某零件自動化加工工藝及裝備

1、2015 畢業(yè)設計說明書 某零件自動化加工工藝及裝備（一）某零件自動化加工工藝及裝備（一）摘摘 要：要：數(shù)控加工需要輸入加工程序，當零件過于復雜時，程序會很多，手動輸入程序會很繁雜，而用 UG 進行仿形加工，再自動生成程序，可減少不必要的時間浪費，也可以了解加工過程中的易錯之處，而UG 就提供一個數(shù)控加工模擬與仿真的平臺。 UG 具有實體造型、曲面造型、工程圖的生成和拆模等功能。通過 UG 三維造型、仿形加工可以比手動繪圖、手動編程來的簡便、也可以提早發(fā)現(xiàn)問題、降低錯誤幾率。本論文主要利用UG 軟件對型腔零件進行了三維造型，同時制定了加工工藝路線，并進行了刀軌生成后置處理 。關鍵詞關鍵詞： U

2、G CAD/CAM 數(shù)控工藝 刀軌生成后置處理全套圖紙及工藝過程卡片聯(lián)系qq:4256276022015 畢業(yè)設計說明書 CertainCertain partsparts processingprocessing technologytechnology andand automationautomation equipmentequipment (a)(a) AbstractAbstract： Need to enter the NC machining program, when the part is too complicated, the program will be a lot

3、 of manual input process will be very complicated, but with the Profiling of UG, then automatically generated procedures, reduce unnecessary waste of time, you can also understand the processplace in the error-prone, while the UG to provide a simulation of NC machining and simulation platform.UG has

4、 a solid modeling, surface modeling, engineering drawing generation and form removal and other functions.By UG dimensional modeling, profiling than manual drawing process can be manually programmed to the simple, early detection of problems can reduce the error probability.In this thesis, using UG s

5、oftware parts of a three-dimensional shape of the cavity, while establishing a processing line, and had Profiling.Keywords： UG CAD/CAM NC craft clamp Tool path is generated after processing 2015 畢業(yè)設計說明書 目錄目錄1 緒論-11.1 數(shù)控加工技術及 UG 的簡要介紹 -21.2 數(shù)控加工技術的發(fā)展趨勢 -21.3 UG 軟件在行業(yè)中的應用-32 零件實體造型-42.1 零件分析 -42.2 UG

6、造型-53 零件加工準備及工藝路線確定-93.1 基準的選擇-93.1.1 基準的分類 -93.1.2 定位基準的選擇-93.2 確定裝夾方法-113.3 機床工藝裝備的選擇-153.3.1 夾具的選擇-153.3.2 刀具的選擇-153.4 確定工藝路線-163.5 確定進給路線-173.6 切削用量的選擇-174 零件刀軌生成及后置處理 -214.1 CAM 編程的一般步驟-214.2 建立毛坯 -214.3 創(chuàng)建父節(jié)點組 -224.4 創(chuàng)建刀具軌跡 -244.5 后處理生成程序-28 5 總結與體會-29參考文獻-31謝辭-322015 畢業(yè)設計說明書第 1 頁 共 33 頁1 1 緒論

7、緒論UG 是 Unigraphics 的縮寫，是一個商品名。這是一個交互 CAD/CAM(計算機輔助設計與計算機輔助制造)系統(tǒng)，它功能強大，可以輕松實現(xiàn)各種復雜實體及造型的建構。它主要基于工作站。CAD 是計算機輔助設計的縮寫，是行業(yè)通用名稱。它不包括 CAM(計算機輔助制造)。可以實現(xiàn) CAD 功能的軟件有很多，UG 是其中一個，還有AutoCAD、Cimatron、Pro/ENGINEER、SOLIDWORKS、開目 CAD 等等。而 AutoCAD 則是另外一個由歐特克(Autodesk)公司開發(fā)的主要基于 PC 機的 CAD 軟件。UG 的開發(fā)始于 1990 年 7 月。如今大約十人正

8、工作于核心功能之上。當前版本具有大約 450,000 行的 C 代碼。UG 是一個在二和三維空間無結構網(wǎng)格上使用自適應多重網(wǎng)格方法開發(fā)的一個靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。其設計思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對許多不同的應用再利用。一個給定過程的有效模擬需要來自于應用領域 (自然科學或工程)、數(shù)學(分析和數(shù)值數(shù)學) 及計算機科學的知識。一些非常成功的解偏微分方程的技術，特別是自適應網(wǎng)格加密（adaptive mesh refinement）和多重網(wǎng)格方法在過去的十年中已被數(shù)學家研究。計算機技術的巨大進展，特別是大型并行計算機的開發(fā)帶來了許多新的可能然而，所有這些技術在復雜應用中

9、的使用并不是太容易。這是因為組合所有這些方法需要巨大的復雜性及交叉學科的知識。最終軟件的實現(xiàn)變得越來越復雜，以致于超出了一個人能夠管理的范圍。UG 的目標是用最新的數(shù)學技術，即自適應局部網(wǎng)格加密、多重網(wǎng)格和并行計算，為復雜應用問題的求解提供一個靈活的可再使用的軟件基礎。一般結構：一個如 UG 這樣的大型軟件系統(tǒng)通常需要有不同層次抽象的描述。UG 具有三個設計層次，即結構設計(architectural design)、子系統(tǒng)設計(subsystem design)和組件設計(component design)。至少在結構和子系統(tǒng)層次上，UG 是用模塊方法設計的并且信息隱藏原則被廣泛地使用。所有

10、陳述的信息被分布于各子系統(tǒng)之間。UG 是用 C 語言來實現(xiàn)的。2015 畢業(yè)設計說明書第 2 頁 共 33 頁UG NX 6O 是 NX 系列的最新版本，它在原版本的基礎上進行了多處的改進。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、更加高質量。地設計產(chǎn)品。對制圖方面也作了重要的改進，使得制圖更加直觀、快速和精確，并且更加貼近工業(yè)標準。UG 具有以下優(yōu)勢；（1）為機械設計、模具設計以及電器設計單位提供一安完整的設計、分析和制造方案。（2）是一個完全的參數(shù)化軟件，為零部件的系列化建模、裝配和分析提供強大的基礎支持。（3）可以管理 CAD 數(shù)據(jù)以及整個產(chǎn)品開發(fā)用期中所

11、有相關數(shù)據(jù)，實現(xiàn)逆向工程(Reverse design)和并行工程(Concurrennt Engnieer 既)等先進設計方法。（4）可以完成包括自由曲面在內(nèi)的復雜模型的創(chuàng)建，同時在圖形顯示方面運用了區(qū)域化管理方式，節(jié)約系統(tǒng)資源。（5）具有強大的裝配功能，并在裝配模塊個運用了引用集的設計思想，為節(jié)省計算機資源提出了行之有效的解決方案，可以極大地提高設計效率。本次所選課題是以模具零件零件為原形，進行設計、加工和編程。通過實例來加強對 UG 軟件的掌握。可以更加形象的體現(xiàn) UG 軟件在設計、編程方面的強大功能。1.11.1 數(shù)控加工技術與數(shù)控加工技術與UGUG的簡要介紹的簡要介紹 數(shù)控技術是現(xiàn)代

12、制造技術的基礎，它的廣泛應用使普通機械被數(shù)控機械所代替，使全球制造業(yè)發(fā)生了根本變化。數(shù)控技術的水準、擁有和普及程度已經(jīng)成為衡量一個國家綜合國力和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標志之一。為適應這種形勢，需要大量培養(yǎng)數(shù)控專業(yè)技術人才。 隨著計算機技術和機床制造業(yè)的不斷發(fā)展，CAD/CAM 圖形交互式的應用成為數(shù)控技術發(fā)展的新趨勢。數(shù)控編程在CAD /CAM 系統(tǒng)在中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，而 PDM 與 UG 的結合，讓 CAD/CAM 的設計過程變得容易管理和控制，實現(xiàn)了時間的節(jié)約，大大的有助于實現(xiàn)設計加工自動化，提高加工精度和加工質量、縮短產(chǎn)品研制周期等。2015 畢業(yè)設計說明書第 3 頁 共 33

13、 頁1.21.2 數(shù)控加工技術的發(fā)展趨勢數(shù)控加工技術的發(fā)展趨勢基于 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)承擔數(shù)控的任務。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。1.31.3 UGUG 軟件在行業(yè)中的應用軟件在行業(yè)中的應用隨著我國改革開放步伐的進一步加快，中國正逐步成為全球制造業(yè)的基地，作為制造業(yè)基礎的模具行業(yè)近年來得到了迅速發(fā)展。模具是工業(yè)生產(chǎn)的基礎工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和

14、通信等產(chǎn)品中，60%80%的零部件都依靠模具成型。國民經(jīng)濟的五大支柱產(chǎn)業(yè)，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應。模具是“效益放大器”,模具生產(chǎn)的最終產(chǎn)品的價值，往往是模具自身價值的幾十倍、上百倍。模具生產(chǎn)水平的高低，在很大程度上決定著產(chǎn)品的質量、效益和新產(chǎn)品的開發(fā)能力。因此，我國要成為一個制造業(yè)強國，必須要振興和發(fā)展我國的模具工業(yè)，提高模具工業(yè)的整體技術水平。隨著 CAD/CAM 軟件加工及快速成型等先進制造技術的不斷發(fā)展，以及這些技術在模具行業(yè)中的普及應用，模具設計與制造領域正發(fā)生著一場深刻的技術革命。在這場技術革命中，逐步掌握三 CAD/CAM 軟件的使用，并用于模具的數(shù)字化設計與制造是其中的關

15、鍵。 我國模具工業(yè)發(fā)展前景非常廣闊。國內(nèi)外模具及模具加工設備廠商己普遍看好中國市場。隨著對模具設計質量與制造要求的不斷提高，以及 CAD/CAM 技術在模具制造業(yè)中的大規(guī)模推廣應用，急需大批熟悉 CAD/CAM 技術應用的模具設計與制造的技術人才。UG 具有以下優(yōu)點： 具有統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫，真正實現(xiàn)了CAD/CAE/CAM 等各模塊之間的無數(shù)據(jù)交換的自由切換，可施行并行工程。 采用復合建模技術，可將實體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數(shù)化建模融為一體。 基于特征（如：孔、凸臺、型腔、溝槽、倒角等）的建模和編輯方法作2015 畢業(yè)設計說明書第 4 頁 共 33 頁為實體造型的基礎，形象直觀

16、，類似于工程師傳統(tǒng)的設計方法，并能用參數(shù)驅動。 曲線設計采用非均勻有理 B 樣線條作為基礎，可用多樣方法生成復雜的曲面造型，特別適合于汽車、飛機、船舶、汽輪機葉片外形設計等外形復雜的曲面造型。 出圖功能強，可以十分方便地從三維實體模型直接生成二維工程圖。能按 ISO 標準標注名義尺寸、尺寸公差、形位公差漢字說明等，并能直接對實體進行局部剖、旋轉剖、階梯剖和軸測圖挖切生成各種剖視圖，增強了繪圖功能的實用性。 以 Parasolid 為實體建模核心，實體造型功能處于領先地位。目前著名的 CAD/CAE/CAM 軟件均以此作為實體造型的基礎。提供了界面良好的二次開發(fā)工具GRIP(GRAPHICAL

17、INTERACTIVE PROGRAMING)和 UFUNC(USER FUNCTION)，并能通過高級語言接口，使UG 的圖形功能與高級語言的計算機功能緊密結合起來。 具有良好的用戶界面，絕大多數(shù)功能都可以通過圖標實現(xiàn)，進行對象操作時，具有自動推理功能，同時在每個步驟中，都有相應的信息提示，便于用戶作出正確的選擇。2 2 零件實體造型零件實體造型2.12.1 零件分析零件分析2.22.2UGUG 造型造型 2.2.1 進入草繪環(huán)境，對零件輪廓進行草繪。 圖 2.2.1 造型步驟 12.2.2 利用拉伸對草圖進行拉伸，生成實體。2015 畢業(yè)設計說明書第 5 頁 共 33 頁 圖 2.2.2

18、造型步驟 22.2.3 進入草繪環(huán)境在頂面上進行草繪。 圖 2.2.3 造型步驟 32.2.4 實體拉伸，布爾運算求差得到下圖實體。 圖 2.2.4 造型步驟 42.2.5 運用 UG 建模環(huán)境中孔加工功能得到下圖一系列孔。 圖 2.2.5 造型步驟 52.2.6 在 UG 建模環(huán)境中建立相應的基平面草繪后進行實體求差得到下圖。 圖 2.2.6 造型步驟 62.2.7 在 UG 建模環(huán)境中利用曲面建模中直紋生成相應的曲面，得到下圖。 圖 2.2.7 造型步驟 72.2.8 最終得到所需的造型實體。 圖 2.2.8 造型步驟 82015 畢業(yè)設計說明書第 6 頁 共 33 頁3 3零件加工零件加

19、工準備及工藝路線的確定準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、基準選擇、確定坐標零點、刀具選擇及機床選擇等。3.13.1 基準的選擇基準的選擇基準就是確定生產(chǎn)對象上的某些點、線、面的位置所依據(jù)的那些點、線、面。 3.1.1 基準的分類基準分為設計基準和工藝基準兩大類。（1）設計基準是設計工作圖上所采用的基準（2）工藝基準是加工過程中所采用的基準。又分為有工序基準、定位基準和測量基準等。工序圖上用來確定本工序所加工表面加工后的尺寸、形狀和位置的基準叫做工序基準。定位基準是在加工中用作定位的基準。測量基準是測量時所采用的基準。此外還有裝配過程中用于確定零、部件間相互

20、位置的裝配基準。要求掌握基準的分類，定義，同等重要的是在訓練中提高選擇基準的能力。 3.1.2 定位基準的選擇正確選擇定位基準是制訂機械加工工藝規(guī)程和進行夾具設計的關鍵。定位基準分為精基準和粗基準。在起始工序中，只能選用未經(jīng)加上過的毛坯表面作為定位基準，這種基準稱為粗基準。用加工過的表面所作的定位基準稱為精基準。在設計工藝規(guī)程的過程中，當根據(jù)零件工作圖先選擇精基準、后選粗基準。結合整個工藝過程要進行統(tǒng)一考慮，先行工序要為后續(xù)工序創(chuàng)造條件。在加工中，首先使用的是粗基準，但在選樣定位基準時，為了保證零件的加工精度，首先考慮的是選擇精基準，精基準選定以后，再考慮合理地選擇粗基準。選擇精基準應掌握五個

21、原則：（1）基準重合原則以設計基準為定位基準，避免基準不重合誤差，調(diào)整法加工零件時，如果基準不重合將出現(xiàn)基準不重合誤差。所謂調(diào)整法，是在預先調(diào)整好刀具與機床的相2015 畢業(yè)設計說明書第 7 頁 共 33 頁對位置，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）基準統(tǒng)一原則選用統(tǒng)一的定位基準來加工工件上的各個加工表面。以避免基準的轉換帶來的誤差，利于保證各表面的位置精度,簡化工藝規(guī)程,夾具設計和制造縮短生產(chǎn)準備周期。典型的基準統(tǒng)一原則是軸類零件、盤類零

22、件和箱體類零件。軸的精基準為軸兩端的中心孔，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，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。（3）自為基準原則當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，以搞高加工面本身的精度和表面質量。（4）互為基準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應能使工件定位穩(wěn)定，夾緊可靠，操作方便，夾具結構簡單。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，夾具結構簡單。但實際運用中往往出現(xiàn)相互矛盾的情況，

23、這就要求從技術和經(jīng)濟兩方面進行綜合分析，抓住主要矛盾，進行合理選擇。還應該指出，工件上的定位精基準，一般應是工件上具有較高精度要求的重要工作表面，但有時為了使基準統(tǒng)一或定位可靠，操作方便，人為地制造一種基準面，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。這類基準稱為輔助基準。選擇粗基準時，重點考慮如何保證各個加工面都能分配到合理的加工余量，保證加工面與不加工面的位置尺寸和位置精度，同時還要為后續(xù)工序提供可靠精基準。具體選擇一般應遵下列原則：（1）為了保證零件各個加工面都能分配到足夠的加工余量，應選加工余量最小的面為粗基準。2015 畢業(yè)設計說明書第 8 頁

24、共 33 頁（2）為了保證零件上加工面與不加工面的相對位置要求，應選不加工面為粗基準。當零件上有幾個加工面，應選與加工面的相對位置要求高的不加工面為粗基準。（3）為了保證零件上重要表面加工余量均勻，應選重要表面為粗基準。零件上有些重要工作表面，精度很高，為了達到加工精度要求，在粗加工時就應使其加工余量盡量均勻。以重要表面作粗基準，在重要零件的加工中得到較多的應用，例如機床主軸箱箱體的加工，通常是以主軸孔為粗基準先加工底面或頂面，再以加工好的平面為精準加工主軸孔及其他孔系，可以使精度要求高的主軸孔獲得均勻的加工余量。（4）為了使定位穩(wěn)定、可靠，應選毛坯尺寸和位置比較可靠、平整光潔面作粗基準。作為

25、粗基準的面應無鍛造飛邊和鑄造澆冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夾具裝夾時，還應使夾具結構簡單，操作方便。（5）粗基準應盡量避免重復使用，特別是在同一尺寸方向上只允許裝夾使用一次。因粗基準是毛面，表面粗糙、形狀誤差大，如果二次裝夾使用同一粗基準，兩次裝夾中加工出的表面就會產(chǎn)生較大的相互位置誤差。本套件件一和件二的上、下平面都要加工，基準選擇原則是互為基準。即上平面為基準加工下平面，工件重新裝夾后，已加工的下面為基準加工上平面。 3.23.2 確定裝夾方法確定裝夾方法（1）找正法找正是用工具（或儀表）根據(jù)工件上的有關基準，找出工件在加工（或裝配）時的正確位置的過程。用找正法裝夾工件稱為找正裝夾。找正裝

26、夾又可分為劃線找正法和直線找正法。劃線找正法。如圖 3-1 所示，劃線找正法是用劃針根據(jù)毛坯或半成品上所劃分的線為基準找正它的機床上的正確位置的一種裝夾方法。劃線找正法定位精度低，一般在 0.20.5mm 之間，因為劃線本身有一定的寬度，劃線又存在劃線誤差。劃線找正法廣泛用于單件小批生產(chǎn)中，尤其適用于形狀復雜而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大、無法采用夾具裝夾的工件。2015 畢業(yè)設計說明書第 9 頁 共 33 頁圖 3-1 劃線找正法直接找正法。如圖 3-2 所示，直接找正法是用劃針或儀表直接在機床上找正工件位置的裝夾方法。例如，用千分尺找正套筒零件的外圓，使被加工的內(nèi)控與外圓同軸。直接找正

27、法生產(chǎn)效率低，對工人的技術水平要求高，一般只適用于單件小批生產(chǎn)中。圖 3-2 直接找正法（2）用夾具裝夾夾具是用以裝夾工件（和引導刀具）的裝置。數(shù)控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求，一是要保證夾具的坐標方向與機床的坐標方向相對固定；二是要能保證零件與機床坐標系之間的準確尺寸關系。依據(jù)零件毛料的狀態(tài)和數(shù)控機床的安裝要求，應選取能保證加工質量、滿足加工需要的夾具。除此之外，還要考慮以下幾點：當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調(diào)夾具和其他通用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間，節(jié)省生產(chǎn)費用。在成批生產(chǎn)時可以考慮采用專用夾具，同時要求夾具的結構簡單。 2015 畢業(yè)設計說明書第 10 頁 共 33

28、頁裝夾零件要方便可靠，避免采用占機人工調(diào)整的裝夾方式，以縮短輔助時間，盡量采用液壓、氣動或多工位夾具，以提高生產(chǎn)效率。 在數(shù)控機床上使用的夾具，要能夠安裝準確，能保證工件和機床坐標系的相對位置和尺寸，力求設計基準、工藝基準與編程原點統(tǒng)一，以減少基準不重合誤差和數(shù)控編程中的計算工作量。 盡量減少裝夾次數(shù)，做到一次裝夾后完成全部零件表面的加工或大多數(shù)表面的加工，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相互位置精度，達到充分提高數(shù)控機床效率的目的。（3）工件的定位工件定位，就是要使工件在夾具中占據(jù)某個確定的正確加工位置。 六點定位原理工件在空間有六個自由度，即沿 X、Y、Z 三個坐標方向的移動自由度和繞X

29、、Y、Z 三個移動軸的旋轉自由度 A、B、C，如圖 3-3 所示。 要確定工件在空間的位置，需要按一定的要求安排六個支撐點也就是通常所說的定位元件，以限制加工工件的自由度，這就是工件定位的“六點定位原理”。需要指出的是，工件形狀不同，定位表面不同，定位點的布置情況也各不相同。圖 3-3 工件在空間的六個自由度限制自由度與工件加工要求的關系 根據(jù)工件加工表面的不同加工要求，有些自由度對加工要求有影響，有些自由度對加工要求無影響，對加工要求有影響的自由度必須限制，而不影響加工要求的自由度不必限制。 完全定位與不完全定位 工件的六個自由度都被限制的定位成為完全定位，工件被限制的自由度少于2015 畢

30、業(yè)設計說明書第 11 頁 共 33 頁六個，但不影響加工要求的定位，成為不完全定位，完全定位和不完全定位是實際加工中工件最常用的定位方式。 工件安裝的基本原則 在數(shù)控機床上工件安裝的原則與普通機床相同，也要合理地選擇定位基準和夾緊方案。為了提高數(shù)控機床的效率，在確定定位基準與夾緊方案時應注意以下幾點： a)力求設計基準、工藝基準與編程計算基準的統(tǒng)一。 b)盡量減少裝夾次數(shù)，盡可能在一次定位和裝夾后就能加工出全部待加工表面。 c)避免采用占機調(diào)整式方案，以充分發(fā)揮數(shù)控機床的效能。 （4）工件的夾緊金屬切削加工過程中，為保證工件定位時確定的正確位置，防止工件在切削力、離心力、慣性力或重力等作用下產(chǎn)

31、生位移和振動，必須將工件夾緊。這種保證加工精度和安全生產(chǎn)的裝置稱為夾緊裝置。對夾緊的基本要求 a)工件在夾緊過程中，不能改變工件定位后所占據(jù)的正確位置。 b)夾緊力的大小適當，既要保證工件在加工過程中的位置不能發(fā)生任何變動，又要使工件不產(chǎn)生大的夾緊變形；同時也要使得加工振動現(xiàn)象盡可能小。 c)操作方便、省力、安全。 d)夾緊裝置的自動化程度及復雜程度，應與工件的批量大小相適應。 夾緊力方向和夾緊點的確定 a)夾緊力應盡可能朝向主要定位基準，這樣可以保證夾緊工件時不破壞工件的定位，影響工件的加工精度要求。 b)夾緊力方向應有利于減少夾緊力，要求能夠在最小的夾緊力作用下，完成零件的加工過程。 c)

32、夾緊力的作用點應選在工件剛性較好的方向和方位上，這一原則對剛性較差的零件特別重要，可以保證零件的夾緊變形量最小。 d)夾緊力作用點應盡量靠近零件的加工表面，保證主要夾緊力的作用點與加工表面之間的距離最短，可有效提高零件裝夾的剛性，減少加工過程中的振動。 2015 畢業(yè)設計說明書第 12 頁 共 33 頁e)夾緊力的作用方向應在定位支撐的有效范圍內(nèi)，不破壞零件的定位要求。 3.33.3 機床及工藝裝備的選擇機床及工藝裝備的選擇在對機床的選擇中，我們應該考慮一些因素：（1）機床規(guī)格應與工件的外形尺寸相適應，及大件用大機床，小件用小機床。（2）機床精度應與工件加工精度要求相適應。（3）機床的生產(chǎn)效率

33、應與工件的生產(chǎn)類型相適應。在確定數(shù)控機床加工時應注意不同類型的零件應選用不同的機床，本零件選擇大連數(shù)控銑床 XD-40，而數(shù)控系統(tǒng)是使用 FANUC 0i Mate-MB。由于選擇的是銑床，加工坐標系容易產(chǎn)生偏差，所以在加工中對刀要特別注意對刀精度。 3.3.13.3.1 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加工中心。零件又屬于平面類零件，應使用通用夾具，通用夾具是已經(jīng)標準化、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，這里我們使用的是通用壓板夾具。 3.3.23.3.

34、2 刀具選刀具選擇擇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。刀具材料選用硬質合金，鉆頭選用高速鋼。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。6 整體合金刀具為精加工用刀具，一般情況下不做粗加工，如果加工中出現(xiàn)尖叫，或者是連續(xù)沖擊聲，這種現(xiàn)象表明切削參數(shù)選用不合理，充分冷卻在整個過程中是必不可少的。 20 的立銑刀應采用側固刀柄，10 的立銑刀應采用強力彈簧夾套刀柄；10 球頭刀和 5 球頭刀可采用熱裝刀柄；8 鉆頭、10 鉆頭、14 鉆頭和16 鉆頭應采用彈簧夾套刀柄。對于刀具使用，要兼顧粗、精加工分開原則，防止精加工刀

35、具盡早磨損。機夾立銑刀，由于有螺旋升角，銑刀側刃直線性不好，不適合精加工。整體硬質合金刀側刃直線性好，精度高，適合精加工使用，粗加工階段，應盡可能不用 62015 畢業(yè)設計說明書第 13 頁 共 33 頁的整體硬質合金銑刀，以備精加工使用。20 立銑刀，用于底面粗加工和輪廓粗加工。10 立銑刀，用于底平面精加工以及上平面的精加工。10 球頭銑刀，輪廓半精加工5 球頭銑刀，用于內(nèi)外輪廓半精加工以及型腔曲面的精加工。6 整體硬質合金立銑刀，用于型腔內(nèi)平面精加工。8 鉆頭，用于鉆 4-8 通孔。10 鉆頭，用于鉆 19-10 孔。14 鉆頭，用于鉆 4-14 孔16 鉆頭，用于鉆 4-16 沉頭孔。

36、 3.43.4 確定工藝路線確定工藝路線 （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，同時應使機床的功能得到充分發(fā)揮。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，劃分時應注意一下幾點

37、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。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，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。2015 畢業(yè)設計說明書第 14 頁 共 33 頁按所用刀具劃分工步。某些機床工作臺回轉時間比換刀時間短，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

38、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 加工順序的安排應根據(jù)零件的結構和毛皮狀況，結合定位和夾緊的需要一起考慮，重點應保證工件的剛性不被破壞，盡量減少變形。加工順序的安排應遵循一些原則：基準先行。上道工序的加工能為后面的工序提供精基準和合適的夾緊表面。 先面后孔，先簡單后復雜。 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，以減少重復定位次數(shù)、換刀和夾緊次數(shù)。3.53.5 確定進給路線確定進給路線在數(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

39、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。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考慮外延，以保證加工的表面質量。（4）完工時的最后一刀應一次走刀連續(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

40、以及在銑削加工中試采用順銑還是逆銑的銑削方式等。對該零件的加工路線按照上面的原則，我們制定如下的加工路線：銑表面：粗精銑下端面工件翻身粗銑輪廓與型腔，表面面留余量 1mm半2015 畢業(yè)設計說明書第 15 頁 共 33 頁精銑輪廓與型腔留余量 0.2mm精加工上平面精銑型腔平面精銑型腔曲面。鉆孔：鉆 8、10、14、16 的孔。3.63.6 切削用量的選擇切削用量的選擇 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 、背吃刀量和側吃刀fvpa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吃刀量

41、，ca其次確定進給速度，最后確定切削速度。3.6.13.6.1 切削參數(shù)對機械加工的影響切削參數(shù)對機械加工的影響合理選擇切削用量的原則是：粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。具體數(shù)值應根據(jù)機床說明書、切削用量手冊，并結合經(jīng)驗而定。 （1）對加工質量的影響Vc 的影響。因為 Vc 對切削溫度 影響最大，所以 Vc 主要是通過 來影響加工質量。隨著 Vc 的增加， 上升，工件的溫升變形和刀具磨損加快，使誤差加大。同時，工件表面層的熱應力。金相組織也發(fā)生變化，使工件表面質量下降。f 的影響。f 主要

42、是通過已加工表面的殘留面積來影響表面粗糙度的。在中等以上 f 時，降低 f 可降低表面粗糙度值;但當?shù)退偾邢鳎?.050.15mm/r）時，由于存在塑性變形故可使 Ra 增大。的影響。主要是通過切削力來影響加工質量的。隨著的增大，切papapa削力成正比的增加，工藝系統(tǒng)發(fā)生變形、振動等，使加工精度和表面粗糙度下降。（2）對刀具使用壽命的影響刀具耐用度 T 與刀具總刃磨次數(shù) n 的乘積稱為刀具壽命。它是一把刀從開始到完全報廢所經(jīng)過的切削時間。對刀具壽命的影響主要從耐用度的影響來分析。Vc、f、增加時，刀具磨損加劇，耐用度降低，其中影響最大的是 Vc，其pa2015 畢業(yè)設計說明書第 16 頁 共

43、 33 頁次是 f，影響最小的是，因此，貴重、精密的刀具是不宜采用高速切削和大進pa給量切削的。（3）對生產(chǎn)效率的影響在一定的切削條件下，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量的主要手段。3.6.23.6.2 背吃刀量背吃刀量（端銑）或側吃刀量（端銑）或側吃刀量（圓周銑）（圓周銑）paca如圖 3-7 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pamm，端銑時為切削層深度，圓周銑削時為被加工表面的寬度。側吃刀量為papaca垂直于銑刀軸線測量的切削層尺寸，單位為 mm，端銑時為被加工表面寬度，圓ca周銑削時為切削層深度。端銑背吃刀量和圓周銑側吃刀量的選取主要由加工

44、余ca量和對表面質量要求決定。（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 3.7 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吃刀量取 1.52mm，精銑時圓周銑側吃刀量取 0.30.5mm，端銑背吃刀量取 0.51mm。3.6.33.6.3 進給速度進給速度fv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。2015 畢業(yè)設計說明書第 17 頁 共 33 頁它與銑刀轉速 n、銑刀齒數(shù) Z 及每齒進給量 (

45、單位為 mm/z)有關。zf進給速度的計算公式： =Z n （3-1）fvzf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、工zf件表面粗糙度等因素。當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 3-1。zf表 3-1 銑刀每齒進給量參考表zf每 齒 進 給 量 (mm/z)zf粗銑精銑工件材料高速鋼銑刀硬質合金銑刀高速鋼銑刀硬質合金銑刀鋼0.100.150.100.25鑄鐵0.120.200.150.300.020.050.100.15 各刀具的每轉進給量根據(jù)表查得如表 3-2。表 3-2 銑刀每轉進給量 f

46、 刀具名稱20 面銑刀10 立銑刀6 立銑刀10 球頭刀 每轉進給量f(mm/r)0.090.150.070.060.08刀具名稱8 鉆頭10 鉆頭14 鉆頭5 球頭刀 每轉進給量f(mm/r)0.10.20.40.43.6.43.6.4 切削速度切削速度 VcVc表 3-3 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）高速鋼銑刀硬質合金刀具225184266150鋼22532512365412032542562136751902136661501902609184590鑄鐵1603204.51021302015 畢業(yè)設計說明書第 18 頁 共 33 頁 銑削的切

47、削速度與刀具耐用度 T、每齒進給量、背吃刀量、側吃刀量zfpa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 增大eazfpaea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 3-3 列出了銑削切削速度的參考值。cV而具體選用公式為=/1000 （3-2）cVnd 選用的參數(shù)如表 3-4。表 3-4 銑削時的切削速度 刀具名稱20 面銑刀10 立銑刀6 立銑刀10 球頭刀 銑削速度Vc(m/min)16025020070100 刀具名稱8 鉆頭10 鉆頭14 鉆頭5 球頭刀 銑削速度Vc(m/min)1525301504 4

48、 零件刀軌生成及后置處理零件刀軌生成及后置處理 UG 是一種功能強大的軟件，在這個型腔零件的造型中我們用到的是 UG 的草圖建模和仿形加工模塊。使用 UG 設計軟件 CAM 模塊自動編程模擬刀具軌跡和加工效果。4.14.1 CAMCAM 編程的一般步驟編程的一般步驟 第一步：獲得 CAD 模型； 第二步：加工工藝分析和規(guī)劃; 第三步：CAD 模型的完善； 第四步：加工參數(shù)的設定，其中包括切削方式，加工對象，刀具及機械參數(shù)，加工程序參數(shù)的設置； 第五步：刀軌的計算；2015 畢業(yè)設計說明書第 19 頁 共 33 頁 第六步：檢查檢驗； 第七步：后處理。4.24.2 建立毛坯建立毛坯因為這個型腔零件的所有表面都需要加