弧形凸模的數控銑加工工藝分析及程序編程仿真含NX三維及CAD圖

弧形凸模的數控銑加工工藝分析及程序編程仿真含NX三維及CAD圖,弧形,數控,加工,工藝,分析,程序,編程,仿真,nx,三維,cad XXXXXX XX設計（X）任務書 題目名稱 弧形凸模的數控加工工藝分析及程序編制 學生姓名 準考證號 題目來源 □教師科研 實驗室建設 R社會實踐□ □其它 題 類 目 型 □理論研究 □應用研究 R設計開發(fā) □其它 選題背景及目 的 通過本論文課題，掌握普通典型零件的數控銑削及孔的工藝設計、工藝卡 的制作、夾具的設計及選取、零件圖紙及模型設計、自動編程、加工仿真。熟練掌握機械設計手冊、標準和規(guī)范等資料的查閱。認識到工藝在機械制造中的重要性，了解零件編程規(guī)則，進一步了解如何控制加工成本，提高生產效率。同時加深對本專業(yè)知識的了解。其目的是使學生能融會貫通掌握所學習的 專業(yè)知識，提高學生的動手能力，達到活學活用，做一個合格的應用型工程師。 工作任務及要求 工作內容：分析零件圖，設計加工方案、確定工藝加工過程，通過工藝分 析、數據處理，夾具選擇等工作來完成加工工藝和程序編寫等工作，撰寫設計說明書。 設計要求：1.分析加工工藝；2.確定加工方案；3 制訂加工路線；4 選擇加工設備；5 確定加工刀具；6 編寫加工程序；8 編寫不少于 1 萬字的設計說明書。 成果形式：工藝文件卡片若干；設計說明書等。參考書目： 1.《典型零件數控加工》 吳京霞等編 北航出版社 2.《數控加工編程及操作》 余英良編 高等教育出版社 3.《UG NX 數控編程教程》 展迪優(yōu)編 機械工業(yè)出版社 時間安排 1. 開題報告: 2019 年 2. 完成初稿：2019 年 3．答 辯：2020 年 9 月 1 日 至 11 月 11 日 至 4 月 16 日 至 2019 年 10 月 1 日。 2019 年 12 月 31 日。 2020 年 5 月 16 日。 以上內容由指導教師填寫 指導教師簽 字 教師姓名： 年 月 日 助學點審核 審核意見： 組長簽字： 年 月 日 學生接受 任務簽字 接受任務時間： 年 月 日 學生簽名： 21 弧形凸模的數控加工工藝分析及程序編制 22 機械加工工藝過程卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 零件名稱 弧形凸模 共 1 頁 第 1 頁 材料牌號 45 毛 坯 種 類 型材 毛坯外形尺寸 162X122X32 每毛坯 可制件數 1 每臺件數 1 備 注 工 序 號 工序 名稱 工 序 內 容 車間 工段 設 備 工 藝 裝 備 工 時 準終 單件 1 下料 下料 金工 鋸床 2 銑 銑削零件6個表面至零件最大尺寸，表面粗糙度Ra3.2um 數控 數控銑床 面銑刀、游標卡尺、平口鉗 3 銑 對零件上表面凸臺及臺階孔進行加工 數控 數控銑床 立銑刀、游標卡尺、平口鉗 4 銑 對零件上表面凹槽進行加工 數控 數控銑床 立銑刀、游標卡尺、平口鉗 5 銑 加工零件2-φ10孔 數控 數控銑床 麻花鉆、鉸刀、游標卡尺、平口鉗 6 清洗 去毛刺、清洗 7 檢驗 檢驗、入庫 設計(日期) 審核(日期) 標準化(日期) 會簽(日期) 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽 字 日 期 數控加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 零件名稱 弧形凸模 共 3 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 數控 3 銑 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每臺件數 型材 162X122X32mm 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 數控銑床 XD-40A 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 平口鉗 乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工 步 號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 r/min 切削速度 mm/min 進給量 mm/r 背吃刀量 mm 進給 次數 工步工時 機動 輔助 1 用φ20立銑刀對凸臺及臺階孔進行開粗加工 Φ20立銑刀 1100 330 0.3 1 1 2 用φ10立銑刀對凸臺及臺階孔進行拐角清根加工 Φ10立銑刀 2200 660 0.3 1 1 3 用φ10立銑刀對凸臺及臺階孔進行精加工，至圖紙尺寸要求 Φ10立銑刀 2800 560 0.2 0.5 1 設計(日期) 審核(日期) 標準化(日期) 會簽(日期) 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 數控加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 零件名稱 弧形凸模 共 3 頁 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 數控 4 銑 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每臺件數 型材 162X122X32mm 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 數控銑床 XD-40A 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 平口鉗 乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工 步 號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 r/min 切削速度 mm/min 進給量 mm/r 背吃刀量 mm 進給 次數 工步工時 機動 輔助 1 用φ6立銑刀對上表面凹槽進行開粗加工 Φ6立銑刀 3200 640 0.2 1 1 2 用φ6立銑刀對上表面凹槽進行精加工，至圖紙尺寸要求 Φ6立銑刀 3700 370 0.1 0.5 1 設計(日期) 審核(日期) 標準化(日期) 會簽(日期) 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 數控加工工序卡片 產品型號 零件圖號 產品名稱 零件名稱 弧形凸模 共 3 頁 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 數控 5 銑 45 毛坯種類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數 每臺件數 型材 162X122X32mm 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 數控銑床 XD-40A 1 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 1 平口鉗 乳化液 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 工 步 號 工 步 內 容 工 藝 裝 備 主軸轉速 r/min 切削速度 mm/min 進給量 mm/r 背吃刀量 mm 進給 次數 工步工時 機動 輔助 1 用φ9.8麻花鉆對φ10孔進行鉆孔 Φ9.8麻花鉆 800 80 0.1 4.9 1 2 用φ10鉸刀對φ10孔進行鉸孔至尺寸要求 Φ10鉸刀 900 45 0.05 0.1 1 設計(日期) 審核(日期) 標準化(日期) 會簽(日期) 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 摘 要 通過全面詳細的設計，綜合運用大學幾年所學的知識，以及查閱的資料，提高自己的動手能力，并全面掌握軟件繪圖、機床操作、UG建模及編程仿真加工等核心內容。因本課題的設計需涉及但數控專業(yè)的許多的知識，這就需要我們整理并綜合運用數控技術的相關理論與實踐知識，有利于我們對專業(yè)知識的理解和掌握，并熟悉機床的操作與步驟。 本次設計任務是對零件的加工工藝設計與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。接著對零件結構、精度、技術要求進行分析。設計加工零件的數控工藝方案，選擇毛坯材料及大小、加工用的刀具、加工機床，以及合理的切削參數等。選擇出最佳的加工工藝方案，然后使用UG中的CAM模塊對零件的數控加工程序進行編制，完成本次設計。 關鍵詞:銑削；CAD/CAM；數控加工工藝；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 數控加工技術國內外發(fā)展現狀 1 1.2制造業(yè)的社會、行業(yè)背景 1 1.3數控機床的加工特點 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主要的技術要求 4 第三章 零件的加工工藝規(guī)程設計 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數控機床的選擇 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數控加工工藝卡片 14 第五章 零件的數控程序編制 15 5.1編程方法的選擇 15 5.2.確定編程原點 15 5.3 UG軟件介紹 16 5.4 UG軟件編程操作 17 5.5數控仿真加工 26 5.6程序的后處理 27 總結 28 致謝 29 參考文獻 30 第一章 緒論 1.1 數控加工技術國內外發(fā)展現狀 傳統(tǒng)的機床延伸了人的體力，成為工作母機，而數控技術賦予機床一個大腦，使機床變得越來越“聰明”。數控技術已經從被動執(zhí)行運動指令發(fā)展到能夠“感知”機床的溫度、振動、能耗等工況并加以調整和控制，在線測量工件尺寸、刀具破損和預測刀具壽命，以及防止刀具和運動部件干涉，甚至為操作者進行語音導航或發(fā)送短消息。數控機床具備智能化功能可以保證機床自動適應加工環(huán)境的變化，從而使機床操作更加便利，精度更加穩(wěn)定，效率更加提升。 數控系統(tǒng)的前瞻控制和軌跡平滑處理技術、位置與速度精確控制技術、工廠總線和網絡技術顯著提高了系統(tǒng)動態(tài)性能和控制精度，保證了數控機床的高速化、高精度和多軸聯動的穩(wěn)定性和可靠性。 1.2制造業(yè)的社會、行業(yè)背景 國內企業(yè)在制定發(fā)展戰(zhàn)略時往往是以開發(fā)某種產品成為主線，大多數是一種跟隨和模仿外國領先企業(yè)產品的策略。有競爭力的企業(yè)應該將視線越過競爭對手而移向客戶的隱現和潛在需求，跨越現有的競爭邊界，從既定市場結構下的定位選擇向改變市場結構轉型，即“引導市場”。引導市場是一種積極主動的戰(zhàn)略，其特征是以自主原創(chuàng)的新技術、新產品引導并滿足市場不斷發(fā)展的需求，提升客戶的技術水平，為客戶追求利潤最大化，為自身開拓新的利潤空間。它將改變市場的結構，向市場提供超前的新產品，引導客戶認識新產品，使用新產品，受惠于新產品。 1.3數控機床的加工特點 (1) 自動化程度高，具有很高的生產效率。除手工裝夾毛坯外，其余全部加工過程都可由數控機床自動完成。若配合自動裝卸手段，則是無人控制工廠的基本組成環(huán)節(jié)。數控加工減輕了操作者的勞動強度，改善了勞動條件；省去了劃線、多次裝夾定位、檢測等工序及其輔助操作，有效地提高了生產效率。 (2) 對加工對象的適應性強。改變加工對象時，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雜的調整，從而縮短了生產準備周期。 (3) 加工精度高，質量穩(wěn)定。加工尺寸精度在0.005～0.01 mm之間，不受零件復雜程度的影響。由于大部分操作都由機器自動完成，因而消除了人為誤差，提高了批量零件尺寸的一致性，同時精密控制的機床上還采用了位置檢測裝置，更加提高了數控加工的精度。 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、通孔、凹槽、臺階孔，詳細見零件圖。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，并在前道工序中加工出來，后用下表面作為基準，加工上表面。 2.3主要的技術要求 技術要求： 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)程設計 3.1 毛坯的選擇 根據該零件的圖紙要求，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、結構、尺寸及加工余量等因素確定的，并盡量與零件相接近，以達到減少機械加工的勞動量，力求達到少或無切削加工。但是，由于現有毛坯制造技術及成本的限制，以及產品零件的加工精度和表面質量要求愈來愈來高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通過機械加工達到零件的技術要求。 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。以達到減少機械加工的勞動量的目的，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 工件的機械加工工藝路線中要經過切削加工、熱處理和輔助工序。因此，當擬定工藝路線時要合理、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）基準先行 選為精基準的表面，應先進行價格，以便為后續(xù)工序提供可靠的精基準。如軸類零件的中心孔、箱體的地面或剖分面、齒輪的內孔和一端面等，都應安排在初始工序加工完成。 2）先粗后精 各表面均應按照粗加工→半精加工→精加工的順序依次進行，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），次要表面常穿插進行加工，一般安排在主要表面達到一定精度之后、最終精加工之前。 該零件的加工順序應嚴格按照以上原則進行加工。 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、精加工進行，在粗銑后留取0.5mm的余量進行精銑。 2、側面的加工方法 其表面粗糙度要求Ra3.2um，故其加工方法可按照粗、精加工進行，在粗銑后留取0.5mm的余量進行精銑。 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、精加工進行，在粗銑后留取0.5mm的余量進行精銑。 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個表面至零件最大尺寸，表面粗糙度Ra3.2um 工序3：對零件上表面凸臺及臺階孔進行加工 工步1：用φ20立銑刀對凸臺及臺階孔進行開粗加工 工步2：用φ10立銑刀對凸臺及臺階孔進行拐角清根加工 工步3：用φ10立銑刀對凸臺及臺階孔進行精加工，至圖紙尺寸要求 工序4：對零件上表面凹槽進行加工 工步1：用φ6立銑刀對上表面凹槽進行開粗加工 工步2：用φ6立銑刀對上表面凹槽進行精加工，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φ10孔進行鉆孔 工步2：用φ10鉸刀對φ10孔進行鉸孔至尺寸要求 工序6：去毛刺、清洗 工序7：檢驗、入庫 3.3選擇并確定工藝裝備 3.3.1數控機床的選擇 通過分析 選定數控機床為本零件的加工制造的實用機床，可以達到本零件的要求，本零件不是回旋體零件，不適合數控車床加工，為方形復雜零件適合數控銑床來加工，所以選擇數控銑床。并且零件尺寸不大，在經濟性的原則下可以選擇行程較小的銑床。 本零件選用XD-40A型數控銑床，采用FANUC0i-MB系統(tǒng)。該銑床的功能參數如表3.1下。 表3.1 XD-40A型數控銑床基本參數 機床重 4400Kg 最大載重 500kg 工作臺 1000mm長 600mm寬 坐標范圍 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 主軸最高轉速 6500r\min 主軸功率 7.5/11kw X、Y、Z向切削進給速度 0-10000 mm\min 快速進給速度 X24 m\min Y24 m\min Z20 m\min 工作電源 380V 3.3.2夾具的選擇 數控加工的特點對夾具提出了兩個基本要求，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系。依據零件毛料的狀態(tài)和數控機床的安裝要求，應選取能保證加工質量、滿足加工需要的夾具。除此之外，還要考慮以下幾點： （1）當零件加工批量不大時，應盡量采用組合夾具、可調夾具和其他通用夾具，以縮短生產準備時間，節(jié)省生產費用。在成批生產時可以考慮采用專用夾具，同時要求夾具的結構簡單。 （2）裝夾零件要方便可靠，避免采用占機人工調整的裝夾方式，以縮短輔助時間，盡量采用液壓、氣動或多工位夾具，以提高生產效率。 （3）在數控機床上使用的夾具，要能夠安裝準確，能保證工件和機床坐標系的相對位置和尺寸，力求設計基準、工藝基準與編程原點統(tǒng)一，以減少基準不重合誤差和數控編程中的計算工作量。 （4）盡量減少裝夾次數，做到一次裝夾后完成全部零件表面的加工或大多數表面的加工，以減少裝夾誤差，提高加工表面之間的相互位置精度，達到充分提高數控機床效率的目的。 根據上述分析，該零件結構簡單，能在一次裝夾中完成，采用精密平口鉗（圖3.2）從側面夾緊，以底面和兩側面定位（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，從而保證加工精度。 3.3.3加工刀具的選擇 刀具的選擇是數控加工工藝中的主要內容之一，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工的質量。數控機床在選用刀具時，通常要考慮機床的加工能力、工序內容、工件材料等因素。數控機床對刀具的要求比普通機床要高、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，還要求安裝調整方便。選擇刀具時，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，即選擇的刀具的幾何形狀應依據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。為提高生產效率而采用大切削用量時，需要剛性好的刀具，剛性差的刀具在大切削用量時很容易斷刀。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，會產生變形而形成讓刀，使加工的型面出現斜面。當被加工的零件表面的加工的余量不一樣的時候，若采用剛性好的刀具就可以不必換刀，從而減少了換刀次數。 刀具的耐用度要高。由于數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，刀具參數、幾何角度、排屑性能等因素也要綜合的考慮。 （2）數控加工刀具材料 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），所以大多用于數控機床的低速加工。 硬質合金。硬質合金是有硬度和熔點都很高的碳化物（WC TiC等），用co mo ni做粘結劑制成的粉末冶金產品。在中速和大切削中發(fā)揮出優(yōu)良的切削性能。常用的硬質合金有鎢鈷合金、鎢鈦合金等。 刀具的選擇是數控加工工藝中的主要內容之一，不僅影響機床的加工效率，而且直接影響加工的質量。數控機床在選用刀具時，通常要考慮機床的加工能力、工序內容、工件材料等因素。數控機床對刀具的要求比普通機床要高、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，還要求安裝調整方便。選擇刀具時，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，即選擇的刀具的幾何形狀應依據加工曲面的具體情況而定。 綜上所述，根據該零件的加工需求，確定該零件的刀具如表3.2所示。 表3.2加工刀具卡片 產品名稱或代號 零件名稱 零件圖號 程序編號 O0001 工 步 號 刀 具 號 刀具規(guī)格名稱 數量 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、臺階孔 硬質合金 3 T03 Φ10立銑刀 1 凸臺、臺階孔 硬質合金 4 T04 Φ6立銑刀 1 凹槽 硬質合金 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 從經濟價值選擇(經濟性)在保證測量精度和測量效率的前提下 ，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，所以選用游標卡尺 、千分尺作為檢查的 量具，即可達到加工精度的要求（如圖3.4）。 圖3.4量具 3.4切削用量的選擇原則 粗加工時，應盡量保證較高的金屬切除率和必要的刀具耐用度。? 選擇切削用量時應首先選取盡可能大的背吃刀量ap，其次根據機床動力和剛性的限制條件，選取盡可能大的進給量f，最后根據刀具耐用度要求，確定合適的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次數減少，增大進給量f有利于斷屑。? 精加工時，對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，應著重考慮如何保證加工質量，并在此基礎土盡量提高生產率。因此，精車時應選用較小（但不能太?。┑谋吵缘读亢瓦M給量，并選用性能高的刀具材料和合理的幾何參數，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量以及加工效率，因此切削用量的選擇是數控加工工藝編制過程中不可缺少的一部分，根據經驗及查表確定該零件在數控加工過程中的切削用量。 主軸轉速。主軸轉速主要根據允許的切削速度選取。而刀具的切削速度主要根據已經選定的背吃刀量、進給量、刀具的耐用度來、工件材料的強度和硬度以及切削加工性來選取。而切削速度與主軸轉速的關系如下公式所示： 式中:-切削刃選定點處所對應的工件或刀具的最大回轉直徑,單位為mm n-主軸轉速，單位為r/min -切削速度，單位為m/min 進給量（mm/min或mm/r）。進給量的選取主要根據零件的加工精度和表面的粗糙度以及刀具、工件材料性質來選取。當零件的加工精度、表面粗糙度要求高時，進給量應該取小值。最大進給量受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制，并與脈沖當量有關。 總之切削用量的具體數值應根據機床性能、相關的手冊并結合實際經驗用類比方法確定。同時，使主軸轉速、切削深度及進給速度三者能相互適應，以形成最佳切削用量。 （1）φ50面銑刀 粗加工時根據查表及經驗，選取Vc=90m/min，f=0.3mm/r，ap=1mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×90）/（3.14×50）]r/min=573.2r/min取580r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.3×580）mm/min=174mm/min 精加工時根據查表及經驗，選取Vc=110m/min，f=0.2mm/r，ap=0.5mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×110）/（3.14×50）]r/min=700.6r/min取700r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.2×700）mm/min=140mm/min （2）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 （3）φ10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）/（3.14×10）]r/min=2229.3r/min取2200r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.3×2200）mm/min=660mm/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）/（3.14×10）]r/min=2866.24r/min取2800r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.2×2800）mm/min=560mm/min （4）φ6立銑刀 粗加工時根據查表及經驗，選取Vc=60m/min，f=0.2mm/r，ap=1mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×60）/（3.14×6）]r/min=3184.7r/min取3200r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.2×3200）mm/min=640mm/min 精加工時根據查表及經驗，選取Vc=70m/min，f=0.1mm/r，ap=0.5mm。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×70）/（3.14×6）]r/min=3715.5r/min取3700r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.1×3700）mm/min=370mm/min （5）φ9.8麻花鉆 加工時根據查表及經驗，選取Vc=25m/min，f=0.1mm/r。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×25）/（3.14×9.8）]r/min=812r/min取800r/min ?????? ?進給速度：F =f×n =（0.1×800）mm/min=80mm/min （6）φ10鉸刀 加工時根據查表及經驗，選取Vc=28m/min，f=0.05mm/r。 則：主軸轉速：n =1000Vc/πd ????????????????? ? ?=[（1000×28）/（3.14×10）]r/min=891r/min取900r/min ?????? ?進給速度：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 機械加工工藝過程卡 詳細見附件。 4.2數控加工工藝卡片 表4.2數控加工工序卡片 詳細見附件。 第五章 零件的數控程序編制 5.1編程方法的選擇 數控編程方法可分為手工編程和自動編程兩種。 （1）手工編程 手工編程是指主要由人工來完成數控機床程序編制各個階段的工作。當被加工零件形狀不十分復雜和程序較短時，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，仍是自動編程的基礎。在先進的自動編程方法中，許多重要的經驗都來源于手工編程，并不斷豐富和推動自動編程的發(fā)展。 （2）自動編程 自動編程是指借助數控語言編程系統(tǒng)或圖形編程系統(tǒng)，由計算機來自動生成零件加工程序的過程。編程人員只需根據加工對象及工藝要求，借助數控語言編程系統(tǒng)規(guī)定的數控編程語言或圖形編程系統(tǒng)提供的圖形菜單功能，對加工過程與要求進行較簡便的描述，而由編程系統(tǒng)自動計算出加工運動軌跡，并輸出零件數控加工程序。由于在計算機上可自動地繪出所編程序的圖形及進給軌跡，所以能及時地檢查程序是否有錯，并進行修改，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軟件自動編程的方法進行編制，這樣做可以通過加工仿真更明確的發(fā)現程序是否有錯誤。 5.2.確定編程原點 銑床編程坐標原點的位置是任意的，它是編程人員在編制程序時根據零件的特點選定的，為了編程方便，一般要根據工件的形狀和標注尺寸的基準以及計算最方便的原則來確定工件上某一點為編程坐標原點，具體選擇應注意以下幾點： 1.編程的坐標原點應選在零件圖的尺寸基準上，這樣便于坐標值的計算。 2.編程坐標原點應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.對稱的零件，編程坐標原點應設在對稱中心上;不對稱的零件，編程原點應設在外輪廓的某一角點上。 4.Z軸方向的零點一般設在工件表面。 本設計根據零件圖的對稱特點，編程原點設在工件的中心，Z軸坐標原點在工件的表面。 圖5.1工件坐標系 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，用戶可以在沿運動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共同點的加工編程功能，可用于鉆削、鏜削和鏜削加工。根據用戶對靈活用戶的需求進行修改和裁剪模塊的接口，并對標準化工具庫的定義、模型庫的處理參數進行了早期處理、半精加工和精加工等常用參數的歸一化處理，減少了訓練時間和優(yōu)化處理技術。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，該模塊在數控機床和加工中心的世界主流，在多年的實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， 加工就是對零件圖的幾何元素進行數據定義，根據工藝規(guī)程輸入各種參數，如：切削深度、每次切深、加工余量、刀具參數、起刀點、退刀點等各種切削用量和參數。 用自動化編程軟件UG在計算機上進行刀具位置軌跡 計算，選取控制元素和島嶼等，計算機生成刀位文件。動態(tài)顯示刀具軌跡，刀具軌跡可進行編修。 啟動軟件，進入加工頁面（圖5.2），準備加工零件 圖5.2加工頁面 1. 選擇創(chuàng)建刀具，彈出對話框（圖5.3）選中，輸入刀具體名稱（圖5.3）。點擊選擇進入對話框，輸入刀具參數（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刀具參數對話框 2. 選擇創(chuàng)建幾何體，彈出對話框（圖5.4）。選中 ，輸入幾何體名稱。點擊確定，進入對話框（圖5.5），設置安全距離為10mm，點擊選擇自動判斷 選擇工件上表面，建立工件坐標系。（圖5.6） 圖5.4對話框 圖5.5MCS 圖5.6工件坐標系 3.選擇創(chuàng)建幾何體，彈出對話框（圖5.7）。選中，輸入幾何體名稱。點擊確定，進入對話框（圖5.8） 圖5.7幾何體 圖5.8對話框 點擊指定部件，進入對話框，選擇幾何體，選中要加工的零件。點擊指定毛坯，進入對話框圖5.9 選中自動塊，毛坯創(chuàng)建完成。 圖5.9毛坯的設定 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，系統(tǒng)自動彈出如圖5.10所示的“創(chuàng)建操作”對話框，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”設置為“WORKPIECE1”、“方法”設置為 “MEHOD”、“名稱”設置為“CAVITY-MILL-1”，單擊對話框中的“確定”按鈕將彈出“型腔銑”對話框。 圖5.10創(chuàng)建操作 （2）指定切屑區(qū)域 在“型腔銑”對話框中單擊“指定切削區(qū)域”圖標，系統(tǒng)彈出“切削區(qū)域”對話框，選擇切削區(qū)域，單擊確定鍵，返回“型腔銑”對話框。 （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5.14參數設置。 圖5.11參數設置 ④切削參數。在“型腔銑”對話框中單擊【切削參數】圖標，系統(tǒng)彈出“切削參數”對話框，“策略”選項卡參數中設置“切削方向”為“順銑”、“切削順序”為“層優(yōu)先”、如圖5.11參數設置?！坝嗔俊边x項卡參數中設置使用“底部面和側壁余量一直”，“毛坯余量”為0.3，“部件側面余量”采用繼承自MILL-ROUGH為“0.5”，“內公差”為0.03、“外公差”為0.12。 ⑤非切削移動。在“型腔銑”對話框中單擊【非切削移動】圖標，系統(tǒng)彈出“非切削移動”對話框，傾斜角度設為“5”，“傳遞/快速”中的“區(qū)域之間”和“區(qū)域內”均設置為“前一平面”。 ⑥進給和速度。在“型腔銑”對話框中單擊【進給和速度】圖標，系統(tǒng)彈出如圖所示的“進給和速度”對話框，設置主軸速度（rpm）為“1800”、“進刀”為540 mmpm。單擊鼠標中鍵，返回“型腔銑”對話框。 ⑦在“型腔銑”對話框中指定了所有的參數后，單擊對話框底部操作組的【生成】圖標，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.點擊按鈕 出現選擇第二個 型腔銑mill-contour 進入設置切削參數，選擇需要的銑刀。刀軌的設置選擇 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“drill”，然后在“刀具子類型”選項欄中選擇“麻花鉆頭（DRILLING-TOOL）”圖標，并輸入刀具名稱DRILLING-TOOLD11，然后單擊“應用”，進入“刀具參數”對話框，設置參數后單擊“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：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，如圖5.17所示。 圖5.17參數設置 （3）生成操作，如圖5.18所示。 圖5.18鉆孔刀路圖 5.5數控仿真加工 在文章的最后，為了效驗本次設計，安排的切削參數，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5.19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床數控系統(tǒng)所能接受的數控代碼。生成G代碼的過程：加工完成后就要生成G代碼了如下 點擊文件按鈕,后選擇需要的系統(tǒng)后處理文件，設定文件名字，點擊確定 即可生成G代碼。如下圖。 圖5.20程序后處理 總結 在本次畢業(yè)設計的過程中，也遇到了很多的困難，充分體會到了理論必須與實際相結合。雖然在畢業(yè)設計的前期和設計過程中，搜集了大量關于數控銑加工工藝和編程的資料，但是在實際的工藝分析和數控編程中還是遇到了很多的理論與實際不同的困難。許多問題在書本上都是這樣，而在實際運用中卻是那樣，但幸運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，并且加工出了相應的產品。在畢業(yè)設計的過程中，要邊學習，變實踐，每當遇到新的問題時，就要不斷的努力和探索，切忌心浮氣躁。 這次畢業(yè)設計，給我最大的體會就是熟練操作技能來源我們對專業(yè)的熟練程度。 致謝 畢業(yè)設計就這樣結束了，也意味著大學也將在此畫上了一個大大的句號，對于這期間指導老師的悉心指導以及給予的幫助，同時還要感謝所有的同學們，正是因為有了他們的支持和鼓勵。本次畢業(yè)設計才會順利完成。 總之，感謝每一位關心過我，愛護過我的人。滴水之恩，當涌泉相報。最后，再次感謝我的導師。 參考文獻 [1] 徐東元.數控加工工藝[M].電子工業(yè)出版社,2017. 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