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盖板 数控 加工 工艺 编程 仿真 设计 NX 三维 CAD

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上盖板的数控加工工艺及编程仿真设计含NX三维及CAD图.zip,盖板,数控,加工,工艺,编程,仿真,设计,NX,三维,CAD

内容简介：

摘摘 要要当今的 CAD/CAM 都是建立在数控技术之上的。现今数控加工技能常识是今天机械专业学生一定要了解的。在数控加工过程中，目前数 控技术所涉及到的知识面非常广阔，渗透到各种行业，比如机械行业，制造业，军事业。差不多将我们在大学生涯所学的所有专业知识综合运用起来。这次毕业设计使我更加熟悉的数控知识，同时使我更加懂得了对 CAD 以及 UG 软件的了解和对其的使用，因此通过本次毕业设计不仅仅是一次对我们大学生涯里的知识的了解，也是对我们的测验。本论文为零件数控加工工艺设计，论文首先根据零件的图纸及技术要求进行了详细的数控加工工艺分析，分析过后对该零件进行了数控加工工艺设计，拟定了加工方案，选择了加工设备、加工刀具、夹具，确定了装夹方案、切削用量，制定了加工顺序、编制了零件的数控加工工序卡片和刀具卡片等。最后，详细说明了如何运用 UG 自动编程编制该零件的数控程序。关键词：关键词： 数控加工；工艺设计；自动编程目目 录录摘摘 要要 .I1 1 数控加工工艺基础概述数控加工工艺基础概述.11.1 数控加工工艺的特点.11.2 数控加工工艺设计的主要内容.11.3 数控加工工序的设计方法.22 2 零件零件图分析图分析.42.1 零件零件图.42.2 零件零件图分析.42.3 毛坯选择.43 3 零件的数控加工工艺设计零件的数控加工工艺设计.63.1 定位基准选择.63.2 表面加工方法的选择.73.3 工序与工步的划分.73.4 量具的选择.83.5 加工设备的选用.83.6 夹具的选择.103.7 刀具选择.103.8 切削参数选择.113.9 工艺卡片的填写.144 4 零件的数控加工程序编制零件的数控加工程序编制.154.1 零件编程方法选择.154.2 零件数控加工程序的编写.154.2.1 进入 UG 加工模块.154.2.2 创建程序.164.2.3 创建刀具.174.2.4 创建几何体.174.2.5 铣削编程参数设置.184.2.6 曲面加工编程参数设置.224.2.7 钻削编程参数设置.244.3 零件的仿真.254.4 零件的后处理程序.28致致 谢谢.31参考文献参考文献.321 1 数控加工工艺基础数控加工工艺基础概述概述1.11.1 数控加工工艺的特点数控加工工艺的特点进行数控加工时，数控机床受数控系统的指令，完成各种运动、实现各种加工要求。因此在编程加工之前，需要对影响加工过程的各种加工工艺因素，在大多数情况下，许多具体的问题是由操作工人依据自己的实践经验和习惯自行考虑和决定的。就是说，本来由操作工人在加工中灵活掌握可通过适时调整来处理的许多工艺问题，在数控加工时就转变为编程人员必须事先设计明确安排的内容。在数控加工的工艺设计中必须注意加工过程中的每一个环节，做到万无一失。在实际中一个字符、一个小数点或一个逗号的差错都可能酿成重大的机床事故和质量事故。因为数控机床比其它机床价格要贵得多，其加工通常也是一些形状比较复杂、价格也较高的工件，所以万一损坏机床或工件报废就会造成较大的损失。根据大量加工实例分析，数控工艺考虑不周和计算编程时的粗心大意是造成数控加工失误的主要原因。因此，要求编程人员除必须具备较扎实的工艺基本知识和较丰富的实际工作经验外，还要必须具备耐心和严谨的工作作风。一般来说，在普通机床上是根据机床的种类进行单工序加工，而在数控机床上往往是在一次装夹中完成钻、扩、铰、铣、镗等多工序加工。这种“多序和一”的现象也属于“工序集中”的范畴，极端情况下，在一台加工中心上可以完成加工的全部加工内容。1.21.2 数控加工工艺设计的主要内容数控加工工艺设计的主要内容实践证明，数控加工工艺主要包括如下几个方面的内容：1选择适合在数控机床上加工的零件，确定工序内容。2分析要加工零件图样，明确加工内容及技术要求，在此基础上确定加工方案，制定数控加工工艺路线。例如：工序的划分、加工顺序的安排、与传统加工工序的衔接等。3设计数控加工工序。例如：工步的划分、零件的定位与夹具的选择、刀具的选择、切削用量的确定等。4数控编程中有关工艺问题处理。例如：对刀点、换刀点的选择、加工路线的确定、刀具的补偿。5分配数控加工中的容差。1.31.3 数控加工工序的设计数控加工工序的设计方法方法数控加工工艺路线设计是下一步工序设计的基础，其设计质量将直接影响零件的加工质量和生产效率。1、工序的划分在工序划分时，要根据数控加工的特点以及零件的结构和工艺性，机床的功能，零件数控加工的内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况等综合考虑。（1）根据安装次数划分工序，这种方法一般适应加工内容不多的工件，主要是将加工部位分为几个部分，每道工序加工其中一部分。（2）按所用刀具划分工序，同一把刀具完成的那一部分工艺过为一道工序，对于工件的待加工表面较多，机床连续工作时间较长的情况，可以采用刀具集中的原则划分工序，在一次装夹中用一把刀完成可以加工的全部部位，然后再换第二把刀，加工其他部位。（3）以粗、精加工划分工序，对易产生加工变形的工件，考虑到工件的加工精度、变形的因素，可按粗、精加工分开的原则来划分工序，即先粗后精。（4）按加工部位划分工序，以完成相同型面的那一部分工艺过程为一道工序。有些零件的加工表面多而复杂，构成零件轮廓的表面结构差异较大，可按其结构特点划分成多道工序。2、加工顺序的安排加工顺序的安排应尽量根据工件的结构和毛胚的状况，选择工件的定位和安装方式，重点能保证工件的刚度不被破坏，尽量减少变形，因此加工顺序的安排应遵循以下原则。（1）上下到工序的加工、定位与夹紧不能相互影响。（2）先内后外，先加工工件的内腔，后进行外形的加工。（3）尽量减少装夹次数，换刀次数及空行程时间。（4）在一次安装加工多道工序中，先安排对工件刚性破坏先的工序。（5）根据加工精度要求的情况，可将粗精加工合为一道工序。3、走刀路线和工步顺序的划分数控加工工序与普通加工工序的衔接数控加工工艺的前后的一般都穿插有其他普通序最好的办法是相互建立状态要求，如要不要留加工余量，留多少;定位面与孔的精度要求及形位公差；对校形工序的技术要求；对毛胚的热处理要求等。目的是达到相互满足的加工需要，且质量目标及技术要求明确，交接验收有依据。数控机床的加工工序和加工路线的设计。数控加工工序的设计的主要任务：确定工序的具体加工内容、切削用量、工艺装备、定位安装方式及刀具运动轨迹，为编制程序做好准备。其中加工路线的设定是很重要的环节。加工路线是指刀具在切削过程中刀位点相对于工件的运动轨迹，它不仅包括加工工序的内容，也反映加工顺序的安排，因而加工路线是编写加工程序的重要依据。确定走刀路线和工步顺序的原则如下。（1） 加工路线应保证被加工工件的精度和表面粗糙度。（2）设计最短的走刀路线以减少空行程时间，提高加工效率。（3）简化数值计算和减少程序段，减少编程工作量。（4） 据工件的形状、钢度、加工余量和机床系统的刚度等情况，确定循环加工次数。（5）合理设计刀具的切入与切出的方向。采用单向趋近定位方法，避免传动系统反向间隙而产生的定位误差。2 2 零件零件图分析图分析2.12.1 零件零件图零件零件图图 2.1 零件图本次设计上盖板零件是一个包含、曲面、螺纹孔、台阶面、凹槽等特征的零部件，本设计主要对零件进行数控加工工艺分析并且编程仿真。2.22.2 零件零件图分析零件零件图分析该零件特征比较复杂，主要加工表面集中在上表面。上表面有 2-9 通孔、一 异形凸台、一个方形凸台、中间孔。下表面有两个孔及一个凹槽。通过对该零件的重新绘制，只原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的主要表面上表面，上表面有 2-9mm 的通043. 00孔、22.4mm 深度 5.2mm 孔、20mm 通孔、异形凸台高度 4mm。下表025. 00003. 0中主要有 46.4mm 内孔及槽组成，整个零件要求表面粗糙度要求为074. 00Ra3.2um。由零件图可知，零件的材料 45 钢，这个钢材冷塑性一般，退火、正火比调质时要稍好，具有比较好的的强度和比较好的切削加工性，稍微的热处理一下会获得一些韧性、塑性和耐磨性，材料来源比较便捷。2.32.3 毛坯选择毛坯选择毛坯的金属成形工艺类型多样，且每一种毛坯有多种不同的制造方法。常用的毛坯主要有：（1）铸件 铸件常用于形状较复杂的毛坯；（2）锻件 锻件常用于强度要求高、形状较简单的毛坯；（3）型材 型材主要有板材、棒材、线材等。常用截面形状有圆形、方形、六角形和特殊截面形状。就其制造方法，又可分为热轧和冷拉两大类。（4）焊接件 焊接件是将型材或板料焊接成所需毛坯，简单方便生产周期短。但需经时效处理消除应力才能进行机械加工；（5）其它毛坯 选择毛坯时应全面考虑下列因素：（1）零件结构形状及尺寸；（2）零件材料及力学性能要求；（3）现有生产条件及能力；（4）生产纲领大小；（5）充分考虑利用新工艺、材料、技术的性能。根据零件的零件图，零件的最大尺寸为 128mm128mm24.5mm（长宽高），该零件材料为 45 钢，零件形状规则且切削余量均匀，由于零件多个表面表面加工精度要求为 3.2m，故需安排粗、精加工需件长、宽、高应留取足够的加工余量，故毛坯选取尺寸为 133mm133mm30mm（长宽高）的方形毛坯。3 3 零件的数控加工工艺设计零件的数控加工工艺设计3.13.1 定位基准选择定位基准选择在制定零件加工的工艺规程时，正确地选择工件的定位基准有着十分重要的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件各表面的加工顺序也有很大的影响。本节先建立一些有关基准和定位的概念，然后再着重讨论定位基准选择的原则。1精基准的选择重点考虑：如何较少误差，提高定位精度。（1）基准重合原则。利用设计基准做为定位基准，即为基准重合原则。（2）基准统一原则。在大多数工序中，都使用同一基准的原则。 这样容易保证各加工表面的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差。例如，加工轴类零件时，一般都采用两个顶尖孔作为统一精基准来加工轴类零件上的所有外圆表面和端面，这样可以保证各外圆表面间的同轴度和端面对轴心线的垂直度。（3）互为基准原则。加工表面和定位表面互相转换的原则。一般适用于精加工和光磨加工中。例如：车床主轴前后支承轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求，常先以主轴锥孔为基准磨主轴前、后支承轴颈表面，然后再以前、后支承轴颈表面为基准磨主轴锥孔，最后达到图纸上规定的同轴度要求。（4）自为基准原则。以加工表面自身做为定位基准的原则，如浮动镗孔、拉孔。只能提高加工表面的尺寸精度，不能提高表面间的位置精度。还有一些表面的精加工工序，要求加工余量小而均匀，常以加工表面自身为基准。粗基准的选择：粗加工时以前面两端面和下端面端面为粗基准，并加工出精基准2粗基准的选择粗基准影响：位置精度、各加工表面的余量大小。重点考虑：如何保证各加工表面有足够余量，使不加工表面和加工表面间的尺寸、位置符合零件图要求。（1）合理分配加工余量的原则。a、应保证各加工表面都有足够的加工余量：如外圆加工以轴线为基准；b、以加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面加工余量分布均匀、表面质量高；如床身加工，先加工床腿再加工导轨面；（2）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则。一般应以非加工面做为粗基准，这样可以保证不加工表面相对于加工表面具有较为精确的相对位置。当零件上有几个不加工表面时，应选择与加工面相对位置精度要求较高的不加工表面作粗基准。（3）便于装夹的原则：选表面光洁的平面做粗基准，以保证定位准确、夹紧可靠。（4）粗基准一般不得重复使用的原则：在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间位置误差会相当大，因此，粗基一般不得重复使用。3根据上文粗精基准的选择原则，选择该零件的粗精基准：由于零件上表面特征轮廓复杂，先加工上表面的话，加工下表面时不易装夹，考虑到下表面装夹面积较大，所以选择未加工的上表面作为粗基准，加工好下表面后，用下表面作为精基准这样有利余保证上表面的加工质量。3.23.2 表面加工方法的选择表面加工方法的选择加工表面表面粗糙度公差、精度等级加工方法下表面凹槽3.2IT11粗铣半精铣上表面凸台3.2IT11粗铣半精铣上表面凹槽及孔3.2IT11粗铣半精铣曲面倒角3.2IT11粗铣半精铣2-9 孔3.2IT11钻孔铰孔3.33.3 工序与工步的划分工序与工步的划分 工序划分主要考虑生产纲领、所用设备及零件本身的结构和技术要求等。大批量生产时，若使用多轴、多刀的高效加工，可按工序集中原则组织生产；若在由组合机床组成的自动线上加工，工序一般按分散原则划分。随着现代数控技术的发展。特别是加工中心的应用，工艺路线的安排更多地趋向于工序集中。单件小批量生产时，通常采用工序集中原则。成批生产时，可按工序集中原则划分，也可按工序分散原则划分，应视具体情况而定。对于结构尺寸和重量都很大的重型零件应采用工序集中原则，以减少装夹次数和运输量。对于刚性差、精度高的零件，应按工序分散原则划分工序。工序的划分有很多种，主要有按装夹次数划分工序、按使用刀具划分工序、按加工部位划分工序等划分方法，本设计主要采用按装夹次数划分工序，根据上文制定的零件加工顺序和选用刀具设计出零件的加工工序与工步如下：工序 1：下料工序 2：铣削好零件六个表面至 128X128X24.5mm，表面粗糙度 Ra3.2um工序 3：粗精加工下表的孔及凹槽工序 4：粗精铣加工零件上端面外轮廓凸台工序 5：粗精铣加工零件上端面凹槽及内孔工序 6：加工圆弧倒角曲面工序 7：钻孔、铰孔 2-9工序 8：去毛刺工序 9：检验工序 10：入库3.43.4 量具的选择量具的选择本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。在数控铣削加工工件中，为了确保工件的尺寸精度，必须选择正确的测量工具，量具种类很多，但不同的工件采用不同的量具作为测量工具。采用千分尺和游标卡尺及直尺作为测量工件的量具。由于游标卡尺是一种通用量具使用方便的特点。对一般精度高的零件选用千分尺。如表 3.1 所示。表 3.1 量具表名称规格分度值用途游标卡尺0-150mm0.02mm主要用于测量内、外尺寸和深度等千分尺25-50mm0.01mm用于外径测量工具直尺0-200mm0.1mm用来测量毛坯等的长度3.53.5 加工设备的选用加工设备的选用一般来说，上述这些加工内容采用数控加工后，在产品质量、生产效率与综合效益等方面都会得到明显提高。相比之下，下列一些内容不宜选择采用数控加工：（1）占机调整时间长。如以毛坯的粗基准定位加工第一个精基准，需用专用工装协调的内容；（2）加工部位分散，需要多次安装、设置原点。这时，采用数控加工很麻烦，效果不明显，可安排通用机床补加工；（3）按某些特定的制造依据（如样板等）加工的型面轮廓。主要原因是获取数据困难，易于与检验依据发生矛盾，增加了程序编制的难度。此外，在选择和决定加工内容时，也要考虑生产批量、生产周期、工序间周转情况等等。总之，要尽量做到合理，达到多、快、好、省的目的。要防止把数控机床降格为通用机床使用。通过以上分析 选定数控机床为 本零件的加工制造的实用机床，可以达到本零件的要求，本零件不是回旋体零件，不适合数控车床加工，为复杂零件适合数控铣床来加工，所以选择数控铣床。并且零件尺寸不大，在经济性的原则下可以选择行程较小的铣床。选用加工中心（FAUNCVMC870）加工中心加工柔性比普通数控铣床优越，有一个自动换刀的伺服系统，对于工序复杂的零件需要多把刀加工，在换刀的时候可以减少很多辅助时间，很方便，而且能够加工更加复杂的曲面等工件。因此，提高加工中心的效率便成为关键，而合理运用编程技巧，编制高效率的加工程序，对提高机床效率往往具有意想不到的效果。图 3.1 VMC870 加工中心表 3.1 机床参数表 3.63.6 夹具的选择夹具的选择该零件结构简单，四个侧面较光整加工面与不加工面之间的位置精度要求不高，但为了保证零件的其他精度要求，故形状精度要求较高由机床保证，本次零件装夹采用精密平口钳（图 3.2）从侧面夹紧，以底面和两侧面定位。图 3.2 精密平口钳本零件使用精密平口钳，夹持工件左右端面，下面使用登高垫铁支撑，防止在加工过程中，切削力过大，工件移动或掉落。3.73.7 刀具选择刀具选择1号刀6立铣刀：对于该零件下表面内孔轮廓较小，同时上表面加工凹槽时也需要尺寸比较小的铣刀，故选用6立铣刀进行加工，可以完成加工和提高效率。2号刀30立铣刀：对于该零件上下表面，加工面积较大，同时有较高的表面粗糙度要求，故选用30立铣刀进行加工，可以提高加工精度和效率，减小相邻两次进给之间的接刀痕迹和保证铣刀的使用寿命。3号刀6球头刀：由于该零件有圆弧倒角，需要选用球头刀。并且尺寸较小只能选择小尺寸的刀，故选用6球头，可满足加工需要。4号刀8.8麻花钻：由于零件有9孔精度要求较高，需要先使用8.8麻花钻钻孔后在铰孔，故选用8.8麻花钻粗钻，再用铰刀铰孔。5号刀9铰刀：由于零件有9孔精度要求较高，需要先使用麻花钻钻孔后再铰孔，故选用9铰刀。根据上文的刀具选择制定该零件的刀具卡片:表 3.2 零件刀具卡片产品名称零件名称零件刀具规格刀具规格序号序号刀具号刀具号刀具名称刀具名称数数量量直径直径/mm/mm长度长度/mm/mm材料材料1T01立铣刀16实测硬质合金2T02立铣刀130实测硬质合金3T03球头刀16实测硬质合金4T04麻花钻18.8实测高速钢5T05铰刀19实测高速钢编制审核批准共1页第1页3.83.8 切削参数选择切削参数选择削用量的合理选择直接影响到零件的表面质量以及加工效率，因此切削用量的选择是数控加工工艺编制过程中不可缺少的一部分，根据经验及查表确定该零件在数控加工过程中的切削用量。1主轴转速的确定查阅刀具手册，可知，加工中主轴转速计算公式如下：n=1000Vc/d（公式 3-1）公式中：n主轴转速，单位 r/minVc切削速度，单位 m/mind铣刀直径，单位 mm根据切削原理可知，切削速度的高低主要取决于被加工零件的精度、材料、刀具的材料和刀具耐用度等因素。如表3.2所示：表 3.3 铣削时切削速度切削速度切削速度/(m/min)/(m/min)cv工件材料工件材料硬度硬度/HBS/HBS高速钢铣刀高速钢铣刀硬质合金铣硬质合金铣刀刀225184266150225325123654120钢钢32542562136751902136661501902609184590铸铁铸铁1603204.5102130铝铝70120100200200400从理论上讲，切削速度Vc的值越大越好，因为这不仅可以提高生产率，而且可以避免生成积屑瘤的临界速度，获得较低的表面粗糙度值。但实际上由于机床、刀具等的限制，应综合考虑，加工中零件各部位切削速度Vc数值选取如下：粗铣时Vc 选取70m/min；精铣时Vc 选取100m/min；具体Vc值应根据实际加工情况 进行适当调整根据各部位切削速度Vc的选取数值以及加工中选用的具体刀具，将Vc与刀具直径代入公式3-1(n=1000Vc/D)得到零件各部位加工时的刀具转速如下：T01刀具6硬质合金立铣刀粗铣时n粗=100050/3.1462653=2700r/min；精时n精=100070/3.1463715=3700r/min；T02刀具30硬质合金立铣刀粗铣时n粗=100070/3.1430743=800r/min；精时n精=1000100/3.14301061=1000r/min；T03刀具6硬质合金球头刀n精=100080/3.1464246=4000r/min；T04刀具8.8麻花钻n=100025/3.148.8904=900r/min；T05刀具9铰刀n=100030/3.1491061=1100r/min；2数控加工进给量的选择对于铣刀等多齿刀具，通常规定每齿进给量 fz(mm)，其含义是刀具每转过一个齿，刀具相对于工件在进给运动方向上的位移量。进给量与每齿进给量的关系为：F=fzzn ，每齿进给量 fz 的选取，主要依据工件材料的力学性能、刀具材料的力学性能、工件表面粗糙度等因素。工件材料强度和硬度越高，fz越小；反之则越大。硬质合金铣刀的每齿进给量，高于同类高速钢铣刀。工件刚性差或刀具强度低时，应取较小值。铣刀每齿进给量如表 3.4 所示，本设计中每个工部的具体进给速度依据上述公式计算，具体参见加工过程总表。表 3.4 铣刀每齿进给量Zf每齿进给量每齿进给量/ /（mm/zmm/z）Zf工件材料工件材料粗铣粗铣精铣精铣高速钢铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀硬质合金铣刀高速钢铣刀高速钢铣刀硬质合金铣刀硬质合金铣刀钢钢0.100.150.100.25铸铁铸铁0.120.200.150.300.020.050.100.15铝铝0.060.200.100.250.050.100.020.05切削进给量 F 是切削时单位时间内工件与铣刀沿进方向的相对位移，单位为 mm/min。它与铣刀转速 n、铣刀齿数 z 及每齿进给量 fz（mm/z）的关系为:F=fzzn公式中：z铣刀齿数，单位 mm/minfz铣刀每齿工作台移动距离，即每齿进给量 mm/z在保证机床、刀具不超出工件精度允许的数值，表面粗糙度值不太大的前提下，尽量选择大的进给量，粗加工时限制进给量的主要是切削力，精加工时，限制进给量的主要是表面粗糙度。切削进给速度也可由机床操作者根据被加工工件表面的具体情况进行手动调整，以获得最佳切削状态。T01刀具6硬质合金立铣刀粗铣时F粗=0.1532700=1215mm/min；精铣时F粗=0.133700=1110mm/min；T02刀具30硬质合金立铣刀粗铣时F粗=0.153800=360mm/min；精铣时F粗=0.131000=300mm/min；T03刀具6硬质合金球头刀F粗=0.1534000=1800mm/min表 3.5 钻削时的进给量 f（mm/r）钢钢（MPaMPa）8008008008001000100010001000钻头直径钻头直径d d（mmmm）进给量进给量 f f（mm/rmm/r）220.050.060.040.050.030.042 2440.080.100.060.080.040.064 4660.140.180.100.120.080.106 6880.180.220.130.150.110.138 810100.220.280.170.210.130.17101013130.250.310.190.230.150.19切削进给量 F 是切削时单位时间内工件与铣刀沿进方向的相对位移，单位为 mm/min。它与主轴转速 n 的关系为：F= nf（公式 3-3）公式中：n主轴转速，单位 r/minf钻削时的进给量 f ，单位 mm/rT04刀具8.8麻花钻F=0.13900=117mm/minT05刀具9铰刀F=0.051100=55mm/min3背吃刀量的确定在机床刀具和工件的刚度允许的情况下。粗加工（Ra1080m）时，一次进给尽可能切削全部余量。在中等功率机床上，背吃刀量可达 810mm。半精加工（Ra1.2510m）时，背吃刀量取为 0.52mm。精加工（Ra0.321.25m）时，背吃刀量取为 0.10.4mm。最好一次切净余量，以提高生产效率。根据零件材料刀具性能考虑，粗加工时：aP =12mm；精加工时：aP =0.20.5mm；上述参数的选取，即提高了生产效率，又可延长刀具使用寿命。3.93.9 工艺卡片的填写工艺卡片的填写将上述工艺路线及切削参数整理成工艺卡片，详细卡片件见附件。4 4 零件的数控加工程序编制零件的数控加工程序编制4.14.1 零件编程方法选择零件编程方法选择数控编程分手工编程和自动编程。手工编程是由人工完成刀具轨迹计算及加工程序的编制工作。当零件形状不十分复杂或加工程序不太长时，采用手工编程方便、经济。自动编程是利用计算机通过自动编程软件完成对刀具运动轨迹的计算、加工程序的生成及刀具加工轨迹的动态显示等。对于加工零件形状复杂，特别是涉及三维立体形状或刀具运动轨迹计算繁琐时，常采用自动编程。本文中所设计的零件的轮廓较为复杂，加工工艺有点繁琐，因而所需的程序较多，局部坐标的计算也比较复杂，因此综合选择用自动编程编制。4.24.2 零件数控加工程序的编写零件数控加工程序的编写4.2.14.2.1 进入进入 UGUG 加工模块加工模块启动NX8.5。双击UG NX8.5的图标，进入UG NX6.0界面。图4.1 UG界面打开模型文件。在主菜单中选择【文件】/【打开】命令，在系统自动弹出的“打开”对话框中选择正确的路径和文件名，单击“OK”按钮，打开零件模型。图4.2 打开零件模型进入加工模块。使用快捷键（Ctrl+alt+m）进入UG NX6.0 CAM模块，系统自动弹出如图所示的“加工环境”对话框，进行加工环境的初始化设置，“mill-contour（轮廓铣）”，单击对话框中的“确定”按钮进入加工模块。如图4.3所示。图4.3 加工环境4.2.24.2.2 创建程序创建程序在操作导航器的空白处单击鼠标右键，系统弹出快捷菜单，在该快捷菜单中选择“程序顺序视图”命令。在【插入】工具栏上单击【创建程序】图标系统将弹出的“创建程序”对话框。在名称文件输入框中输入“名字，单击“确定”按钮。4.2.34.2.3 创建刀具创建刀具在【插入】工具栏上单击【创建刀具】按钮，系统弹出如图4-4所示的“创建刀具”对话框。选择“类型”为“mill-contour”（轮廓铣），在“刀具子类型”下选择“MILL”（铣刀），在“名称”文本框中输入“D6”，单击对话框中的“确定”按钮，系统弹出如图所示的“铣刀-5参数”对话框，在“直径”文本框中输入“6”，在“底圆角半径”文本框中输入“0”，在“长度”文本框中输入“75”，在“刀刃长度”文本框中输入“50”。依次这样来创建30的立铣刀、麻花钻、铰刀等，完成刀具的创建，继续下一步。4.2.44.2.4 创建几何体创建几何体在操作导航器的空白处单击鼠标右键，系统弹出快捷菜单。在该快捷菜单中选择“几何视图”命令，在操作导航器中出现图标，用鼠标左键双击该图标，系统弹出对话框。在对话框中的“安全设置选项”选择“自动”、“安全距离”文本框内输入“10”。在“指定MCS”对话框中单击“自动判断”按钮，选择工件表面，系统使加工坐标系在零件XY轴的中心点。单击对话框中的“确定”按钮。如图4.5机床坐标系的创建。图4.5机床坐标系在操作导航器中双击图标，系统弹出如图4.6所示的“工件几何体”对话图 4.4 创建刀具框，在该对话框中单击“指定部件”按钮，系统弹出“部件几何体”对话框，在该对话框中选中“几何体”单选按钮，在“过滤方法”下拉列表框中选择“体”选项，单击“全选”按钮，选择图形区所有可见的零件几何体模型，单击鼠标中键，返回“工件几何体”对话框。图4.6工件几何体指定毛坯。在如图4.6所示的“工件几何体”对话框中单击“指定毛坯”钮，系统弹出如图所示的“毛坯几何体”对话框，在该对话框选中“自动块”单选按钮，单击鼠标中键，返回“工件几何体”对话框，单击鼠标中键，结束几何体的选择。4.2.54.2.5 铣削编程参数设置铣削编程参数设置（1）创建操作单击【插入】工具栏上的【创建操作】图标，系统自动弹出如图4.8所示的“创建操作”对话框，选择“类型”为“mlii-contour”，选择“操作子类型”为“CAVITY-MILL”（型腔铣），“刀具”选择“D6”、“几何体”设置为“WORKPIECE1”、“方法”设置为 “MEHOD”、“名称”设置为“cujiagong”，单击对话框中的“确定”按钮将弹出“型腔铣”对话框。图4.8创建操作（6）指定切屑区域在“型腔铣”对话框中单击“指定切削区域”图标，系统弹出“切削区域”对话框，选择切削区域，单击确定键，返回“型腔铣”对话框。（7）刀轨生成切削模式。在“切削模式”下拉列表中选择“跟随部件”。歩距。在“歩距”下拉列表选择“%70刀具平直”。全局每刀深度。在“全局每刀深度”文本输入框中输入“0.5”。如图4.9参数设置。图4.9参数设置切削参数。在“型腔铣”对话框中单击【切削参数】图标，系统弹出“切削参数”对话框，“策略”选项卡参数中设置“切削方向”为“顺铣”、“切削顺序”为“层优先”、如图4.9参数设置。“余量”选项卡参数中设置使用“底部面和侧壁余量一直”，“毛坯余量”为0.3，“部件侧面余量”采用继承自MILL-ROUGH为“0.5”，“内公差”为0.03、“外公差”为0.12。非切削移动。在“型腔铣”对话框中单击【非切削移动】图标，系统弹出“非切削移动”对话框，倾斜角度设为“5”，“传递/快速”中的“区域之间”和“区域内”均设置为“前一平面”。 进给和速度。在“型腔铣”对话框中单击【进给和速度】图标，系统弹出如图所示的“进给和速度”对话框，设置主轴速度（rpm）为“2700”、“进刀”为1000 mmpm。单击鼠标中键，返回“型腔铣”对话框。在“型腔铣”对话框中指定了所有的参数后，单击对话框底部操作组的【生成】图标，生成如图4.10所示的粗加工刀轨。图4.10粗加工刀轨图4.11精加工刀轨根据上述操作方法，我们对零件上表面进行加工。得到刀路图如下。图4.12上表面轮廓粗加工刀轨图4.13上表面轮廓清根加工刀轨图4.14上表面凹槽粗加工刀轨图4.15上表面精加工刀轨4.2.64.2.6 曲面加工编程参数设置曲面加工编程参数设置创建操作单击【插入】工具栏上的【创建操作】图标，系统自动弹出“创建操作”对话框，选择“类型”为“mlii-contour”，选择“操作子类型”为“FIXED_CONTOUR”（固定轮廓铣），“程序”设置为“FIXED_CONTOUR_1”、“刀具”选择“R3”、“几何体”设置为“WORKPIECE2”，单击对话框中的“确定”按钮将打开如图4.16所示的“创建操作”对话框。图4.16创建操作对话框指定切削区域在“固定轮廓铣”对话框中单击【指定切削区域】图标，系统弹出“切削区域”对话框，选择切削区域，单击确定键，返回“固定轮廓铣”对话框。如图4.17所示。图4.17切削区域刀轨生成a.进入【切削区域】陡峭空间范围。在“陡峭空间范围”列表中选择“无”。b.驱动方式设置，切削模式设置为跟随周边、方向向内、切削方式顺铣、步距选择恒定、距离设置为0.25mm、步距已应用设置在步件上。c.非切削移动。在“固定轮廓铣”对话框中单击【非切削移动】图标，系统弹出“非切削移动”对话框，倾斜角度设为“5”，“传递/快速”中的“区域之间”和“区域内”均设置为“前一平面”。 d.进给和速度。在“固定轮廓铣”对话框中单击【进给和速度】图标，系统弹出“进给和速度”对话框，设置主轴速度（rpm）为“4000”、“进刀”为1800 mmpm。单击鼠标中键，返回“固定轮廓铣”对话框。g.在“固定轮廓铣”对话框中指定了所有的参数后，单击对话框底部操作的生成图标，生成如图4.18所示的固定轮廓铣精加工刀轨。图4.18曲面加工刀轨4.2.74.2.7 钻削编程参数设置钻削编程参数设置在加工创建工具条中，单击“创建操作”命令，系统将弹出“创建操作”对话框。在“创建操作”对话框中，选择“类型”中选择“drill”，然后在“操作子类型”中，选择型腔铣模板图标 PECK-DRILLING 啄钻。在“创建操作”对话框中设置其他参数：程序、刀具为 8.8 麻花钻、几何体选择 workpiece1、方法、名称。在“创建操作”对话框中单击“确定”，指定孔、指定部件表面、指定底面、指定循环方式、进给和速度，如图 4.19 所示。图 4.19 创建操作生成操作，如图 4.120 所示。图 4.20 钻孔刀轨4.34.3 零件的仿真零件的仿真单击操作难对话框底部操作组的【确认刀轨】图标。系统弹出“刀轨可视化”对话框，选择“2D动态”，单击播放按钮。 确认刀轨正确后，单击对话框中的“确定”按钮关闭对话框，加工效果如下各图所示。 图4.21仿真加工图4.22仿真加工图4.23仿真加工图4.24仿真加工4.44.4 零件的后处理程序零件的后处理程序先在操作导航器中选中各铣削图标，然后在“加工操作”工具条中单击“后处理”按钮，在“后处理”对话框中，后处理选择“MILL-3-AXIS”，单位选择“公制/部件”，单击“确定”后，系统就会生成加工操作的 NC 加工代码，如下部分程序，详细程序见附件。%N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X-3.7006 Y-1.6687 S0 M03N0050 G43 Z.3937 H00N0060 Z.0811N0070 G1 Z-.037 F9.8 M08N0080 X-3.11 Y-2.341N0090 G3 X-2.9708 Y-2.4907 I2.6651 J2.341N0100 G1 X-2.4903 Y-2.971N0110 G3 X-2.3409 Y-3.11 I2.4905 J2.5265N0120 G1 X-1.6684 Y-3.7006N0130 Z.0811N0140 G0 Z.3937N0150 X.033N0160 Z.0811N0170 G1 Z-.037N0180 Y-3.2285N0190 X-.5455 Y-3.11N0200 G2 X-1.9081 Y-2.3839 I.5457 J2.6655N0210 G1 X-2.3839 Y-1.9083N0220 G2 X-3.11 Y-.5461 I1.939 J1.9083N0230 G1 X-3.2286 Y.0324N0240 X-3.7006N0250 Z.0811N0260 G0 Z.3937N0270 X-1.6684 Y3.7006N0280 Z.0811N0290 G1 Z-.037N0300 X-2.3409 Y3.11N0310 G3 X-2.4903 Y2.971 I2.3408 J-2.6655N0320 G1 X-2.9708 Y2.4906N0330 G3 X-3.11 Y2.3409 I2.5259 J-2.4906N0340 G1 X-3.7006 Y1.6686N0350 Z.0811N0360 G0 Z.3937N0370 Y-.0325N0380 Z.0811N0390 G1 Z-.037N0400 X-3.2286N0410