毕业设计（论文）基于UG镗刀体的数控加工（全套图纸）.doc

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1、 密级： 学号：109202030004本科生毕业论文（设计）基于UG的镗刀体的数控加工学 院： 江西科技学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 09 机设本一班 学生姓名： 指导老师： 完成日期： 2013年5月10日 学士学位论文原创性申明本人郑重申明：所呈交的设计（论文）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日

2、学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权江西科技学院可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。不保密 。（请在以上相应方框内打“” ）学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月摘要 随着数控技术的发展，数控技术给传统制造业带来了革命性的变化，制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域

3、的扩大，它对一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。随着科技的发展，数控技术也在不断的发展更新，现在数控技术也称计算机数控技术，加工软件的更新快，CAD/CAM的应用是一项实践性很强的技术。如像UG , PRO/E , Master CAM ,CAXA制造工程师等。数控技术是技术性极强的工作，尤其在机械加工领域应用最为广泛，所以这要求从业人员具有很高的机械加工工艺知识，数控编程知识和数控操作技能。本文主要通过对复杂零件的数控工艺分析与加工，综合所学的专业知识，全面考虑可能影响铣削的因素，设计其加工工艺和编辑程序，完成要求。 关键词: 铣削、CAD/CAM、UG、数控加工全套图纸，加153893

4、706AbstractWith the development of numerical control technology, numerical control technology for the traditional manufacturing industry has brought the revolutionary change, manufacturing has become the symbol of industrialization,and with the development of technology and application domain expans

5、ion. It is important to some of the development of industry that plays a more and more important role. With the development of science and technology, numerical control technology is in the development of updates. Now, numerical control technology are called computer numerical control technology. Th

6、e application of CAD/CAM is a practical technique, like UG, PRO/E, Master CAM, CAXA manufacturing engineers, etc.Numerical control technology is highly technical work, especially in the mold domain. Practitioners requires high machining technology knowledge, CNC programming knowledge and skills.This

7、 text based on the analysis of nc craft and machining, comprehensive knowledge of professional knowledge, comprehensive consideration the influence factors of milling process, design the craft and editing program, complete requirements.Keywords: milling, CAD/CAM, UG, nc machining目 录摘 要IAbstractII第1章

8、 绪论11.1UG软件平台介绍11.2选题背景51.3 选题意义6第2章 零件加工工艺的分析72.1 零件结构的分析72.2毛坯、加工余量分析82.3 定位基准分析82.4加工阶段划分82.5 UG软件介绍92.6 基于UG的零件的建模10第3章 零件加工工艺过程设计113.1 数控加工工艺的基本特点133.2 数控加工工艺的主要内容133.3 数控加工零件的合理选择133.4 机床选择133.5 夹具的选择143.6 加工方法及方案的确定153.7 加工走刀路线的确定163.8 刀具的选择213.9 切削用量的选择233.10 切削液的选择263.11 对刀点的选择263.12工艺文件编制2

9、8第4章 零件的数控加工编程294.1 初始参数设定294.2 创建刀具294.3 创建粗加工操作304.4 创建半精加工操作324.5 模拟刀轨及后处理34结 论43致 谢44参考文献45第1章 绪论1.1 UG软件平台介绍UnigraphicsNX融线框模型、曲面造型、实体造型为一体，是参数化和特征化的CAD/CAM/CAE系统。系统建立在统一的富有关联性的数据库基础上，提供了工程上的完全关联性，使CAD/CAM/CAE各部分数据自由切换。以基本特征作为交互操作的基础单位，利用特征技术，用户可以在更高层次上进行产品设计、模具设计、数控加工编程和工程分析，实现并行工程CAD/CAPP/CAM

10、的集成与联动。这不仅有利于CAD/CAM系统之间交换信息，而且有利于信息的共享。应用好Unigrahpics NX提供的强大的数控加工编程功能，包括数控车削、铣削、线切割等编程模块等，是提高企业数控加工技术应用水平的一个重要途径。Unigrahics NX/CAM数控加工模块由以下重要组成部分：三维建模、刀具轨迹设计、刀具轨迹编辑修改、加工仿真、后置处理、数控编程模板、切削参数库设计和二次开发功能接口等。 【1】 数控编程模板 使用数控编程模板有利于利用已有的经验和专家知识，达到企业内部资源共享的目的。系统提供了加工程式模板、刀具模板、加工对象模板和刀具轨迹模板。在模板中不断注入数控编程员、加

11、工工艺师和技术工人等的知识、经验和习惯，建立起规范的数控加工工艺过程，为强化企业生产管理、提高产品的加工效率和质量打下良好的工艺技术基础。CAM系统创建用户自己的模板可以将预先的加工顺序、工艺参数和切削参数设置好。针对相似的零件加工对象，应用模板可以大幅度提供数控编程的效率和质量，尤其是在模具行业对形似的成组零件的加工。例如，在制造模具时将加工凸模和凹模时的最佳工艺过程定义为加工模板，在加工新的产品对象时，只需调用模板文件，选择所需的几何体，并起动这个流程即可。用户通过加工向导非常容易地从模板中获得专家级的制造过程指导。通过向导，预先定义的模板可以被激活，并通过简单的交互快速生成数控加工刀具轨

12、迹。 Unigraphics NX系统提供了基本的数控编程模板，用户也可以根据本企业的经验创建自己的程式、粗精加工、刀具、产品等类型的编程模板。利用模板之前，需要对不同产品类的零件的不同加工方式的模板进行整理与收集。在创建模板时可按加工方式进行分类，对于系列化或相似的加工工艺，如凸凹模具类零件的加工等，则可以包含粗精加工方案、刀具及工艺参数的选择等完整的加工流程模板。模板的定义可根据产品加工要求与几何特征划分，也可根据产品加工要求与材料等多种方式进行划分。 【2】 刀具轨迹的生成 系统提供了钻孔循环、攻丝和镗孔等点位加工编程模块，具有多种轮廓加工、等高环切、行切以及岛屿加工平面铣削等编程功能。

13、其提供的35坐标复杂曲面的固定轴与变轴加工编程功能，可以任意控制刀具轴的矢量方向，具有曲面轮廓、等高分层、参数线加工、曲面流线、陡斜面和曲面清根等多种刀具轨迹控制方式。 (1)UG/Planar Milling(UG平面铣削) UG平面铣削模块功能，包括多次走刀轮廓铣、仿形内腔铣、Z字形走刀铣削，规定避开夹具和进行内部移动的安全余量，提供型腔分层切削功能、凹腔底面小岛加工功能，对边界和毛料几何形状的定义、显示未切削区域的边界，提供一些操作机床辅助运动的指令，如冷却、刀具补偿和夹紧等。 (2)UG/Core & CavityMilling(UG型芯、型腔铣削) 利用UG型芯、型腔铣削可完成粗加工

14、单个或多个型腔，可沿任意类似型芯的形状进行去除大余量的粗加工，对非常复杂的形状产生刀具运动轨迹，确定走刀方式。通过容差型腔铣削可加工设计精度低、曲面之间有间隙和重叠的形状，而构成型腔的曲面可达数百个，发现型面异常时，它可以或自行更正，或在用户规定的公差范围内加工出型腔来。 (3) UG/Fixed AxisMilling(UG固定轴铣削) UG固定轴铣削模块功，包括产生3轴联动加工刀具路径功能、加工区域选择功能，有多种驱动方法和走刀方式可供选择，如沿边界切削、放射状切削、螺旋切削及用户定义方式切削等。在沿边界驱动方式中，又可选择同心圆和放射状走刀等多种走刀方式，提供逆铣、顺铣控制以及螺旋进刀方

15、式，自动识别前道工序未能切除的未加工区域和陡峭区域，以便用户进一步清理这些地方。 (4) UG/Flow Cut (UG自动清根) 自动找出待加工零件上满足“双相切条件”的区域，一般情况下这些区域正好就是型腔中的根区和拐角。用户可直接选定加工刀具，UG/Flow Cut模块将自动计算对应于此刀具的“双相切条件”区域并将其作为驱动几何，自动生成一次或多次走刀的清根程序。当出现复杂的型芯或型腔加工时，该模块可减少精加工或半精加工的工作量。 (5) UG/Variable Axis Milling(UG变轴铣削) 变轴铣削模块支持定轴和多轴铣削功能，可加工UG造型模块中生成的任意几何体，并保持主模型

16、的相关性。该模块提供经多年工程使用验证的35轴铣削功能，提供刀轴控制、走刀方式选择和刀具路径生成功能。 (6) UG/Sequential Milling(UG顺序铣) UG顺序铣模块可实现如下功能：控制刀具路径生成过程中的每一步骤的情况，支持25轴的铣削编程，和UG主模型完全相关，可以自动化的方式获得类似APT直接编程的绝对控制，允许用户交互式一段一段地生成刀具路径，并保持对过程中每一步的控制。它提供的循环功能使用户可以仅定义某个曲面上最内和最外的刀具路径，由该模块自动生成中间的步骤。该模块是UG数控加工模块中如自动清根等功能一样的特有模块，适合于高难度的数控程序编制。 (7) 高速铣削加工

17、的支持 系统提供的等高分层加工应用于高速铣削场合，在转角处以圆角的形式过渡，避免90急转(高速场合对导轨和电机容易损坏)，同时采用螺旋进退刀，系统还提供环绕等多种方式支持高速加工刀具轨迹的生成策略。 【3】 刀具轴的导动方式 空间曲面轴加工涉及的内容比较多，尤其是五轴加工时更明显。进行五轴加工时，涉及加工导动曲面、干涉面、轨迹限制区域、进退刀及刀轴矢量控制等关键技术。四轴五轴加工的关键技术之一是理解刀具轴的矢量(刀具轴的轴线矢量)在空间的变化。刀具轴的矢量变化是通过摆动工作台或主轴的摆动来实现的。对于矢量不发生变化的固定轴铣削场合，一般用三轴铣削即可加工出产品。五轴加工关键就是通过控制刀具轴矢

18、量在空间位置的不断变化或使刀具轴的矢量与机床原始坐标系构成空间某个角度，利用铣刀的侧刃或底刃切削加工来完成。【4】 刀具轨迹的编辑修改 该模块可在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并进行图形化修改，具有刀位文件复制、编辑和修改，定义刀具、机床和切削参数数据库等功能（如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等），可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁等。 【5】 加工仿真 切削仿真模块UG/Vericut是集成在UG软件中的第三方模块，它采用人机交互方式模拟、检验和显示NC加工程序，是一种方便的验证数控程序的方法。由于省去了试切样件的步骤，可节省机床调试时间，减少刀具磨损和机床清理工作。通过定义被切零件

19、的毛坯形状，调用NC刀位文件数据，就可检验由NC生成的刀具路径的正确性。UG/Vericut可以显示出加工后并着色的零件模型，用户可以容易地检查出不正确的加工情况。作为检验的另一部分，该模块还能计算出加工后零件的体积和毛坯的切除量，因此就容易确定原材料的损失。Vericut提供了许多功能，其中有对毛坯尺寸、位置和方位的完全图形显示，可模拟25轴联动的铣削和钻削加工。【6】 后置处理 后置处理最重要的是将CAM软件生成的刀位轨迹转化为适合数控系统加工的NC程序，通过读取刀位文件，根据机床运动结构及控制指令格式，进行坐标运动变换和指令格式转换。通用后置处理程序是在标准的刀位轨迹以及通用的CNC系统

20、的运动配置及控制指令的基础上进行处理。它包含机床坐标运动变换、非线性运动误差校验、进给速度校验、数控程序格式变换及数控程序输出等方面的内容。只有采用正确的后置处理系统才能将刀位轨迹输出为相应数控系统的机床能正确进行加工的数控程序，因此，编制正确的后置处理系统模板是数控编程与加工的前提条件之一。后处理的主要内容包括三个方面的内容。 (1)数控系统控制指令的输出：主要包括机床种类及机床配置、机床的定位、插补、主轴、进给、暂停、冷却、刀具补偿、固定循环和程序头尾输出等方面的控制。(2)格式转换：包括数据类型转换与圆整、字符串处理等，主要针对数控系统的输出格式，如单位、输出地址字符等方面的控制。 (3

21、)算法处理：主要针对多坐标加工时坐标变换、跨象限处理和进给速度控制等。UG的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序。该模块适用于目前世界上几乎所有主流NC机床和加工中心，多年的应用实践中已被证明适用于轴或更多轴的铣削加工，轴的车削加工和电火花线切割。UG/Nurbs Path Generator样条轨迹生成器模块允许在UG软件中直接生成基于Nurbs样条的刀具轨迹数据，使得生成的轨迹拥有更高的精度和光洁度，而加工程序量比标准格式减少30%50%，实际加工时间则因为避免了机床控制器的等待时间而大幅度缩短。该模块是希望使用具有样条插值功能的高速铣床(FANUC或SIEMENS)用

22、户必备工具。后置处理程序将CAM系统通过机床的CNC系统与机床数控加工紧密结合起来。 【7】 切削参数库设计 使用系统库可以得到机床、刀具及其材料、零件材料、切削工艺方法、主轴转速及进给速度的数据，定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库，使粗加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺，提供储存刀具及切削参数和标准刀具指令数据库。用户通过修改库中的数据，使其满足本企业的需要。1.2选题背景数控（Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行

23、控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，对国计民生的一些重要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用，这些行业装备数字化已是现代发展的大趋势，如：桥式三、五坐标高速数控龙门铣床、龙门移动式五座标AC摆角数控龙门铣床、龙门移动式三座标数控龙门铣床等。

24、 1.高速化发展新趋势随着数控系统核心处理器性能的进步，目前高速加工中心进给速度最高可达80m/min，空运行速度可达100m/min左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国CINCINNATI公司的HyperMach机床进给速度最大达60m/min，快速为100m/min，加速度达2g，主轴转速已达60000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3小时，在普通铣床加工需8小时。 由于机构各组件分工的专业化，在专业主轴厂的开发下，主轴高速化日益普及。过去只用于汽车工业高速化的机种（

25、每分钟万转以上的机种），现在已成为必备的机械产品要件。 2、精密化加工发展新趋势随着伺服控制技术和传感器技术的进步，在数控系统的控制下，机床可以执行亚微米级的精确运动。在加工精度方面，近10年来，普通级数控机床的加工精度已由10m提高到5m，精密级加工中心则从35m，提高到11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级(0.01m)。 3.开放化发展新趋势由于计算机硬件的标准化和模块化，以及软件模块化，开放化技术的日益成熟，数控技术开始进入开放化的阶段。开放式数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性。美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范(OMAC、O

26、SACA、OSEC)的研究和制定，世界3个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和技术规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000年也开始进行中国的ONC数控系统的规范框架的研究和制定。 4.复合化发展新趋势随着产品外观曲线的复杂化致使模具加工技术必须不断升级，对数控系统提出了新的需求。机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。新日本工机的5面加工机床采用复合主轴头，可实现4个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5面加工和5轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG公司展出DMUVoution系列加工中心，可

27、在一次装夹下5面加工和5轴联动加工，可由CNC系统控制或CAD/CAM直接或间接控制。1.3选题意义在学习了数控加工工艺与装备机械制造基础UG数控编程CAD/CAM应用技术数控机床及编程等课程后，为了将所学的知识应用于实际中，加深对知识的掌握程度，提升自身的实际工作能力，故选取基于UG的拨叉凹模的数控铣削加工的课题，综合所学知识，解决出现的问题，完成设计。本课题主要内容是数控铣削加工，包括了零件图的审查、工艺的设计、刀具和机床夹具的选择、切削用量的选择、UG的建模与编程、后处理等，通过一系列的作业操作，完成对零件的加工任务。通过此次课题，可以学习到很多加工和工艺方面的知识，为以后工作打下基础。

28、第2章 零件加工工艺的分析2.1 零件结构的分析通过图形分析可知：1. 零件涉及自由曲面、光滑过渡等复杂造型方法2. 零件可以通过建立草图、拉伸（包括角度拉伸）、倒圆角、等常用命令进行造型3. 零件材料为40Cr，而且壁厚较厚，加工中强度足够够，不容易变形。4. 由于零件存在铣削钻孔，所以在三轴加工中心上一次装夹完成。5. 该零件包括圆柱面、斜面、孔、槽等结构，形状比较复杂，但是工序相对容易，表面质量和精度要求不高，所以综合考虑，工序安排比较关键。6. 由于槽比较深，所以选刀具要选长一些的刀具，同时注意刀具刚度。7. 为了保证加工精度和表面质量，根据毛胚质量（主要是指形状和尺寸），分析采用一次

29、定位装夹加工完成，按照先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加工的原则依次划分工序加工.。2.2毛坯、加工余量分析（1）毛坯分析 根据零件的设计和运用领域等方面，零件材料、性能以及现有的设备要求，选择零件的材料。 材料名称: 优质合金钢，40Cr。 退火钢抗拉强度:750(MPa)； 屈服强度:550(MPa)； 延 长 率:16%断面收缩率:40%； 布氏硬度: 241-286（HB）； 特性及应用:未热处理时：HB229，热处理：调质。强度较高，塑性和韧性尚好，综合力学性能良好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件。 根据情况

30、尽量使各个表面上的余量均匀。由于零件尺寸不规则所以采用铸造的方式. （2）加工余量的分析 根据精度要求，该图的尺寸精度要求较高，即需要有余量的计算，正确规定加工余量的数值，是完成加工要求的重要任务之一。一般加工余量的大小决定于下列因素: 表面粗糙度（Ra）； 材料表面缺陷层深度； 空间偏差； 表面几何形状误差； 装夹误差； 实际的加工要求和材料性能。在具体确定工序的加工余量时，应根据下列条件选择大小： 对最后的加工工序，加工余量应达到图纸上所规定的表面粗糙度和精度要求； 考虑加工方法、设备的刚性以及零件可能发生的变形； 考虑零件热处理时引起的变形； 考虑被加工零件的大小，零件愈大，由于切削力、

31、内应力引起的变形也会增加，因此要求加工余量也相应地大一些。2.3 定位基准分析定位基准是工件在装夹定位时所依据的基准。（1）粗基准的选择。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准，此镗刀体选26外圆做粗基准。（2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，此镗刀体选中心孔做精基准。2.4加工阶段的划分说明加工阶段分为：粗加工阶段、精加工阶段。1.粗加工阶段 粗车26端面及外圆，钻中心孔。 目的：切除大部分余量，把毛坯加工至接近零件的最终形状和尺寸，只留下少许

32、加工余量，通过这个阶段还可以及时发现铸件的一些缺陷。 2.精加工阶段：精车中心孔，掉头精车26外圆，车V行槽，铣个平面。 目的：达到零件设计要求。2.5 UG软件介绍UG（Unigraphics NX）是EDS公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。Unigraphics NX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。来自UGS PLM的NX使企业能够通过新一代数字化产品开放系统实现向产品全生命周期管理转型的目标。NX包含了企业中应用最广泛的集成应用套件，用于产品设计、工程和制造全范围的开发过程。如今制造业所面临的挑战

33、是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。为了真正地支持革新，必须评审更多的可选设计方案，而且在开发过程中必须根据以往经验中所获得的知识更早地做出关键性的决策。NX是UGS PLM新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产品革新。NX独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。NX可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。NX建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本，并缩短进入市场的时间。通过再一次将注意力集中于跨越整个产品生

34、命周期的技术创新，NX的成功已经得到了充分的证实。这些目标使得NX通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化工具，把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。工业设计和风格造型NX为那些培养创造性的产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。利用NX建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状，并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。产品设计NX包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。NX具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。NX优于通用的设计工具，具有专

35、业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。仿真、确认和优化NX允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。开发环境NX产品开发解决方案完全支持制造商所需的各种工具，可用于管理过程并与扩展的企业共享产品信息。NX与UGS PLM的其他解决方案的完整套件无缝结合。这些对于CAD、CAM和CAE在可控环境下的协同，产品数据管理、数据转换、数字化实体模型和可视化都是一个补充。2.6 基于UG的零件的建模 点击草

36、图按钮，进入草图界面 综合各种方法，建立草图模型，利于尺寸约束确定形状 单击完成草图按钮，回到建模界面，建立底部模型 利用拉伸操作 利用等操作，建立回转体 综合各种方法，建立最终模型，效果如图第3章 零件数控加工工艺过程设计3.1数控加工工艺的基本特点由于数控加工采用了计算机控制系统和数控机床，使得数控加工具有加工自动化程度高、精度高、质量稳定、生成效率高、周期短、设备使用费用高等特点。在数控加工工艺上也与普通加工工艺具有一定的差异,因而又有其特点。采用普通机床加工时，许多具体工艺问题，如工步的划分与安排、刀具的几何形状与尺寸、走刀路线、加工余量、切削用量等，在很大程度上由操作人员根据实际经验

37、和习惯自行考虑和决定，一般无须工艺人员在设计工艺规程时进行过多的规定，零件的尺寸精度也可由试切保证。而采用数控加工时，所有工艺问题必须事先设计和安排好，并编入加工程序中。数控工艺不仅包括详细的切削加工步骤，还包括工夹具型号、规格、切削用量和其它特殊要求的内容，以及标有数控加工坐标位置的工序图等。在自动编程中更需要确定详细的各种工艺参数，也正由于这个特点，促使对加工程序的正确性和合理性要求极高，不能有丝毫的差错，否则不仅加工不出合格的零件，而且可能会导致严重的后果。3.2数控加工工艺的主要内容根据数控加工的实践，数控加工工艺主要包括以下方面：1）选择适合在数控机床上加工的零件和确定工序内容；2）

38、零件图纸的数控工艺性分析；3）制订数控工艺路线，如工序划分、加工顺序的安排、基准选择、与非数控加工工艺的衔接等；4）数控工序的设计，如工步、刀具选择、夹具定位与安装、走刀路线确定、测量、切削用量的确定等；5）调整数控加工工艺程序，如对刀、刀具补偿等；6）分配数控加工中的容差；7）处理数控机床上部分工艺指令。3.3数控加工零件的合理选择程序编制前对零件进行工艺分析时，要有机床说明书、编程手册、切削用量表、标准工具、夹具手册等资料，方能进行如下一些问题的研究。在数控机床上加工零件时，一般有两种情况。第一种情况：有零件图样和毛坯，要选择适合加工该零件的数控机床。第二种情况：已经有了数控机床，要选择适

39、合在该机床上加工的零件。无论哪种情况，考虑的主要因素主要有，毛坯的材料和类型、零件轮廓形状复杂程度、尺寸大小、加工精度、零件数量、热处理要求等。概括起来有三点，即零件技术要求能否保证，对提高生产率是否有利，经济上虽否合算。根据国内外数控技术应用实践，数控机床通常最适合加工具有以下特点的零件：（1）多品种、小批量生产的零件或新产品试制中的零件；（2）轮廓形状复杂，对加工精度要求较高的零件；（3）用普通机床加工时，需要有昂贵的工艺装备（工具、夹具和模具）的零件；（4）需要多次改型的零件；（5）价值昂贵，加工中不允许报废的关键零件；（6）需要最短生产周期的急零件。3.4 机床选择数控机床的发展也越来

40、越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。 高性能：随着数控系统集成度的增强，数控机床也实现多台集中控制，甚至远距离遥控。高精度：数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。高速度：数控机床各轴运行的速度将大大加快。高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。 数控机床使用范围越来越大，国内国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们只有紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平。不同类型

41、的零件应在不同的数控机床上加工，要根据零件的设计要求选择数控机床。数控车床适合于加工形状比较复杂的轴类零件盒由复杂曲线回转形成的模具内型腔。数控立式镗铣床盒立式加工中心适于加工箱体、箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂平面或立体零件、泵体阀体、壳体等。多坐标联动的卧室加工中心还可用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。总之，不同类型的零件要选用相应的数控机床加工，易发挥数控机床的效率和特点。数控铣床加工中心加工柔性比普通数控铣床优越，有一个自动换刀的伺服系统，对于工序复杂的零件需要多把刀加工，在换刀的时候可以减少很多辅助时间，很方便，而且能够加工更加复杂的曲面等工件。因此，提高加工中心的效率便成

42、为关键，而合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。综合以上因素，选择KVC650加工中心，参数如下：工作台面尺寸（长宽）4051307（mm）主轴锥孔/刀柄形式24ISO40 / BT40（MAS403）工作台最大纵向行程650mm主配控制系统FANUC 0iMate-MC工作台最大横向行程450mm换刀时间（s）6.5s主轴箱垂向行程500mm主轴转速范围606000( r/min)工作台T型槽（槽数-宽度间距）5-1660mm快速移动速度10000（mm/min）主电动机功率5.5/7.5（kw）进给速度5800（mm/min）脉冲当量（mm/脉冲）0

43、.001工作台最大承载(kg)700kg机床外形尺寸(长宽高)(mm)2540mm2520mm2710mm机床重量(kg)4000kg3.5 夹具的选择1.夹具的选择机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置称为夹具，又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求 ，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。 夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧

44、装置 、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（ 使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。 夹具种类按使用特点可分为：万能通用夹具。如机用虎钳、卡盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种标准附件。专用性夹具。为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造，服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。常用的有车床夹具、铣床夹具、钻模(引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具)、镗模(引

45、导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具)和随行夹具（用于组合机床自动线上的移动式夹具）。可调夹具。可以更换或调整元件的专用夹具。组合夹具。由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。2. 装夹方案的选择在确定装夹方案时，只需根据已选定的加工表面和定位基准定工件的定位夹紧方式，并选择合适的夹具。在选用夹具时，在能用普通夹具装夹加工的尽可能的选用普通夹具，在经济效应上可以减少成本的开支。数控机床上用的夹具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求，所以我根据零件的形状考虑选择平口钳。此时，主要考虑以下几点： 夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开； 必须保证最小的夹紧变形； 装卸方便，辅助时间应尽量短； 对小型零件或工序时间不长的零件，可以考虑在工作台上同时装夹几件进行加工，以提高加工效率； 夹具结构应力求简单； 夹具应便于与机床工作台及工件定位表面间的定位元件连接。 该零件形状规则，加工面与加工面之间的位置精度要求不高。所以以两端中心孔为定位，用虎钳从工件侧面夹紧采用一夹一顶。利用虎钳将毛坯