毕业论文底板零件数控钻铣加工工艺设计及仿真分析

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1、底板零件数控钻铣加工工艺设计及仿真分析摘 要具有孔和型腔的底板类零件在航空航天，机械，模具等行业的应用较为广泛。底板类零件既具有代表性，应用又很普及。因此，研究底板零件数控钻铣加工工艺设计及仿真分析具有重要的应用价值。本论文以底板零件为研究对象，综合运用机械制造和数控加工的基本理论知识，分析了底板零件数控钻铣加工工艺过程，确定了底板零件的毛坯原型，拟订了底板零件的数控加工工艺路线，设计了底板零件的数控加工工艺规程，编制了底板零件数控加工工艺卡片和工序卡片。利用CAD/CAM数控加工模块模拟分析了底板零件凸台及槽的数控加工的过程，建立了底板零件凸台及槽的数控加工的模型，设定了底板零件平面铣数控加

2、工刀具的参数、加工坐标系、进给速度、主轴转速等加工参数，获得了底板零件凸台及槽的数控加工的加工程序。关键词：底板零件，工艺设计，数控加工，仿真分析CNC drilling and milling process design and simulation analysis of Bottom partsAbstractWith holes and cavity floor kind parts in aerospace, machinery, and mould industries are used more widely. Floor kind parts has both applica

3、tion and very popular representative. Therefore, researching the bottom parts CNC drilling and milling process design and simulation analysis has important application value.This papers to the bottom part as research object, the comprehensive use of machinery manufacturing and the basic theoretical

4、knowledge of nc machining, Analyzed the bottom parts CNC drilling and milling machining process, determine the bottom parts, mapped out the blank prototype of nc machining process of the bottom parts in the floor was route, design of the nc processing procedure parts, composing the bottom parts nc m

5、achining process card and process card. Using CAD/CAM nc machining module simulated and analyzed bottom parts convex platform and trough of nc machining process, established the bottom parts convex platform and trough of the nc processing model, set a floor parts of nc machining tools of planar mill

6、ing machining parameters, the feeding speed, reference frame, spindle speed of processing parameters, and obtained bottom parts convex platform and trough of nc machining processing program.Key Words: Bottom parts; process design; Nc machining; The simulation analysis目 录摘 要Abstract第一章 引言-1-1.1 课题研究的

7、背景及意义-1-1.2 课题研究的内容-2-第二章 底板零件数控钻铣加工工艺设计-3-2.1 底板零件数控钻铣加工工艺分析-3-2.1.1 图纸分析-3-2.1.2 工艺分析-5-2.2 底板零件毛坯图的确定-5-2.2.1 毛坯类型的选择-5-2.2.2 加工余量的确定-6-2.3 底板零件数控钻铣加工工艺路线的确定-8-2.3.1 加工阶段的划分-8-2.3.2 热处理及其他辅助工序的安排-9-2.3.3 加工工序的安排-9-第三章 基于UG CAM的底板零件数控加工模拟仿真-22-3.1 底板零件数控加工模型的建立-22-3.1.1 工件模型的建立-22-3.1.2 毛坯模型的建立-23

8、-3.1.3 数控加工模型的建立-23-3.2 底板零件数控加工参数的确定-24-3.2.1 加工界面的启动-24-3.2.2 参数的设置-25-3.3 底板零件数控加工后处理-32-第四章 总结与展望-33-4.1 工作总结-33-4.2 技术展望-33-参考文献-34-致 谢-35-附 录-36-第一章 引言1.1 课题研究的背景及意义我国虽然早在1958年就开始研制数控机床，但由于历史原因，一直没有取得实质性成果。20世纪70年代初期，曾掀起研制数控机床的热潮，但当时是采用分立元件，性能不稳定，可靠性差。1980年北京机床研究所引进日本FANUC5、7、3、6数控系统，上海机床研究所引进

9、美国GE公司的MTC1数控系统，辽宁精密仪器厂引进美国Bendix公司的Dynapth LTD10数控系统。在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上，北京机床研究所又开发出BS03经济型数控和BS04全功能数控系统，航天部706所研制出MNC864数控系统。“八五”期间国家又组织近百个单位进行以发展自主版权为目标的“数控技术攻关”，从而为数控技术产业化建立了基础。20世纪90年代末，华中数控自主开发出基于PC-NC的HNC数控系统，达到了国际先进水平，加大了我国数控机床在国际上的竞争力度。 随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在

10、机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。数控编程技术是数控技术重要的组成部分。从数控机床诞生之日起，数控编程技术就受到了广泛关注，成为CAD/CAM系统的重要组成部分。以数控编程中的加工工艺分析及设计为出发点，着力分析零件图，从数控加工的实际角度出发，以数控加工的实际生产为基础，以掌握数控加工工艺为目标，在了解数控加工铣削基础、数控铣床刀具的选用、数控加工工件的定位与装夹、拟定加工方案、确定加工路线和加工内容以及对一些特殊的工艺问题处理的基础上，控制数控编程过程中的误差，从而大大缩短了加工时间，提高了效率，降低了成本。对于底板零件数控钻铣加工工艺的研究越来越

11、受到人们的重视。计算机技术的不断改善和计算机图形学的飞速发展,使得计算机仿真技术在加工制造业中得到了广泛的应用。把计算机仿真技术引入到零件的数控加工中即形成了数控加工仿真技术。它能对切削过程中的刀具动作及切削状态进行空间立体的、真实形象的显示,同时对过切、欠切现象以及刀具与工件、刀具与夹具之间的碰撞干涉情况实现可视、定量的验证,可以直观、形象地模拟数控加工的全过程。数控加工仿真技术为验证数控加工程序的可靠性及预测切削加工过程提供强有力的工具,并在加工建模、预测、仿真计算和图形显示等方面取得了重要进展,目前正向模型的精确化、仿真计算实时性和图形显示的真实感方向发展。本文介绍的数控加工仿真是基于U

12、G/CAM模拟仿真模块，在加工之前对加工过程进行仿真分析。1.2 课题研究的内容本文以底板零件为研究对象，从数控加工工艺的角度，主要进行了如下研究工作： 1底板零件数控钻铣加工工艺规程设计；2. 底板零件数控加工模拟仿真。第二章 底板零件数控钻铣加工工艺设计数控加工工艺设计不同于常规加工零件的工艺设计，有自身的特点，其设计包含在机械加工工艺设计的过程中。要进行数控加工工艺设计，首先要进行机械加工工艺规程的设计。机械加工工艺规程是规定产品或零、部件机械加工工艺过程和操作方法的工艺文件。它是在具体的生产条件下，最合理或较合理的工艺过程和操作方法，并按规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产的

13、。机械加工工艺规程是在总结实践经验的基础上，依靠科学的理论和必要的工艺实验后制定的，反映了加工中的客观规律，是指导工人操作和用于指导工人操作和用于生产、工艺管理工作的主要技术文件，又是新产品投产前进行生产准备和技术准备的的依据，新建、扩建车间或工厂的原始资料。此外，先进的工艺规程还起着交流和推广先进经验的作用。典型和标准的工艺规程能缩短工厂的生产准备时间。机械加工工艺规程是工厂生产中的工艺纪律，有关人员必须严格执行。随着科学技术的进步和生产的发展，新技术、新工艺不断涌现，机械加工工艺规程则成为技术革新的重要的原始资料，科技人员会以它为基础，使其更加完善和合理。可见，机械加工工艺规程在工业生产和

14、技术创新的过程中，发挥着重要的作用。本章将介绍底板零件数控钻铣加工工艺规程的设计。2.1 底板零件数控钻铣加工工艺分析2.1.1图纸分析零件的图纸分析是制定工艺规程的首要步骤，对于保证工艺设计的合理性起着很重要的作用。底板零件图纸见图2.1。图2.1 底板零件图从图2.1可以看出：1底板零件主要加工部位是上下表面、四侧面、底座上表面、圆凸台柱面、菱形凸台上表面及四侧面，3个H8孔和4个槽；2底板零件高度方向的尺寸基准B为底面，宽度，长度方向的尺寸基准为对称中心面；3凸台上表面与基准B表面的平行度公差为0.05mm,上表面粗糙度为1.6；4左侧面与基准A侧面的垂直度公差为0.05mm，基准A侧面

15、的粗糙度为1.6；5圆凸台和菱形凸台的侧面粗糙度为1.6；6未注表面粗糙度为6.3；7坯料类型为锻件，材料为45钢。2.1.2 工艺分析由图2.1知，底板零件由底座，菱形凸台，圆凸台，3个H8孔及4个槽组成。进行工艺设计时应注意以下几个方面：1圆凸台上表面相对于基准面B的平行度公差为0.05mm,圆凸台柱面及上表面粗糙度均为1.6，凸台高度为，直径为40h8，公差精度等级为IT7IT8，几何精度要求较高。按基准面先行的原则，为了保证零件的几何精度，应首先加工基准面B，再以B面为定位基准，加工圆凸台上表面及圆柱面；2采用先面后孔的原则。应先加工平面，平面尺寸轮廓尺寸较大，用平面定位比较稳定可靠，

16、以稳定可靠的平面作为定位基准面可使孔加工容易，并能提高孔的加工精度。对于底板零件，可先加工各个台阶表面，再加工3个孔和4个槽。3个孔尺寸公差等级为IT8，精度要求相同且要求较高，需安排钻-扩-绞三步加工。4个槽宽度为，等级为IT9IT10，长度为，等级为IT10IT11，虽然精度不高，但槽与水平线有角度要求，普通机床不易加工，采用数控加工。为保证槽的加工质量要求，将槽的加工安排在底板四侧面精加工以后进行。3底板长mm，等级为IT10IT11，宽mm，等级为IT9IT10,；四侧面相互之间的垂直度要求为0.05mm；表面粗糙度为1.6，虽然尺寸和几何精度不高，但表面粗糙度较高，为了达到规定的精度

17、要求，在3个H8孔加工完成后，以底面作为定位基准面，采用中心孔圆柱销定位，左侧孔菱形销定位，属“一面两孔”定位方式，对四侧面进行精加工，这样可满足设计要求。4对于4个槽的加工，槽的宽度公称尺寸为12mm，深度公称尺寸为5mm，数控铣刀直径应不大于12mm，长度大于5mm，槽很浅，对铣刀的强度和刚性影响较小。5底板各个被加工表面划分为“粗加工半精加工精加工”三个加工阶段，粗加工采用普通机床加工，半精加工和精加工采用数控加工，可提高加工效率，保证精度要求。2.2 底板零件毛坯图的确定2.2.1毛坯类型的选择零件毛坯成形的方法常见的有两种：铸造和锻造。铸造是将金属熔炼成符合一定要求的液体并浇进铸型里

18、，经冷却凝固得到有预定形状、尺寸和性能的铸件的工艺过程。与铸造方法不同，锻造则是利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法；铸件的力学性能一般，虽然综合机械性能和经济性较好，适应性也较广，但仅适合尺寸较大、形状复杂的零件；锻件能保持材料纤维的流向顺壁厚外形流动，在压力的作用下，其力学性能较高，适合尺寸较小且形状简单的毛坯。于ian大、形状复杂，由图2.1，底板零件最大外廓长度仅为150mm，尺寸较小，结构与形状比较简单，材料为45钢，采用锻件。年产量不大，仅80件/年，属于小批量生产，为了减少制造费用，采用自由锻锻造毛坯。底板零件的材料

19、为45钢，其机械加工性能较好，易于数控加工。 2.2.2加工余量的确定通过2.1.1节分析，底板零件主要加工部位是上下表面、四侧面、底座上表面、圆凸台柱面、菱形凸台上表面及四侧面，3个H8孔和4个槽。要确定底板零件的毛坯尺寸，对于圆凸台及菱形凸台周围下陷部分、孔和槽等加工特征，首先将其“填死”。这样，要确定底板零件毛坯的钻铣机械加工余量，只需考虑上下表面和四侧面。下面分析一下“如何确定底板零件毛坯机械加工的余量？”，底板零件的加工余量由粗加工、半精加工、精加工余量三部分组成。平面第一次粗加工余量、平面半精铣加工余量和平面精铣加工余量分别见表2.1、表2.2和表2.3。表2.1 平面第一次粗加工

20、余量平面最大尺寸毛坯制造方法锻造501.01.4501201.41.81202601.52.51205002.23.05003.54.5表2.2 半精铣加工余量零件厚度粗铣后半精铣宽度200200宽度400平面长度1001002502504001001002502504006300.71.01.01.01.01.030501.01.01.21.01.21.2>501.01.31.51.31.51.5表2.3 精铣加工余量平面长度平面宽度1001002002001000.60.71002500.60.80.70.91002000.60.80.70.90.70.95000.81.00.91.

21、20.91.2下面确定底板零件各加工阶段的余量。底板零件上表面相对于下表面的平行度为0.05，四侧面相互之间的垂直度要求为0.05mm，上表面和四侧面表面粗糙度为1.6，表面粗糙度精度较高，为了达到规定的精度要求，需将上表面和四侧面划分为“粗加工半精加工精加工”三个加工阶段；而下表面粗糙度精度要求不高，为基准平面，可安排“粗加工精加工”两个加工阶段，按照“基面先行”的原则，先加工下表面。1.精加工余量的确定底板零件上表面精度较高，表面范围150mmX100mm，由表2.1，取精加工余量为0.7mm；四侧面相互之间有垂直度要求，表面粗糙度精度较高，表面范围150mmX50mm和100mmX50m

22、m，由表2.1，其精加工余量取为0.7mm。2.半精加工余量的确定 底板零件规格为150mmX100mmX50mm，由表2.2，上表面加工余量取1.0mm；下表面粗糙度精度要求不高，由于底面仅安排“粗加工精加工”两个阶段，取“半精加工余量=精加工余量”，以保证基准表面的精度，由表2.2，半精加工余量取1.0mm；由表2.2，四侧面半精加工余量取1.0mm，这样，便于工艺尺寸计算和保证加工精度。3粗加工余量的确定底板零件上表面属于非常重要的表面，由表2.3，粗铣上表面时取粗加工余量为2.0mm，粗铣凸台时取粗加工余量1.8mm；由表2.3，四侧面的粗加工余量取为1.8mm。下表面粗糙度精度要求不

23、高，由表2.3，粗加工余量取1.5mm。根据各个加工阶段的加工余量和零件的基本尺寸，通过计算得到底板零件毛坯的长为157mm,宽为107mm，高为58mm。底板零件毛坯图如2.2图2.2 底板零件毛坯图2.3 底板零件数控钻铣加工工艺路线的确定2.3.1加工阶段的划分在进行机械加工工艺设计时，一般把零件的整个工艺过程分为“粗加工半精加工精加工”三个阶段。这样划分能够保证零件的加工质量。底板零件主要加工部位是上下表面、四侧面、底座上表面、圆凸台柱面、菱形凸台上表面及四侧面，3个H8孔和4个槽。各个部位的尺寸、几何和微观轮廓精度较高，加工难度大，需将底板零件的整个工艺过程划分为以下几个阶段。1粗加

24、工阶段 主要任务是切除底板零件毛坯各表面上的大部分加工余量，使各个加工表面尽可能接近底板零件图纸尺寸。这一阶段应切除的金属层较厚，切削力大，需采用刚性好、效率高而精度较低的普通机床，避免“以精干粗”，充分发挥机床的性能，重点应考虑如何提高生产率。2半精加工阶段 任务是使底板零件主要表面达到一定的加工精度，保证一定的精加工余量，为主要表面的精加工做好准备，可采用精度较高的数控机床，以修正粗加工阶段的的加工误差。3精加工阶段 任务是保证底板零件达到零件图要求，应采用高精度的数控机床，提高加工效率，获得更高的加工精度和表面质量，使底板零件符合设计要求。但是对于零件加工阶段的划分不是绝对的，并不是零件

25、所有的加工部位均划分为“粗加工半精加工精加工”三个阶段，应根据零件的加工精度要求和刚性来决定。一般来说，零件精度要求越高、刚性越差，划分阶段应越细。底板零件上表面相对于下表面有平行度要求，四侧面相互之间有垂直度要求，且上表面和四侧面表面粗糙度精度较高，属于重要表面，应将其分为“粗铣半精铣精铣”三个阶段。而下表面微观轮廓精度不高，为基准面，按照“基面先行”的原则，首先要保证底面的加工精度，先加工底面，同时，考虑到底板零件其他加工部位的加工要求，底面仅安排“粗铣精铣”两个加工阶段。2.3.2 热处理及其他辅助工序的安排 1热处理工序的安排为提高底板零件材料45钢的力学性能，改善其切削加工性能和消除

26、底板零件毛坯应力，细化晶粒、均匀组织。在粗加工前安排正火处理。由于底板零件在制造和机械加工过程中，产生内应力会引起工件变形和开裂，为稳定尺寸、保证产品质量，在底板零件上下表面粗铣之后，应安排去应力退火，以消除内应力。2辅助工序的安排辅助工序的合理安排对于保证底板零件的质量起着很重要的作用。为保证设计要求，在底板零件全部加工之后，应安排成品检验工序，按零件图的全部要求进行检验。在成品检验之前，安排钳工去毛刺工序，以降低毛刺对于检验手段的影响。2.3.3 加工工序的安排机械加工工序安排的合理与否直接影响到零件的加工质量、生产率和加工成本，因此，在设计工艺路线时，应合理安排好零件的加工工序并解决好工

27、序间的衔接问题。由底板零件图2.1知，底板零件主要加工部位是上下表面、四侧面、底座上表面、圆凸台柱面、菱形凸台上表面及四侧面，3个H8孔和4个槽。为了满足底板零件的设计要求，安排加工工序时应遵循以下几点：1底板零件上表面相对于下表面有一定的平行度要求，下表面粗糙度为6.3，微观轮廓精度不高，为基准面，按照“基面先行”的原则，在一次装夹下，先完成下表面的加工，安排“粗铣精铣”两个加工阶段，使其达到设计要求，这样就不需要来回翻转工件，减少装夹的次数，既保证了后续加工的精度，又减少了工作量，提高了加工效率。 2. 底板零件菱形凸台和圆形凸台的加工应安排在底板上表面“粗铣”和四侧面“粗铣半精铣”之后。

28、为了保证加工质量和精度要求，各个加工表面要留有足够的余量。由于数控粗铣时，高度方向的切削量比较大，在设置数控加工参数时，应采用分层铣削。粗铣完成，换数控铣刀进行“半精铣精铣”。3.对于底板零件3个H8孔的加工应采用“先面后孔”的原则，待各个轮廓表面的精度达到一定要求后，再进行数控钻加工，孔的公差等级为IT8，精度要求高，需安排“钻-扩-绞”三步加工。4.底板四侧面相互之间有一定的垂直度要求，表面粗糙度为1.6，精度要求较高，采用下表面和两个相邻侧面定位来加工另外四侧面，很难保证垂直度要求，因此，先对四个侧面进行“粗铣半精铣”，精铣留在后面加工，待孔加工完成，采用中心孔圆柱销定位，左侧孔菱形销定

29、位， 用“一面两孔”定位方式对四侧面进行数控精铣加工，这样可满足设计要求。 工段个，再进行数控钻加工，孔的公差等级为5.对于四个槽的加工，精度要求不高，为提高效率，采用数控加工，安排“粗铣精铣”两个加工阶段，待孔加工完成后，采用中心孔圆柱销定位，左侧孔菱形销定位， 用“一面两孔”定位方式对槽进行数控粗精铣加工。经过以上分析，底板零件的整个工艺路线为：下料正火处理粗铣下表面粗铣上表面退火处理精铣下表面粗铣四侧面半精铣四侧面粗铣凸台半精铣凸台精铣凸台钻扩铰3个H8孔精铣四侧面粗铣四槽精铣四槽钳工去毛刺检验。 底板零件机械加工工艺卡片见附件1，底板零件机械加工工序卡见表2.4，底板零件数控加工工序卡

30、见表2.5。表2.4 底板零件机械加工工序卡工序号0工序名称下料设备锻压设备工艺装备工序号5工序名称正火处理设备热处理设备工艺装备工序号10工序名称粗铣下表面设备普通立式铣床工艺装备铣夹具加工后在该表面标记“下表面”字样，但不能损伤零件表面。表2.4 底板零件机械加工工序卡（续）工序号15工序名称粗铣上表面设备普通立式铣床工艺装备铣夹具加工后在该表面标记“上表面”字样，但不能损伤零件表面。工序号20工序名称退火处理设备热处理设备工艺装备工序号25工序名称精铣下表面设备普通立式铣床工艺装备铣夹具加工后在该表面标记“下表面”字样，但不能损伤零件表面。表2.4 底板零件机械加工工序卡（续）工序号30

31、工序名称粗铣四侧面设备普通立式铣床工艺装备铣夹具加工完俩个侧面，旋转工件，再加工另外俩个侧面工序号35工序名称半精铣四侧面设备普通立式铣床工艺装备铣夹具加工完两个侧面，旋转工件，再加工另外两个侧面表2.4 底板零件机械加工工序卡（续）工序号40工序名称粗铣凸台设备加工中心工艺装备铣夹具工序号45工序名称半精铣凸台设备加工中心工艺装备铣夹具表2.4 底板零件机械加工工序卡（续）工序号50工序名称精铣凸台设备加工中心工艺装备铣夹具工序号55工序名称钻扩绞3个H8孔设备加工中心工艺装备钻夹具表2.4 底板零件机械加工工序卡（续）工序号60工序名称精铣四侧面设备加工中心工艺装备铣夹具工序号65工序名称

32、粗铣四槽设备加工中心工艺装备铣夹具表2.4 底板零件机械加工工序卡（续）工序号70工序名称精铣四槽设备加工中心工艺装备铣夹具工序号75工序名称钳工去毛刺设备钳工台工艺装备虎钳工序号80工序名称检验设备工艺装备表2.5 底板零件数控加工工序卡工序号5工序名称粗铣凸台设备加工中心工艺装备铣夹具工序号10工序名称半精铣凸台设备加工中心工艺装备铣夹具表2.5 底板零件数控加工工序卡（续）工序号15工序名称精铣凸台设备加工中心工艺装备铣夹具工序号20工序名称钻扩绞3个H8孔设备加工中心工艺装备钻夹具表2.5 底板零件数控加工工序卡（续）工序号25工序名称精铣四侧面设备加工中心工艺装备铣夹具工序号30工序

33、名称粗铣四槽设备加工中心工艺装备铣夹具表2.5 底板零件数控加工工序卡（续）工序号35工序名称精铣四槽设备加工中心工艺装备铣夹具小 结分析了底板零件设计图的技术要求后，结合底板零件的结构特点，对其机械加工工艺及数控加工工艺过程进行了分析研究。拟定了整个加工工艺路线，进行了数控加工工艺设计。在分析研究过程中，底板零件表面的尺寸精度、表面间的相互位置精度、表面粗糙度和有无热处理要求，决定了该表面的最终加工方法和加工顺序。底板零件是由普通机床和数控机床共同加工完成的，其数控加工工艺设计穿插在整个机械加工工艺设计过程中，要注意解决好数控加工工序与非数控加工工序的衔接问题，以免产生矛盾。底板零件的精度要

34、求，对确定机械加工工艺方案和生产成本影响很大。因此，必须认真审查，以避免过高的要求使加工工艺复杂化和增加不必要的费用。第三章 基于UG CAM的底板零件数控加工模拟仿真底板零件的凸台和槽是底板零件的基本组成部分，底板零件的上表面相对于基准下表面的平行度公差为0.05，各个凸台的侧面和上表面粗糙度要求为1.6，属于重要表面，我们采用粗加工，半精加工，精加工的方式来保证这些重要表面的粗糙度要求。其余表面粗糙度要求为6.3，属于一般表面精度。采用数控铣的方式进行加工，在加工之前，我们要利用UG/CAM模块对其加工过程进行模拟仿真分析。模拟仿真的目的是直观的显示出底板零件凸台和槽的加工过程和加工效果，

35、实现对NC程序的正确性，合理性和有效性的检验。数控加工过程是在NC程序的驱动下进行的，在加工过程仿真中，要对NC程序进行识别、分析和处理，生成驱动加工过程仿真的数据。用三维图形建立机床、刀具、工件（底板零件）等的模型，并直接展示加工过程，具有可视性。3.1 底板零件数控加工模型的建立3.1.1 工件模型的建立要建立工件模型，需将底板零件结构特征与UG CAD建模功能进行对比分析。1利用UG中的块功能，直接输出底座的尺寸，可以直接构建出底座。2. 利用拉伸功能可以获得菱形凸台、圆形凸台，并与底座进行求和操作。3. 底板零件三个孔尺寸相同，利用UG中的孔功能，构建一个孔，再利用镜像功能，构建另外俩

36、个孔。4. 以底座上表面为基准面，根据图纸尺寸草绘槽轮廓，利用拉伸功能，并进行求差操作，可得槽，再利用镜像操作，可得四个槽。图3.1为底板零件的工件模型图3.1 底板零件工件模型3.1.2 毛坯模型的建立模拟仿真的过程，是在模拟环境中刀具将毛坯加工到最终尺寸的过程。底板零件采用的是锻造件，故毛坯为一个长方体。下表面已经加工完成，并到达规定尺寸，上表面的加工余量为3.5mm，即毛坯垂直方向尺寸为53.5mm。图3.2为底板零件毛坯模型。图3.2 底板零件毛坯模型3.1.3 数控加工模型的建立构建方法如3.1.1，图3.3为底板零件数控加工模型。图3.3 底板零件数控加工模型3.2 底板零件数控加

37、工参数的确定3.2.1 加工界面的启动UG加工环境是指系统弹出UG加工模块后进行编程操作的软件环境，在该环境中可以实现平面铣、型腔铣、固定轴曲面轮廓铣、多轴铣等不同的加工类型，并且提供了创建数控加工工艺、创建数控加工程序和车间工艺文件的完整过程和工具，可以自动创建数控程序、检查、仿真等。选择开始加工，则会弹出“加工环境”对话框，默认CAM设置为millplanar,这里我们要进行的是型腔铣，所以要改为millcontour，如图3.4加工环境界面。图3.4 加工环境界面点击“确定”之后，将会进入如图3.5的加工界面。图3.5 加工界面3.2.2 参数的设置1. 创建程序程序组主要用来管理各加工

38、操作和排列各操作的次序。在操作很多的情况下，用程序组来管理程序会比较方便。如果要对某个零件的所有操作进行后处理，可以直接选择这些操作所在的父节点组，系统就会按操作在程序组中的排列顺序进行后处理。在程序顺序视图下点击创建程序，会出现如图3.6所示的对话框，然后我们创建一个名为PROGRAM_1的程序，这里所介绍的铣操作只在铣床上进行，因此只需创建一个程序。图3.6 创建程序菜单2. 创建几何体创建几何体包括定义毛坯几何，零件几何，检查几何，修剪几何等，还要指定在数控机床上的加工坐标系MCS。几何体可以在创建操作之前进行，也可以在创建操作时进行，区别在于：在创建操作之前进行，几何体可以被多个操作共

39、享；在创建操作时进行，几何体只能在本操作中使用。加工坐标系是指定加工几何在数控机床的加工工位，及加工坐标系MCS，采用右手直角笛卡儿坐标系，该坐标系的原点称为对刀点。定义加工坐标系其作用是定义加工几何体在数控机床上的加工方位。创建刀具路径以其为基准。它的三个坐标轴分别为XM,YM,ZM。在系统初始化进入加工环境时，加工坐标系默认在绝对坐标系上。创建刀具之前应先设置加工坐标系，使刀具有一个起始加工位置。在几何视图下点击创建几何体，选择MCS创建，会出现如图3.7所示的对话框。因为所要加工的是凸台和槽，我们所设定的MCS采用输入相对于工件坐标系动态指定，指定在图3.8所示的位置。 图3.7 创建坐

40、标系菜单 图3.8 创建坐标系界面3. 创建刀具在加工过程中，打开需要编程的模型并进入编程界面后，首要的工作就是创建加工过程所需的全部刀具。刀具是从毛坯上切除材料的工具，因此在创建操作之前必须创建刀具或从刀具库中选取刀具，否则将无法进行后续的编程加工操作。数控铣刀从形状上主要分为平底刀（端铣刀），圆鼻刀和球刀。其中平底刀主要用于粗加工，平面精加工，外形精加工和清角加工。其缺点是刀尖容易磨损，影响加工精度；圆鼻刀主要用于模胚的粗加工，平面精加工和侧面精加工，特别适用于材料硬度高的模具开粗加工；球刀主要用于非平面的半精加工和精加工。凸台的加工为铣加工，在这里我们要选择铣刀。首先，从几何视图变换到机

41、床视图，点击创建刀具，会出现如图3.9所示的对话框，然后设置刀具参数。图3.9的左侧图片中，设置刀具类型为mill_contour，选择刀具子类型为MILL（铣刀），确定之后会弹出右图的对话框，设置刀具直径为15mm，其他参数默认。图3.9 创建刀具对话框由于底板零件凸台侧表面粗糙度要求为1.6mm,属于重要表面，我们通过粗加工、半精加工、精加工来保证粗糙度要求。其余表面粗糙要求为6.3mm，属于一般表面要求，我们通过粗加工、精加工来保证。槽的加工，我们分俩步加工，粗加工、精加工。通过分析，仿真加工过程分四步进行，分别是粗铣凸台、半精铣凸台、精铣凸台及粗铣槽、精铣槽。对于平面的加工我们选择平底

42、刀，对于凸台侧面的精加工我们选择圆鼻刀，槽的底面与侧面有一定的圆角，所以我们也选择圆鼻刀。据此，我们分别设置四把铣刀，参照图3.9设置方法，分别创建刀具名为MILL_D15、MILL_D10、MILL_D8、MILL_D5四把铣刀。4创建方法零件加工时，为了保证其加工精度，需要进行粗加工、半精加工和精加工等多个步骤。创建加工方法其实就是给这几个步骤指定统一的公差、余量和进给量等。在定义加工阶段时，通常划分粗加工、半精加工和精加工3个阶段。如果零件的精度要求很高，还需要安排专门的光整加工阶段。必要时，如果毛坯表面比较粗糙，余量也比较大，还需要安排先进行初始基准加工或其他加工。设置部件余量为当前所

43、创建的加工方法指定加工余量，即零件加工后剩余材料。余量的大小应根据加工精度要求来确定，一般粗加工余量大，半精加工余量小，精加工余量为0。图3.10分别为定义粗加工、半精加工和精加工的公差和余量。 图3.10 定义加工公差和余量建好之后，操作导航器的目录如图3.11。图3.11 操作导航器界面5. 创建操作创建操作包含了所有刀具路径信息，如几何体、所用刀具、加工余量、进给量和切削深度等。创建一个操作相当于产生一个工步。前面创建程序、创建刀具、创建几何体和创建加工方法最终都是为了操作服务。 单击创建操作图标,弹出“创建操作”对话框，如图3.12创建操作对话框。根据加工类型，在“类型”下拉列表选择m

44、ill_contour；“操作子类型”下拉菜单中选择CORNER_ROUGH；选择所创建的程序、刀具、几何体和方法；默认名称，单击确定。图3.12 创建操作对话框 执行创建操作的第二步是指定操作参数，在定义加工方法后，必须对该加工方法定义切削模式、步距、切削参数、进给率和主轴速度等参数，这些参数都决定后续产生的刀具轨迹铣，加工参数设置如图3.13。图3.13 参数设置界面6. 刀具路径仿真及检查 刀具路径仿真就是对前续所有参数设置生成刀具轨迹，查看刀具路径是否满意或对其进行进一步优化，并进行刀具仿真检验，查看加工结果是否正确。数控编程的核心工作是生成的刀具轨迹，然后将其离散成刀位点，并对创建的

45、刀具轨迹进行检验，经后处理产生数控加工程序。也就是说执行仿真刀具路径分为俩个步骤，其一是依据前序设置生成刀具轨迹，其二是对所创建轨迹进行检验，从而确定刀具有效性。 单击“生成刀轨”图标，就会生成刀具路径。如图3.14。为确保程序的安全性，必须对生成的刀轨进行检查校验，检查刀具路径有无明显过切或者加工不到位，同时检查是否会发生与工件及夹具的干涉。通过对视角的转换、旋转、放大、平移直接查看生成的刀具路径，适于观察其切削范围有无越界，以及有无明显异常的刀具轨迹。经检查，无异常刀轨。过切检查主要用于对加工过程是否存在过切进行检查。在进行刀轨可视化操作时，可根据需要设置过切和碰撞检查功能，这样在进行刀轨

46、仿真过程中将及时发现问题。经检查无过切碰撞现象。图3.14 粗加工刀轨 单击“确认刀轨”图标，弹出“导轨可视化”对话框(如图3.15)，利用“导轨可视化”对话框，我们可以实现 “2D动态”刀具轨迹，设置动画速度为最小，单击“播放”图标，即可看到底板零件模拟仿真过程，如图3.16。图3.15 刀轨可视化选择2D动态可见仿真过程如图3.16。图3.16 仿真过程截图3.3 底板零件数控加工后处理执行前续操作最终的目的是生成车间文档，并创建后处理文件。后处理实际上是一个文本编辑处理过程，其作用是将计算出的刀轨以规定的标准格式转化为NC代码并输出保存。生成零件的加工刀具路径之后，机床还无法立即进行零件

47、的加工操作，由于此时还没有生成控制机床工作的数控程序，这就要求用户利用系统提供的后置处理功能把刀路或刀位源文件转化为机床可识别的数控程序。NC文件是由G、M代码所组成并用于实际机床上加工的程序文件。该文件是数控加工最终所得到的结果，也是直接用于实际生产的程序文件。在后处理生成数控程序之后，还需要检查这个程序文件，特别对程序头及程序尾部分的语句进行检查，如有必要可以修改。这个文件可以通过传输软件传输到数控机床的控制器上，由控制器按程序语句驱动机床加工。单击 “后处理”图标，可自动生成底板零件的数控加工程序。仿真源文件见附录2。第四章 总结与展望4.1 工作总结通过本次毕业设计，巩固了大学所学的课

48、程，对数控技术的运用有了更深的认识和了解。对典型的底板类零件的加工也有更加深刻的印象，也使我对加工中心的独立操作有了进一步的提高。此次的设计是加工一个凸台类底板零件，首先根据零件图纸，进行结构分析、工艺分析，精度分析、毛坯余量分析，加工路线的确定，加工方法的选择，加工顺序的安排，加工工艺参数的确定，选择适宜的加工设备，选择合适的定位装夹方案，合理选择刀具，并进行程序的编制，以及程序的校核，还利用AutoCAD软件绘制零件图，UG三维设计软件生成实体进行轨迹仿真，最后对加工的零件进行零件质量分析，分析零件在加工过程时所选择的工艺方案是否合理。经过这次对零件图形进行加工及毕业设计的制作，使我对以前

49、所学的知识进行了巩固、深化和融会贯通，在涉及较少的机械加工领域都有了更多的了解，扩展了我的知识面，学到了一些设计思路，同时零件的加工使我对数控编程和加工都更加的熟练。切实做到将理论联系到了实际生产中，也只有理论与实际巧妙的结合在一起，才能达到规定的各项性能指标，加工出完美的、符合要求的零件，对程序的编制也是此说明书的一个重要内容，只有合理的编制程序，制定出走刀路线，才能在最短的时间内加工出满足要求的零件。它不仅使自己的专业技能更加熟练，也强化了我在大学阶段所学到专业理论知识。经过这次的毕业设计，让我受益匪浅。4.2 技术展望本文对底板零件的数控钻铣加工工艺设计进行了系统全面的研究，但是还有许多

50、工作需要去做，因为底板零件的数控钻铣加工工艺是一个动态的、实践性很强的过程，随着底板零件结构的改变，以及新工艺、新技术的出现，现有的工艺设计可能会不适用，甚至被淘汰。因此，我们要不断完善工艺的设计，以适应科学技术的发展。一句话，底板零件数控钻铣加工工艺设计不但要指导实践，并且要在实际中接受检验，不断完善，不断改进，不断创新。参 考 文 献1 张幼军, 王世杰. UG CAD/CAM基础教程M.清华大学出版社，2006.72 郑贞平, 曹成. UG NX6 数控加工入门与实例精讲M.机械工业出版社，2009.93 张秀珍, 冯伟. 数控加工课程设计指导M.机械工业出版社，2009.64 陈宏钧.

51、 机械加工工艺设计员手册M.机械工业出版社，2009.15 于骏一, 邹青. 机械制造技术基础M.机械工业出版社，2009.26 刘品, 李哲. 机械精度设计与检测基础M.哈海滨工业大学出版社，2007.77 杨良根, 吴青松, 何世松. 数控技术毕业设计指导M.北京理工大学出版社，2009.88 张显伟, 黎玉彪等. AutoCAD中文版机械设计教程M.清华大学出版社，2007.19 赵如福. 金属机械加工工艺设计手册M.上海科学技术出版社，2009.110 陈宏均, 方向明, 马素敏. 典型零件机械加工生产实例M. 机械出版社, 2006.311 崔长华, 左会峰, 崔雷. 机械加工工艺规

52、程设计M. 机械工业出版社，2009.812 刘登平. 机械制造工艺及机床夹具设计M.北京理工大学出版社, 2008.1013 杨宁宁, 钟新安, 李乃文等. UGNX6数控加工案例解析M.清华大学出版社，2010.1 14 Rudoph.J.Eggert.standard handbook of machine design .2000,16(8),7385 致 谢在论文即将完成之际，首先向我的导师董海老师致以最衷心的感谢，董老师渊博的学识、对工作精益求精的精神、勇于创新的勇气、和善的态度永远是我学习的榜样。在做毕业论文设计期间，董老师无微不至的关怀和教导，才使我最终圆满地完成了论文工作。此

53、外，董老师也对我工作上、生活上所遇到的问题提供解决办法，借此机会，向导师致以最诚挚的感谢和敬意。在论文研究期间，同组的朱海涛，张敏，俞龙三位同学都对我论文的完成给以了帮助，在论文第三章底板零件数控钻铣加工仿真的制作时提出了许多有益和有创造性的意见建议，在此向他们表示感谢。我们与董老师一起讨论研究，一起学习，而且董老师谦逊的态度十分令我佩服，不仅使我在论文上有了很大提高，内心也为结识这样的导师、这三位同学而感到满足。同样感谢远在家中的父母给我生活上无微不至的关怀，和精神上的巨大支持，并向他们多年的养育之恩表示最真诚的感谢。衷心感谢在百忙中抽出宝贵时间对论文进行评阅和评议的专家、学者们!附 录附录

54、 1（视频）附件 2 仿真源文件=信息清单创建者： Administrator日期 ： 2011-5-17 13:24:12当前工作部件 ： C:Program Filesmodel11.prt节点名 ： sunqy=N0010 G01 G90 X2.9794 Y2.0303 U0.0 V0.0N0020 G03 X2.9207 Y1.9709 I-.0004 J.0591N0030 G02 X2.9194 Y1.9351 I.4134 J.0024N0040 X2.955 Y1.9365 I-.0334 J.412N0050 G03 X3.0143 Y1.9952 I-.0003 J-.05

55、9N0060 G01 X3.0146 Y2.0479N0070 X3.0317 Y2.0311N0080 X2.94 Y2.0305N0090 G03 X2.8813 Y1.971 I-.0004 J.0591N0100 G02 X2.8727 Y1.8884 I.374 J.0025N0110 X2.955 Y1.8971 I-.0801 J.3653N0120 G03 X3.0144 Y1.9558 I-.0003 J-.059N0130 G01 X3.0149 Y2.0477N0140 X3.0313 Y2.0315N0150 X2.9006 Y2.0305N0160 G03 X2.84

56、2 Y1.971 I-.0004 J.0591N0170 G02 X2.81 Y1.8258 I.3347 J.0025N0180 X2.955 Y1.8577 I-.1428 J.3027N0190 G03 X3.0144 Y1.9164 I-.0003 J-.0591N0200 G01 X3.0153 Y2.0474N0210 X3.0309 Y2.032N0220 X2.8612 Y2.0306N0230 G03 X2.8026 Y1.971 I-.0005 J.0591N0240 G02 X2.7161 Y1.7597 I.2953 J.0025N0250 G01 X2.4377 Y1

57、.4813N0260 G03 X2.4656 Y1.4535 I-.014 J.0139N0270 G01 X2.744 Y1.7319N0280 G02 X2.955 Y1.8183 I-.2088 J.2088N0290 G03 X3.0145 Y1.877 I-.0004 J-.0591N0300 G01 X3.0157 Y2.047N0310 X2.8217 Y2.0694N0320 Y2.0306N0330 G03 X2.7632 Y1.971 I-.0006 J.059N0340 G02 X2.6883 Y1.7876 I.2559 J.0025N0350 G01 X2.4099

58、Y1.5092N0360 G03 X2.4934 Y1.4256 I-.0418 J.0418N0370 G01 X2.7718 Y1.704N0380 G02 X2.955 Y1.779 I-.181 J.1809N0390 G03 X3.0145 Y1.8375 I-.0005 J-.059N0400 G01 X3.0534N0410 X2.7822 Y2.0694N0420 Y2.0307N0430 G03 X2.7239 Y1.971 I-.0007 J.059N0440 G02 X2.6605 Y1.8154 I.2166 J.0025N0450 G01 X2.3821 Y1.537N0460 G03 X2.5213 Y1.3978 I-.0696 J.0696N0470 G01 X2.7996 Y1.6762N0480 G02 X2.955 Y1.7396 I-.1532 J.1531N0490 G03 X3.0146 Y1.79