主板反馈后框的加工工艺编制及实体仿真设计
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外文翻译--一个加工中心组成的高速微型铣床.doc
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摘 要
近年来，随着数控技术与仿真技术的发展，在现代制造工业中，性能良好的加工中心设备和数控仿真技术使许多零件的加工更为方便，使得产品质量和加工效率都有所提高。利用这些设备如何能高效地加工出更为优质的零件，已成为企业关心的问题。
本文以主板反馈后框为例，基于近年应用起来的高速加工制造，利用工厂现有的数控设备，在结合资料，实际加工经验及主板反馈后框的要求的基础上，对主板反馈后框的加工工艺进行了深入的研究，对主板反馈后框加工的工艺路线进行了拟定，介绍了工艺规程的设计，如何选择每道工序的定位基准，重点论述了如何制定出先进的工艺卡片和工序卡片，积极探索出加工该类零件的较好的工艺方案，数控加工过程，并在对零件进行工艺分析的基础上，对零件的造型，CNC程序的生成，仿真加工等方面进行了阐述。
通过对主板反馈后框工工艺编制和加工仿真的研究，可以缩短产品开发周期，降低生产成本，提高产品质量和生产效率，对提高我国制造水平，迈入世界先进技术了、行列有重要意义。
关键词：主板反馈后框，工艺规程，数控仿真
ABSTRACT
In recent years,with the development of computer technology and simulation technology, in the modern manufacturing industry, good performance of the machining center and CNC simulation technology to make it more convenient in many parts of the processing,It makes the product quality and processing efficiency has increased in.How to use these devices to make more efficient processing of the high-quality parts, has become a business concern.
In this paper,we take the motherboard box for an example, based on recent high-speed processing manufacturing application up, using factory existing numerical control equipment, in combination with material, the actual processing experience, on the basis of the requirements of the motherboard box,thoroughly analysing the main motherboard box processing status,planing the motherboard box of the processing route, introducing the design procedure, introducing how to select the locating datum of each procedure,focuses on how to develop advanced process card, actively explore out the good of such parts processing process scheme, nc machining process of spare parts, and based on the analysis of the technology of parts, the modelling CNC program generated, simulation processing were expounded.
Thoroughly analysing the motherboard box processing status and computer simulation of machining, the period of blade manufacturing can be shortened, manufacturing cast can be decreased,and the quality of blades and machining efficiency can be improved. It is of great significance in improving the manufacture technology of hydraulic turbine in our country and making our hydraulic turbine manufacturer's technology up to international advanced technology level.
Key words: the motherboard box,processing status,nc machining simulation
目录
摘 要I
ABSTRACTII
第一章 概述1
1.1. 课题名称及意义1
第二章 工艺分析3
2.1 生产类型3
2.1.1 生产纲领3
2.2 工艺分析3
2.2.1 分析零件图3
2.2.2 工艺分析4
第三章 工艺设计6
3.1 毛坯的选择6
3.2 刀具的选择6
3.3 夹具的选择7
3.4 拟订工艺路线8
第四章 加工仿真14
4.1 仿真软件简介14
4.2 加工仿真14
4.2.1 档案读取14
4.2.2 图形平移至原点15
4.2.3 刀具路径15
4.2.4 实体仿真22
4.2.5后置处理23
第五章 全文总结27
参考文献28
致 谢29
毕业设计小结30
1.1 课题名称及意义
主板反馈后框加工工艺编制及实体加工仿真
本次毕业设计的课题是主板反馈后框加工工艺编制及实体加工仿真。主板反馈后框是在日常机械加工领域中常见的“盒体”类型。零件材料为铝合金，六个面都要进行机加。加工内容含盖铣削，钻削，镗孔，攻丝，热处理，表面处理等，并且要应用已学过的知识，如设备及切削参数的选取，六点定位原理，基准的选择，夹具、刀具的合理选用，加工余量的选取，材料的热处理，工艺规程的合理编制，数控加工编程及实体仿真。
课题意义
数控加工中心作为现代机械加工的主要方式，是目前应用最广泛的加工方法之一，因此对数控铣削加工过程进行仿真具有重要的理论意义与实际工程应用价值。
传统加工中加工零件的NC代码投入实际加工之前通常需要进行试切，以检验NC代码的正确性和被加工零件是否达到设计要求。这一过程周期长、成本高，且占用了加工设备的工作时间。如果采用计算机建模和仿真技术来模拟实际的数控加工环境，并对加工过程进行仿真分析，可以检验数控代码的正确性，分析零件的可加工性和工序设计的合理性，从而不必要进行试切，这种方法具有直观、快速且不需要额外费用的优点，对缩短产品的研制周期、降低成本、提高数控加工效率具有十分重要的意义。
加工仿真
用三维图形建立主板反馈后框、刀具、工件、卡具等的模型，通过工件边界生产刀具路径并直接展示加工过程，具有可视性和与用户的交互性。一般来说，仿真主要是分为几何仿真和物理仿真，其中几何仿真主要是仿真数控加工机床的加工过程，即是材料切除过程仿真和加工过程中的碰撞和干涉检验，而物理仿真是对切削过程中产生的力、热、振动、刀具磨损及工件表面形成等各参量的分析和预测，分析在既定参数条件下的切削过程质量。本文的目标是主要实现几何仿真。这部分内容体现在第四章。
工艺分析是工艺员的中心工作也是设计者设计的一个重要环节，它是对工件进行数控加工的前期准备。合理正确的工艺分析也是编制数控加工程序的重要依据。故工艺分析是数控加工不可缺少的。
生产类型
生产纲领
企业在计划期内生产的产品的数量和进度计划称为生产纲领。生产纲领的大小对生产组织形式和零件加工过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化和程度，决定了所应选用的工艺方法和工艺装备。
生产类型是生产结构类型的简称，是产品的品种、产量和生产的专业化程度在企业生产系统技术、组织、经济效果等方面的综合表现。生产类型的不同，产品制造的工艺方法、所用的设备及工装、生产的组织与管理均不相同。
经查阅，本次工艺设计零件主板反馈后框为中小批量生产。
工艺分析
分析零件图
零件图是表达单个零件形状、大小和特征的图样，也是在制造和检验机器零件时所用的图样，又称零件工作图。在生产过程中，根据零件图样和图样的技术要求进行生产准备、加工制造及检验。因此，它是指导零件生产的重要技术文件。
如图2.1所示零件为盒体，四个大孔的直径，位置尺寸有较高的精度要求，表面粗糙度低。分别要加工6个面，加工最复杂的面是后视图，主要需要铣面、铣槽、钻孔，但由于材料相对比较少，精度比较高，所以加工起来难度比较高。正是因为要求比较高，所以在粗加工的时候预留的余量需要多一点。在铣槽时，应该选择比槽小的铣刀，因为在铣槽时存在顺铣和逆铣，一般都要求加工时保证铣刀的顺铣，这样可以保证尺寸的精度，逆铣由于刀齿由下往上切削，且从表面硬质层开始切入，刀齿受很大的冲击负荷，容易使得工件加工产生误差。并且因为工件的复杂，需要多次的装夹所以基准的选择也很重要。左视图与右视图结构基本相同，在左视图相对来说多了一些孔，在加工时应考虑材料的刚性，有针对的加工。俯视图是一个凸台，需要简单的一些铣削，和钻孔。工艺分析
主板反馈后框，精度要求较高，加工难度大，加工中既要达到图纸要求，又有做到质量稳定，存在一系列技术难点：
设计基准、工艺基准不重合，使加工要求提高。
外形复杂，需要多次装夹，使工装要求提高
4XΦ4.2孔形位公差要求高，需要高精加工
孔、槽数量多，相对位置精度要求高
主视图小平台，形状复杂，精度要求高
零件多处材料少，切削应力大，易变形
表面粗糙度低
主板反馈后框的主要技术指标见下表2.2。
表2.2 主板反馈后框的主要技术指标
序号位置尺寸、特性备注
1俯视图小平台粗糙度 1.6重要特性
2仰视图平面粗糙度 1.6重要特性
3主视图型腔下表面粗糙度 1.6重要特性
4后视图型腔下表面粗糙度 1.6重要特性
5其余表面粗糙度 3.2一般特性
6主视图4XΦ4.2孔Φ关键特性
7主视图Φ4.2孔距 （x轴）170±0.1关键特性
8主视图Φ4.2孔距 （y轴）48.5±0.1关键特性
9主视图平台M2螺孔M2x1.5-5.2重要特性
10主视图型腔M2螺孔M2x1.5-2重要特性
11主视图两侧耳朵R3.5一般特性
12仰视图M2螺孔M2x1.5重要特性
13仰视图Φ4.2孔距13±0.1重要特性
14左视图Φ2孔孔距3±0.1重要特性
15左视图M2螺孔M2x1.5重要特性
16左视图M2螺孔位置21.5±0.1重要特性
17左视图M2螺孔位置2.5±0.1重要特性
18右视图Φ0.8孔位置（y轴）16.5±0.1重要特性
19右视图Φ0.8孔位置（x轴）3±0.1重要特性
20右视图Φ0.8孔位置（x轴）2±0.1重要特性
21图中未注圆角R2.5一般特性
从技术指标可见，主板反馈后框，其精度要求高，加工难度大，较为罕见，其主板反馈后框的工艺设计提出了较高的要求。
第三章 工艺设计
毛坯的选择
毛坯是还没加工的原料，也可指成品未完成前的那一部分。 可以是铸造件,锻造件,或是用锯割、气割等方法下的料，比如毛坯陶瓷，毛坯房等。
选择毛坯时应该考虑如下几个方面的因素：
零件的生产纲领 ——主板反馈后框为中小批生产，应选择精度和生产率较低的毛坯制造方法。
零件材料的工艺性——主板反馈后框形状不复杂，力学性能要求又不太高时，可选用型材；
零件的结构形状和尺寸——主板反馈后框为盒形零件，考虑毛坯加工精度不高，制造毛坯是应留有较大的加工余量。
综上所述，主板反馈后框的毛坯制造原料为LY12铝材，25mm厚冷拉型板料。主板反馈后框的毛坯参数见表3.1。 数控刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺中的重要内容，它不仅影响数控机床的加工效率，而且直接影响加工质量。刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。刀具选择总的原则是：安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
高速钢强度、韧性均好,刃磨后切削刃锋利,质量稳定,一般用来制造小型、形状复杂的。硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能。硬质合金切削速度比高速钢高4--7倍，切削效率高。所以在加工中一般先用高速钢粗加工，然后选用硬质合金精加工。
综上所诉：主板反馈后框的粗加工使用φ12平刀。精加工时，φ4铣刀清角。加工四个大孔时选用φ1.5mm中心钻钻削中心孔。用ф3.8的钻头加工。主板反馈后框工艺过程中使用全部刀具见表3.2。
参考献文
[1] 闫光明.《现代制造工艺基础》.西北工业大学出版社,2009
[2] 顾崇衔.《机械制造工艺学》.陕西科学出版社,2011
[3] 王凡.《实用机械制造工艺师手册》.机械工业出版社,2007
[4] 刘朝儒.《机械制图》.高等教育出版社,2006
[5] 张代东.《机械工程材料应用基础》.机械工业出版社,2010
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