（机械电子工程专业论文）数控加工专用夹具设计.pdf

摘要 摘要 数控加工是现代生产企业常用的机械加工方法，它有着诸如加工精度高，生产效 率高，能加工复杂工件等优点。但某些零件不能直接采用数控加工，例如圆柱形的胚 料就要经过专用的夹具设计才可以采用数控加工的方法。现代产品都有样式多变、小 批量等特点。如何提高生产效率，降低成本就显得越来越重要。 本文以加工一批锁芯零件为例，首先设计一套可行的加工方案，通过车削、铣削、 钻孔等加工方法完成。铣削工序是本方案的难点，针对铣削工序需要设计一套专用的 夹具，使数控加工变为可能。 在参阅了大量相关文献资料的基础上，选取零件数量，加工时间，加工成本等参 数建立数学模型，计算出每次加工的零件数量，从而得出夹具设计的基本数据。 本文还利用m a s t e rc a m 软件对零件的加工过程进行仿真，利用y h m 6 0 0 型数控铣 床进行实际加工，通过分析对比加工时间，说明设计方案的可行。 最后比较利用专用夹具批量生产和单件生产的效率，进一步体现了专用夹具设计 的经济价值。 关键词：数控加工；m a s t e rc a m ：专用夹具 广东工业大学硕士学位论文 a b s t r a c t n cm a c h i n i n gi sam o d e mp r o d u c t i o ne n t e r p r i s eo fm a c h i n i n gm e t h o d ，i th a ss u c ha s t h ep r o c e s s i n go fh i g hp r e c i s i o n , h i g hp r o d u c t i o ne f f i c i e n c y , c a l lp r o c e s sw o r k p i e c e sw i t h c o m p l e xe t c b u ts o m ep a r t sn o td i r e c t l yu s i n gc n cm a c h i n i n g ，s u c ha sc y l i n d r i c a lb i l l e t w i l lb et h r o u g had e d i c a t e df i x t u r ed e s i g nc a l lb eu s e di nn u m e r i c a lc o n t r o lm a c h i n i n g m o d e m p r o d u c th a sv a r i e ds t y l e s ，s m a l lb a t c ha n do t h e rc h a r a c t e r i s t i c s h o wt oi m p r o v et h e p r o d u c t i o ne f f i c i e n c y , r e d u c et h ec o s tb e c o m e sm o r ea n dm o r ei m p o r t a n t i nt h i sp a p e r , i nt h ep r o c e s s i n go fal o c kc o r ep a r t sa sf i ne x a m p l e f i r s tt od e s i g nas e to f f e a s i b l ep r o c e s s i n gs c h e m e ，b yt u r n i n g ，m i l l i n g ，d r i l l i n gf i n do t h e rp r o c e s s i n gm e t h o d m i l l i n gp r o c e s si st h ed i f f i c u l t y , f o rm i l l i n gp r o c e s s e sn e e dt od e s i g nas p e c i a lf i x t u r e ， n u m e r i c a lc o n t r o lp r o c e s s i n gb e c o m e sp o s s i b l e t h r o u g hal a r g en u m b e ro fr e l a t e dl i t e r a t u r e s ，t os e l e c tt h en u m b e ro fp a r t s ，p r o c e s s i n g t i m e ，p r o c e s s i n gc o s tp a r a m e t e r s t oe s t a b l i s ham a t h e m a t i c a lm o d e l ，c a l c u l a t ee a c h p r o c e s s i n gp a r tn u m b e r , s ot h a tt h ef i x t u r ed e s i g no ft h eb a s i cd a t a t h i sp a p e ra l s ou s e sm a s t e rc a ms o f t w a r eo nm a c h i n i n gp r o c e s ss i m u l a t i o n , u s i n gt h e y h m 6 0 0n u m e r i c a lc o n t r o l m i l l i n gm a c h i n et h r o u g ha n a l y z i n gt h e a c t u a lp r o c e s s i n g ， p r o c e s s i n gt i m e ，d e s c r i p t i o no fd e s i g ns o l u t i o n s f i n a l l y , c o m p a r i n gt h eu s eo fs p e c i a lf i x t u r e f o rb a t c hp r o d u c t i o na n dp r o d u c t i o n e f f i c i e n c y , a n df u r t h e rd e m o n s t r a t e st h ee c o n o m i cv a l u eo fs p e c i a lf i x t u r ed e s i g n k e yw o r d s ：n cm a c h i n i n g ，m a s t e rc a m ，s p e c i a lf i x t u r e c o n t e n t s c o n t e n t s i n t r o d u c t i o n ( c h i n e s e ) a b s t r a c t c o n t e n t s ( c h i n e s e ) c o n t e n t s i c h a p t e r 1p r e f a c e 1 1 1r e s e a r c hb a c k g r o u n da n ds i g n i f i c a n c eo fi s s u e 1 1 2c u r r e n tr e s e a r c hc o n d i t i o n sc o n c e m e dw i t hi s s u ei n s i d ea n do u t s i d eo fc h i n a 3 1 3o r i g i no f i s s u ea n dm a i nc o n t e n t s 5 1 3 1o r i g i no f i s s u e 5 1 3 2m a i nc o n t e n t s 5 1 4s u m m a r y 6 c h a p t e r 2s u m m a r yo fm a s t e rc a m 9 0 7 2 1t h e p r o d u c t i o n c h a r a c t e r i s t i c sa n da p p l i c a t i o no fm a s t e rc a m 7 2 2t h ef u n c t i o no fm a s t e rc a m 7 2 3t h ec n c m a c h i n i n gp r o c e s so fm a s t e rc a m 9 2 4s u m m a r y 10 c h a p t e r 3t h e p r o c e s s i n gt e c h n o l o g yd e s i g no fl o c kp a r t s 11 3 1p r o c e s s i n gt e c h n o l o g yd e s i g n 11 3 1 1p r o c e s sa n dc o m p o s i t i o n 11 ：；1 2p r o c e s sa n df o r m u l a t i o n 1 ：1 3 1 3p r o d u c t i o np r o g r a m 1 2 3 1 4 a n a l y s i sa n dd e s i g no f p r o c e s se x a m i n a t i o np a r t s 1 3 3 1 5t h ec h o i c eo f b l a n k 1 3 3 1 6c r a f tr o u t ef o r m u l a t i o n 1 4 3 1 7m a c h i n et o o l sa n dp r o c e s se q u i p m e n ts e l e t i o n 18 v 。1 。 ：，。_ l 兰i 三兰查耋至垒呈兰篁耋窒三。；。；。：，。，。：。一 3 1 8t h ea m o u n to fc u r i n ga n dm a n h o u rd e t e r m i n a t i o n 2 0 3 2t h el o c kc o r ep a r tp r o c e s sd e s i g n 2 4 3 3s u m m a r y 2 5 c h a p t e r 4d e s i g no fs p e c i a lf i x t u r e 2 6 4 1m a c h i n et o o lf i x t u r ed e s i g n 2 6 4 2t h el o c kc o r ep a np r o c e s sd e s i g n 3 0 4 3s u m m a r y ”3 4 c h a p t e r 5s o l i dp r o c e s s i n ga n dc o m p a r e t i v ea n a l y s i s 3 5 5 1s o l i da n a l y s i s - 3 5 5 2c n c p r o g r a m m i n gs t e p s - 3 5 5 2 1s o l i da n a l y s i s ”3 5 5 2 2t h et o o lp a t hd e s i g n 3 9 5 2 3s o l i dc u t t i n gt e s t 4 4 5 3s p e c i a lf i x t u r em o d e l 4 6 5 4s p e c i a lf i x t u r ef o rc l a m p i n gp a n ss o l i dc t t i n gt e s t 4 7 5 5p o s tp r o c e s s i n gi nm a s t e rc a m 4 7 5 5 1g e n e r a t i o no f c u t t e rl o c a t i o n d a t af i l e 4 7 5 5 2n cp r o c e s s i n gp r o g r a m 4 9 5 6t h ee x p e r i m e n t a lp r o c e s sa n dr e s u l t sa n a l y s i s ”5 1 5 7s p e c i a lf i t u r ef i x t u r ep a r t sp r o c e s s i n ga n a l y s i s 5 5 5 8s u m m a r y 5 5 c o n c l u s i o n 5 6 r e f b l - e n c e ”5 8 p u b l i s h e dd u r i n gs t u d y i n gf o rm a s t e r sd e g r e et h e s i s 6 1 s t a t e m e n to fb e i n go r i g i n a l ”6 2 a c k n o w l e d g e m e n t ”6 3 v i 第一章绪论 1 1 课题背景与意义 第一章绪论 数控( n u m e r i c a lc o n t r 0 1 ) 指用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种 方法。 数控机床( n u m e r i c a lc o n t r o lt o o l s ) 是指机床上的操作命令以数字的形式来描述，工 作过程按规定程序自动进行的自动化机床。 数控加工与传统加工的工艺规程从基本上来说是相同的。其主要区别在于数控加 工是根据被加工零件的零件图和技术要求，自动生成以数码表示的程序，然后输入到 数控系统中，控制刀具与工件的相对运动，加工出合格零件的方法。现代的各种产品 样式多变、批量小、形状复杂、精度高，数控加工可以很好地解决传统加工的敏捷度 不高的问题，并能实现高效的自动化加工。 1 数控加工的主要优点如下： ( 1 ) 自动化程度高。 数控加工过程是按照输入程序自动完成加工的过程，可以减轻工人的劳动强度。 同时对操作者的知识结构和文化程度要求相应提高。 ( 2 ) 加工精度高，零件的一致性好。 加工精度是数控加工的突出特点，而且数控加工的加工精度不受零件形状复杂程 度的影响。一些复杂形状的零件用普通机床难以保证精度，甚至无法加工，但用数控 机床往往能达到很好的效果。另外，数控加工减少了人为误差，使同一批零件加工的 质量稳定有保证。 ( 3 ) 能加工复杂型面。 先进的数控机床往往是多轴联动，其运动方向的任意性和可控性使其能胜任传统 力n - r _ 方法难以完成或者无法进行的复杂型面加工。 ( 4 ) 生产效率高。 数控加工的加工效率很高，一般是普通机床的2 3 倍。在生产形状复杂、换刀次 数多等复杂零件时，数控加工可提高十几倍甚至几十倍的生产率。数控加工自动化程 度高，能自动换刀和自动对刀等功能，而且能够在一次装夹中能完成很多，甚至全部 广东 r k 大学硕士学位论丈 表面的加工，不用多次装夹，影响精度。数控加工中，用好的刀具可采用很大的切削 用量，有效地提高了加工效率。 ( 5 ) 劳动条件好。 数控加工零件的自动化程度高，对操作者的技术要求不高，同时减低了劳动强度， 改善了劳动条件。 ( 6 ) 便于生产和管理。 数控加工时主要是执行加工程序来控制刀路，因此能比较准确地预估加工零件的 时间，由于刀库的存在，减轻了工夹具的管理工作，同时也减少了废品率及刀具的损 坏率。这些都能提高管理水平。 ( 7 ) 便于实现计算机辅助设计与制造。 数控加工采用数字信息来通讯，可以与计算机辅助设计和制造( c a d c a m ) 系统 驳接，构成一体化的系统。我们可以用因特网( i m e m e t ) 、内联网( i n t r a n e t ) 和外联网 ( e x t r a n e t ) 进行远程的故障诊断及维修，使我们的数控加工可以实现分散化、网络化 的生产和维修。制造过程的网络化、智能化是数控系统发展的未来方向。 2 数控加工虽然具有以上诸多的优点，但同时也存在不足之处： ( 1 ) 加工成本比传统的加工方法要高。 数控机床的价格一般是同类通用机床的几倍甚至几十倍。此外，零配件价格较高， 维修成本也高。再加上配套的编程设施、计算机及外部设备等，其产品成本大大高于 通用机床。 ( 2 ) 加工中难以调整。 由于数控机床是按程序自动加工的，一般很难在加工过程中进行适时的人工调整， 即使可以做局部修正，但可调的范围也很有限。 ( 3 ) 维修困难。 数控机床是技术密集型的机电一体化产品，增加了微电子维修方面的困难，一般 均需配备技术素质较高的维修人员与较好的维修设备。 数控加工程序是数控加工中的关键，加工零件的成型质量和数控加工的效率主要 取决于加工程序的优良。数控加工编程是把零件的加工工艺过程、工艺参数、机床和 刀具相对运动等加工信息通过数控语言反映在程序里面。为了区别数控系统的内部程 序( 系统软件) 及自动编程用的零件的程序，我们把从外部输入的直接用于加工的程 序称为数控加工程序，简称为数控程序。 2 第一章绪论 数控机床所使用的程序是按照一定的格式并以代码的形式编制的。不同公司的数 控系统采用的数控程序的代码和编写格式也不尽相同，因此我们应该按照机床编程手 册中的规定进行编制程序。首先，分析图样规定的技术要求、零件的尺寸精度和几何 形状等内容，确定加工方法和加工路线；进行数学计算，获得刀具轨迹数据；按特定 的代码和编写格式，把工件的尺寸、刀具运动中心轨迹、切削的工艺参数和辅助功能 等信息编制成加工程序，输入数控控制系统，数控系统根据程序控制机床自动地进行 加工。能否加工出符合要求的合格工件和提高数控机床的使用效率的关键是数控加工 程序的优劣。优秀的加工程序能使数控机床的工作更安全、可靠和高效。 加工程序的编制方法主要有手工编程和自动编程两种，现代数控编程的主流是计 算机辅助数控编程( 即自动编程) 。编程软件主要分为批处理命令方式为主的各种类型的 a p t 语言和以c a d 软件为基础的交互式c a d c a m n c 编程集成系统。现在广泛使用 的自动编程是c a d c a m 图形交互自动编程，采用c a d c a m 图形自动编程系统主要 是利用c a d 软件的建模功能把零件的几何形状绘制到计算机上，在图形交互方式下进乏 行定义、显示和编辑，得到符合零件尺寸的几何模型；调用合适的c a m 数控编程的模 板，采用人机交互的方式来确定几何模型、建立工件坐标系、确定刀具和加工参数， 生成机床的进给轨迹，最后调用特定的后处理生成合适的数控加工程序。 现代模具制造业面临着市场激烈的竞争，工业产品越来越多向多品种、小批量、 高质量、低成本的方向发展。用户总是希望模具产品外表光洁美观，成型精度和表面 质量高，交货周期短。模具数控加工是模具制造过程中的重要一环，同时也可以提高 模具的加工精度，提高加工效率，减少模具的制造周期。此外，飞机、汽车和轮船上的 主要的零配件对表面的形状和光洁度要求较高，希望其自由曲面形状的表面更光滑。 其模具的工作部分或相关电极一般是通过数控铣削进行加工的，其加工时间占整个模 具制造周期6 0 以上，而且切削加工时间是约占整个周期的3 0 , - - - , 5 0 。如果要是曲面 形状更光滑，势必会使切削时间加长。因此，如何让数控程序的优化，在保证其表面 质量的情况下减少切削时间，就成了一个亟待解决的问题。 1 2 国内外研究状况 模具的制造和使用很早就在中国出现了，但是没有理论化，未形成专门的行业。 直到2 0 世纪8 0 年代后期，中国的模具行业才得到重视和大力发展。踏入新世纪以来， 广东工业大学硕士学位论文 由于国家对模具行业的重视，加大了模具行业人才的培养，不仅国有模具企业有了很 大发展，三资企业，乡镇( 个体) 模具企业的发展也相当迅速。虽然中国模具行业发展很 快，但模具制造技术技术含量低，与发达国家仍有较大差距，制造出来的模具往往达 不到技术要求。因此我国每年都需要大量进口精密、大型、复杂、长寿命的模具。 我国模具制造和生产工艺总体上比国际先进水平落后很多，模具生产周期又比国 外的长。一方面，我国模具制造的加工精度低、表面粗糙度高、寿命短，难以加工复 杂的模具。另一方面，模具设计、加工和工艺装备等的工艺水平低。为了提高加工工 艺水平，国内也做了很多关于数控加工工艺参数和加工刀具路径等方面的研究。 我国最早的自动编程的研究是从系统s k c 一1 开始的，紧接着又有s k c 2 、s k c 3 和c a m 2 5 1 等系统面世。后来从“七五”开始引进国外的c a d c a m 系统， 如：e u c l i d 1 5 、u g 、c a d d s 、i - d e a s 等。我们通过研究这些软件，对其进行了二次 的开发，但收效甚微。 在引进的同时，我国也进行了c a d c a m 系统的研发工作。2 0 世纪8 0 年代以后， 集成化的数控编程系统的研发取得了一定的进展。如西北工业大学的p n u g n c 图形 编程系统和华中理工大学的三维n c 加工的软件h z a p t 等等。 到了2 0 世纪9 0 年代，我国的c a d c a m 软件有了一定的发展。如：北京北航海尔 软件有限公司研发的c a x a 电子图板和c a x a m e 制造工程师软件、华中理工大学机 械学院自主研发的c a d 和图纸管理软件c a d 等等。 总的来说，我国的数控起步晚，起点低，发展慢。虽然可能在某些方面接近了世 界水平，但在核心技术方面始终突破不大。 国外很早就开始了对c a d c a m 系统的研发工作。1 9 5 2 年，美国麻省理工学院( m i t ) 研发出了的一台三坐标数控铣床。第二年m i t 研发出了a p t 系统。 2 0 世纪6 0 年代，s u t h e r l a n d 教授提出了“s k e t c h p a d ”的理论。这是现代人 机对话的c a d c a m 系统的理论基础。随着a p t i h ( 多坐标立体曲面自动编程) 的研 发成功，编程不再需要依靠机床指令进行编程，从此可以用绘制图形来进行自动编程。 2 0 世纪7 0 年代，由于g n c 系统( 图形辅助数控编程) 的迅猛发展，开始出现了 计算机集成制造系统( c i m s ) 概念。如美国l o c h e a d 公司研发的c a d a m 系统和法国的 研发的c a t i a 系统等等。 2 0 世纪8 0 年代，c a d c a m 系统成功的把设计和g n c 结合成一个系统，如 i d e a s 、c a d d s 、u g 等等。 4 第一章绪论 1 3 本研究课题的来源及主要研究内容 1 3 1 本研究课题的来源 现代的产品的质量要求越来越高、更新换代速度快，导致模具制造业需要达到高 性能、高质量、制造周期短。而且由于现在模具行业的兴起，同行业之间的竞争激烈， 模具制造需要提高生产效率，降低制造成本，从而提高利润率和市场竞争力。数控技 术的广泛应用，使数控加工很好地完成了普通机械加工不能胜任的现代模具加工的要 求和任务。 数控加工技术已广泛应用于模具制造业，对于简单的模具零件，我们可以采用手 工编程的方法，但对于复杂的模具零件，必须借助于c a m 软件等自动编制软件编制加 工程序，如p r o e n g i n e e r 、u g 、c i m a r r o n 、m a s t e rc a m 等。 m a s t e rc a m 的c a m 模块是目前国内外数控加工领域中使用较为广泛的 c a d c a m 应用软件。m a s t e rc a m 的n c 模块具有强大的功能。其刀具轨迹生成方 法主要有车削、铣削、线切割等，其中铣削加工是其中的一个主要功能。零件的形状 主要通过m a s t e rc a m 的建模功能进行造型，而在n c 模块在对造型进行数控编程的过 程中，刀具轨迹和工艺参数的选择十分重要，不但决定了零件的质量，还决定着数控 机床的加工效率和生产利润。本文根据模具型腔加工的特点，基于m a s t e rc a m 分析了 如何对模具型腔数控铣削加工编程中一些不足，并对其加工刀路和工艺参数的确定进 行了一定的改进，运用其强大的仿真功能进行验证，最后进行实物加工验证。 1 3 2 本课题研究的主要内容 数控加工在现代模具制造中运用的越来越多，数控铣削能大幅提高加工质量，提 高精度和加工效率，降低生产成本。本文根据工程实例，加工一批3 0 0 0 件的锁芯零件， 设计一套专用夹具，通过数学模型分析，确定每次生产的零件数，以达到加工的目的， 同时大大降低生产成本。具体内容如下： 1 ) 对需要加工的锁芯零件进行了分析研究，确定加工的方法，包括：车削、铣削、 钻孔、攻丝等工序。 2 ) 设计专用夹具使铣削工序变为可能，同时考虑加工时间和成本，利用数学模型 分析的方法，确定专用夹具的一次加工数量。 5 广东工业大学硕士学位论文 3 ) 基于m a s t e rc a m 对锁芯零件实体模型建立分析，利用m a s t e rc a m 的c a m 功 能仿真加工，最后刀具轨迹n c 加工程序生成。 4 ) 对比单件加工和专用夹具批量加工的时间，验证专用央具设计方案的可行性和 设计的经济价值。 1 4 本章小结 本章给出了选题的背景和意义，阐述了国内外有关数控加工的现状，并提出了本 论文的主要工作。 6 第二章m a s t e rc a m 9 0 的概述 第二章m a s t e rc a m 9 0 的概述 2 1m a s t e rc a m 的产生、特点和应用 计算机的应用已渗透到各行各业，计算机在制造业中的应用产生了巨大影响。产 品制造过程中的关键技术环节包括设计、工艺规划、制造三大项目，目前计算机技术 均已很好第融入于其中，形成了工业界流行的计算机辅助设计( c a d ) 、计算机辅助工 艺规划( c a p p ) 、计算机辅助制造( c a m ) 。 m a s t e rc a m 是1 9 8 4 年由美国c n cs o f t w a r e 公司开发的一种目前国内外工业广泛 采用的c a d c a m 集成软件，以p c 为平台，在w i n d o w s 视窗环境下使用。利用这个软件， 可以辅助使用者完成产品的“设计一工艺规划一制造”全过程中核心的问题，而且轻松、 精确、高效。 2 2m a s t e rc a m 的功能 m a s t e rc a m9 0 版中包含四个模块：d e s i g n - 设计模块；m i l l - 铣削模块；l a t h e 一 车削模块；w i r e 一线切割模块。其中后三个模块完整地包含了d e s i g n 模块。设计者可 以根据实际需要进入相应的模块进行c a d c a m 工作。 m a s t e rc a m 注意完成三个方面的工作： 1 二维绘图和三维造型 在二维空间( 即平面上) 得到图形的过程称为绘图，二在三维空间里创建的是一 个虚拟形体，这种创建过程叫做三维造型。 可以非常方便地完成各种平面图形的绘制工作，并能方便地进行尺寸标注、图案 填充等工作。 可以非常直观地用多种方法创建规划曲面和复杂的异形曲面，而且能随意修改。 创建曲面模型的过程称为表面造型。 可以非常随意地创建各种基本实体，联合多种编辑功能可以创建任意复杂程度的 实体，并可灵活地修改。实体建模采用的是p a r a s o l i d 核心。构建实体的基本思想就 如小孩堆积木，所以其创建思路非常容易被人理解。创建实体模型的过程称为实体模 型。 7 广东工业大学硕士学位论丈 创建出来的三维模型或实体模型可以进行着色、赋材料和设置光照效果的处理， 这个过程又称为渲染，经过合理渲染的模型，加上能自由地对模型进行任意旋转和移 动，会产生逼真的效果。 2 生产刀具路径 m a s t e rc a m 的最终目的是将设计出来的作品进行加工，在电脑上仅能完成模拟的 加工，但能产生在数控机床上真实加工时所必需的加工程序。 加工必须使用刀具，只要被运动着的刀具接触到的材料都将被切除，所以刀具的 运动轨迹实际上就决定了零件加工后的形状，因而设计刀具的运动轨迹是至关重要的， 刀具的运动轨迹常称为刀具路径。 在m a s t e rc a m 中，可以凭借加工经验，利用软件提供的多项功能，完成刀具路径 的而设计工作，这个过程实际上是c a p p 中重要部分。 m a s t e rc a m 可以生成二维的刀具路径，即刀具在连续的切削过程中不下降或上升， 只在x ，y 方向联动，这样的刀具动作对m a s t e rc a m 来说比较简单。 曲面或非水平的实体面加工则可能需要同时控制x 、y 、z 三个方向的运动，例如 铣削球面，对手工操作而言是比较困难的，但数控机床就能轻松做到，还可以四轴联 动，五轴联动。m a s t e rc a m 中为三维的加工规划了1 0 多种加工方式，如放射状铣削、 流线铣削、投影铣削、平行式铣削、环绕等距铣削、插削式铣削等等，利用刀具运动 的不同轨迹和姿态加工出高质量的三维面。 可以选择合适的加工方式，生成三维刀具路径。 创建刀具路径中还要对刀具的选择，可以在软件中看到各种生产中常用的刀具， 还可以自己创新刀具。刀具的规格尺寸可以自由地选择和设置，另外，几个所需工艺 参数如速度，切削深度可以设计或自动计算出来。 3 生成数控程序，并模拟加工过程 在完成刀具路径规划的基础上，要对数控机床加工进行控制，还要一份对应于机 床上的控制系统的程序。m a s t e rc a m 可以在图形和刀具路径的基础上，进一步自动和 迅速地生成加工程序，并允许根据经验或加工实际条件进行修正和调整。这样的过程 称为后置处理。 m a s t e rc a m 中设置了一个功能齐全的模拟器，可以根据模拟加工过程判断刀具轨 迹和加工结果的正误。 第二章m a s t e rc a m 9 0 的概述 生成的数控程序( n c 程序) 可以直接传送到计算机相连的机床，数控机床安装程 序进行加工，而且加工过程和模拟加工过程一样。 2 3m a s t e rc a m 的数控加工流程 m a s t e rc a m 的一般数控加工流程如图2 - 1 所示。 零件图样分析 u 创建加工模型 u 确定加工机床，毛坯尺寸，加工方法，加工 参数，选择刀具 j 土 。，。、+ 1 生产刀具轨迹 r 否 x 后处理 u 生产数控加工程序 u 传人数控机床，进行实体加工 上 加工零件实体 图2 - 1 数控加工流程图 f i g 2 1n cm a c h i n i n gf l o wc h a r t 9 广东工业大学硕士学位论文 2 4 本章小结 本章介绍了m a s t e rc a m9 0 产生、特点、应用和功能，并描述了数控加工的一般 流程图。 l o 第三章锁芯零件加工工艺设计 第三章锁芯零件加工工艺设计 3 1 工艺规程设计 3 1 1 工艺过程及其组成 1 工艺过程 用机械加工方法来改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和表面层性质等，使其 成为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程。 2 工艺过程的组成 工艺过程由若干个按着一定顺序排列的工序组成。工序是工艺过程的基本单元， 也是生产组织和计划的基本单元。工序又可细分为若干个安装、工位、工步及工作行 程等如图3 - 1 。 r _ | 工艺过程| lil 回国固 图3 - 1 工艺过程的组成 f i g 3 1p r o c e s sc o m p o s i t i o n l圉 广东工业大学硕士学位论文 3 1 2 工艺规程及其制订 1 工艺规程 规定零件制造工艺过程的操作方法等文件。 2 制订工艺规程的原则 保证图样上规定的各项技术要求，有较高的生产效率，技术先进，经济效益高， 劳动条件好，即优质、高产、低消耗、环保。 3 制订工艺规程的原始资料 产品装配图及零件图，产品质量验收标准，产品的生产纲领及生产类型，原材料 及毛坯的生产水平，现场生产条件等。 4 生产纲领与生产类型 3 1 3 生产纲领 1 生产纲领 企业在计划期内应生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在 内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算： n = q n ( 王+ a + 3 ) 式中n 一零件的生产纲领( 件年) ； q _ 一机器产品的年产量( 台年) ； n 每台产品中该零件的数量( 件台) ； q 备品百分率，般为2 1 0 ； 1 3 废品百分率，般为1 2 。 2 生产类型 企业生产专业化程度的分类，一般分为大量生产、成批生产、单件生产三种类型。 3 生产批量 一次投入或产出的同一产品的数量。根据批量大小，成批生产又可以分为小批量、 中批量、大批量生产。按其工艺的相似性，生产类型又可分为大批量生产、中批量生 产、单件小批量生产。生产类型与生产纲领的关系如表3 - 1 。 1 2 第三章锁芯零件加工工艺设计 表3 - 1 生产类型与生产纲领的关系 t a b3 - 1r e l a t i o n s h i po ft y p eo fp r o d u c t i o na n dp r o d u c t i o np m g m m 某类零件的年产量( 件年) 生产类型产品类型 重型机械中型机械轻型机械 单件生产 5 0 5 0 0 0 5 0 0 0 0 3 1 4 零件分析及图样工艺审查 1 零件分析 ( 1 ) 了解零件的作用。 ( 2 ) 进行零件的技术要求分析和工艺分析。 2 零件图样工艺审查的内容 根据生产、技术条件和对产品的使用要求，从工艺的角度出发，对零件图样进行 如下内容的审查：零件图样的视图、尺寸、公差和技术要求的完整性与正确性，加工 要求的合理性，零件结构的工艺性等。 3 零件图样的结构工艺性 零件结构的工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下，制造的可行性与 经济性。 3 1 5 毛坯的选择 选择毛坯应考虑的因素。 1 零件的力学性能要求相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不 同。铸铁件的强度，离心浇注、压力浇注的铸件，金属型浇注的铸件，砂型浇注的铸 件依次递减；钢质零件的锻造毛坯，其力学性能高于钢质棒料和铸钢件。 2 零件的结构形状和外廓尺寸直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料，相差较大时宜采 1 3 广东工业大学硕士学位论文 用锻件。形状复杂的钢质零件不可用自由锻毛坯。形状复杂的毛坯不宜采用金属型铸 造，薄壁零件不可用砂型铸造毛坯。中小型零件可用模锻件或压力铸造毛坯等。尺寸 较大的毛坯，不宜采用模锻、压铸和精铸，多采用砂型铸造和自由锻造。外形复杂的 小零件宜采用精密铸造方法( 如压铸、熔模铸造等) ，以避免或减少机械加工。 3 生产纲领和批量生产纲领大时宜采用高精度与高生产率的毛坯制造方法，生产纲 领小时，宜采用设备投资小的毛坯制造方法。 4 现场生产条件和发展应经过技术经济分析和论证。 3 1 6 工艺路线的制订 1 零件表面加工方法的选择 1 ) 零件表面加工方法选择应考虑的问题 ( 1 ) 被加工表面的几何特点决定了加工方法的选择范围。不同的加工