液第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 对圆弧曲面进行精加工 R2.5 球刀 3500 800 0.02编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 110工序名称材料 45 钢数量设备型号夹 具量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 去毛刺、终检 锉刀编制 校对 批准29数控加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 120工序名称材料 45 钢数量设备型号 VDL-1000D夹 具 平口钳量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 1 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 为 2-10孔打中心钻 中心钻 1500 50 0.5编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 130工序名称材料 45 钢数量设备型号 VDL-1000D夹 具 平口钳量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液30第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 钻孔 2-9.7 9.7麻花钻 1000 50 30编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 140工序名称材料 45 钢数量设备型号 VDL-1000D夹 具 平口钳量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 铰孔 2-10 10铰刀 200 50 30编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 131零件名称 复杂配合零件加工图工序号 150工序名称材料 45 钢数量设备型号 VDL-1000D夹 具 平口钳量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 粗加工上表面轮廓 10立铣刀、游标卡 尺 1800 350 1编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 160工序名称材料 45 钢数量设备型号 数控铣床夹 具 专用夹具量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 页 共 页工步 工步内容 工艺装备 主轴转速进给量切削深度进给次数32号 r/min mm/r mm1 精加工上表面轮廓 8立铣刀、游标卡 尺 2000 300 1编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 170工序名称材料 45 钢数量设备型号 VDL-1000D夹 具 平口钳量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 对圆弧曲面进行精加工 R3 球刀 3500 800 0.02编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 133零件名称 复杂配合零件加工图工序号 180工序名称材料 45 钢数量设备型号夹 具量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 粗加工下表面轮廓 10立铣刀、游标卡 尺 2000 300 1编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 190工序名称材料 45 钢数量设备型号 数控铣床夹 具 专用夹具量具 游标卡尺、千分尺34切削液 乳化液第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 精加工下表面轮廓 8立铣刀、游标卡 尺 2000 300 1编制 校对 批准机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 200工序名称材料 45 钢数量设备型号 VDL-1000D夹 具 平口钳量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 对圆弧曲面进行精加工 R2.5 球刀 3500 800 0.02编制 校对 批准35机械加工工序卡片 零件图号 1零件名称 复杂配合零件加工图工序号 210工序名称材料 45 钢数量设备型号夹 具量具 游标卡尺、千分尺切削液 乳化液第 页 共 页主轴转速 进给量 切削深度 进给次数工步号工步内容 工艺装备r/min mm/r mm1 去毛刺、终检 锉刀编制 校对 批准366 加工程序编制6.1 数控编程的分类数控编程主要分为手工编程与自动编程。（1）手工编程 整个程序的编制过程是由人工完成的。这要求编程人员不仅要熟悉数控代码及编程规则，而且还必须具备有机械加工工艺知识和数值计算能力。对于点位加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算较简单，程序段不多，手工编程即可实现。（2）自动编程 用计算机把人们输入的零件图纸信息改写成数控机床能执行的数控加工程序，就是说数控编程的大部分工作有计算机来实现。6.2 数控编程UG 是一种功能强大的软件，在本零件的造型中我们用到的是 UG的建模和加工模块。铣六面一次走刀完成，可以直接手动编程，这里不做详诉。在标准工具条中选择“开始”“加工”，系统将弹出“加工环境”对话框，在 CAM 设置选择栏中选择“mill-contour”模板，单击“初始化”按钮，系统将进入型腔铣加工环境。（一）创建几何体在操作导航器的几何视图中，设置加工坐标系、零件和毛坯，为创建操作做准备。（1）设置加工坐标系。先将操作导航器转换到几何体视图。在“操作导航器-几何体”中选择“MCS-MILL”，单击右键，在其快捷菜单中选择“编辑”命令。在弹出对话框中的“机床坐标系”中的“指定 MCS”栏中，单击“自动判断”图标，然后在图形区域选择毛坯的顶面，之后单击“确定”，系统将自动在毛坯的顶面中心位置创建加工坐标系，如图 6.1 所示。37图 6.1 创建加工坐标系（2）设置几何体在“操作导航器-几何体”中，双击“WORKPIECE”图标，将弹出“几何体”对话框。指定部件几何体。在“几何体”对话框中，单击“指定部件”按钮，将弹出“部件几何体”对话框，在图形区域选择零件， 点击“确认”返回“几何体”对话框，如图 6.2 所示。图 6.2 几何体指定毛坯几何体，在“几何体”对话框中，单击“指定毛坯”图标按钮，将弹出“毛坯几何体”对话框，选择“自动块”，单击“确定”后，返回“几何体”对话框，如图 6.3 所示。38图 6.3 毛坯几何体在“几何体”对话框中单击“确认”，结束几何体的设置操作。（二）创建刀具（1）在“创建操作”工具条中选择“创建刀具”命令，进入“创建刀具”对话框。（2）先在“创建刀具”对话框中的类型选择项内选择“mill-contour（铣型腔）”，然后在“刀具子类型”选项栏中选择“立铣刀（MILL）”图标，并输入刀具名称 LIXIDAO16，然后单击“应用”，进入“刀具参数”对话框，设置参数后单击“确定”，完成刀具的创建。（三）创建操作（1）在加工创建工具条中，单击“创建操作”命令，系统将弹出“创建操作”对话框。（2）在“创建操作”对话框中，选择“类型”中选择“mill-contour（铣型腔）”，然后在“操作子类型”中，选择型腔铣模板图标CAVITY-MILL 铣型腔。（3）在“创建操作”对话框中设置其他参数：程序、刀具、几何体、方法、名称。（4）在“创建操作”对话框中单击“确定” ，选择切削区域、设置切削层、进给率。（5）生成操作，如图 6.4 所示。39图 6.4 加工刀路图通孔的数控加工编程（一）创建刀具（1）在“创建操作”工具条中选择“创建刀具”命令，进入“创建刀具”对话框。（2）先在“创建刀具”对话框中的类型选择项内选择“drill”，然后在“刀具子类型”选项栏中选择“麻花钻头（DRILLING-TOOL）”图标，并输入刀具名称 DRILLING-TOOLD11，然后单击“应用”，进入“刀具参数”对话框，设置参数后单击“确定”，完成刀具的创建。（二）创建操作（1）在加工创建工具条中，单击“创建操作”命令，系统将弹出“创建操作”对话框。（2）在“创建操作”对话框中，选择“类型”中选择“drill”，然后在“操作子类型”中，选择型腔铣模板图标 PECK-DRILLING 啄钻。在“创建操作”对话框中设置其他参数：程序、刀具、几何体、方法、名称。在“创建操作”对话框中单击“确定” ，指定孔、指定部件表面、指定底面、指定循环方式、进给和速度，如图 6.5 所示。40图 6.5 切削参数（3）生成操作，如图 3-17 所示。图 6.5 钻孔刀路图该零件其他的数控加工编程与上相似，这里不作详述。41图 6.6 曲面加工刀路图图 6.7 粗加工刀路图42图 6.8 曲面加工刀路图（三）后处理先在操作导航器中选中各铣削图标，然后在“加工操作”工具条中单击“后处理”按钮，在“后处理”对话框中，后处理选择“MILL-3-AXIS” ，单位选择“公制/部件” ，单击“确定”后，系统就会生成型腔铣操作的 NC 加工代码，如图 6.9 所示 。图 6.9 后处理6.3 数控仿真加工在文章的最后，为了效验本次设计，安排的切削参数，工艺路线，机床选择，刀具选择等，是否合理，我们使用 UG 软件的仿真加工功能，确43定刀路是否合理，是否有过切，撞刀等问题。选中所有加工程序，点击软件上的确定刀轨，选择 2D 动态仿真。点击开始，得如下图 6.10。4445图 6.10 仿真加工图4647图 6.11 仿真加工图487 加工质量分析7.1 尺寸精度分析在完成首件加工时，应尽可能的把刀补在对刀后的基础上，在加大一些，这样可以更有效的保证首件零件加工尺寸不超差，可以进行第二次加工。首件加工完成后，切勿将零件从机床上取下，应该直接在机床上进行测量，若有问题，可以及时修改，再次切削，避免二次装夹带来的误差。若在实际加工中，尺寸与图上尺寸不符合，可以进行刀补修改，在面板上按下“刀补”按钮，在磨耗中输入要修改的值。若加工的首件，尺寸偏小，可以将相应的刀具的刀补进行正值输入（小多少就输多少） ；若加工的首件尺寸偏大，可以将相应的刀具的刀补进行负值输入。经过反复切削，直至零件加工合格后，方可进行批量生产。在生产过程中，要间断性的测量工件，因为刀具存在磨损。7.2 表面质量分析7.2.1 加工过程对表面质量的影响 工艺系统的振动对工件表面质量的影响 在机械加工过程中工艺系统有时会发生振动，即在刀具的切削刃与工件上正在切削的表面之间除了名义上的切削运动之外，还会出现一种周期性的相对运动。 振动使工艺系统的各种成形运动受到干扰和破坏，使加工表面出现振纹，增大表面粗糙度值，恶化加工表面质量。7.2.2 刀具参数、材料和刃磨质量对表面质量的影响 刀具的几何参数中对表面粗糙度影响最大主要是副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径。在一定的条件下，减小副偏角、主偏角、刀尖圆弧半径都可以降低表面粗糙度。在同样条件下，硬质合金刀具加工的表面粗糙度值低于高速钢刀具，而金刚石、立方氮化硼刀具又优于硬质合金，但由于金刚石与铁族材料亲和力大，故不宜用来加工铁族材料。另外，刀具的前、后刀面、切削刃本身的粗糙度直接影响加工表面的粗糙度，因此，提高刀具的刃磨质量，使刀具前后刀面、切削刃的粗糙度值应低于工件的粗糙度值的 12 级。7.2.3 切削液对表面质量的影响 切削液的冷却和润滑作用能减小切削过程中的界面摩擦，降低切削区温度，使切削层金属表面的塑性变形程度下降，抑制积屑瘤和鳞刺的产生，在生产中49对于不同材料合理选用切削液可大大减小工件表面粗糙度。 7.2.4 工件材料对表面质量的影响 工件材料的性质；加工塑性材料时，由刀具对金属的挤压产生了塑性变形，加之刀具迫使切屑与工件分离的撕裂作用，使表面粗糙度值加大。工件材料韧性越好，金属的塑性变形越大，加工表面就愈越粗糙。加工脆性材料时其切屑呈碎粒状，由于切屑的崩碎而在加工表面留下许多麻点使表面粗糙。 一般韧性较大的塑性材料，加工后表面粗糙度较大，而韧性较小的塑性材料，加工后易得到较小的表面粗糙度。对于同种材料，其晶粒组织越大，加工表面粗糙度越大。因此，为了减小加工表面粗糙度，常在切削加工前对材料进行调质或正火处理，以获得均匀细密的晶粒组织和较高的硬度。7.2.5 切削条件对工件表面质量的影响 与切削条件有关的工艺因素，包括切削用量、冷却润滑情况。中、低速加工塑性材料时，容易产生积屑瘤和鳞刺，所以，提高切削速度，可以减少积屑瘤和鳞刺，减小零件已加工表面粗糙度值；对于脆性材料，一般不会形成积屑瘤和鳞刺，所以，切削速度对表面粗糙度基本上无影响。进给速度增大，塑性变形也增大，表面粗糙度值增大，所以，减小进给速度可以减小表面粗糙度值，但是，进给量减小到一定值时，粗糙度值不会明显下降。正常切削条件下，切削深度对表面粗糙度影响不大，因此，机械加工时不能选用过小的切削深度。 7.2.6 切削速度对表面粗糙度的影响 一般在粗加工选用低速车削，精加工选用高速车削可以减小表面粗糙度。在中速切削塑性材料时，由于容易产生积屑瘤，且塑性变形较大，因此加工后零件表面粗糙度较大。通常采用低速或高速切削塑性材料，可有效地避免积屑瘤的产生，这对减小表而粗糙度有积极作用。50总结通过本次毕业设计，使我对数控加工以及零件的机械加工工艺路线认识更深了一成，同时也使我们认识到我们所学的知识不足以及团队合作力量的伟大。经过这这个学期的学习和该次毕业设计，我基本完成了设计任务，本次老师要求我的毕业设计的内容中要有较高的精度等；所以我选择的零件是板类零件，精度要求比较高、有圆弧、孔及壳体的加工，并且孔和表面有精度要求，符合毕业设计的内容。我在该次毕业设计中遇到了很多困难，比如我在学习软件编程时我就花了很多时间、在做该零件的加工路线中有很多我不懂的地方，我通过询问老师、同学，翻阅资料书、上网等方式把问题解决了。此次毕业设计综合运用了我之前所掌握的知识，如机械制图、机械制造技术、金属工艺学、数控技术及应用等。本次毕业设计的重点在于零件的结构工艺分析，机床的选择，加工方案及顺序的拟定和切削用量等等参数的选择，尤为突出的是数控程序的编制，程序的正确与否是由数控模拟仿真进行校验的，在本次设计中我成功的将模拟仿真完成，证明了我所编制的程序，其中也许会有些错误但是整体来说还是正确的。本次毕业设计的工作量尽管非常大，我还是如期的完成了，此次的所学知识都将是我在以后的工作中的一笔宝贵的财富。51致谢这次毕业设计的完成，首先要感谢我的指导教师，在毕业设计零件数控加工及其说明书编制过程中，给予了精心的指导，并讲解了各项专业要领，提出了宝贵的专业意见。还要感谢曾经的各位任课教师，是他们让我学到了很多知识才使我的毕业设计能够按期完成，感谢学校给予的支持和帮助，感谢同学们的无私帮助。在做毕业设计的时候，有很多不懂的，或者说不精通的把，没办法，只能去图书馆一些一些的自己找相关书籍，把一些理论上的东西有重新复习了边，从而让自己做毕业设计的时候有思路，虽然到最后自己的毕业设计不是很好，但是我花了时间、精力去完成这篇论文。在此，在此由衷的感谢我的辅导老师对我的帮助和辅导，谢谢你不耐其烦的帮我讲解了一些东西，谢谢！ 再次表示衷心的感谢！同时，希望各位老师、读者对此文的不足给予指导并提出宝贵的意见和建议。52参考文献1 肖庆和，吴军数控技术. 北京：北京航空航天大学出版社，20112 曹井新数控加工工艺与编程. 北京：电子工业出版社，20093 李道军.UGNX数控编程M. 北京：中国铁道出版社，20124 江剑锋.CAD/CAM与数控机床加工M. 北京：中国人事出版社，20115 田萍.数控机床加工工艺及设备北M. 北京：电子工业出版社，20056 陈洪涛.数控加工工艺与编程. 北京：高等教育出版社，20037 陈磊.机械制造工艺M. 北京：北京理工大学出版社，20108 王先逵.机械加工工艺手册M. 北京：机械工业出版社，20089 曾向阳等编著. UG基础及应用教程M. 北京：电子工业出版社.200310 缪德建等.CAD/CAM应用技术M. 南京：东南大学出版社，200511 杨伟群.数控工艺培训教程. 北京：清华大学出版社，200212 陈洪涛.数控加工工艺与编程. 北京：高等教育出版社，2003