JSB 薄壁配合件數(shù)控加工工藝及編程

1、JSBJSB 薄壁配合件數(shù)控加工工藝及編程薄壁配合件數(shù)控加工工藝及編程摘摘 要要本論文是一副對典型型腔薄壁套件進行工藝分析、數(shù)控編程及完成加工，主要運用所學(xué)知識對零件圖進行工藝分析、制定工藝路線、確定工藝方案。并運用 UG 軟件進行造型和自動編程，最終完成零件的加工。論文表明：通過對該零件的工藝分析、造型、加工，深入了解了零件制造的全過程，加工完成后零件也達到了加工要求。造型、軌跡及 G 代碼的生成也以最簡潔的方式做出，達到了預(yù)期的要求。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞：型腔薄壁套件，自動編程，數(shù)控加工，工藝分析西南科技大學(xué)應(yīng)用型自學(xué)考試畢業(yè)設(shè)計（論文）IAbstractAbstractThis paper is

2、 a pair of typical cavity thin-wall kit process analysis, numerical control programming and complete processing, mainly using the knowledge of the parts of the process analysis, the development of the process route, determine the process plan. And the use of UG software modeling and automatic progra

3、mming, the final completion of parts processing. The paper shows that: through the process analysis, modeling and processing of this part, the whole process of parts manufacturing is deeply understood, and the parts also meet the processing requirements after the processing is completed. Modeling, t

4、rajectory and G code generation is also made in the most concise way, to achieve the desired requirements.Keywords:Keywords: cavity thin-wall kit, automatic programming, nc machining, process analysis 目目 錄錄1 緒論.11.1 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢.11.1.1 繼續(xù)向開放式、基于 PC 的第六代方向發(fā)展.11.1.2 向高速化和高精度化發(fā)展.11.1.3 向智能化方向發(fā)展.11.2 UG

5、軟件在行業(yè)中的應(yīng)用 .21.2.1 CAD/CAM 的發(fā)展.21.2.2 UG 概念.32 2 對零件圖紙進行工藝分析對零件圖紙進行工藝分析.42.1 零件圖分析.42.1.1 讀圖和審圖.42.1.2 數(shù)控加工的內(nèi)容選擇.62.1.3 零件結(jié)構(gòu)的工藝性.62.2 關(guān)鍵部位加工精度分析.72.3 毛坯、余量分析.82.3.1 毛坯的種類.82.3.2 毛坯種類的選擇.82.3.3 毛坯形狀和尺寸的選擇.92.3.4 加工余量.93 3 加工準備及工藝路線的確定加工準備及工藝路線的確定.143.1 基準的選擇.143.1.1 基準的分類.143.1.2 定位基準的選擇.143.2 確定裝夾方法.

6、163.3 機床及工藝裝備的選擇.203.3.1 夾具的選擇.203.3.2 刀具選擇.213.4 確定工藝路線.22 I3.5 確定進給路線.233.6 切削用量及切削液的選擇.263.6.1 切削參數(shù)對機械加工的影響.263.6.2 背吃刀量（端銑）或側(cè)吃刀量（圓周銑）.27paca3.6.3 進給速度.28fv3.6.4 切削速度 Vc.293.6.5 切削液的選擇.304 4 UGUG 造型與加工造型與加工.314.1 實體造型.314.1.1 件一的實體造型.314.1.2 件二的實體造型.344.2 加工并生成程序.364.2.1 工藝參數(shù)設(shè)定.364.2.2 生成加工軌跡.374

7、.2.3 生成部分程序.415 5 零件加工零件加工.436 6 結(jié)論結(jié)論.44參考文獻參考文獻.45致謝致謝.45附錄附錄.4601 1 緒論緒論數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機床運動和工作過程進行控制的技術(shù)，它是集傳統(tǒng)的機械制造技術(shù)、計算機技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光機電技術(shù)等于一體的現(xiàn)代制造業(yè)的基礎(chǔ)技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點，對制造業(yè)實現(xiàn)柔性自動化、集成化和智能化起著舉足輕重的作用。數(shù)控裝備則是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透而形成的機電一體化產(chǎn)品。數(shù)控技術(shù)是制造自動化的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代制造裝備的靈魂核心，是國家工業(yè)和國防工業(yè)現(xiàn)代化的重要

8、手段，關(guān)系到國家戰(zhàn)略地位，體現(xiàn)國家綜合國力水平，其水平的高低和數(shù)控裝備擁有量的多少是衡量一個國家工業(yè)現(xiàn)代化的重要標志。1.11.1 數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢數(shù)控加工技術(shù)的發(fā)展趨勢1.1.11.1.1 繼續(xù)向開放式、基于繼續(xù)向開放式、基于 PCPC 的第六代方向發(fā)展的第六代方向發(fā)展基于 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(dān)數(shù)控的任務(wù)。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。1.1.21.1.2 向

9、高速化和高精度化發(fā)展向高速化和高精度化發(fā)展這是適應(yīng)機床向高速和高精度方向發(fā)展的需要。1.1.31.1.3 向智能化方向發(fā)展向智能化方向發(fā)展隨著人工智能在計算機領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將不斷提高。（1）應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù)數(shù)控系統(tǒng)能在運行過程中檢測一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，1達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。（2）引入專家系統(tǒng)指導(dǎo)加工將熟練工人和專家的經(jīng)驗，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。（3）引入故障診斷專家系統(tǒng)在設(shè)備故障診斷系統(tǒng)中借助多種數(shù)學(xué)原理和系統(tǒng)理論，形成了多種不同的診斷方法。（4）智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置可

10、以通過自動識別負載，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運行狀態(tài)。1.21.2 UGUG 軟件在行業(yè)中的應(yīng)用軟件在行業(yè)中的應(yīng)用1.2.11.2.1 CAD/CAMCAD/CAM 的發(fā)展的發(fā)展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，特別是加入 WTO 后，作為制造業(yè)基礎(chǔ)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(chǔ)工藝裝備，在電子、汽車、電機、電器、儀表、家電和通信等產(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)，即機械、電子、汽車、石化、建筑，都要求模具工業(yè)的發(fā)展與之相適應(yīng)。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

11、幾十倍、上百倍。隨著 CAD/CAM 軟件加工及快速成型等先進制造技術(shù)的不斷發(fā)展，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(shè)備廠商己普遍看好中國市場。隨著對模具設(shè)計質(zhì)量與制造要求的不斷提高，以及 CAD/CAM 技術(shù)在模具制造業(yè)中的大規(guī)模推廣應(yīng)用，急需大批熟悉 CAD/CAM 技術(shù)應(yīng)用的模具設(shè)計與制造的技術(shù)人才。這是企業(yè)最為寶貴的財富，也是企業(yè)走向世界、提高產(chǎn)品競爭力最根本的基礎(chǔ)。而目前這方面的專業(yè)人才非常缺乏。 1.2.21.2.2 UGUG 概念概念UG 是目前市場上功能最極致的產(chǎn)品設(shè)計工具。 它不但擁有現(xiàn)今 CAD/CAM2軟件中功能最強大的 Parasolid 實體建模核心技

12、術(shù)，更提供高效能的曲面建構(gòu)能力，能夠完成最復(fù)雜的造形設(shè)計。它不但擁有現(xiàn)今 CAD/CAM 軟體中功能最強大的 Parasolid 實體建模核心技術(shù)，更提供高效能的曲面建構(gòu)能力，能夠完成最復(fù)雜的造形設(shè)計。 Unigraphics(UG)是一套復(fù)雜產(chǎn)品設(shè)計制造的最佳系統(tǒng)，從概念設(shè)計到生產(chǎn)產(chǎn)品，UG 廣泛的運用在汽機車業(yè)、航太業(yè)、模具加工及設(shè)計業(yè)、醫(yī)療器材產(chǎn)業(yè)等等，近年來更將觸角深及消費性市場產(chǎn)業(yè)中最復(fù)雜的領(lǐng)域工業(yè)設(shè)計。32 2 對零件圖紙進行工藝分析對零件圖紙進行工藝分析 在數(shù)控薄壁加工中，對零件圖進行工藝分析的主要內(nèi)容包括零件結(jié)構(gòu)工藝性分析、選擇數(shù)控薄壁的加工內(nèi)容、零件毛坯的工藝性分析和加工方案

13、分析。2.12.1 零件圖分析零件圖分析2.1.12.1.1 讀圖和審圖讀圖和審圖 圖 2-1 件一結(jié)構(gòu)簡圖首先要認真分析與研究整臺產(chǎn)品的用途、性能和工作條件，了解零件在產(chǎn)品中的位置、裝配關(guān)系及其作用，弄清各項技術(shù)要求對裝配質(zhì)量和使用性能的影響，找出主要的和關(guān)鍵的技術(shù)要求，然后對零件圖樣進行分析。（1）該零件視圖表達完整、清晰，尺寸、公差、表面粗糙度及有關(guān)技術(shù)要求齊全、明確。（2）該組合件加工表面粗糙度為 Ra6.3m，2-的表面粗糙度為018. 0016Ra1.6m，其余為 Ra3.2m。參數(shù)合理，便于加工。（3）該組合件的定位基準為 2-的孔，必須先滿足該孔的配合精度，018. 0016尺

14、寸偏差在0.1mm。4（4）該組合件選用的材料為 45 鋼，價格低廉，加工難度不大，能夠保證零件的各方面要求。圖 2-2 件二結(jié)構(gòu)簡圖圖 2-3 組合件結(jié)構(gòu)圖2.1.22.1.2 數(shù)控加工的內(nèi)容選擇數(shù)控加工的內(nèi)容選擇 對于某個零件而言，并非全部加工工藝過程都適合在數(shù)控機床上完成，而往往只是其中的一部分適合于數(shù)控加工。這就需要對零件圖樣進行仔細的工藝分析，選擇那些最適合、最需要進行數(shù)控加工的內(nèi)容和工序。在選擇時，應(yīng)考慮各方面因素，充分發(fā)揮數(shù)控加工的優(yōu)勢。2.1.32.1.3 零件結(jié)構(gòu)的工藝性零件結(jié)構(gòu)的工藝性 零件的工藝性是指所設(shè)計的零件在滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟性。它包括零件各個制

15、造過程中的工藝性，如零件的鑄造、鍛造、沖壓焊接、熱處理和切削加工工藝性能等。好的工藝性會使零件加工容易，節(jié)省工5時，降低消耗；差的工藝性使零件加工困難，多耗工時，增大消耗。該組合件的加工各工藝性能良好，耗工不大。 因為 45 鋼淬透性低，故應(yīng)采用冷卻速度大的 10%鹽水溶液。工件入水后，應(yīng)該淬透，但不是冷透，如果工件在鹽水中冷透，就有可能使工件開裂，這是因為當工件冷卻到 180左右時，奧氏體迅速轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體造成過大的組織應(yīng)力所致。因此，當淬火工件快冷到該溫度區(qū)域，就應(yīng)采取緩冷的方法。由于出水溫度難以掌握，須憑經(jīng)驗操作，當水中的工件抖動停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。2.22.2 關(guān)鍵部位加

16、工精度分析關(guān)鍵部位加工精度分析 所謂加工精度，是指零件加工后的幾何參數(shù)（尺寸、幾何形狀和相互位置）的實際值與理想值之間的符合程度，而它們之間的偏離程度（即差異）則為加工誤差。加工誤差的大小反映了加工精度的高低。加工精度包括了以下三個方面。 （1）尺寸精度：限制加工表面與其基準間的尺寸誤差不超過一定的范圍。 （2）幾何形狀精度：限制加工表面的宏觀幾何形狀誤差，如圓度、圓柱度、平面度、直線度等。 （3）相互位置精度：限制加工表面與其基準間的相互位置誤差，如平行度、垂直度、同軸度、位置度等。2.32.3 毛坯、余量分析毛坯、余量分析2.3.12.3.1 毛坯的種類毛坯的種類常用毛坯的種類有鑄件、鍛件

17、壓制件、沖壓件、焊接件、型材和板材等。 （1）鑄件：適用于形狀復(fù)雜的毛坯。薄壁零件不可用砂型鑄造；尺寸大的鑄件宜用砂型鑄造；中、小型零件可用較先進的鑄造方法。（2）鍛件：適用于零件強度較高、形狀較簡單的零件。尺寸大的零件因受設(shè)備限制，故一般用自由鍛；中、小型零件可選用模鍛；形狀復(fù)雜的零件不宜用自由鍛。6（3）型材：熱軋型材的尺寸較大，精度低，多用作一般零件的毛坯;冷軋型材尺寸較小，精度較高，多用于毛坯精度要求較高的中、小零件，適用于自動機床加工。2.3.22.3.2 毛坯種類的選擇毛坯種類的選擇（1）根據(jù)圖紙規(guī)定的材料及機械性能選擇毛坯。圖紙規(guī)定的材料就基本確定了毛坯的種類。例如：材料是鑄鐵，

18、就要用鑄造毛坯；材料為鋼材，若力學(xué)性能要求高則可選鍛件，若力學(xué)性能要求低則可選型材或鑄鋼。（2）根據(jù)零件的功能選擇毛坯。根據(jù)零件的工作條件、材料、結(jié)構(gòu)特點三者綜合考慮，如材料為 45 鋼，則軸以鍛件為主；中、小齒輪多用鍛件做毛坯，大齒輪常用鑄鋼件做毛坯。2.3.32.3.3 毛坯形狀和尺寸的選擇毛坯形狀和尺寸的選擇選擇毛坯形狀和尺寸總的要求是：減少“肥頭大耳” ，實現(xiàn)少屑或無屑加工。因此，毛坯形狀要力求接近成品形狀，以減少機械加工的勞動量。但也有以下四種情況。 （1）對于熱軋中、厚鋁板，經(jīng)淬火時效后很容易在加工中和加工后出現(xiàn)變形現(xiàn)象，因此需要考慮加工時是否分層切削，分幾層切削，一般盡量做到各個

19、加工表面的切削余量均勻，以減少內(nèi)應(yīng)力導(dǎo)致的變形。（2）尺寸小或薄的零件，為便于裝夾并減少夾頭，可將多個工件連在一起，由一個毛坯制出。 （3）裝配后形成同一工作表面的兩個相關(guān)零件，為保證加工質(zhì)量并使加工方便，常把兩件合為一個整體毛坯，加工到一定階段后再切開。 （4）對于不便裝夾的毛坯，可考慮在毛坯上另外增加裝夾余量或工藝凸臺、工藝凸耳等輔助基準。由于該零件力學(xué)性能要求較高，故材料選用 45 鋼。45 鋼屬于中碳鋼，這類鋼調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，即既具有較高的強度、硬度，又具有較好的塑性、韌性，是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼中應(yīng)用最廣泛的一類。72.3.42.3.4 加工余量加工余量加工余量是指加工過

20、程中所切去的金屬層厚度，加工余量有工序余量和加工總余量（毛坯余量）之分。（1）工序余量工序余量是指某一表面在一道工序中切除的金屬層厚度。 工序余量的計算工序余量等于相鄰兩工序的工序尺寸之差。 對于外表面（見圖 2-4a） z=a-b 對于內(nèi)表面（見圖 2-4b） z=b-a 式中 z本工序的工序余量（ mm ）； a前工序的工序尺寸（ mm ）； b本工序的工序尺寸（ mm ）。 圖 2-4 加工余量上述加工余量均為非對稱的單邊余量，旋轉(zhuǎn)表面的加工余量為雙邊對稱余量。 對于軸（圖 2-4c） Z=-adbd對于孔（圖 2-4d）8 Z=- bdad式中 Z直徑上的加工余量（ mm ）； 前工序

21、的加工直徑（ mm ）；ad 本工序的加工直徑（ mm ）。 bd當加工某個表面的工序是分幾個工步時，則相鄰兩工步尺寸之差就是工步余量。它是某工步在加工表面上切除的金屬層厚度。 工序基本余量、最大余量、最小余量及余量公差 最小余量是保證該工序加工表面的精度和質(zhì)量所需切除的金屬層最小min厚度。最大余量是該工序余量的最大值。下面以圖 2-5 所示的外圓為例來max計算，其它各類表面的情況與此相類似。 圖 2-5 加工余量及其公差 當尺寸 a、b 均為工序基本尺寸時，基本余量為 Z=a-b 則最小余量=- （2-minminamaxb1）而最大余量=- maxmaxbminb（2-2）=- =(-

22、)+(-)=+ （2-zmaxminmaxaminamaxbminbab3）9式中本工序余量公差（ mm ）； z前工序的工序尺寸公差（ mm ）； a本工序的工序尺寸公差（ mm ）。b所以，余量公差為前工序與本工序尺寸公差之和。 （2）加工總余量毛坯尺寸與零件圖樣的設(shè)計尺寸之差稱為加工總余量。它是從毛坯到成品時從某一表面切除的金屬層總厚度，也等于該表面各工序余量之和，即 （2-4）式中第 i 道工序的工序余量（ mm ）； i n該表面總加工的工序數(shù)。 圖 2-6 加工余量和加工尺寸分布（3）影響加工余量的因素影響加工余量的因素如下： a）前工序的表面質(zhì)量（包括表面粗糙度和表面破壞層深度）

23、；aaSb）前工序的工序尺寸公差；ac）前工序的位置誤差，如工件表面在空間的彎曲、偏斜以及空間誤差a等； 10 d）本工序的安裝誤差。a 所以本工序的加工余量必須滿足下式 ：用于對稱余量時 用于單邊余量時 （4）確定加工余量加工余量大小，直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)率。加工余量過大，不僅增加機械加工勞動量，降低生產(chǎn)率，而且增加材料、工具和電力的消耗，增加成本。但若加工余量過小，又不能消除前工序的各種誤差和表面缺陷，甚至產(chǎn)生廢品。因此，必須合理地確定加工余量。該零件的加工余量如下：粗加工上平面余量 0.1mm ，精加工 0.05mm。半精加工曲線 C 單邊余量 0.3mm。半精加工曲線 a 外輪

24、廓單邊余量 0.3mm。粗加工 a 曲線內(nèi)腔槽單邊余量 2mm，半精加工曲線 a 內(nèi)腔槽單邊余量 0.5mm。 113 3 加工準備及工藝路線的確定加工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。3.1.13.1.1 基準的分類基準的分類基準分為設(shè)計基準和工藝基準兩大類。（1）設(shè)計基準是設(shè)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

25、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(xùn)練中提高選擇基準的能力。3.1.23.1.2 定位基準的選擇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(shè)計的關(guān)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(shè)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(jié)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

26、序創(chuàng)造條件。12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(yīng)掌握五個原則：（1）基準重合原則以設(shè)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(yù)先調(diào)整好刀具與機床的相對位置，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。（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(zhuǎn)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(shè)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、盤類零件和箱

27、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(zhì)量。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(yīng)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(yīng)選加工余量最小的面為粗基準。（2）為了保證零件上加工面與不加工面的相對位置要求，應(yīng)選不加工面為粗基準。

28、當零件上有幾個加工面，應(yīng)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(yīng)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(yīng)使其加工余量盡量均勻。13（4）為了使定位穩(wěn)定、可靠，應(yīng)選毛坯尺寸和位置比較可靠、平整光潔面作粗基準。作為粗基準的面應(yīng)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(yīng)使夾具結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。（5）粗基準應(yīng)盡量避免重復(fù)使用，特別是在同一尺寸方向上只允許裝夾使用一次。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(guān)基準，找出工件在加工（或裝配

29、）時的正確位置的過程。用找正法裝夾工件稱為找正裝夾。找正裝夾又可分為劃線找正法和直線找正法。圖 3-1 劃線找正法圖 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(dǎo)刀具）的裝置。數(shù)控加工的特點對夾具提出14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(guān)系。依據(jù)零件毛料的狀態(tài)和數(shù)控機床的安裝要求，應(yīng)選取能保證加工質(zhì)量、滿足加工需要的夾具。（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、Y、Z 三個移動軸的旋

30、轉(zhuǎn)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(guān)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。 （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)生位移和

31、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。153.33.3 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(yīng)該考慮一些因素：（1）機床規(guī)格應(yīng)與工件的外形尺寸相適應(yīng)，及大件用大機床，小件用小機床。（2）機床精度應(yīng)與工件加工精度要求相適應(yīng)。（3）機床的生產(chǎn)效率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)。 在確定數(shù)控機床加工時應(yīng)注意不同類型的零件應(yīng)選用不同的機床，該零件屬于組合件。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

32、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(yīng)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。3.3.23.3.2 刀具選擇刀具選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(zhì)合金，鉆頭和鉸刀選用高速鋼。且切削速度比高速鋼高 410 倍，但其沖擊韌性與抗拉強度遠比高速鋼差。而銑刀種類繁多，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，所選刀具卡見附錄。 3.

33、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16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(yīng)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。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

34、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。按所用刀具劃分工步。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(yīng)根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛皮狀況，結(jié)合定位和夾緊的需要一起考慮，重點應(yīng)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(yīng)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(fù)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(fù)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

35、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17給路線基本上是按零件的輪廓進行的。圖 3-4 件一走刀示意圖圖 3-5 精銑 b 曲線內(nèi)腔槽走刀示意 圖 3-6 精銑 c 曲線內(nèi)腔槽示意對于件二的加工路線，首先我們也要保證內(nèi)外型面對 2-位置精度。018. 001618銑端面：粗精銑下平面工件翻身粗精銑上平面，留余量 0.1mm粗銑零件周圍。 （32 立銑刀）鉆：預(yù)鉆 2

36、-、11 的孔。 （11 鉆頭）018. 0016半精銑：半精銑 a 曲線底面至尺寸，內(nèi)腔槽單邊留余量 0.3mm，內(nèi)端面10.2 保證 10.3。 （20 立銑刀）銑端面：精銑上平面。 （32 立銑刀）精銑：精銑外輪廓 2-，保證 2-170+0.02精銑內(nèi)腔槽保證尺063. 00170寸、。 （12 合金立銑刀）06. 003. 049.4806. 003. 090擴孔：擴孔 2-至 2-。（14 擴孔鉆）018. 0016005. 016鉸孔：鉸 2-的孔。 （16 鉸刀）018. 0016銑：精銑 R3 圓弧。 （8 球頭刀）件二由外輪廓型面和內(nèi)腔槽組成。外輪廓型面有兩個mm 尺寸外輪

37、063. 00170廓曲線由多個圓弧構(gòu)成，整個曲線加工，都應(yīng)該控制在此公差范圍內(nèi)，由于該型面壁較厚，具有一定剛性，所以粗精銑均采用順銑方式進行。走刀示意可以參照件一的走刀路線圖。3.63.6 切削用量及切削液的選擇切削用量及切削液的選擇 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(zhì)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(cè)吃fvpa刀量。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(cè)吃刀ca量，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 （1）對加工質(zhì)量的影響

38、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(zhì)量。隨著 Vc 的增加， 上升，工件的溫升變形和刀具磨損加快，19使誤差加大。同時，工件表面層的熱應(yīng)力。金相組織也發(fā)生變化，使工件表面質(zhì)量下降。f 的影響。f 主要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(zhì)量的。隨著的增大，papapa切削力成正比的增加，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

39、 T 與刀具總?cè)心ゴ螖?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，pa其次是 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pa大進給量切削的。（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(zhì)量的主要手段。3.6.23.6.2 背吃刀量背吃刀量（端銑）或側(cè)吃刀量（端銑）或側(cè)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

40、度，圓周薄壁時為被加工表面的寬度。側(cè)吃刀量papa為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caca度，圓周薄壁時為切削層深度。端銑背吃刀量和圓周銑側(cè)吃刀量的選取主要ca由加工余量和對表面質(zhì)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薄壁加工，粗銑后留半精銑余量 0.5 1.0mm。 20圖 3-7 銑刀薄壁用量（2）工件表面粗糙度要求為 Ra0.83.2m，可分粗銑、半精銑、精銑三步薄壁加工。半精銑時端銑背吃刀量或圓周薄壁側(cè)吃刀量取 1.52mm，精銑時圓周銑側(cè)吃刀量取 0.30.5mm，端銑背吃刀量取 0.51mm。該工件的表面

41、粗糙度為 Ra3.2，孔及型腔粗糙度為 Ra1.6，其余為 Ra6.3。應(yīng)采用粗銑、精銑，件一總余量為 1mm,件二的總余量為 2.2mm。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。它與銑刀轉(zhuǎn)速 n、銑刀齒數(shù) Z 及每齒進給量 (單位為 mm/z)有關(guān)。zf進給速度的計算公式： =Z n （3-fvzf1）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、zf工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-zf1。表 3

42、-1 銑刀每齒進給量參考表zf每 齒 進 給 量 (mm/z)zf工件材料粗銑精銑21高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀高速鋼銑刀硬質(zhì)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(zhuǎn)進給量根據(jù)表查得如表 3-2。表 3-2 銑刀每轉(zhuǎn)進給量 f 刀具名稱32 面銑刀20 立銑刀25 內(nèi)螺紋孔單刃鏜刀11 鉆頭 每轉(zhuǎn)進給量f(mm/r)0.090.150.070.0350.10.2刀具名稱20 立銑刀（擴孔）16H7 鉸刀12 整體合金立銑刀8 球頭刀 每轉(zhuǎn)進給量f(mm/r)0.080.160.050.053.6.43.6.4 切削

43、速度切削速度 VcVc表 3-3 薄壁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(zhì)合金刀具225184266150鋼22532512365412032542562136751902136661501902609184590鑄鐵1603204.5102130 薄壁的切削速度與刀具耐用度 T、每齒進給量、背吃刀量、側(cè)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eazfpaea大時，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 列出了薄壁切削速度的參考值。cV而具體選

44、用公式為=/1000 （3-2）cVnd 選用的參數(shù)如表 3-4。表 3-4 薄壁時的切削速度 刀具名稱32 面銑刀20 立銑刀25 內(nèi)螺紋孔單刃鏜刀11 鉆頭 薄壁速度Vc(mm/min)160250200702522 刀具名稱20 立銑刀16H7 鉸刀12 整體合金立銑刀8 球頭刀 薄壁速度Vc(mm/min)100151501503.6.53.6.5 切削液的選擇切削液的選擇 切削液是為提高切削加工效率而使用的液體。它可有效地減小摩擦，改善散熱條件，從而降低切削力、切削溫度和刀具磨損，提高生產(chǎn)率和加工表面質(zhì)量。切削液具有冷卻、潤滑、清洗和防銹作用，常用的切削液有乳化液和切削油。切削該工件

45、時使用的是硬質(zhì)合金刀具，由于它的耐熱性好，所以一般不使用切削液。若要使用，則必須大量注射，以免硬質(zhì)合金刀具因冷熱不均產(chǎn)生裂紋。04 4 UGUG 造型與造型與加工加工UG 是一種功能強大的軟件，在本零件的造型中我們用到的是 UG 的建模和加工模塊。4.14.1 實體造型實體造型首先我們要建立新文件，文件名只能是英文和數(shù)字組成。建好新文件后，分別對件一和件二進行線架造型。4.1.14.1.1 件一的實體造型件一的實體造型件一的實體造型，首先為了便于做加工，所以新建一個平面，距 XY 平面42mm。在此平面上繪制一個 180180 正方形，完成草圖后，向上拉伸 36mm。以底板上平面為繪圖平面，進

46、入草圖繪制圖 4-1，完成草圖后，向下拉伸求差 5mm。 圖 4-1 曲線 C 外輪廓以 C 曲線上平面為繪圖平面，繪制圖 4-2 草圖 D 向外輪廓，向上求和拉伸10mm。1圖 4-2 D 向外輪廓以 C 曲線上平面為繪圖平面，繪制圖 4-3 草圖 b 向輪廓，向下求差拉伸3mm。圖 4-3 b 向輪廓以底板上平面為繪圖平面，繪制草圖 4-4，2x向下求差拉伸018. 001620mm，2x11 求和拉伸為通孔。2 圖 4-4 孔以 D 向型腔為繪圖平面，繪制草圖 4-5 中心孔，并求差拉伸為通孔。圖 4-5 中心孔以 D 向型腔為繪圖平面，繪制草圖 4-6，孔求差拉伸 22mm。單擊螺紋指

47、令，以該孔作為螺紋的生成目標，生成 M421.5-7H 深 18 螺紋，所有造型完成后，所生成的件一模型如圖 4-7 所示。圖 4-6 螺紋3圖 4-7 件一模型4.1.24.1.2 件二的實體造型件二的實體造型件二的實體造型，在 XY 平面上繪制一個 180180 正方形，完成草圖后，向上拉伸 11.8mm。以底板上平面作為繪圖平面，繪制草圖 4-8 外輪廓圖形。向上求和拉伸5mm。圖 4-8 凸臺外輪廓以底板上平面為繪圖平面，繪制孔 2x，草圖如 4-9 求差拉伸成通018. 0016孔。4 圖 4-9 孔 2x16 以 C 曲線上平面為繪圖平面，繪制圖 4-10 草圖 D 向外輪廓，向下

48、求差拉伸10.2mm。 圖 4-10 D 向外輪廓 以 D 向型腔為繪圖平面，繪制草圖 4-11 中心孔，并求差拉伸為通孔。圖 4-11 中心孔完成上述造型后，D 向外輪廓進行邊倒圓，半徑 R3。所有造型完成后，所5生成的件二模型如圖 4-12 所示。圖 4-12 件二模型4.24.2 加工并生成程序加工并生成程序 通過草圖拉伸對毛坯進行設(shè)定，同時要確定毛坯中心在系統(tǒng)坐標系（繪圖坐標系）中的坐標值。因為該例繪圖原點在圖形的底平面上，所以毛坯中心的坐標值設(shè)定值為（0,0,0） 。注意對刀時，刀具找正毛坯中心后，要按該坐標值設(shè)定毛坯中心。然后進入 UG 加工模塊，首先設(shè)定加工坐標系、工件加工的安全

49、平面，對工件進行加工。4.2.14.2.1 工藝參數(shù)設(shè)定工藝參數(shù)設(shè)定首先我們定義刀具參數(shù)，根據(jù)列出的刀具清單。例如 32 立銑刀參數(shù)及圖形如圖 4-13、4-14 所示，其它刀具按照各自參數(shù)設(shè)定。6圖 4-13 刀具參數(shù)圖 4-14 32 刀具4.2.24.2.2 生成加工軌跡生成加工軌跡在加工中我們一般用到的加工方法有四種：mill planar（一般平面銑） 、7mill contour（型腔銑） 、fixed contour（固定軸銑） 、drill（鉆、鏜孔） 。在該零件的加工中，我們也用到上述四種加工方法。在這里我們例舉件一薄壁a 的加工進行說明，薄壁 a 分為內(nèi)型腔和外輪廓，其加工

50、路線是粗加工、半精加工、精加工。內(nèi)型腔加工粗加工時選擇并輸入圖 4-15 的內(nèi)容，選用一般平面銑，刀具選擇 20 的。圖 4-15 粗加工然后點擊確定，會出現(xiàn)圖 4-16 對話框，參數(shù)設(shè)置如圖所示。切削區(qū)域選擇a 曲線內(nèi)型腔底面，刀具參數(shù)如圖 4-17。8 圖 4-16 加工對話框 圖 4-17 刀具參數(shù)選擇好刀具和正確的參數(shù)后確定生成道具路徑如圖 4-18 所示：圖 4-18 a 曲線內(nèi)型腔粗加工刀具路徑半精加工和精加工步驟也是一樣，只是選擇刀具參數(shù)上不一樣。各自的加工路徑如圖 4-19、4-20 所示：9圖 4-19 a 曲線內(nèi)型腔半精加工圖 4-20 a 曲線內(nèi)型腔精加工件一、件二所有加工軌跡完成后如圖 4-21、4-22 所示，并要對其軌跡進行3D 仿真加工，看看還有哪些地方未加工到。是否產(chǎn)生刀具干涉，軌跡是否需要編輯，最后確定后即完成加工軌跡生成。10圖 4-21