弧形凸模的數(shù)控銑加工工藝分析及程序編程仿真含NX三維及CAD圖,弧形,數(shù)控,加工,工藝,分析,程序,編程,仿真,nx,三維,cad 摘 要 通過全面詳細(xì)的設(shè)計(jì)，綜合運(yùn)用大學(xué)幾年所學(xué)的知識(shí)，以及查閱的資料，提高自己的動(dòng)手能力，并全面掌握軟件繪圖、機(jī)床操作、UG建模及編程仿真加工等核心內(nèi)容。因本課題的設(shè)計(jì)需涉及但數(shù)控專業(yè)的許多的知識(shí)，這就需要我們整理并綜合運(yùn)用數(shù)控技術(shù)的相關(guān)理論與實(shí)踐知識(shí)，有利于我們對(duì)專業(yè)知識(shí)的理解和掌握，并熟悉機(jī)床的操作與步驟。 本次設(shè)計(jì)任務(wù)是對(duì)零件的加工工藝設(shè)計(jì)與CAM，使用CAD制圖軟件將零件的二維圖形畫出來，再用UG軟件畫出三維圖紙。接著對(duì)零件結(jié)構(gòu)、精度、技術(shù)要求進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)加工零件的數(shù)控工藝方案，選擇毛坯材料及大小、加工用的刀具、加工機(jī)床，以及合理的切削參數(shù)等。選擇出最佳的加工工藝方案，然后使用UG中的CAM模塊對(duì)零件的數(shù)控加工程序進(jìn)行編制，完成本次設(shè)計(jì)。 關(guān)鍵詞:銑削；CAD/CAM；數(shù)控加工工藝；編程 III Abstract Through comprehensive and detailed design, comprehensive application of the knowledge learned by the university in the past few years, as well as the materials consulted, to improve their own hands-on ability, and to master the software drawing, machine tool operation, UG modeling and programming simulation processing and other core contents. Because the design of this subject needs to involve a lot of knowledge of numerical control specialty, which requires us to sort out and comprehensively apply the relevant theoretical and practical knowledge of numerical control technology, which is conducive to our understanding and mastery of professional knowledge, and familiar with the operation and steps of machine tools. The task of this design is to design and processing technology of CAM parts, the use of CAD drawing software part of the 2D graphics drawn by UG software to draw 3D drawings. Then the structure of the parts, precision and technical requirements are analyzed. The NC process design of machining parts, choose the blank material and size of machine tool and for processing, and the reasonable cutting parameters. To select the best process technology program, and then use the CAM module in UG NC program for parts of the system, complete the design. Key words: milling, CAD/CAM, NC machining technology, programming 目 錄 摘 要 I Abstract II 1.1 數(shù)控加工技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2制造業(yè)的社會(huì)、行業(yè)背景 1 1.3數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn) 1 第二章 工藝性分析 3 2.1零件介紹 3 2.2零件加工工藝性分析 4 2.3主要的技術(shù)要求 4 第三章 零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 5 3.1 毛坯的選擇 5 3.2加工工藝路線的確定 5 3.2.1加工路線劃分原則 5 3.2.2加工方法的選擇 5 3.2.3工藝路線安排 6 3.3選擇并確定工藝裝備 6 3.3.1數(shù)控機(jī)床的選擇 6 3.3.2夾具的選擇 7 3.3.3加工刀具的選擇 9 3.3.4量具的選擇 10 3.4切削用量的選擇原則 11 3.5切削用量的選擇 11 第四章 加工工藝文件制定 14 4.1制定加工工藝過程卡片 14 4.2數(shù)控加工工藝卡片 14 第五章 零件的數(shù)控程序編制 15 5.1編程方法的選擇 15 5.2.確定編程原點(diǎn) 15 5.3 UG軟件介紹 16 5.4 UG軟件編程操作 17 5.5數(shù)控仿真加工 26 5.6程序的后處理 27 總結(jié) 28 致謝 29 參考文獻(xiàn) 30 第一章 緒論 1.1 數(shù)控加工技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 傳統(tǒng)的機(jī)床延伸了人的體力，成為工作母機(jī)，而數(shù)控技術(shù)賦予機(jī)床一個(gè)大腦，使機(jī)床變得越來越“聰明”。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)從被動(dòng)執(zhí)行運(yùn)動(dòng)指令發(fā)展到能夠“感知”機(jī)床的溫度、振動(dòng)、能耗等工況并加以調(diào)整和控制，在線測(cè)量工件尺寸、刀具破損和預(yù)測(cè)刀具壽命，以及防止刀具和運(yùn)動(dòng)部件干涉，甚至為操作者進(jìn)行語音導(dǎo)航或發(fā)送短消息。數(shù)控機(jī)床具備智能化功能可以保證機(jī)床自動(dòng)適應(yīng)加工環(huán)境的變化，從而使機(jī)床操作更加便利，精度更加穩(wěn)定，效率更加提升。 數(shù)控系統(tǒng)的前瞻控制和軌跡平滑處理技術(shù)、位置與速度精確控制技術(shù)、工廠總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)顯著提高了系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能和控制精度，保證了數(shù)控機(jī)床的高速化、高精度和多軸聯(lián)動(dòng)的穩(wěn)定性和可靠性。 1.2制造業(yè)的社會(huì)、行業(yè)背景 國內(nèi)企業(yè)在制定發(fā)展戰(zhàn)略時(shí)往往是以開發(fā)某種產(chǎn)品成為主線，大多數(shù)是一種跟隨和模仿外國領(lǐng)先企業(yè)產(chǎn)品的策略。有競爭力的企業(yè)應(yīng)該將視線越過競爭對(duì)手而移向客戶的隱現(xiàn)和潛在需求，跨越現(xiàn)有的競爭邊界，從既定市場結(jié)構(gòu)下的定位選擇向改變市場結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，即“引導(dǎo)市場”。引導(dǎo)市場是一種積極主動(dòng)的戰(zhàn)略，其特征是以自主原創(chuàng)的新技術(shù)、新產(chǎn)品引導(dǎo)并滿足市場不斷發(fā)展的需求，提升客戶的技術(shù)水平，為客戶追求利潤最大化，為自身開拓新的利潤空間。它將改變市場的結(jié)構(gòu)，向市場提供超前的新產(chǎn)品，引導(dǎo)客戶認(rèn)識(shí)新產(chǎn)品，使用新產(chǎn)品，受惠于新產(chǎn)品。 1.3數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn) (1) 自動(dòng)化程度高，具有很高的生產(chǎn)效率。除手工裝夾毛坯外，其余全部加工過程都可由數(shù)控機(jī)床自動(dòng)完成。若配合自動(dòng)裝卸手段，則是無人控制工廠的基本組成環(huán)節(jié)。數(shù)控加工減輕了操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件；省去了劃線、多次裝夾定位、檢測(cè)等工序及其輔助操作，有效地提高了生產(chǎn)效率。 (2) 對(duì)加工對(duì)象的適應(yīng)性強(qiáng)。改變加工對(duì)象時(shí)，除了更換刀具和解決毛坯裝夾方式外，只需重新編程即可，不需要作其他任何復(fù)雜的調(diào)整，從而縮短了生產(chǎn)準(zhǔn)備周期。 (3) 加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定。加工尺寸精度在0.005～0.01 mm之間，不受零件復(fù)雜程度的影響。由于大部分操作都由機(jī)器自動(dòng)完成，因而消除了人為誤差，提高了批量零件尺寸的一致性，同時(shí)精密控制的機(jī)床上還采用了位置檢測(cè)裝置，更加提高了數(shù)控加工的精度。 29 第二章 工藝性分析 2.1零件介紹 以下圖2.1為零件的二維圖紙,若圖紙不清楚詳見附件零件圖 圖2.1零件二維圖 圖2.2零件三維圖 2.2零件加工工藝性分析 該零件材料為45鋼。由圖可知，幾個(gè)表面沒有加工特征，全部加工面集中在上表面。該零件主要有上表面輪廓包括圓弧凸臺(tái)、通孔、凹槽、臺(tái)階孔，詳細(xì)見零件圖。零件表面粗糙度最要為Ra3.2um，其余表面粗糙度要求為Ra6.3um。擬將下表面作為主要定位基準(zhǔn)，并在前道工序中加工出來，后用下表面作為基準(zhǔn)，加工上表面。 2.3主要的技術(shù)要求 技術(shù)要求： 1.未注倒圓角為R0.5 2.銳角倒鈍、去除毛刺飛邊 3.表面不應(yīng)有劃痕等損壞表面的缺陷 4.未注公差HB5800-1999 第三章 零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3.1 毛坯的選擇 根據(jù)該零件的圖紙要求，由于零件并不是很長，形狀為方形，因此可以直接采用型材毛坯（板材），能符合零件圖紙的要求。 毛坯的形狀和尺寸主要由零件組成表面的形狀、結(jié)構(gòu)、尺寸及加工余量等因素確定的，并盡量與零件相接近，以達(dá)到減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量，力求達(dá)到少或無切削加工。但是，由于現(xiàn)有毛坯制造技術(shù)及成本的限制，以及產(chǎn)品零件的加工精度和表面質(zhì)量要求愈來愈來高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通過機(jī)械加工達(dá)到零件的技術(shù)要求。 零件的最大長度為160mm，寬度為120mm，厚度為29mm，因此可以給毛坯的尺寸為162X122X32mm。以達(dá)到減少機(jī)械加工的勞動(dòng)量的目的，減少加工成本。 3.2加工工藝路線的確定 3.2.1加工路線劃分原則 工件的機(jī)械加工工藝路線中要經(jīng)過切削加工、熱處理和輔助工序。因此，當(dāng)擬定工藝路線時(shí)要合理、全面安排好切削加工、熱處理和輔助工序的順序。 切削加工工序的安排原則 1）基準(zhǔn)先行 選為精基準(zhǔn)的表面，應(yīng)先進(jìn)行價(jià)格，以便為后續(xù)工序提供可靠的精基準(zhǔn)。如軸類零件的中心孔、箱體的地面或剖分面、齒輪的內(nèi)孔和一端面等，都應(yīng)安排在初始工序加工完成。 2）先粗后精 各表面均應(yīng)按照粗加工→半精加工→精加工的順序依次進(jìn)行，以便逐步提高加工精度和降低表面粗糙度。 3）先主后次 先加工主要表面（如定位基面、裝配面、工作面），后加工次要表面（如自由表面、鍵槽、螺紋孔等），次要表面常穿插進(jìn)行加工，一般安排在主要表面達(dá)到一定精度之后、最終精加工之前。 該零件的加工順序應(yīng)嚴(yán)格按照以上原則進(jìn)行加工。 3.2.2加工方法的選擇 1、上下兩平面的加工方法 其表面粗糙度要求Ra3.2um，尺寸精度較高，故其加工方法可按照粗、精加工進(jìn)行，在粗銑后留取0.5mm的余量進(jìn)行精銑。 2、側(cè)面的加工方法 其表面粗糙度要求Ra3.2um，故其加工方法可按照粗、精加工進(jìn)行，在粗銑后留取0.5mm的余量進(jìn)行精銑。 3、凹槽的加工方法 其表面粗糙度要求Ra3.2um，尺寸精度較高，故其加工方法可按照粗、精加工進(jìn)行，在粗銑后留取0.5mm的余量進(jìn)行精銑。 4、孔的加工方法 Φ10孔的精度要求較高，故選擇其加工方法為先鉆孔，再進(jìn)行鉸孔加工至圖紙尺寸要求。 3.2.3工藝路線安排 零件的加工路線安排如下 工序1：下料 工序2：銑削零件6個(gè)表面至零件最大尺寸，表面粗糙度Ra3.2um 工序3：對(duì)零件上表面凸臺(tái)及臺(tái)階孔進(jìn)行加工 工步1：用φ20立銑刀對(duì)凸臺(tái)及臺(tái)階孔進(jìn)行開粗加工 工步2：用φ10立銑刀對(duì)凸臺(tái)及臺(tái)階孔進(jìn)行拐角清根加工 工步3：用φ10立銑刀對(duì)凸臺(tái)及臺(tái)階孔進(jìn)行精加工，至圖紙尺寸要求 工序4：對(duì)零件上表面凹槽進(jìn)行加工 工步1：用φ6立銑刀對(duì)上表面凹槽進(jìn)行開粗加工 工步2：用φ6立銑刀對(duì)上表面凹槽進(jìn)行精加工，至圖紙尺寸要求 工序5：加工零件2-φ10孔 工步1：用φ9.8麻花鉆對(duì)φ10孔進(jìn)行鉆孔 工步2：用φ10鉸刀對(duì)φ10孔進(jìn)行鉸孔至尺寸要求 工序6：去毛刺、清洗 工序7：檢驗(yàn)、入庫 3.3選擇并確定工藝裝備 3.3.1數(shù)控機(jī)床的選擇 通過分析 選定數(shù)控機(jī)床為本零件的加工制造的實(shí)用機(jī)床，可以達(dá)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，為方形復(fù)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(jì)性的原則下可以選擇行程較小的銑床。 本零件選用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3.1 XD-40A型數(shù)控銑床基本參數(shù) 機(jī)床重 4400Kg 最大載重 500kg 工作臺(tái) 1000mm長 600mm寬 坐標(biāo)范圍 X800mm Y520mm Z520mm 軸承錐孔 NO.40(7:24) 最大鉆孔直徑 φ32 最大鏜孔直徑 φ100 主軸最高轉(zhuǎn)速 6500r\min 主軸功率 7.5/11kw X、Y、Z向切削進(jìn)給速度 0-10000 mm\min 快速進(jìn)給速度 X24 m\min Y24 m\min Z20 m\min 工作電源 380V 3.3.2夾具的選擇 數(shù)控加工的特點(diǎn)對(duì)夾具提出了兩個(gè)基本要求，一是要保證夾具的坐標(biāo)方向與機(jī)床的坐標(biāo)方向相對(duì)固定；二是要能保證零件與機(jī)床坐標(biāo)系之間的準(zhǔn)確尺寸關(guān)系。依據(jù)零件毛料的狀態(tài)和數(shù)控機(jī)床的安裝要求，應(yīng)選取能保證加工質(zhì)量、滿足加工需要的夾具。除此之外，還要考慮以下幾點(diǎn)： （1）當(dāng)零件加工批量不大時(shí)，應(yīng)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(zhǔn)備時(shí)間，節(jié)省生產(chǎn)費(fèi)用。在成批生產(chǎn)時(shí)可以考慮采用專用夾具，同時(shí)要求夾具的結(jié)構(gòu)簡單。 （2）裝夾零件要方便可靠，避免采用占機(jī)人工調(diào)整的裝夾方式，以縮短輔助時(shí)間，盡量采用液壓、氣動(dòng)或多工位夾具，以提高生產(chǎn)效率。 （3）在數(shù)控機(jī)床上使用的夾具，要能夠安裝準(zhǔn)確，能保證工件和機(jī)床坐標(biāo)系的相對(duì)位置和尺寸，力求設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)統(tǒng)一，以減少基準(zhǔn)不重合誤差和數(shù)控編程中的計(jì)算工作量。 （4）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(dá)到充分提高數(shù)控機(jī)床效率的目的。 根據(jù)上述分析，該零件結(jié)構(gòu)簡單，能在一次裝夾中完成，采用精密平口鉗（圖3.2）從側(cè)面夾緊，以底面和兩側(cè)面定位（圖3.3）。 圖3.2精密平口鉗 圖3.3夾緊方式 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，這樣才能保證零件在加工過程中不易松動(dòng)，從而保證加工精度。 3.3.3加工刀具的選擇 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的主要內(nèi)容之一，不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工的質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床在選用刀具時(shí)，通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的要求比普通機(jī)床要高、除了要求較好的剛性和尺寸穩(wěn)定性、較長的壽命、良好的切削性能外，還要求安裝調(diào)整方便。選擇刀具時(shí)，還要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應(yīng)，即選擇的刀具的幾何形狀應(yīng)依據(jù)加工曲面的具體情況而定。 （1）刀具選擇的基本要求 刀具的剛性要好。為提高生產(chǎn)效率而采用大切削用量時(shí)，需要?jiǎng)傂院玫牡毒撸瑒傂圆畹牡毒咴诖笄邢饔昧繒r(shí)很容易斷刀。要保證被加工表面的形狀精度，用剛性差的刀具在大切削力的作用下，會(huì)產(chǎn)生變形而形成讓刀，使加工的型面出現(xiàn)斜面。當(dāng)被加工的零件表面的加工的余量不一樣的時(shí)候，若采用剛性好的刀具就可以不必?fù)Q刀，從而減少了換刀次數(shù)。 刀具的耐用度要高。由于數(shù)控銑床靠程序來控制精度，刀具如果磨損很快，則被加工零件的尺寸精度和型面精度就很難保證，故要用耐用度高的刀具。同時(shí)，刀具參數(shù)、幾何角度、排屑性能等因素也要綜合的考慮。 （2）數(shù)控加工刀具材料 高速鋼。又稱白鋼，它含有W 、Cr、Mo、V、Co等元素。它不僅可以用來制造鉆頭、銑刀，還可以用量制造齒輪刀具、成形銑刀等復(fù)雜刀具。但由于其允許的切削速度較低（50m/min），所以大多用于數(shù)控機(jī)床的低速加工。 硬質(zhì)合金。硬質(zhì)合金是有硬度和熔點(diǎn)都很高的碳化物（WC TiC等），用co mo ni做粘結(jié)劑制成的粉末冶金產(chǎn)品。在中速和大切削中發(fā)揮出優(yōu)良的切削性能。常用的硬質(zhì)合金有鎢鈷合金、鎢鈦合金等。 刀具的選擇是數(shù)控加工工藝中的主要內(nèi)容之一，不僅影響機(jī)床的加工效率，而且直接影響加工的質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床在選用刀具時(shí)，通常要考慮機(jī)床的加工能力、工序內(nèi)容、工件材料等因素。數(shù)控機(jī)床對(duì)刀具的要求比普通機(jī)床要高、除了要求較好的剛性和尺寸穩(wěn)定性、較長的壽命、良好的切削性能外，還要求安裝調(diào)整方便。選擇刀具時(shí)，還要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸和形狀相適應(yīng)，即選擇的刀具的幾何形狀應(yīng)依據(jù)加工曲面的具體情況而定。 綜上所述，根據(jù)該零件的加工需求，確定該零件的刀具如表3.2所示。 表3.2加工刀具卡片 產(chǎn)品名稱或代號(hào) 零件名稱 零件圖號(hào) 程序編號(hào) O0001 工 步 號(hào) 刀 具 號(hào) 刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面 材料 1 T01 Φ50面銑刀 1 毛坯表面 YT15 2 T02 Φ20立銑刀 1 凸臺(tái)、臺(tái)階孔 硬質(zhì)合金 3 T03 Φ10立銑刀 1 凸臺(tái)、臺(tái)階孔 硬質(zhì)合金 4 T04 Φ6立銑刀 1 凹槽 硬質(zhì)合金 5 T05 Φ9.8麻花鉆 1 Φ10孔 高速鋼 6 T06 Φ10鉸刀 1 Φ10孔 高速鋼 編制 審核 共1頁 第1頁 3.3.4量具的選擇 從經(jīng)濟(jì)價(jià)值選擇(經(jīng)濟(jì)性)在保證測(cè)量精度和測(cè)量效率的前提下 ，能用專用量具的，不用萬能量具；能用萬能量具的，不用精密儀器。 由于本論文選擇的零件加工精度要求不高，所以選用游標(biāo)卡尺 、千分尺作為檢查的 量具，即可達(dá)到加工精度的要求（如圖3.4）。 圖3.4量具 3.4切削用量的選擇原則 粗加工時(shí)，應(yīng)盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。? 選擇切削用量時(shí)應(yīng)首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次根據(jù)機(jī)床動(dòng)力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進(jìn)給量f，最后根據(jù)刀具耐用度要求，確定合適的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次數(shù)減少，增大進(jìn)給量f有利于斷屑。? 精加工時(shí)，對(duì)加工精度和表面粗糙度要求較高，加工余量不大且較均勻。選擇精車的切削用量時(shí)，應(yīng)著重考慮如何保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)土盡量提高生產(chǎn)率。因此，精車時(shí)應(yīng)選用較?。ǖ荒芴。┑谋吵缘读亢瓦M(jìn)給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。? 3.5切削用量的選擇 切削用量的合理選擇直接影響到零件的表面質(zhì)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(yàn)及查表確定該零件在數(shù)控加工過程中的切削用量。 主軸轉(zhuǎn)速。主軸轉(zhuǎn)速主要根據(jù)允許的切削速度選取。而刀具的切削速度主要根據(jù)已經(jīng)選定的背吃刀量、進(jìn)給量、刀具的耐用度來、工件材料的強(qiáng)度和硬度以及切削加工性來選取。而切削速度與主軸轉(zhuǎn)速的關(guān)系如下公式所示： 式中:-切削刃選定點(diǎn)處所對(duì)應(yīng)的工件或刀具的最大回轉(zhuǎn)直徑,單位為mm n-主軸轉(zhuǎn)速，單位為r/min -切削速度，單位為m/min 進(jìn)給量（mm/min或mm/r）。進(jìn)給量的選取主要根據(jù)零件的加工精度和表面的粗糙度以及刀具、工件材料性質(zhì)來選取。當(dāng)零件的加工精度、表面粗糙度要求高時(shí)，進(jìn)給量應(yīng)該取小值。最大進(jìn)給量受機(jī)床剛度和進(jìn)給系統(tǒng)的性能限制，并與脈沖當(dāng)量有關(guān)。 總之切削用量的具體數(shù)值應(yīng)根據(jù)機(jī)床性能、相關(guān)的手冊(cè)并結(jié)合實(shí)際經(jīng)驗(yàn)用類比方法確定。同時(shí)，使主軸轉(zhuǎn)速、切削深度及進(jìn)給速度三者能相互適應(yīng)，以形成最佳切削用量。 （1）φ50面銑刀 粗加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=90m/min，f=0.3mm/r，ap=1mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×90）/（3.14×50）]r/min=573.2r/min取580r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.3×580）mm/min=174mm/min 精加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=110m/min，f=0.2mm/r，ap=0.5mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×110）/（3.14×50）]r/min=700.6r/min取700r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.2×700）mm/min=140mm/min （2）φ20立銑刀 粗加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=70m/min，f=0.3mm/r，ap=1mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×70）/（3.14×20）]r/min=1114.6r/min取1100r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.3×1100）mm/min=330mm/min 精加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=90m/min，f=0.2mm/r，ap=0.5mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×90）/（3.14×20）]r/min=1433.1r/min取1400r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.2×1400）mm/min=280mm/min （3）φ10立銑刀 粗加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=70m/min，f=0.3mm/r，ap=1mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×70）/（3.14×10）]r/min=2229.3r/min取2200r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.3×2200）mm/min=660mm/min 精加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=90m/min，f=0.2mm/r，ap=0.5mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×90）/（3.14×10）]r/min=2866.24r/min取2800r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.2×2800）mm/min=560mm/min （4）φ6立銑刀 粗加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=60m/min，f=0.2mm/r，ap=1mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×60）/（3.14×6）]r/min=3184.7r/min取3200r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.2×3200）mm/min=640mm/min 精加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=70m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×70）/（3.14×6）]r/min=3715.5r/min取3700r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.1×3700）mm/min=370mm/min （5）φ9.8麻花鉆 加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=25m/min，f=0.1mm/r。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×25）/（3.14×9.8）]r/min=812r/min取800r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.1×800）mm/min=80mm/min （6）φ10鉸刀 加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=28m/min，f=0.05mm/r。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×28）/（3.14×10）]r/min=891r/min取900r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.05×900）mm/min=45mm/min 第四章 加工工藝文件制定 4.1制定加工工藝過程卡片 表4.1 機(jī)械加工工藝過程卡 詳細(xì)見附件。 4.2數(shù)控加工工藝卡片 表4.2數(shù)控加工工序卡片 詳細(xì)見附件。 第五章 零件的數(shù)控程序編制 5.1編程方法的選擇 數(shù)控編程方法可分為手工編程和自動(dòng)編程兩種。 （1）手工編程 手工編程是指主要由人工來完成數(shù)控機(jī)床程序編制各個(gè)階段的工作。當(dāng)被加工零件形狀不十分復(fù)雜和程序較短時(shí)，都可以采用手工編程的方法。 手工編程在目前仍是廣泛采用的編程方式，即使在自動(dòng)編程高速發(fā)展的將來，手工編程的重要地位也不可取代，仍是自動(dòng)編程的基礎(chǔ)。在先進(jìn)的自動(dòng)編程方法中，許多重要的經(jīng)驗(yàn)都來源于手工編程，并不斷豐富和推動(dòng)自動(dòng)編程的發(fā)展。 （2）自動(dòng)編程 自動(dòng)編程是指借助數(shù)控語言編程系統(tǒng)或圖形編程系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)來自動(dòng)生成零件加工程序的過程。編程人員只需根據(jù)加工對(duì)象及工藝要求，借助數(shù)控語言編程系統(tǒng)規(guī)定的數(shù)控編程語言或圖形編程系統(tǒng)提供的圖形菜單功能，對(duì)加工過程與要求進(jìn)行較簡便的描述，而由編程系統(tǒng)自動(dòng)計(jì)算出加工運(yùn)動(dòng)軌跡，并輸出零件數(shù)控加工程序。由于在計(jì)算機(jī)上可自動(dòng)地繪出所編程序的圖形及進(jìn)給軌跡，所以能及時(shí)地檢查程序是否有錯(cuò)，并進(jìn)行修改，得到正確的程序。 綜合考慮該零件的外形，確定該零件采用UG軟件自動(dòng)編程的方法進(jìn)行編制，這樣做可以通過加工仿真更明確的發(fā)現(xiàn)程序是否有錯(cuò)誤。 5.2.確定編程原點(diǎn) 銑床編程坐標(biāo)原點(diǎn)的位置是任意的，它是編程人員在編制程序時(shí)根據(jù)零件的特點(diǎn)選定的，為了編程方便，一般要根據(jù)工件的形狀和標(biāo)注尺寸的基準(zhǔn)以及計(jì)算最方便的原則來確定工件上某一點(diǎn)為編程坐標(biāo)原點(diǎn)，具體選擇應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1.編程的坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)選在零件圖的尺寸基準(zhǔn)上，這樣便于坐標(biāo)值的計(jì)算。 2.編程坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)盡量選擇在精度較高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。 3.對(duì)稱的零件，編程坐標(biāo)原點(diǎn)應(yīng)設(shè)在對(duì)稱中心上;不對(duì)稱的零件，編程原點(diǎn)應(yīng)設(shè)在外輪廓的某一角點(diǎn)上。 4.Z軸方向的零點(diǎn)一般設(shè)在工件表面。 本設(shè)計(jì)根據(jù)零件圖的對(duì)稱特點(diǎn)，編程原點(diǎn)設(shè)在工件的中心，Z軸坐標(biāo)原點(diǎn)在工件的表面。 圖5.1工件坐標(biāo)系 5.3 UG軟件介紹 UG NX加工模塊提供了連接基于UG的加工處理模塊UG NX所有加工模塊提供了相同的圖形窗口環(huán)境，用戶可以在沿運(yùn)動(dòng)軌跡的圖形觀察工具和圖形的修改，如延長和縮短或修改刀具路徑。該模塊還提供了一個(gè)共同點(diǎn)的加工編程功能，可用于鉆削、鏜削和鏜削加工。根據(jù)用戶對(duì)靈活用戶的需求進(jìn)行修改和裁剪模塊的接口，并對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化工具庫的定義、模型庫的處理參數(shù)進(jìn)行了早期處理、半精加工和精加工等常用參數(shù)的歸一化處理，減少了訓(xùn)練時(shí)間和優(yōu)化處理技術(shù)。UG軟件的所有模塊，可以直接生成的物理模型的處理程序，使整個(gè)模型。 UG NX加工后置處理模塊，用戶可以方便地建立自己的后置處理程序，該模塊在數(shù)控機(jī)床和加工中心的世界主流，在多年的實(shí)踐中的模塊已被證明在2至5軸或更多軸銑、2 ~ 4軸車削和電火花線切割。 5.4 UG軟件編程操作 在建好模之后就是加工了， 加工就是對(duì)零件圖的幾何元素進(jìn)行數(shù)據(jù)定義，根據(jù)工藝規(guī)程輸入各種參數(shù)，如：切削深度、每次切深、加工余量、刀具參數(shù)、起刀點(diǎn)、退刀點(diǎn)等各種切削用量和參數(shù)。 用自動(dòng)化編程軟件UG在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行刀具位置軌跡 計(jì)算，選取控制元素和島嶼等，計(jì)算機(jī)生成刀位文件。動(dòng)態(tài)顯示刀具軌跡，刀具軌跡可進(jìn)行編修。 啟動(dòng)軟件，進(jìn)入加工頁面（圖5.2），準(zhǔn)備加工零件 圖5.2加工頁面 1. 選擇創(chuàng)建刀具，彈出對(duì)話框（圖5.3）選中，輸入刀具體名稱（圖5.3）。點(diǎn)擊選擇進(jìn)入對(duì)話框，輸入刀具參數(shù)（圖5.3）刀具直徑為20mm，長度為75mm，刀刃為2。后面的刀具以這種方法繼續(xù)創(chuàng)建。 圖5.3刀具參數(shù)對(duì)話框 2. 選擇創(chuàng)建幾何體，彈出對(duì)話框（圖5.4）。選中 ，輸入幾何體名稱。點(diǎn)擊確定，進(jìn)入對(duì)話框（圖5.5），設(shè)置安全距離為10mm，點(diǎn)擊選擇自動(dòng)判斷 選擇工件上表面，建立工件坐標(biāo)系。（圖5.6） 圖5.4對(duì)話框 圖5.5MCS 圖5.6工件坐標(biāo)系 3.選擇創(chuàng)建幾何體，彈出對(duì)話框（圖5.7）。選中，輸入幾何體名稱。點(diǎn)擊確定，進(jìn)入對(duì)話框（圖5.8） 圖5.7幾何體 圖5.8對(duì)話框 點(diǎn)擊指定部件，進(jìn)入對(duì)話框，選擇幾何體，選中要加工的零件。點(diǎn)擊指定毛坯，進(jìn)入對(duì)話框圖5.9 選中自動(dòng)塊，毛坯創(chuàng)建完成。 圖5.9毛坯的設(shè)定 4、創(chuàng)建型腔銑操作 （1）單擊【插入】工具欄上的【創(chuàng)建操作】圖標(biāo)，系統(tǒng)自動(dòng)彈出如圖5.10所示的“創(chuàng)建操作”對(duì)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“D20”、“幾何體”設(shè)置為“WORKPIECE1”、“方法”設(shè)置為 “MEHOD”、“名稱”設(shè)置為“CAVITY-MILL-1”，單擊對(duì)話框中的“確定”按鈕將彈出“型腔銑”對(duì)話框。 圖5.10創(chuàng)建操作 （2）指定切屑區(qū)域 在“型腔銑”對(duì)話框中單擊“指定切削區(qū)域”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“切削區(qū)域”對(duì)話框，選擇切削區(qū)域，單擊確定鍵，返回“型腔銑”對(duì)話框。 （3）刀軌生成 ①切削模式。在“切削模式”下拉列表中選擇“跟隨部件”。 ②歩距。在“歩距”下拉列表選擇“%70刀具平直”。 ③全局每刀深度。在“全局每刀深度”文本輸入框中輸入“1”。如圖5.14參數(shù)設(shè)置。 圖5.11參數(shù)設(shè)置 ④切削參數(shù)。在“型腔銑”對(duì)話框中單擊【切削參數(shù)】圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“切削參數(shù)”對(duì)話框，“策略”選項(xiàng)卡參數(shù)中設(shè)置“切削方向”為“順銑”、“切削順序”為“層優(yōu)先”、如圖5.11參數(shù)設(shè)置?！坝嗔俊边x項(xiàng)卡參數(shù)中設(shè)置使用“底部面和側(cè)壁余量一直”，“毛坯余量”為0.3，“部件側(cè)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。 ⑤非切削移動(dòng)。在“型腔銑”對(duì)話框中單擊【非切削移動(dòng)】圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“非切削移動(dòng)”對(duì)話框，傾斜角度設(shè)為“5”，“傳遞/快速”中的“區(qū)域之間”和“區(qū)域內(nèi)”均設(shè)置為“前一平面”。 ⑥進(jìn)給和速度。在“型腔銑”對(duì)話框中單擊【進(jìn)給和速度】圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出如圖所示的“進(jìn)給和速度”對(duì)話框，設(shè)置主軸速度（rpm）為“1800”、“進(jìn)刀”為540 mmpm。單擊鼠標(biāo)中鍵，返回“型腔銑”對(duì)話框。 ⑦在“型腔銑”對(duì)話框中指定了所有的參數(shù)后，單擊對(duì)話框底部操作組的【生成】圖標(biāo)，生成如圖5.12所示的型腔銑粗加工刀軌。 圖5.12加工走刀路線圖 圖5.13清根加工走刀路線圖 圖5.14精加工走刀路線圖 5.點(diǎn)擊按鈕 出現(xiàn)選擇第二個(gè) 型腔銑mill-contour 進(jìn)入設(shè)置切削參數(shù)，選擇需要的銑刀。刀軌的設(shè)置選擇 跟隨部件的銑切削方式，刀具平面直徑為百分之70每刀深度為1mm，切削方式為層優(yōu)先。如下圖（圖5.15）。 圖5.15凹槽加工走刀路線圖 圖5.16凹槽精加工走刀路線圖 6.鉆孔加工 （1）在“創(chuàng)建操作”工具條中選擇“創(chuàng)建刀具”命令，進(jìn)入“創(chuàng)建刀具”對(duì)話框。 （2）先在“創(chuàng)建刀具”對(duì)話框中的類型選擇項(xiàng)內(nèi)選擇“drill”，然后在“刀具子類型”選項(xiàng)欄中選擇“麻花鉆頭（DRILLING-TOOL）”圖標(biāo)，并輸入刀具名稱DRILLING-TOOLD11，然后單擊“應(yīng)用”，進(jìn)入“刀具參數(shù)”對(duì)話框，設(shè)置參數(shù)后單擊“確定”，完成刀具的創(chuàng)建。 （二）創(chuàng)建操作 （1）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”對(duì)話框。 （2）在“創(chuàng)建操作”對(duì)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(biāo)PECK-DRILLING啄鉆。 在“創(chuàng)建操作”對(duì)話框中設(shè)置其他參數(shù)：程序、刀具、幾何體、方法、名稱。 在“創(chuàng)建操作”對(duì)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(jìn)給和速度，如圖5.17所示。 圖5.17參數(shù)設(shè)置 （3）生成操作，如圖5.18所示。 圖5.18鉆孔刀路圖 5.5數(shù)控仿真加工 在文章的最后，為了效驗(yàn)本次設(shè)計(jì)，安排的切削參數(shù)，工藝路線，機(jī)床選擇，刀具選擇等，是否合理，我們使用UG軟件的仿真加工功能，確定刀路是否合理，是否有過切，撞刀等問題。 選中所有加工程序，點(diǎn)擊軟件上的確定刀軌，選擇2D動(dòng)態(tài)仿真。點(diǎn)擊開始，得如下圖。 圖5.19加工仿真 5.6程序的后處理 加工完之后輸出CLS刀具軌跡源文件然后生成機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)所能接受的數(shù)控代碼。生成G代碼的過程：加工完成后就要生成G代碼了如下 點(diǎn)擊文件按鈕,后選擇需要的系統(tǒng)后處理文件，設(shè)定文件名字，點(diǎn)擊確定 即可生成G代碼。如下圖。 圖5.20程序后處理 總結(jié) 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，也遇到了很多的困難，充分體會(huì)到了理論必須與實(shí)際相結(jié)合。雖然在畢業(yè)設(shè)計(jì)的前期和設(shè)計(jì)過程中，搜集了大量關(guān)于數(shù)控銑加工工藝和編程的資料，但是在實(shí)際的工藝分析和數(shù)控編程中還是遇到了很多的理論與實(shí)際不同的困難。許多問題在書本上都是這樣，而在實(shí)際運(yùn)用中卻是那樣，但幸運(yùn)的是通過老師的幫助和多次分析修改后，最終完成了加工工藝的分析和編程，并且加工出了相應(yīng)的產(chǎn)品。在畢業(yè)設(shè)計(jì)的過程中，要邊學(xué)習(xí)，變實(shí)踐，每當(dāng)遇到新的問題時(shí)，就要不斷的努力和探索，切忌心浮氣躁。 這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，給我最大的體會(huì)就是熟練操作技能來源我們對(duì)專業(yè)的熟練程度。 致謝 畢業(yè)設(shè)計(jì)就這樣結(jié)束了，也意味著大學(xué)也將在此畫上了一個(gè)大大的句號(hào)，對(duì)于這期間指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)以及給予的幫助，同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛怂麄兊闹С趾凸膭?lì)。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 總之，感謝每一位關(guān)心過我，愛護(hù)過我的人。滴水之恩，當(dāng)涌泉相報(bào)。最后，再次感謝我的導(dǎo)師。 參考文獻(xiàn) [1] 徐東元.數(shù)控加工工藝[M].電子工業(yè)出版社,2017. 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