萬向節(jié)滑動叉的數(shù)控加工工藝及編程仿真.zip,萬向節(jié),滑動,數(shù)控,加工,工藝,編程,仿真 摘 要 由于數(shù)控技術的廣泛運用，數(shù)控已經是加工制造業(yè)重要的組成部分，有一套完善的加工流程對數(shù)控銑削有著至關重要的作用。本次設計是零件的工藝分析來設計的，主要任務是選擇合適的機床、刀具、夾具、量具，通過對零件的形狀、設計基準以及技術要求來進行加工工藝分析，制定工藝卡片。 本次設計共分為五章。第一章是對數(shù)控技術的簡單介紹。第二章是零件圖紙的分析。第三章是加工工藝分析，包括了零件加工內容分析、加工方案的確定、確定裝夾方案、加工機床的選擇。第四章是刀具與切削用量的選擇以及擬定數(shù)控銑削加工工藝卡片。第五章講述了使用編程軟件對零件進行編程加工仿真的過程。 關鍵詞: 數(shù)控加工、加工工藝、UG、工藝分析 I Abstract Because of the wide application of technology, NC has become an important part of manufacturing industry, and a complete set of processing flow plays an important role in the cutting. This design is designed by the process analysis of parts. The main task is to select the appropriate machine tools, tools, fixtures and measuring tools. By analyzing the shape, design basis and technical requirements of the parts, the process card is developed. The design is divided into five chapters. The first chapter is a brief introduction to NC technology. The second chapter is the part drawing analysis. The third chapter is the processing technology analysis, including the part processing content analysis, the processing plan determination, the determination clamping scheme, the processing machine tool choice. The fourth chapter is the choice of cutting tools and cutting parameters and drawing up NC milling process card. The fifth chapter describes the process of programming and simulation of parts with programming software. Keywords: NC machining, processing technology, UG, process analysis 目 錄 摘 要 I Abstract II 第一章 緒論 1 1.1 數(shù)控技術的發(fā)展 1 1.2 數(shù)控銑床的簡介 1 1.3 本課題研究的內容 2 1.4 本課題研究的目的及意義 2 第二章 工藝性分析 3 2.1零件圖 3 2.2零件加工工藝性分析 4 2.3零件加工工藝性分析 4 2.3.1 加工表面的技術要求分析 4 2.3.2 加工表面的技術要求分析 4 第三章 工藝規(guī)程設計 5 3.1 毛坯的選擇 5 3.2定位基準選擇 5 3.3加工方法的選擇 5 3.4工序的劃分 6 3.5數(shù)控機床的選擇 8 3.6夾具的選擇 9 3.7刀具的選擇 9 第四章 工藝參數(shù)選擇 10 4.1切削用量的選擇原則 10 4.2切削用量的選擇 10 第五章 加工程序編制及仿真加工 13 5.1數(shù)控編程的分類 13 5.2數(shù)控編程 13 5.2.1創(chuàng)建幾何體 14 5.2.2創(chuàng)建刀具 16 5.2.3型腔銑加工設置 17 5.2.3鉆孔加工設置 18 5.3仿真加工及后處理 20 總結 23 致謝 24 參考文獻 25 III I 第一章 緒論 1.1 數(shù)控技術的發(fā)展 科學技術和社會生產的不斷發(fā)展，對機械產品的質量和生產率提出了越來越高的要求，機械加工工藝的過程的自動化是實現(xiàn)上述要求的最重要的措施之一。它不僅僅能夠提高產品的質量和生產系效率，降低生產成本，還能夠大大改善工人的勞動強度。 數(shù)控技術經過幾十年的發(fā)展，還是有一大批高檔數(shù)控系統(tǒng)的國產市場完全依靠進口，這樣就會形成受益于人的局面。究其原因,國產中高端數(shù)控系統(tǒng)的差距主要表現(xiàn)在技術成熟度低、可靠性不高、質量不穩(wěn)定、精度不高,正因為如此,對于質量的保證才顯得尤其重要。隨著先進制造技術的發(fā)展,不僅要求機床具有優(yōu)越的性能和高度的自動化功能,更要求具有性能與功能的維持性、可靠性、維修性和維修保障性,即要求機床具有可信性。 數(shù)字控制（NumericalControl,NC，簡稱數(shù)控）機床就是在這樣的背景下誕生與發(fā)展起來的。它極其有效地解決了上述一系列矛盾，為單件、小批生產精密復雜零件提供了自動化加工手段。 我國數(shù)控系統(tǒng)研究起步于1958年，60、70年代研制了晶體管數(shù)控系統(tǒng)和集成電路數(shù)控系統(tǒng)，在這一段時間里，由于國外技術封鎖和我國的基本條件限制，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展較慢。到70年代開始，數(shù)控技術在車、銑、鉆、磨、齒輪加工、電加工等領域全面展開，數(shù)控加一工一中心研制成功。我國在二十世紀八十年代初期通過引進、消化、吸收國外的先進技術，從美國、德國等國家引進了一些新技術，又在“七五”、“八五”、“九五”期間對伺服驅動技術進行重大科技項目攻關，取得了重大成果。代表我國當前數(shù)控機床水平的中華1型、航天1型數(shù)控系統(tǒng)已能夠向國內各機床制造廠配套自身的數(shù)控系統(tǒng)所需的伺服系統(tǒng)，還應用于一些老設備的技術改造。 1.2 數(shù)控銑床的簡介 數(shù)字控制（NumericalControl）技術，簡稱為數(shù)控技術，是一種自動控制技術，它用數(shù)字指令來控制機床的運動。 數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎上發(fā)展起來的,兩者的加工工藝基本相同,結構也有些相似,但數(shù)控銑床是靠程序控制的自動加工機床,所以其結構也與普通銑床有很大區(qū)別。數(shù)控銑床是數(shù)控加工中一類重要的機床，它能夠進行銑削、鉆削、鉸孔、忽孔、攻螺紋孔、切削螺紋等工藝過程；數(shù)控銑削加工中心則進一步具有刀庫和自動換刀機構，在工件的一次裝夾中，可以集銑、鉆、鏜等加工為一體，對兩個或兩個以上的表面自動完成加工，生產效率高，加工質量好，適合箱體、立體曲面、型腔等非回轉體的加工。數(shù)控銑削中心又有立式或臥式兩種。數(shù)控銑床及其加工中心的編程有刀具半徑自動補償、刀具長度自動補償和孔加工固定循環(huán)指令 1.3 本課題研究的內容 復雜零件的數(shù)控加工工藝分析及程序編制為本課題的研究內容，對此研究查閱的大量的資料，首先明白機械加工工藝過程就是用切削的方法改變毛坯的形狀、尺寸和材料的物理機械性質成為具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。 1.4 本課題研究的目的及意義 制造業(yè)是國民經濟的命脈，機械制造業(yè)又是制造業(yè)中的支柱與核心。在現(xiàn)代社會生產領域中，計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機輔助管理以及將它們有機地集成起來的計算機集成制造(CIM)已經成為現(xiàn)代企業(yè)科技進步和實現(xiàn)現(xiàn)代化的標志。用計算機輔助制造工程技術對我國傳統(tǒng)產業(yè)進行改造，是我國制造業(yè)走向世界、走向現(xiàn)代化的必由之路。在國際競爭日益激烈的今天，作為計算機輔助制造工程技術基礎的數(shù)控加工技術在機械制造業(yè)中的地位顯得愈來愈重要?，F(xiàn)在很多工業(yè)發(fā)達國家的數(shù)控化率可達30%以上，數(shù)控機床已成為機械制造業(yè)的主要設備。我國從1958年開始研制和使用數(shù)控機床，至今在數(shù)控機床的品種、數(shù)量和質量等方面得到了長足的發(fā)展。特別是在改革開放以來，我國數(shù)控機床的總擁有量有了顯著的增加。數(shù)控加工技術的應用和普通機床的數(shù)控化改造已成為傳統(tǒng)機械制造企業(yè)提高競爭力、擺脫困境的有效途徑。 數(shù)控機床是根據加工程序對工件進行自動加工的先進設備，工件的加工質量主要由機床的加工精度、工藝和加工程序的質量決定，基本上排除了機床操作人員手工操作技能的影響，但對操作者的綜合素質提出了較高的要求。數(shù)控機床要按照數(shù)控加工程序自動進行零件的加工，必須由機床操作人員具體實施。可以說，數(shù)控加工工藝方案是通過機床操作人員在數(shù)控機床上實現(xiàn)的，數(shù)控加工現(xiàn)場經驗的積累又是提高數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工程序質量的基礎。從以上可以看出，本課題研究的目的在于設計比較經濟的工藝規(guī)程，出合理的G代碼程序，實現(xiàn)理論與實踐的相結合，提高自己的素質和水平能夠更加充分的利用數(shù)控機床加工。 25 第二章 工藝性分析 2.1零件圖 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 題目所給定的零件是解放牌汽車底盤傳動軸上的萬向節(jié)滑動叉，它位于傳動軸的端部。主要作用一是傳遞扭矩，使汽車獲得前進的動力；二是當汽車后橋鋼板彈簧處在不同的狀態(tài)時，由本零件可以調整傳動軸的長短及其位置。零件的兩個叉頭部位上有兩個Φ39mm的孔，用以安裝滾針軸承并與十字軸相連，起萬向聯(lián)軸節(jié)的作用。零件Φ65mm外圓內為Φ50mm花鍵孔與傳動軸端部的花鍵軸相配合，用于傳遞動力之用。 2.3零件加工工藝性分析 2.3.1 加工表面的技術要求分析 該零件由兩個叉頭和一個圓套筒內有的花鍵孔組成，類似套筒類零件，各部分作用如下： a. 零件的兩個叉頭部位上有兩個直徑為Φ39mm的孔，用以安裝滾針軸承和十字軸相聯(lián)，起萬向連軸節(jié)的作用； b. 在叉頭和花鍵孔套筒相聯(lián)結的筋條起過渡聯(lián)結和加強零件剛性作用，防止零件受阻變形； c. 外圓為Φ65mm，內圓Φ50mm花鍵孔與傳動軸端部的花鍵軸相配合，用以傳遞動力。 2.3.2 加工表面的技術要求分析 萬向節(jié)滑動叉共有兩組加工表面，他們相互間 有一定的位置要求?，F(xiàn)分述如下： a. 以Φ39mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：兩個Φ39mm的孔及其倒角，尺寸為118mm的與兩個孔Φ39mm相垂直的平面，還有在平面上的四個M8螺孔。其中，主要加工表面為Φ39mm的兩個孔。 b. 以Φ50mm花鍵孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括：Φ50mm十六齒方齒花鍵孔，Φ55mm階梯孔，以及Φ65mm的外圓表面和M60×1mm的外螺紋表面。 這兩組加工表面之間有著一定的位置要求，主要是： (1) Φ50mm花鍵孔與Φ39mm二孔中心聯(lián)線的垂直度公差為100：0.2； (2) Φ39mm二孔外端面對Φ39mm孔垂直度公差為0.1mm； (3) Φ50mm花鍵槽寬中心線與Φ39mm中心線偏轉角度公差為2°。 由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用夾具加工另一組表面，并且保證它們之間的位置精確要求。 第三章 工藝規(guī)程設計 3.1 毛坯的選擇 零件材料為45鋼?？紤]到汽車在運行中要經常加速及正、反向行駛，零件在工作過程中則經常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應該選用鍛件，以使金屬纖維不被切斷，保證零件工作可靠。零件的輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。這對提高生產率、保證加工質量也是有利的。 模鍛毛坯具有以下特點： 1. 其輪廓尺寸接近零件的外形尺寸，加工余量及材料消耗均大量減少； 2. 其制造周期短，生產率高，保證產品質量。 3.2定位基準選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。 對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。但對本零件來說，如果以Φ65mm外圓（或Φ62mm外圓）表面作基準（四點定位），則可能造成這一組內外圓柱表面與零件的叉部外形不對稱。按照有關粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作為粗基準），現(xiàn)選擇叉部兩個Φ39mm孔的不加工外輪廓表面作為粗基準，利用一組共兩個短V形塊支承這兩個Φ39mm的外輪廓作主要定位面，以消除 四個自由度，再用一對自動定心的窄口卡爪，夾持在Φ65mm外圓柱面上，用以消除 兩個自由度，達到完全定位。 精基準的選擇主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。 3.3加工方法的選擇 零件各表面加工方法的選擇，不但影響加工質量，而且也要影響生產率和成本。同一表面的加工可以有不同的加工方法，這取決于表面形狀，尺寸，精度，粗糙度及零件的整體構型等因素。 主要加工面的加工方法選擇： （1）兩個Φ39mmmm孔及其倒角可選用加工方案如下： a) 該零件的批量不是很大，考慮到經濟性，不適用于鉆-拉方案 b) 該零件除上述因素外，尺寸公差及粗糙度要求均不是很高，因此只需采用鉆-銑孔方案。 （2）尺寸為118mm的兩個與孔Φ39mm相垂直的平面根據零件外形及尺寸的要求，選用粗銑-精銑的方案 （3）Φ50mm花鍵孔采用先車后拉方案。 （4）Φ65mm外圓和M60x1外螺紋表面均采用車削即可達到零件圖紙的要求 3.4工序的劃分 加工順序的安排 加工順序的安排對保證加工質量，提高生產率和降低成本都有重要作用，是擬定工藝路線的關鍵之一?？砂聪铝性瓌t進行。 1）切削加工順序的安排 ① 先粗后精 先安排粗加工，中間安排半精加工，最后安排精加工。 ② 先主后次 先安排零件的裝配基面和工作表面等主要表面的加工，后安排如鍵槽、緊固用的光孔和螺紋孔等次要表面的加工。 ③ 先面后孔 對于箱體、支架、連桿、底座等零件，其主要表面的加工順序是先加工用作定位的平面和孔的端面的加工，然后再加工孔。 ④ 先基準后其它 即選作精基準的表面應在一開始的工序中就加工出來，以便為后續(xù)工序的加工提供定位精基準。 2）熱處理工序的安排 零件加工過程中的熱處理按應用目的，大致可分為預備熱處理和最終熱處理。 預備熱處理 預備熱處理的目的是改善機械性能、消除內應力、為最終熱處理作準備，它包括退火、正火、調質和時效處理。鑄件和鍛件，為了消除毛坯制造過程中產生的內應力，改善機械加工性能，在機械加工前應進行退火或正火處理；對大而復雜的鑄造毛坯件（如機架、床身等）及剛度較差的精密零件（如精密絲杠），需在粗加工之前及粗加工與半精加工之間安排多次時效處理；調質處理的目的是獲得均勻細致的索氏體組織，為零件的最終熱處理作好組織準備，同時它也可以作為最終熱處理，使零件獲得良好的綜合機械性能，一般安排在粗加工之后進行。 最終熱處理 最終熱處理的目的主要是為了提高零件材料的硬度及耐磨性，它包括淬火、滲碳及氮化等。淬火及滲碳淬火通常安排在半精加工之后、精加工之前進行；氮化處理由于變形較小，通常安排在精加工之后。 3）輔助工序的安排 輔助工序包括：檢驗、清洗、去毛刺、防銹、去磁及平衡去重等。其中檢驗是最主要的、也是必不可少的輔助工序，零件加工過程中除了安排工序自檢之外，還應在下列場合安排檢驗工序： ① 粗加工全部結束之后、精加工之前； ② 工件轉入、轉出車間前后； ③ 重要工序加工前后； ④ 全部加工工序完成后。 零件的加工路線安排如下 工 序 號 工 名 序 稱 工 序 內 容 車 間 設 備 1 備料 備料鍛件毛坯 金工 2 熱處理 調質處理 金工 3 車 車端面及外圓Φ62mm，Φ60mm，車螺紋M60×1mm。以 兩個叉耳外輪廓及Φ65mm外圓為粗基準。 金工 CK6140數(shù)控車 4 車 鉆、車花鍵底孔Φ43mm、沉頭孔Φ55mm。 金工 CK6140數(shù)控車 5 車 內花鍵孔5×60°倒角 金工 CK6140數(shù)控車 6 銑 鉆錐螺紋Rc1/8底孔 金工 XK713A數(shù)控銑床 7 拉花鍵 拉花鍵孔 金工 臥式拉床 8 銑 粗精銑Φ39mm二孔端面，保證尺寸。 金工 XK713A數(shù)控銑床 9 銑 鉆、粗精銑Φ39mm兩孔及倒角 金工 XK713A數(shù)控銑床 10 銑 鉆端面上四個M8mm螺紋底孔并倒角 金工 XK713A數(shù)控銑床 11 銑 攻螺紋4-M8mm，Rc1/8 金工 XK713A數(shù)控銑床 12 鉗 沖箭頭 13 檢驗 終檢 14 表面 表面噴砂處理 3.5數(shù)控機床的選擇 從加工工藝的角度分析，選用的數(shù)控機床功能還必須適應被加工零件的形狀、尺寸精度和生產節(jié)拍等要求。 依據上述各選擇原則，我們選用的Ck6140型數(shù)控車床，配置前置式刀架。工序2、工序3、工序4、工序5采用了數(shù)控車床。 圖3.2數(shù)控機床 根據零件圖可知，該零件的主要加工內容由平面、凹槽、通孔以及孔等構成，為了達到圖樣上的精度要求，同時兼顧到加工效率與加工經濟性，我們選擇數(shù)控機床，根據實際情況選擇裝備FANUC 0i Mate-MB系統(tǒng)的XK713A數(shù)控銑床。本機床可以進行銑，鉆等多種的加工。它的常規(guī)配置是三軸三聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)，也可配置四軸四聯(lián)動數(shù)控系統(tǒng)(加裝數(shù)控分度頭)。故它的適用范圍十分廣泛，可以加工平面凸輪，空間曲面，加工各種異形零件及中小型模具，適用于各種批量的生產。 圖3.2XK713A數(shù)控機床 3.6夾具的選擇 該零件結構復雜，表面不容易裝夾，無法使用通用夾具。為了保證零件的精度要求，采用專用夾具來裝夾。 3.7刀具的選擇 刀具選擇主要根據加工零件余量的大小、結構特點、材質、熱處理硬度、加工部位、尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等零件圖紙技術要求，結合刀具材料正確合理地選擇刀具。 表3.1數(shù)控加工刀具卡 序號 零件名稱 萬向節(jié)滑動叉 刀具名稱 數(shù)量 刀具規(guī)格 備注 規(guī)格 材料 1 外圓車刀 1 90° 硬質合金 2 Φ30mm麻花鉆 1 Φ30mm 高速鋼 3 內孔鏜刀 1 60° 硬質合金 4 成型車刀 1 - 硬質合金 5 Φ8.8mm麻花鉆 1 Φ8.8 硬質合金 6 Φ20立銑刀 1 Φ20 硬質合金 7 90°锪鉆 1 90° 高速鋼 8 φ6.7mm麻花鉆 1 Φ6.7 高速鋼 9 锪鉆 1 120° 高速鋼 10 M8絲錐 1 M8 高速鋼 11 Z1/8絲錐 1 Z1/8 高速鋼 編制 審核 批準 共1頁 第1頁 第四章 工藝參數(shù)選擇 4.1切削用量的選擇原則 所謂合理的切削用量是指充分利用刀具的切削性能和機床性能，在保證加工質量的前提下，獲得高的生產率和低的加工成本的切削用量。 不同的加工性質，對切削加制訂切削用量，就是要在已經選擇好刀具材料和幾何角度的基礎上，合理地確定切削深度ap、進給量f和切削速度υc。 4.2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，根據經驗及查表計算確定該零件在數(shù)控加工過程中的切削用量。 1、背吃刀量及側吃刀量的選擇 由經驗選取：銑削零件外輪廓時選ap=1mm，側吃刀量選取刀具直徑的70％，精加工時選ap=0.5mm。 2、主軸轉速及進給速度的確定 （1）外圓車刀 粗車外圓時，選取Vc=90m/min，f=0.2mm/r，ap=1mm，粗加工時直徑取值62mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×90）/（3.14×62）]r/min=462.2r/min取460r/min 進給速度：F =f×n =（0.2×460）mm/min=92mm/min 精車外圓時，選取Vc=100m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，精加工時直徑取值62mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×100）/（3.14×62）]r/min=513.6r/min取520r/min 進給速度：F =f×n =（0.1×520）mm/min=52mm/min （2）φ30麻花鉆 加工時根據查表及經驗，選取Vc=30m/min，f=0.1mm/r。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×30）/（3.14×30）]r/min=318r/min取320r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.1×320）mm/min=32mm/min （3）內孔鏜刀 粗鏜內孔時，選取Vc=80m/min，f=0.2mm/r，ap=1mm，粗加工時直徑取值43mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×80）/（3.14×43）]r/min=606.6r/min取600r/min 進給速度：F =f×n =（0.2×600）mm/min=120mm/min 精鏜內孔時，選取Vc=90m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，精加工時直徑取值43mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×90）/（3.14×43）]r/min=682r/min取700r/min 進給速度：F =f×n =（0.1×700）mm/min=70mm/min （4）成型車刀 成型車刀加工參數(shù)同外圓車刀一樣。 （5）φ8.8麻花鉆 加工時根據查表及經驗，選取Vc=25m/min，f=0.05mm/r。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×25）/（3.14×8.8）]r/min=884r/min取900r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.05×900）mm/min=45mm/min （6）φ20立銑刀 粗加工時根據查表及經驗，選取Vc=70m/min，f=0.3mm/r，ap=1mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×70）/（3.14×20）]r/min=1114.6r/min取1100r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.3×1100）mm/min=330mm/min 精加工時根據查表及經驗，選取Vc=90m/min，f=0.2mm/r，ap=0.5mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×90）/（3.14×20）]r/min=1433.1r/min取1400r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.2×1400）mm/min=280mm/min （7）90°锪鉆 加工時根據查表及經驗，選取Vc=30m/min，f=0.1mm/r，主軸轉速取320r/min，進給速度32mm/min （8）φ6.7麻花鉆 加工時根據查表及經驗，選取Vc=25m/min，f=0.05mm/r。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×25）/（3.14×6.7）]r/min=1170r/min取1100r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.05×1100）mm/min=55mm/min （9）120°锪鉆 加工時根據查表及經驗，選取Vc=30m/min，f=0.1mm/r，主軸轉速取320r/min，進給速度32mm/min （10）M8絲錐 根據實際加工經驗，主軸轉速取選取400r/min，進給速度取500mm/min。 （11）Z1/8絲錐 根據實際加工經驗，主軸轉速取選取400r/min，進給速度取500mm/min。 第五章 加工程序編制及仿真加工 5.1數(shù)控編程的分類 數(shù)控編程分自動編程和手工編程。手工編程是由人工完成刀具軌跡計算及加工程序的編制工作。當零件形狀不十分復雜或加工程序不太長時，采用手工編程方便、經濟。自動編程是利用計算機通過自動編程軟件完成對刀具運動軌跡的計算、加工程序的生成及刀具加工軌跡的動態(tài)顯示等。對于加工零件形狀復雜，特別是涉及三維立體形狀或刀具運動軌跡計算繁瑣時，常采用自動編程。 本文中所設計的零件的外形輪廓較復雜，加工工藝繁瑣，所需的程序多，因此選擇自動編程編制。 5.2數(shù)控編程 UG編程是指采用西門子公司研發(fā)的專業(yè)3D軟件NXUG，進行數(shù)控機床的數(shù)字程序的編制。是當前世界最先進、面向先進制造行業(yè)、緊密集成的CAID/CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)，提供了從產品設計、分析、仿真、數(shù)控程序生成等一整套解決方案。UGCAM是整個UG系統(tǒng)的一部分，它以三維主模型為基礎，具有強大可靠的刀具軌跡生成方法，可以完成銑削（2.5軸～5軸）、車削、線切割等的編程。UGCAM是模具數(shù)控行業(yè)最具代表性的數(shù)控編程軟件，其最大的特點就是生成的刀具軌跡合理、切削負載均勻、適合高速加工。另外，在加工過程中的模型、加工工藝和刀具管理，均與主模型相關聯(lián)，主模型更改設計后，編程只需重新計算即可，所以UG編程的效率非常高。 進入UG加工模塊如圖5.1，首先設定加工坐標系、工件加工的安全平面，對工件進行加工。 圖5.1UG加工模塊 外輪廓加工在標準工具條中選擇“開始”→“加工”，系統(tǒng)將彈出“加工環(huán)境”對話框，在CAM設置選擇欄中選擇“mill-contour”模板，單擊“初始化”按鈕，系統(tǒng)將進入型腔銑加工環(huán)境。 5.2.1創(chuàng)建幾何體 在操作導航器的幾何視圖中，設置加工坐標系、零件和毛坯，為創(chuàng)建操作做準備。 （1）設置加工坐標系。 ①先將操作導航器轉換到幾何體視圖。 ②在“操作導航器-幾何體”中選擇“MCS-MILL”，單擊右鍵，在其快捷菜單中選擇“編輯”命令。 ③在彈出對話框中的“機床坐標系”中的“指定MCS”欄中，單擊“自動判斷” 圖標，然后在圖形區(qū)域選擇毛坯的頂面，之后單擊“確定”，系統(tǒng)將自動在毛坯的頂面中心位置創(chuàng)建加工坐標系，如圖5.2所示。 圖5.2創(chuàng)建加工坐標系 （2）設置幾何體 ①在“操作導航器-幾何體”中，雙擊“WORKPIECE”圖標，將彈出“幾何體” 對話框。 ②指定部件幾何體。在“幾何體”對話框中，單擊“指定部件”按鈕，將彈出“部件幾何體”對話框，在圖形區(qū)域選擇零件， 點擊“確認”返回“幾何體”對話框，如圖4.3所示。 圖5.3幾何體 ③指定毛坯幾何體，在“幾何體”對話框中，單擊“指定毛坯”圖標按鈕，將彈出“毛坯幾何體”對話框，選擇“自動快”，單擊“確定”后，返回“幾何體”對話框，如圖5.4所示。 圖5.4自動塊 ④在“幾何體”對話框中單擊“確認”，結束幾何體的設置操作。 5.2.2創(chuàng)建刀具 （1）在“創(chuàng)建操作”工具條中選擇“創(chuàng)建刀具”命令，進入“創(chuàng)建刀具”對話框。 （2）先在“創(chuàng)建刀具”對話框中的類型選擇項內選擇“mill-contour（銑型腔）”，然后在“刀具子類型”選項欄中選擇“立銑刀（MILL）”圖標，并輸入刀具名稱D20，然后單擊“應用”，進入“刀具參數(shù)”對話框，設置參數(shù)后單擊“確定”，完成刀具的創(chuàng)建。刀具直徑為10mm，長度為75mm，刀刃長度為50mm，刀刃為2如圖5.5，依次創(chuàng)建其余的加工刀具。 圖5.5刀具參數(shù) 5.2.3型腔銑加工設置 （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”對話框。 （2） 在“創(chuàng)建操作”對話框中，選擇“類型”中選擇“mill-contour（銑型腔）”，然后在“操作子類型”中，選擇型腔銑模板圖標CAVITY-MILL銑型腔。 （3） 在“創(chuàng)建操作”對話框中設置其他參數(shù)：程序、刀具、幾何體、方法、名稱。 （4） 在“創(chuàng)建操作”對話框中單擊“確定”，選擇切削區(qū)域、設置切削層、進給率。如圖5.6設置參數(shù) 圖5.6設置參數(shù) （5） 生成操作，如圖5.7所示。 圖5.7 鏜空加工刀路圖 5.2.3鉆孔加工設置 （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”對話框。 （2）在“創(chuàng)建操作”對話框中，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PECK-DRILLING啄鉆。 在“創(chuàng)建操作”對話框中設置其他參數(shù)：程序、刀具、幾何體、方法、名稱。 在“創(chuàng)建操作”對話框中單擊“確定”，指定孔、指定部件表面、指定底面、指定循環(huán)方式、進給和速度，如下圖所示。 圖5.8參數(shù)設置 （3）生成操作，如下圖所示。 圖5.9鉆孔刀路圖 5.3仿真加工及后處理 1、在文章的最后，為了效驗本次設計，安排的切削參數(shù)，工藝路線，機床選擇，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，點擊軟件上的確定刀軌，選擇2D動態(tài)仿真。點擊開始，得如下圖。 圖5.10仿真加工圖 圖5.11仿真加工圖 2、在對話框的“后處理器”，在“輸出文件”下設置好文件的存放路徑和文件名，在“單位”下拉菜單中選擇“公制/部件”，選中“列出輸出”單選項，單擊對話框中的“確定”按鈕，在文件的存放目錄下找到產生的NC程序文件，用記事本打開加工的NC程序。 圖5.16后處理 下面是部分加工程序，由于程序量過大，詳細加工G代碼件見附件-數(shù)控加工程序單。 % G17 G90 G54 G40 G49 G80 (Tool_Name = ZT30) (DIA. = 30.00 R = 0.00 Length = 50.00) G91 G28 Z0.0 M06 T00 G00 G90 X0.0 Y0.0 S0 M03 G43 G00 Z15. H00 G81 X0.0 Y0.0 Z-140. R15. F250. G80 M05 M09 (Tool_Name = D20) (DIA. = 20.00 R = 0.00 Length = 75.00) G91 G28 Z0.0 M06 T00 G00 G90 X-.21 Y8.965 S0 M03 G43 G00 Z10. H00 G00 Z3. G01 X-2.076 Y8.965 Z2.5 F250. M08 G01 X-3.898 Y8.552 Z2. G01 X-5.597 Y7.772 Z1.5 G01 X-7.098 Y6.659 Z1. G01 X-8.339 Y5.261 Z.5 G01 X-9.264 Y3.638 Z0.0 G01 X-9.836 Y1.859 Z-.5 G01 X-10. Y0.0 Z-1. G03 X-10. Y0.0 I10. J0.0 G01 X0.0 Y0.0 Z-1. G01 X0.0 Y0.0 Z2. ........... .................... .......... G03 X-9.502 Y0.0 I9.503 J.001 G01 X.498 Y.001 Z-116. G01 X.498 Y.001 Z-113. G00 Z10. G00 X.287 Y8.966 G00 Z-113. G01 X-1.579 Y8.966 Z-113.5 G01 X-3.401 Y8.552 Z-114. G01 X-5.1 Y7.772 Z-114.5 G01 X-6.601 Y6.66 Z-115. G01 X-7.841 Y5.261 Z-115.5 G01 X-8.767 Y3.638 Z-116. G01 X-9.338 Y1.859 Z-116.5 G01 X-9.502 Y0.0 Z-117. G03 X-9.502 Y0.0 I9.503 J.001 G01 X.498 Y.001 Z-117. G01 X.498 Y.001 Z-114. G00 Z10. G00 X.287 Y8.966 G00 Z-114. G01 X-1.579 Y8.966 Z-114.5 G01 X-3.401 Y8.552 Z-115. G01 X-5.1 Y7.772 Z-115.5 G01 X-6.601 Y6.66 Z-116. G01 X-7.841 Y5.261 Z-116.5 G01 X-8.767 Y3.638 Z-117. G01 X-9.338 Y1.859 Z-117.5 G01 X-9.502 Y0.0 Z-118. G03 X-9.502 Y0.0 I9.503 J.001 G01 X.498 Y.001 Z-118. G01 X.498 Y.001 Z-115. G00 Z10. M05 M09 (Tool_Name = COUNTERSINKING_TOOL) (DIA. = 50.00 R = 0.00 Length = 60.00) G91 G28 Z0.0 M06 T00 G00 G90 X0.0 Y0.0 S0 M03 G43 G00 Z3. H00 G81 X0.0 Y0.0 Z-22. R3. F250. G80 M05 G91 G28 Z0.0 G28 X0.0 Y0.0 M30 % (machine_Time = ?°45.31?± Minutes) 總結 本設計在指導老師的悉心指導和嚴格要求下已完成，從課題選擇、方案論證到具體設計，無不凝聚著指導老師的心血和汗水，我受益匪淺。在此向指導老師表示深深的感謝和崇高的敬意。不積跬步何以至千里，本設計能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認真負責，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并在設計中得以體現(xiàn)。正是有了他們的悉心幫助和支持，才使我的畢業(yè)設計工作順利完成。 經過此次設計，內心感觸頗深，畢業(yè)設計環(huán)節(jié)可以說既是對我們在校學習成果的檢驗，又是一次綜合運用所學知識的一次機會。以前也曾做過類似的設計，但那些都是一方面的，不像此次設計內容考核這樣全面，含蓋面很廣，其中包含了工藝過程的擬訂、工藝卡片的編制、圖紙的繪制、刀具等很多方面及內容。此次設計不僅考核了我們對知識的掌握程度，更重要的是加深了我們對所學知識的印象，為我們步入工作崗位奠定了基礎。 設計過程不僅要依賴于課本及資料上的理論知識，也要結合實際進行設計，只有在理論結合實際的基礎上做出的設計才能滿足于現(xiàn)場生產的需求，只有滿足現(xiàn)場需求的設計才是一份合格的設計。我們的設計做的還不夠全面，不夠完善，缺少實踐的驗證。但我相信我們通過此次設計所積累的設計經驗以及理論經驗對于我們而言也是一份很難得很寶貴的財富。設計內容一定有很多欠缺的地方，有很多不完善的地方，還請各位老師批評指正。但我堅信此次設計對于我而言是受益匪淺的。 致謝 首先我要深深感謝我的老師。感謝他悉心的指導、語重心長的教誨。他嚴謹求實的治學態(tài)度和對工作的敬業(yè)精神深深地激勵了我，是我獲益良多、終生難忘。不僅讓我學到了很多專業(yè)山相關知識，還掌握了平時無法鍛煉的技能。 時間總是會在不經意中溜走，為期幾天的設計也即將結束了。這次設計主要是利用我們所學的知識進行綜合利用，把這個零件的加工起來，也是對我們在學校里學的知識的一種考驗。 在這次設計中，由于時間緊張，水平有限，本次設計過程存在缺點和不足之處，希望老師能提出寶貴的意見和改進方法，不甚感激！最后感謝學校的老師和領導能提供畢業(yè)后最后一次綜合實踐的機會，以及在各方面給予我們的關懷，盡管這次設計的時間是漫長的,過程是曲折的,但還是在老師和同學的幫助下完成了任務。對我來說,收獲最大的是方法和能力。那些分析和解決問題的方法與能力。最后感謝所有關心和幫助過我的師長和同學。 ????? 參考文獻 [1] 陳德道.主編《數(shù)控技術及其應用》.北京：國防工業(yè)出版社，2008.10 [2] 張金敏.主編《單片機原理與應用系統(tǒng)設計》.成都：西南交通大學出版社，2010.5 [3] 畢俊喜.主編《數(shù)控系統(tǒng)及仿真技術》.北京：機械工業(yè)出版社,2013.6 [4] 陳明.主編《機械制造工藝學》.北京：機械工業(yè)出版社，2011.6 [5] 關雄飛.主編《數(shù)控加工工藝與編程》.北京：機械工業(yè)出版社，2013.1 [6] 趙婷.主編《數(shù)控加工仿真與自動編程技術》.北京：機械工業(yè)出版社，2011.6 [7] 田萍、杜家熙、李琳.主編《數(shù)控機床加工工藝及設備》.北京：電子工業(yè)出版社.2005.03 [8] 蔡漢明.主編《實用數(shù)控加工手冊》.北京：人民郵電出版社,2007.38