矫正椅典型零件造型与数控加工工艺及编程仿真.zip
矫正椅典型零件造型与数控加工工艺及编程仿真.zip,矫正,典型,零件,造型,数控,加工,工艺,编程,仿真
XXX数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称椅脚共 X 页第 X 页车间工序号工序名材料牌毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制作件数每台件数25x45X350mm1设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控铣MVC850B夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件描图游标卡尺工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数 工步工时描校机动辅助1钻孔6个3.2mm的孔专用夹具1000200.0211底图号2钻2个6mm的孔专用夹具600400.05213铣R6.6mm和R13mm的圆弧专用夹具20001600.111装订号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 XXX数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称椅脚共 X 页第 X 页车间工序号工序名材料牌毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制作件数每台件数25x45X350mm1设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控铣MVC850B夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件描图游标卡尺工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数 工步工时描校机动辅助1翻面加工零件的另外一面钻孔6个3.2mm的孔专用夹具1000200.021底图号2钻4个6mm的孔专用夹具600400.0523铣R6.6mm和R13mm的圆弧专用夹具20001600.11装订号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 XXX数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称坐垫支撑共 X 页第 X 页车间工序号工序名材料牌毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制作件数每台件数329x331X35.5mm1设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控铣MVC850B夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件描图游标卡尺工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数 工步工时描校机动辅助1整体开粗铣零件轮廓专用夹具1000200.021底图号装订号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 XXX数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称坐垫支撑共 X 页第 X 页车间工序号工序名材料牌毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制作件数每台件数329x331X35.5mm1设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控铣MVC850B夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件描图游标卡尺工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数 工步工时描校机动辅助1铣外形轮廓专用夹具20001600.11底图号2铣内形轮廓专用夹具20001600.11装订号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 XXX数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称坐垫支撑共 X 页第 X 页车间工序号工序名材料牌毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制作件数每台件数329x331X35.5mm1设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控铣MVC850B夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件描图游标卡尺工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数 工步工时描校机动辅助4精加工圆弧曲面专用夹具25006000.21底图号装订号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期 XXX数控加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称坐垫支撑共 X 页第 X 页车间工序号工序名材料牌毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制作件数每台件数329x331X35.5mm1设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控铣MVC850B夹具编号夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件描图游标卡尺工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r切削深度mm进给次数 工步工时描校机动辅助4钻5.5mm的孔专用夹具600400.052底图号装订号设计(日期)审核(日期)标准化(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期11 XXX数控加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称椅脚零件名称共页第页材 料 牌 号毛 坯 种 类毛坯外形尺寸25x45X350mm每毛坯件数每 台 件 数备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 序设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件夹具量具一下料制造毛坯25x45X350mm的型材金工二钻钻孔6个3.2mm的孔金工数控铣专用夹具游标卡尺三钻钻2个6mm的孔金工数控铣专用夹具游标卡尺四铣铣R6.6mm和R13mm的圆弧金工数控铣专用夹具游标卡尺五钻翻面加工零件的另外一面钻孔6个3.2mm的孔金工数控铣专用夹具游标卡尺六钻钻4个6mm的孔金工数控铣专用夹具游标卡尺七铣铣R6.6mm和R13mm的圆弧金工数控铣专用夹具游标卡尺八去毛刺金工九检验金工十入库金工 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期 XXX数控加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称坐垫支撑零件名称共页第页材 料 牌 号毛 坯 种 类毛坯外形尺寸329x331X35.5mm每毛坯件数每 台 件 数备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 序设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件夹具量具一下料制造毛坯329x331X35.5mm的型材金工二钻整体开粗铣零件轮廓金工数控铣专用夹具游标卡尺三钻铣外形轮廓金工数控铣专用夹具游标卡尺四铣铣内形轮廓金工数控铣专用夹具游标卡尺五钻精加工圆弧曲面金工数控铣专用夹具游标卡尺六钻钻5.5mm的孔金工数控铣专用夹具游标卡尺七铣去毛刺金工数控铣专用夹具游标卡尺八检验金工九入库金工十金工 设 计(日 期) 校 对(日期) 审 核(日期) 标准化(日期) 会 签(日期)标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期I 矫正椅典型零件造型与加工编程 摘要 数控机床加工程序的编制比普通机床工艺规程编制复杂 这是因为在普通机床 的加工工艺中不必考虑的问题 如工序内工步的安排 对刀点 换刀点及走刀路线 的确定等问题 在数控铣削加工时 这一切都无例外地都变成了固定的程序内容 正由于这个特点 促使对加工程序的正确性和合理性要求极高 工艺设计不能有丝 毫的差错 否则加工不出合格的零件 本文主要讲述矫正椅零件的数控加工工艺和编程 通过对零件图纸的分析 确 定该零件的加工工艺 刀具 切削用量 制定出该零件的机械加工工艺过程卡片及 数控加工工序卡 然后利用 UG 软件绘制出该零件的三维造型设计 并运用 UG 软 件对零件进行数控编程 最终将程序录入机床 完成该零件的加工 关键词 数控铣削 工艺设计 加工工艺 三维造型 数控编程 II Abstract The programming of NC machine tools is more complicated than that of ordinary machine tools This is because in the process of general machine tools do not consider the problem such as the steps in the process of work arrangements the knife point change point and the tool path determination problem in NC milling it all without exception into a fixed program content precisely because of this characteristic for the processing procedures the correctness and rationality of the highly demanding process design there can be no mistake otherwise the processing of qualified parts The NC machining process and programming this paper describes the typical milling parts through the analysis of the drawings determine the cutting process the cutting tool and the dosage formulate the parts machining process card and NC machining process card and then use UG software to draw the three dimensional design of the part and the use of UG software for NC programming of parts will eventually complete the program recording machine the parts processing Key words NC milling process design machining process 3D modeling NC programming III 目录 摘要 I Abstract II 1 1 本课题的目的及意义 1 1 2 数控加工工艺的特点 1 1 3 数控加工工艺设计的主要内容 2 1 4 数控加工工序的设计方法 3 第二章 零件三维造型设计 5 2 1 CAD CAM 的国内外发展 5 2 2 UG 软件的简介 5 2 3 UG 的优点 6 2 4 三维实体造型 7 第三章 零件的工艺分析 13 3 1 零件几何要素的分析 13 3 2 尺寸精度的分析 15 3 3 形位精度分析 15 3 4 装夹方案分析 15 3 5 确定加工工艺方案 16 3 4 刀具的选择 17 3 5 切削参数对机械加工的影响 18 3 6 切削用量的确定原则 18 3 7 数控加工工艺文件 20 第四章 基于 UG 的数控编程与模拟加工 22 4 1 CAM 编程的一般步骤 22 4 2 建立几何毛坯和加工坐标系 22 4 3 后处理 30 IV 4 4 NC 程序的输出 30 总 结 33 致 谢 34 参考文献 35 第 1 页 共 41 页 1 1 本课题的目的及意义 通过全面详细的设计 综合运用大学几年所学的知识 以及查阅的资料 提高 自己的动手能力 并全面掌握软件绘图 机床操作 UG 建模及编程仿真加工等核 心内容 因本课题的设计需涉及但数控专业的许多的知识 这就需要我们整理并综 合运用数控技术的相关理论与实践知识 有利于我们对专业知识的理解和掌握 并 熟悉机床的操作与步骤 本课题贯穿本专业所学到的理论与实践操作技术 从分析设计到计算 操作得 到成品 同时本次选题提供了自主学习 自主选择 自主完成的机会 毕业设计有 实践性 综合性 探索性 应用性等特点 通过对该零件的加工设计 使自己能够 运用 UG 进行实体绘制 并能够完成零件的自动编程 对刀具路径有了更深一步的 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 除了对自动编程的熟练掌握之外 还需要你掌握零件工艺方面的知识 对于夹具的 选择 切削参数的设定我们必须十分清楚 在上机操作时 我们只有练习各功能键 的作用 在编程时才能得心应手 通过此次设计使我掌握了科学研究的基本方法和思路 为今后的工作打下了基 础 在以后的的日子我将会继续保持这份做学问的态度和热情 1 2 数控加工工艺的特点 进行数控加工时 数控机床受数控系统的指令 完成各种运动 实现各种加工 要求 因此在编程加工之前 需要对影响加工过程的各种加工工艺因素 在大多数 情况下 许多具体的问题是由操作工人依据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定 的 就是说 本来由操作工人在加工中灵活掌握可通过适时调整来处理的许多工艺 问题 在数控加工时就转变为编程人员必须事先设计明确安排的内容 在数控加工的工艺设计中必须注意加工过程中的每一个环节 做到万无一失 在实际中一个字符 一个小数点或一个逗号的差错都可能酿成重大的机床事故和质 量事故 因为数控机床比其它机床价格要贵得多 其加工通常也是一些形状比较复 杂 价格也较高的工件 所以万一损坏机床或工件报废就会造成较大的损失 根据 大量加工实例分析 数控工艺考虑不周和计算编程时的粗心大意是造成数控加工失 误的主要原因 因此 要求编程人员除必须具备较扎实的工艺基本知识和较丰富的 第 2 页 共 41 页 实际工作经验外 还要必须具备耐心和严谨的工作作风 一般来说 在普通机床上是根据机床的种类进行单工序加工 而在数控机床上 往往是在一次装夹中完成钻 扩 铰 铣 镗等多工序加工 这种 多序和一 的 现象也属于 工序集中 的范畴 极端情况下 在一台加工中心上可以完成加工的 全部加工内容 1 3 数控加工工艺设计的主要内容 实践证明 数控加工工艺主要包括如下几个方面的内容 1 选择适合在数控机床上加工的零件 确定工序内容 2 分析要加工零件图样 明确加工内容及技术要求 在此基础上确定加工方案 制定数控加工工艺路线 例如 工序的划分 加工顺序的安排 与传统加工工序的 衔接等 3 设计数控加工工序 例如 工步的划分 零件的定位与夹具的选择 刀具的 选择 切削用量的确定等 4 数控编程中有关工艺问题处理 例如 对刀点 换刀点的选择 加工路线的 确定 刀具的补偿 5 分配数控加工中的容差 1 课题的任务 1 查阅相关设计资料 撰写开题报告 2 零件三维造型及过程说明 3 机械加工工艺方案论证与制定 4 工艺过程卡与工序卡的填写 5 零件数控加工程序编制及仿真 6 编写说明书 毕业设计小结 打印所有资料并装订 准备答辩 2 技术 通过此类毕业设计 使我们掌握较复杂机械零件的三维设计与制造方法 要达 到以下目的 1 综合运用大学期间所学完成零件的测绘与三维造型设计 培养查阅 文献与数控加工能力 2 利用数控机床加工使我们彻底掌握机床的操作 对数控机 床有更为精确的了解 并且熟悉工艺流程 学会加工方式 3 利用三维设计软件 中的计算机辅助制造模块完成产品的刀路设计和后处理相应的数控加工程序 培养 第 3 页 共 41 页 其数控编程能力 4 通过毕业设计论文的撰写 培养科技论文撰写能力 1 4 数控加工工序的设计方法 数控加工工艺路线设计是下一步工序设计的基础 其设计质量将直接影响零件 的加工质量和生产效率 1 工序的划分 在工序划分时 要根据数控加工的特点以及零件的结构和工艺性 机床的功能 零件数控加工的内容的多少 安装次数及本单位生产组织状况等综合考虑 1 根据安装次数划分工序 这种方法一般适应加工内容不多的工件 主要是 将加工部位分为几个部分 每道工序加工其中一部分 2 按所用刀具划分工序 同一把刀具完成的那一部分工艺过为一道工序 对 于工件的待加工表面较多 机床连续工作时间较长的情况 可以采用刀具集中 的原则划分工序 在一次装夹中用一把刀完成可以加工的全部部位 然后再换 第二把刀 加工其他部位 3 以粗 精加工划分工序 对易产生加工变形的工件 考虑到工件的加工精 度 变形的因素 可按粗 精加工分开的原则来划分工序 即先粗后精 4 按加工部位划分工序 以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序 有些零件的加工表面多而复杂 构成零件轮廓的表面结构差异较大 可按其结构特 点划分成多道工序 2 加工顺序的安排 加工顺序的安排应尽量根据工件的结构和毛胚的状况 选择工件的定位和安装 方式 重点能保证工件的刚度不被破坏 尽量减少变形 因此加工顺序的安排应遵 循以下原则 1 上下到工序的加工 定位与夹紧不能相互影响 2 先内后外 先加工工件的内腔 后进行外形的加工 3 尽量减少装夹次数 换刀次数及空行程时间 4 在一次安装加工多道工序中 先安排对工件刚性破坏先的工序 5 根据加工精度要求的情况 可将粗精加工合为一道工序 3 走刀路线和工步顺序的划分 数控加工工序与普通加工工序的衔接数控加工工艺的前后的一般都穿插有其他 第 4 页 共 41 页 普通序最好的办法是相互建立状态要求 如要不要留加工余量 留多少 定位面与孔 的精度要求及形位公差 对校形工序的技术要求 对毛胚的热处理要求等 目的是 达到相互满足的加工需要 且质量目标及技术要求明确 交接验收有依据 数控机床的加工工序和加工路线的设计 数控加工工序的设计的主要任务 确 定工序的具体加工内容 切削用量 工艺装备 定位安装方式及刀具运动轨迹 为 编制程序做好准备 其中加工路线的设定是很重要的环节 加工路线是指刀具在切 削过程中刀位点相对于工件的运动轨迹 它不仅包括加工工序的内容 也反映加工 顺序的安排 因而加工路线是编写加工程序的重要依据 第 5 页 共 41 页 第二章 零件三维造型设计 2 1 CAD CAM 的国内外发展 随着我国改革开放步伐的进一步加快 中国正逐步成为全球制造业的基地 作 为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展 模具是工业生产的基础工艺装备 在电子 汽车 电机 电器 仪表 家电和通信等产品中 60 80 的零部件都 依靠模具成型 国民经济的五大支柱产业 都要求模具工业的发展与之相适应 模 具是 效益放大器 模具生产的最终产品的价值 往往是模具自身价值的几十倍 上百倍 模具生产水平的高低 在很大程度上决定着产品的质量 效益和新产品的 开发能力 因此 我国要成为一个制造业强国 必须要振兴和发展我国的模具工业 提高模具工业的整体技术水平 随着 CAD CAM 软件加工及快速成型等先进制造技术的不断发展 以及这些技 术在模具行业中的普及应用 模具设计与制造领域正发生着一场深刻的技术革命 在这场技术革命中 逐步掌握三 CAD CAM 软件的使用 并用于模具的数字化设计 与制造是其中的关键 我国模具工业发展前景非常广阔 国内外模具及模具加工设 备厂商己普遍看好中国市场 随着对模具设计质量与制造要求的不断提高 以及 CAD CAM 技术在模具制造业中的大规模推广应用 急需大批熟悉 CAD CAM 技术 应用的模具设计与制造的技术人才 2 2 UG 软件的简介 1 UG 实体建模 UG 实体建模提供了草图设计 各种曲线生成 编辑 布尔运算 扫掠实体 旋转实体 沿导轨扫掠 尺寸驱动 定义 编辑变量及其表达式 非参数化模型后 参数化等工具 2 UG 特征建模 UG 特征建模模块提供了各种标准设计特征的生成和编辑 各种孔 键槽 凹 腔方形 圆形 异形 方形凸台 圆形凸台 异形凸台 圆柱 方块 圆锥 球体 管道 杆 倒圆 倒角 模型抽空产生薄壁实体 模型简化 Simplify 用于压铸模 设计等 实体线 面提取 用于砂型设计等 拔锥 特征编辑 删除 压缩 复制 粘贴等 特征引用 阵列 特征顺序调整 特征树等工具 第 6 页 共 41 页 3 UG 自由曲面建模 UG 具有丰富的曲面建模工具 包括直纹面 扫描面 通过一组曲线的自由曲 面 通过两组类正交曲线的自由曲面 曲线广义扫掠 标准二次曲线方法放样 等 半径和变半径倒圆 广义二次曲线倒圆 两张及多张曲面间的光顺桥接 动态拉动 调整曲面 等距或不等距偏置 曲面裁减 编辑 点云生成 曲面编辑 4 UG 加工基础 UG 加工基础模块提供如下功能 在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况 进行图形化修改 如对刀具轨迹进行延伸 缩短或修改等 点位加工编程功能 用 于钻孔 攻丝和镗孔等 按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁 定义标准化刀 具库 加工工艺参数样板库使粗加工 半精加工 精加工等操作常用参数标准化 以减少使用培训时间并优化加工工艺 5 后处理及加工后置处理 UG Post Execute 和 UG Post Builder 共组成了 UG 加工模块的后置处理 UG 的 加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序 6 UG 切削仿真 UG 切削仿真模块是集成在 UG 软件中的第三方模块 它采用人机交互方式模 拟 检验和显示 NC 加工程序 是一种方便的验证数控程序的方法 由于省去了试 切样件 可节省机床调试时间 减少刀具磨损和机床清理工作 通过定义被切零件 的毛坯形状 调用 NC 刀位文件数据 就可检验由 NC 生成的刀具路径的正确性 UG 可以显示出加工后并着色的零件模型 用户可以容易的检查出不正确的加工情 况 作为检验的另一部分 该模块还能计算出加工后零件的体积和毛坯的切除量 因此就容易确定原材料的损失 7 UG 其它模块 UG 除了以上特征之外还有其他一些特征如 UG 用户自定义特征 UG 工业设 计 UG 制图 UG 装配 UG 高级装配 UG 二次开发 UG 逆向工程 2 3 UG 的优点 UG 具有以下优点 具有统一的数据库 真正实现了 CAD CAE CAM 等各模块之间的无数据交 换的自由切换 可施行并行工程 第 7 页 共 41 页 采用复合建模技术 可将实体建模 曲面建模 线框建模 显示几何建模与 参数化建模融为一体 基于特征 如 孔 凸台 型腔 沟槽 倒角等 的建模和编辑方法作为实 体造型的基础 形象直观 类似于工程师传统的设计方法 并能用参数驱动 曲线设计采用非均匀有理 B 样线条作为基础 可用多样方法生成复杂的曲 面造型 特别适合于汽车 飞机 船舶 汽轮机叶片外形设计等外形复杂的曲面造 型 出图功能强 可以十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图 能按 ISO 标准标注名义尺寸 尺寸公差 形位公差汉字说明等 并能直接对实体进行局 部剖 旋转剖 阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图 增强了绘图功能的实用性 以 Parasolid 为实体建模核心 实体造型功能处于领先地位 目前著名的 CAD CAE CAM 软件均以此作为实体造型的基础 提供了界面良好的二次开发工具 GRIP GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING 和 UFUNC USER FUNCTION 并能通过高级语言接口 使 UG 的 图形功能与高级语言的计算机功能紧密结合起来 具有良好的用户界面 绝大多数功能都可以通过图标实现 进行对象操作时 具有自动推理功能 同时在每个步骤中 都有相应的信息提示 便于用户作出正确 的选择 2 4 三维实体造型 1 新建文件名 打开软件 Unigraphics NX 如图 2 1 所示 第 8 页 共 41 页 图 2 1 点击新建图标 在文件名空白中输入 yijiao prt 点击确定键建立新文 件 如图 2 2 所示 图 2 2 点击 图标 进行三维建模 2 绘制草图 点击 图标进入草图绘制环境 在出现的工具条中选择 X Z 平面图标 再选择 图标 绘制长如下草图 如图 2 3 所示 第 9 页 共 41 页 图 2 3 点击拉伸 指令 对刚才绘制的图形进行逐步拉伸 高 350mm 如图 2 4 所示 图 2 4 再绘制两面的草图 如图 2 5 所示 图 2 5 第 10 页 共 41 页 再拉伸孔位 并且求差 最终得到三维零件图 如图 2 6 所示 图 2 6 同理创建坐垫支撑的三维图 如图 2 7 所示 绘制草图 图 2 7 第 11 页 共 41 页 使用扫略指令对创建的草图进行旋转 如图组 2 8 所示 图 2 8 使用拉伸指令对前面的草图进行拉伸 如图 2 9 所示 图 2 9 求和 得到一个整体 如图 2 10 所示 图 2 10 第 12 页 共 41 页 抽壳 壁厚 3mm 如图 2 11 所示 图 2 11 钻 5 5 的孔位 如图 2 12 所示 图 2 12 第 13 页 共 41 页 第三章 零件的工艺分析 3 1 零件几何要素的分析 第 14 页 共 41 页 图 3 1 CAD 零件图 从上一章的实体造型和图 3 1 所示的 CAD 零件图可知 该两个零件属于铣削模 型零件 需要在数控铣床上加工 根据其零件尺寸 加工工艺 制定材料为不锈钢 件一外形尺寸为 45x25x350mm 件二外形尺寸为 318x320 x32 5mm 进行工艺分析如下 1 零件图工艺分析 该零件加工的主要素是平面铣销 圆弧 凸台 曲面 该零件的加工要求 如尺寸加工精度 形位公差及表面粗糙度要求不是特别高 故在现有的加工条件下是可以得到保证 还可以有更经济的加工方法或方案 3 由于此零件属于模型零件 需要正反面加工 因此对加工中使用的工艺基 准需要充分考虑 它不仅决定了各个加工工序的前后顺序 还将对各个工序加工后 各个加工表面之间的位置精度产生直接的影响 4 零件使用的毛坯材料是属于不锈钢材料 该零件材料的切削加工性能 可 以选择白钢或钨钢的刀具材料 可以选择较高的切削参数 5 当零件上的一部分内容已经加工完成时 应充分了解零件的已加工状态 数控铣削加工的内容与已加工内容之间的关系 尤其是位置尺寸关系 以及这些内 第 15 页 共 41 页 容之间在加工时如何协调 采用什么方式或基准保证加工要求 3 2 尺寸精度的分析 零件的加工重点在于表面粗糙度以及形状精度 在尺寸上无需太高的精度要求 公差在 0 1 即可 因为该零件是采用软件编程的 所以程序的每个线段的尺寸精 度可以得到保证 只需要机床操作时工件基准校好 对刀准确 精度是可以保证的 3 3 形位精度分析 形位精度主要是零件的厚度和加工正反面的时候零件是否对称 因为该零件不 是单单只加工一面 而是要正反面加工成一个整体 一旦形位出现偏差则会出现不 重合现象 零件就此报废 而这其中最主要是反面过来加工需要打表 确保形位不 出现偏差 保证零件产品外形的美观 3 4 装夹方案分析 在确定装夹方案时 只需根据已选定的加工表面和定位基准确定工件的定位夹 紧方式 并选择合适的夹具 1 专用夹具 一般在产品相对稳定 批量较大的生产中采用各种专用夹具 可获得较高的生产率和加工精度 除大批量生产之外 中小批量生产中也需要采用 一些专用夹具 但在结构设计设计时要进行具体的技术经济分析 2 组合夹具 组合夹具是一种模块化的夹具 标准的模块元件具有较高的精 度和赖磨性 可组装成各种夹具 夹具用完可拆卸 清洗后可留 待组装新的夹具 由于使用组合夹具可缩短生产准备周期 元件能重复多次使用并具有减少专用夹具 数量等优点 3 通用夹具 已经标准化的可加工一定范围内不同工件的夹具 称为通用夹 具 其尺寸 结构已经规范化 而且具有一定的通用性 这类夹具适应性强 可用 于一定形状和尺寸范围内的各种工件 价格便宜 选择装夹方法的要点 1 尽可能的选择箱体的设计基准为精基准 粗基准的选择要保证重要表面的 加工余量均匀 使不加工表面的尺寸 位置符合图纸的要求 且便于装夹 2 铣床高速强力切削时 定位基准要有足够的接触面积和分布面积 以承受 第 16 页 共 41 页 大的切削力且定位移动可靠 3 夹具本身要以铣床工作台上的基准槽或基准孔来定位并安装到机床上 这 可确保零件的工件坐标系与机床坐标系固定的尺寸关系 这是和普通机床的一个重 要区别 经综合分析 此工件从图样中可以看到轮廓的周边圆弧和粗糙值有要求 零件 的装夹采用专用夹具进行装夹 3 5 确定加工工艺方案 在数控加工中 刀具刀位点相对于工件运动的轨迹称为进给路线 进给路线不仅 包括切削加工时的进给路线 还包括刀具到位 对刀 退刀和换刀等一系列过程的 刀具运动路线 进给路线不仅反映了几个内容 也说明了加工顺序 确定进给路线 主要是确定粗加工及空行程的进给路线 因为精加工的进给路 线基本上是按零件的轮廓进行的 在确定时还要注意一些问题 选择工件刚性破坏小的路线 以减少加工变形对加工精度的影响 寻求最短的进给路线 以提高加工效率 切入和切出的路线应考虑外延 以保证加工的表面质量 完工时的最后一刀应一次走刀连续加工 以免产生刀痕等缺陷 此外 确定进给路线时 还要考虑工件的形状与刚度 加工余量大小 机床与 刀具的刚度等情况 确定是一次进给还是多次进给来完成加工 确定刀具的切入与 切出方向以及在铣削加工中试采用顺铣还是逆铣的铣削方式等 针对零件图样要求给出加工工序为 件一加工工序 工序一 制造毛坯为圆弧方通 工序二 热处理 调质 工序三 铣六个面至尺寸 135x100 x32mm 工序四 加工零件平面 凸台 型腔 孔 曲面 工步 1 整体开粗 底部和侧部留 0 2mm 的余量 工步 2 二次开粗 铣曲面轮廓 去掉多余部分 工步 3 粗加工 10mm 的孔深 20mm 工步 4 精加工零件的所有平面 工步 5 精加工异性曲面和椭圆圆弧倒角 工序五 去毛刺 第 17 页 共 41 页 工序六 检验 工序七 入库 3 4 刀具的选择 刀具的选择是数控加工工艺中的重要内容之一 不仅影响机床的加工效率 而 且直接影响零件的加工质量 由于数控机床的主轴转速及范围远远高于普通机床 而且主轴输出功率较大 因此与传统加工方法相比 对数控加工刀具的提出了更高 的要求 包括精度高 强度大 刚性好 耐用度高 而且要求尺寸稳定 安装调整 方便 这就要求刀具的结构合理 几何参数标准化 系列化 数控刀具是提高加工 效率的先决条件之一 它的选用取决于被加工零件的几何形状 材料状态 夹具和 机床选用刀具的刚性 应考虑以下方面 1 根据零件材料的切削性能选择刀具 如车或铣高强度钢 钛合金 不锈钢 零件 建议选择耐磨性较好的可转位硬质合金刀具 2 根据零件的加工阶段选择刀具即粗加工阶段以去除余量为主 钨钢刀其共 同的特性为刚性较好 精度较低的刀具 半精加工 精加工阶段以保证零件的加工 精度和产品质量为主 故选择 钨钢刀其耐用度高 精度较高的刀具 粗加工阶段 所用刀具的精度最低 而精加工阶段所用刀具的精度最高 如果粗 精加工选择相 同的刀具 建议粗加工时选用精加工淘汰下来的刀具 因为精加工淘汰的刀具磨损 情况大多为刃部轻微磨损 涂层磨损修光 继续使用会影响精加工的加工质量 但 对粗加工的影响较小而且节省成本 3 根据加工区域的特点选择刀具和几何参数 在零件结构允许的情况下应选 用大直径 长径比值小的刀具 切削薄壁 超薄壁零件的过中心铣刀端刃应有足够 的向心角 以减少刀具和切削部位的切削力 加工铝 铜等较软材料零件时应选择 前角稍大 综上分析 此零件使用刀具如下 椅脚刀具表 刀号 刀具名称 刀具材料 长度补偿 备注 T01 3 2 硬质合金 H01 3 2mm T02 麻花钻 6mm 硬质合金 H02 6mm 第 18 页 共 41 页 T03 ED4 硬质合金 H03 4mm 坐垫支撑刀具表 刀号 刀具名称 刀具材料 长度补偿 备注 T01 ED30 硬质合金 H01 3 2mm T02 ED4 硬质合金 H02 4mm T03 R3 球头刀 硬质合金 H03 6mm T04 麻花钻 6mm 硬质合金 H04 6mm 3 5 切削参数对机械加工的影响 1 对加工质量的影响 切削速度的影响 因为切削速度对切削温度影响最大 随着切削速度的增加 温度上升 工件的温升变形和刀具磨损加快 使误差加大 同时 工件表面层的热 应力 金相组织也发生变化 使工件表面质量下降 进给速度的影响 在中等以上进给速度时 降低进给速度可降低表面粗糙度 值 但当低速切削 0 05 0 15mm r 时 由于存在塑性变形故可使 Ra 增大 背吃刀量的影响 随着背吃刀量的增大 切削力成正比的增加 工艺系统发 生变形 振动等 使加工精度和表面粗糙度下降 2 对刀具使用寿命的影响 刀具耐用度与刀具总刃磨次数的乘积称为刀具寿命 它是一把刀从开始到完全 报废所经过的切削时间 对刀具寿命的影响主要从耐用度的影响来分析 因此 贵重 精密的刀具是不宜采用高速切削和大进给量切削的 3 对生产效率的影响 在一定的切削条件下 合理选择切削用量是提高切削效率 保证刀具耐用度和 加工质量的主要手段 3 6 切削用量的确定原则 正确地选择切削用量 对提高切削效率 保证必要的刀具耐用度和经济性 保证 加工质量 具有重要的作用 粗加工切削用量的选择原则 粗加工时加工精度与表面光洁度要求不高 毛坯余量较大 因此 选择粗加工 的切削用量时 要尽可能保证较高的单位时间金属切除量 金属切除率 和必要的刀 第 19 页 共 41 页 具耐用度 以提高生产效率和降低加工成本 提高切削速度 增大进给量和切削深度 都能提高金属切除率 但是 在这三 个因素中 影响刀具耐用度最大的是切削速度 其次是进给量 影响最小的是切削 深度 所以粗加工切削用量的选择原则是 首先考虑选择一个尽可能大的吃刀深度 其次选择一个较大的进给量 最后确定一个合适的切削速度 V paf 选用较大的 和 以后 刀具耐用度 t 显然也会下降 但要比 V 对 t 的影响小paf 得多 只要稍微降低一下 V 便可以使回升到规定的合理数值 因此 能使 V f 的乘积较大 从而保证较高的金属切除率 此外 增大 可使走刀次数减少 pa pa 增大 又有利于断屑 因此 根据以上原则选择粗加工切削用量对于提高生产效率 f 减少刀具消耗 降低加工成本是比较有利的 1 切削深度的选择 粗加工时切削深度应根据工件的加工余量和由机床 夹具 刀具和工件组成的 工艺系统的刚性来确定 在保留半精加工 精加工必要余量的前提下 应当尽量将 粗加工余量一次切掉 只有当总加工余量太大 一次切不完时 才考虑分几次走刀 2 进给量的选择 粗加工时限制进给量提高的因素主要是切削力 因此 进给量应根据工艺系统 的刚性和强度来确定 选择进给量时应考虑到机床进给机构的强度 刀杆尺寸 刀 片厚度 工件的直径和长度等 在工艺系统的刚性和强度好的情况下 可选用大一 些的进给量 在刚性和强度较差的情况下 应适当减小进给量 3 切削速度的选择 粗加工时 切削速度主要是受刀具耐用度和机床功率的限制 合理的切削速度 一般不需要经过精确计算 而是根据生产实践经验和有关资料确定 切削深度 进 给量和切削速度三者决定了切削功率 在确定切削速度时必须考虑到机床的许用功 率 如超过了机床的许用功率 则应适当降低切削速度 精加工时切削用量的选择原则 精加工时加工精度和表面质量要求较高 加工余量要小且较均匀 因此 选择 精加工的切削用量时应着重考虑如何保证加工质量 并在此基础上尽量提高生产效 第 20 页 共 41 页 率 1 切削深度的选择 精加工时的切削深度应根据粗加工留下的余量确定 通常希望精加工余量不要 留得太大 否则 当吃刀深度较大时 切削力增加较显著 影响加工质量 2 进给量的选择 精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度 进给量增大时 虽有利于 断屑 但残留面积高度增大 切削力上升 表面质量下降 3 切削速度的选择 由此可见 精加工时应选用较小的吃刀深度 和进给量 并在保证合理刀具paf 耐用度的前提下 选取尽可能高的切削速度 V 以保证加工精度和表面质量 同时 满足生产率的要求 3 7 数控加工工艺文件 椅脚数控加工工艺卡 产品名称及 型号 零 件 名 称 椅角 零 件 图 号 名 称 45 钢 种 类 型材 毛重 牌 号 毛坯 尺 寸 25x45X350mm 零件重 量 净重 工厂名 综合工 艺过程 片卡 材 料 性 能 每 料 件 数 工序号 工 序 内 容 加工车间 设备名称及编号 夹具 1 制造毛坯 25x45X350mm 的型材 2 钻孔 6 个 3 2mm 的孔 金工 铣削加工中心 机用平口虎钳 3 钻 2 个 6mm 的孔 金工 铣削加工中心 机用平口虎钳 4 铣 R6 6mm 和 R13mm 的圆弧 金工 铣削加工中心 机用平口虎钳 5 翻面加工零件的另外一面钻孔 6 个 3 2mm 的孔 金工 铣削加工中心 机用平口虎钳 6 钻 4 个 6mm 的孔 金工 铣削加工中心 机用平口虎钳 7 铣 R6 6mm 和 R13mm 的圆弧 金工 铣削加工中心 机用平口虎钳 8 去毛刺 金工 9 检验 金工 10 入库 金工 第 21 页 共 41 页 编制 抄写 校对 审核 批准 椅脚数控加工工序卡 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 三 机用平口虎钳 数控铣床 工 步 号 工步内容 刀具号 刀具规格 mm 主轴转速 r min 进给速 mm min 背吃刀 量 mm 备注 1 钻孔 6 个 3 2mm 的孔 T01 3 2 麻花钻 1000 20 2 自动 2 钻 2 个 6mm 的孔 T02 6 麻花钻 600 50 3 自动 3 铣 R6 6mm 和 R13mm 的圆弧 T03 ED4 立铣刀 2000 100 0 5 自动 4 翻面加工零件的另外一 面钻孔 6 个 3 2mm 的 孔 T01 3 2 麻花钻 1000 20 2 自动 5 钻 4 个 6mm 的孔 T02 6 麻花钻 600 50 3 自动 6 铣 R6 6mm 和 R13mm 的圆弧 T03 ED4 立铣刀 2000 100 0 5 自动 编制 抄写 校对 审核 批准 坐垫支撑数控加工工艺卡 产品名称及 型号 零 件 名 称 坐垫支撑 零 件 图 号 名 称 45 钢 种 类 型材 毛重 牌 号 毛坯 尺 寸 329x331X35 5mm 零件重 量 净重 工厂名 综合工艺 过程片卡 材 料 性 能 每 料 件 数 工序 号 工 序 内 容 加工车间 设备名称及编号 夹具 1 制造毛坯 329x331X35 5mm 的型材 2 整体开粗铣零件轮廓 金工 铣削加工中心 机用平口虎钳 3 铣外形轮廓 金工 铣削加工中心 机用平口虎钳 4 铣内形轮廓 金工 铣削加工中心 机用平口虎钳 第 22 页 共 41 页 5 精加工圆弧曲面 金工 铣削加工中心 机用平口虎钳 6 钻 5 5mm 的孔 金工 铣削加工中心 机用平口虎钳 7 去毛刺 金工 8 检验 金工 9 入库 金工 编制 抄写 校对 审核 批准 坐垫支撑控加工工序卡 工序号 程序编号 夹具名称 使用设备 车间 三 机用平口虎钳 数控铣床 工 步 号 工步内容 刀具号 刀具规格 mm 主轴转速 r min 进给速 mm min 背吃刀 量 mm 备注 1 整体开粗铣零件轮廓 T01 ED30 立铣刀 1000 20 2 自动 2 铣外形轮廓 T02 ED4 立铣刀 2000 100 0 5 自动 3 铣内形轮廓 T03 ED4 立铣刀 2000 100 0 5 自动 4 精加工圆弧曲面 T01 R3 球头刀 1000 20 2 自动 5 钻 5 5mm 的孔 T02 5 5 麻花钻 600 50 3 自动 编制 抄写 校对 审核 批准 第四章 基于 UG 的数控编程与模拟加工 4 1 CAM 编程的一般步骤 第一步 绘制三维模型 第二步 加工工艺分析和规划 第三步 编程模型的完善 第四步 加工参数的设定 其中包括切削方式 加工对象 刀具及机械参数 加工程序参数的设置 第五步 刀轨的计算 第六步 检查检验 第七步 后处理 4 2 建立几何毛坯和加工坐标系 通过草图拉伸对毛坯进行设定 同时要确定毛坯中心在系统坐标系 绘图坐标 系 中的坐标值 因为该例绘图原点在图形的底平面上 所以毛坯中心的坐标值设 第 23 页 共 41 页 定值为 0 0 0 注意对刀时 刀具找正毛坯中心后 要按该坐标值设定毛坯中心 然后进入 UG 加工模块 首先设定加工坐标系 工件加工的安全平面 对工件进行 加工 下面首先来编程椅脚 1 工艺参数设定 首先我们先建立基准坐标系 点击几何视图按钮 然后双击操作工具栏的 MCS 选择工件上的坐标系 如图 4 1 所示 图 4 1 设置坐标系 双击右边导航器里的 WORKPIECE 进行设置加工工件与加工毛坯 如图 4 2 所 示 图 4 2 设置加工工件与毛坯 2 创建刀具 第 24 页 共 41 页 在 插入 工具栏上单击 创建刀具 按钮 系统弹出如图所示的 创建刀具 对话框 如图 4 3 所示 图 4 3 创建刀具 选择 类型 为 mill contour 轮廓铣 在 刀具子类型 下选择 MILL 铣刀 在 名称 文本框中输入 ED4 单击对话框中的 确定 按钮 系统 弹出如图所示的 铣刀 5 参数 对话框 在 直径 文本框中输入 4 在 底圆 角半径 文本框中输入 0 在 长度 文本框中输入 75 在 刀刃长度 文本 框中输入 50 如图 4 4 所示 以同样方法创建剩余的刀具 图 4 4 创建立铣刀 第 25 页 共 41 页 3 钻孔操作 在加工导航器中切换到 加工方法视图 在操作导航器中选择 MILL ROUGH 右键弹出菜单 选择插入 操作 在类型中选择 drill 在操作子类型中选择第三个 DRILLING 1 程序设置 PROGRAM 刀具设置 DRILLING 3 2 几何体设置 WORKPIECE 方法 MILL ROUGH 确定进入钻孔操作对话框 如图 4 5 所示 进 入界面设置选择钻孔的中心点 和主轴转速等参数 如图 4 6 所示 图 4 5 图 4 6 刀具轨迹图和仿真效果图 如图 4 7 所示 第 26 页 共 41 页 图 4 7 钻 2 个 6mm 的孔 如图 4 8 所示 图 4 8 3 创建编程操作 单击 插入 工具栏上的 创建操作 图标 系统自动弹出如图所示的 创建 操作 对话框选择 类型 为 mill planar 选择 操作子类型 为 contour MILL 型腔铣 程序 刀具 几何体 方法 和名称分别设置 为 PROGRAM ED4 WORKPIECE MILL ROUGH 单击对话框中的 确定 按钮将打开如图所示的 型腔铣 对话框 如图 4 9 和 4 10 所示 第 27 页 共 41 页 图 4 9 图 4 10 1 切削模式 在 切削模式 下拉列表中选择 单向 2 歩距 在 歩距 下拉列表选择 刀具平直 3 平面直径百分比 在 平面直径百分比 文本输入框中输入 75 4 全局每刀深度 在 全局每刀深度 文本输入框中输入 0 25 5 切削参数 在 平面铣 对话框中点击 切削参数 图标 系统弹出 切 削参数 对话框 策略 选项卡参数界面 设置 切削方向 为 逆铣 切削顺 序 为 深度优先 图样方向 为 向外 壁清理 为 自动 并设置 岛 清理 余量 选项卡参数 不使用 底部面和侧壁余量一致 部件侧面余量采用 继承自 MILL ROUGH 为 02 部件底部面余量采用 0 2 内公差 为 0 03 外公差 为 0 03 单击对话框底部操作组的 确认 图标 系统弹出 刀轨可视化 对话框 选 择 2D 动态 单击播放按钮 型腔铣粗加工效果如下图所示 确认刀轨正确后 单击对话框中的 确定 按钮关闭对话框 完成型腔铣操作的创建 如图组 4 11 所 示 第 28 页 共 41 页 图组 4 11 同理翻面加工另外一面 如图 4 12 所示为刀具轨迹 图 4 13 为加工仿真效果图 图 4 12 图 4 13 同理加工坐垫支撑 如图 4 14 所示 第 29 页 共 41 页 图 4 14 精加工外形轮廓和内形轮廓 如图 4 15 所示 精加工圆弧曲面 如图 4 16 所示 图 4 16 钻孔 如图 4 17 所示 第 30 页 共 41 页 图 4 17 4 3 后处理 数控编程后置处理包括加工刀具路径文件的生成和机床数控代码指令集的生成 通过后置处理器读取由系统生成的刀具路径文件 从中提取相关的加工信息 并根 据指定数控机床的特点及 NC 程序格式要求进行分析 判断和处理 最终生成数控 机床所能直接识别的 NC 程序 就是数控加工的后置处理 它直接影响 CAD CAM 软件的使用效果及零件的加工质量 选择三轴加工 并导出数控程序 如图 4 18 所 示 图 4 18 4 4 NC 程序的输出 N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0 0 0030 T01 M06 N0040 T02 N0050 G0 G90 X 194 2052 Y0 0 S3000 第 31 页 共 41 页 M03 N0060 G43 Z10 H01 N0070 Z1 4998 N0080 Z 1 5002 N0090 X 165 7052 N0100 Y 165 3872 N0110 G3 X 164 2052 Y 166 8872 I1 5 J0 0 F800 N0120 G0 X164 2052 N0130 G3 X165 7052 Y 165 3872 I0 0 J1 5 N0140 G0 Y165 3872 N0150 G3 X164 2052 Y166 8872 I 1 5 J0 0 N0160 G0 X 164 2052 N0170 G3 X 165 7052 Y165 3872 I0 0 J 1 5 N0180 G0 Y0 0 N0190 X 150 7052 N0200 Y 151 8872 N0210 G80 N0220 G91 G28 Z0 0 N0250 G0 G90 X 0721 Y10 5631 S0 M03 N0260 G43 Z 3937 H03 N0270 Z 1181 N0280 G3 X 0721 Y10 5631 Z 0012 I 0036 J 0708 K 019 F9 8 N0290 X 0024 Y10 4923 Z 032 I 0036 J 0708 K 019 N0300 G1 Y10 0414 M08 N0310 X 0006 Y10 0389 N0320 G3 X 0005 I 0006 J 0004 N0330 G1 X 0013 Y10 0398 N0340 X 0021 Y10 0407 N0350 X 0024 Y10 041 N0360 Y10 0414 N0370 Y10 9319 N0380 G3 X 0012 Y10 9445 I 0372 J 0029 N0390 G1 X 0006 Y10 9453 N0400 G3 X 0005 Y10 9454 I 0006 J 0004 N0410 G1 X 0011 Y10 9446 N0420 X 0018 Y10 9439 N0430 X 0024 Y10 9433 N0440 Y10 9427 N0450 Y10 4923 N0460 X 0418 N0470 Y10 0398 N0480 G3 X 0385 Y10 0239 I 042 J 0003 N0490 X 0322 Y10 0155 I 0281 J 0145 N0500 X 0311 Y10 0141 I 0322 J 0238 N0510 X 0391 Y10 0249 I 0489 J 0446 N0520 G1 X 0401 Y10 0276 N0530 G3 X 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G1 Y10 9295 N0860 G3 X 1047 Y11 0033 I 1553 J 0054 N0870 X 0918 Y11 0203 I 0905 J 0551 N0880 X 0902 Y11 0222 I 0918 J 0754 N0890 X 11 Y10 9939 I 108 J 0966 N0900 X 1205 Y10 9437 I 1219 J 0516 N0910 G1 Y10 4923 N0920 X 1599 N0930 Y10 0396 N0940 G3 X 1456 Y9 974 I 1601 J 0005 N0950 X 1211 Y9 9376 I 1351 J 0645 N0960 X 1204 Y9 9368 I 1211 J 1017 N0970 X 145 Y9 9722 I 1381 J 1219 N0980 X 154 Y9 9962 I 1476 J 0692 N0990 X 1599 Y10 0403 I 1749 J 0459 N1000 G1 X 1598 Y10 9289 N1010 G3 X 1393 Y11 0222 I 1947 J 006 N1020 X 1215 Y11 0462 I 1251 J 074 N1030 X 1201 Y11 0478 I 1215 J 1013 N1040 X 1456 Y11 0109 I 1379 J 1222 N1050 X 1599 Y10 9439 I 1574 J 0686 N1060 G1 Y10 4923 N1070 X 1992 N1080 Y10 0395 N1090 G3 X 1813 Y9 9574 I 1995 J 0006 N1100 X 1508 Y9 9117 I 1708 J 0811 N1110 X 1501 Y9 911 I 1508 J 1277 N1120 X 1802 Y9 9546 I 1679 J 1477 N1130 X 1919 Y9 9857 I 1828 J 0868 N1140 X 1992 Y10 0401 I 2129 J 0563 N1150 G1 Y10 9283 N1160 G3 X 1739 Y11 041 I 234 J 0066 N1170 X 1512 Y11 072 I 1597 J 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矫正
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矫正椅典型零件造型与数控加工工艺及编程仿真.zip,矫正,典型,零件,造型,数控,加工,工艺,编程,仿真
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