扳手头工艺规程设计及加工实现

I扳手头工艺规程设计及加工实现摘要：扳手头是一种广泛使用的工具零部件，结构虽然简单，但在人们日常生活中有着十分重要的作用。伴随中华人民共和国制造业的飞速成长，机械制造加工行业必然和国际一流水平接轨，目前中国的机械制造水平已经接近日本、美国等发达国家水平。这就对对于扳手头的质量、可靠性等提出了更高的要求。且数控制造作为机床加工企业之中最为关键的的一部分，也必会迈进一个新的纪元。论文采用对已获取的资料和信息进行分析研究的方法，通过阅读相关文献和书籍,了解相关问题的理论基础的手段，得出了本次的毕业设计的结果。首先需要对扳手头进行分析，以及切削用量的选择，工件的定位装夹，加工顺序，结合数控加工的特点，分别进行工艺方案分析，机床的选择，刀具加工路线的确定，数控程序的编制，最终形成可加工流程。此设计说阐述了机械加工工艺设计步骤以及的 CNC 编程的过程，分析了非自动编程的方法。在这种情况下，通过对零件进行的工艺设计流程和数控加工编程进行了综合探讨，最后的结果通过仿真验证，建立了零件的数控加工代码，得出了本零件最终效果。按照毕业设计的相关要求，完成了本次毕业设计，掌握了零件设计的工艺规程及数控编程技术基本知识。关键词：扳手头；工艺规程设计；机床加工；数控技术IIDesign of wrench head machining process planning and realizationAbstract: The wrench head is a widely used tool component. Although the structure is simple, it has a very important role in peoples daily life. With the rapid growth of the manufacturing industry in the Peoples Republic of China, the machinery manufacturing and processing industry must be in line with the world-class level. At present, Chinas machinery manufacturing level is close to the level of developed countries such as Japan and the United States. This imposes higher requirements on the quality and reliability of the wrench head. CNC manufacturing, as the most crucial part of the machine tool processing industry, will also enter a new era.The paper adopts the method of analyzing and researching the acquired data and information, and obtains this graduation design by reading relevant documents and books and understanding the theoretical basis of related issues. Firstly, the head of the wrench needs to be analyzed, the choice of cutting amount, the positioning and clamping of the workpiece, the processing sequence, and the characteristics of the numerical control processing are used to analyze the process plan, the selection of the machine tool, the determination of the tool processing route, and the programming of the NC program. The final process can be formed. This design statement elaborated the machining process design steps and the CNC programming process, and analyzed the non-automatic programming methods. In this case, the process design process of the part and the numerical control machining programming were comprehensively discussed. The final result was verified by simulation, and the numerical control machining code of the part was established, and the final effect of the part was obtained. In accordance with the relevant requirements of the graduation project, completed this graduation project, mastered the process specification part design and NC programming basics.Keywords: wrench head; process design; machining; numerical controlIII目 录摘要 .IABSTRACT .II1 绪论 .11.1 设计概要 .11.2 设计背景及发展方向 .12 数控制造工艺流程 .23 扳手头零件零件设计与分析 .53.1 扳手头零件图工艺分析 .53.2 扳手头零件的造型设计 .64 工艺设计 .84.1 毛坯部件选择 .84.2 定位特征的正确选择 .94.2.1 粗基准的正确选择 .94.2.2 精基准选用的准则 .94.3 加工工具的正确选择 .94.4 工装选择 .104.5 切削机床的采用 .104.6 工艺路线的制定 .114.7 工艺流程图绘制 .114.8 机加参数与时间的求算 .125 扳手头零件数控编程设计 .185.1 NC 编程简介及扳手头零件编码方式选择 .185.2 基于 SIEMENS UG 的 NC 编程 .185.2.1 粗铣扳手头轮廓面及上下端面 .195.2.2 精铣扳手头轮廓面及上下端面 .215.2.3 清角铣扳手头轮廓面及上下端面 .235.3 后处理程序 .24结论 .25参考文献 .26IV致谢 .27附录 A 工艺卡片 .28附录 B 英文文献 .29附录 C 中文翻译 .3411 绪论1.1 设计概要机械 设计与制造流程中，零部件的加工取决于零件工艺规程的设计，在本扳手头零件进行设计计算和校核后，制定它的工艺路线并根据此进行加工。在高速数控机床上对零部件进行机床加工的时候，为确保 产品工件加工制造精度，首先 必须要确保 产品工件 在高速数控机床 上 据有合理的方向，而后通过 夹紧装置使 产品工件的适当位置不能移动，这个任务便是由 专用工装完成。机床夹具 为高速数控机床的一类额外设备，安设 产品工件 后使它得到高速数控机床 或 金属切削刀具的适当位置，还把 产品工件稳固地夹紧。1.2 设计背景及发展方向机械 设计与制造流程中，在高速数控机床上对零部件进行机床加工的时候，为确保 产品工件加工制造精度，首先 必须要确保 产品工件在高速数控机床上据有合理的方向，而后通过夹紧装置使 产品工件的 适当位置不能移动，这个任务便是由 专用工装完成。机械制造对产品的品系和生产速度作出了更高的基本要求，使中、小批产品制造作为机械产品制造的主流，为了顺应机械产品制造的这种发展方向，必定对机床夹具作出更高要求。它基本表现在下列多个层面：1.增强机床夹具的强化工作想要增速全新产品的投产，标准化基本工作，推进加工装备的先期工作，以得到合适的技术经济价值，必须重审机床夹具的规格化，规格化和通用性工作。2.全力研发普及实用新型机床夹具在小批产品制造或全新产品试设计中，理应普及运用机床组合夹具和半机床组合夹具。在多品系，中与小批加工中，理应全力普及运用可调机床夹具，特别是成组机床夹具。3.改进 专用工装的 机械 一体化，机械化 水平若干年来，快速， 全自动夹具 基本得到了急速的成长。根本原因是：因为数控 自动化机床，组合高速数控机床及其他快速机械化高速数控机床的出现，要求 专用工装能适应高速数控机床的基本要求，就能更合适的表现高速数控机床的效用。另外一个角度，如使用气动、电动等 全自动夹具夹紧，避开了人工操纵用描线等有关方法来进行定位 产品工件，减少 了安设 产品工件的时间，减少 了加工强度 大小，特别大改进了生产速度。22 数控制造工艺流程（1）数控编程的首要任务是计算制造中的刀具数据。德国西门子 UG NX 拥有多种粗加工各类复杂零件的生产类别，客户可根据零件形状，表面光洁度和制造精度要求选择合适的加工类别。关于不 尽相同的制造类别，德国西门子 UG NX编程过程均需通过相关技术人员的操作才能完成。其过程按照下图。（2）NC 编程的一部分是机械加工一个重要的前提和重要的基础，德国西门子 UG NX 数控加工程序设计必须以模型为制造对象。德国西门子 UG NX 拥有更好的美制系统，客户可以在单元内部交换工件设计，表面绘制等单元创建所需的部件 D 模型，完成后转换到相应的数控加工子程序。德国西门子 UG NX 还有一个预先安装的格式转换接口，客户可以先将其他的 D 系统创建的零件数据转换成通用的格式转换格式，如 IGES，STEP、Proe 专用格式、solidworks 专用格式等，然后导入德国西门子 UG NX 和基本零件数据。 获取零件数据的总体方法将在下一章中介绍。（3）优化零件数据。原因是 D 设计人员特别多地 仔细考虑制件设计的 非常方便性和完备性，偏少顾及零件数据对 CA 制造形成的影响，因而要按照制造对象的判断及制造区域设置对模型做这些优化。零件数据的优化屡屡有下列这些内容。 CAD系 统建 立 零 件模 型 加 工 工 艺 分 析 及 规 划 完 善 零 件 模 型 设 置 加 工 参 数 生 成 数 控 刀 路 检 验 数 控 刀 路 生 成 数 控 程 序 CAM系 统 切 削 方 式 刀 具 参 数 加 工 程 序 参 数 加 工 对 象 数 控加 工 图 2.1 加工编程设计过程图关于因为有不合理地方存在而导致的三维曲面空缺地方，理应补充完全。3如加工孔的三维曲面，在短小的内槽地方等，理应将几个三维曲面重头做完整，如此得到的刀具刀路规范且安全。可靠曲面对轮廓线实行调整。关于根据公共格式转化格式 基本得到的制件D 模型，看上去像顺滑线条可能有结点，看上去像整体的曲面在链接处兴许不相交，可以如此进行调整或创造边界线建立出最好的制造区域样条。创建刀轨约束边界。要采用边界来约束制造范围的制造区域，先创建出区域样条。（4）设置过程数据。配置设置可以作为一个过程评估和整体实施的总体规划，这就构成了使用德国西门子 UG NX NC 编程的基本控制内容，直接关系到建立数控加工程序的质量。 配置设置主要涉及以下几个方面：设置制造对象、设置机加方法、设置加工工具及系统参数、设置制造指令参数。 （5）创建切削工具：完成参数设置后，德国西门子 UG NX 将自动电脑计算刀具路径。（6）测试切削路径：为确保数控加工程序的可靠性，必须对已建立的刀具路径进行测试和计算。刀具路径是否明显存在问题，可以在测试加工中得以发现。在测试中发现的相关问题应该是变量设置的具体参数，然后再次解决问题，检查直到出错。（7）建立数控加工程序。前面建立的光是切削刀路，还要将刀具数控编程轨迹以 有关规定的主要格式转变为数控编码还输出保存。 数控加工程序文件能用写字板进行。在建立数控加工程序后，还要测试此个合格代码文件，尤其对合格代码及合格代码终端部分的语句进行测试，如若有必要能修订。数控加工程序文件可以根据传输计算机软件传输到数控 伺服机床的操纵器上，由操纵器按合格代码数据驱动工作机制造。工作机上的加工工具和 待加工工件间的位置运动，叫做端面成形加工，缩写成形加工或机床加工运动。数控制造是指的数控 伺服机床依照数控加工程序所确定的轨迹（叫做切削刀路）进行端面成形加工，因而生产出产品的表面轮廓。下面二个图按序是一个平面形状制造和一个三维曲面制造的机加简图。 图 2.2 三维曲面制造简图 图 2.3 表面轮廓制造简图4NC 编程的职责是求算出切削刀路，同样以合格代码的形式输出到数控 伺服机床，其主要内容是求算出切削刀路上的刀具基准点。在数控 生产加工误差中，与 NC 编程直接有关的有二个核心的部分：（1）刀具数控编程轨迹的运动插补偏差。原因是切削刀路唯一能由样条直线和劣弧构成，故而唯一能相像地拟合完美的刀具路线，参阅本文下面列出的图例。（2）残存高度。在三维曲面生产中，紧靠二条切削刀路之内会留下未切削范围，参阅理想刀具路线简图与残存高度简图。 图 2.4 理想刀具路线简图 图 2.5 残存高度简图相对运动的速度和设备转速是加工工具机床加工运动的二个关键参数，对制造品质、制作的效率有关键形成的影响。53 扳手头零件零件设计与分析3.1 扳手头零件图工艺分析扳手头零件的 结构外形表面粗糙度度要求是 Ra1.6，因而本部分应分粗精加工二个期间，以确保其尺寸准确性和表面粗糙度要求。由于制件平面尺寸均有公差精度要求，故而制造时划分粗、精加工二个期间进行，以确保其尺寸准确性和表面粗糙度。因此，本部分主要应分为粗加工两个阶段，两个阶段是不同的阶段，是相当独立的，互不影响，以确保其尺寸精度和表面光洁度的要求。由于工件平面尺寸的公差要求都要求都非常高，一次性加工是无法满足要求的，所以制造部门要进行粗加工，精加工两个，以保证其尺寸精度和表面光洁度。图 3.1 扳手头工程图样1)工艺内容：这制件大体是圆柱面、组合孔系，毛坯 部件是采用钢锭。2)工艺的要求；这制件的正面大体是平面，柱形凸体，普通孔构成，该制件的反面无工艺的要求。其零件工程图图形标注完整、正确、满足数控工艺的要求，制造地方十分清楚。分析图纸，可以知条形 表面轮廓长和宽皆无公差精度要6求，故而制造制件的六个端面时只需适当进行粗加工。3.2 扳手头零件的造型设计依照分析零件工程图， 确定双孔模板的物理建模方法。 第一步是用参考平面创建一个新的平面图，使用轮廓线绘制轮廓图，同时还要约束平面尺寸和尺寸约束。 完成平面图后，减去命令完成矩阵的物理形态在已经达到的实体中，通过平面已经按照拉伸指令绘制完成了标准曲线 I 的实体建模。（1）启动 N 软件，在 windows 桌面点击图标启动软件。（2）执行【文件】【新建立】NX 窗口指