数控铣削加工毕业论文.doc

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西南科技大学应用型自学考试毕业设计（论文）

基于UG的复合型零件数控铣削加工

摘要

本论文是一副对典型复合型零件进行工艺分析、数控编程及完成加工，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。

并运用UG软件进行造型和自动编程，最终完成零件的加工。

论文表明：

通过对该零件的工艺分析、造型、加工，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。

造型、轨迹及G代码的生成也以最简洁的方式做出，达到了预期的要求。

关键词：

复合型零件，自动编程，数控铣削加工，工艺分析

II

目录

摘要 I

1绪论 1

1.1数控加工技术的发展趋势 1

1.1.1继续向开放式、基于PC的第六代方向发展 1

1.1.2向高速化和高精度化发展 1

1.1.3向智能化方向发展 1

1.2UG软件在行业中的应用 2

1.2.1CAD/CAM的发展 2

1.2.2UG概念 3

2对零件图纸进行工艺分析 4

2.1零件图分析 4

2.1.1读图和审图 4

2.1.2数控加工的内容选择 6

2.1.3零件结构的工艺性 6

2.2关键部位加工精度分析 7

2.3毛坯余量分析 8

2.3.1毛坯的种类 8

2.3.2毛坯种类的选择 8

2.3.3毛坯形状和尺寸的选择 9

2.3.4加工余量 9

3加工准备及工艺路线的确定 14

3.1基准的选择 14

3.1.1基准的分类 14

3.1.2定位基准的选择 14

3.2确定装夹方法 16

3.3机床及工艺装备的选择 20

3.3.1夹具的选择 20

3.3.2刀具选择 21

3.4确定工艺路线 22

3.5确定进给路线 23

3.6切削用量及切削液的选择 26

3.6.1切削参数对机械加工的影响 26

3.6.2背吃刀量（端铣）或侧吃刀量（圆周铣） 27

3.6.3进给速度 28

3.6.4切削速度Vc 29

3.6.5切削液的选择 30

4UG造型与仿真加工 31

4.1实体造型 31

4.1.1凸台的实体造型 31

4.1.2凹槽的实体造型 34

4.2加工并生成程序 36

4.2.1工艺参数设定 36

4.2.2生成加工轨迹 37

4.2.3生成部分程序 41

5零件加工 43

6结论 44

参考文献 45

致谢 45

45

1绪论

数控技术是用数字信息对机床运动和工作过程进行控制的技术，它是集传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通信技术和光机电技术等于一体的现代制造业的基础技术，具有高精度、高效率、柔性自动化等特点，对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。

数控装备则是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透而形成的机电一体化产品。

数控技术是制造自动化的基础，是现代制造装备的灵魂核心，是国家工业和国防工业现代化的重要手段，关系到国家战略地位，体现国家综合国力水平，其水平的高低和数控装备拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。

1.1数控加工技术的发展趋势

1.1.1继续向开放式、基于PC的第六代方向发展

基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。

至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。

PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。

远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。

1.1.2向高速化和高精度化发展

这是适应机床向高速和高精度方向发展的需要。

1.1.3向智能化方向发展

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。

（1）应用自适应控制技术

数控系统能在运行过程中检测一些重要信息，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

在设备故障诊断系统中借助多种数学原理和系统理论，形成了多种不同的诊断方法。

（4）智能化数字伺服驱动装置

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状态。

1.2UG软件在行业中的应用

1.2.1CAD/CAM的发展

随着我国改革开放步伐的进一步加快，中国正逐步成为全球制造业的基地，特别是加入WTO后，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。

模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通信等产品中，60%—80%的零部件都依靠模具成型。

国民经济的五大支柱产业，即机械、电子、汽车、石化、建筑，都要求模具工业的发展与之相适应。

模具是“效益放大器”,模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。

模具生产水平的高低，己成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

因此，我国要从一个制造业大国发展成为一个制造业强国，必须要振兴和发展我国的模具工业，提高模具工业的整体技术水平。

同时，模具工业的发展也日益受到人们的重视和关注，国务院颁布的《关于当前产业政策要点的决定》也把模具列为机械工业改造序列的第一位，生产和基本建设序列的第二位。

随着CAD/CAM软件加工及快速成型等先进制造技术的不断发展，以及这些技术在模具行业中的普及应用，模具设计与制造领域正发生着一场深刻的技术革命，传统的二维设计及模拟量加工方式正逐步被基于产品三维数字化定义的数字化制造方式所取代。

在这场技术革命中，逐步掌握三CAD/CAM软件的使用，并用于模具的数字化设计与制造是其中的关键。

我国模具工业发展前景非常广阔。

国内外模具及模具加工设备厂商己普遍看好中国市场。

随着对模具设计质量与制造要求的不断提高，以及CAD/CAM技术在模具制造业中的大规模推广应用，急需大批熟悉CAD/CAM技术应用的模具设计与制造的技术人才。

这是企业最为宝贵的财富，也是企业走向世界、提高产品竞争力最根本的基础。

而目前这方面的专业人才非常缺乏。

1.2.2UG概念

UG是目前市场上功能最极致的产品设计工具。

它不但拥有現今CAD/CAM软件中功能最强大的Parasolid实体建模核心技术，更提供高效能的曲面建构能力，能夠完成最复杂的造形设计。

它不但拥有现今CAD/CAM软体中功能最强大的Parasolid实体建模核心技术，更提供高效能的曲面建构能力，能够完成最复杂的造形设计。

UG提供工业标准之人机介面，不但易学易用，更有无限次数的undo功能、方便好用的弹出视窗指令、快速图像操作说明、自订操作功能指令及中文化操作介面等特色，并且拥有一個强固的档案转换工具，能转换各种不同CAD应用软件的图档，以重复使用旧有资料。

Unigraphics（UG）是一套复杂产品设计制造的最佳系统，从概念设计到生产产品，UG广泛的运用在汽机车业、航太业、模具加工及设计业、医疗器材产业等等，近年来更将触角深及消费性市场产业中最复杂的领域—工业设计。

运用其功能强大的复合式建模工具，设计者可依工作的需求选择最适合的建模方式；关联性的单一资料库，使大量零件的处理更加稳定。

除此之外，组立功能、2D出图功能、模具加工功能及与PDM之间的紧密结合，使得UG在工业界成为一套无可匹敌的高阶CAD/CAM系统。

2对零件图纸进行工艺分析

在数控铣削加工中，对零件图进行工艺分析的主要内容包括零件结构工艺性分析、选择数控铣削的加工内容、零件毛坯的工艺性分析和加工方案分析。

2.1零件图分析

2.1.1读图和审图

图2-1凸台结构简图

首先要认真分析与研究整台产品的用途、性能和工作条件，了解零件在产品中的位置、装配关系及其作用，弄清各项技术要求对装配质量和使用性能的影响，找出主要的和关键的技术要求，然后对零件图样进行分析。

（1）该零件视图表达完整、清晰，尺寸、公差、表面粗糙度及有关技术要求齐全、明确。

（2）该组合件加工表面粗糙度为Ra6.3µm，2-φ的表面粗糙度为Ra1.6µm，其余为Ra3.2µm。

参数合理，便于加工。

（3）该组合件的定位基准为2-φ的孔，必须先满足该孔的配合精度，尺寸偏差在±0.1mm。

（4）该组合件选用的材料为45钢，价格低廉，加工难度不大，能够保证零件的各方面要求。

凸台（图2-1）的技术要求有未注公差±0.1mm（不含180×180外形）；D向外轮廓曲线形状公差mm。

加工要素有平面、曲线、腔槽和孔类加工。

主要加工项目包括上下平面、D向视图壁厚mm内外型腔、曲线b内腔槽曲线c内腔槽、槽深mm、工件高度mm、螺孔M42×1.5-7H、销孔2-φmm、位置尺寸150±0.02mm、主视图中腔槽60°上侧至D向外轮廓下侧mm尺寸。

图2-2凹槽结构简图

凹槽（图2-2）的技术要求有一项：

未注尺寸允许偏差±0.01mm。

（不含180×180外形）加工要素同凸台，主要加工项目包括上下平面、工件高度mm、2-φmm销孔、位置尺寸150±0.02mm、曲线外轮廓mm、C向视图中的曲线C内腔槽、曲线b外轮廓，应控制在±0.01mm之内，内腔槽上侧过渡圆弧R3，组合件的图如2-3所示。

图2-3组合件结构图

2.1.2数控加工的内容选择

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。

该凸台和凹槽加工时，加工内容全部采用数控铣床加工。

2.1.3零件结构的工艺性

零件的工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。

它包括零件各个制造过程中的工艺性，如零件的铸造、锻造、冲压

焊接、热处理和切削加工工艺性能等。

好的工艺性会使零件加工容易，节省工时，降低消耗；差的工艺性使零件加工困难，多耗工时，增大消耗。

该组合件的加工各工艺性能良好，耗工不大。

该零件结构复杂，但就加工来说，还是易于加工的。

在加工时要特别注意0.88mm薄壁的加工，以及凹槽的加工。

在加工完成后，对零件的热处理应注意。

45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。

它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。

因为45钢淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液。

工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180℃左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。

因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。

由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。

另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。

静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。

2.2关键部位加工精度分析

所谓加工精度，是指零件加工后的几何参数（尺寸、几何形状和相互位置）的实际值与理想值之间的符合程度，而它们之间的偏离程度（即差异）则为加工误差。

加工误差的大小反映了加工精度的高低。

加工精度包括了以下三个方面。

（1）尺寸精度：

限制加工表面与其基准间的尺寸误差不超过一定的范围。

（2）几何形状精度：

限制加工表面的宏观几何形状误差，如圆度