风力驱动器底座数控加工[CAD高清图纸和文档]
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本科毕业设计(论文)开题报告（含论文综述） 学 院： 机械与控制工程学院 所属教研室： 机械教研室 课题名称：某底座零件的数控加工 专业(方向)： 机械装备设计与制造 班 级： 学号： 学 生： 指导教师： 职称： 开题日期： 一、毕业设计（论文）选题的目的和意义。 课题名称； 有关的研究方向的历史、现状和发展情况分析； 前人在本选题研究领域中的工作成果简述某底座零件的数控加工 数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使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，对国计民生的一些重要行业（汽车、轻 工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展 的大趋势。本文将从振兴我国数控机床市场占有率的角度着重剖析数控机床及由其组成的制 造系统（生产线）的技术现况及发展趋势，并初步探讨使其能适应变批量，多品种、高质量、 低成本以及具有快速响应的柔性和符合环保的未来生产模式的解决方案，以期抛砖引玉。 随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术 带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发 展。 采用数字技术进行机械加工，最早是在 40 年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工 业承包商派尔逊斯公司（ParsonsCorporation）实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机 的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对 加工路线的影响，使得加工精度达到0.0381mm（0.0015in），达到了当时的最高水平。 1952 年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了 同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。在此以后，从1960 年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。到了1960 年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的 数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到 1966 年实际使用的约 6000 台数控机床中，85%是点位控制的机床数控机床的发展中，值得 一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行 多工序的加工。这种产品最初是在 1959 年 3 月，由美国卡耐特雷克公司 （Keaney&TreckerCorp.）开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等 刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。 它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。二、设计或研究主要内容和重点，预期达到的目标及拟解决的主要问题和技术关键，有何创新之处。（此部分为重点阐述内容）本课题研究的主要内容是确定某底座零件的设计方案以及相关参数的选择、校核和进行三维建模仿真加工。本课题预期达到的目标是：使加工能够完成底座零件的生产过程，并在生产的过程中能够保证该工件的生产要求和精度要求。达到能够使用和实现遇到要求精度。拟解决的主要技术问题和技术关键：通过加工实例精度测理结果和误差检测计算值的比较,明确了实际加工精度和编程工和编程精度的不同概念,并在分析切削力、刀具磨损、对刀误差及机床误差等工艺因素对实际切削过程和加工精度影响机制的基础上,建立了综全考虑编程精度及各工艺因素的数控加工仿真综合模型,并对综合模型在产品设计和加工过程中的重要作用进行了探讨本课题的主要创新之处有：加工数控设备都是由加工程序来控制，加工程序的正确性对于设备来说至关重要。机床由于造价昂贵，对加工程序的准确性和安全性要求更高。在生产实践中，加工程序可直接通过CAM软件提供的加工仿真功能对刀路进行验证，程序出错机率相对较小。但多轴加工程序为空间坐标点，人工不能验证，CAM软件提供的仿真仅对刀具的运动轨迹进行仿真，不能对最终控制机床的加工程序进行验证，即不能对实际的加工过程进行模拟，这样给加工带来极大风险,稍有疏漏，就会给机床和用户造成巨大的损失。刀具轨迹比较复杂，且加工过程中刀具轴矢量变化控制频繁，因此在进行实际产品加工前，进行数控程序的校对审核是非常必要的。三、研究方案： 技术方案（有关方法、技术路线、技术措施）； 实施方案所需的条件（技术条件、试验条件等）具体的工作方案如下：一、切实了解某底座零件的生产要求加工参数；二、初步制定某底座的整体加工工艺方案三、根据初定的设计方案某底座的整体加工工艺完成UG等三维软件完成具体每个步骤的数控加工仿真分析等具体工作。四、根据已完成的各个模块对整体的设计方案进行进一步的优化和调整。对于本课题在设计的过程中，受现实条件的限制，无法做出实物，故只能结合实际的生产情况加强其在理论层面的研究。在本课题的研究过程中，首先要解决的就是积极大量的阅读和查找资料，查找找到与本课题相关的专业知识，尽量完善有关各个方面的知识涉猎，按照本课题的设计方案要求一步一步的开展，按照设计思路一步一步的补充。四、主要参考文献目录1华妹，杜智敏，杜志伦.UG NX4中文版产品模具设计入门一点通.北京：清华大学出版社，2006.2安杰，邹煜章.UG后处理技术.北京：清华大学出版社，2003.93肖世宏，UG NX5中文版数控加工J.北京：人民邮电出版社，2008.94田伟，王建华.UGNX5.0数控加工技术指导 M.北京：电子工业出版社，2008：343 -454. 5王磊.UGNX4在光学超精车削加工中的应用 J.工具技术，2008，42(5) :42-436吴正洪.基于UGNX的数控车削编程模板的建立及实践 J.机械设计与制造，2008，(6) :143-1447郑贞平，UG NX4.0中文版数控加工典型范例教程.北京：电子工业出版社，2007.18李锦标，钟平福，精通UG NX5数控加工.北京：清华大学出版社，2008.19张俊华，管殿柱，UG NX4.0数控加工实例教程.北京：电子工业出版社，2007.110梅梅，基于UG NX6.0环境的数控车削加工实践教程.机械工业出版社，2009.811宋国旸，姚进，基于UG的数控车削加工编程技术及应用，机械，2007.112胡明江，UGNXPOSTBUILDER结合TCL扩展UGCAM后处理，金属加工，200913李铁刚，基于UGPostbuilder的五轴后置处理器设计，机床与液压，2009：37-1014唐人科技，最新中文版UG NX5技术入门与案例应用，北京：中国青少年出版社.15徐卫红.UG在机床夹具设计中的应用J.新疆钢铁,2006,(2):31-32.16周林 王宝瑞.UG在线切割编程中的应用与技巧J.CAD/CAM与制造业信息化,2006,(1):62-63.17陈晓英 徐诚.UG软件在数控加工中的应用J.机床与液压,2006,(1):64-66.18周建安 孙卫和.UG在平面铣削加工中的应用J.机械设计与制造,2005,(10):129-130.19杜洁.UG软件在数控加工中的应用J.苏州市职业大学学报,2005,16(4):40-41,44.20吴磊，手把手教你学UG NX5中文版，北京：电子工业出版社.2007.1221王华侨，张颖，实用数控加工技术应用与开发，机械工业出版社.2007.722周志平，机械实际基础与实践，冶金工业出版社.2008.623杨桢，机械实际应用基础，上海交通大学出版社，200724洪如瑾，UGNX CAD快速入们指导，北京清华大学出版社，2003五、毕业设计（论文）工作进度计划。（必须包含一定工作量的计算机知识综合应用环节）毕业论文工作任务 工作进度日程安排调研、收集资料，写出开题报告第4-5周确定工艺方案，编制工艺卡第6-7周初步确定UG三维仿真加工设计方案第8-9周熟练掌握UG软件第10-11周整理好数控加工编程资料 第12-13周撰写设计说明书第14-15周审阅、准备答辩第16周答辩第17周注：学生于5月11前必须上交论文初稿的电子文档到指导老师处。六、指导教师审核意见 指导教师签字： 年 月 日七、开题答辩结论和审核意见教研室主任签字： 年 月 日 毕业设计毕业设计( (论文论文) )课题：风力驱动器底座数控加工系系 部部 ： 专专 业业 ： 班班 级级 ： 姓姓 名名 ： 学学 号号 ： 指导老师指导老师 ： 20*年年*月月- I -摘 要当前世界上正在进行着新一轮的产业调整，一些产品的制造正在向发展中国家转移，中国已经成为许多跨国公司的首选之地，中国正在成为世界制造大国，这已经成为不争的事实。随着数控技术的发展，数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使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，它对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用。本文主要通过铣削加工数控工艺分析与加工，综合所学的专业基础知识，全面考虑可能影响在铣削、钻削加工中的因素，设计其加工工艺和编辑程序，完成要求。关键词：关键词：工艺分析；加工方案；切削用量；数控编程1目 录摘 要 .I1 绪 论.11.1 选题背景.11.2 选题意义.21.1 三维软件特点及优缺点.31.2 本论文的研究内容.41.3 选题意义.51.4 论文结构.52 零件的图样分析.62.1 零件的结构特点分析.62.2 零件的技术要求分析.73 零件的工艺规程设计.83.1 毛坯的选择.83.2 数控设备选择.83.2.1 根据零件的结构及形状特点,选择机床的类型.83.2.2 根据零件的外形及尺寸特点,选择机床的规格.83.2.3 根据零件的加工精度及表面质量要求，选择机床的精度等级.93.3 工艺设计.93.3.1 加工方法选择.93.3.2 加工顺序确定.93.3.3 定位基准及装夹方式的确定.103.3.4 装夹方式的选择.113.3.5 刀具选择.123.4 加工顺序的安排.134 设备及其工艺装备的确定.144.1 机床的选择.144.2 刀具的选择.145 切削用量的选取.1626 工艺卡片.186.1 工艺过程卡.186.2 数控加工工序卡.187 数控加工程序的编制.197.1 CAM 编程的一般步骤.197.2 编程坐标系的确定.197.3 走刀路线的生成.207.4 仿真加工.227.5 程序清单.23结论.42参考文献.43致 谢.4411 绪 论1.1 选题背景数控（Numerical Control 简称:NC）技术是指用数字、文字和符号组成的数字指令来实现一台或多台机械设备动作控制的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：(1)机械制造技术；(2)信息处理、加工、传输技术；(3)自动控制技术；(4)伺服驱动技术；(5)传感器技术；(6)软件技术等数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使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，对国计民生的一些重要行业国防、汽车等的发展起着越来越重要的作用，这些行业装备数字化已是现代发展的大趋势，如：桥式三、五坐标高速数控龙门铣床、龙门移动式五 XX 标 AC 摆角数控龙门铣床、龙门移动式三XX 标数控龙门铣床等。 1.高速化发展新趋势随着数控系统核心处理器性能的进步，目前高速加工中心进给速度最高可达 80m/min，空运行速度可达 100m/min 左右。目前世界上许多汽车厂，包括我国的上海通用汽车公司，已经采用以高速加工中心组成的生产线部分替代组合机床。美国 CINCINNATI 公司的 HyperMach 机床进给速度最大达60m/min，快速为 100m/min，加速度达 2g，主轴转速已达 60000r/min。加工一薄壁飞机零件，只用 30min，而同样的零件在一般高速铣床加工需3小时，在普通铣床加工需 8 小时。 由于机构各组件分工的专业化，在专业主轴厂的开发下，主轴高速化日益普及。过去只用于 汽车工业高速化的机种（每分钟万转以上的机种），现在已成为必备的机械产品要件。 2、精密化加工发展新趋势随着伺服控制技术和传感器技术的进步，在数控系统的控制下，机床可以执行亚微米级的精确运动。在加工精度方面，近10 年来，普通级数控机床的加工精度已由 10m 提高到 5m，精密级加工中心则从 35m，提高到 11.5m，并且超精密加工精度已开始进入纳米级 (0.01m)。 3.开放化发展新趋势2由于计算机硬件的标准化和模块化，以及软件模块化，开放化技术的日益成熟，数控技术开始进入开放化的阶段。 开放式数控系统 有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性。美国、欧共体和日本等国纷纷实施战略发展计划，并进行开放式体系结构数控系统规范 (OMAC、OSACA、OSEC)的研究和制定，世界 3 个最大的经济体在短期内进行了几乎相同的科学计划和技术规范的制定，预示了数控技术的一个新的变革时期的来临。我国在2000 年也开始进行中国的 ONC 数控系统的规范框架的研究和制定。 4.复合化发展新趋势随着产品外观曲线的复杂化致使模具加工技术必须不断升级，对数控系统提出了新的需求。机床五轴加工、六轴加工已日益普及，机床加工的复合化已是不可避免的发展趋势。新日本工机的5 面加工机床采用复合主轴头，可实现 4 个垂直平面的加工和任意角度的加工，使得5 面加工和 5 轴加工可在同一台机床上实现，还可实现倾斜面和倒锥孔的加工。德国DMG 公司展出 DMUVoution 系列加工中心，可在一次装夹下 5 面加工和 5 轴联动加工，可由 CNC 系统控制或 CAD/CAM 直接或间接控制。1.2 选题意义20 世纪中期，随着电子技术的发展，自动信息处理、数据处理以及电子计算机的出现，给自动化技术带来了新的概念，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，推动了机床自动化的发展。 采用数字技术进行机械加工，最早是在 40 年代初，由美国北密支安的一个小型飞机工业承包商派尔逊斯公司实现的。他们在制造飞机的框架及直升飞机的转动机翼时，利用全数字电子计算机对机翼加工路径进行数据处理，并考虑到刀具直径对加工路线的影响，使得加工精度达到0.0381mm（0.0015in） ，达到了当时的最高水平。 1952 年，麻省理工学院在一台立式铣床上，装上了一套试验性的数控系统，成功地实现了同时控制三轴的运动。这台数控机床被大家称为世界上第一台数控机床。这台机床是一台试验性机床，到了 1954 年 11 月，在派尔逊斯专利的基础上，第一台工业用的数控机床由美国本迪克斯公司正式生产出来。 在此以后，从 1960 年开始，其他一些工业国家，如德国、日本都陆续开发、生产及使用了数控机床。数控机床中最初出现并获得使用的是数控铣床，因为数控机床能够解决普通机床难于胜任的、需要进行轮廓加工的曲线或曲面零件。然而，由于当时的数控系统采用的是电子管，体积庞大，功耗高，因此除了在军事部门使用外，在其他行业没有得到推广使用。 3到了 1960 年以后，点位控制的数控机床得到了迅速的发展。因为点位控制的数控系统比起轮廓控制的数控系统要简单得多。因此，数控铣床、冲床、坐标镗床大量发展，据统计资料表明，到 1966 年实际使用的约 6000 台数控机床中，85%是点位控制的机床。 数控机床的发展中，值得一提的是加工中心。这是一种具有自动换刀装置的数控机床，它能实现工件一次装卡而进行多工序的加工。这种产品最初是在1959 年 3 月，由美国卡耐;特雷克公司（Keaney&TreckerCorp.）开发出来的。这种机床在刀库中装有丝锥、钻头、铰刀、铣刀等刀具，根据穿孔带的指令自动选择刀具，并通过机械手将刀具装在主轴上，对工件进行加工。它可缩短机床上零件的装卸时间和更换刀具的时间。加工中心现在已经成为数控机床中一种非常重要的品种，不仅有立式、卧式等用于箱体零件加工的镗铣类加工中心，还有用于回转整体零件加工的车削中心、磨削中心等。 1967 年，英国首先把几台数控机床连接成具有柔性的加工系统，这就是所谓的柔性制造系统（FlexibleManufacturingSystemFMS）之后，美、欧、日等也相继进行开发及应用。 1974 年以后，随着微电子技术的迅速发展，微处理器直接用于数控机床，使数控的软件功能加强，发展成计算机数字控制机床（简称为 CNC 机床） ，进一步推动了数控机床的普及应用和大力发展。80年代，国际上出现了 14 台加工中心或车削中心为主体，再配上工件自动装卸和监控检验装置的柔性制造单元（FlexibleManufacturingCellFMC） 。这种单元投资少，见效快，既可单独长时间少人看管运行，也可集成到 FMS 或更高级的集成制造系统中使用。在 20 余年间，我国数控机床的设计和制造技术有较大提高，主要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才；通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距；通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。1.1 三维软件特点及优缺点高端三维CAD 软件其中包含零件设计、二维工程图、零件加工和仿真以及有限元分析等模块。通过模块之间的无缝集成，实现了零件的三维信息在设计、数控加工以及有限元分析模块之间的共享，具有设计修改方便，更新迅速等特点。随着提高产品加工效率的需求越来越高，数控加工设备的使用也越来越普4及，数控铣床、数控铣削加工中心、数控车铣复合加工中心已大量应用于各制造行业中。UG NX6中提供了强大的数控铣削加工模块，包含了粗车加工、精车加工、中心钻孔加工、螺纹加工等操作，能够实现各种复杂回转类零件的数控加工编程。UG自从1990年进入我国以来，以其强大的功能和工程背景，已经在我国的航空、航天、汽车、模具和家电等领域得到广泛的应用。尤其UG软件Pc版本的推出，为UG在我国的普及起到了良好的推动作用。UG NX 6O是NX系列的最新版本，它在原版本的基础上进行了多处的改进。例如，在特征和自由建模方面提供了更加广阔的功能，使得用户可以更快、更高效、更加高质量。地设计产品。对制图方面也作了重要的改进，使得制图更加直观、快速和精确，并且更加贴近工业标准。UG具有以下优势；1、为机械设计、模具设计以及电器设计单位提供一安完整的设计、分析和制造方案。 2、是一个完全的参数化软件，为零部件的系列化建模、装配和分析提供强大的基础支持。 3、可以管理CAD数据以及整个产品开发用期中所有相关数据，实现逆向工程(Reverse design)和并行工程(Concurrennt Engnieer既)等先进设计方法。4、可以完成包括自由曲面在内的复杂模型的创建，同时在图形显示方面运用了区域化管理方式，节约系统资源。5、具有强大的装配功能，并在装配模块个运用了引用集的设计思想，为节省计算机资源提出了行之有效的解决方案，可以极大地提高设计效率。1.2 本论文的研究内容 由于UG 的应用多集中在数控铣、加工中心等方面，并且相关铣削方面的学习资料较少，对于UG铣削加工应该更多地与实际铣床相结合。本论文以一个加工为例，介绍了基于UG的自动编程的方法和如XX创建数控铣床后处理文件的方法。在数控铣床上完成该轴的铣削加工，结果表明加工精度符合图纸要求、基于UC的自动编程可以提高NC程序的正确性和安全性、同时还能提高工作效率。数控机床的编程方法分为手工编程和自动编程。从零件图样分析、工艺处理、数据计算、编写程序单、输入程序到程序校验等各步骤主要由人工完成的编程过程称为手工编程。自动编程也称为计算机辅助编程，即程序编制工作的大部分或全部由计算机完成。自动编程工具分为语词式自动编程工具和图形交互式自动编程工具，当今主流的自动编程工具为图形交互式自动编程工具。目前，数控铣削加工中普遍采用UG或Mastercam自动编程，而数控铣削加工中主要采用手工编程的方法，而手工编程效率低，准确性差，本文讨论了基于UG自动编程的数控铣削加工方法，51.3 选题意义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。1.4 论文结构本次课题的主要任务1）运用制图软件绘制零件二维图纸及三维图。2）分析零件的技术要求，确定零件的加工方案。3）合理的选择刀具、切削参数。4）编制零件的数控加工程序并进行仿真加工。5）制定相应的工艺卡片。62 零件的图样分析2.1 零件的结构特点分析如图 2.1 所示零件图，图中有不清晰之处请查看附图，其毛坯材料为 45 钢，单件小批量生产，试运用所学知识对零件进行工艺分析，并编制出其数控加工程序。图图 2.12.1 零件图零件图图图 2.22.2 三维图三维图7从图 2.1 中可以看出，该零件的总体结构为一凸台类零件，零件主要由凸台、凹槽、孔等特征组成。其轮廓曲线较简单，主要由直线、圆弧组成，无复杂曲面，在编程时比较容易，为了提高编程效率，可以选择软件编程，这样不仅能节约时间，同时也能保证程序的准确性。2.2 零件的技术要求分析 零件的技术要求主要包括尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度要求等，这些技术要求应当是能够保证零件使用性能前提下的极限值。进行零件技术要求分析，主要是分析这些技术要求的合理性，以及实现的可能性，重点分析重要表面和部位的加工精度和技术要求，为制定合理的加工方案做好准备。同时通过分析以确定技术要求是否过于严格，因为过高的精度和过小的表面粗糙度要求会使工艺过程变得复杂，加工难度大，增加不必要的成本。从图 2.1 分析得知，该零件的尺寸精度要求有：（1）外轮廓尺寸：140 和 140 的精度等级为未注尺寸公差按 IT12 控制，厚度尺寸 25 的精度等级为未注尺寸公差按 IT12 控制，表面粗糙度为Ra3.2um。（3）凸台：尺寸精度等级为 IT7 级，表面粗糙度要求为 Ra3.2um。其余未注尺寸公差按 IT12 控制，未注表面粗糙度为 Ra3.2um。综上所述，该零件的加工精度要求一般，在数控加工中比较容易保证。83 零件的工艺规程设计3.1 毛坯的选择毛坯是用来加工各种工件的坯料,毛坯的生产方法主要有:铸造、锻造、焊接、冲压件,以及各种型材也可以用作毛坯，该零件的毛坯类型可选择型材毛坯。毛坯图的尺寸都是在零件图尺寸的基础上，加减总加工余量得到毛坯尺寸，毛坯各面的设计基准一般同零件图一致。笔者认为这种设计方法并不合理，这是因为从毛坯尺寸的作用来讲并不要求它和零件图一致，对它提出的要求是:(1)保证它在机械加工时有最均匀合理的粗加工余量：(2)保证非加工面与加工面有最准确的位置及尺寸。该零件为板类零件，故其毛坯选择为板材，毛坯材料为 45#，毛坯尺寸为140mm140mm30mm。3.2 数控设备选择数控设备选择3.2.1 根据零件的结构及形状特点根据零件的结构及形状特点,选择机床的类型选择机床的类型考虑到该零件的加工是单件小批量生产，并且属于平面类零件，内轮廓由多个圆弧相切构成，所以采用不采用车床加工而铣床加工，该零件的内凹槽及其岛屿难以测量，采用普通机床不能控制其尺寸，零件表面质量和位置精度比较高，需要加工的面比较多，在普通机床上不容易加工，而数控加工中心刚性好，制造和对刀精度高，以及能方便和精确地进行人工补偿和自动补偿，所以适合加工此零件，另外，工件的一次装夹可完成零件的大部分轮廓，可以提高加工工件的位置精度。综合以上分析并根据学校现有设备,本工件选择华中数控加工中心进行加工。3.2.2 根据零件的外形及尺寸特点根据零件的外形及尺寸特点,选择机床的规格选择机床的规格数控机床的最主要规格是几个数控轴的行程范围和主轴电机功率。该零件由多个圆弧相切构成，需要保证其位置精度和形状精度，必须选择主轴两轴半以上联动的机床进行加工。一般情况下加工工件的轮廓尺寸应在机床的加工空间范围之内，这是出于安装夹具考虑的。根但工件和夹具、机床的总重量不能超过工作台的额定负载。考虑该工件用虎钳装夹，以及工件加工时不与机床交9换刀具的空间干涉、与机床防护罩等附件发生干涉等系列问题。数控机床的主电机功率在同类规格机床上也可以有各种不同的配置，一般情况下反映了该机床的切削刚性和主轴高速性能。为保证高精度、高效率，刀架在切削加工中平稳无震动，主轴有较高径向承载能力，我所选用的机床型号为 VMC750E。3.2.3 根据零件的加工精度及表面质量要求，选择机床的精度等级根据零件的加工精度及表面质量要求，选择机床的精度等级典型零件的关键部位加工精度要求决定了选择数控机床的精度等级。数控机床根据用途又分为简易型、全功能型、超精密型等，其能达到的精度也是各不一样的。简易型目前还用于一部分车床和铣床，其最小运动分辩率为0.01mm，运动精度和加工精度都在(0.030.05)mm 以上。超精密型用于特殊加工，其精度可达 0.001mm 以下。由于我所要加工的零件在精度与表面质量上要求不是太高，所以加工精度保证在 0.01mm 就可以了。3.3 工艺设计工艺设计3.3.1 加工方法选择加工方法选择选择基本原则有二。一是工件表面光洁度要求较高；二是加工零件数量较少。 选择锻件加工的原则有：对工件材质和强度有要求，材料要求不能选择铸造、型材加工等，所以必须选择锻造。 选择铸件加工的原则：1、材选择车削的基本原则有二。一是工件表面光洁度要求较高；二是加工零件数量较少。 选择锻件加工的原则有：对工件材质和强度有要求，材料要求不能选择铸造、型材加工等，所以必须选择锻造。 选择铸件加工的原则：1、材质的要求；2、数量的要求；3、低廉的加工费。 质的要求；2、数量的要求；3、低廉的加工费。3.3.2 加工顺序确定加工顺序确定数控加工工步顺序安排的一般原则：1）先粗后精；2）先近后远；3）内外交叉；4）保证工件加工刚度原则；5）同 一把刀能加工内容连续加工原则。该零件的加工将粗精加工分开，先粗后精，有利于保证表面加工质量。先加工对工件10刚性变形小的表面，保证工件加工刚度原则。采用同一把刀能加工内容连续加工原则，减少换刀时间缩短刀具移动距离，减少辅助时间。对于多台不同的数控机床、多道工序才能完成加工的零件,工序的划分自然以机床为单位来进行。而对于需要很少的数控机床就能加工完零件全部内容的情况,数控加工工序的划分一般按照下列方法进行： 以一次安装所进行的加工作为一道工序。以一个完整数控程序连续加工的内容作为一道工序。以工件上的结构内容组合用一把刀具加工为一道工序。以粗、精加工划分工序。所以综合考虑具体情况和经济性,机床设备、现有的工装设备等因素,为了更好的完成加工, 我模拟了 2 个加工工序方案。方案一:以装夹划分需要两道工序。工序一，第一次装夹然后进行粗精加工使工件达到加工精度。工序二，掉头装夹进行粗精加工。方案二:以粗精加工划分需要两道工序。工序一，第一次装夹然后进行粗加工，掉头再进行粗加工。工序二，装夹工件进行精加工，再掉头，再进行精加工。经过比较方案二要比方案一多装夹 2 次，在同样保证加工精度的情况下明显方案一更为方便快捷提高了工作效率所以我选择方案一做为我设计的零件的数控加工工序，以一次安装所进行的加工作为一道工序,以安装的加工作为工序,我的零件共需要两次装夹,分别进行粗加工、精加工。这样两道工序就能完成零间的加工,定位基准可以得到很好的保证,不会出现定位误差。每次装夹都要对刀,这样就只对刀两次,保证了刀位误差。基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择：对牵引头这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。以零件的上端面加工平面作为粗基准。选取已加工的内圆为精基准。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：3.3.3 定位基准及装夹方式的确定定位基准及装夹方式的确定1 选择定位基准选择定位基准（1）粗基准的选择原则选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，并注意尽快获得精基面。本轴类配合件的加工应遵循的原则有：（1）合理分配加工余量原则（2）保证零件相互位置要求原则11（3）夹紧原则（4）不重复使用原则本次设计的轴类配合件粗基准的选择遵循的是合理分配加工余量原则，所选的基准为零件的外圆柱表面。2）精基准的选择原则选择精基准时，主要考虑保证加工精度。本轴类配合件数控加工工艺规程制订的加工应遵循的原则有：（1）基准重合原则 轴类配合件数控加工工艺规程制订为轴类零件即选用外表面基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合误差。（2） 自为基准原则 选择加工表面本身作为定位基准，本零件对加工表面没有太高的尺寸精度要求，所以不必考虑此原则。（3）互为基准原则 当对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时，需要用两个表面互相作为基准，反复进行加工，以保证位置精度要求。（4）所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。无论是精基准还是粗基准的选择，上述原则都不可能同时满足，有时还相互矛盾的，因此，选择根据实际情况分析，权衡利弊，保证其主要要求。定位基准有粗基准和精基准两种，用未加工过的毛坯表面作为定位基准称为粗基准，用己加工过的表面作为定位基准称为精加工。除第一道工序用粗基准外，其余工序都应使用精基准。选择定位基准要遵循基准重合原则，即力求没计基准、工艺基准和编程基准统一，这样做可以减少基准不重合产生的误差和数控编程中的计算量，并且能有效地减少装夹次数。经分析，确定该零件的粗基准为毛坯底面及毛坯外轮廓；精基准以设计基准为精基准，即底面及零件外轮廓侧面。 。3.3.4 装夹方式的选择装夹方式的选择经分析，该零件需要进行两次装夹方能完成零件的加工。在第一次装夹时为铣削零件的底面，采用平口虎钳进行装夹；第二次装夹时加工零件的上表面，此次装夹可以以加工好的底面及外边进行定位，用虎钳压紧即可。123.3.5 刀具选择刀具选择对刀点是用来确定刀具与工件的相对位置的关系点,是确定共建坐标系与机床坐标系的关系点。对刀就是将刀具的刀位点置于对刀点上，以便建立工件坐标系。本零件采用手动对刀。.1 正确选择对刀方式正确选择对刀方式对刀的准确程度将直接影响加工精度，因此，对刀操作一定要仔细，对刀方法一定要同零件加工精度要求相适应。 加工中心上几种对刀方法：1.对刀点为圆柱孔的中心线时：（1）采用杠杆百分表（或千分表）对刀 （2）采用寻边器对刀2.对刀点为两相互垂直直线的交线时：（1）采用碰刀方式（或试切）对刀 （2）采用寻边器对刀3.机外对刀仪对刀4.刀具 Z 向对刀由于该零件是单件小批生产，精度不是很高，并且加工、对刀条件有限，所以本零件采用手动对刀。其操作步骤为:a.将所用铣刀装到主轴上并使主轴中速旋转；b.手动移动铣刀沿+X 方向靠近被测边，直至铣刀周刃轻微接触到工件表面，即听到刀具与工件的摩擦声但没有切屑；c.保持 X、Y 坐标不变，将铣刀沿+Z 向退离工件；d.将机床坐标 X 置零，并 X 向工件另一侧移动，直至铣刀周刃轻微接触到工件表面。将数值记下，并沿 X、+Z 向移动刀具到数值的一半，并输到机床坐标系；e.采用同样方法对 Y 轴，并将数值输到机床坐标系；f.将 Z 周向下移动直至听到刀具与工件的摩擦声，将数值输入机床坐标系；2 2 选择合理的对刀点及换刀点选择合理的对刀点及换刀点利用机床的坐标显示确定对刀点在机床坐标系中的位置，从而确定工件坐标系在机床坐标系中的位置。为提高零件的加工精度，减少对刀误差，对刀点应尽量选在零件的设计基准或工艺基准上。该零件的对刀点选在机床主轴轴线与端面的交点。该对刀点与工件坐13标系原点重合，并且容易确定，符合对刀点的选择原则。对刀点选定后，便确定了机床坐标系和零件坐标系之间的位置关系。该零件在加工过程中需要进行换刀，故编程时应考虑不同工序之间的换刀位置（即换刀点） 。为避免换刀时刀具与工件及夹具发生干涉，换刀点应设在工件的外部。我采用一固定换刀点即距工件上表面 200mm 的位置，是出于安全考虑，符合换刀点的选择原则，既避免撞刀，避免空行程。3.4 加工顺序的安排工件的机械加工工艺路线中要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此，当拟定工艺路线时要合理、全面安排好切削加工、热处理和辅助工序的顺序。加工顺序的安排原则：先粗后精、先面后孔、基面先行。根据该以上原则，确定该零件的加工顺序为：铣上平面铣外轮廓铣四条圆弧凸台钻铰 60H7 孔镗 72 孔钻攻丝 M80X1 螺纹孔。144 设备及其工艺装备的确定4.1 机床的选择由于该零件属于单件小批量生产，因此不用考虑生产效率等问题，只要在能够保证其精度要求的前提下选择相应的设备进行加工即可，但为了减少人为的换刀量，根据现有的数控机床，确定选择由云南 CY 集团有限公司生产的VMC750E 系列数控立式加工中心，其主要技术参数如下：系统配置： FANUC 工作台面积(mm)：460950(5001050) 行程(X-Y-Z)(mm)：800500550主轴锥孔：BT40 主功率(KW)：7.5/11 主轴变速系统转速(rpm)：50-6000 伺服 机床结构：台湾主轴、全防护、贴塑滑轨、电柜空调 备注：16 把斗笠式刀库、20 把圆盘式刀库 机床重量(吨)：64.2 刀具的选择合理的选择数控加工的刀具、夹具，是工艺处理工作中的重要内容，在数控加工中产品的加工质量和劳动生产率在很大程度上将受到刀具、夹具的制约，虽其大多数刀具、夹具与普通加工中所用的刀具、夹具基本相同，但对一些工艺难度较大或其轮廓、形状等方面较特殊的零件加工，所选用的刀具、夹具必须具有较高要求，或需做进一步的特殊处理，以满足数控加工的需求。一般优先采用标准刀具，必要的时候可以采用各种提高生产率的复合刀具及其他一些专用刀具。此外，应结合实际情况，尽可能选用各种先进刀具，如可转位刀具、整体硬质合金刀具、陶瓷涂层刀具等。刀具的类型、规格和精度等级应符合加工需求，刀具材料应与工件材料相适应。数控加工所用的刀具在刀具性能上应高于普通加工中所用的刀具。所以选择数控加工刀具时，还应考虑以下几个方面：切削性能好 数控加工能采用大的背吃刀量和高进给速度，刀具必须要有能够承受高速切削和强力切削的性能。同时，同一批刀具在切削性能和刀具15寿命方面一定要稳定，以便实现按刀具寿命换刀或由数控系统对刀具寿命进行管理。精度高 为适应数控加工的高精度和自动换刀等要求，刀具必须具有较高的精度，如有的整体式立铣刀的径向尺寸精度达到 0.005mm 等。可靠性高 要保证数控加工中不会发生刀具意外损伤及潜在缺陷而影响到加工的顺利进行，要求刀具及与之组合的附件必须具有很好的可靠性及较强的适应性。耐用度高 数控加工的刀具，不论在粗加工或精加工中，都应具有比普通机床加工所用刀具更高的耐用度，以尽量减少更换或修磨刀具及对刀次数，从而提高数控机床的加工效率及保证加工质量。断屑及排屑性能好 数控加工中，断屑和排屑不像普通机床加工那样，能及时由人工处理，切屑易缠在刀具和工件上，会损坏刀具和划上工件上已加工表面，甚至会发生伤人和设备事故，影响加工质量和机床的顺利、安全，所以要求刀具应具有较好的断屑和排屑性能。综上所述，零件上、下表面加工时采用端铣刀加工，根据工件的宽度选择端铣刀直径，使得铣刀工作时有合理的切入/切出角；切铣刀直径应尽量包容整个工件加工宽度，以提高加工精度和效率，并减少相邻两次进给之间的接刀痕。表 4.1 就是该零件加工所需要用到的所有刀具。表表 4.14.1 刀具卡片刀具卡片零件名称板类零件工序号刀具编号刀具规格和名称数量加工表面T0132 面铣刀1铣工件的上表面T028 球铣刀1铣削外轮廓T0358mm 立铣刀1钻 60 H7 底孔T0460 铰刀1铰 60 H7 孔T0572 镗刀1镗 72 孔T0678 镗刀1镗 M80X1 底孔T07攻丝 M80X11M80X1 丝锥T086.8 麻花钻1钻 4-M8 底孔1T09攻丝 4-M81M8 丝锥165 切削用量的选取数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。切削用量：“三要素”是指刀具在切削过程中的运动参数。“三要素”是指：切削速度，进给量，背吃刀量。选择切削用量时考虑的因素：（1）切削加工生产率在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素 ap、f、v 均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。 （2）刀具寿命 切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为 v、f、ap。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的进给量；最后求出切削速度。（3）加工表面粗糙度精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素 ap、f、v 均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。 （4）刀具寿命 切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为 v、f、ap。因此，从保17证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的进给量；最后求出切削速度。（5）加工表面粗糙度 精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。根据以上因素，确定该零件的切削用量如数控加工工序卡所示。186 工艺卡片6.1 工艺过程卡序号序号工序名称工序名称工序内容工序内容设备及工装设备及工装1备料制造毛坯 140mm140mm30mm2铣铣上平面铣外轮廓铣削加工中心3铣钻铰 60H7 孔72 镗孔钻孔攻丝M80X1钻攻丝 4-M8 孔。铣削加工中心4检验手检5钳去毛刺6入库入库6.2 数控加工工序卡工序卡一夹具名称夹具名称机用平口虎钳使用设备使用设备铣削加工中心工序号工序号2程序编号程序编号O0001工步工步号号工步内容工步内容刀具刀具主轴转数主轴转数(r/min)(r/min)进给速度进给速度(mm/min)(mm/min)被吃刀量被吃刀量/mm/mm1铣上平面，控制表面粗糙度 3.2T0160015032铣外轮廓T0212001503.53钻 60 H7 底孔T03120012024铰 60H7 孔T048501501.55镗 72 孔T05120015026镗 78 孔T06120012027攻丝 M80X1T07120012028钻 4-M8 孔中心孔T088501501.59钻 4-M8 底孔T0912001502197 数控加工程序的编制7.1 CAM 编程的一般步骤零件模型加工模块指定加工环境分析/生成辅助几何生成/修改“父”组程序次序 加工刀具 几何体 加工方法生成/修改操作产生刀具路径校核后处理表 3-1 CAM 编程的一般步骤数控编程方法可分为手工编程和自动编程两种。（1）手工编程是指主要由人工来完成数控机床程序编制各个阶段的工作。当被加工零件形状不十分复杂和程序较短时，都可以采用手工编程的方法。（2）自动编程自动编程是指借助数控语言编程系统或图形编程系统，由计算机来自动生成零件加工程序的过程。编程人员只需根据加工对象及工艺要求，借助数控语言编程系统规定的数控编程语言或图形编程系统提供的图形菜单功能，对加工过程与要求进行较简便的描述，而由编程系统自动计算出加工运动轨迹，并输出零件数控加工程序。由于在计算机上可自动地绘出所编程序的图形及进给轨迹，所以能及时地检查程序是否有错，并进行修改，得到正确的程序。为了节省编程时间，提高效率，保证刀具路径的正确性，选择该零件程序使用 ug 软件进行自动编程。7.2 编程坐标系的确定由零件图可知，该零件的设计基准在零件的对称中心上，故在编程时将其20编程原点设置在此处能够方便对刀和编程。7.3 走刀路线的生成该零件结构形状比较复杂，故选用 UG 软件进行自动生成刀具轨迹，其各工序工步的轨迹路线如下：7.3.1 上表面走刀路线上表面走刀路线 7.3.27.3.2外轮廓外轮廓走刀路线走刀路线217.3.37.3.3铣铣 4 处圆弧凸台处圆弧凸台走刀路线走刀路线钻铰钻铰 60H7 孔孔钻孔攻丝钻孔攻丝 2-M8 孔孔227.4 仿真加工后处理程序237.5 程序清单%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X2.7634 Y-2.6887 S0 M03N0050 G43 Z1.4961 H00N0060 Z.6299N0070 G1 Z.5118 F9.8 M08N0080 X2.5797N0090 X-2.5797N0100 X-2.7634N0110 Z.629924N0120 G0 Z1.4961N0130 X2.9369 Y-2.5153N0140 Z.6299N0150 G1 Z.5118N0160 X2.7532N0170 X-2.7532N0180 X-2.9369N0190 Z.6299N0200 G0 Z1.4961N0210 X2.9921 Y-2.3418N0220 Z.6299N0230 G1 Z.5118N0240 X2.8622N0250 X.6159N0260 G2 X-.6159 I-.6159 J2.3418N0270 G1 X-2.8622N0280 X-2.9921N0290 Z.6299N0300 G0 Z1.4961N0310 X2.9921 Y-2.1683N0320 Z.6299N0330 G1 Z.5118N0340 X2.8622N0350 X1.0778N0360 Z.6299N0370 G0 Z1.4961N0380 X2.9921 Y-1.9949N0390 Z.6299N0400 G1 Z.5118N0410 X2.8622N0420 X1.6745N0430 G2 X1.5548 I-.0598 J.1019N0440 G1 X1.3726N0450 Z.6299N0460 G0 Z1.4961N0470 X2.9921 Y-1.8214N0480 Z.6299N0490 G1 Z.5118N0500 X2.8622N0510 X1.8533N0520 Z.6299N0530 G0 Z1.4961N0540 X2.9921 Y-1.6479N0550 Z.629925N0560 G1 Z.5118N0570 X2.8622N0580 X2.0064N0590 Z.6299N0600 G0 Z1.4961N0610 X2.9921 Y-1.4745N0620 Z.6299N0630 G1 Z.5118N0640 X2.8622N0650 X1.9208N0660 Z.6299N0670 G0 Z1.4961N0680 X2.9921 Y-1.301N0690 Z.6299N0700 G1 Z.5118N0710 X2.8622N0720 X2.0423N0730 Z.6299N0740 G0 Z1.4961N0750 X2.9921 Y-1.1275N0760 Z.6299N0770 G1 Z.5118N0780 X2.8622N0790 X2.1429N0800 Z.6299N0810 G0 Z1.4961N0820 X2.9921 Y-.9541N0830 Z.6299N0840 G1 Z.5118N0850 X2.8622N0860 X2.2256N0870 Z.6299N0880 G0 Z1.4961N0890 X2.9921 Y-.7806N0900 Z.6299N0910 G1 Z.5118N0920 X2.8622N0930 X2.2922N0940 Z.6299N0950 G0 Z1.4961N0960 X2.9921 Y-.6071N0970 Z.6299N0980 G1 Z.5118N0990 X2.862226N1000 X2.3441N1010 Z.6299N1020 G0 Z1.4961N1030 X2.9921 Y-.4337N1040 Z.6299N1050 G1 Z.5118N1060 X2.8622N1070 X2.3823N1080 Z.6299N1090 G0 Z1.4961N1100 X2.9921 Y-.2602N1110 Z.6299N1120 G1 Z.5118N1130 X2.8622N1140 X2.4074N1150 Z.6299N1160 G0 Z1.4961N1170 X2.9921 Y-.0867N1180 Z.6299N1190 G1 Z.5118N1200 X2.8622N1210 X2.4199N1220 Z.6299N1230 G0 Z1.4961N1240 X2.9921 Y.0867N1250 Z.6299N1260 G1 Z.5118N1270 X2.8622N1280 X2.4199N1290 Z.6299N1300 G0 Z1.4961N1310 X2.9921 Y.2602N1320 Z.6299N1330 G1 Z.5118N1340 X2.8622N1350 X2.4074N1360 Z.6299N1370 G0 Z1.4961N1380 X2.9921 Y.4337N1390 Z.6299N1400 G1 Z.5118N1410 X2.8622N1420 X2.3823N1430 Z.629927N1440 G0 Z1.4961N1450 X2.9921 Y.6071N1460 Z.6299N1470 G1 Z.5118N1480 X2.8622N1490 X2.3441N1500 Z.6299N1510 G0 Z1.4961N1520 X2.9921 Y.7806N1530 Z.6299N1540 G1 Z.5118N1550 X2.8622N1560 X2.2922N1570 Z.6299N1580 G0 Z1.4961N1590 X2.9921 Y.9541N1600 Z.6299N1610 G1 Z.5118N1620 X2.8622N1630 X2.2256N1640 Z.6299N1650 G0 Z1.4961N1660 X2.9921 Y1.1275N1670 Z.6299N1680 G1 Z.5118N1690 X2.8622N1700 X2.1429N1710 Z.6299N1720 G0 Z1.4961N1730 X2.9921 Y1.301N1740 Z.6299N1750 G1 Z.5118N1760 X2.8622N1770 X2.0423N1780 Z.6299N1790 G0 Z1.4961N1800 X2.9921 Y1.4745N1810 Z.6299N1820 G1 Z.5118N1830 X2.8622N1840 X1.9208N1850 Z.6299N1860 G0 Z1.4961N1870 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