基于UG的塑料凹模的數(shù)控加工-畢業(yè)論文.doc

摘要隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，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)一些重要行業(yè)的發(fā)展起著越來越重要的作用。隨著科技的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)也在不斷的發(fā)展更新，現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)也稱計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，加工軟件的更新快，CAD/CAM的應(yīng)用是一項(xiàng)實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)。如像UG,PRO/E,MasterCAM,CAXA制造工程師等。數(shù)控技術(shù)是技術(shù)性極強(qiáng)的工作，尤其在模具領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛，所以這要求從業(yè)人員具有很高的機(jī)械加工工藝知識(shí)，數(shù)控編程知識(shí)和數(shù)控操作技能。本文主要通過對(duì)復(fù)雜零件的數(shù)控工藝分析與加工，綜合所學(xué)的專業(yè)知識(shí)，全面考慮可能影響銑削的因素，設(shè)計(jì)其加工工藝和編輯程序，完成要求。關(guān)鍵詞:銑削；CAD/CAM；UG；數(shù)控加工目錄引言.1一、零件加工工藝的分析.11.1零件結(jié)構(gòu)的分析.11.2毛坯、加工余量分析.21.3定位基準(zhǔn)分析.3二、零件的三維造型.32.1UG軟件介紹.32.2基于UG的零件的建模.4三、零件加工工藝過程設(shè)計(jì).63.1機(jī)床選擇.63.2夾具的選擇.73.3工序方案的確定.83.4走刀路線的確定.93.5刀具的選擇.123.6切削用量的選擇.143.7切削液的選擇.173.8對(duì)刀點(diǎn)的選擇.183.9工藝文件編制.19四、零件的數(shù)控加工編程.194.1初始參數(shù)設(shè)定.194.2創(chuàng)建刀具.204.3創(chuàng)建粗加工操作.214.4創(chuàng)建半精加工操作.234.5創(chuàng)建等高加工操作.244.6創(chuàng)建固定軸輪廓加工操作.264.7創(chuàng)建清根加工操作.274.8模擬刀軌及后處理.28結(jié)論.31致謝.32參考文獻(xiàn).321基于UG塑料凹模數(shù)控加工引言在學(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，通過一系列的作業(yè)操作，完成對(duì)零件的加工任務(wù)。通過此次課題，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)。一、零件加工工藝的分析1.1零件結(jié)構(gòu)的分析通過圖形分析可知：1.零件涉及自由曲面、光滑過渡等復(fù)雜造型方法2.零件可以通過建立草圖、拉伸（包括角度拉伸）、倒圓角、掃掠等常用命令進(jìn)行造型23.零件材料為45鋼，而且壁厚較厚，加工中強(qiáng)度足夠夠，不容易變形。4.由于零件存在5度拔模角，所以在三軸加工中心上一次裝夾完成，斜面利用刀具側(cè)刃進(jìn)行加工。5.該零件包括曲面、型腔、島嶼、拔模角等結(jié)構(gòu)，形狀比較復(fù)雜，但是工序相對(duì)容易，表面質(zhì)量和精度要求不高，所以綜合考慮，工序安排比較關(guān)鍵。6.由于內(nèi)腔比較深，所以選刀具要選長一些的刀具，同時(shí)注意刀具剛度。7.為了保證加工精度和表面質(zhì)量，根據(jù)毛胚質(zhì)量（主要是指形狀和尺寸），分析采用一次定位裝夾加工完成，按照先主后次、先近后遠(yuǎn)、先里后外、先粗加工后精加工的原則依次劃分工序加工.。1.2毛坯、加工余量分析（1）毛坯分析根據(jù)零件的設(shè)計(jì)和運(yùn)用領(lǐng)域等方面，零件材料、性能以及現(xiàn)有的設(shè)備要求，選擇零件的材料，板料鋼件為未經(jīng)淬硬處理的45鋼鍛件。材料名稱:優(yōu)質(zhì)碳素鋼，GB699-88。退火鋼抗拉強(qiáng)度:600(MPa)；屈服強(qiáng)度:355(MPa)；延長率:16%斷面收縮率:40%；布氏硬度:197（HB）；特性及應(yīng)用:未熱處理時(shí)：HB229，熱處理：正火。強(qiáng)度較高，塑性和韌性尚好，最常用中碳調(diào)質(zhì)鋼，綜合力學(xué)性能良好，用于制作承受負(fù)荷較大的小截面調(diào)質(zhì)件和應(yīng)力較小的大型正火零件，以及對(duì)心部強(qiáng)度要求不高的表面淬火零件。根據(jù)情況盡量使各個(gè)表面上的余量均勻。由于零件尺寸為300mm250mm100mm，所以選擇毛坯尺寸為310mm260mm110mm的毛料。（2）加工余量的分析根據(jù)精度要求，該圖的尺寸精度要求較高，即需要有余量的計(jì)算，正確規(guī)定加工余量的數(shù)值，是完成加工要求的重要任務(wù)之一。一般加工余量的大小決定于下列因素:表面粗糙度（Ra）；材料表面缺陷層深度；空間偏差；表面幾何形狀誤差；裝夾誤差；實(shí)際的加工要求和材料性能。在具體確定工序的加工余量時(shí)，應(yīng)根據(jù)下列條件選擇大小：對(duì)最后的加工工序，加工余量應(yīng)達(dá)到圖紙上所規(guī)定的表面粗糙度和精度要求；考慮加工方法、設(shè)備的剛性以及零件可能發(fā)生的變形；3考慮零件熱處理時(shí)引起的變形；考慮被加工零件的大小，零件愈大，由于切削力、內(nèi)應(yīng)力引起的變形也會(huì)增加，因此要求加工余量也相應(yīng)地大一些。1.3定位基準(zhǔn)分析定位基準(zhǔn)是工件在裝夾定位時(shí)所依據(jù)的基準(zhǔn)。該零件首先在普通銑床上以一個(gè)毛坯件的一個(gè)平面為粗基準(zhǔn)定位，將毛料的精加工定位面銑削出來，并達(dá)到規(guī)定的要求和質(zhì)量，作為夾持面，再以夾持面為精基準(zhǔn)裝夾來加工零件，最后再將粗基準(zhǔn)面加工到尺寸要求。由于本零件主要是型腔加工，所以只加工六個(gè)面到尺寸，在平口虎鉗上裝夾即可完全定位。二、零件的三維造型2.1UG軟件介紹UG（UnigraphicsNX）是EDS公司出品的一個(gè)產(chǎn)品工程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計(jì)及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗(yàn)證手段。UnigraphicsNX針對(duì)用戶的虛擬產(chǎn)品設(shè)計(jì)和工藝設(shè)計(jì)的需求，提供了經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證的解決方案。來自UGSPLM的NX使企業(yè)能夠通過新一代數(shù)字化產(chǎn)品開放系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)向產(chǎn)品全生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。NX包含了企業(yè)中應(yīng)用最廣泛的集成應(yīng)用套件，用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程和制造全范圍的開發(fā)過程。如今制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是，通過產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，在持續(xù)的成本縮減以及收入和利潤的逐漸增加的要求之間取得平衡。為了真正地支持革新，必須評(píng)審更多的可選設(shè)計(jì)方案，而且在開發(fā)過程中必須根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)中所獲得的知識(shí)更早地做出關(guān)鍵性的決策。NX是UGSPLM新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通過過程變更來驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品革新。NX獨(dú)特之處是其知識(shí)管理基礎(chǔ)，它使得工程專業(yè)人員能夠推動(dòng)革新以創(chuàng)造出更大的利潤。NX可以管理生產(chǎn)和系統(tǒng)性能知識(shí)，根據(jù)已知準(zhǔn)則來確認(rèn)每一設(shè)計(jì)決策。NX建立在為客戶提供無與倫比的解決方案的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，這些解決方案可以全面地改善設(shè)計(jì)過程的效率，削減成本，并縮短進(jìn)入市場的時(shí)間。通過再一次將注意力集中于跨越整個(gè)產(chǎn)品生命周期的技術(shù)創(chuàng)新，NX的成功已經(jīng)得到了充分的證實(shí)。這些目標(biāo)使得NX通過無可匹敵的全范圍產(chǎn)品檢驗(yàn)應(yīng)用和過程自動(dòng)化工具，把產(chǎn)品制造早期的從概念到生產(chǎn)的過程都集成到一個(gè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理和協(xié)同的框架中。工業(yè)設(shè)計(jì)和風(fēng)格造型NX為那些培養(yǎng)創(chuàng)造性的產(chǎn)品技術(shù)革新的工業(yè)設(shè)計(jì)和風(fēng)格提供了強(qiáng)有力的解決方案。利用NX建模，工業(yè)設(shè)計(jì)師能夠迅速地建立和改進(jìn)復(fù)雜的產(chǎn)品形狀，并且使用先進(jìn)的渲染和可視化工具來最大限度地滿足設(shè)計(jì)概念的審美要求。產(chǎn)品設(shè)計(jì)NX包括了世界上最強(qiáng)大、最廣泛的產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用模塊。NX具有高性能的機(jī)械設(shè)計(jì)和制圖功能，為制造設(shè)計(jì)提供了高性能和靈活性，以滿足客戶設(shè)計(jì)任何復(fù)雜產(chǎn)品的需要。NX4優(yōu)于通用的設(shè)計(jì)工具，具有專業(yè)的管路和線路設(shè)計(jì)系統(tǒng)、鈑金模塊、專用塑料設(shè)計(jì)模塊和其他行業(yè)設(shè)計(jì)所需的專業(yè)應(yīng)用程序。仿真、確認(rèn)和優(yōu)化NX允許制造商以數(shù)字化的方式仿真、確認(rèn)和優(yōu)化產(chǎn)品及其開發(fā)過程。通過在開發(fā)周期中較早地運(yùn)用數(shù)字化仿真性能，制造商可以改善產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)減少或消除對(duì)于物理樣機(jī)的昂貴耗時(shí)的設(shè)計(jì)、構(gòu)建，以及對(duì)變更周期的依賴。開發(fā)環(huán)境NX產(chǎn)品開發(fā)解決方案完全支持制造商所需的各種工具，可用于管理過程并與擴(kuò)展的企業(yè)共享產(chǎn)品信息。NX與UGSPLM的其他解決方案的完整套件無縫結(jié)合。這些對(duì)于CAD、CAM和CAE在可控環(huán)境下的協(xié)同，產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字化實(shí)體模型和可視化都是一個(gè)補(bǔ)充。2.2基于UG的零件的建模點(diǎn)擊草圖按鈕，進(jìn)入草圖界面綜合各種方法，建立草圖模型，利于尺寸約束確定形狀單擊完成草圖按鈕，回到建模界面，建立底部模型利用掃掠，建立曲面5利用拉伸操作，建立島嶼利用拉伸、求差等操作，建立型腔綜合各種方法，建立最終模型，效果如圖6三、零件加工工藝過程設(shè)計(jì)3.1機(jī)床選擇數(shù)控機(jī)床的發(fā)展也越來越快，數(shù)控機(jī)床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向發(fā)展。高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強(qiáng)，數(shù)控機(jī)床也實(shí)現(xiàn)多臺(tái)集中控制，甚至遠(yuǎn)距離遙控。高精度：數(shù)控機(jī)床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。高速度：數(shù)控機(jī)床各軸運(yùn)行的速度將大大加快。高柔性：數(shù)控機(jī)床的柔性化將向自動(dòng)化程度更高的方向發(fā)展，將管理、物流及各相應(yīng)輔機(jī)集成柔性制造系統(tǒng)。模塊化：數(shù)控機(jī)床要縮短周期和降低成本，就必然向模塊化方向發(fā)展，這既有利于制造商又有利于客戶。數(shù)控機(jī)床使用范圍越來越大，國內(nèi)國際市場容量也越來越大，但競爭也會(huì)加劇，我們只有緊跟先進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的大方向，并不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進(jìn)水平。不同類型的零件應(yīng)在不同的數(shù)控機(jī)床上加工，要根據(jù)零件的設(shè)計(jì)要求選擇數(shù)控機(jī)床。數(shù)控車床適合于加工形狀比較復(fù)雜的軸類零件盒由復(fù)雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔。數(shù)控立式鏜銑床盒立式加工中心適于加工箱體、箱蓋、平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜平面或立體零件、泵體閥體、殼體等。多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的臥室加工中心還可用于加工各種復(fù)雜的曲線、曲面、葉輪、模具等?？傊煌愋偷牧慵x用相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床加工，易發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效率和特點(diǎn)。數(shù)控銑床加工中心加工柔性比普通數(shù)控銑床優(yōu)越，有一個(gè)自動(dòng)換刀的伺服系統(tǒng)，對(duì)于工序復(fù)雜的零件需要多把刀加工，在換刀的時(shí)候可以減少很多輔助時(shí)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(yùn)用編程技巧，編制高效率的加工程序，對(duì)提高機(jī)床效率往往具有意想不到的效果。綜合以上因素，選擇KVC650加工中心，參數(shù)如下：工作臺(tái)面尺寸（長寬）4051307（mm）主軸錐孔/刀柄形式24ISO40/BT40（MAS403）工作臺(tái)最大縱向行程650mm主配控制系統(tǒng)FANUC0iMate-MC工作臺(tái)最大橫向行程450mm換刀時(shí)間（s）6.5s主軸箱垂向行程500mm主軸轉(zhuǎn)速范圍606000(r/min)工作臺(tái)T型槽（槽數(shù)-寬度間距）5-1660mm快速移動(dòng)速度10000（mm/min）主電動(dòng)機(jī)功率5.5/7.5（kw）進(jìn)給速度5800（mm/min）7脈沖當(dāng)量（mm/脈沖）0.001工作臺(tái)最大承載(kg)700kg機(jī)床外形尺寸(長寬高)(mm)2540mm2520mm2710mm機(jī)床重量(kg)4000kg3.2夾具的選擇1.夾具的選擇機(jī)械制造過程中用來固定加工對(duì)象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置稱為夾具，又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、安全地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗(yàn)夾具、裝配夾具、機(jī)床夾具等。在機(jī)床上加工工件時(shí)，為使工件的表面能達(dá)到圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他表面的相互位置精度等技術(shù)要求，加工前必須將工件裝好（定位）、夾牢（夾緊）。夾具通常由定位元件（確定工件在夾具中的正確位置）、夾緊裝置、對(duì)刀引導(dǎo)元件(確定刀具與工件的相對(duì)位置或?qū)б毒叻较?、分度裝置（使工件在一次安裝中能完成數(shù)個(gè)工位的加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動(dòng)分度裝置兩類）、連接元件以及夾具體（夾具底座）等組成。夾具種類按使用特點(diǎn)可分為：萬能通用夾具。如機(jī)用虎鉗、卡盤、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等，有很大的通用性，能較好地適應(yīng)加工工序和加工對(duì)象的變換，其結(jié)構(gòu)已定型，尺寸、規(guī)格已系列化，其中大多數(shù)已成為機(jī)床的一種標(biāo)準(zhǔn)附件。專用性夾具。為某種產(chǎn)品零件在某道工序上的裝夾需要而專門設(shè)計(jì)制造，服務(wù)對(duì)象專一，針對(duì)性很強(qiáng)，一般由產(chǎn)品制造廠自行設(shè)計(jì)。常用的有車床夾具、銑床夾具、鉆模(引導(dǎo)刀具在工件上鉆孔或鉸孔用的機(jī)床夾具)、鏜模(引導(dǎo)鏜刀桿在工件上鏜孔用的機(jī)床夾具)和隨行夾具（用于組合機(jī)床自動(dòng)線上的移動(dòng)式夾具）?？烧{(diào)夾具?？梢愿鼡Q或調(diào)整元件的專用夾具。組合夾具。由不同形狀、規(guī)格和用