端盖加工工艺的编制及自动编程设计

无锡职业技术学院毕业设计（论文）题 目 端盖加工工艺的编制及自动编程 英文并列题目 院 系 机械技术学院 班 级 学生姓名 学 号 所在团队 指导老师（1） 职 称 指导老师（2） 职 称 答辩委员会主任 主答辩人 无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书II目录摘要 .III第一章 绪论 .11.1 课题的研究意义 .1第二章 端盖零件的工艺分析与设计 .22.1 读图和审图 .22.2 零件图的工艺分析 .22.2.1 数控加工内容的选择 .22.2.2 端盖的工艺性分析 .32.2.3 重要部位加工精度分析 .32.3 毛坯 .32.3.1 毛坯种类的选择 .32.3.2 加工余量 .32.3.3 加工基准的选择 .32.3.4 表面加工方法的确定 .42.3.5 夹具的选择 .42.3.6 机床的选择 .42.4 工艺路线 .42.5 切削用量、刀具 .62.5.1 加工余量、工序尺寸和工差的确定 .62.5.2 切削用量的计算 .62.6 本章小结 .7第三章 UG 造型编程及加工 .83.1 三维造型 .83.2 数控加工编程 .123.2.1 凸台的数控加工编程 .123.2.2 钻 16*14 沉孔的数控加工编程 .143.3 本章小结 .20结论 .21参考文献 .22致谢 .23无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书III端盖加工工艺的编制及自动编程Cover the preparation process and automatic programmingAbstract：CNC processing parts, the CNC machining process analysis and process design of critical parts. The graduation project combines the learning content in three years, focusing on process design, programming and CAD / CAM, which is also part of the support of several key part of our work after graduation, while completing graduate design, you can consolidate what they have learned content, check their lack of content will not be relearned. The graduation project selected parts of a cover machinery, CNC machining process to analyze for the cover of parts, developed a cap CNC machining program, select the appropriate cover machining processing equipment, fixtures, cutting tools, measuring tools, to determine the the process of cutting parameters. Based on the results of the analysis of the cover parts of the CNC machining process design, and the preparation of the CNC machining process card parts.Keywords: CNC machining process design manufacturing processes programming无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 1 页 共 24 页第一章 绪论1.1 课题的研究意义端盖零件是一个典型的盘类零件，上面有很多工艺内容，要求加工的部分有面，可以分粗、精加工，还有凹槽，并且该零件较薄，在加工过程中要注意它的变形，另外该零件上还有很多的孔，有连接孔，定位孔，观察窗，各个孔的大小不同，要求的加工精度也不同，那在加工过程中就要采用不同的孔加工刀具，由于孔的作用不同，那么孔的加工精度也不同，此时所选用的刀具，量具和加工的顺序安排均有不同。通过这个端盖的毕业设计，我不但可以复习学过的关于工艺方面的一些知识，同时还可以进一步了解工艺设计方面的内容。工艺设计是非常博大精深的，是我今后工作与学习的指向标。在完成工艺的同时，该毕业设计还要求了完成端盖的，我采用我们上课学过的西门子的软件完成，现在软件非常流行，我也利用这次机会再把这个软件学的更好，可以说，这次毕业设计做完，将会对我本人有个很大的收获。本次端盖的毕业设计主要完成以下内容：（1）端盖零件的三维造型（2）端盖零件的二维图纸（3）端盖零件的工艺设计安排（4）端盖零件的部分表面的数控加工程序（5）结论获得的研究成果如下论文、图纸、工艺卡片无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 2 页 共 24 页第二章 端盖零件的工艺分析与设计2.1 读图和审图图 2-1零件图2.2 零件图的工艺分析零件包括一个两个高 10mm 的的圆型凸台，一个深 68mm 的环形圆，一个直径 193mm通孔和一个直径 62 的沉头孔，十二个直径 10mm 的螺纹孔，十六个直径 14mm 的沉孔，两个直径 5 的通孔，二个 12mm 的配孔，四个半径 17 的半圆孔。2.2.1数控加工内容的选择该零件加工内容主要是端盖与箱体的连接表面是平面，该平面精度要求较高，还有凸台、由曲线构成曲面、尺寸较大的型腔和各类的孔加工，孔是加工中非常大的一部分内容，有沉头孔起到连接螺栓的作用，有通孔起到定位得作用。加工过程中如果采用普通机床，像曲面（球面） 、曲线等，难加工，质量难以保证，而且效率低，工人无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 3 页 共 24 页手工操作劳动强度大，故将全部采用数控机床加工。2.2.2 端盖的工艺性分析该端盖是跑道型零件，上面有 16 个沉头孔，沉头孔主要是用来连接箱体，加工精度要求不高，2 个定位销孔，在外表面的孔主要用来连接观察窗，要求的精度也不是很高，其次就是上下表面需要加工。2*12 锥销孔与侧盖甲进行配铰。上表面有表面粗糙度 Ra3.2 的要求，与孔中心有垂直度 0.02 的要求，与下表面平行度有 0.025 的要求。所以上表面要求精度较高，要在整体半精加工的基础上，进行精加工。2.3.1毛坯种类的选择该端盖零件根据前面的分析，只有跑道型底面和 280 的凸台表面要求的加工精度较高，其余就是孔的位置精度要求较高，并且在使用过程中只是起到封起来的作用，不承受过大的压力，所以毛坯采用砂型铸造，铸造精度可以查机械设计手册，14 以下的孔均不能铸造成型，均需呀后续加工。2.3.2加工余量面（所有）加工：根据金属机械加工工艺人员手册表 13-27（第 1050 页） ，当加工面长度小于等于 300mm，加工面宽度小于等于 100mm 时，精铣余量为 0.5mm，那么粗铣余量为 2mm。孔加工：2-12（H7）根据金属机械加工工艺人员手册表 13-14（第 1050 页） ，当加工孔的直径为 12mm 时，钻（工序尺寸为 11mm，余量为 1mm） ，扩孔钻（工序尺寸为 11.85mm，余量为 0.15mm） ，铰至尺寸；等2.3.4表面加工方法的确定 根据端盖零件图上的各需要加工的平面和各大小不同的孔的的尺寸要求和表面粗糙度的要求，确定加工该端盖各表面的加工方法，如表 2-1 所示：表 2-1 加工方法加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 Ra/um 加工方案230 端面 IT11 3.2 粗铣-精铣深 68 环形 IT11 1.6 粗铣-精铣62 端面 IT11 2.5 粗铣-精铣193 孔 IT8 6.3 钻-扩-铰12*10 螺纹孔 IT9 6.3 钻-铰-铣2*12 孔 IT13 2.5 钻无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 4 页 共 24 页16*14 沉孔 IT13 3.2 钻4xR17 孔 IT13 2.5 钻-扩上表面 IT9 2.5 精铣2.3.5夹具的选择本零件采用铣床用平口虎钳装夹工件，型号为 QH160。2.3.6机床的选择本零件选择加工选用 XD-40 数控立铣床 。 2.4 工艺路线该 端 盖 工 序 的 安 排 顺 序 为 ： 在 热 处 理 粗 基 准 加 工 （ 280 的孔表面、12 销孔） 粗 加 工 （ 各 尺 寸 的 孔 和 280 的孔表面） 精 加 工 （ 跑 道 型 平面 ）工艺过程方案：10 备料 备料 540x380x118 游标卡尺 平口虎钳 20 热处理 材料退火处理 游标卡尺 平口虎钳 30 粗铣 材料退火处理;粗加工四周，留余量 0.5mm;粗加工型腔，留余量 0.5mm;翻过来粗加工四周，留余量 0.5mm;粗加工上面，留余量 0.5mm;40 半精铣 1.半精加工四周，留余量 0.3mm;2.半精加工型腔，留余量 0.3mm;3.翻过来半精加工四周，留余量 0.3mm;4.半精加工上面，留余量 0.3mm;50 精铣 1.精加工端面上表面，达到尺寸;2.精加工四周，达到尺寸3.精加工型腔，达到尺寸;4.翻过来精加工四周，达到尺寸;5.精加工上面，达到尺寸60 钻孔 钻 16X14 的通孔；无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 5 页 共 24 页钻 2X12 的通孔；钻 8.5 的螺纹孔； 70 铣沉头 铣 16X22 的沉头孔，达到尺寸 80 攻螺纹 攻 12XM10 的螺纹孔 90 去毛刺 去毛刺 100 检验 检验无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 6 页 共 24 页2.5 切削用量、刀具2.5.1加工余量、工序尺寸和工差的确定面加工余量：根据上面的工艺路线安排，粗铣留余量 0.5，半精铣留余量 0.3，精铣到尺寸。孔加工余量：钻孔留余量 1mm。面加工的工序尺寸见表 2-2，表 2-2 底面加工工序尺寸毛坯 Z=2.5 74.5 +1.5 -0.774.5 +1.5 -0.7粗铣 Z=2.1 72.4 IT11 0.19 72.4 0 -0.19Ra12.5280 mm端面精铣 Z=0.4 72 IT10 0.12 72 0 -0.12Ra0.8螺纹孔加工工序尺寸见表 2-3，表 2-3 螺纹孔加工工序尺寸毛坯 实心钻孔 2Z=10.1 10.1 10.1 Ra12.5扩孔 2Z=0.9 11 11 Ra6.312-M12-6H螺纹孔攻螺纹 M12 M12 Ra3.22.5.2切削用量的计算1、粗、精加工平面选择 CoroMill 245 中的 50 的直柄立铣刀，经加工也可采用该立铣刀，并采用刀具推荐的切削用量，刀具参数参考图 2-2，推荐的进给量参考图2-3，无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 7 页 共 24 页图 2-2 CoroMill 245 中的 50 直柄立铣刀参数 2.6 本章小结本章主要完成端盖零件的工艺设计部份。形成了一些成果，具体可见附件。无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 8 页 共 24 页第三章 UG 造型编程及加工3.1 三维造型先建立新文件，文件名只能是英文和数字组成。在主菜单中依次单击“起始”“建模”命令，进入实体建模环境。以 X-Y 基准平面为绘制平面，进入草图绘制模块。使用直线与圆弧命令绘制草图，然后再通过尺寸标注，约束命令实现草图的全约束。在绘制过程中可以使用镜像命令镜像上下的缺口部分，绘制圆时注意圆和圆之间的同心关系，还有就是不能出现过约束的情况，最终草图如图 3-1。 图 3-1草图图 3-2外轮廓拉伸完成草图后退出草图模式，进入建模模块，在建模模块中首先采用拉伸命令拉伸外轮廓，拉伸高度为 25，在选择曲线过程中要使用选择过滤器，通过相连曲线过滤选无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 9 页 共 24 页择最外面的曲线。以图 3-1 绘制好的实体的上表面为绘制平面，进入草图分别绘制图，完成草图后，分别向下拉伸求差得到图 3-3。图 3-3拉伸求差以环形上表面为绘制平面，进入草图绘制图 3-4，得到沉头孔的尺寸，完成草图后，向下拉伸并求差得到 3-5.3-6。图 3-4草图无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 10 页 共 24 页图 3-5 螺纹孔生成界面图 3-6 常规孔生成界面图 3-7 沉头孔生成 无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 11 页 共 24 页根据孔加工命令设置沉头孔尺寸 22，深 13，孔直径 14，生成一个沉头孔，之后再使用圆形阵列和线性阵列命令生成所有的 14 个沉头孔，如图 3-7 所示。再使用孔加工命令，设置孔直径 9，使用螺纹命令生成 M10 的螺纹，生成一个后根据各螺纹孔之间的间距的规律关系使用圆形阵列命令分别生成 4-M10-7H 深 8 孔深22，8-M10-7H 深 18 孔深 22 这两个系列的孔。生成效果如图 3-8 所示。图 3-8 螺纹孔生成同样使用草图画圆、草图拉伸、沉头孔、螺纹孔命令得到下侧部分的三维造型，如图 3-9 所示。图 3-10 下侧 240 部份造型以环形的底面为绘制平面，绘制腔件的底面，与上相似，具体步骤省略。完成所有造型后，所生成的模型如图 3-11。无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 12 页 共 24 页图 3-11 生成最终的端盖模型3.2 数控加工编程3.2.1凸台的数控加工编程首先切换到加工模式，在标准工具条中选择“开始”“加工” ，此时系统弹出“加工环境”对话框，需要在这里进行初始化，可以在在 CAM 设置选择栏中选择“mill-contour”模板进行初始化，当然，也可以不在这里进行初始化，在后面选择也可以，系统将进入型腔铣加工环境。（一）创建几何体在操作导航器的几何视图中，设置加工坐标系、零件和毛坯，为创建操作做准备。（1）设置加工坐标系。先将操作导航器转换到几何体视图。在“操作导航器-几何体”中选择“MCS-MILL” ，单击右键，在其快捷菜单中选择“编辑”命令。在弹出对话框中的“机床坐标系”中的“指定 MCS”栏中，单击“自动判断”图标，然后在图形区域选择端盖毛坯的上表面，之后单击“确定” ，系统将自动在毛坯的顶面中心位置创建加工坐标系，如图 3-8 所示。无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 13 页 共 24 页图 3-8 生成平面铣刀路轨迹（2）设置几何体 9在“操作导航器-几何体”中，双击“WORKPIECE1”图标，将弹出“几何体”对话框。指定部件几何体。在“几何体”对话框中，单击“指定部件”按钮，在图形区域选择端盖零件，点击“确认” 。指定毛坯几何体，在“几何体”对话框中，单击“指定毛坯”图标按钮，将弹出“毛坯几何体”对话框，选择“自动块” ，单击“确定” 。再次按鼠标中键，结束设置几何体的操作。（二）创建刀具 9（1）在“创建操作”工具条中，需要选择“创建刀具”命令，进入“创建刀具”子对话框。（2）先在“创建刀具”对话框中的类型选择项内选择“mill-contour（铣型腔）中的分层铣削” ，然后在“刀具子类型”选项栏中选择“立铣刀（MILL） ”图标，并输入刀具名称 LIXIDAO16，然后单击“应用” ，进入“刀具参数”对话框，三齿立铣刀，无底面半径，刀刃长度 50，设置参数后单击“确定” ，完成刀具的创建。（三）创建操作 9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“mill-contour（铣型腔） ”，然后在“操作子类型”中，选择型腔铣模板图标 CAVITY-MILL 铣型腔。在“创建操作”对话框中设置其他参数：程序、刀具，选择刚刚建立的无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 14 页 共 24 页LIXIDAO16、几何体选择刚建立的几何体和毛坯。在“创建操作”对话框中单击“确定” ，选择切削区域、设置切削层为 0.5mm 为一层，这样粗加工后精加工的余量比较小、最后按照工艺部分的设计填写进给率和主轴转速。最后如图 3-9 所示。图 3-9 型腔铣削（四）后处理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” ，选择需要保存的路径为毕业论文的文件夹，单击“确定”后，系统就会生成型腔铣操作的 NC 加工代码。例如，图 3-10 。图 3-10 生成数控铣程序无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 15 页 共 24 页3.2.2钻 16*14沉孔的数控加工编程（一）创建刀具 9（1）在“创建操作”工具条中选择“创建刀具”命令，进入“创建刀具”对话框。（2）先在“创建刀具”对话框中的类型选择项内选择“drill” ，然后在“刀具子类型”选项栏中选择“麻花钻头（DRILLING-TOOL） ”图标，并输入刀具名称 DRILLING-TOOLD11，然后单击“应用” ，进入“刀具参数”对话框，设置参数后单击“确定” ，完成刀具的创建。（二）创建操作 9（1）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。（2）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 DRILLING-TOOLD11、几何体。在“创建操作”对话框中单击“确定” ，指定 16 个直径为 14 的孔、指定部件上表面作为起始平面、指定底面作为孔底、指定循环方式为跟随周边、进给和速度，如图3-11 所示。图 3-11 钻孔操作设置界面（3）生成操作，如图 3-12 所示。无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 16 页 共 24 页图 3-12 生成钻孔操作（三）后处理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，系统就会生成钻孔操作的 NC 加工代码，如图 3-13 所示 。图 3-13 钻孔后处理程序该零件其他的数控加工编程与上相似，这里不作详述。无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 17 页 共 24 页下面是程序节选：铣平面程序：N0040 G0 G90 X-32.2809 Y-64.1558 S629 M03N0050 G43 Z4.8 H00N0060 Z4.N0070 G1 Z1. F28.8 M08N0080 X-37.4207 Y-61.1558N0090 X-37.8493 Y-60.9057 F32.N0100 X-38.0153 Y-60.7972N0110 X-39.1698 Y-61.1558N0240 G0 Z4.N0250 Z4.8N0260 X-62.5584 Y-51.3757N0270 Z4.N0280 G1 Z1. F28.8N0290 X-60.1369 Y-40.0457N0300 X-59.9892 Y-39.3549 F32.N0310 X-59.9612 Y-39.2945N0320 X-60.1368 Y-39.0342N0330 G0 Z4.N0340 Z4.8N0350 X-7.6723 Y-62.1956N0360 Z4.N0370 G1 Z1. F28.8N0380 G3 X-10.6102 Y-60.7676 I-4.4445 J-5.408无 锡 职 业 技 术 学 院毕 业 设 计 （ 论 文 ） 说 明 书第 18 页 共 24 页N0390 G1 X-10.8576 Y-60.7131 F32.N0400 G3 X-10.8667 Y-60.7114 I-.0323 J-.1465N0410 G1 X-11.4888 Y-60.614N0420 X-12.6928 Y-60.3702N0430 X-14.4888 Y-59.9651N0440 X-16.9046 Y-59.3285N0450 X-19.3214 Y-58.5868N0460 X-20.5193 Y-58.1591N0470 G3 X-20.5377 Y-58.1538 I-.0504 J-.1413N0480 G1 X-20.658 Y-58.127钻孔程序：N5950 Z-2.2N5960 G1 Z-5.2 F28.8N5970 G3 X-10.4111 Y-60.9625 I-6.2043 J-3.2415N5980 G2 X-32.8768 Y-52.3825 I10.4111 J60.9621 F32.N5990 X-38.0876 Y-48.7251 I32.8768 J52.3821 F19.2N6000 G1 X-38.142 Y-48.7891N6010 G3 X-38.1509 Y-48.