基于UG下的槽輪板零件數(shù)控銑削加工工藝設(shè)計與編程仿真

0基于UG下的槽輪板零件數(shù)控銑削加工工藝設(shè)計與編程摘要本設(shè)計為零件數(shù)控加工工藝設(shè)計，設(shè)計首先根據(jù)零件的圖紙及技術(shù)要求進行了詳細的數(shù)控加工工藝分析，分析過后對該零件進行了數(shù)控加工工藝設(shè)計，擬定了加工方案，選擇了加工設(shè)備、加工刀具、夾具，確定了裝夾方案、切削用量，制定了加工順序、編制了零件的數(shù)控加工工序卡片和刀具卡片等。最后，詳細說明了如何運用UG自動編程編制該零件的數(shù)控程序。關(guān)鍵詞數(shù)控加工工藝設(shè)計自動編程1目錄摘要1目錄21零件的圖的分析311零件零件圖312零件零件圖分析32零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計421毛坯選擇422定位基準選擇423加工順序設(shè)計524刀具選擇525零件刀具卡片制定526切削參數(shù)選擇627加工設(shè)備的選用828夾具的選擇與裝夾方案的確定1029工序與工步的劃分10210零件工序卡片的設(shè)計113零件的數(shù)控加工程序編制1631零件編程方法選擇1632零件數(shù)控加工程序的編寫16致謝25參考文獻2621零件的圖的分析11零件零件圖12零件零件圖分析該零件特征主要在正面上，正面主要包括四個10H7的孔以及20深度3MM的孔、一個由圓弧直線連接而成高度5MM的凸臺、90X90MM的凸臺。零件材料為45鋼，加工切削性能較好，無熱處理和硬度要求。分析圖紙，可知長方形輪廓長和寬無精度要求，單外輪廓要作為定位基準因此加工零件的六個表面時需要進行粗精加工。通正面孔的孔徑精度要求為H7，凹槽寬的尺寸精度要求上偏差為0035MM下偏差0015MM，90MMX99MM凸臺精度要求005MM。零件所有表面粗糙度要求為RA63UM。32零件的數(shù)控加工工藝設(shè)計21毛坯選擇根據(jù)零件的零件圖，零件的尺寸為100MM100MM20MM（長寬高），該零件材料為45鋼，零件形狀規(guī)則且切削余量均勻，由于零件各表面加工精度要求為63M，故需安排粗、精加工需件長、寬、高應(yīng)留取足夠的加工余量，故毛坯選取尺寸為102MM102MM25MM（長寬高）的方形毛坯。22定位基準選擇圖21毛坯示意圖在制定零件加工的工藝規(guī)程時，正確地選擇工件的定位基準有著十分重要的意義。（1）粗基準以毛坯的底面F為粗基準，裝夾B面和D面加工上表面A。（2）精基準以已銑上表面A為精基準，裝夾A面和F面加工零件四個側(cè)面。再以已銑上表面A為精基準，裝夾B面和D面加工零件F面的凸臺、凹槽、通孔等。423加工順序設(shè)計按照先粗后精、先面后孔的原則，以及安裝的先后順序確定該零件的加工順序為銑零件上表面A銑零件側(cè)面B銑零件側(cè)面C銑零件側(cè)面D銑零件側(cè)面E粗加工銑零件上表面F鉆中心鉆孔鉸孔粗加工外輪廓銑孔銑槽精加工輪廓。24刀具選擇1號刀80面銑刀可以提高加工精度和效率，減小相鄰兩次進給之間的接刀痕跡和保證銑刀的使用壽命。2號刀2中心鉆該零件有一定的位置精度要求，故選用2中心鉆定位后再用普通的麻花鉆鉆孔才能達到所要求的位置精度。3號刀98麻花鉆由于210通孔的內(nèi)表面粗糙度為32M，并提高切削效率，故選用98麻花鉆粗鉆，再用鉸刀鉸孔，保證其表面粗糙度要求。4號刀10鉸刀零件的四個通孔精度要求較高，選用10鉸刀鉸孔才能達到精度。5號刀20立銑刀對于零件F面凸臺的加工，由于尺寸原因并為了提高加工效率，故選用20立銑刀即可滿足加工要求。6號刀8立銑刀對于零件F面凹槽尺寸原因，故選用8立銑刀即可滿足加工要求。25零件刀具卡片制定根據(jù)上文的刀具選擇制定該零件的刀具卡片表21零件刀具卡片產(chǎn)品名稱零件名稱零件刀具規(guī)格序號刀具號刀具名稱數(shù)量直徑/MM長度/MM備注1T01面銑刀180實測硬質(zhì)合金2T02中心鉆12實測硬質(zhì)合金3T03麻花鉆198實測硬質(zhì)合金4T04鉸刀110實測硬質(zhì)合金5T05立銑刀120實測硬質(zhì)合金6T06立銑刀18實測硬質(zhì)合金編制審核批準共1頁第1頁526切削參數(shù)選擇1主軸轉(zhuǎn)速的確定查閱刀具手冊，可知，加工中主軸轉(zhuǎn)速計算公式如下N1000VC/D（公式31）公式中N主軸轉(zhuǎn)速，單位R/MINVC切削速度，單位M/MIND銑刀直徑，單位MM根據(jù)切削原理可知，切削速度的高低主要取決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32所示表32銑削時切削速度切削速度/M/MINCV工件材料硬度/HBS高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀225184266150225325123654120鋼32542562136751902136661501902609184590鑄鐵16032045102130鋁70120100200200400從理論上講，切削速度VC的值越大越好，因為這不僅可以提高生產(chǎn)率，而且可以避免生成積屑瘤的臨界速度，獲得較低的表面粗糙度值。但實際上由于機床、刀具等的限制，應(yīng)綜合考慮，加工中零件各部位切削速度VC數(shù)值選取如下粗銑時VC選取100M/MIN；精銑時VC選取150M/MIN；具體VC值應(yīng)根據(jù)實際加工情況進行適當(dāng)調(diào)整根據(jù)各部位切削速度VC的選取數(shù)值以及加工中選用的具體刀具，將VC與刀具直徑代入公式31N1000VC/D得到零件各部位加工時的刀具轉(zhuǎn)速如下6T01刀具80粗銑六個表面時N粗1000100/3148039809450R/MIN；T01刀具80精銑時N精1000150/3148059713600R/MIN；T02刀具2中心鉆根據(jù)實際生產(chǎn)過程的經(jīng)驗而得到的1500R/MINT03刀具98麻花鉆根據(jù)實際生產(chǎn)過程的經(jīng)驗而得到的1000R/MINT04刀具10鉸刀根據(jù)實際生產(chǎn)過程的經(jīng)驗而得到的1200R/MINT05刀具20粗銑時N粗1000100/3142015921600R/MIN；T06刀具8粗銑時N粗1000100/314839803500R/MIN；T06刀具8精銑時N精1000120/314847774000R/MIN；2數(shù)控加工進給量的選擇工件剛性差或刀具強度低時，應(yīng)取較小值。銑刀每齒進給量如表23所示，本設(shè)計中每個工部的具體進給速度依據(jù)上述公式計算，具體參見加工過程總表。表23銑刀每齒進給量ZF每齒進給量/（MM/Z）工件材料粗銑精銑高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀高速鋼銑刀硬質(zhì)合金銑刀鋼010015010025鑄鐵012020015030002005010015鋁006020010025005010002005切削進給量F是切削時單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進方向的相對位移，單位為MM/MIN。它與銑刀轉(zhuǎn)速N、銑刀齒數(shù)Z及每齒進給量FZ（MM/Z）的關(guān)系為FFZZN公式中Z銑刀齒數(shù)，單位MM/MINFZ銑刀每齒工作臺移動距離，即每齒進給量MM/Z7T01刀具80盤刀根據(jù)實際生產(chǎn)過程的經(jīng)驗而得到的粗加工F80MM/MINT01刀具80盤刀根據(jù)實際生產(chǎn)過程的經(jīng)驗而得到的精加工F50MM/MIN；T05刀具20粗銑F面凹槽凸臺等時F粗01531600720MM/MIN；T06刀具10粗銑A面凸臺等時F粗01335001050MM/MIN；T06刀具10精銑F面凹槽凸臺等時F精00534000600MM/MIN；表24鉆削時的進給量F（MM/R）鋼（MPA）80080010001000鉆頭直徑D（MM）進給量F（MM/R）20050060040050030042400801000600800400646014018010012008010680180220130150110138100220280170210130171013025031019023015019切削進給量F是切削時單位時間內(nèi)工件與銑刀沿進方向的相對位移，單位為MM/MIN。它與主軸轉(zhuǎn)速N的關(guān)系為FNF（公式33）公式中N主軸轉(zhuǎn)速，單位R/MINF鉆削時的進給量F，單位MM/RT02刀具2中心鉆定位210通孔以及2XM10時F005150075MM/MINT03刀具98麻花鉆鉆210通孔時F011000100MM/MINT04刀具10鉸刀鉸210通孔時F005120060MM/MIN27加工設(shè)備的選用選用加工中心（FAUNCVMC870）加工中心加工柔性比普通8數(shù)控銑床優(yōu)越，有一個自動換刀的伺服系統(tǒng)，對于工序復(fù)雜的零件需要多把刀加工，在換刀的時候可以減少很多輔助時間，很方便，而且能夠加工更加復(fù)雜的曲面等工件。因此，提高加工中心的效率便成為關(guān)鍵，而合理運用編程技巧，編制高效率的加工程序，對提高機床效率往往具有意想不到的效果。圖22VMC870加工中心表25機床參數(shù)表工作臺面尺寸（長寬）4071307（MM）主軸錐孔/刀柄形式24ISO40/BT40（MAS403）工作臺最大縱向行程670MM主配控制系統(tǒng)FANUC0IMATEMC工作臺最大橫向行程470MM換刀時間（S）67S主軸箱垂向行程700MM主軸轉(zhuǎn)速范圍606000R/MIN工作臺T型槽（槽數(shù)寬度間距）71660MM快速移動速度10000（MM/MIN）主電動機功率77/77（KW）進給速度7800（MM/MIN）脈沖當(dāng)量（MM/脈沖）0001工作臺最大承載KG700KG機床外形尺寸長寬高MM2740MM2720MM2710MM機床重量KG4000KG928夾具的選擇與裝夾方案的確定1夾具的選擇考慮到該零件外輪廓為正方形,形狀很規(guī)則，在外型上沒有什么特殊要求，故夾具選用平口虎鉗即可?？紤]到本設(shè)計零件的外形尺寸和加工精度等因素，本設(shè)計選擇的平口虎鉗規(guī)格參數(shù)如下表26平口虎鉗夾具參數(shù)產(chǎn)品名稱型號鉗口寬度（MM）鉗口高度（MM）鉗口最大張開度（MM）定位鍵寬度（MM）外形尺寸長寬高（MM）平口虎鉗Q12160160701601870030020029工序與工步的劃分根據(jù)上文制定的零件加工順序和選用刀具設(shè)計出零件的加工工序與工步如下工序1下料毛坯尺寸為105X105X25MM工序2銑零件六個表面至尺寸100X100X20MM工序3410的孔加工（1）鉆中心鉆；（2）98麻花鉆對四個孔進行鉆孔；（3）10鉸刀對四個孔進行鉸孔；工序4銑方形凸臺、多個圓弧和直線組成的凸臺及20的孔（1）選用20立銑刀粗銑方形凸臺、多個圓弧和直線組成的凸臺；（2）選用8立銑刀粗銑20的孔；（3）選用8立銑刀粗銑寬度10MM的槽；（4）選用8立銑刀對上表面輪廓特征進行精加工，至圖紙尺寸要求；工序5去毛刺、清洗工序6終檢根據(jù)上文的工序與工步劃分，設(shè)計出本零件的加工過程總表如下10表27零件加工過程總表產(chǎn)品名稱或代號零件名稱零件圖號單位名稱零件序號加工內(nèi)容刀具號主軸轉(zhuǎn)速R/MIN進給速度（MM/MIN）背吃刀量備注1粗銑表面T014508005手動2精銑表面T016005002手動3中心鉆定位410通孔T0215007502自動4鉆410通孔T03100010005自動5鉸410通孔至規(guī)定尺寸T0412006002自動6粗銑方形凸臺、多個圓弧和直線組成的凸臺T05160072005自動7粗銑20的孔T063500105005自動88立銑刀粗銑寬度10MM的槽T063500105005自動98立銑刀對上表面輪廓特征進行精加工T06400060002自動210零件工序卡片的設(shè)計表28數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名稱材料零件圖號工廠數(shù)控加工工序卡零件45鋼A4工序號程序編號夾具名稱設(shè)備名稱車間111數(shù)控加工車間工步號工步內(nèi)容刀具號主軸轉(zhuǎn)速R/MIN進給速度（MM/MIN）背吃刀量/MM備注1下料105X105X25MM編制審核批準共4頁第1頁12表29數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名稱材料零件圖號工廠數(shù)控加工工序卡零件45鋼A4工序號程序編號夾具名稱設(shè)備名稱車間2平口虎鉗VMC870數(shù)控加工車間工步號工步內(nèi)容刀具號主軸轉(zhuǎn)速R/MIN進給速度（MM/MIN）背吃刀量/MM備注1銑零件六面至尺寸100X100X20MMT014508005手動編制審核批準共4頁第2頁13表210零件鉆孔工序卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名稱材料零件圖號工廠數(shù)控加工工序卡零件45鋼A4工序號程序編號夾具名稱設(shè)備名稱車間3平口虎鉗VMC870數(shù)控加工車間工步號工步內(nèi)容刀具號主軸轉(zhuǎn)速R/MIN進給速度（MM/MIN）背吃刀量/MM備注1中心鉆定位410通孔T0215007502自動2鉆410通孔T03100010005自動3鉸410通孔至規(guī)定尺寸T0412006002自動編制審核批準共4頁第3頁14表211銑上表面工序卡片產(chǎn)品名稱或代號零件名稱材料零件圖號工廠數(shù)控加工工序卡零件45鋼A4工序號程序編號夾具名稱設(shè)備名稱車間4平口虎鉗VMC870數(shù)控加工車間工步號工步內(nèi)容刀具號主軸轉(zhuǎn)速R/MIN進給速度（MM/MIN）背吃刀量/MM備注1粗銑方形凸臺、多個圓弧和直線組成的凸臺T05160072005自動2粗銑20的孔T063500105005自動38立銑刀粗銑寬度10MM的槽T063500105005自動48立銑刀對上表面輪廓特征進行精加工T06400060002自動編制審核批準共14頁第10頁第5頁153零件的數(shù)控加工程序編制31零件編程方法選擇本文中所設(shè)計的零件的輪廓較為復(fù)雜，加工工藝有點繁瑣，零件輪廓中有凹槽、凸臺、曲面等，因而所需的程序較多，局部坐標(biāo)的計算也比較復(fù)雜，因此綜合選擇用自動編程編制。32零件數(shù)控加工程序的編寫該零件表面A和表面F，加工面積較大，同時有較高的表面粗糙度要求，為保證零件的加工精度，兼顧加工效率，零件上表面A采用80面銑刀手動粗加工和精加工。其余表也使用80面銑刀手動銑削在這里不詳細介紹。321零件F面程序編寫零件F面（正面）的加工很難確定刀具走刀路線的坐標(biāo)，手工編程繁瑣，計算量大，因此選用自動編程。1零件正面粗加工的自動編程（1）進入UG加工模塊啟動NX60。雙擊UGNX60的圖標(biāo)，進入UGNX60界面。圖31UG界面打開模型文件。在主菜單中選擇【文件】/【打開】命令，在系統(tǒng)自動彈出的“打開”對話框中選擇正確的路徑和文件名，單擊“OK”按鈕，打開零件模型。16圖32打開零件模型進入加工模塊。使用快捷鍵（CTRLALTM）進入UGNX60CAM模塊，系統(tǒng)自動彈出如圖所示的“加工環(huán)境”對話框，進行加工環(huán)境的初始化設(shè)置，“MILLCONTOUR（輪廓銑）”，單擊對話框中的“確定”按鈕進入加工模塊。如圖33所示。圖33加工環(huán)境（2）創(chuàng)建程序17在操作導(dǎo)航器的空白處單擊鼠標(biāo)右鍵，系統(tǒng)彈出快捷菜單，在該快捷菜單中選擇“程序順序視圖”命令。在【插入】工具欄上單擊【創(chuàng)建程序】圖標(biāo)系統(tǒng)將彈出的“創(chuàng)建程序”對話框。在名稱文件輸入框中輸入“FMIANJIAGONG”（F面加工），單擊“確定”按鈕。（3）創(chuàng)建刀具在【插入】工具欄上單擊【創(chuàng)建刀具】按鈕，系統(tǒng)彈出如圖44所示的“創(chuàng)建刀具”對話框。（4）創(chuàng)建幾何體在操作導(dǎo)航器的空白處單擊鼠標(biāo)右鍵，系統(tǒng)彈出快捷菜單。在該快捷菜單中選擇“幾何視圖”命令，在操作導(dǎo)航器中出現(xiàn)圖標(biāo)，用鼠標(biāo)左鍵雙擊該圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出對話框。在對話框中的“安全設(shè)置選項”選擇“自動”、“安全距離”文本框內(nèi)輸入“10”。在“指定MCS”對話框中單擊“自動判斷”按鈕，選擇工件表面，系統(tǒng)使加工坐標(biāo)系在零件XY軸的中心點。單擊對話框中的“確定”按鈕。如圖45機床坐標(biāo)系的創(chuàng)建。圖35機床坐標(biāo)系圖34創(chuàng)建刀具18在操作導(dǎo)航器中雙擊圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出如36所示的“工件幾何體”對話框，在該對話框中單擊“指定部件”按鈕，系統(tǒng)彈出“部件幾何體”對話框，在該對話框中選中“幾何體”單選按鈕，在“過濾方法”下拉列表框中選擇“體”選項，單擊“全選”按鈕，選擇圖形區(qū)所有可見的零件幾何體模型，單擊鼠標(biāo)中鍵，返回“工件幾何體”對話框。圖36工件幾何體指定毛坯。在如圖36所示的“工件幾何體”對話框中單擊“指定毛坯”鈕，系統(tǒng)彈出如圖所示的“毛坯幾何體”對話框，在該對話框選中“自動塊”單選按鈕，單擊鼠標(biāo)中鍵，返回“工件幾何體”對話框，單擊鼠標(biāo)中鍵，結(jié)束幾何體的選擇。1零件鉆孔的自動編程（1）鉆中心孔的自動編程二）創(chuàng)建操作在加工創(chuàng)建工具條中，單擊“創(chuàng)建操作”命令，系統(tǒng)將彈出“創(chuàng)建操作”對話框。在“創(chuàng)建操作”對話框中，選擇“類型”中選擇“DRILL”，然后在“操作子類型”中，選擇型腔銑模板圖標(biāo)PECKDRILLING啄19鉆。在“創(chuàng)建操作”對話框中設(shè)置其他參數(shù)程序、刀具為2中心鉆、幾何體選擇WORKPIECE1、方法、名稱。在“創(chuàng)建操作”對話框中單擊“確定”，指定孔、指定部件表面、指定底面、指定循環(huán)方式、進給和速度，如圖37所示。圖7創(chuàng)建操作生成操作，如圖37所示。圖37鉆中孔刀軌20圖37鉸孔刀軌2零件型腔銑的自動編程（1）創(chuàng)建操作單擊【插入】工具欄上的【創(chuàng)建操作】圖標(biāo)，系統(tǒng)自動彈出如圖38所示的“創(chuàng)建操作”對話框，選擇“類型”為“MLIICONTOUR”，選擇“操作子類型”為“CAVITYMILL”（型腔銑），“刀具”選擇“D20”、“幾何體”設(shè)置為“WORKPIECE1”、“方法”設(shè)置為“MEHOD”、“名稱”設(shè)置為“CUJIAGONG”，單擊對話框中的“確定”按鈕將彈出“型腔銑”對話框。21圖38創(chuàng)建操作（6）指定切屑區(qū)域在“型腔銑”對話框中單擊“指定切削區(qū)域”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“切削區(qū)域”對話框，選擇切削區(qū)域，單擊確定鍵，返回“型腔銑”對話框。（7）刀軌生成切削模式。在“切削模式”下拉列表中選擇“跟隨部件”。歩距。在“歩距”下拉列表選擇“70刀具平直”。全局每刀深度。在“全局每刀深度”文本輸入框中輸入“05”。如圖39參數(shù)設(shè)置。圖39參數(shù)設(shè)置切削參數(shù)。在“型腔銑”對話框中單擊【切削參數(shù)】圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出“切削參數(shù)”對話框，“策略”選項卡參數(shù)中設(shè)置“切削方向”為“順銑”、“切削順序”為“層優(yōu)先”、如圖38參數(shù)設(shè)置。22“余量”選項卡參數(shù)中設(shè)置使用“底部面和側(cè)壁余量一直”，“毛坯余量”為03，“部件側(cè)面余量”采用繼承自MILLROUGH為“05”，“內(nèi)公差”為003、“外公差”為012。在“型腔銑”對話框中指定了所有的參數(shù)后，單擊對話框底部操作組的【生成】圖標(biāo)，生成如圖310所示的型腔銑粗加工刀軌。圖310型腔銑粗加工刀軌3零件正面精加工的自動編程（1）凸臺側(cè)壁半精的自動編程創(chuàng)建操作單擊【插入】工具欄上的【創(chuàng)建操作】