毕业设计（论文）-花瓣模型腔零件数控铣削加工工艺设计及编程仿真.docx

花瓣模型腔零件数控铳削加工工艺设计摘要这些年来我国家对数控技术的重视，数控技术的一直发展，闪高效率、高精度、高成量从而使得数控加工技术的应用越来越广泛。本次设计任务是对零件的加工工艺设计与CAM,使用CAD制图软件将零件的二维图形画出来，再用IG软件画出三维图纸。接着对零件结构、精度、技术要求进行分析。设计加工零件的数控工艺方案，选择毛坯材料及大小、加工用的刀具、加工机床，以及合理的切削参数等。选择出最佳的加工工艺方案，然后使用UG中的CAM模块对零件的数控加工程序进行编制，完成本次设计。关键词：铳削：CAD/CAM；数控加工工艺：编程AbstractInrecentyears,ourcountrj,hasattachedgreatimportancetothenumerica1.contro1.techno1.ogy.Thedeve1.opmentothenumerica1.contro1.techno1.ogyhasbeendeve1.opedforhighefficiency,highprecisionandhighqua1.ity,whichmakestheapp1.icationofnumerica1.contro1.processingtechno1.ogymoreandmorewide1.y.Thetaskofthisdesignistodesignandprocessingtechno1.ogyofCAMparts,theuseofCADdrawingsoftwarepartofthe2DgraphicsdrawnbyUGsoftwaretodraw3Ddrawings.Thenthestructureoftheparts,precisionandtechnica1.requirementsarcana1.yzed.TheNCprocessdesignofmachiningparts,choosetheb1.ankmateria1.andsizeofmachinetoo1.andforprocessing,andthereasonab1.ecuttingparameters.Tbse1.ectthebestprocesstechno1.ogyprogram,andthenusetheCAMmodu1.einUGNCprogramforpartsofthesystem,comp1.etethedesign.Keywords:mi1.1.ing.CDCXM.NCmachiningtechno1.ogy,programming摘要IAbstractII第一"章绪.61.1 数控加工技术国内外发展现状51.1.1我国数控技术发展现状51.1.2与国外的差距51.2 数控加工技术国内外现状61.3数控机床的加工特点7第二章工艺性分析82.1零件介绍82.2零件加工工艺性分析92. 3主要的技术要求9第三章零件的加工工艺规程设计103.1毛胚的选择103. 2加工工艺路线的确定101. 2.I加工路线划分原则103. 2.2工艺路线安排113. 3选择并确定工艺装备111. 3.I数控机床的选择113. 3.2夹具的选择124. 3.3加工刀具的选择135. 3.4量具的选择153. 4切削用量的选择原则154. 5切削用垃的选择16第四章加工工艺文件制定184.1 制定数控加工工艺过程卡片185. 2数控加工工艺卡片18第五章零件的数控程序编制195.1 编程方法的选择196. 2.确定编程原点195.3UG软件介绍205.4UG软件编程操作215.5数控仿真加工275.6程序的后处理31总结32何文献33致谢34第一章绪论1.1 数控加工技术国内外发展现状传统的机床延伸了人的体力，成为工作母机，而数控技术赋予机床一个大脑，使机床变得越来越“聪明数控技术已经从被动执行运动指令发展到能够“感知”机床的温度、振动、能耗等工况并加以调整和控制，在线测量工件尺、j、刀具破损和预测刀具寿命，以及防止刀具和运动部件干涉，甚至为操作者进行语音导航或发送短消息。数控机床具品智能化功能可以保证机床自动适应加工环境的变化，从而使机床操作更加便利，精度更加稳定，效率更加提升。数控系统的前腑控制和轨迹平滑处理技术、位身与速度精确控制技术、工厂总线和网络技术显著提商了系统动态性能和控制精度，保证了数控机床的高速化、高精度和多轴联动的稳定性和可靠性。1.1.j我国数控技术发展现状近年来，我国数控加工技术发展迅速，国产数控车床已完全能满足国内市场需要。高性能的卧式车削中心和车铳发台中心，通过台资、引进技术和自主开发，某些产品已能满足部分国内高端用户要求.但是，卧式车铳巧合加工中心、带丫轴或C轴的卧式车削中心、双主轴卧式车削中心和高精度卧式车削中心仍然主要依靠进口。1.1.2与国外的差距1 .经营理念的差距国内某些企业的“市场导向”观念是短视的、狭隘的，仅仅局限于产品的销路好坏，简单地卖产品，所谓的售后服务就是修机床。以客户为中心,聚焦客户需求，提供决方案，为客户创造价值，从产品竞争转向服务竞舒还没有成为企业的核心经营理念。特别是对高端客户的需求，国内机床企业往往所供非所需，所需不能供。目前情况虽有所改善，但仍然没有从根本上改变.国内某些企业忽视技术集成的重要性，把自己局限在牛产机床设备的范畴，没有认识到软、硬件集成会给客户带来创造价值的巨大潜力。国外领先的机床企业普遍将软、硬件集成作为产品结构调整的歪要途径。例如，德马吉公司的PowerToo1.软件包，马扎克公司的CyberProdUCCion管理系统，GF阿奇夏米尔公司的SinarCMaChine过程监控系统，西门子公司828D的ShopMi1.1.和ProgramGuide编程软件等.2 .关键技术的差距与机床制造强国相较，我国数控机床在结构、技术水平、创新和研发能力等方面都还存在明显的差距.基础技术、关键技术和共性技术尚未完全掌握.聚焦客户需求，研发个性化的产品，开发专门化的数控机床，为用户提供全面解决方案的能力薄弱。特别是高性能数控系统和核心功能部件的发展滞后于生机，市场占有率很低，已成为制约我国数控机床产业发展的主耍瓶颈关键技术的差距最终反映在国产数控机床产品的可驿性和精度桓定性。即使数量较大的、我国能生产的、技术比较成熟的数控机床，如立式加工中心、中小规格卧式加工中心、数控车床等产品的市场由于可靠性和精度保持性等方面略逊一筹，外国公司也因而占有相当市场份额。3 .发展战略的差距国内企业在制定发展战略时往往是以开发某种产品成为主线，大多数是一种跟随和模仿外国领先企业产品的策略。有竞争力的企业应该将视线越过竞争对手而移向客户的隐现和潜在需求，跨越现有的竞争边界，从既定市场结构下的定位选择向改变市场结构转型，即“引导市场二引导市场是一种枳极主动的战略，其特征是以自主原创的新技术、新产品引导并满足市场不断发展的需求，提升客户的技术水平，为客户追求利润最大化，为自身开拓新的利涧空间。它将改变市场的结构，向市场提供超前的新产品，引导客户认识新产品，使用新产品，受惠于新产品。1.2 数控加工技术国内外现状近年来，随着国防、航空、高铁、汽车和模具等重要装备制造行业需求量的大幅增长，我国数控机床也取得了快速发展.中国通过引进技术、消化吸收和科技攻关、开发自主版权数控系统两个阶段，已为数控机床的产业化莫定了良好的技术基础。数控机床新开发1300个品种，已有定的瞪盖面新开发的国产数控机床产品大部分达到J'八十年代的中期水平，部分达到国际九十年代水平，为国家重点建设提供了一批高水平的数控机床。数控系统的开发与生产也取得了定成果：目前已新开发出80个品种。数控系统是数控机床的核心技术，其品种多少与质量好坏直接影响到国产数控机床的发展。多年来，国外发达国家对向我进口高挡数控系统实行禁运政策。因此，自“七五”以来，S家一直把CNC系统的发展作为重中之重来支持，现已开发出具有中国版权的CNC系统，掌握了国外一直对中国封锁的一些关键技术，为中国数控系统的自行开发、生产奠定了基础。大部份数控机床配套产品已能生产，自我配套率超过60%。1.3数控机床的加工特点(1)自动化程度高，具有很高的牛产效率。除手工装夹毛坯外，其余全部加工过程都可由数控机床自动完成。若配合自动装卸手段，则是无人控制工厂的基本组成环节。数控加工减轻了操作者的劳动强度，改善了劳动条件：省去了划线、多次装夹定位、检测等工序及其辅助操作，有效地提高了生产效率。(2)对加工对象的适应性强,改变加工对象时，除J更换刀具和解.决毛坯装夹方式外，只需费新编程即可，不需要作其他任何更杂的调整，从而缩短了生产准备周期，(3)加工精度高，侦量稳定。加工尺寸精度在0.0050.01M之间，不受零件第杂程度的影响。由于大部分操作都由机器自动完成，因而消除了人为误差，提高了批量零件尺寸的一致性，同时精密控制的机床上还采用了位置检测装置，更加提高了数控加工的精度。(4)易于建立与计算机间的通信联络，容易实现群控，由于机床采用数字信息控制，易于与计算机辅助设计系统连接，形成CAD/CAM-体化系统，并I1.可以建立各机床间的联系，容易实现群控“2.1零件介绍第二章工艺性分析以下图2.1为零件的二维图纸,若图纸不清楚详见附件零件图1.为眯度尺寸脑±0.5«D2.MttACO.5&去除球飞边图2.1零件二维图图2.2零件三维图2.2 零件加工工艺性分析该零件材料为45号钢.由图可知，四个（ff1.面为不加工面，全部加工而集中在上表而。该零件形状现杂,主要仃上表面轮廊包括个异性凸台、个花濯形状的凹槽、个小20H8的孔，详细见零件图。拟将下表面作为主要定位基准,并在前道工序中加工出来，后用卜,表面作为基准，加工上表面。2.3 主要的技术要求技术要求：1 .为注长度尺寸偏差±0.5mm2 .为注倒角C0.53 .去除毛刺飞边第三章零件的加工工艺规程设计3.1 毛胚的选择根据该零件的图纸要求，由于零件并不是很长，形状为方形，因此可以直接采用受材毛坯（板材），能符合零件图纸的要求。毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽髭与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动出，力求达到少或无切削加工.但是,由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍需留有定的加工余量,以便通过机械加工达到零件的技术要求。毛坯尺寸选择如卜图3.1所示。图3.1毛坯图零件的最大长度为80mm,宽度为80e,厚度为18mm,因此可以给毛坯的长度宽度厚度单边留2.5mm余量.以达到减少机械加工的劳动量的目的，减少加工成本.3.2 加工工艺路线的确定3.2.1 加工路线划分原则工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此，当拟定工艺路线时要合理、全面安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序.切削加工工序的安排原则I）基准先行选为精基准的表面，应先进行价格，以便为后续工序提供可弗的精基准。如轴类零件的中心孔、箱体的地面或剖分面、齿轮的内孔和一端面等，都应安排在初始工序加工完成“2）先粗后精各表面均应按照粗加工半精加工一精加工的顺序依次进行，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、装配面、工作面），后加工次要表面（如自由表面、键槽、螺纹孔等），次要表面常穿插进行加工，一股安排在主要表面达到一定精度之后、最终精加工之前。该零件的加工顺序应严格按照以上原则进行加工。4 .2.2工艺路线安排零件的加工路线安排如下工序1：下料85X85X23M工序2：时效处理工序3：铳削零件6个表面至零件尺寸80X80X18mm,表面粗糙度Ra3.2um工序4：对零件上表面外轮廓进行加工工步1：用小20的立铳刀对外轮廓用加工，留有精加工余量工步2：用力20的立铳刀对外轮廓进行精加工至图纸尺寸要求工序5：对零件花擀形凹槽及孔进行加工工步I：用<1.>10的立铁刀对花福形凹槽及孔粗加工，留有精加工余垃工步2：用小10的立铁刀对花瓶形凹槽及孔进行精加工至图纸尺寸要求工序6：去毛刺、清洗工序7：检验、入库3.3选择并确定工艺装备3.3.1 敷控机床的选择通过分析选定数控机床为本零件的加工制造的实用机床，可以达到本零件的要求,本零件不是回旋体零件，不适合数控车床加工，为方形笑杂零件适合数控铳床来加工.所以选择数控洗床.并且零件尺寸不大，在经济性的原则下可以选择行程较小的铳床.本零件选用XD-IOA型数控铳床,采用FANUCOi-MB系统。该铳床的功能参数如表3.1下。表3.1XD-IOA型数控铳床基本参数机床或1400Kg成大栽建500kg工作台1OOOmm长600mm宽坐标范围X800mmY520三Z52011un轴承锥孔N0.40(7:24)最大钻孔直径32最大镣孔直径100主轴最高转速6500rmin主轴功率7.5/I1.kwX、Y、Z向切削进给速度0-10000unmin快速进给速度X24nminY24nminZ20mmin工作电源380V3.3.2 夹具的选择数控加工的特点对夹具提出r两个基本要求，一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定：二是要能保证零件与机床坐标系之间的准确尺寸关系。依据零件毛料的状态和数控机床的安装要求，应选取能保证加工J贞曼、满足加工需要的夹具。除此之外，还要考虑以下几点：（1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可.调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。在成批生产时可以考虑采用专用夹具，同时要求夹具的结构简单.（2）装夹零件要方便可靠，避免采用占机人工调整的装夹方式，以缩短辅助时间,尽量采用液压、气动或多工位夹具，以提高生产效率。（3）在数控机床上使用的夹具，要能够安装准确.能保证工件和机床坐标系的相对位置和尺寸，力求设计基准、工艺基准与编程原点统，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。（4）尽量减少装夹次数，做到一次装夹后完成全部零件表面的加工或大多数表面的加工，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，达到充分提高数控机床效率的目的。根据上述分析，该零件结构简单，能在一次奘夹中完成，采用精密平口钳（图3.2）从他面夹紧,以底面和两恻面定位（图3.3）.图3.2精密平口钳和枷/就I一图3.3夹紧方式本零件使用精密平口钳，夹持工件左右端面，卜面使用登高垫铁支撑，这样才能保证零件在加工过程中不易松动，从而保证加工精度。1.2 .3加工刀具的选择刀具的选择是数控加工工艺中的主要内容之一，不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工的质量。数控机床在选用刀具时，通常要考虑机床的加工能力、工序内容、图5.】4凹梢粗加工刀路图图5.15就加工刀路图5.5 数控仿真加工在文章的最后，为了效验本次设计，安排的切削参数，工艺路线，机床选择，刀具选择等，是否合理，我们使用UG软件的仿真加工功能，确定刀路是否合理，是否有过切，撞刀等问题。选中所有加工程序，点击软件上的确定刀轨，选择2D动态仿真。点击开始，得如下图。图516外轮廓粗加工仿真图5.17外轮麻精加工仿真图5.18内轮廓机加工仿真R图5.20加工仿式完成图样5.6 程序的后处理加工完之后输出C1.S刀具轨迹源文件然后生成机床数控系统所能接受的数控代码。生成G代码的过程：加工完成后就要生成G代码f如下为点击硒理文件按钮,后选择需要的系统后处理文件，设定文件名字，点击确定即可生成G代码。如下图。图5.21程序后处理总结本次课题贯穿本专业所学到的议论知识与实践操作技术，从分析设计到计克、操作得到成品，同时本次选题提供了自主学习，臼主完成的机会。毕业设计有实践性，综合性，探索性，应用性等特点，本次选座的目的是数控专业教学体系中构成数控技术专业知识及专业技能的重要组成部分，是运用UG建模以及自动编程的一次综合练习。传统的一些简单的图形，只包括直线、Ia1.弧的二维图形，可以直接用手工编程的方法编制加工程序.现在对丁一些史杂的二维图形或:维曲面图形组成的零件、模具只能使用自动编程软件来完成编程工作。加工设计理论已经不拘泥于系统的理论基础，开始强调产品尺寸精度，工艺严格性,从而更加有得r学生袋的数控编程及操作的创新精神和实践能力.随岩毕业设计做完，也将意味我的大学生活即将结束，但在这段时间里面我觉得自己是努力并快乐的，在繁忙的的日子里面，曾经为解决技术上的问题，而去翻我所学专业的书籍。经过这段时间我真正体会了很多，也感到r很多。为了更深入的理解并掌握大学的专业知识，加强专业技能。我选择的毕业设计课程是：机械零件数控加工工艺与数控编程.通过此次的分析，需要对刀具的切削参数进行计兑等方面的问题给予考虑，这些方面的知识都需要我们去更习以前的知识，在对以前学的知识进行初步系统回顾之后，大脑形成初步的印象。各专业课之间相关联的知识也能很好的理解“这次毕业设计，给我最大的体会就是熟练操作技能来源我们对专业的熟练程度。考文献I潘文斌编UGNX8.0数控编程教程M.北京：机械工业出版社，2013.2王卫兵等编著.UGNX6.0立体词典：数控编程M杭州：浙江大学出版社,2010.3叶南海著.UG数控编程实例与技巧M.北京：国防工业出版社,2005.4杨叔子主编.数控加工M1.北京:机械工业出版社,2005.5荣瑞芳主编.数控加工工艺与编程M.西安:西安电子科技大学出版社,2006.6徐宏海著.数控加工工艺国.北京：化学工业出版社,2008.7沈志雄，徐福林主编.金属切削原理与数控机床刀具M厦门：旦旦大学出版社,2012.8于辉者.数控加工工艺及刀具M北京：北京理工大学出版社,2009.9沈志雄,徐福林主编.金属切削原理与数控机床刀具M厦门：纪旦大学出版社,2012.10胡建新主编.数控加工工艺与刀具夹具MJ.北京:机械工业版社,2010.致谢对老师的感谢还在这设计中间的悉心教导，不管是生活上的，还是学业上的，老牌都能为我们着想，身为即将毕业的学生毕业设计是个主要内容,但是就业的压力也时刻压在我们的身上，我们周转于就业与毕业设计之间，老师总能给我们最好的安排，让我们不至于乱了阵脚。不仅仅在生.活上也能给予我们最大的支持和帮助，在毕业设计上也是不遗余力，总能想办法解决我们存在的问题，有时候我们有自己的想法时，也能从我们的角度看问题，在我看来更多的时候我们是平等的，是在互相学习的，这一点我是敬佩的.毕业设计就这样结束了，也意味着大学也将在此画上了个大大的句号，对于这期间指导老师的悉心指导以及给予的帮助，同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了他们的支持和鼓励。本次毕业设计才会顺利完成。总之，感谢每一位关心过我，爱护过我的人。滴水之恩，当涌泉相报。最后，再次感谢我的导师.