基于对复杂基座的理解和分析毕业设计.docxVIP

摘要随着数控加工技术的快速发展，企业可加工的基座工艺款式日益增多，造型不尽相同，基座设计结构都呈现出复杂化和整体化，难度大的趋势。如何通过高质量，加工效率高，成本低的方法来完成复杂的基座的加工，是数控加工技术的一个新的挑战。如今数控加工仿真技术逐渐成熟，当我们进行零件加工时,在提高生产效率的同时，也应当保证加工精度。此次毕业设计主要针对复杂基座采用CAXA进行制造加工工艺，通过复杂基座的尺寸对其进行设计。通过设计夹具，分析刀具的参数来完成复杂基座的设计及加工。关键词：基座、CAXA、夹具、刀具ABSTRACT Numerical control machining technology has been developing, Companies can base of machining process design which is increasing. The modelling is difference. But base design structure presents a complicated and integrated and more difficulty which become a big trend. But about through the high of quality, the high of efficiency, low cost of method to complete complex processing base which is a new challenge for the numerical control machining technology. Now the numerical control machining of simulation technology is matured gradually, when we have the parts processing to improve production efficiency . At the same time.We should also ensure the machining accuracy. The graduation design is mainly aimed at the complex base using CAXA manufacture process; we design on the size of the complex base. We should through design the analysis of the fixture, the parameters of the cutter to complete complex base design and processing.Keywords: The base、CAXA、Fixture、The tool目录绪论3第1章数控加工技术的概况31.1 数控加工技术的发展31.2 数控加工的特点3第2章零件分析32.1 零件图的测绘32.2 零件图的分析32.3 零件结构工艺性分析32.4 零件的精度要求选用32.5 零件的材料选择与分析3第3章工艺分析33.1 毛坯的选择33.2 机床的选择33.3 刀具选择33.4 夹具选择33.5 数控铣床零件定位基准与装夹33.5.1 定位基准33.5.2 装夹33.6 零件的安装33.7 工艺分析33.8 切削用量的确定33.8.1 主轴转速的确定33.8.2 进给速度的确定33.9 工序卡33.10 工艺参数计算及加工NC代码33.11 安全操作和注意事项3第4章实体造型34.1 建立新文件34.2 使用拉伸工具建立模型3第5章加工35.1 加工编程35.2 加工工序3第6章致谢3参考文献3附录3绪论本课题的设计是基于对复杂基座的理解和分析，为数控加工工艺规划，自动编程，数控加工刀具和夹具的设计。在此期间将发现的问题及时更正，不断更新技术，充分发挥数控技术的作用。随着中国制造业的发展，数控设备的需求也越来越大。现在，自动编程软件已经越来越多，本设计采用CAXA软件。CAXA提供了大量的改进，帮助用户克服了影响设计效率的一个主要障碍，使设计变得更快速、更轻松！实时动态编辑和连续的设计帮助用户更灵活的，易于修改的进行设计。不管你是高手还是刚刚接触，都可以容易掌握，还可以在有限的时间去投向产品的创新。CAXA软件已经融入我们的生活中。我们要在软件里把复杂底座零件3D绘图绘制出来，然后导入到三维图形编程模块，给出了刀具轨迹和相关参数即可自动生成程。如果你不喜欢高等数学也可以加工出合格的产品，且产量高，极大地提高了工作效率，同时，也能保证100%的加工精度。在软件的技术支持下，才使今天的工业发展得如此快，自动编程软件加速了工业革命的发展，软件技术已经成为新的生产力的代表产业，也就是说只有软件生产技术的企业是一个现代企业，真正的与工业发展相结合，可以产生高精度的产品。2第1章数控加工技术的概况数控加工在高的加工效率和自动化程度实现的同时，为解决高零件小批量，问题种类繁多，形状复杂，精度奠定基础。数控机床的广泛应用，使世界制造业发生了巨大的变化。数控技术的不断发展，提高了数控机床在制造业中的地位。1.1 数控加工技术的发展现如今，数控加工技术正在向高速化、高精度化、高柔性化、复合化、网络化和智能化等方向发展。(1) 高速化高速切削加工在提高生产效率的同时，大大的改善了加工质量。通过提高进给速度，主轴转速，切削工具的交换率，托盘交换率，实现高速度。由于高生产率的需求不断增加，高速化已成为现代机床技术的发展趋势。(2)高精度化随着制造精度和装配精度的的提高和误差补偿技术的应用，使机床的加工精度得到了进一步的提升。机床的加工精度已经达到0.1m，并进入了亚微米级，随着数控技术的不断发展，机床的加工精度将会达到0.01m。(3)高柔性化柔性是指机床根据加工对象变化表现出的灵活性。主要体现在可以通过调整一些参数的或改变运作模式同时，该范围的处理可以大大延长。同时，为了不断提高单个柔性自动化的过程，要努力开发灵活的系统单元。柔性系统的用途具体是指开放的体系结构，通过编辑的重建，根据需要系统的构成可大可小；实现价格可调功能；可以使用户体验技术集成，形成专家系统。(4)复合化复合化是指在一个单一的设备上可以实现各种技术加工的方法。主要分为：镗铣，钻铣，镗铣钻，镗铣钻磨。(5)网络化可以实现网络通讯功能。配置网络接口，通过Internet可网络资源共享，进行远程培训与教学，实现远程监视和控制加工，更加方便维修，并且建立分布式网络化制造系统，可便于形成“全球制造”。(6)智能化数控系统将自适应过程将在21世纪实现，进行自我诊断和自我调节；通过多媒体人机界面使操作更加简单，通过自然语言编程，使程序更直观；加工数据的自生成及智能数据库；智能监控；加工数据自动生成，并智能处理数据；智能控制；使用专家系统来降低对操作者的要求。1.2 数控加工的特点数控加工的特点主要体现在以下几个方面：（1）自动化程度高。数控加工过程是通过输入程序，自动完成，只要操作机床，由经营者监督机，然后做一些处理部件和刀具的更换工作，可大大减轻工人的劳动，提高生产效率。（2）精度高，质量稳定。零件的尺寸保持在数控机床本身的定位的准确性和可重复性上较高的一致性，大大减少了人为的普通机床的加工误差。通过补偿技术，数控机床可获得更高的加工精度。（3）可加工高精度、强度高的脆性材料。代替部分电火花加工，高速铣削允许在热处理以后再进行切削改变了模具的制造工艺，不再是硬材料非得用电火花加工的单一模式了。（4）通过提高铣削速度和进给速度，使加工速度得到了进一步提升。同时，淬硬材料的加工，加工表面粗糙度达到要求，无需抛光处理，缩短了工艺流程，大大提高了生产效率。第2章零件分析2.1 零件图的测绘如下图所示工件，使用毛坯为180mm180mm70mm的45#钢，绘制的实体图，并在数控铣床上进行加工。2.2 零件图的分析(1)检查图纸的尺寸是否按照数控铣床的要求进行标注。数控加工零件的图纸上，最好使用统一基准标注尺寸。(2)零件技术的要求，主要是指零件的尺寸精度、位置精度、表面粗糙度、及热处理等。都是在确保零件性能的基础上，提高生产效率和减少经济损失。(3)零件图的完整性与精度分析。检查零件图是否符合国家标准。尺寸、公差技术要求等是否合理。(4)零件材料分析，就是在满足零件使用要求的条件下，应选用经济合理、切削性能好的材料，在这里选择45#钢。2.3 零件结构工艺性分析零件的结构工艺性指的是零件在保证在正常使用要求的基础上，制造出该零件的可行性和价值性。良好的结构工艺，可以使零件容易制造，省时间和材料。(1)零件的内部胸腔和外部轮廓尽量使用用一致的几何类型尺寸，这样不仅可减少刀具交换次数，还使编程简单，促进生产效率。(2)加工凹槽时，因为内槽内的圆角大小决定着刀具直径的大小，所以内槽圆角直径不宜过大。(3)在铣削凹槽底部平面时，槽与底平面的过渡直径尽量小些。(4)在数控铣床上加工零件时，应尽可能选用统一的基准定位。2.4 零件的精度要求选用我国已制定了数控铣床的精度标准，其中数控立式铣床升降台铣床已有专业标准。标准明确规定直线运动坐标的准确定位精度是0.04/300mm，重复定位精度为0.025mm，铣削外圆精度为0.035mm。实际上，机床出厂精度均有相当的储备量，比国家标准的允差值大约压缩20%左右。所以，从精度角度选择看来，一般的数控铣床可以满足大部分零件的加工要求。而对高精密零件，数控铣床就必须选用精密型。本次设计的尺寸精度要求为0.025mm0.04mm。2.5 零件的材料选择与分析常用的零件加工的合金材料有锡、铝、钢等，其中以钢、铝合金应用最广，锡合金次之。、通过零件的工作环境，使用性能以及经济性等综合分析，选择的材料为45#钢。第3章工艺分析3.1 毛坯的选择在选择毛坯时，应注意一下几个方面：(1)在满足零件加工要求，尽可能的降低成本，使产品在市场上有一定的竞争力。(2)根据零件的使用，以选择适当的形状、尺寸、化学性能的毛坯。(3)毛坯选择时，应考虑毛坯制造的实际水平和能力、外协加工等。(4)零件的材料及机械性能要求。毛坯的制造方法是由材料的工艺性能决定，当材料的选定部分，将在很大程度上决定了毛坯的种类。(5)根据零件的形状、尺寸大小和加工条件要求，来选取合适的毛坯。结构复杂的阀体应当选择铸件，尺寸大的应该选择砂型铸造，尺寸小的应该选择熔模铸造。(6)生产批量的大小。选用精度高和生产效率高的毛坯制造方法来进行大批量的生产。当单件小批生产时，选用自由锻造法。(7)应提前安排加工准备好构配件和半成品。(8)充分利用新工艺、新材料。充分考虑粗加工、精加工等等在机械中的应用，以这种方式，就能很大程度上减少机械加工量，大大提高经济效益。综上所述以及零件图及加工要求选择180mm180mm25mm的45#钢，六面为已加工表面。3.2 机床的选择(1)根据工件关键部位的加工精度来选择相应工作精度的机床。(2)根据被加工零件的尺寸选用。膝型数控铣床的尺寸小，在工作台的宽度为400mm，适用于复杂曲面轮廓铣任务的小型零件的加工。如大型龙门铣床，在500600mm表，用于解决大型复杂零件的加工。(3)根据加工零件的加工特点来选择。加工零件框形平面或不等高的各级台阶，选择数控铣床的点线系统；加工零件曲面轮廓，选择两坐标联动和三坐标联动的系统；加工螺旋槽、叶片零件等，选择四坐标系统。(4)根据零件的生产批量大小来选择。生产大批量的零件时，应当采用专用铣床。生产中小批量零件时，应当采用数控铣床。因考虑这些因素，此处选择数控机床为：TK7650型FANUC系统数控铣床。3.3 刀具选择选择工具，选择一个高精度，高刚度，耐磨性好，尺寸稳定，易于安装和使用。满足数控高质量的新材料加工的要求，并进行刀具参数的优化。根据材料，形状和零件的加工，表面质量要求的热处理加工余量，切削性能和刀具的选择，刚性好，耐用。大多数的刀具类型有：(1)加工曲面类零件时，一般采用球头铣刀。(2)对于铣削大的表面，为了减少劳动量和提高加工表面精度，大都是采用刀片镶嵌式盘形铣刀。(3)铣键槽时，为了保证槽的尺寸精度、一般用两刃键槽铣刀。(4)可以用来钻头、镗刀等工具加工孔。根据零件图及刀具选择原则，选择刀具参数如下所示：序号名称规格数量T01圆柱形立铣刀41T02圆柱形球头立铣刀41T03圆柱形立铣刀2013.4 夹具选择我们要如何把工件很稳定的固定在机床上，使机床加工能正常的运行呢？这个问题就涉及到我们要如何选择夹具了。在选择适合的夹具的时候，如果可以，尽量选取通用夹具，可以减少经济损失，不必要花的钱能省就省。在数控机床上固定工件，能满足的要求尽量去满足，这样可以提高我们的生产效率。上面提出的问题，经过自己认真的思考，则本次选则的夹具为精密平口钳。3.5 数控铣床零件定位基准与装夹3.5.1 定位基准定位基准有粗基准选择和精基准选择，那我们如何去区分这两种基准呢。比如，我们把刚刚做好的毛坯，以它的表面作为定位的基准，这样我们就称之为粗基准，那在已经加工了表面的就称之为经济准了。所以，我们一般都是使用一次粗基准外，就都是使用精基准了。定位基准的选用一定都要遵照它所对应的原则，从而提高生产效率。3.5.2 装夹选择合适的夹具，制定合理的装夹方案。通过己选定的加工表面和定位基准确定工件的定位夹紧方式。此时，主要考虑以下几点：(1)加工部位更要张开，以方便加工。要求在机床运动前，夹具和一些组件都不可以对刀路运动轨迹产生影响。(2)必须夹紧后的变形达到最小。工件在加工时，需合理的选择夹具的支撑点，定位点和夹紧点。当工件受到较大的切削力、夹紧力时,会造成工件夹压变形。(3)装卸方便,铺助时间尽量短。(4)夹具结构应力求简单。(5夹具应便于与机床工作台及工件定位表面间的定位部件联接。对刀之前,应先将工件毛坯准确定位装夹在工作台上，对于较小的零件，一般安装在平口钳戓专用夹具上，对于较大的零件，一般直接固定在工作台上。3.6 零件的安装数控机床上进行零件的安装时，要选择合理的定位基准和夹紧方案，注意以下两点：: (1)确保基准一致的设计，这样有利于编程更方便，更精确的计算。(2)减少夹紧，尽量在定位夹具后，处理所有被加工表面。3.7 工艺分析我们要想加工出一个工件，其中有很多的环节，加工工序就是这里面环节中最重要的环节了。而加工工也有几个工序构成，它们分别是（切削加工工序，热处理工序和辅助工序），只要我们一步一步认真按着这些顺序去加工，就好保证零件的加工质量、生产效率和加工成本。需遵守的规则：(1)基面优先我们只要一加工工件，都要以基面为基准优先。(2)先粗加工后再精加工各个表面的加工顺序都是按照粗加工半精加工精加工光整加工的顺序依次进行，逐步提高表面的加工精度和减少表面的粗糙度。(3)先铣基再钻孔基面如果已经加工好了，再在上面打孔精度更好，准确率更高。3.8 切削用量的确定我们都知道，要做成我们需要工件的形状，在加工过程中，一定要去除一些材料。去除材料的多少主要与主轴的转速、背吃刀量以及进给速度方面的有密切的关联。我们都想在加工中，能去除的材料越多越好，可以快速的完工。但是，这样是不行的，这样不仅对刀具有很大的损害，还存在质量精度等问题。在加工过程中，每一道工序都对应着一个铣削用量，我们一定以严谨的态度，在保证工件的质量下，减少钱财的损失，并且提高生产水平。3.8.1 主轴转速的确定主轴转速 N= 1000Vc/d（r/min）进给速度Vf1=fznVc切削速度 N主轴转数 D刀具直径(mm)Z齿数 f刀具每齿进给率3.8.2 进给速度的确定进进给速度为切削用量中对切削加工影响最大的因素之一，它对加工效率、刀具寿命、切削力、表面精度、震动、安全等会产生很大的影响。进给速度并不是越快越好，它也有要遵照的的相关原则。3.9 工序卡数控加工工序卡片零件名称零件材料夹具使用设备班级姓名日期复杂基座45#钢平口钳TK7650机制1101杨蒙3月15日工步号工步内容所选加工方式刀具号刀具规格及名称主轴转速（r/min）进给速度（mm/min）被吃刀量（mm）1加工外形外形铣削T0110圆柱形立铣刀28757412加工深为6mm凹槽曲面加工T024圆柱形球头立铣刀1146114623加工键槽曲面加工T027圆柱形立铣刀1146114624加工30mm的孔钻孔T0230圆柱形立铣刀99419925加工12mm的通孔钻孔T0412钻头238957333.10 工艺参数计算及加工NC代码计算公式：主轴转速N= 1000Vc/d 进给速度Vf1=fznVc切削速度 D刀具直径 f刀具每齿进给率 z齿数 N主轴转数加工工序具体计算见附录表一，加工NC代码见附录表二。3.11 安全操作和注意事项(1) 在工作之前，我们一点要确保机床能正常运转，可以在各油孔腔内加油使之润滑，空转试车确认后，就可以无故障工作了。(2) 确记在机床运转时，一定不能用手去检查工件表面光洁度和测量工件尺寸。(3)装卡零部件时，不要为了使零件更牢固，用加套管的方式来增大力，这是不正确的。(4)工件加工过程中，我们要密切注意加工的零件，更要注意中间检验工件质量，如果工件质量出现了什么异常，我们要及时停止加工，可以有时间去做修改。(5)安全高度的确定。对于数铣加工起刀点和退刀点必须离开加工零件上表面一个安全高度，保证刀具在停止状态时，不与加工零件和夹具发生碰撞。(6)刀具从安全面高度下降到切削高度时，应离开毛坯边缘一个距离，不能直接贴着加工零件理论轮廓直接下刀，以免发生危险。第4章实体造型4.1 建立新文件启动CAXA，单击“文件”|“新建”命令或者单击打开按钮，系统弹出“新建”对话框，选择“零件”|“实体”类型，输入文件名，进入实体建模环境。4.2 使用拉伸工具建立模型(1)(1)进入“拉伸”对话框，选择XY基准面为草绘平面，单击“草绘”按钮，进入草绘工作环境，绘制180180mm的正方形,然后拉伸15mm。如图4.1图4.1(2)选择正方形零件的上表面为绘图基准平面，进入草绘，绘制长为150mm，宽为150mm的凹型，然后拉伸15mm。如图4.2图4.2(3)以凹型表面为绘图基准平面，拉伸出一个高为15mm和30mm的凸台。如图4.3图4.3(4) 以形成的凸台表面为基准，绘制30mm的圆，向下拉伸为5mm。并切出一个半径为8mm，深度为6mm的圆凹槽。如图4.4图4.4(5)以形成的凸台表面为基准，绘制长度为15mm，半径为3.5mm的键槽，向下拉伸为3mm。如图4.5图4.5(6)以50mm的圆的圆心绘制4个12mm的圆，打通。如图4.6图4.6在CAXA中绘图已完成，如图4.6所示。第5章加工5.1 加工编程利用CAXA绘好零件图后，将零件图“保存副本”输入名称和文件类型选择“IGES”格式确定生成“IGES”格式文件，通过CAXA打开该文件，进行加工编程。5.2 加工工序铣外形利用4mm长度80mm的立铣刀进行外形的铣削。工艺参数设置如下图：加工路线图加工过程图加工结果与实体验证如下图所示：NC文件，如下图所示：致谢在本论文的写作过程中，我的导师李英赞老师倾注了大量的心血，从选题到开题报告，从写作提纲，到一遍又一遍地指出每稿中的具体问题，严格把关，循循善诱，在此我表示衷心感谢。为了指导我的毕业论文，她放弃了自己的休息时间，她的这种无私奉献的敬业精神令人钦佩，在此我向她表示我诚挚的谢意。写作毕业论文是一次再系统学习的过程，毕业论文的完成，同样也意味着新的学习生活的开始。在这段时间里，我又重新熟悉了CAXA等相关软件，最初用的版本都比较低，在用高版本的软件过程中还是存在一些问题，我通过网上查阅，问一些网络高手，最终完成了复杂基座的工艺分析与数控加工仿真。光阴似箭，日月如棱。四年的时间，在我们漫长的人生旅途中是那么的短暂，但是，这短短的四年是最真诚的青春，是最纯真的岁月，是最美丽的大学生活我们的自学能力在这里得提升，我感谢所有的恩师：是您赋予我们最有意义的收获;是您带领我们走进知识殿堂，使我们不但丰富了知识;是您给我们一个全新的角度去发现美、创造美、欣赏美，给我们美的眼睛去发现世界的美，感悟生活的美;是你教会我们珍惜友谊和时间；是您给了我们看世界的眼睛，是你们用博大的胸怀，给予我们最无私的关怀和奉献。这在这次的毕业论文中，发挥了我在学校学到的文化知识和技能的应用，也算是我最后一次做学校的作业了，我要感谢我的导师，还有我的辅导员老师，以及任课老师，感谢他们的教诲，让我知道在社会上懂得怎样去做好自己，端正自己的位置，为社会贡献出我自己的力量。参考文献1屈华昌.塑料成型工艺与模具设计(第二版)M.北京:高等教育出版社,20032刘万菊.数控加工工艺及编程M.北京:机械工业出版社,20063杨占尧.PRO-E/ENGINEER WILDFIRE4.0模具设计案例M.北京:高等教育出版社,20054詹友刚.PRO-E/ENGINEER中文野火版4.0模具设计教程M.北京:高等教育出版社,20095田春霞.数控加工技术M.北京:机械工业出版社,20066周宏甫.数控技术M.广州:华南理工大学出版社,20067贾慈力.模具数控加工技术M.北京:机械工业出版社,20048颜伟.数控加工技术M.成都:西南交通大学出版社,20089Parametic Technology Corporation.Pro/ENGINEER Widfire 4.0 Pro/NC Release NotesM.USA:PTC,200410Peter Smid.CNC Programming Handbook.Industrial Press,200711Theodore Wildi.Electrical Machines,Drivers and Power Systems. Pearson Education,200212Fanuc Ltd.Fanuc Control Motor a series Maintenance Manual,1994附录设计内容设计说明及计算过程备注零件加工参数计算一、工序一，外形铣削立铣刀4mm1.切削量切削深度1mm 粗加工a=1mm2.进给量F F=0.5mm/r3.切削速度Vc Vc=0.3m/s4.主轴转速NN=10000.360/3.1420287r/min5.进给率f f=NFZ=2870.54=574mm/min二、 工序二，曲面加工平刀10mm1.切削量1)切削深度6mm粗加工a=2mm 精加工a=0.5mm2.进给量F F=0.25mm/r3.切削速度Vc Vc=0.6m/s4.主轴转速N N=10000.660/3.14101146r/min5.进给率f f=NFZ=11460.254=1146mm/min工序三与工序二所用刀具及参数相同。设计内容设计说明及计算过程备注零件加工参数计算三、工序四，钻孔中心钻25m