基于UG的塑料凹模的数控加工-毕业论文.doc

摘要随着数控技术的发展，数控技术给传统制造业带来了革命性的变化，制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。随着科技的发展，数控技术也在不断的发展更新，现在数控技术也称计算机数控技术，加工软件的更新快，CAD/CAM的应用是一项实践性很强的技术。如像UG,PRO/E,MasterCAM,CAXA制造工程师等。数控技术是技术性极强的工作，尤其在模具领域应用最为广泛，所以这要求从业人员具有很高的机械加工工艺知识，数控编程知识和数控操作技能。本文主要通过对复杂零件的数控工艺分析与加工，综合所学的专业知识，全面考虑可能影响铣削的因素，设计其加工工艺和编辑程序，完成要求。关键词:铣削；CAD/CAM；UG；数控加工目录引言.1一、零件加工工艺的分析.11.1零件结构的分析.11.2毛坯、加工余量分析.21.3定位基准分析.3二、零件的三维造型.32.1UG软件介绍.32.2基于UG的零件的建模.4三、零件加工工艺过程设计.63.1机床选择.63.2夹具的选择.73.3工序方案的确定.83.4走刀路线的确定.93.5刀具的选择.123.6切削用量的选择.143.7切削液的选择.173.8对刀点的选择.183.9工艺文件编制.19四、零件的数控加工编程.194.1初始参数设定.194.2创建刀具.204.3创建粗加工操作.214.4创建半精加工操作.234.5创建等高加工操作.244.6创建固定轴轮廓加工操作.264.7创建清根加工操作.274.8模拟刀轨及后处理.28结论.31致谢.32参考文献.321基于UG塑料凹模数控加工引言在学习了数控加工工艺与装备机械制造基础UG数控编程CAD/CAM应用技术数控机床及编程等课程后，为了将所学的知识应用于实际中，加深对知识的掌握程度，提升自身的实际工作能力，故选取基于UG的拨叉凹模的数控铣削加工的课题，综合所学知识，解决出现的问题，完成设计。本课题主要内容是数控铣削加工，包括了零件图的审查、工艺的设计、刀具和机床夹具的选择、切削用量的选择、UG的建模与编程、后处理等，通过一系列的作业操作，完成对零件的加工任务。通过此次课题，可以学习到很多加工和工艺方面的知识，为以后工作打下基础。一、零件加工工艺的分析1.1零件结构的分析通过图形分析可知：1.零件涉及自由曲面、光滑过渡等复杂造型方法2.零件可以通过建立草图、拉伸（包括角度拉伸）、倒圆角、扫掠等常用命令进行造型23.零件材料为45钢，而且壁厚较厚，加工中强度足够够，不容易变形。4.由于零件存在5度拔模角，所以在三轴加工中心上一次装夹完成，斜面利用刀具侧刃进行加工。5.该零件包括曲面、型腔、岛屿、拔模角等结构，形状比较复杂，但是工序相对容易，表面质量和精度要求不高，所以综合考虑，工序安排比较关键。6.由于内腔比较深，所以选刀具要选长一些的刀具，同时注意刀具刚度。7.为了保证加工精度和表面质量，根据毛胚质量（主要是指形状和尺寸），分析采用一次定位装夹加工完成，按照先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加工的原则依次划分工序加工.。1.2毛坯、加工余量分析（1）毛坯分析根据零件的设计和运用领域等方面，零件材料、性能以及现有的设备要求，选择零件的材料，板料钢件为未经淬硬处理的45钢锻件。材料名称:优质碳素钢，GB699-88。退火钢抗拉强度:600(MPa)；屈服强度:355(MPa)；延长率:16%断面收缩率:40%；布氏硬度:197（HB）；特性及应用:未热处理时：HB229，热处理：正火。强度较高，塑性和韧性尚好，最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件。根据情况尽量使各个表面上的余量均匀。由于零件尺寸为300mm×250mm×100mm，所以选择毛坯尺寸为310mm×260mm×110mm的毛料。（2）加工余量的分析根据精度要求，该图的尺寸精度要求较高，即需要有余量的计算，正确规定加工余量的数值，是完成加工要求的重要任务之一。一般加工余量的大小决定于下列因素:表面粗糙度（Ra）；材料表面缺陷层深度；空间偏差；表面几何形状误差；装夹误差；实际的加工要求和材料性能。在具体确定工序的加工余量时，应根据下列条件选择大小：对最后的加工工序，加工余量应达到图纸上所规定的表面粗糙度和精度要求；考虑加工方法、设备的刚性以及零件可能发生的变形；3考虑零件热处理时引起的变形；考虑被加工零件的大小，零件愈大，由于切削力、内应力引起的变形也会增加，因此要求加工余量也相应地大一些。1.3定位基准分析定位基准是工件在装夹定位时所依据的基准。该零件首先在普通铣床上以一个毛坯件的一个平面为粗基准定位，将毛料的精加工定位面铣削出来，并达到规定的要求和质量，作为夹持面，再以夹持面为精基准装夹来加工零件，最后再将粗基准面加工到尺寸要求。由于本零件主要是型腔加工，所以只加工六个面到尺寸，在平口虎钳上装夹即可完全定位。二、零件的三维造型2.1UG软件介绍UG（UnigraphicsNX）是EDS公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。UnigraphicsNX针对用户的虚拟产品设计和工艺设计的需求，提供了经过实践验证的解决方案。来自UGSPLM的NX使企业能够通过新一代数字化产品开放系统实现向产品全生命周期管理转型的目标。NX包含了企业中应用最广泛的集成应用套件，用于产品设计、工程和制造全范围的开发过程。如今制造业所面临的挑战是，通过产品开发的技术创新，在持续的成本缩减以及收入和利润的逐渐增加的要求之间取得平衡。为了真正地支持革新，必须评审更多的可选设计方案，而且在开发过程中必须根据以往经验中所获得的知识更早地做出关键性的决策。NX是UGSPLM新一代数字化产品开发系统，它可以通过过程变更来驱动产品革新。NX独特之处是其知识管理基础，它使得工程专业人员能够推动革新以创造出更大的利润。NX可以管理生产和系统性能知识，根据已知准则来确认每一设计决策。NX建立在为客户提供无与伦比的解决方案的成功经验基础之上，这些解决方案可以全面地改善设计过程的效率，削减成本，并缩短进入市场的时间。通过再一次将注意力集中于跨越整个产品生命周期的技术创新，NX的成功已经得到了充分的证实。这些目标使得NX通过无可匹敌的全范围产品检验应用和过程自动化工具，把产品制造早期的从概念到生产的过程都集成到一个实现数字化管理和协同的框架中。工业设计和风格造型NX为那些培养创造性的产品技术革新的工业设计和风格提供了强有力的解决方案。利用NX建模，工业设计师能够迅速地建立和改进复杂的产品形状，并且使用先进的渲染和可视化工具来最大限度地满足设计概念的审美要求。产品设计NX包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。NX具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。NX4优于通用的设计工具，具有专业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。仿真、确认和优化NX允许制造商以数字化的方式仿真、确认和优化产品及其开发过程。通过在开发周期中较早地运用数字化仿真性能，制造商可以改善产品质量，同时减少或消除对于物理样机的昂贵耗时的设计、构建，以及对变更周期的依赖。开发环境NX产品开发解决方案完全支持制造商所需的各种工具，可用于管理过程并与扩展的企业共享产品信息。NX与UGSPLM的其他解决方案的完整套件无缝结合。这些对于CAD、CAM和CAE在可控环境下的协同，产品数据管理、数据转换、数字化实体模型和可视化都是一个补充。2.2基于UG的零件的建模点击草图按钮，进入草图界面综合各种方法，建立草图模型，利于尺寸约束确定形状单击完成草图按钮，回到建模界面，建立底部模型利用扫掠，建立曲面5利用拉伸操作，建立岛屿利用拉伸、求差等操作，建立型腔综合各种方法，建立最终模型，效果如图6三、零件加工工艺过程设计3.1机床选择数控机床的发展也越来越快，数控机床也正朝着高性能、高精度、高速度、高柔性化和模块化方向发展。高性能：随着数控系统集成度的增强，数控机床也实现多台集中控制，甚至远距离遥控。高精度：数控机床本身的精度和加工件的精度越来越高，而精度的保持性要好。高速度：数控机床各轴运行的速度将大大加快。高柔性：数控机床的柔性化将向自动化程度更高的方向发展，将管理、物流及各相应辅机集成柔性制造系统。模块化：数控机床要缩短周期和降低成本，就必然向模块化方向发展，这既有利于制造商又有利于客户。数控机床使用范围越来越大，国内国际市场容量也越来越大，但竞争也会加剧，我们只有紧跟先进技术进步的大方向，并不断创新，才能赶超世界先进水平。不同类型的零件应在不同的数控机床上加工，要根据零件的设计要求选择数控机床。数控车床适合于加工形状比较复杂的轴类零件盒由复杂曲线回转形成的模具内型腔。数控立式镗铣床盒立式加工中心适于加工箱体、箱盖、平面凸轮、样板、形状复杂平面或立体零件、泵体阀体、壳体等。多坐标联动的卧室加工中心还可用于加工各种复杂的曲线、曲面、叶轮、模具等。总之，不同类型的零件要选用相应的数控机床加工，易发挥数控机床的效率和特点。数控铣床加工中心加工柔性比普通数控铣床优越，有一个自动换刀的伺服系统，对于工序复杂的零件需要多把刀加工，在换刀的时候可以减少很多辅助时间，很方便，而且能够加工更加复杂的曲面等工件。因此，提高加工中心的效率便成为关键，而合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。综合以上因素，选择KVC650加工中心，参数如下：工作台面尺寸（长×宽）405×1307（mm）主轴锥孔/刀柄形式24ISO40/BT40（MAS403）工作台最大纵向行程650mm主配控制系统FANUC0iMate-MC工作台最大横向行程450mm换刀时间（s）6.5s主轴箱垂向行程500mm主轴转速范围606000(r/min)工作台T型槽（槽数-宽度×间距）5-16×60mm快速移动速度10000（mm/min）主电动机功率5.5/7.5（kw）进给速度5800（mm/min）7脉冲当量（mm/脉冲）0.001工作台最大承载(kg)700kg机床外形尺寸(长×宽×高)(mm)2540mm×2520mm×2710mm机床重量(kg)4000kg3.2夹具的选择1.夹具的选择机械制造过程中用来固定加工对象，使之占有正确的位置，以接受施工或检测的装置称为夹具，又称卡具。从广义上说，在工艺过程中的任何工序，用来迅速、方便、安全地安装工件的装置，都可称为夹具。例如焊接夹具、检验夹具、装配夹具、机床夹具等。在机床上加工工件时，为使工件的表面能达到图纸规定的尺寸、几何形状以及与其他表面的相互位置精度等技术要求，加工前必须将工件装好（定位）、夹牢（夹紧）。夹具通常由定位元件（确定工件在夹具中的正确位置）、夹紧装置、对刀引导元件(确定刀具与工件的相对位置或导引刀具方向)、分度装置（使工件在一次安装中能完成数个工位的加工，有回转分度装置和直线移动分度装置两类）、连接元件以及夹具体（夹具底座）等组成。夹具种类按使用特点可分为：万能通用夹具。如机用虎钳、卡盘、分度头和回转工作台等，有很大的通用性，能较好地适应加工工序和加工对象的变换，其结构已定型，尺寸、规格已系列化，其中大多数已成为机床的一种标准附件。专用性夹具。为某种产品零件在某道工序上的装夹需要而专门设计制造，服务对象专一，针对性很强，一般由产品制造厂自行设计。常用的有车床夹具、铣床夹具、钻模(引导刀具在工件上钻孔或铰孔用的机床夹具)、镗模(引导镗刀杆在工件上镗孔用的机床夹具)和随行夹具（用于组合机床自动线上的移动式夹具）。可调夹具。可以更换或调整元件的专用夹具。组合夹具。由不同形状、规格和用途的标准化元件组成的夹具，适用于新产品试制和产品经常更换的单件、小批生产以及临时任务。2.装夹方案的选择在确定装夹方案时，只需根据已选定的加工表面和定位基准定工件的定位夹紧方式，并选择合适的夹具。在选用夹具时，在能用普通夹具装夹加工的尽可能的选用普通夹具，在经济效应上可以减少成本的开支。数控机床上用的夹具应满足安装调整方便、刚性好、精度高、耐用度好等要求，所以我根据零件的形状考虑选择平口钳。此时，主要考虑以下几点：夹紧机构或其它元件不得影响进给，加工部位要敞开；必须保证最小的夹紧变形；装卸方便，辅助时间应尽量短；