十字凸臺典型零件的數(shù)控銑削加工工藝設計與編程【含UG三維仿真】【需要咨詢購買全套設計請加QQ1459919609】圖紙預覽詳情如下：
0典型銑削零件的數(shù)控加工工藝設計與編程目錄摘 要 .....................................................21.前言 ....................................................32.零件圖樣分析 ............................................53.機床設備的選擇 ..........................................64.工件的裝夾 ..............................................64.1 毛坯的選擇 .........................................64.2 零件的裝夾 .........................................75.工藝路線 ................................................75.1 表面加工方法的選擇 .................................75.2 加工階段的劃分 .....................................85.3 工藝路線的安排 .....................................86 刀具的選擇 ..............................................86.1 刀具的選擇原則 .....................................96.2 數(shù)控銑削刀具的選擇 .................................97.切削用量的選擇 .........................................107.1 切削用量對機械加工的影響 ..........................107.2 切削用量的選取 ....................................108.擬定機械加工工藝過程卡片和數(shù)控加工工序卡片 .............119.數(shù)控編程 ...............................................12設計小結 .................................................16致謝 .....................................................17參考文獻 .................................................181摘 要隨著計算機技術的發(fā)展，數(shù)字控制技術已經(jīng)廣泛的應用于工業(yè)控制的各個領域，尤其在機械制造業(yè)中應用極其的廣泛。而中國作為一個制造業(yè)的大國，掌握先進的數(shù)控加工工藝和好的編程技術也是相當重要的。本文的主要寫作目的是為了驗證在校幾年的學校以及實踐過程中所學的知識，所以選擇了一個典型的銑削零件來闡述數(shù)控銑削的加工工藝以及編程設計，此次設計不僅能夠驗證自己的知識，同時也能提高自己的知識，通過此次設計，使我發(fā)現(xiàn)了自己原來很多不足的地方，同時在設計中不斷的改進，使自己的能力上了個新臺階，使我對數(shù)控銑削工藝有了更高的認識。關鍵詞：工藝分析 工件裝夾 刀具 數(shù)控編程21.前言畢業(yè)設計是我們大學學習生活的很重要的一部分，是我們在校學習的最后的一個環(huán)節(jié)，是評價我們是否是一個合格大學生的一個很重要標準，因此在做畢業(yè)設計時，我都懷著很重視的態(tài)度去做的。在剛接到要做畢業(yè)設計的任務，我一下子感到無從下手，有點迷茫，由于從沒有做過這樣的設計，經(jīng)過幾天的查找資料，我發(fā)現(xiàn)數(shù)控加工是機械行業(yè)一門新的專業(yè)，數(shù)控技術是數(shù)字程序控制數(shù)控機械實現(xiàn)自動工作、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎。它廣泛用于機械制造和自動化領域，較好地解決多品種、小批量和復雜零件加工以及生產(chǎn)過程自動化問題。隨著計算機、自動控制技術的飛速發(fā)展，數(shù)控技術已廣泛地應用于數(shù)控機床、機器人以及各類機電一體化設備上。同時，社會經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對數(shù)控裝置和數(shù)控機械要求在理論和應用方面有迅速的發(fā)展和提高。隨著改革開放深入發(fā)展，全國特別是國有大中型企業(yè)及三資企業(yè)，在生產(chǎn)中都廣泛地應用了數(shù)控加工技術和計算機輔助加工技術。由于市場競爭日益激烈，從而導致對專業(yè)人才的大量需求。隨著民營經(jīng)濟的飛速發(fā)展，我國沿海經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)(如廣東，浙江、江蘇、山東)，數(shù)控人才更是供不應求， 所以我覺得數(shù)控行業(yè)有著十分廣闊的前景，所以就有試著做這方面設計的念頭，又因為我們在校時也開了這方面的課程，我對數(shù)控的編程又有一定的了解，就選擇典型零件的數(shù)控銑床銑削編程與操作設計這個課題。要成為數(shù)控編程員就要具備：掌握數(shù)控加工工藝知識和數(shù)控機床的操作，掌握機械的設計和制造專業(yè)知識，熟練掌握三維CAD、CAXA、UG 軟件，熟練掌握數(shù)控手工和自動編程等技術；這樣3的高的要求就更能考察我們的綜合知識掌握的怎么樣，所以我愿意接受這個任務，來自我檢驗一下自己是否合格一個的大學生。經(jīng)過一個多月的準備，我的畢業(yè)設計終于告以段落，一個多月的忙碌對我來說有著豐富的收獲，我學會了如何與同學、老師的溝通，學會了與同學配合完成任務，學會了如何利用圖書、網(wǎng)絡搜集信息等。數(shù)字控制機床（Numerically Controlled Machine Tool）簡稱數(shù)控(CNC)是指用數(shù)字、文字和符號組成的數(shù)字指令來實現(xiàn)一臺或多臺機械設備動作控制的技術。數(shù)控機床是采用計算機實現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術，通過計算機按事存貯的控制程序來執(zhí)行對設備的控制功能。由于采用計算機替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入數(shù)據(jù)的存貯、處理、邏輯判斷等各種控制機能的實現(xiàn)，均可通過計算機軟件來完成。它的出現(xiàn)以及所帶來的巨大效益，引起世界各國科技界的普遍重視。隨著科學技術的迅猛發(fā)展，數(shù)控機床已是衡量一個國家機械制造工業(yè)水平的重要標志。數(shù)控機床作為裝備制造業(yè)的核心技術應用，是現(xiàn)代制造業(yè)的關鍵設備，對制造業(yè)提高加工質(zhì)量和效率有著重要的意義。數(shù)控銑在數(shù)控加工中占了一定的地位，它可以加工外形、曲面、孔、螺紋等形狀特征，下面來介紹一下一十字凸臺數(shù)控銑削加工工藝過程及編程。42.零件圖樣分析分析零件圖樣是工藝準備中的首要工作，直接影響零件的工藝編制及加工結果。主要包括以下幾項內(nèi)容：分析加工輪廓的幾何條件：主要目的是針對圖樣上不清楚尺寸及封閉的尺寸鏈進行處理。分析零件圖樣上的尺寸公差要求，以確定控制其尺寸精度的加工工藝，如刀具的選擇及切削用量的確定等。分析形狀和位置公差要求：對于數(shù)控切削加工中，零件的形狀和位置誤差主要受機床機械運動副精度的影響。分析零件的表面粗糙度要求，材料與熱處理要求，毛坯的要求，件數(shù)的要求也是對工序安排及走刀路線的確定等都是不可忽視的參數(shù)。圖 1 十字凸臺的零件圖圖 1 所示為十字凸臺的零件圖，該零件主要加工部位有平面、輪廓、分層輪廓等，圖中尺寸標注齊全，零件的尺寸公差較高，表面粗糙度一般，材料為鋁件，質(zhì)軟，易于切削加工。53.機床設備的選擇此零件為中小批量加工。故其毛坯可以在普通機床上完成粗加工，其余內(nèi)容在數(shù)控機床上加工。在普通機床上加工毛坯時，首先確定一個加工基準面，以保證在加工時平行度的要求，為在數(shù)控機床上的加工準備好定位基準面。根據(jù)零件尺寸和加工精度的要求，綜合分析現(xiàn)有機床可知 XH714D 立式數(shù)控加工中心適合于此工件的加工。XH714D 立式數(shù)控加工中心的主要技術參數(shù)如下表：4.工件的裝夾4.1 毛坯的選擇零件毛坯的加工選擇應具有如下要求：滿足設計使用需要、具有良好的經(jīng)濟性、良好的切削性、取材方便。在制定機械加工工藝規(guī)程時，正確選擇合適的毛坯，對零件的加工質(zhì)量、設備和刀具的材料的消耗和加工工時都有很大的影響。毛坯的選擇不僅要考慮經(jīng)濟性、實用性，還要考慮到現(xiàn)有的設備及工人的技術等級等。顯然毛坯的尺寸和形狀越接近成品零件，機械加工的勞動量就越少，但是毛坯的制造成本就越高，所以應根據(jù)生產(chǎn)綱領，綜合考慮毛坯制造和機械加工的費用來確定毛坯，以求得最好的經(jīng)濟效益。6根據(jù)零件的圖樣分析以及零件的材料要求，選擇鋁件；依據(jù)毛坯的選擇原則，綜合考慮零件的使用要求，以及機械加工的效率和經(jīng)濟性，確定毛坯的尺寸為 φ60×30mm。4.2 零件的裝夾該零件的毛坯為回轉型零件，其裝夾方式可直接采用三爪卡盤進行裝夾， 。根據(jù)本零件加工的技術要求和零件結構特點，選擇外圓柱面和后端面作為定位基準。本零件毛坯為軸類零件 選用夾具為三爪卡盤（圖 2） ，其基礎限制工件 X、Y、Z、三個自由度。通過卡爪將零件夾緊，夾緊力在外圓柱面上。圖 2 三爪卡盤5.工藝路線零件機械加工的工藝路線是指零件生產(chǎn)過程中，由毛坯到成品所經(jīng)過的工序先后順序。在擬定工藝路線時，除了首先考慮定位基準的選擇外，還應當考慮各表面加工方法的選擇工序集中和分散的程度，加工階段的劃分和工序先后順序的安排等問題。5.1 表面加工方法的選擇表面加工方法的選擇就是為零件上每一個有質(zhì)量要求的表面選擇一套合理加工方法。在選擇時一般先根據(jù)表面的精度及粗糙度要求選定最終加工方法，然后再確定精加工前準備工序的，即確定加工方案。由于獲得同一精度和粗糙度的加工方法有幾種，在選擇時除了考慮生產(chǎn)率要求和經(jīng)濟效益外，還應考慮下列因素：7（1）工件材料的性質(zhì)。（2）工件的結構和尺寸。（3）生產(chǎn)類型。（4）具體的生產(chǎn)條件。從圖 1 中可以看出，該零件表面粗糙度為 Ra3.2um，精度要求較高，又因該零件為鋁，其切削性能好，硬度低，因此確定該表面的加工方法為：粗銑→精銑。在粗銑時應盡快的去除零件的加工余量，給精加工留與合適的切削深度，本題中給 0.3mm 余量。5.2 加工階段的劃分針對該零件的形狀特性及精度要求，將該零件劃分為以下幾個階段：粗加工階段——主要任務是切除表面上的大部分余量，其關鍵問題是提高生產(chǎn)率。精加工階段——保證各主要表面達到圖樣尺寸及精度要求，其主要問題是如何保證加工質(zhì)量。5.3 工藝路線的安排根據(jù)該零件的結構工藝性、生產(chǎn)規(guī)模和技術要求，確定該零件的工藝路線如下所述：工序 1 下料，準備 φ60×30mm 的棒料，材料為鋁。工序 2 裝夾零件，加工零件外型，留有精加工余量。工序 3 加工零件第二個臺階面，留有精加工余量。工序 4 精加工零件各個表面輪廓。工序 5 上車床裝夾，切斷零件。工序 6 去毛刺。工序 7 檢驗。6 刀具的選擇刀具壽命與切削用量有密切關系。在制定切削用量時，應首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應根據(jù)優(yōu)化的目標而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低成本刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時最少的目標確定，后者根據(jù)工序成本最低的目標確定。86.1 刀具的選擇原則選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據(jù)刀具復雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復雜和精度高的刀具壽命應選得比單刃刀具高些。對于機夾可轉位刀具，由于換刀時間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，刀具壽命可選得低些，一般取 15-30min。對于裝刀、換刀和調(diào)刀比較復雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具，刀具壽命應選得高些，尤應保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個車間的生產(chǎn)率的提高時，該工序的刀具壽命要選得低些當某工序單位時間內(nèi)所分擔到的全廠開支 M 較大時，刀具壽命也應選得低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應按零件精度和表面粗糙度來確定。與普通機床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要岡牲好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，斷和排性能壇同時要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機床高效率的要求。數(shù)控機床上所選用的刀具常采用適應高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細粒度硬質(zhì)合金)并使用可轉位刀片。6.2 數(shù)控銑削刀具的選擇在數(shù)控加工中，銑削平面零件內(nèi)外輪廓及銑削平面常用平底立銑刀，該刀具有關參數(shù)的經(jīng)驗數(shù)據(jù)如下：一是銑刀半徑 RD 應小于零件內(nèi)輪廓面的最小曲率半徑 Rmin，一般取 RD=(0.8-0.9)Rmin。二是零件的加工高度 H<(1/4-1/6)RD，以保證刀具有足夠的剛度。三是用平底立銑刀銑削內(nèi)槽底部時，由于槽底兩次走刀需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑 Re=R-r，即直徑為 d=2Re=2(R-r)，編程時取刀具半徑為 Re=0.95(Rr)。對于一些立體型面和變斜角輪廓外形的加工，常用球形銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤銑刀。綜上所述，并根據(jù)該零件的結構特性，確定該零件的數(shù)控加工刀具如表 1 所示。表 1 數(shù)控銑削刀具卡片刀具號 刀具名稱 刀具規(guī)格 加工表面T01 面銑刀 Φ60mm 上下兩平面T02 立銑刀 Φ12mm 粗銑階梯輪廓以及外輪廓9T03 立銑刀 Φ8mm 粗精銑階梯輪廓以及外輪廓7.切削用量的選擇7.1 切削用量對機械加工的影響（1）對加工質(zhì)量的影響Vc 的影響。因為 Vc 對切削溫度 θ 影響最大，所以 Vc 主要是通過 θ 來影響加工質(zhì)量的。隨著 Vc 的增加，θ 上升，工件的溫升變形和刀具磨損加快，使誤差加大。同時，工件表面層的熱應力、金相組織發(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?.05——0.15mm/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papa pa加大，切削力成正比地增加，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 T 與刀具總刃磨次數(shù) n 的乘積稱為刀具壽命。它是一把刀從開始使用到完全報廢所經(jīng)過的切削時間。對刀具壽命的影響主要從對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pa的是 Vc，其次是 f，影響最小的是 ，因此，貴重、精密的刀具是pa不宜采用高速切削和大進給量切削的。（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。7.2 切削用量的選取粗加工時，一般以提高生產(chǎn)率為主，但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本。它的主要目的是快速地去除工件表面的殘余金屬，所以在機床功率允許的前提下應盡可能的提高效率，以便提高機床的利用率。在確定切削用量時，首先應該考慮切削深度，這樣可以達到在短時10間內(nèi)快速除去金屬的目的，提高單位時間內(nèi)的切削量。精加工時，應在保證加工質(zhì)量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟性和加工成本。它的目的是要得到加工尺寸和降低工件的表面粗糙度，理想的尺寸精度取決于機床精度和加工殘余的均勻程度，因此，要避免在加工過程中受力的突然變化，使切削力均勻；工件的表面粗糙度主要取決于切削速度，切削速度的大小是由刀具直徑的大小和主軸轉速的高低決定的。綜上所述，根據(jù)該零件的工藝特性，確定該零件的切削用量如表 2 所示。表 2 切削用量表主軸轉速（r/min）進給速度（mm/min）切深（mm）加工部位 加工刀具號粗 粗 粗銑平面 T01 600 200 1粗銑臺階輪廓及外輪廓 T02 1200 100 1粗銑臺階輪廓及外輪廓 T03 1800 200 1精銑臺階輪廓及外輪廓 T03 2500 150 0.38.擬定機械加工工藝過程卡片和數(shù)控加工工序卡片編制機加工藝卡片是用來指導工人加工的，一般簡易的工藝卡片中需編制簡易的工藝流程、工序名稱、工裝等。表 3 機械加工工藝過程卡片機械加工工藝過程產(chǎn)品名稱 凸臺 材料 鋁 毛坯尺寸 Φ60×30mm序號工序名稱 工序內(nèi)容 車間 設備 工裝111 下料 下 φ60×30mm 棒料 機加車間2 銑裝夾零件，加工零件外型，留有精加工余量。機加車間 數(shù)控銑床 三爪卡盤3 銑加工零件第二個臺階面，留有精加工余量。機加車間 數(shù)控銑床 三爪卡盤4 銑 精加工零件各個表 面輪廓。 機加車間 數(shù)控銑床 三爪卡盤5 車 上車床裝夾，切斷 零件。 機加車間 數(shù)控車床 三爪卡盤6 鉗 去毛刺7 檢 檢驗圖上各處尺寸表 4 數(shù)控加工工序卡片機械加工工序卡產(chǎn)品名稱十字凸臺 材料 鋁毛坯尺寸 Φ60×30mm工步號工步內(nèi)容主軸轉速（r/min）進給速度（mm/min）背吃刀量（mm）1 下 φ60×30mm 棒料2 裝夾零件，加工零件外型，留有精 加工余量。 600 200 13 加工零件第二個臺階面，留有精加 工余量。 1200 100 14 精加工零件各個表面輪廓。 1800 200 0.35 上車床裝夾，切斷零件。 2500 150 19.數(shù)控編程編程是將加工零件的加工順序、刀具運動軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運動和進給運動速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉、冷卻液開關、刀具夾緊松開等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號組成的代碼，按一定格式編寫成加工程序。數(shù)控編程又可分為手工編程和自動編程兩類。手工編程時，整個程序的編制過程是由人工完成的。這要求編程人員不僅要熟悉數(shù)控代碼及編程規(guī)則，而且還必須具備有機械加工工藝知識和數(shù)值計算能力。對于點位加工或幾何形狀不太復雜的12零件，數(shù)控編程計算較簡單，程序段不多，手工編程即可實現(xiàn)。自動編程是用計算機把人們輸入的零件圖紙信息改寫成數(shù)控機床能執(zhí)行的數(shù)控加工程序，就是說數(shù)控編程的大部分工作有計算機來實現(xiàn)。本題中的零件形狀復雜，尺寸不易于計算，因此采用自動編程，但對于平面銑削，仍然采用手工編制。以下便是該零件的加工程序清單（1）銑削平面時的程序O0001T01 M06M01G00 G90 G54 X60 Y0G43 H1 Z25 M08G00 Z-2G01 X-60 F200Z-2.5 S1000X60 F150G00 Z150 M30(2)銑削輪廓時的加工程序該部分的加工是由 UG 軟件自動編制的程序，其走刀軌跡如下圖所示。13圖 9.1 銑削零件外輪廓的走刀路徑因為使用 φ12 的立銑刀加工全部輪廓特征的時候，R4 的圓弧角沒辦法完全加工，所以使用 φ8 的立銑刀清根加工。圖 9.2 清根加工該次走刀過程中，最后一次進刀量為 0.3mm，即精加工。14圖 9.3 輪廓精加工根據(jù)以上走刀路徑，采用 CAM 軟件自動生成這幾個軌跡的程序詳見附件加工程序。15設計小結本次畢業(yè)設計論文經(jīng)過幾個月的努力終于完成了。從開始拿到論文題目，進行加工過程的分析，到完成整個論文都經(jīng)過了仔細的考慮，每一個設計過程都經(jīng)過了詳細的推敲，確保論文的準確性，本次設計考驗了我學習的知識面的寬度，及運用知識的靈活度，對我來說是一個重大挑戰(zhàn)。此次畢業(yè)設計讓我有了一個獨立完成一次大工作量設計的機會，其中所需的知識將使我受益終身。在此次設計過程中我遇到了許多不懂的問題，通過查閱資料和請教老師同學有了深刻了解。在設計中我熟練掌握了 CAD 繪圖軟件的使用方法，并能夠運用這個軟件熟練繪圖。對 Word 的使用水平也有了很大提高，讓我可以熟練進行操作。在設計過程中我學會了分析零件及掌握零件的加工工藝及加工路線的制定方法，獨立完成手工編程，從而大大提高了自己的識圖能力和數(shù)控知識的進一步掌握，提高了我分析問題解決問題的方法。這對我今后的工作和學習有著巨大的幫助。我個人所學知識有限，論文作品不是很成熟，還有很多不足之處。但是看著自己的論文，自己的設計，真是莫大的欣慰。我相信其中的酸甜苦辣最終都會化為甜美的甘泉。 這次做業(yè)設計論文鍛煉了我獨立學習的能力，還培養(yǎng)了我善于思考的品質(zhì)，使我在遇到困難時勇于前進，仔細探索不向困難屈服。本次設計是真正的自己學習自己研究的過程，沒有學習就沒更深的研究探索，沒有研究探索就不會有新的突破。在本次設計的所學習的經(jīng)驗和知識將會我在今后的工作和學習起到不可估量的作用。16致謝本設計在老師的悉心指導和嚴格要求下已完成，從課題選擇、方案論證到具體設計和調(diào)試，無不凝聚著老師的心血和汗水，在幾年的學習和生活期間，也始終感受著導師的精心指導和無私的關懷，我受益匪淺。感謝他們傳授給我各方面的知識，如果沒有他們授予我的教育，我也不會有今天的成績。在此向老師表示深深的感謝和崇高的敬意。本次畢業(yè)設計我能夠按時完成，要感謝幫助我的老師和同學，因為自己的水平有限，所以在設計過程中難免會遇到許多問題。是他們熱心的幫助及鼓勵使我能夠堅定信念繼續(xù)進行設計。讓我體會到了集體的溫暖和團隊協(xié)作精神，對我今后的學習和生活有極大的意義。使我知道遇到問題要不怕吃苦及時解決，遇到困難要迎刃而上，不退縮，堅持不懈，不放棄。最需要感謝的是我的畢業(yè)設計指導老師，在本次的設計中我遇到了許多的疑難問題，在我需要幫助時老師不顧個人工作的繁忙，在百忙中抽出時間來給我指導，幫助我們解決疑難問題。老師對我們的畢業(yè)設計非常重視，對我們做的不合理的地方，會耐心的的指導，讓我及時改正，少走歪路，使我們能充分發(fā)揮自己的思維空間，同時對問題有了自己獨特的見解，并且培養(yǎng)了我們獨立思考問題的能力。老師的熱誠與認真負責的態(tài)度，深深的打動了我，使我更堅定自己做好畢業(yè)設計的決心。最后，再次向精心指導我的老師及所有為我提供幫助的同學和老師們表示最衷心的感謝！由于我個人水平有限，設計中難免存在一些不足和錯誤之處，希望指導老師能夠給予糾正，謝謝。17參考文獻1.《切削用量簡明實用手冊》 黃如林主編 化學工業(yè)出版社 2.《機械設計綜合課程設計》 王之標、王大康主編 機械工業(yè)出版社 3.《機床制造工藝設計手冊》 王紹俊主編 機械工業(yè)出版社 4.《金屬切削機床》 宋玉鳴主編 中國勞動社會保障出版社 5.《機械制造工藝學課程設計指導》趙家齊編 機械工業(yè)出版社 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