机械制造及自动化数控方向槽型零件的加工方法与工艺设计.docx

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机械制造及自动化数控方向槽型零件的加工方法与工艺设计

槽型零件的加工方法与工艺设计

前言..............................................................................................................3

第一章：

槽型零件的加工..................................................................4

1.1槽型零件的介绍：

.....................................................................4

1.2机床的选择.................................................................................4

（1）选择加工机床.........................................................................4

1.3加工工艺分析.............................................................................4

（1）夹具的选择和安装.................................................................4

（2）刀具的选择.............................................................................5

1.4工艺路线的选择.........................................................................6

第二章：

绘图（设计流程）

2.1运用CAXA制造工程师进行绘图............................................7

（1）创建草绘...........................................................................7

（2）拉伸曾料命令...................................................................7

（3）凸台的绘制.......................................................................7

（4）实体表面创建草绘...........................................................8

（5）倒角命令...........................................................................8

（6）凹槽除料...........................................................................9

（7）等距命令..........................................................................10

（8）绘制角度线......................................................................10

（9）绘制圆形..........................................................................10

（10）拉伸除料.........................................................................11

（11）绘制键槽.........................................................................11

（12）绘制椭圆.........................................................................12

（13）孔的绘制.........................................................................12

第三章：

确定加工路线

3.1在软件当中创建加工坐标系.....................................................13

（1）拾取边界...........................................................................13

3.2拾取加工路线.............................................................................14

3.3生成加工轨迹.............................................................................14

（1）生成端面的加工轨迹.......................................................15

（2）生成外轮廓的加工轨迹...................................................19

（3）凸台轨迹生成...................................................................21

（4）凹槽的轨迹生成...............................................................22

3.4轨迹连接.....................................................................................25

第四章：

加工

4.1仿真加工.....................................................................................27

4.2仿真效果展示.............................................................................28

4.3生成G代码（计算机自动编程）...............................................29

（1）端面轮廓的G代码生成........................................................29

（2）凸台G代码生成....................................................................31

（3）凹槽G代码的生成................................................................32

（4）椭圆槽、键槽和圆孔G代码的生成....................................32

（5）输入程序到机床系统.............................................................33

（6）小结.........................................................................................33

总结....................................................................................33

前言

眼看大学三年即将过去，在三年里，对于学机械专业的我，多多少少也具备一些专业的知识，在老师辛勤的指导下，我也即将完善我的学业，因此，下面这篇毕业设计也正体现我的所学所获。

数字控制机床，简称数控机床，这是一种将数字计算技术应用于机床的控制技术。

它把机械加工过程中的各种控制信息用代码化的数字表示，通过信息载体输入数控装置。

经运算处理由数控装置发出各种控制信号，控制机床的动作，按图纸要求的形状和尺寸，自动地将零件加工出来。

数控机床较好地解决了复杂、精密、小批量、多品种的零件加工问题，是一种柔性的、高效能的自动化机床，代表了现代机床控制技术的发展方向，是一种典型的机电一体化产品。

制造自动化技术的广泛使用，给机械制造业生产方式、产业结构、管理方式带来了深刻变化，它的关联效益和辐射能力更是难以估计。

数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，离开了数控技术，先进制造技术就成了无本之木。

因此，数控技术及数控装备是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要基础性产业，其水平高低是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，已经成为当今制造业的发展方向。

在机械制造过程中，工艺技术水平不仅对企业的产品质量有至关重要的影响，而且影响着企业生产的物耗、能耗和效率等方面。

也就是说，企业的工艺技术水平直接决定着各种投入资源在生产过程中的变换效率，决定着企业经济效益的优劣。

在企业工艺技术不变的情况下，尽管可以通过强化管理及其他手段，在一定程度上提高企业的经济效益，但这种可能性是有限的。

一定的工艺技术水平决定了企业经济效益的大致区间，要持续不断地提高企业的经济效益，就必须不断地开展工艺创新。

目前，随着国内数控机床用量的剧增，急需培养一大批各种层次的数控人才，特别是应用型高级技术人才及能熟练操作数控设备的技能人才。

本课题以数控零件加工工艺的编制为主要内容，重点掌握零件图的分析以及工艺过程卡的制定和程序的编制。

难点是三个相交圆弧在加工过程中不能与刀具发生干涉，另外要保证同轴度零件同轴度的要求。

从此典型零件中能让我们对所学书本知识达到巩固与加强的目的，对数控零件的加工有一个全新的认识。

第一章：

槽型零件的加工

1.1槽型零件的介绍：

槽型零件不同于轴类零件的是，加工方法不一样，选择机床也不一样，对于槽型零件来说，选用加工中心或者数控铣床进行加工，这两种零件的相比之下，槽型零件有以下的优势：

（1）沟槽管件没有垫圈，完全靠管材的自身压缩以达到密封的目的，漏水的概率实际上为零，避免了因垫圈破损、老化所引起的漏水隐患。

（2）便于检查和验收。

沟槽管件对安装人员的素质要求并不高，安装时只要将扩口后的管材塞入管件的3/4处，然后将卡环拉到位，就符合安装要求。

验收时更加容易，只要一看卡环是否与管件并合即可。

　　新型沟槽管件在使用中发挥着自己的优势，得到广泛的应用。

目前用于PE-X管、铝塑复合管的沟槽管件主要有J系列夹紧式管件、C系列塑料管件、K系列卡环式管件等，这些沟槽管件在使用过程中普遍存在着不同程度的各种缺陷，新型沟槽管件的出现解决了这一问题。

　　由于卡环的外圆没有外力作用，只是直线方向行进，所以不存在因工具的松动而引起安装质量不可靠的问题，操作时只要把套在管材外的卡环拉到管件处并合即可。

这种连接方法既方便又十分牢固，解决了沟槽管件连接中许多常见的问题，它的优点主要表现在以上几个方面。

1.2机床的选择

（1）选择加工机床：

根据图1-1（成型零件）的零件形状复杂程度，我选用4轴的加工中心进行加工。

图1-1完成的零件图样式

1.3加工工艺分析

夹具的选择

由于此类零件毛肧接近于立方块，故我选择平口钳来对此进行装夹。

（1）夹具的安装，把夹具稍微固定在工作台的轨道上，运用百分表来测量该夹具的平行度，用机床的手轮将放置在刀具位置的百分表接触平口钳侧下方，然后来回移动（X向）百分表，移动过程中将平口钳进行稍微的调整，最后使得百分表的指针不再运转为止。

这样又将平口钳紧固与工作台上就算完成夹具的安装了。

（2）刀具的选择

根据图1-2给出的相关信息，轮廓端面和凸台用直径为16mm的端面立铣刀，两个直径为10mm的小孔用直径为8mm的平面铣刀。

椭圆槽长轴为45短轴为25，考虑工艺性，我用8mm的平铣刀。

左边的两个键槽及键槽上面部位用8mm的平铣刀。

也就是一共用了三把刀。

16mm，10mm和8mm。

图1-2（前视图俯视图）

1.4工艺路线的选择

考虑到加工的工艺性，先用直径为16mm的立铣刀将端面铣了，运用环切法进行加工，这样的话使得存在的刀痕比较美观，不至于混乱不堪。

然后继续加工轮廓，同样运用环切法进行加工。

继续把凸台的外面部分余量切屑掉，此时剩余一个凸台形状如图1-3所示。

然后换10mm的立铣刀将凸台以内的凹槽铣下去6mm，此时6mm的凹槽出现了，如图1-4所示。

然后继续在这个凹槽面上往下再铣6mm，如图1-5所示。

由于凹槽内两个键槽的精度要高，所以再换一把8mm的平头铣刀，进行加工，如图1-6所示。

在对椭圆槽进行加工，如图1-7所示。

再继续对两个10mm的孔进行加工，如图1-8所示。

图1-3

图1-4

图1-5图1-6

图1-7图1-8

注明：

以上六个图均说明设计的作图步骤，详细解说以第二章为准。

第二章：

绘图（设计流程）

2.1运用CAXA制造工程师进行绘图：

若要能生成完整的加工程序，就要把整个零件图完整的体现在CAXA软件里，下面开始绘图：

（1）创建草绘

在XY平面创建草绘平面，绘制长为150mm，宽为100mm的长方形。

如图2-1.

图2-1草绘平面

（2）拉伸曾料命令

对这个草绘的图形进行拉伸增料命令，拉伸10mm。

如图2-2.

图2-2拉伸曾料

（3）凸台的绘制

绘制凸台部分，现在刚刚绘制的上平面创建一个草绘，在这个草绘平面创建一个长为116mm宽为76mm的长方形。

再对长方形进行倒角如图，倒角半径为10mm，如图2-3。

如图2-2。

然后对其进行拉伸曾料命令，拉伸量为20mm。

如图2-4.

图2-3，倒角设置

图2-4，凸台的形成

（4）实体表面创建草绘

再在凸台顶部创建一个草绘，方法是，将鼠标移到这个平面的上方，等待这个平面变红了之后，右击鼠标，选中创建草图命令单机左键，创建完成。

之后在这个草绘平面进行图形绘制，绘制一个长96mm宽60mm的长方形，如图2-5。

图2-5

（5）倒角命令

对这个长方形进行倒角，倒角半径为6mm，然后进行凹槽内轮廓的绘制，如图2-6。

当中用到修剪命令。

如图2-7.

图2-6图2-7

（6）凹槽除料

对图中白色的内轮廓图形进行拉伸除料命令，拉伸6mm，如图2-8所示。

图2-8，拉伸除料

（7）等距命令

在凹槽的底部创建草绘平面绘制一个平面的图形。

方法有，点击实体边界，拾取需要的边界，如图2-9。

再将垂直的中心线等距15mm到左边，得到如图2-10图形。

图2-9图2-10

（8）绘制角度线

继续绘制角度线。

如图2-11.

图2-11，角度线的绘制

（9）绘制圆形

绘制一个圆形，以角度线的起点为圆心，绘制一个半径为7.5mm的圆，如图2-12.

图2-12

并对其进行修剪，倒角，倒角半径为5mm，如图2-13.

图2-13，轮廓的形成

（10）拉伸除料

下面进行拉伸除料，得到如图2-14图形。

图2-14.拉伸除料

（11）绘制键槽

再在其形成的地面进行创建草绘平面，绘制出两个深6mm的键槽，做法与上面大同小异。

如图2-15所示最终图形。

图2-15

（12）绘制椭圆

再用同种方法将椭圆槽绘制出来，最终图形如图2-16所示。

图2-16

（13）孔的绘制

孔的绘制，用同样的方法将两个10mm的控绘制出来，如图2-17所示。

得到最终零件图。

到此，绘制完毕。

图2-17，最终零件图

第三章：

确定加工路线

3.1在软件当中创建加工坐标系

由于此工件是装夹在立式的加工中心上面，所以工件的加工坐标系必须设定在工件的上表面上，要不然在机床运作时会导致撞刀，后果很严重。

那么在此设计中，工件坐标系我就设定在工件的上表面的中心点位置，这样有助于手工编程时的坐标运算。

创建方法因人而异，下面是我创建工件坐标系的方法与步骤：

（1）拾取边界

首先在非草绘平面点击实体边界按钮，拾取如图3-1的四条边界。

图3-1

再对这四条变进行对边连接对边，一定要中点连接中点，这样才能保证两条中线的交点处于工件的中心位置，如图3-2所示。

图3-2

中心点找到了，这下该创建加工坐标系了，操作如图3-3所示。

图3-3

点击一下创建坐标系的命令，出现一排命令栏，选择“单点”如图3-4所示。

图3-4

在找到刚刚绘制的两条中线的交点，点击一下。

出现一个小对话框，在对话框里随便输入文字，这也就是个这个坐标系命名了。

这下，我们输入一个之母“m”按回车键确定输入，这下坐标系建好了。

如图3-5所示。

图3-5，创建坐标系

3.2拾取加工路线

（1）加工路线也就是零件图的轮廓线，这是我需要在次拾取更多的轮廓线，方法如下：

点击实体边界按钮，拾取如图3-6的所有轮廓线。

图3-6（白色线部分为刀具的加工轮廓轨迹）

其实会实体图的作用就是为了更加清晰的知道加工路线怎么来，现在加工的路线呈现在我们眼前了，就该生成刀具轨迹了。

3.3生成加工轨迹

目前如图3-6所示的白色线框区域只是刀具的轮廓轨迹，如果只按照这个轨迹来进行加工，得到的零件是不完整的，因为刀具至只按照当前轨迹走了一次，达不到切屑的目地，

所以要对它生成加工轨迹，这样才能完整的将多余的料给去除，从而得到完整的零件。

（1）生成端面的加工轨迹。

端面的加工轨迹用150x100mm的线框来生成，方法是：

鼠标单机“运用”——“轨迹生成”——“平面区域加工”。

如图2-7所示。

图3-7，平面区域加工设定

单机“平面区域加工”之后出现一个对话框，这个对话框是设置加工参数的，如图3-8所示。

图3-8

这个加工参数对话框里有“走刀方式”，“拐角过渡方式”，“加工参数”，“轮廓参数”这四项，可以以对它们进行设置，具体设置按照零件的形状要求。

针对我加工的这个零件而言，我选择如图3-9的设置。

图3-9参数设置

分析：

（1）选用环切加工的优点，使得刀具痕迹过渡自然，使零件相对完美。

（2）从外向里，从工艺上来说，相对延长刀具的寿命，也增加了零件的美观。

（3）过渡方式选择圆弧，是因为要是零件有一种过度自然，平滑的效果，使零件不至于那样的尖锐。

（4）顶层为基准。

选用工件的上表面为基准面，这样易选下刀点和对刀点，方便编程。

（5）加工参数。

顶层高度为“0”是诗刀具从基准面下刀，也就是加工轨迹从基准面开始形成。

底层高度为“-1”，是指将工件表面铣下去1个毫米。

加工轨迹中也就是下刀1mm。

（6）每层下降高度为1mm，是指每一次下刀的下刀量，这里因为我们只下一个毫米，所以一次就可以完成端面的加工。

（7）行距为10mm，是因为我用的刀是16mm的立铣刀，行距是在刀具的直径值房范围内随意定的，这里我选用10mm的行距，是考虑到零件的表面精度问题，行距越小越精密，但是刀痕虽小却多，而行距过大刀痕虽少却大，都不是和此种加工，为保证质量和美观，故我选用10mm的行距。

（8）补偿。

选用没有补偿，是因为这是加工端面的，一般不存在少切或者过切行为，所以我认为不采用补偿。

其他参数的设置：

切屑用量的设置。

参数如图3-10所示。

图3-10

再对铣刀的参数进行设置，设置如图3-11所示。

图3-11，铣刀参数

清根参数如图3-12所示。

图3-12清根参数

进退刀方式设置如图3-13

图3-13进退刀方式

参数都设置好之后单机左下角的确定按钮，以确定设置，此时对话框的命令栏出现“拾取轮廓“的命令”如图3-14所示。

图3-14

根据提示用鼠标点击150x100mm的长方形轮廓，如图3-15所示。

图3-15（红色线框为拾取的轮廓）

然后右击鼠标，确定拾取。

得到如图3-16所示的刀具轨迹。

图3-16端面刀具轨迹（绿色线框）

此时端面的刀具轨迹已形成，为了生成其他刀具轨迹，隐藏该轨迹，操作如图3-17所示。

图3-17，方法：

右击轨迹线，选择“隐藏”。

（2）生成外轮廓的加工轨迹

操作如图3-18所示。

平面轮廓加工轨迹的生成

图3-18，平面轮廓加工的设定

单击平面轮廓加工按钮后弹出一个对话框。

此对话框为参数设定对话框。

设定参数如图3-19所示。

图3-19参数设定

分析：

（1）底层高度设置为-36mm，是因为此零件总高位35mm，为进一步保证尺寸，所以选用往下铣掉36个毫米。

（2）层间走刀选为“往复”，为了节约加工时将，减少空行程。

达到工艺要求。

（3）轮廓补偿采用右刀补。

其他的和前面一样，在此不再重复。

直接点击确定按钮，确定设定。

点击之后，命令栏中出现拾取轮廓的命令，根据提示拾取要加工的轮廓，运用鼠标点击150x100mm的长方形。

如图3-20所示。

图3-20拾取加工轮廓和加工方向

选择向外的绿色箭头，这就是加工外轮廓。

选择了之后右击鼠标。

确定选择，此时弹出选择进刀点，此时运用鼠标点击工件之外的一点作为进刀点。

之后有出现选择退刀点的命令，继续选一点作为退刀点。

得到如图3-21所示加工轨迹。

图3-21，外轮廓轨迹的生成

此时端面和轮廓的轨迹已经生成，隐藏当前轨迹。

（3）凸台轨迹生成

要使零件形成一个凸台的形式，就必须铣掉凸台以外的余料。

那么操作如下：

选用平面区域加工的方式。

具体操作如图3-22，3-23，3-24所示。

图3-22参数设置

图3-23选择轮廓轨迹和岛屿

图3-24生成加工轨迹

此时凸台的加工轨迹生成完毕，隐藏该轨迹。

（4）凹槽的轨迹生成

生成深为6mm的加工轨迹。

选择平面区域加工命令。

具体参数设置如图3-25，3-26所示。

图3-25参数设置

图3-26轨迹生成

继续拾取两个键槽上方的轮廓线。

具体参数设置和操作如图3-27，3-28所示。

图3-27参数设置

图3-28轨迹生成

分析：

上图中顶层高度为-6，底层高度为-12是指刀具从高为-6mm的地方开始下刀，一直铣到高为-12mm的地方。

隐藏该轨迹。

对两个键槽进行轨迹生成。

参数设置和操作如图3-29所示。

图3-29参数设置

图3-30刀具设置