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1、西南科技大学毕业设计目 录前言2第一章 零件的三维建模31.1零件图31.2零件三维模型图51.3零件的凸模建模过程51.4零件凹面的建模7第二章 零件加工的工艺分析92.1 零件图的工艺分析92.2工艺要求92.3 选择设备102.4 确定零件的定位基准和装夹方式102.5确定切削量112.5.1 切削用量的选择112.5.2 影响切削用量的因素112. 5.3 铣削参数的计算依据112.6 确定加工顺序及走刀路线152.7刀具选择17第三章 NC加工193.1 进入加工应用和操作导航工具193.2创建几何体父节点组193.2.1 创建MCS和MCS-1193.2.2 创建几何体2035 创
2、建操作213.5.1 打中心孔213.5.2 钻8.6孔223.5.3 钻18孔223.5.4 凹面方形槽粗加工233.5.5 凹面曲面精加工243.5.6 凹面十字槽粗加工253.5.7 凹面十字槽精加工253.5.8 精铣16的沉孔263.5.9粗铣30的沉孔和20的通孔263.5.10精镗加工30的沉孔。273.5.11精镗加工20的通孔273.5.12凸面粗铣六边形台、圆形台273.5.13精铣六边形台、圆形台和4个9孔283.5.14 粗铣螺旋线切槽和U型槽293. 5. 15精铣螺旋线切槽和U型槽303. 5. 16 精镗2个9的通孔303.6输出程序31致 谢32参考文献33附表
3、34第 6 页 共 38 页前 言此次的毕业设计是利用UG软件来设计和加工零件的,UG是业界公认的最优秀的CAD/CAM软件之一。该软件的功能覆盖了整个产品的开发过程，即覆盖了从概念设计、功能工程、工程分析、加工制造到产品发布的全过程。UG软件是由美国UGS公司开发的Unigaphics开发的一个集CAD/CAM/CAE于一体的大型CAD软件。数控编程是一项实践性很强的技术，对软件的使用只是数控编程中的一个部分。此软件具有的特点是：先进性、实用性、逻辑性强；所以它更有助于我们把零件的实体建模与加工很好的结合在一起，同时也能使我们把产品的加工工艺和加工流程熟练掌握和了解。本次设计共包含三大部分，
4、第一部分是零件的三维建模过程；第二部分为零件的工艺分析；第三部分为零件自动的加工过程。此零件具有双面、多孔、多型腔的特点，在加工过程中需要进行两次装夹，翻面加工，而且零件形状结构复杂，故选用数控加工中心。此零件用曲面的铣削加工，它对工件表面的加工质量要求较高，在设计中要合理地选取产品的加工方案，为此该零件在设计中将会对它的加工过程和工艺分析做重点介绍。在这次的设计难免会出现一些不足之处，恳请读者对书中的不足提出宝贵意见和建议，以便我不断改进。同时我觉得此次的练习和学习也让我确实学到了不少知识，这次华业设计让我受益匪浅，感触很深，我会在今后的学习和工作中将不断提高和完善。西南科技大学毕业设计第一
5、章 零件的三维建模1.1零件图 该零件由凹凸两面组成，在其凹面有十字槽、通孔、盲孔等、方形槽，凸面有六边形和圆形的凸台和沿阿基米德螺旋线弯曲的切槽和3个U型槽，结构较复杂，尺寸及表面精度要求较高，其零件图如图1.1所示。 图 1.11.2零件三维模型图 图1.2 凸面 图1.3 凹面1.3零件的凸模建模过程进入proe4.0界面后，如图1.4。图1.4先新建实体后，如图1.5。图1.5选取如下FRONT平面，插入基准曲线，画出阿基米德螺，图1.6。 图1.6旋线如图1.6。然后选取先前平面拉伸实体尺寸为120*100*28。然后使用扫描工具切槽。再经过多次拉伸切除后，就可以得到图1.7所示的零
6、件。图1.7最后3个U形槽经过拉伸切除材料最后阵列就可以得到凸面的模型图1.2。1.4零件凹面的建模经过多次简单的拉伸切除材料和拔模，就可以得到图1.8。图1.8最后拉伸切除30盲孔和十字槽的，就得到了该零件的凹面，如图1.9。 图1.9完成三维建模后，保存为igs格式后调入ug4.0保存。第二章 零件加工的工艺分析2.1 零件图的工艺分析本次所要完成的设计任务是一个双面型腔零件的加工，该零件由凹凸两面部分组成，零件材料为45钢，无其他技术要求。在其凹面有十字槽、通孔、盲孔等、方形槽，凸面有六边形和圆形的凸台和沿阿基米德螺旋线弯曲的切槽和3个U型槽，结构较复杂，尺寸及表面精度要求较高。其零件的
7、3D尺寸分别为12010028mm。此零件属于多曲面、槽、孔的复杂曲面型腔类零件，整个零件形状由圆弧和直线组成，零件的敞开性比较好，便于进刀。另外88的凸台和凹面有平行度要求。十字形槽的尺寸精度要求较高。20通孔和30的沉孔有同轴度的要求，整个零件的精度要求较高，20和30的表面粗糙度1.6要求较高，零件中间两个9孔粗糙度1.6要求较高。其余各孔和面的表面粗糙度要求一般。凸面的阿基米德螺旋线的切槽略带薄壁加工的特征。 2.2工艺要求铣削加工是机械加工中最常见的加工方法之一，它主要包括平面铣削和轮廓铣削，也可以对零件进行钻、扩、铰、镗、锪加工等，而该零件属于平面铣削类零件。由于该工件被加工部分的
8、尺寸、形位、表面粗造度要求较高。通过分析零件的结构形状和大小由于该零件为双面型腔，所以要分两次装夹与加工，考虑到该零件的外形与装夹，均选取20的通孔为两次装夹的定位基准。另外88的凸台和凹面有平行度要求，在加工时应该先加工该零件的凹面型腔用作第二面加工的基准，由于20通孔和30的沉孔有同轴度的要求，应先在凹面完成打孔任务，且根据零件图的设计要求，应对20的通孔和30的沉孔进行精镗，对粗糙度要求较高的9的小孔采用精铰的方式，其余的孔精铣即可达到表面粗糙度的要求。加工完凹面后，再翻面装夹，加工该零件的凸面型腔，以保证工件的技术要求与装夹方便，并不违背加工工艺要求。凹面的十字槽和方形槽应单独加工。凸
9、面的阿基米德螺旋线的切槽略带薄壁加工的特征，应使用较小的进给量，切削量，防止刀具的震动将工件的表面划伤，而且加工内轮廓时要注意刀具的大小的选择，避免加工小口时产生过切。在加工编程中做如下工艺处理：一是对编程坐标采用四边分中的方法，取其几何中心为X、Y坐标原点，而Z坐标原点设置在同一个点，即首先零件的20的通孔中心。二是要求工人在加工过程尽可能在一台机床上完成，装夹找正时尽可能准确。三是对于表面质量要求较高的型腔，在精加工时注意设置合理的主轴转速和切削速度，要求精加工刀具选用新且好的刀具。2.3 选择设备加工平面凸（凹）模的数控铣削，一般采用两轴以上联动的数控机床，因此首先考虑的是零件的外形尺寸
10、和重量，使其在机床的允许范围内。其次考虑数控机床的精度是否能满足该该加工件的设计要求。外轮廓中最大圆弧半径应在数控系统允许的范围内。根据以上条件即可确定本次加工的工件所要使用的数控机床为两轴以上联动的数控机床。本次加工的工件可以使用数控铣床加工，但因零件加工表面的粗糙度要求较高，选用普通机床加工，工序分散，工序数目较多；采用加工中心可以将普通机床加工的多个工序在以一个工序中完成，提高生产率，降低生产成本，因此选用立式数控铣加工中心。2.4 确定零件的定位基准和装夹方式 (1)定位基准的确定 选择定位基准 ，一方面应遵循定位基准的选择原则，并且统一定位基准，防止工件的重新安装而导致加工后的两个面
11、上的轮廓位置及尺寸发生不协调的现象；另一方面要满足加工中心工序集中的特点，即一次安装尽可能完成零件上较多表面或轮廓的加工，定位基准最好选择零件上已有的面或者孔，若没有合适的面或者孔，也可以专门设置工艺孔或者工艺凸台等作为定位基准，根据该零件的形状特点，可以选用20的通孔中心，作为定位基准，以提高装夹精度和满足加工中心工序集中的特点。(2) 装夹方式的选择 工件的正确装夹，对充分发挥加工中心的高精度、高效率起着重要作用；同时，对加工中心的效率和精度的稳定性与可靠性有着直接的影响。在加工中心上加工，采用工序集中的原则，即工件的每面加工只需一次装夹，就可以完成各面各个工序任务，所以，为了翻面装夹简单
12、，采用平口虎钳进行装夹,工件的上表面要高出虎钳15mm20mm，保证加工时的安全性，刀具不会铣削到虎钳。工件的下表面使用等高垫铁，夹持零件的两长边并且避开零件打孔的地方。图2.12.5确定切削量2.5.1 切削用量的选择数控铣削用量即铣削参数，包括铣削深度a（也叫背吃刀量）与宽度a、主轴转速（切削速度）、进给量、行距、残留高度、层高等。本次设计考虑前三个参数即可。2.5.2 影响切削用量的因素机床：机床刚性、最大转速、进给速度等；刀具：刀具长度、刃长、刀具刃口、刀具材料、刀具齿数、刀具直径等；工件：毛坏材质、热处理性能等；装夹方式：（工件坚固程度）压板、平口钳、托盘等；冷却情况：油冷、汽冷、水
13、冷等。2. 5.3 铣削参数的计算依据（1）铣削深度a与宽度a分别指铣刀在轴向和径向的切削深度, a也称背吃刀量。如果机床功率和刀具刚性允许,加工质量要求不高(Ra值不小于5um)且加工余量又不大(一般不超过6mm), a可以等于加工余量,一次铣去全部余量。若加工质量要求高或加工余量太大,铣削则分多次进行。在数控机床上,精加工余量可小于普通机床,一般取0.20.5mm.在工件宽度方向上,一般应将余量一次切除。（2）主轴转速nn =从上式看出,主轴转速由切削速度Vc和切削直径Dc决定.切削速度Vc由刀具和工件材料决定, Dc为刀具直径(mm)。对于圆柱铣刀可以直接用Dc计算出主轴转速，但对于球头
14、立铣刀或R角立铣刀，则必须应用“有效切削速度V”这一概念，由于球头立铣刀或R角立铣的有效切削直径D和平底立铣床刀不同，所以对于同样直径的球头刀和圆柱刀，如果需要保持切削速度一致，那么意味着球刀的主轴转速更大，进给速度也更大。（3）切削速度VV也称单齿切削速度，单位为m/min。提高V值是提高生产率的一个有效措施，但V与刀具耐用度的关系比较密切。随着V的增大，刀具耐用度急剧下降，故V的选择方根取决于刀具耐用度。名牌刀具供应商都会向用户提供各种规格刀具的切削速度推荐参数V。切削速度V和工件的材料硬度有很大关系。 （4）进给量（进给速度）V进给量是机床工作台的进给速度，单位mm/min或mm/r。根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料来选择。加大V也可以提高生产率，但刀具耐用度会降低。加工表面粗糙度要求低时，一般在2050mm/min范围内选取。最大进给量则受机床刚度和进给系统的性能限制，并与脉冲当量有关。小直径钻头进给量的选取，主要受钻头刚性的限制，大直径钻头进给量的选取，主要受机床进给机构强度及机床刚性限制。在条件允许的情况下，应取较大的进给量，以降低加工成本，提高生产效率。普通麻花钻按以下经验公式估算：f=(0.010.02)d式中：d为孔的直径。（5）切
