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1、 摘要本文简单的介绍了数控技术、数控的发展趋势、数控加工工艺、UG 在数控方面的应用及手工编程。主要运用所学知识对零件图进行工艺分析、制定工艺路线、确定工艺方案，包括机床的选择、基准的选择、确定装夹方式、刀具的介绍与选择、切削用量及切削液的选择。深入了解了零件制造的全过程，加工完成后零件也达到了加工要求。并运用 UG 软件在数控加工方面的功能进行加工，通过三维图可以更好的对零件图结构的理解，通过 UG 的模拟加工可以清楚的知道加工路线和了解对零件图加工内容。摘要1 第一章 绪 论3 1.1 数控技术概述3 1.1.1 数控机床的产生和发展3 1.1.2 数控技术的发展趋势.3 1.2 UG 的
2、简介.5 1.2.1 UG 简述5 1.2.2 UG 的功能6 第二章 复杂零件图样分析6 2.1 加工内容以及技术要求：8 第三章 复杂形零件数控加工工艺分析8 3.1 数控机床的选择8 3.1.1 编程特点.9 3.1.2 基准选择.9 3.2 夹具的选择10 3.3 刀具的选择10 3.3.1 数控刀具介绍.11 3.3.2 铣刀的选择.13 3.4 切削用量的选择14 3.4.1 背吃刀量 p或侧吃刀量 e14 3.4.2 进给速度 Vf 进给速度 15 3.4.3 切削速度 vc15 3.5 主轴速度确定.16 3.6 量具及冷却方式的选择16 3.7 工艺设计17 3.7.1 零件
3、工艺性分析.17 3.7.2 加工方案的确定.18 3.7.3 加工工序的确定.18 参考文献20 致谢20第一章 绪 论1.1 数控技术概述1.1.1 数控机床的产生和发展数控控制（NC，numerical control)简称数控，是指利用数字化的代码构成的程序对控制对象的工作过程实现自动控制的一种方法。数控系统（NCS）是指利用数字控制技术实现的自动控制系统。数控系统中的控制信息是数字两 0和 1，它与模拟控制相比较具有很多的优点，如不同的字长表示不同的精度，对数字化信息进行逻辑的运算、数字运算等复杂的信息处理工作，特别是可用软件来改变信息的处理方式或过程，具有很强的“柔性”。数控设备则
4、是采用数控系统实现控制的机械设备，其的操作命令是用数字或数字代码的形式来描述，工作的过程是按照指定的程序自动的进行，装备了数控系统的机床称为数控机床。数控机床是数控系统的典型的代表；其他的数控设备也包括数控雕刻机、数控火焰切割机、数控测量机，数控描绘机数控插件机电脑绣花机、工业机器等数控系统的硬件的基础是数字逻辑电路，最初的数控系统是由数控逻辑电路的构成，因而称之为硬件数控系统，随着微型计算机的发展，硬件数控系统已经被淘汰，取而代之的是当前广泛应用的计算机数控系统（CNC）。CNC 系统的是由计算机承担数控中的命令发生器和控制器，他采用存储程序的方式实现部分或全部基本数控功能，从而具有了真正的
5、柔性，并可以处理硬件落件电路难以处理的复杂信息，使数控系统的性能大大的提高。从 1952 年美国麻省理工学院研制出第一台试验性数控系统，到现在已走过了半个世纪历程。随着电子技术和控制技术的飞速发展，当今的数控系统功能已经非常强大，与此同时加工技术以及一些其他相关技术的发展对数控系统的发展和进步提出了新的要求。1.1.2 数控技术的发展趋势为了满足市场和科学技术发展的需要，为了达到现代制造技术对数控技术提出的更高的要求，数控未来仍然继续向开放式、基于 PC 的第六代方向、高速化和高精度化、智能化等方向发展。1、开放式 为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求
6、，最重要的发展趋势是体系结构的开放性，设计生产开放式的数控系统，例如美国、欧共体及日本发展开放式数控的计划等。 2、高速化、高效化 机床向高速化方向发展，可充分发挥现代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本，而且还可提高零件的表面加工质量和精度。超高速加工技术对制造业实现高效、优质、低成本生产有广泛的适用性。90 年代以来，随着超高速切削机理、超硬耐磨长寿命刀具材料和磨料磨具，大功率高速电主轴、高加/减速度直线电机驱动进给部件以及高性能控制系统（含监控系统）和防护装置等一系列技术领域中关键技术的解决，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，加快机床高速化发展步伐。高速主轴
7、单元（电主轴，转速 15000100000r/min） 、高速且高加/减速度的进给运动部件（快移速度 60120m/min，切削进给速度高达 60m/min） 、高性能数控和伺服系统以及数控工具系统都出现了新的突破，达到了新的技术水平。 根据高效率、大批量生产需求和电子驱动技术的飞速发展，高速直线电机的推广应用，开发出一批高速、高效的高速响应的数控机床以满足汽车、农机等行业的需求。还由于新产品更新换代周期加快，模具、航空、军事等工业的加工零件不但复杂而且品种增多。 3、高精度化 精密化是为了适应高新技术发展的需要，也是为了提高普通机电产品的性能、质量和可靠性，减少其装配时的工作量从而提高装配效
8、率的需要。从精密加工发展到超精密加工（特高精度加工） ，是世界各工业强国致力发展的方向。其精度从微米级到亚微米级，乃至纳米级（10nm） ，其应用范围日趋广泛。超精密加工主要包括超精密切削（车、铣） 、超精密磨削、超精密研磨抛光以及超精密特种加工（三束加工及微细电火花加工、微细电解加工和各种复合加工等） 。随着现代科学技术的发展，对超精密加工技术不断提出了新的要求。新材料及新零件的出现，更高精度要求的提出等都需要超精密加工工艺，发展新型超精密加工机床，完善现代超精密加工技术，以适应现代科技的发展。 随着高新技术的发展和对机电产品性能与质量要求的提高，机床用户对机床加工精度的要求也越来越高。为了
9、满足用户的需要，近 10 多年来，普通级数控机床的加工精度已由10m 提高到5m，精密级加工中心的加工精度则从35m，提高到11.5m。 4、高可靠性 数控系统的可靠性要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是适度可靠，因为是商品，受性能价格比的约束。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在 16 小时内连续正常工作，无故障率P(t)99%以上的话，则数控机床的平均无故障运行时间 MTBF 就必须大于 3000小时。MTBF 大于 3000 小时，对于由不同数量的数控机床构成的无人化工厂差别就大多了，我们只对一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10：1
10、 的话（数控的可靠比主机高一个数量级） 。此时数控系统的 MTBF 就要大于 33333.3 小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的 MTBF 就必须大于 10 万小时。 5、智能化 随着人工智能在计算机领域的不断渗透和发展，数控系统的智能化程度将不断提高，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面。 （1）应用自适应控制技术 数控系统能检测过程中一些重要信息，并自动调整系统的有关参数，达到改进系统运行状态的目的。 （2）引入专家系统指导加工 将熟练工人和专家的经验，加工的一般规律和特殊规律存入系统中，以工艺参数数据库为支撑，建立具有人工智能的专家系统。 （3）引入故障诊断专家系统 （4）智能化数
11、字伺服驱动装置 可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。可以通过自动识别负载，而自动调整参数，使驱动系统获得最佳的运行。综上所述，由于数控机床不断采纳科学技术发展中的各种新技术，使得其功能日趋完善，数控技术在机械加工中的地位也显得越来越重要，数控机床的广泛应用是现代制造业发展的必然趋势。1.2 UG 的简介1.2.1 UG 简述UG 是 Unigraphics 的缩写，这是一个交互式 CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造 )系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC 硬件的发展和个人用户的迅速增长，在 PC
12、上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。 UG 的开发始于 1990 年 7 月，它是基于 C 语言开发实现的。 UG NX是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。 一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域 (自然科学或工程 )、数学(分析和数值数学 )及计算机科学的知识。然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。最终软件的实现变得越来越复杂，以致于超出了一个人能够管理
13、的范围。一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网格加密（adaptivemeshrefinement）和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究，同时随着计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能。 UG 的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。1.2.2 UG 的功能UG NX 加工基础模块提供联接 UG 所有加工模块的基础框架，它为 UG NX 所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹
14、进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺。UG 软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。 UG NX 的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流 NC 机床和加工中心，该模块在多年的应用实践中已被证明适用于轴或更多轴的铣削加工、轴的车削加工和电火花线切割。第二章 复杂零件图样分析本设计对
15、一个配合形零件进行数控加工工艺分析，制定工艺方案，编写工 艺过程，完成加工程序的编制和检验。 该配合件由车身、炮筒、炮塔、车轮和轴承组成。是由我们一个组的成员 共同完成，我主要负责车身部分。零件毛坯尺寸为 125mm*85mm*40mm 的板材， 材料为 45 钢，经调质处理后，具有良好的工艺性。下图为零件图：图 2-1 图 2-2图 2-3 三维实体图：图 2-42.1 加工内容以及技术要求： 加工的内容有：(1)(1)根据图纸要求铣出平面(2)(2)加工角度为 60的斜面(3)(3)钻孔 (4)(4)加工角度为 45的斜面技术要求：零件材料为 45 钢，切削加工性能较好，无需热处理和硬度要
16、求。第三章 复杂形零件数控加工工艺分析3.1 数控机床的选择对于某个零件而言，并非全部加工工艺过程都适合在数控机床上完成，而往往只是其中的一部分适合于数控加工。这就需要对零件图样进行仔细的工艺分析，选择那些最适合、最需要进行数控加工的内容和工序。在选择时，应考虑各方面因素，充分发挥数控加工的优势。选择时应考虑以下因素：（1）通用机床无法加工的内容。（2）通用机床难加工、质量也难以保证的内容应作为重点选择的内容。（3）通用机床效率低、工人劳动强度大的内容。从精度和效率两方面对数复杂零件的加工艺进行分析，加工精度必须达到图纸的要求，同时又能充分合理地发挥机床的功能，提高生产效率。根据以上条件可选择两轴以上的数控铣床。本零件选用 TK7640 型数控铣床，采用FANUC0i-MB 系统。该铣床的功能参数以及编程特点如下。机床重：3000Kg工作台：800mm 长 400mm 宽行程：X600 Y4
