【端盖零件的数控加工工艺及数控程序编制6500字（论文）】

PAGEPAGE10端盖零件的数控加工工艺及数控程序编制摘要本次论文设计主要分析端盖零件的加工工艺和NX6.0的自动化加工编程，端盖零件是发动机装配体的小零件，此零件的突出特点为对于尺寸的精度和粗糙度要求不是很高，又因为端盖零件加工所使用的材料为45#优质结构碳素钢，因此可以实现大规模批量生产，经济效益很高。但缺点是对于端盖零件孔的位置精度很高。盘零件设计一个合理且经济的加工方案，第一步根据零件的二维机械图纸并使用UGNX6.0软件建立对应的三维模型，第二步根据零件工艺要求选择与之合适的加工机床和加工刀具，紧随其后使用UGNX6.0软件对三维模型进行加工方面的编程，并对其加工进行仿真去检验加工是否合理，是否满足加工的工要求。然后在软件进行后处理产生加工程序并导入机床操作系统，然后机床加工毛坯生产出端盖零件，最后对生产的零件进行工艺方检测并作出检测报告去证实加工的合理性。关键词：端盖零件；工艺分析；程序仿真；加工检验

目录TOC\o"1-3"\h\u第一章引言 1第二章端盖零件的工艺分析 2（一）零件图 2（二）端盖零件的结构特点分析 2（三）零件图的技术要求 3第三章零件的工艺规程 4（一）毛坯的选择 4（二）定位基准及工艺路线的选择 4（三）夹具的选择 5（四）刀具的选择 5（五）切削液选择 6（六）机床的选择 6第四章零件的数控程序编制 8（一）编程方法的选择 8（二）软件编程操作 8（三）后处理和尺寸检测 13参考文献 16…………………17PAGEPAGE10第一章引言在如今的制造业领域，制造业能蓬勃不断地发展，最主要的功劳就是机械化代替人工化，作为工业之母的机床是我国制造业乃至全世界制造业能不断发展最主要的源动力。夸张一点的说，没有机床就没有我国的三艘航母、和谐号高铁和五代隐身战斗机歼20，机床的出现也同时解决了我国普通人民的机械加工要求，而且机床也是机械加工中最好使用的工具。我此次分析的端盘零件加工就必须要使用机床，为了使用机床我需要根据端盖零件的加工要求，去选择具有合适功能的机床，选择与机床和加工零件与之相配合的刀具，也要选择合适的夹具，选择合适的切削液，合适的切削用量，只有这样才能设计出合格的工艺要求，并且能加工出完美的端盘零件。此次论文设计会分析以下几点：第一分析零件二维图的尺寸以及零件材料选择合适尺寸以及相对应材料的毛坯；第二根据零件端盘的加工精度和表面粗糙度选择合适的切削用量和与之相配的刀具；第三根据零件各个尺寸之间的约束和使用的机床型号设计出合适的定位基准。第二章端盖零件的工艺分析及零件图（一）零件图分析图2.1端盖零件二维图图2.2端盖零件三维图（二）端盖零件的结构特点分析以及加工方案分析从图2-1中可以看出该零件的主要形状为：端盘零件是一个长方体外轮廓尺寸为100x80mm，厚度尺寸25mm，零件上设计有直径60和直径32mm的台阶孔，设计台阶高度10mm。其中小孔直径32mm，上偏差为0.021mm，下偏差为0mm，大孔尺寸为60mm,上偏差为0.03mm,设计宽度方向的表面粗糙度Ra3.2um，据大一所学的机械设计书本，平面的加工方案可以知道对应的经济加工精度为IT7-IT9级。长度尺寸为100mm，设计宽度方向的表面粗糙度Ra3.2um，宽度加工方案和长度采用统一加工方案。零件的其他的设计要求为：设计3个直径为6mm深度为15mm的盲孔，和4个M8的螺纹孔，以及2个直径12mm的通孔，设计内孔的表面粗糙度Ra6.3m，据大一所学的机械设计书本，孔的加工方案可以知道对应的经济加工精度为IT8-IT10级。零件轮廓外形和端面的表面粗糙度Ra6.3um，据大一所学的机械设计书本，平面的加工方案可以知道对应的经济加工精度为IT6-IT9级。（三）零件图的技术要求

第四章零件的工艺规程(一)毛坯的选择此次加工的零件端盘主要形状是一个长方体外轮廓尺寸为100x80mm厚度尺寸为25mm，为了加工时能更好更快的加工出端盖零件的外形轮廓，也为了降低毛坯尺寸过大所带来额外成本，此次加工的端盖零件的毛坯尺寸选择110x90x30mm，零件所使用的毛坯可以批量购买，也可以自行根据现有的毛坯铣床加工出对应尺寸的毛坯。本次设计的端盖零件材料是45#碳素钢，俗称45钢是学校实训经常用的一种材料，此类材料45钢主要的性能特征为：本身具有不错的延展性也是韧性和较好的可塑性，并且也能提供不错的强度，在使用机床加工时加工性能不错，这些力学性能满足端盖零件材料的性能要求，因此此次加工选择45钢。图3.1毛坯图（二）定位基准及工艺路线的选择首先是定位基准的选择，根据大一所学的机械设计书本，定位加工的基准应该和设计零件的所使用的基准保持一致，还有为了方便后面加工工序的安排，以及能较好地使用机床夹具，再结合毛坯的尺寸和外形。选择出此次加工端盖零件毛坯的定位基准，综述选择最优解的定位基准是长方体毛坯长度与宽度的中心点如图3.1所展示。其次是根据端盖零件工艺要求制定与之相配的工艺路线，第一工艺路线的制定需要考虑加工的技术要求，就是在加工完成后端盖零件必须满足前面所制定的零件的技术要求，第二保证加工的合理性，要保证加工顺序的合理性，尽量避免程序出现错误，在保证质量的前提下合理的进行加。结合这两点要求我制定了如图3-2的工艺路线。表3-2工艺路线的安排程序组名加工名称加工类型刀具名称刀具直径主轴速度进给速度步长深度NC1加工侧边余料和顶面余料侧边加工和顶部加工D1212350010000.5NC2外轮廓开粗型腔铣D1212mm350010000.2NC3侧壁半精加工等高加工D88mm240013600.25平面半精加工平面加工D88mm300014500.25NC4侧壁精加工等高加工D88mm380014500.2平面精加工平面加工D88mm375011202.5NC3钻中心孔D2.0钻孔中心钻2.0mm150010001钻孔D6钻孔D6麻花钻8mm150010000.5钻孔D6.8钻孔D6.8麻花钻6.8mm150010000.5钻孔D12钻孔D12麻花钻12mm150010000.5攻牙D8丝攻D8丝攻8mm3002000.5（三）夹具的选择由于端盖零件的体积不是很大，而且端盖零件的轮廓是规则长方体结构，是每个机床本身所带的夹具都能夹紧的零件，并且内部结构较不复杂，为了以更低的成本和在较短的时间加工出端盖零件，我的选择为机床本身的夹具，这样就能花更少的钱在很短的时间内比较好地完成端盖零件的加工。（四）刀具的选择刀具的选择是保证端盖零件的技术指标能保质完成的最重要的一步，因此要根据以下几个方面选择与之相配合的刀具:第一方面机床加工中刀具是不受人为控制，依靠加工程序的编程进行换刀的，保证各个刀具的配合不能出现失误；第二方面要根据所使用机床的型号选择与之配合的刀具；第三方面根据加工端盖零件的材质45钢选择合适的刀具；第四方面要考虑刀具的性能特点如刀具本身的硬度，刀具能加工使用的时间也就是寿命，刀具的耐磨性等等。综上所述，根据该零件端盖的技术标准和加工的工艺路线，确定该零件机械加工所使用的刀具如表3-4所示。表3-4数控加工刀具卡片序号刀具号刀具规格名称数量加工的内容切削液材料1T01D12立铣刀1粗铣轮廓水溶液硬质合金2T02D10立铣刀1精铣轮廓乳化液硬质合金3T03D2.0中心钻1钻八个定位孔水溶液高速钢4T04Φ6.0麻花钻1钻三个直径为6孔水溶液高速钢5T05Φ6.8麻花钻1钻孔水溶液高速钢6T06Φ12.0麻花钻1钻两个直径为12孔水溶液高速钢7T04M8丝攻1加工四个M8螺纹孔乳化液高速钢（五）切削液选择（六）机床的选择机床的选择要依据两个方面：第一方面根据加工零件的结构和所需要达到的技术要求去选择与之相配和并能完成要求的机床；第二方面要考虑机床本身性能如机床精度，机床的主轴功率，最大切削直径等。综上所述我此次加工选择的机床为台群精机T-500，下表3-6为台群精机T-500机床的规格参数，图3-6.2为机床的实物外观图片。表3-6台群精机T-500机床规格参数规格序号机床内容参数1机床重量5500kg2电力容量18kw3机床尺寸（长*宽*高）2600*2350*2600mm4主轴马达功率7.5kw5主轴最高转速800rpm6主轴孔锥度Bt-407主轴鼻端至工作台面距离110-160mm8主轴中心至立柱轨面距离560mm9控制系统西门子数控系统10工作台规格（长*宽）1060*500mm11工作台T型槽/槽宽/槽距5/18/100mm12x/y/z轴行程800/500/500mm13x/y/z轴快速进给速度15/15/12m/min14x/y/z轴定位精度±0.005mm15重复定位精度±0.003mm16工作台面积1000×500mm17工作台最大负荷600kg3-6.2台群精机T-500机床实物图第四章零件的数控程序编制（一）编程方法的选择机械加工最重要的一步为加工程序的编制。因为机床不能有效的识别我们零件的图纸，因此我们需要通过一种媒介，让机床明白从毛坯到零件成型机床需要做哪些事情，这种媒介则是机床的数控系统，数控系统能识别并执行我们所编写的机械加工程序，程序的编写有人工编写和三维机械软件编写，人工编写由于耗费时间长，出错率高，成本高在如今已经被淘汰。随着国家逐渐迈入工业4.0浪潮，机械加工仿真软件已经完全成熟和可靠，机械加工软件不仅能有效地选择出最合适的加工方法，也能在最后进行加工仿真，避免出现编程错误。结合在大二学习的内容，此次加工程序编制我选择的软件为UGNX6.0。（二）软件编程操作本次加工的端盖零件需要在UGNX6.0加工模式下进行处理才能得到合适的加工轨迹和加工程序，下面我详细写出了加工步骤，并表明加工毛坯得到端盖零件时所使用的方法，最终可以得出加工零件的全部进给刀路图和加工程序。1.进入加工模块第一步使用UG打开之前做好的端盖零件三维模型图，在软件最上面的标准工具条中选择“开始”→“加工”，UG软件将弹出“加工环境”的选择框图，在CAM设置选择栏中选择“mill-contour”模板，单击“初始化”按钮，系统将进入加工环境。2.创建毛坯几何体和加工坐标系在UG加工环境中，以此为端盖零件设置合适的加工基准定位坐标系、选择合适的毛坯几何体，为创建加工操作做好铺垫。设置端盖零件的加工定位坐标系。端盖零件的体积不是很大，而且是长方体，内部结构不复杂，因此加工坐标系的选择很简单，选择端盖零件上表面长和宽的中心即可，选择的加工定位基准坐标系如图4-1所展示。图4-1坐标系设定3.设置端盖零件几何体的部件和毛坯(1)在UG软件加工环境下，在工序导航器下面找到并双击“WORKPIECE”图标，将弹出铣削“几何体”的数据选择。然后将看到几何体图4-2几何体部件设定(2)然后同样在铣削几何体对话选择框下面去选择端盖零件的毛坯，用鼠标单击选择指定毛坯的按钮，，紧接着选择对话框将变成毛坯几何体的选择框，因为端盖零件工艺要求设置的毛坯几何体尺寸长*宽*高度为110*90*30mm，因此在类型中选择包容块，包容块的尺寸为110*90*30mm。然后用鼠标单击选择确定选项按钮，端盖零件的毛坯也选择完毕。选择过程为图4-3所展示。图4-3毛坯选择4.设置刀具（1）根据第三章端盖零件的工艺工艺规程中刀具选择的分析，在UGNX6.0中依次创建所需要的刀具。（2）首先在“创建刀具”选择框中的类型选择项内依次选择“mill-contour”“drill”选项，并接着在“刀具子类型”选项中依次选择铣刀，钻孔等按钮，然后根据刀具的参数依次修改，最后输入刀具名称。根据第三章的设计刀具参数依次创建D12铣刀，D10铣刀，M8丝攻，DR6.0麻花钻，DR6.8麻花钻，DR12.0麻花钻和D2.0中心钻，最终完成各个刀具的创建。刀具的选择过程为图4-4创建刀具所展示。图4-4创建刀具5.型腔铣加工操作（1）各种刀具创建好后，紧接着要创建加工的工序，根据第三章工艺路线的安排，第一步要对外形的轮廓进行型腔铣，根据工艺路线的安排，选择合适的刀具合适的加工参数依次对各个加工表面进行加行粗加工，然后对其端盖零件进行刀路生成和粗加工仿真。得到如图4-5粗加工道路和仿真图。图4-5粗加工刀路和仿真图6.等高铣削和平面铣削精加工（1）粗加工结束后要对其端盖零件进行精加工，创建精加工工序，更换D8的立铣刀，进行侧壁轮廓半精加工和精加工步骤。机床的参数也要修改。.机床的主轴转速应该设置为2170，进给速度为1120，进刀为速度1210，这种机床参数能保证在精加工时保证零件所需的精度。然后对其编写的程序进行仿真，可以得到精加工的道路和加工仿真效果图。如图4-6所示。图4-6精加工刀路和仿真图7.钻孔和M8螺纹孔的攻牙加工操作（1）在钻孔的刀具创建好和型腔铣精加工完成后，根据第三章工艺路线的安排，紧随其后要进行两个直径为12的通孔，三个直径为6mm深度为15mm的盲孔，和四个M8的螺纹孔的加工编程（2）在孔加工程序编制中，普通直径为12和直径为6的孔使用啄钻类型加工即可，M8螺纹孔使用孔当中的螺纹孔类型进行加工编程，加工孔的参数设置如图4-7孔加工参数设置所展示。图4-7孔加工参数设置（3）根据三章工艺路线的安排，首先要使用D2.0中心钻定位出八个孔的位置，编程中钻定位程序并生成如图4-10中心钻定位的刀路轨迹图。图4-10中心钻孔刀路轨迹图（4）在生成定位孔之后，根据三章工艺路线的安排，依次进行对直径为6，直径为12和M8螺纹孔进行加工，并得到如图4-11使用刀具为Φ6.0，Φ6.8，Φ12.0麻花钻和M8的丝攻生成的刀路轨迹图和加工仿真图图4-11Φ6.0，Φ6.8，Φ12.0麻花钻和M8的丝攻刀路图和仿真图（二）后处理和尺寸检测在前面章节已经完成程序的编制，接下里仅需要生成后处理程序代码，然后对机床所加工的实物端盖零件进行尺寸检测看是否满足设计的工艺要求。1.后处理（1）在完成第三章工艺路线的安排后可以得到所有编制的程序，然后再次对程序进行检查确保不能出现错误，确保程序能正常加工并且最终可以得到端盖零件后，就能够更好的进行后处理，然后UGNX6.0会生成机床可以运行的程序代码，然后将UGNX6.0自动生成的程序代码使用U盘导入机床的操作系统进行加工，既可以得到符合工艺要求的端盖零件。2.尺寸检测为了检验加工出来的实物是否满足设计的工艺要求和技术标准，将对端盖零件的一些比较重要尺寸进行检测去验证机床加工的合理性，大致需要检测端盖零件孔的深度和直径，端盖零件的长宽高是否满足设计的要求，尺寸检测后可以再去检测一些技术要求是否合格。比如检测尺寸上公差（mm）下公差（mm）检测结果（mm）长度1000.150.15长度100.100直径12的通孔0.030.02直径为11.99宽度800.150.15宽度80.07直径为6的盲孔0.020.03直径为6直径为32的台阶孔0.020直径32直径为60的台阶孔0.030直径60结论参考文献石皋莲，吴少华.UGNXCAD应用编程案列[M].北京：机械工业出版社，2010梁胜龙，孔茗.车工工艺与操作基础教程[M].