數(shù)控設(shè)計加工論文復(fù)雜數(shù)控加工零件加工工藝和程序設(shè)計

1、 一、課題名稱課題名稱： 復(fù)雜數(shù)控加工零件加工工藝和程序設(shè)計 二、畢業(yè)論文（設(shè)計）主要內(nèi)容畢業(yè)論文（設(shè)計）主要內(nèi)容： 本畢業(yè)設(shè)計針對一個復(fù)雜數(shù)控加工零件進行加工工藝設(shè)計和程序設(shè)計，利 用所學(xué)知識對該零件的圖樣進行分析，制定該產(chǎn)品零件的加工工藝方案，并針 對該零件進行加工程序設(shè)計，完成該零件比較完整的設(shè)計方案。 1 零件分析 2. 零件造型 3 選用加工設(shè)備 4 零件加工工藝分析 5 加工程序設(shè)計 三、計劃進度： 第 8 周 查閱資料、確定設(shè)計方案； 第 911 周 確定工藝方案以及零件的加工路線； 第 12 周 完成畢業(yè)設(shè)計； 第 13 周 答辯。 四、畢業(yè)論文（設(shè)計）結(jié)束應(yīng)提交的材料： 1、

2、畢業(yè)設(shè)計論文； 2、零件圖； 3、零件造型圖 4、ug 生成的加工程序 指導(dǎo)教師 徐昆鵬 教研室主任 2010 年 10 月 18 日 年 月 日 論文真實性承諾及指導(dǎo)教師聲明論文真實性承諾及指導(dǎo)教師聲明 學(xué)生論文真實性承諾學(xué)生論文真實性承諾 本人鄭重聲明：所提交的作品是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨立進行研究 工作所取得的成果，內(nèi)容真實可靠，不存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為。除文 中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不含其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研 究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo) 明。如被發(fā)現(xiàn)論文中存在抄襲、造假等學(xué)術(shù)不端行為，本人愿承擔(dān)本聲明的法 律責(zé)任和一

3、切后果。 畢業(yè)生簽名： 日 期： 指導(dǎo)教師關(guān)于學(xué)生論文真實性審核的聲明指導(dǎo)教師關(guān)于學(xué)生論文真實性審核的聲明 本人鄭重聲明：已經(jīng)對學(xué)生論文所涉及的內(nèi)容進行嚴格審核，確定其內(nèi)容 均由學(xué)生在本人指導(dǎo)下取得，對他人論文及成果的引用已經(jīng)明確注明，不存在 抄襲等學(xué)術(shù)不端行為。 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 摘要 本文簡單的介紹了數(shù)控技術(shù)、數(shù)控的發(fā)展趨勢、數(shù)控加工工藝、ug 在數(shù) 控方面的應(yīng)用（三維造型與數(shù)控自動加工）及手工編程。主要運用所學(xué)知識對 零件圖進行工藝分析、制定工藝路線、確定工藝方案，包括機床的選擇、基準(zhǔn) 的選擇、確定裝夾方式、刀具的介紹與選擇、切削用量及切削液的選擇，深入 了解了零件制造的全過程，

4、加工完成后零件也達到了加工要求。并運用 ug 軟 件在數(shù)控加工方面的功能進行三維造型和自動編程與加工，通過三維造型了解 零件的工藝特點，通過加工模擬零件的加工過程，通過自動編程以最簡單、最 快捷的方式生成了 g 代碼，并且達到了預(yù)期要求。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù) 加工工藝 ug 編程 abstract this article describes a simple numerical control technology, the development trend of cnc, cnc machining technology, ug in the application of cnc (

5、cnc automatic three-dimensional modeling and processing) and manual programming. the main use of the knowledge of the parts diagram for process analysis, development of process routes, determine the process plan, including the machines choice, the choice of benchmarks to determine the clamping metho

6、d, the introduction and selection tool, cutting parameters and the choice of cutting fluid, in-depth understanding of whole process of manufacturing of parts, the processing is complete part processing requirements are met. and using ug softwares capabilities in cnc machining three-dimensional model

7、ing and automatic programming and processing, through the three-dimensional modeling to understand part of the process characteristics, through the processing of the processing of analog components, by automatically programming the easiest and fastest way to generate the g code, and met expectations

8、. key words: numerical control technology processing technology ug programming 目錄目錄 第一章 緒論7 1.1 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢.7 1.1.1 繼續(xù)向開放式、基于 pc 的第六代方向發(fā)展7 1.1.2 向高速化和高精度化發(fā)展7 1.1.3 向智能化方向發(fā)展7 1.2 ug 數(shù)控銑削編程的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用 .8 1.2.1 數(shù)控編程模塊8 1.2.2 刀具軌跡的生成8 1.2.3 刀具軸的導(dǎo)動方式10 1.2.4 刀具軌跡編輯的修改10 1.2.5 加工仿真10 1.2.6 后置處理10 1.2.7 切削參數(shù)庫

9、設(shè)置11 1.2.8 cam 二次開發(fā)功能接口11 1.3 unigrahpicsnx/cam 數(shù)控編程流程.12 第二章 零件圖紙的工藝分析13 2.1 零件圖分析.13 2.1.1 讀圖和審圖13 2.1.2 零件結(jié)構(gòu)的工藝性14 2.2 毛坯、余量分析.15 2.2.1 毛坯的種類15 2.2.2 加工余量15 第三章 加工準(zhǔn)備及工藝路線的確定16 3.1 機床及工藝裝備的選擇.16 3.1.1 夾具的選擇.17 3.1.2 刀具選擇17 3.2 基準(zhǔn)的選擇.18 3.3 切削用量及切削液的選擇.19 3.3.1 吃刀量19 3.3.2 進給速度20 3.3.3 切削速度21 3.3.4

10、 切削液的選擇22 3.4 確定工藝路線.23 3.5 確定進給路線.23 3.6 數(shù)控加工工序卡.24 第四章 ug 加工和編程設(shè)計26 4.1 加工并生成程序.26 4.1.1 工藝參數(shù)設(shè)定26 4.1.2 生成加工軌跡27 4.1.3 生成部分程序29 4.1.4 例舉自動生成的程序30 4.2 手工編程.39 參考文獻42 附錄43 致謝44 第一章 緒論 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機床運動和工作過程進行控制的技術(shù)，它是集傳 統(tǒng)的機械制造技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技 術(shù)和光機電技術(shù)等于一體的現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，具有高精度、高效率、柔 性自動化等特點，對制造業(yè)實

11、現(xiàn)柔性自動化、集成化和智能化起著舉足輕重的 作用。數(shù)控裝備則是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè) 的滲透而形成的機電一體化產(chǎn)品。數(shù)控技術(shù)是制造自動化的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代制造 裝備的靈魂核心，是國家工業(yè)和國防工業(yè)現(xiàn)代化的重要手段，關(guān)系到國家戰(zhàn)略 地位，體現(xiàn)國家綜合國力水平，其水平的高低和數(shù)控裝備擁有量的多少是衡量 一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標(biāo)志。 1.1 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢 數(shù)控加工的發(fā)展趨勢包括繼續(xù)向開放式、基于 pc 的第六代方向發(fā)展、向高 速化和高精度化發(fā)展、向智能化方向發(fā)展。 1.1.11.1.1 繼續(xù)向開放式、基于繼續(xù)向開放式、基于 pcpc 的第六代方向發(fā)展的第六代方向發(fā)

12、展 基于 pc 所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點，更 多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。至少采用 pc 機作為它的前端機，來處 理人機界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的任務(wù)。pc 機所 具有的友好的人機界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠程通訊，遠程診斷和維 修將更加普遍。 1.1.21.1.2 向高速化和高精度化發(fā)展向高速化和高精度化發(fā)展 這是適應(yīng)機床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。 1.1.31.1.3 向智能化方向發(fā)展向智能化方向發(fā)展 隨著人工智能在計算機領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將 不斷提高。 （1）應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù) 數(shù)控系統(tǒng)能在運行

13、過程中檢測一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)， 達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。 （2）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工 將熟練工人和專家的經(jīng)驗，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工 藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。 （3）引入故障診斷專家系統(tǒng) 在設(shè)備故障診斷系統(tǒng)中借助多種數(shù)學(xué)原理和系統(tǒng)理論，形成了多種不同的 診斷方法。 （4）智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置 可以通過自動識別負載，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運行狀 態(tài)。 1.2 ug 數(shù)控銑削編程的關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用 unigrahics nx/cam 有以下重要組成部分：三維建模、刀具軌跡設(shè)計、刀 具軌跡編輯修改、加工仿真、后置處理、數(shù)

14、控編程模板、切削參數(shù)庫設(shè)計和二 次開發(fā)功能接口等。 1.2.11.2.1 數(shù)控編程模塊數(shù)控編程模塊 使用數(shù)控編程模板有利于利用已有的經(jīng)驗和專家知識，達到企業(yè)內(nèi)部資源 共享的目的。系統(tǒng)提供了加工程式模板、刀具模板、加工對象模板和刀具軌跡 模板。在模板中不斷注入數(shù)控編程員、加工工藝師和技術(shù)工人等的知識、經(jīng)驗 和習(xí)慣，建立起規(guī)范的數(shù)控加工工藝過程，為強化企業(yè)生產(chǎn)管理、提高產(chǎn)品的 加工效率和質(zhì)量打下良好的工藝技術(shù)基礎(chǔ)。cam 系統(tǒng)創(chuàng)建用戶自己的模板可以 將預(yù)先的加工順序、工藝參數(shù)和切削參數(shù)設(shè)置好。針對相似的零件加工 對象， 應(yīng)用模板可以大幅度提供數(shù)控編程的效率和質(zhì)量，尤其是在模具行業(yè)對形似的 成組零

15、件的加工。例如，在制造模具時將加工凸模和凹模時的最佳工藝過程定 義為加工模板，在加 工新的產(chǎn)品對象時，只需調(diào)用模板文件，選擇所需的幾何 體，并起動這個流程即可。用戶通 過加工向?qū)Х浅Ｈ菀椎貜哪０逯蝎@得專家級 的制造過程指導(dǎo)。通過向?qū)?，預(yù)先定義的模板可以被激活，并通過簡單的交互 快速生成數(shù)控加工刀具軌跡。 unigraphics nx 系統(tǒng)提供了基本的數(shù)控編程模板，以 shops_diemould 模 板集為例，其配置文件 shops_diemold.dat 位于 machresourceconfiguration 中，模板集文件 shops_diemold.opt 則位于 machresour

16、cetemplate 目錄下。用戶可根據(jù)本企業(yè)的經(jīng)驗創(chuàng)建自己的程式、 粗精加工、刀具、產(chǎn)品等類型的編程模板。利用模板之前，需要對不同產(chǎn)品類 的零件的不同加工方式的模板進行整理與收集。在創(chuàng)建模板時可按加工方式進 行分類，對于 系列化或相似的加工工藝，如凸凹模具類零件的加工等，則可以 包含粗精加工方案、刀具及 工藝參數(shù)的選擇等完整的加工流程模板。模板的定 義可根據(jù)產(chǎn)品加工要求與幾何特征劃分， 也可根據(jù)產(chǎn)品加工要求與材料等多種 方式進行劃分。 1.2.21.2.2 刀具軌跡的生成刀具軌跡的生成 系統(tǒng)提供了鉆孔循環(huán)、攻絲和鏜孔等點位加工編程模塊，具有多種輪廓加 工、等高環(huán)切、行切以及島嶼加工平面銑削等

17、編程功能。其提供的 35 坐標(biāo)復(fù) 雜曲面的固定軸與變軸加工編程功能，可以任意控制刀具軸的矢量方向，具有 曲面輪廓、等高分層、參數(shù)線加工、曲面流線、陡斜面和曲面清根等多種刀具 軌跡控制方式。 (1)ug/planar milling(ug 平面銑削) ug 平面銑削模塊功能，包括多次走刀輪廓銑、仿形內(nèi)腔銑、z 字形走刀銑 削，規(guī)定避開夾具和進行內(nèi)部移動的安全余量，提供型腔分層切削功能、凹腔 底面小島加工功能，對邊界和毛料幾何形狀的定義、顯示未切削區(qū)域的邊界， 提供一些操作機床輔助運動的指令，如冷卻、刀具補償和夾緊等。 (2)ug/core 冷軋型 材尺寸較小，精度較高，多用于毛坯精度要求較高的中

18、、小零件，適用于自動 機床加工。 （4）焊接件：對于大件來說，焊接件簡單、方便，特別是單件、小批量的 生產(chǎn)可大大縮短生產(chǎn)周期;但焊接后變形大，需經(jīng)時效處理。 （5）冷壓件：適用于形狀復(fù)雜的板料零件，多用于中、小尺寸零件的大批 量加工。 該零力選用 45 鋼，45 鋼屬于中碳鋼，這類鋼調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合 力學(xué)性能，即既具有較高的強度、硬度，又具有較好的塑性、韌性，是優(yōu)質(zhì)碳 素結(jié)構(gòu)鋼中應(yīng)用最廣泛的一類。該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但就加工來說，還是易于加 工的。 2.2.22.2.2 加工余量加工余量 加工余量大小，直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。加工余量過大，不僅 增加機械加工勞動量，降低生產(chǎn)率，而且

19、增加材料、工具和電力的消耗，增加 成本。但若加工余量過小，又不能消除前工序的各種誤差和表面缺陷，甚至產(chǎn) 生廢品。因此，必須合理地確定加工余量。其確定的方法有：經(jīng)驗估算法、查 表修正法、分析計算法。首先根據(jù)工藝人員的經(jīng)驗來確定加工余量。為避免產(chǎn) 生廢品，所確定的加工余量一般偏大。要準(zhǔn)確余量則需要根據(jù)有關(guān)手冊，查得 加工余量的數(shù)值，然后根據(jù)實際情況進行適當(dāng)修正。 該零件的加工余量如下：粗加工上下平面余量 0.1mm ，半精加工內(nèi)輪廓單 邊留 0.3mm 余量，半精加工外輪廓單邊留 0.3mm 余量。 第三章 加工準(zhǔn)備及工藝路線的確定 在對零件進行加工前要對零件進行許多分析，如裝夾方式、基準(zhǔn)選擇、確

20、 定坐標(biāo)零點、刀具選擇及機床選擇等。 3.1 機床及工藝裝備的選擇 對于某個零件而言，并非全部加工工藝過程都適合在數(shù)控機床上完成，而 往往只是其中的一部分適合于數(shù)控加工。這就需要對零件圖樣進行仔細的工藝 分析，選擇那些最適合、最需要進行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。在選擇時，應(yīng)考 慮各方面因素，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢。選擇時應(yīng)考慮以下因素： （1）通用機床無法加工的內(nèi)容。 （2）通用機床難加工、質(zhì)量也難以保證的內(nèi)容應(yīng)作為重點選擇的內(nèi)容。 （3）通用機床效率低、工人勞動強度大的內(nèi)容。 從精度和效率兩方面對數(shù)復(fù)雜零件的加工藝進行分析，加工精度必須達到 圖紙的要求，同時又能充分合理地發(fā)揮機床的功能，提高生產(chǎn)

21、效率。根據(jù)以上 條件可選擇兩軸半以上的數(shù)控銑床。本零件選用大連機床廠 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 3-1 下。 表表 3-13-1 xd-40axd-40a 型數(shù)控銑床基本參數(shù)型數(shù)控銑床基本參數(shù) 機床重 4400kg 最大載重 500kg 800mm 長 工作臺 400mm 寬 x600mm y420mm 坐標(biāo)范圍 z520mm 軸承錐孔 no.40(7:24) 最大鉆孔直徑 22 最大鏜孔直徑 100 主軸最高轉(zhuǎn)速 8000rmin 主軸功率 7.5/11kw x、y、z 向切削進給速度 0-10000 mmmin x24 mmin y

22、24 mmin 快速進給速度 z20 mmin 工作電源 380v 3.1.13.1.1 夾具的選擇夾具的選擇 機床夾具的種類很多，按使用的機床類型分為車床夾具、銑床夾具、鉆床 夾具、鏜床夾具、加工中心夾具等。而按專門化程度劃分來說，該零件使用的 是立式數(shù)控銑床。零件又屬于平面類零件，應(yīng)使用通用夾具，通用夾具是已經(jīng) 標(biāo)準(zhǔn)化、無需調(diào)整或稍加調(diào)整就可以用來裝夾不同工件的夾具。 所以這里我們使用的是精密平口鉗。 3.1.23.1.2 刀具選擇刀具選擇 刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機交互狀態(tài)下進行。應(yīng)根據(jù)機床的加工能力、 工件材料的性能、加工工序、切削用量，以及其他相關(guān)因素正確選用刀具及刀 柄。刀具選擇

23、總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足 加工要求的前提下，盡量選擇較短的刀柄，以提高刀具加工時的剛性。選擇合 適的刀具和參數(shù)，對于金屬切削加工，能起到事半功倍的效果。 刀具材料選用硬質(zhì)合金，鉆頭和鉸刀選用高速鋼。且切削速度比高速鋼高 410 倍，但其沖擊韌性與抗拉強度遠比高速鋼差。而銑刀種類繁多，在使用時 要根據(jù)加工部位、表面粗糙度、精度等來選用，根據(jù)圖形的精度和加工部位來 看，所選刀具卡見表 3-1。 標(biāo)準(zhǔn)可轉(zhuǎn)位面銑刀的直徑為 16-630 mm。粗銑時，銑刀直徑要小些，因為 粗銑切削力大，選小直徑銑刀可減小切削扭距。精銑時，銑刀直徑要選大些， 盡量包容工件整個加工寬度，以

24、提高加工精度和效率，并減小相鄰兩次進給之 間的接刀痕跡。 由于數(shù)控機床要求銑刀能快速自動裝卸，而立銑刀刀柄部結(jié)構(gòu)有很大不同。 一般由專業(yè)廠家按照一定的規(guī)范制造成統(tǒng)一形式、尺寸的刀柄。直徑大于 40160mm 立銑刀可做成套式結(jié)構(gòu)。立銑刀的有關(guān)尺寸參數(shù)，推薦用下述經(jīng)驗 數(shù)據(jù)選取： 刀具半徑r應(yīng)小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑，r一般取r=(0.80.9) r。 零件的加工高度h(1/41/6)r，以保證刀具有足夠的剛度。 對于深槽，選取l=h+(510)mm(l為刀具切削部分長度)。 加工肋時，刀具直徑為d=(510)b(b為肋的厚度)。 選擇的刀具如下： 80 盤銑刀，用于外輪廓粗、精加工。 1

25、0 立銑刀，用于外輪廓粗精加工。 16 立銑刀，用于內(nèi)輪廓粗精加工。 a2 中心鉆，用于 32mm、10h7、4-m10 的中心孔。 20 鉆頭，用于預(yù)鉆 32mm孔。 32 精鏜刀，精鏜 32mm 通孔至尺寸要求。 8.5 鉆頭，用于 4-m10 鉆孔。 9.6 鉆頭，用于 10h7 鉆孔。 10h7 鉸刀，用于鉸 10h7孔。 r5 球頭刀，用于圓弧面加工。 m10 絲錐，用于螺紋加工。 表表 3-13-1 復(fù)雜零件加工刀具清單復(fù)雜零件加工刀具清單 序號名稱規(guī)格數(shù)量備注 1 面銑刀150mm（r 型面銑刀） 1 2 立銑刀10mm 2 3 球頭銑刀 r5mm1 4 立銑刀16mm 2 5

26、中心鉆 a21 6 鉆頭20mm 1 7 鉆頭8.5mm、 1 8 鉆頭9.6mm 1 9 鏜刀32mm 1 10 鉸刀10h7mm 1 11 絲錐m10 的絲錐 1 3.2 基準(zhǔn)的選擇 （1）基準(zhǔn)重合原則 以設(shè)計基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合誤差，調(diào)整法加工零件時，如果 基準(zhǔn)不重合將出現(xiàn)基準(zhǔn)不重合誤差。所謂調(diào)整法，是在預(yù)先調(diào)整好刀具與機床 的相對位置，并在一批零件的加工過程中保持這種相對位置的加工方法。與之 相對應(yīng)的是試切法加工，即試切一測量一調(diào)整一再試切，循環(huán)反復(fù)直到零件達 到尺寸要求為止。試切法適用于單件小批生產(chǎn)下的逐個零件加工。 （2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)來加工工件上的各個

27、加工表面。以避免基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換帶 來的誤差，利于保證各表面的位置精度,簡化工藝規(guī)程,夾具設(shè)計和制造縮短生 產(chǎn)準(zhǔn)備周期。典型的基準(zhǔn)統(tǒng)一原則是軸類零件、盤類零件和箱體類零件。軸的 精基準(zhǔn) 為軸兩端的中心孔，齒輪是典型的盤類零件，常以中心孔及個端面為精 加工基準(zhǔn)，而箱體類常以一個平面及平面上的兩個定位用工藝孔為精基準(zhǔn)。 （3）自為基準(zhǔn)原則 當(dāng)某些精加工表面要求加工余量小而均勻時，可選擇該加工表面本身作 為定位基準(zhǔn)，以搞高加工面本身的精度和表面質(zhì)量。 （4）互為基準(zhǔn)原則 能夠提高重要表面間的相互位置精度，或使加工余量小而均勻。 （5）裝夾方便原則所選定位基準(zhǔn)應(yīng)能使工件定位穩(wěn)定，夾緊可靠，操作方 便，夾具結(jié)

28、構(gòu)簡單。 以上每項原則只能說明一個方面的問題，理想的情況是使基準(zhǔn)既“重合” 又“統(tǒng)一”，同時又能使定位穩(wěn)定、可靠，操作方便，夾具結(jié)構(gòu)簡單。但實際 運用中往往出現(xiàn)相互矛盾的情況，這就要求從技術(shù)和經(jīng)濟兩方面進行綜合分析， 抓住主要矛盾，進行合理選擇。 還應(yīng)該指出，工件上的定位精基準(zhǔn)，一般應(yīng)是工件上具有較高精度要求的 重要工作表面，但有時為了使基準(zhǔn)統(tǒng)一或定位可靠，操作方便，人為地制造一 種基準(zhǔn)面，這些表面在零件的工件中并不起作用，僅僅在加工中起定位作用， 如頂尖孔、工藝搭子等。這類基準(zhǔn)稱為輔助基準(zhǔn)。 該零件設(shè)計基準(zhǔn)在毛坯料右下角。根據(jù)上述原則，將工件坐標(biāo)系的原點設(shè)定 在毛坯上表面，島嶼對角線焦點位置

29、。為使數(shù)控編程方便，將圖紙轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)。 3.3 切削用量及切削液的選擇 在一定切削條件下，合理選擇切削用量是提高切削效率、保證刀具耐用度 和加工質(zhì)量的主要手段。 數(shù)控銑床的切削用量包括切削速度 vc、進給速度 、背吃刀量和側(cè)吃 f v p a 刀量。切削用量的選擇方法是考慮刀具的耐用度，先選取背吃刀量或側(cè)吃刀 c a 量，其次確定進給速度，最后確定切削速度。 3.3.13.3.1 吃刀量吃刀量 如圖 3-1 所示，背吃刀量為平行于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為 p a mm，端銑時為切削層深度，圓周銑削時為被加工表面的寬度。側(cè)吃刀量 p a p a 為垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為

30、mm，端銑時為被加工表面寬 c a c a 度，圓周銑削時為切削層深度。端銑背吃刀量和圓周銑側(cè)吃刀量的選取主要 c a 由加工余量和對表面質(zhì)量要求決定。 （1）工件表面粗糙度要求為 ra3.212.5m，分粗銑和半精銑兩步銑削加 工，粗銑后留半精銑余量 0.5 1.0mm。 圖圖 3-13-1 銑刀銑削用量銑刀銑削用量 （2）工件表面粗糙度要求為 ra0.83.2m，可分粗銑、半精銑、精銑三步 銑削加工。半精銑時端銑背吃刀量或圓周銑削側(cè)吃刀量取 1.52mm，精銑時圓 周銑側(cè)吃刀量取 0.30.5mm，端銑背吃刀量取 0.51mm。 該工件的表面粗糙度為 ra3.2，孔及型腔粗糙度為 ra1.

31、6，其余為 ra3.2。 應(yīng)采用半精銑、精銑， 半精銑吃刀量 2mm，精銑吃刀量 1mm。 3.3.23.3.2 進給速度進給速度 進給速度指單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進給方向的相對位移，單位為 mm/min。它與銑刀轉(zhuǎn)速 n、銑刀齒數(shù) z 及每齒進給量 (單位為 mm/z)有關(guān)。 z f 進給速度的計算公式： =z n （3- f v z f 1） 式中: 每齒進給量的選用主要取決于工件材料和刀具材料的機械性能、 z f 工件表面粗糙度等因素。當(dāng)工件材料的強度和硬度高，工件表面粗糙度的要求 高，工件剛性差或刀具強度低，值取小值,每齒進給量的選用參考表見表 3- z f 2。 表表 3-23-2

32、銑刀每齒進給量銑刀每齒進給量參考表參考表 z f 每 齒 進 給 量 (mm/z) z f 粗銑精銑 工件材料 高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀 鋼0.100.150.100.25 鑄鐵0.120.200.150.30 0.020.050.100.15 3.3.33.3.3 切削速度切削速度 表表 3-43-4 銑削時的切削速度參考表銑削時的切削速度參考表 切削速度 vc (m/min) 工件材料硬度（hbs） 高速鋼銑刀硬質(zhì)合金刀具 225 184266150 鋼 225325123654120 3254256213675 190 213666150 1902609184590

33、鑄鐵 1603204.5102130 銑削的切削速度與刀具耐用度 t、每齒進給量、背吃刀量、側(cè)吃刀 z f p a 量以及銑刀齒數(shù) z 成反比，與銑刀直徑 d 成正比。其原因是、z e a z f p a e a 增大時，使同時工作齒數(shù)增多，刀刃負荷和切削熱增加，加快刀具磨損，因此 刀具耐用度限制了切削速度的提高。表 3-4 列出了銑削切削速度的參考值。 c v 而具體選用公式為=/1000 （3-2） c vnd 例舉10、16 的立銑刀計算過程： 10 的立銑刀選擇的切削速度=100m/min，每齒進給量=0.2mm/z。根據(jù)公 c v z f 式（3-1）、（3-2）可得： 主軸轉(zhuǎn)速：n

34、=1000/=1000 x100/3.14x10=3184r/min c vd 進給速度：=z n =0.2x2x3184=1273mm/min f v z f 16 的立銑刀選擇的切削速度=100m/min，每齒進給量=0.2mm/z。根據(jù)公 c v z f 式（3-1）、（3-2）可得： 主軸轉(zhuǎn)速：n=1000/=1000 x100/3.14x16=1990r/min c vd 進給速度：=z n =0.2x2x1990=796mm/min f v z f 選用的參數(shù)如表 3-4。 表表 3-43-4 切削用量切削用量 切削用量切削用量工藝裝備及編號工藝裝備及編號 工序工序工序內(nèi)容工序內(nèi)容

35、 吃刀量吃刀量主軸轉(zhuǎn)速主軸轉(zhuǎn)速 進給速進給速 度度 刀具刀具量具量具 夾夾 具具 粗2560120 1 銑表 面 精198080 150 的盤銑刀 粗22000800 2 外輪 廓 精1 31841273 10 的立銑刀 粗21500600 3 內(nèi) 輪廓 精11990796 16 的立銑刀 4鉆中心孔287060a2 的中心鉆 5攻螺紋18060m10 的絲錐 機 用 平 口 虎 鉗 3.3.43.3.4 切削液的選擇切削液的選擇 切削液是為提高切削加工效率而使用的液體。它可有效地減小摩擦，改善 散熱條件，從而降低切削力、切削溫度和刀具磨損，提高生產(chǎn)率和加工表面質(zhì) 量。切削液具有冷卻、潤滑、清

36、洗和防銹作用，常用的切削液有乳化液和切削 油。 切削該工件時使用的是硬質(zhì)合金刀具，由于它的耐熱性好，所以一般不使 用切削液。若要使用，則必須大量注射，以免硬質(zhì)合金刀具因冷熱不均產(chǎn)生裂 紋。 3.4 確定工藝路線 （1）工序的劃分 在數(shù)控機床上加工零件與普通機加工相比，工序可以比較集中。根據(jù) 數(shù)控加工的特點，數(shù)控加工工序的劃分有幾種方法。 加工該零件按粗、精加工劃分工序，根據(jù)工件的加工精度要求、剛度 和變形等因素，將零件的粗、精加工分開，先粗加工，后精加工。 （2）工步的劃分 劃分工步主要是從加工精度和效率方面考慮。合理的工藝不僅要保證加工 出符合圖樣要求的工件，同時應(yīng)使機床的功能得到充分發(fā)揮。

37、因此，在一個工 序內(nèi)往往需要采用不同的刀具和切削用量，對工件的不同表面進行加工。對于 比較復(fù)雜的工序，為了便于分析和描述，常在工序內(nèi)又細分工步。就本工件的 加工而言，劃分時應(yīng)注意一下幾點原則： 同一加工表面按粗加工、半精加工、精加工依次完成，還是全部加工表 面都先粗加工后精加工分開進行，主要要依據(jù)零件的精度要求考慮。 6銑曲面100030r5 的球頭銑刀 7鉆 4 個通孔81315608.5 的鉆頭 8預(yù)鉆10 通孔81420609.6 的鉆頭 9預(yù)鉆32 通孔1515604020 的鉆頭 10銑孔322150060016 的立銑刀 11精鏜孔320.155006032 的精鏜刀 12 對孔進

38、行精加 工 0.2501010h7 的鉸刀 對于既要加工平面又要加工孔的地方，可以采用“先面后孔“原則劃分 工步。先加工面可提高孔的加工精度，因為銑平面時切削力較大，工件易發(fā)生 變形，而先銑平面后鏜孔，則可使其變形有一段時間恢復(fù)，減少由于變形引起 的對孔的精度的影響。反之，如先鏜孔后銑面，則銑削平面時極易在孔口產(chǎn)生 飛邊、毛刺，進而破壞孔的精度。 按所用刀具劃分工步。某些機床工作臺回轉(zhuǎn)時間比換刀時間短，可采用 刀具集中的方法劃分工步，以減少換刀次數(shù)，縮短輔助時間，提高加工效率。 在一次裝夾中，盡可能完成所有能加工的表面，有利于保證表面相互位 置精度的要求。 （3）加工順序的安排 加工順序的安排

39、應(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛皮狀況，結(jié)合定位和夾緊的需要一 起考慮，重點應(yīng)保證工件的剛性不被破壞，盡量減少變形。加工順序的安排應(yīng) 遵循一些原則： 基準(zhǔn)先行。上道工序的加工能為后面的工序提供精基準(zhǔn)和合適的夾緊表面。 先面后孔，先簡單后復(fù)雜。 先粗后精，粗、精分開。 減少安裝次數(shù)。以相同定位、夾緊方式安裝的工序，最好接連進行，以減少 重復(fù)定位次數(shù)、換刀和夾緊次數(shù)。 3.5 確定進給路線 在數(shù)控加工中，刀具刀位點相對于工件運動的軌跡稱為進給路線。進給路 線不僅包括切削加工時的進給路線，還包括刀具到位、對刀、退刀和換刀等一 系列過程的刀具運動路線。進給路線不僅反映了幾個內(nèi)容，也說明了加工順序。 確定進給路線。

40、主要是確定粗加工及空行程的進給路線，因為精加工的進給 路線基本上是按零件的輪廓進行的。在確定時還要注意一些問題： （1）選擇工件剛性破壞小的路線，以減少加工變形對加工精度的影響。 （2）尋求最短的進給路線，以提高加工效率。 （3）切入和切出的路線應(yīng)考慮外延，以保證加工的表面質(zhì)量。 （4）完工時的最后一刀應(yīng)一次走刀連續(xù)加工，以免產(chǎn)生刀痕等缺陷。 此外，確定進給路線時，還要考慮工件的形狀與剛度、加工余量大小、機 床與刀具的剛度等情況，確定是一次進給還是多次進給來完成加工，確定刀具 的切入與切出方向以及在銑削加工中試采用順銑還是逆銑的銑削方式等。 該零件的加工路線按照上面的原則，首先我們要保證內(nèi)外型

41、面孔 10h7 位 置精度。 (1).銑平面：粗精銑下端面翻轉(zhuǎn)工件粗精銑上平面。 （80 盤銑刀） (2).鉆：鉆通孔 10h7。 （9.6 鉆頭） (3).鉆：預(yù)鉆 20 的通孔。 （20 鉆頭） (4).鉆：4-m10 的螺紋孔。 （8.5 鉆頭） (5).半精銑內(nèi)輪廓：半精銑內(nèi)輪廓至尺寸，單邊留余量 0.3mm。 （16 立銑 刀） (6).精銑內(nèi)輪廓：精銑內(nèi)輪廓至尺寸。 （16 立銑刀） (7).銑孔：銑 16 的孔至尺寸 31.7mm。 （16 立銑刀） (8).鏜孔：鏜 32 的孔至尺寸要求。 （32 鏜刀） (9).半精銑外輪廓：半精銑外輪廓至尺寸，單邊留余量 0.3mm。 （1

42、0 立銑 刀） (10).精銑外輪廓：精銑外輪廓至尺寸。 （10 立銑刀） (11).鉸孔：鉸 10h7 的孔。 （10 鉸刀） (12).攻螺紋：攻 4-m10 螺紋孔。 （m10 絲錐） （13）.倒角：r3 的圓弧倒角。 (14).銑曲面：加工曲面 r25 至尺寸。 （r5 球頭銑刀） 3.6 數(shù)控加工工序卡 為了更好地指導(dǎo)編程和加工操作，把該零件的加工順序、所用刀具和切削 用量等參數(shù)編入下表 3-5 所示復(fù)雜零件數(shù)控加工工序卡中。 表表 3-53-5 復(fù)雜零件加工生產(chǎn)加工工藝卡復(fù)雜零件加工生產(chǎn)加工工藝卡 材料名 稱 夾具名稱使用設(shè)備 45#鋼 機用平口 鉗 數(shù)控銑床 xd-40a 工序

43、號工種工序內(nèi)容 刀具規(guī)格 mm 備注 1 粗精銑下 表面 粗精銑零件下表面至 ra3.2 150mm 面銑刀 2 粗精銑上 表面 粗精銑零件下表面至 ra3.2，保證：上下表面 的平行度 150mm 面銑刀 3 鉆中心孔 鉆 10h7、32、4-m10 的中心孔 a2 中心鉆 3 鉆孔 鉆通孔 10h7。保證： 10h7，102.2870.01 7mm。 9.6 的麻花鉆 4 鉆孔 鉆通孔 20。保證： 1360.02mm。 20 的麻花鉆 5 鉆孔 鉆螺紋孔 4-m10。保證： 960.1 , 760.1 8.5 的麻花鉆 6 銑內(nèi)輪廓 保證：， 046 . 0 0 80 ，ra1.6um。

44、 054 . 0 0 100 16 的立銑刀 7 銑外輪廓 保證： ,80.05，30.92 027 . 0 0 12 10 的外銑刀 80.1，ra1.6um 8 銑孔 銑 32，保證：保證 31.7mm 的尺寸精度 16 的立銑刀 9 鏜孔 鏜 32，保證： ，1360.02mm。 039 . 0 0 32 32 的鏜刀 10 倒角 倒 r3 圓角。 10 的立銑刀 11 攻螺紋 4-m10 孔螺紋的加工 10 的絲錐 12 曲面 圓弧曲面的加工。保證： ra3.2um r5 的球頭刀 第四章 ug 加工和編程設(shè)計 ug 是一種功能強大的軟件，在本零件的造型中我們用到的是 ug 的建模和

45、加工模塊。 4.1 加工并生成程序 通過草圖拉伸對毛坯進行設(shè)定，同時要確定毛坯中心在系統(tǒng)坐標(biāo)系（繪圖 坐標(biāo)系）中的坐標(biāo)值。因為該例繪圖原點在圖形的底平面上，所以毛坯中心的 坐標(biāo)值設(shè)定值為（0,0,0） 。注意對刀時，刀具找正毛坯中心后，要按該坐標(biāo)值 設(shè)定毛坯中心。然后進入 ug 加工模塊，首先設(shè)定加工坐標(biāo)系、工件加工的安全 平面，對工件進行加工。 4.1.14.1.1 工藝參數(shù)設(shè)定工藝參數(shù)設(shè)定 首先我們定義刀具參數(shù)，根據(jù)列出的刀具清單。例如 12 立銑刀參數(shù)及圖 形如圖 4-1、4-2 所示，其它刀具按照各自參數(shù)設(shè)定。 圖圖 4-14-1 刀具顯示刀具顯示 圖圖 4-24-2 創(chuàng)建刀具創(chuàng)建刀具

46、 4.1.24.1.2 生成加工軌跡生成加工軌跡 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，我們也用到上述四種加工方法。在這里我們例舉件一薄壁 a 的加工進行說明，薄壁 a 分為內(nèi)型腔和外輪廓，其加工路線是粗加工、半精 加工、精加工。 內(nèi)型腔加工粗加工時選擇并輸入圖 4-3、圖 4-4、圖 4-5 的內(nèi)容，選用一般 平面銑，刀具選擇 16 的。 圖圖 4-34-3 確定加工內(nèi)容確定加工內(nèi)容 圖圖 4-44-4 進給和速度進給和速度

47、該零件所有加工軌跡完成后如圖 4-5 所示，并要對其軌跡進行 3d 仿真加工， 看看還有哪些地方未加工到。是否產(chǎn)生刀具干涉，軌跡是否需要編輯，最后確 定后即完成加工軌跡生成。 圖圖 4-54-5 刀軌刀軌 4.1.34.1.3 生成部分程序生成部分程序 所有加工軌跡完成后，要對其進行后置處理，生成加工程序。首先選擇要 輸出程序的項，再點擊“輸出clsf” ，設(shè)置好參數(shù)如圖4-6自動即生成程序。 圖圖 4-64-6 后處理后處理 4.1.44.1.4 例舉自動生成的程序例舉自動生成的程序 本節(jié)只例舉圓弧曲面的自動加工程序，其他程序見附錄。如圖 4-7 圖圖 4-74-7 圓弧曲面加工圓弧曲面加工

48、 自動生成程序如下： n0010 g40 g17 g90 g70 n0020 g91 g28 z0.0 :0030 t00 m06 n0040 g0 g90 x-.7855 y-.9459 s800 m03 n0050 g43 z.1315 h00 n0060 g1 z-.3664 f9.8 m08 n0070 y.8333 n0080 y.9519 z-.3673 n0090 x-.7801 y.9909 z-.367 n0100 x-.7669 y1.0281 z-.3668 n0110 x-.7465 y1.0619 z-.3666 n0120 y1.0536 z- .3426 n013

49、0 y1.0453 z- .3278 n0140 y1.0287 z- .3077 n0150 y1.0121 z- .2942 n0160 y.9955 z-.2848 n0170 y.9789 z-.2785 n0180 y.9623 z-.2749 n0190 y.9291 z-.2736 n0200 y-.9292 n0210 y-.9624 z- .2749 n0220 y-.979 z-.2786 n0230 y-.9956 z- .2848 n0240 y-1.0121 z- .2942 n0250 y-1.0287 z- .3078 n0260 y-1.0453 z- .327

50、9 n0270 y-1.0536 z- .3428 n0280 y-1.0619 z- .3669 n0290 x-.7283 y- 1.0829 z-.3666 n0300 x-.7072 y- 1.1011 z-.3664 n0310 y-1.0925 z- .3358 n0320 y-1.0839 z- .3174 n0330 y-1.0667 z- .2922 n0340 y-1.0495 z- .2745 n0350 y-1.0323 z- .2614 n0360 y-.9979 z- .2442 n0370 y-.9634 z- .2362 n0380 y-.8946 z- .23

51、51 n0390 y.8946 n0400 y.9634 z-.2362 n0410 y.9978 z-.2442 n0420 y1.0323 z- .2614 n0430 y1.0495 z- .2745 n0440 y1.0667 z- .2922 n0450 y1.0839 z- .3174 n0460 y1.0925 z- .3357 n0470 y1.1011 z- .3664 n0480 x-.6882 y1.1136 z-.3663 n0490 x-.6679 y1.1238 n0500 y1.115 z-.3319 n0510 y1.1063 z- .3117 n0520 y1

52、.0887 z- .2838 n0530 y1.0712 z- .2633 n0540 y1.0536 z- .2472 n0550 y1.0185 z- .2245 n0560 y.9834 z-.2117 n0570 y.9482 z-.207 n0580 y-.9482 n0590 y-.9833 z- .2117 n0600 y-1.0185 z- .2245 n0610 y-1.0536 z- .2472 n0620 y-1.0711 z- .2633 n0630 y-1.0887 z- .2838 n0640 y-1.1063 z- .3117 n0650 y-1.115 z- .

53、3319 n0660 y-1.1238 z- .3663 n0670 x-.6285 y- 1.1361 n0680 y-1.1272 z- .3296 n0690 y-1.1183 z- .3064 n0700 y-1.1006 z- .2728 n0710 y-1.0828 z- .2485 n0720 y-1.0651 z- .2301 n0730 y-1.0473 z- .2156 n0740 y-1.0296 z- .2041 n0750 y-.9941 z- .1888 n0760 y-.9586 z- .1819 n0770 y-.9231 z- .1813 n0780 y.71

54、01 n0790 y.9231 n0800 y.9586 z-.1819 n0810 y.9941 z-.1888 n0820 y1.0296 z- .2041 n0830 y1.0473 z- .2156 n0840 y1.0651 z- .2301 n0850 y1.0828 z- .2485 n0860 y1.1006 z- .2728 n0870 y1.1183 z- .3064 n0880 y1.1272 z- .3297 n0890 y1.1361 z- .3664 n0900 x-.6108 y1.1388 n0910 x-.6018 y1.1395 z-.3655 n0920

55、x-.5928 y1.1398 z-.3617 n0930 x-.5925 z- .3615 n0940 x-.5908 y1.1361 z-.3364 n0950 x-.5892 z- .3353 n0960 y1.1272 z-.302 n0970 y1.1183 z- .2795 n0980 y1.1006 z- .2469 n0990 y1.0828 z- .2231 n1000 y1.0651 z- .2052 n1010 y1.0473 z- .1911 n1020 y1.0296 z- .1799 n1030 y.9941 z-.165 n1040 y.9586 z-.1583

56、n1050 y.9231 z-.1577 n1060 y-.284 z-.1575 n1070 y-.9231 z- .1577 n1080 y-.9586 z- .1583 n1090 y-.9941 z-.165 n1100 y-1.0296 z- .1799 n1110 y-1.0473 z- .1911 n1120 y-1.0651 z- .2052 n1130 y-1.0828 z- .2231 n1140 y-1.1006 z- .2469 n1150 y-1.1183 z- .2795 n1160 y-1.1272 z- .302 n1170 y-1.1361 z- .3353

57、n1180 x-.5622 z- .3171 n1190 x-.5617 y- 1.1399 z-.341 n1200 x-.5594 y-1.14 z-.3396 n1210 x-.556 y- 1.1399 z-.3374 n1220 x-.5543 y- 1.1361 z-.312 n1230 x-.5515 z- .3101 n1240 x-.55 y-1.1363 z-.3103 n1250 x-.5499 n1260 y-1.1274 z- .2775 n1270 y-1.1186 z- .2554 n1280 y-1.1008 z- .2236 n1290 y-1.0831 z-

58、 .2004 n1300 y-1.0653 z- .1825 n1310 y-1.0475 z- .1687 n1320 y-1.0298 z- .1578 n1330 y-.9943 z- .1432 n1340 y-.9588 z- .1367 n1350 y-.9233 z- .1361 n1360 y.2841 z-.1359 n1370 y.9233 z-.1361 n1380 y.9588 z-.1367 n1390 y.9943 z-.1432 n1400 y1.0298 z- .1578 n1410 y1.0475 z- .1687 n1420 y1.0653 z- .1825

59、 n1430 y1.0831 z- .2004 n1440 y1.1008 z- .2236 n1450 y1.1186 z- .2554 n1460 y1.1274 z- .2775 n1470 y1.1363 z- .3103 n1480 x-.5105 z- .2867 n1490 y1.1274 z- .2546 n1500 y1.1186 z- .2331 n1510 y1.1008 z- .2021 n1520 y1.0831 z- .1794 n1530 y1.0653 z- .1619 n1540 y1.0476 z- .1482 n1550 y1.0298 z- .1375

60、n1560 y.9943 z-.1232 n1570 y.9588 z-.1168 n1580 y.9233 z-.1163 n1590 y-.568 z-.1162 n1600 y-.9231 z- .1163 n1610 y-.9586 z- .1168 n1620 y-.9941 z- .1232 n1630 y-1.0296 z- .1374 n1640 y-1.0474 z- .1481 n1650 y-1.0651 z- .1618 n1660 y-1.0829 z- .1792 n1670 y-1.1006 z- .2018 n1680 y-1.1184 z- .2327 n16