萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉的數(shù)控加工工藝及編程仿真.zip

萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉的數(shù)控加工工藝及編程仿真.zip,萬(wàn)向節(jié),滑動(dòng),數(shù)控,加工,工藝,編程,仿真 摘 要 由于數(shù)控技術(shù)的廣泛運(yùn)用，數(shù)控已經(jīng)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(duì)數(shù)控銑削有著至關(guān)重要的作用。本次設(shè)計(jì)是零件的工藝分析來(lái)設(shè)計(jì)的，主要任務(wù)是選擇合適的機(jī)床、刀具、夾具、量具，通過(guò)對(duì)零件的形狀、設(shè)計(jì)基準(zhǔn)以及技術(shù)要求來(lái)進(jìn)行加工工藝分析，制定工藝卡片。 本次設(shè)計(jì)共分為五章。第一章是對(duì)數(shù)控技術(shù)的簡(jiǎn)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(nèi)容分析、加工方案的確定、確定裝夾方案、加工機(jī)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(duì)零件進(jìn)行編程加工仿真的過(guò)程。 關(guān)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(shù)的發(fā)展 1 1.2 數(shù)控銑床的簡(jiǎn)介 1 1.3 本課題研究的內(nèi)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(shù)要求分析 4 2.3.2 加工表面的技術(shù)要求分析 4 第三章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 5 3.1 毛坯的選擇 5 3.2定位基準(zhǔn)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(jī)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(shè)置 17 5.2.3鉆孔加工設(shè)置 18 5.3仿真加工及后處理 20 總結(jié) 23 致謝 24 參考文獻(xiàn) 25 III I 第一章 緒論 1.1 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展 科學(xué)技術(shù)和社會(huì)生產(chǎn)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來(lái)越高的要求，機(jī)械加工工藝的過(guò)程的自動(dòng)化是實(shí)現(xiàn)上述要求的最重要的措施之一。它不僅僅能夠提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)系效率，降低生產(chǎn)成本，還能夠大大改善工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。 數(shù)控技術(shù)經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，還是有一大批高檔數(shù)控系統(tǒng)的國(guó)產(chǎn)市場(chǎng)完全依靠進(jìn)口，這樣就會(huì)形成受益于人的局面。究其原因,國(guó)產(chǎn)中高端數(shù)控系統(tǒng)的差距主要表現(xiàn)在技術(shù)成熟度低、可靠性不高、質(zhì)量不穩(wěn)定、精度不高,正因?yàn)槿绱?對(duì)于質(zhì)量的保證才顯得尤其重要。隨著先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展,不僅要求機(jī)床具有優(yōu)越的性能和高度的自動(dòng)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(jī)床具有可信性。 數(shù)字控制（NumericalControl,NC，簡(jiǎn)稱數(shù)控）機(jī)床就是在這樣的背景下誕生與發(fā)展起來(lái)的。它極其有效地解決了上述一系列矛盾，為單件、小批生產(chǎn)精密復(fù)雜零件提供了自動(dòng)化加工手段。 我國(guó)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(shí)間里，由于國(guó)外技術(shù)封鎖和我國(guó)的基本條件限制，數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展較慢。到70年代開(kāi)始，數(shù)控技術(shù)在車、銑、鉆、磨、齒輪加工、電加工等領(lǐng)域全面展開(kāi)，數(shù)控加一工一中心研制成功。我國(guó)在二十世紀(jì)八十年代初期通過(guò)引進(jìn)、消化、吸收國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，從美國(guó)、德國(guó)等國(guó)家引進(jìn)了一些新技術(shù)，又在“七五”、“八五”、“九五”期間對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行重大科技項(xiàng)目攻關(guān)，取得了重大成果。代表我國(guó)當(dāng)前數(shù)控機(jī)床水平的中華1型、航天1型數(shù)控系統(tǒng)已能夠向國(guó)內(nèi)各機(jī)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(yīng)用于一些老設(shè)備的技術(shù)改造。 1.2 數(shù)控銑床的簡(jiǎn)介 數(shù)字控制（NumericalControl）技術(shù)，簡(jiǎn)稱為數(shù)控技術(shù)，是一種自動(dòng)控制技術(shù)，它用數(shù)字指令來(lái)控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)。 數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的,兩者的加工工藝基本相同,結(jié)構(gòu)也有些相似,但數(shù)控銑床是靠程序控制的自動(dòng)加工機(jī)床,所以其結(jié)構(gòu)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(jī)床，它能夠進(jìn)行銑削、鉆削、鉸孔、忽孔、攻螺紋孔、切削螺紋等工藝過(guò)程；數(shù)控銑削加工中心則進(jìn)一步具有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀機(jī)構(gòu)，在工件的一次裝夾中，可以集銑、鉆、鏜等加工為一體，對(duì)兩個(gè)或兩個(gè)以上的表面自動(dòng)完成加工，生產(chǎn)效率高，加工質(zhì)量好，適合箱體、立體曲面、型腔等非回轉(zhuǎn)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(dòng)補(bǔ)償、刀具長(zhǎng)度自動(dòng)補(bǔ)償和孔加工固定循環(huán)指令 1.3 本課題研究的內(nèi)容 復(fù)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?jī)?nèi)容，對(duì)此研究查閱的大量的資料，首先明白機(jī)械加工工藝過(guò)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(jī)械性質(zhì)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(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈，機(jī)械制造業(yè)又是制造業(yè)中的支柱與核心。在現(xiàn)代社會(huì)生產(chǎn)領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、計(jì)算機(jī)輔助管理以及將它們有機(jī)地集成起來(lái)的計(jì)算機(jī)集成制造(CIM)已經(jīng)成為現(xiàn)代企業(yè)科技進(jìn)步和實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的標(biāo)志。用計(jì)算機(jī)輔助制造工程技術(shù)對(duì)我國(guó)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造，是我國(guó)制造業(yè)走向世界、走向現(xiàn)代化的必由之路。在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的今天，作為計(jì)算機(jī)輔助制造工程技術(shù)基礎(chǔ)的數(shù)控加工技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)中的地位顯得愈來(lái)愈重要。現(xiàn)在很多工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的數(shù)控化率可達(dá)30%以上，數(shù)控機(jī)床已成為機(jī)械制造業(yè)的主要設(shè)備。我國(guó)從1958年開(kāi)始研制和使用數(shù)控機(jī)床，至今在數(shù)控機(jī)床的品種、數(shù)量和質(zhì)量等方面得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。特別是在改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的總擁有量有了顯著的增加。數(shù)控加工技術(shù)的應(yīng)用和普通機(jī)床的數(shù)控化改造已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造企業(yè)提高競(jìng)爭(zhēng)力、擺脫困境的有效途徑。 數(shù)控機(jī)床是根據(jù)加工程序?qū)ぜM(jìn)行自動(dòng)加工的先進(jìn)設(shè)備，工件的加工質(zhì)量主要由機(jī)床的加工精度、工藝和加工程序的質(zhì)量決定，基本上排除了機(jī)床操作人員手工操作技能的影響，但對(duì)操作者的綜合素質(zhì)提出了較高的要求。數(shù)控機(jī)床要按照數(shù)控加工程序自動(dòng)進(jìn)行零件的加工，必須由機(jī)床操作人員具體實(shí)施?？梢哉f(shuō)，數(shù)控加工工藝方案是通過(guò)機(jī)床操作人員在數(shù)控機(jī)床上實(shí)現(xiàn)的，數(shù)控加工現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)的積累又是提高數(shù)控加工工藝和數(shù)控加工程序質(zhì)量的基礎(chǔ)。從以上可以看出，本課題研究的目的在于設(shè)計(jì)比較經(jīng)濟(jì)的工藝規(guī)程，出合理的G代碼程序，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐的相結(jié)合，提高自己的素質(zhì)和水平能夠更加充分的利用數(shù)控機(jī)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(dòng)軸上的萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)叉，它位于傳動(dòng)軸的端部。主要作用一是傳遞扭矩，使汽車獲得前進(jìn)的動(dòng)力；二是當(dāng)汽車后橋鋼板彈簧處在不同的狀態(tài)時(shí)，由本零件可以調(diào)整傳動(dòng)軸的長(zhǎng)短及其位置。零件的兩個(gè)叉頭部位上有兩個(gè)Φ39mm的孔，用以安裝滾針軸承并與十字軸相連，起萬(wàn)向聯(lián)軸節(jié)的作用。零件Φ65mm外圓內(nèi)為Φ50mm花鍵孔與傳動(dòng)軸端部的花鍵軸相配合，用于傳遞動(dòng)力之用。 2.3零件加工工藝性分析 2.3.1 加工表面的技術(shù)要求分析 該零件由兩個(gè)叉頭和一個(gè)圓套筒內(nèi)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(gè)叉頭部位上有兩個(gè)直徑為Φ39mm的孔，用以安裝滾針軸承和十字軸相聯(lián)，起萬(wàn)向連軸節(jié)的作用； b. 在叉頭和花鍵孔套筒相聯(lián)結(jié)的筋條起過(guò)渡聯(lián)結(jié)和加強(qiáng)零件剛性作用，防止零件受阻變形； c. 外圓為Φ65mm，內(nèi)圓Φ50mm花鍵孔與傳動(dòng)軸端部的花鍵軸相配合，用以傳遞動(dòng)力。 2.3.2 加工表面的技術(shù)要求分析 萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)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(gè)Φ39mm的孔及其倒角，尺寸為118mm的與兩個(gè)孔Φ39mm相垂直的平面，還有在平面上的四個(gè)M8螺孔。其中，主要加工表面為Φ39mm的兩個(gè)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(duì)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(zhuǎn)角度公差為2°。 由以上分析可知，對(duì)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(shè)計(jì) 3.1 毛坯的選擇 零件材料為45鋼?？紤]到汽車在運(yùn)行中要經(jīng)常加速及正、反向行駛，零件在工作過(guò)程中則經(jīng)常承受交變載荷及沖擊性載荷，因此應(yīng)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(duì)提高生產(chǎn)率、保證加工質(zhì)量也是有利的。 模鍛毛坯具有以下特點(diǎn)： 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(chǎn)率高，保證產(chǎn)品質(zhì)量。 3.2定位基準(zhǔn)選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 對(duì)于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。但對(duì)本零件來(lái)說(shuō)，如果以Φ65mm外圓（或Φ62mm外圓）表面作基準(zhǔn)（四點(diǎn)定位），則可能造成這一組內(nèi)外圓柱表面與零件的叉部外形不對(duì)稱。按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作為粗基準(zhǔn)），現(xiàn)選擇叉部?jī)蓚€(gè)Φ39mm孔的不加工外輪廓表面作為粗基準(zhǔn)，利用一組共兩個(gè)短V形塊支承這兩個(gè)Φ39mm的外輪廓作主要定位面，以消除 四個(gè)自由度，再用一對(duì)自動(dòng)定心的窄口卡爪，夾持在Φ65mm外圓柱面上，用以消除 兩個(gè)自由度，達(dá)到完全定位。 精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)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(zhì)量，而且也要影響生產(chǎn)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(gòu)型等因素。 主要加工面的加工方法選擇： （1）兩個(gè)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(jīng)濟(jì)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(gè)與孔Φ39mm相垂直的平面根據(jù)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(dá)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(duì)保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低成本都有重要作用，是擬定工藝路線的關(guān)鍵之一?？砂聪铝性瓌t進(jìn)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(duì)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(zhǔn)后其它 即選作精基準(zhǔn)的表面應(yīng)在一開(kāi)始的工序中就加工出來(lái)，以便為后續(xù)工序的加工提供定位精基準(zhǔn)。 2）熱處理工序的安排 零件加工過(guò)程中的熱處理按應(yīng)用目的，大致可分為預(yù)備熱處理和最終熱處理。 預(yù)備熱處理 預(yù)備熱處理的目的是改善機(jī)械性能、消除內(nèi)應(yīng)力、為最終熱處理作準(zhǔn)備，它包括退火、正火、調(diào)質(zhì)和時(shí)效處理。鑄件和鍛件，為了消除毛坯制造過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，改善機(jī)械加工性能，在機(jī)械加工前應(yīng)進(jìn)行退火或正火處理；對(duì)大而復(fù)雜的鑄造毛坯件（如機(jī)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(shí)效處理；調(diào)質(zhì)處理的目的是獲得均勻細(xì)致的索氏體組織，為零件的最終熱處理作好組織準(zhǔn)備，同時(shí)它也可以作為最終熱處理，使零件獲得良好的綜合機(jī)械性能，一般安排在粗加工之后進(jìn)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(jìn)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(yàn)、清洗、去毛刺、防銹、去磁及平衡去重等。其中檢驗(yàn)是最主要的、也是必不可少的輔助工序，零件加工過(guò)程中除了安排工序自檢之外，還應(yīng)在下列場(chǎng)合安排檢驗(yàn)工序： ① 粗加工全部結(jié)束之后、精加工之前； ② 工件轉(zhuǎn)入、轉(zhuǎn)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(hào) 工 名 序 稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 設(shè) 備 1 備料 備料鍛件毛坯 金工 2 熱處理 調(diào)質(zhì)處理 金工 3 車 車端面及外圓Φ62mm，Φ60mm，車螺紋M60×1mm。以 兩個(gè)叉耳外輪廓及Φ65mm外圓為粗基準(zhǔn)。 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(nèi)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(gè)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(yàn) 終檢 14 表面 表面噴砂處理 3.5數(shù)控機(jī)床的選擇 從加工工藝的角度分析，選用的數(shù)控機(jī)床功能還必須適應(yīng)被加工零件的形狀、尺寸精度和生產(chǎn)節(jié)拍等要求。 依據(jù)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(jī)床 根據(jù)零件圖可知，該零件的主要加工內(nèi)容由平面、凹槽、通孔以及孔等構(gòu)成，為了達(dá)到圖樣上的精度要求，同時(shí)兼顧到加工效率與加工經(jīng)濟(jì)性，我們選擇數(shù)控機(jī)床，根據(jù)實(shí)際情況選擇裝備FANUC 0i Mate-MB系統(tǒng)的XK713A數(shù)控銑床。本機(jī)床可以進(jìn)行銑，鉆等多種的加工。它的常規(guī)配置是三軸三聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)，也可配置四軸四聯(lián)動(dòng)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(chǎn)。 圖3.2XK713A數(shù)控機(jī)床 3.6夾具的選擇 該零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，表面不容易裝夾，無(wú)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(lái)裝夾。 3.7刀具的選擇 刀具選擇主要根據(jù)加工零件余量的大小、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材質(zhì)、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(shù)要求，結(jié)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(hào) 零件名稱 萬(wàn)向節(jié)滑動(dòng)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(zhì)合金 2 Φ30mm麻花鉆 1 Φ30mm 高速鋼 3 內(nèi)孔鏜刀 1 60° 硬質(zhì)合金 4 成型車刀 1 - 硬質(zhì)合金 5 Φ8.8mm麻花鉆 1 Φ8.8 硬質(zhì)合金 6 Φ20立銑刀 1 Φ20 硬質(zhì)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(zhǔn) 共1頁(yè) 第1頁(yè) 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(jī)床性能，在保證加工質(zhì)量的前提下，獲得高的生產(chǎn)率和低的加工成本的切削用量。 不同的加工性質(zhì)，對(duì)切削加制訂切削用量，就是要在已經(jīng)選擇好刀具材料和幾何角度的基礎(chǔ)上，合理地確定切削深度ap、進(jìn)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(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(guò)程中不可缺少的一部分，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)及查表計(jì)算確定該零件在數(shù)控加工過(guò)程中的切削用量。 1、背吃刀量及側(cè)吃刀量的選擇 由經(jīng)驗(yàn)選?。恒娤髁慵廨喞獣r(shí)選ap=1mm，側(cè)吃刀量選取刀具直徑的70％，精加工時(shí)選ap=0.5mm。 2、主軸轉(zhuǎn)速及進(jìn)給速度的確定 （1）外圓車刀 粗車外圓時(shí)，選取Vc=90m/min，f=0.2mm/r，ap=1mm，粗加工時(shí)直徑取值62mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×90）/（3.14×62）]r/min=462.2r/min取460r/min 進(jìn)給速度：F =f×n =（0.2×460）mm/min=92mm/min 精車外圓時(shí)，選取Vc=100m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，精加工時(shí)直徑取值62mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×100）/（3.14×62）]r/min=513.6r/min取520r/min 進(jìn)給速度：F =f×n =（0.1×520）mm/min=52mm/min （2）φ30麻花鉆 加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=30m/min，f=0.1mm/r。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×30）/（3.14×30）]r/min=318r/min取320r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.1×320）mm/min=32mm/min （3）內(nèi)孔鏜刀 粗鏜內(nèi)孔時(shí)，選取Vc=80m/min，f=0.2mm/r，ap=1mm，粗加工時(shí)直徑取值43mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×80）/（3.14×43）]r/min=606.6r/min取600r/min 進(jìn)給速度：F =f×n =（0.2×600）mm/min=120mm/min 精鏜內(nèi)孔時(shí)，選取Vc=90m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm，精加工時(shí)直徑取值43mm。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? =[（1000×90）/（3.14×43）]r/min=682r/min取700r/min 進(jìn)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(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=25m/min，f=0.05mm/r。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×25）/（3.14×8.8）]r/min=884r/min取900r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.05×900）mm/min=45mm/min （6）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 （7）90°锪鉆 加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=30m/min，f=0.1mm/r，主軸轉(zhuǎn)速取320r/min，進(jìn)給速度32mm/min （8）φ6.7麻花鉆 加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=25m/min，f=0.05mm/r。 則：主軸轉(zhuǎn)速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×25）/（3.14×6.7）]r/min=1170r/min取1100r/min ?????? ?進(jìn)給速度：F =f×n =（0.05×1100）mm/min=55mm/min （9）120°锪鉆 加工時(shí)根據(jù)查表及經(jīng)驗(yàn)，選取Vc=30m/min，f=0.1mm/r，主軸轉(zhuǎn)速取320r/min，進(jìn)給速度32mm/min （10）M8絲錐 根據(jù)實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)，主軸轉(zhuǎn)速取選取400r/min，進(jìn)給速度取500mm/min。 （11）Z1/8絲錐 根據(jù)實(shí)際加工經(jīng)驗(yàn)，主軸轉(zhuǎn)速取選取400r/min，進(jìn)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(dòng)編程和手工編程。手工編程是由人工完成刀具軌跡計(jì)算及加工程序的編制工作。當(dāng)零件形狀不十分復(fù)雜或加工程序不太長(zhǎng)時(shí)，采用手工編程方便、經(jīng)濟(jì)。自動(dòng)編程是利用計(jì)算機(jī)通過(guò)自動(dòng)編程軟件完成對(duì)刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的計(jì)算、加工程序的生成及刀具加工軌跡的動(dòng)態(tài)顯示等。對(duì)于加工零件形狀復(fù)雜，特別是涉及三維立體形狀或刀具運(yùn)動(dòng)軌跡計(jì)算繁瑣時(shí)，常采用自動(dòng)編程。 本文中所設(shè)計(jì)的零件的外形輪廓較復(fù)雜，加工工藝繁瑣，所需的程序多，因此選擇自動(dòng)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(jìn)行數(shù)控機(jī)床的數(shù)字程序的編制。是當(dāng)前世界最先進(jìn)、面向先進(jìn)制造行業(yè)、緊密集成的CAID/CAD/CAE/CAM軟件系統(tǒng)，提供了從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、分析、仿真、數(shù)控程序生成等一整套解決方案。UGCAM是整個(gè)UG系統(tǒng)的一部分，它以三維主模型為基礎(chǔ)，具有強(qiáng)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(diǎn)就是生成的刀具軌跡合理、切削負(fù)載均勻、適合高速加工。另外，在加工過(guò)程中的模型、加工工藝和刀具管理，均與主模型相關(guān)聯(lián)，主模型更改設(shè)計(jì)后，編程只需重新計(jì)算即可，所以UG編程的效率非常高。 進(jìn)入U(xiǎn)G加工模塊如圖5.1，首先設(shè)定加工坐標(biāo)系、工件加工的安全平面，對(duì)工件進(jìn)行加工。 圖5.1UG加工模塊 外輪廓加工在標(biāo)準(zhǔn)工具條中選擇“開(kāi)始”→“加工”，系統(tǒng)將彈出“加工環(huán)境”對(duì)話框，在CAM設(shè)置選擇欄中選擇“mill-contour”模板，單擊“初始化”按鈕，系統(tǒng)將進(jìn)入型腔銑加工環(huán)境。 5.2.1創(chuàng)建幾何體 在操作導(dǎo)航器的幾何視圖中，設(shè)置加工坐標(biāo)系、零件和毛坯，為創(chuàng)建操作做準(zhǔn)備。 （1）設(shè)置加工坐標(biāo)系。 ①先將操作導(dǎo)航器轉(zhuǎn)換到幾何體視圖。 ②在“操作導(dǎo)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(duì)話框中的“機(jī)床坐標(biāo)系”中的“指定MCS”欄中，單擊“自動(dòng)判斷” 圖標(biāo)，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(dòng)在毛坯的頂面中心位置創(chuàng)建加工坐標(biāo)系，如圖5.2所示。 圖5.2創(chuàng)建加工坐標(biāo)系 （2）設(shè)置幾何體 ①在“操作導(dǎo)航器-幾何體”中，雙擊“WORKPIECE”圖標(biāo)，將彈出“幾何體” 對(duì)話框。 ②指定部件幾何體。在“幾何體”對(duì)話框中，單擊“指定部件”按鈕，將彈出“部件幾何體”對(duì)話框，在圖形區(qū)域選擇零件， 點(diǎn)擊“確認(rèn)”返回“幾何體”對(duì)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(duì)話框中，單擊“指定毛坯”圖標(biāo)按鈕，將彈出“毛坯幾何體”對(duì)話框，選擇“自動(dòng)快”，單擊“確定”后，返回“幾何體”對(duì)話框，如圖5.4所示。 圖5.4自動(dòng)塊 ④在“幾何體”對(duì)話框中單擊“確認(rèn)”，結(jié)束幾何體的設(shè)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(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“mill-contour（銑型腔）”，然后在“刀具子類型”選項(xiàng)欄中選擇“立銑刀（MILL）”圖標(biāo)，并輸入刀具名稱D20，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。刀具直徑為10mm，長(zhǎng)度為75mm，刀刃長(zhǎng)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(shè)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(duì)話框。 （2） 在“創(chuàng)建操作”對(duì)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(biāo)CAVITY-MILL銑型腔。 （3） 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。 （4） 在“創(chuàng)建操作”對(duì)話框中單擊“確定”，選擇切削區(qū)域、設(shè)置切削層、進(jìn)給率。如圖5.6設(shè)置參數(shù) 圖5.6設(shè)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(shè)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(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，如下圖所示。 圖5.8參數(shù)設(shè)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(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(guò)切，撞刀等問(wèn)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(kāi)始，得如下圖。 圖5.10仿真加工圖 圖5.11仿真加工圖 2、在對(duì)話框的“后處理器”，在“輸出文件”下設(shè)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(xiàng)，單擊對(duì)話框中的“確定”按鈕，在文件的存放目錄下找到產(chǎn)生的NC程序文件，用記事本打開(kāi)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(guò)大，詳細(xì)加工G代碼件見(jiàn)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(jié) 本設(shè)計(jì)在指導(dǎo)老師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求下已完成，從課題選擇、方案論證到具體設(shè)計(jì)，無(wú)不凝聚著指導(dǎo)老師的心血和汗水，我受益匪淺。在此向指導(dǎo)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(shè)計(jì)能夠順利的完成，也歸功于各位任課老師的認(rèn)真負(fù)責(zé)，使我能夠很好的掌握和運(yùn)用專業(yè)知識(shí)，并在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)工作順利完成。 經(jīng)過(guò)此次設(shè)計(jì)，內(nèi)心感觸頗深，畢業(yè)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)可以說(shuō)既是對(duì)我們?cè)谛W(xué)習(xí)成果的檢驗(yàn)，又是一次綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的一次機(jī)會(huì)。以前也曾做過(guò)類似的設(shè)計(jì)，但那些都是一方面的，不像此次設(shè)計(jì)內(nèi)容考核這樣全面，含蓋面很廣，其中包含了工藝過(guò)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(nèi)容。此次設(shè)計(jì)不僅考核了我們對(duì)知識(shí)的掌握程度，更重要的是加深了我們對(duì)所學(xué)知識(shí)的印象，為我們步入工作崗位奠定了基礎(chǔ)。 設(shè)計(jì)過(guò)程不僅要依賴于課本及資料上的理論知識(shí)，也要結(jié)合實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)，只有在理論結(jié)合實(shí)際的基礎(chǔ)上做出的設(shè)計(jì)才能滿足于現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的需求，只有滿足現(xiàn)場(chǎng)需求的設(shè)計(jì)才是一份合格的設(shè)計(jì)。我們的設(shè)計(jì)做的還不夠全面，不夠完善，缺少實(shí)踐的驗(yàn)證。但我相信我們通過(guò)此次設(shè)計(jì)所積累的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及理論經(jīng)驗(yàn)對(duì)于我們而言也是一份很難得很寶貴的財(cái)富。設(shè)計(jì)內(nèi)容一定有很多欠缺的地方，有很多不完善的地方，還請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。但我堅(jiān)信此次設(shè)計(jì)對(duì)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(dǎo)、語(yǔ)重心長(zhǎng)的教誨。他嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度和對(duì)工作的敬業(yè)精神深深地激勵(lì)了我，是我獲益良多、終生難忘。不僅讓我學(xué)到了很多專業(yè)山相關(guān)知識(shí)，還掌握了平時(shí)無(wú)法鍛煉的技能。 時(shí)間總是會(huì)在不經(jīng)意中溜走，為期幾天的設(shè)計(jì)也即將結(jié)束了。這次設(shè)計(jì)主要是利用我們所學(xué)的知識(shí)進(jìn)行綜合利用，把這個(gè)零件的加工起來(lái)，也是對(duì)我們?cè)趯W(xué)校里學(xué)的知識(shí)的一種考驗(yàn)。 在這次設(shè)計(jì)中，由于時(shí)間緊張，水平有限，本次設(shè)計(jì)過(guò)程存在缺點(diǎn)和不足之處，希望老師能提出寶貴的意見(jiàn)和改進(jìn)方法，不甚感激！最后感謝學(xué)校的老師和領(lǐng)導(dǎo)能提供畢業(yè)后最后一次綜合實(shí)踐的機(jī)會(huì)，以及在各方面給予我們的關(guān)懷，盡管這次設(shè)計(jì)的時(shí)間是漫長(zhǎng)的,過(guò)程是曲折的,但還是在老師和同學(xué)的幫助下完成了任務(wù)。對(duì)我來(lái)說(shuō),收獲最大的是方法和能力。那些分析和解決問(wèn)題的方法與能力。最后感謝所有關(guān)心和幫助過(guò)我的師長(zhǎng)和同學(xué)。 ????? 參考文獻(xiàn) [1] 陳德道.主編《數(shù)控技術(shù)及其應(yīng)用》.北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2008.10 [2] 張金敏.主編《單片機(jī)原理與應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)》.成都：西南交通大學(xué)出版社，2010.5 [3] 畢俊喜.主編《數(shù)控系統(tǒng)及仿真技術(shù)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2013.6 [4] 陳明.主編《機(jī)械制造工藝學(xué)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.6 [5] 關(guān)雄飛.主編《數(shù)控加工工藝與編程》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2013.1 [6] 趙婷.主編《數(shù)控加工仿真與自動(dòng)編程技術(shù)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.6 [7] 田萍、杜家熙、李琳.主編《數(shù)控機(jī)床加工工藝及設(shè)備》.北京：電子工業(yè)出版社.2005.03 [8] 蔡漢明.主編《實(shí)用數(shù)控加工手冊(cè)》.北京：人民郵電出版社,2007.38