毕业论文最终不改版20.docx
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毕业论文最终不改版20
毕业论文最终不改版20
1前言2
1.1课题的提出2
1.2课题的主要内容3
1.3课题的构思3
1.4本人要完成的工作量3
2联杆的结构分析5
2.1研究内容和步骤5
2.2应用软件5
2.3毕业设计的要求及所要达到的目标5
3联杆的特点和结构7
3.1联杆的特点和使用要求7
3.2联杆的结构分析7
4联杆机械加工工艺的过程设计8
4.1制定工艺规程的原则8
4.2制定工艺规程的原始资料8
4.3零件图的分析8
4.4毛坯的选择9
4.5拟订工艺路线9
4.5.1工艺路线方案10
5根据加工零件工艺设计专用夹具12
5.1概述12
5.2专用夹具方案和定位元件的选择12
5.2.1夹具的设计12
5.2.2夹紧机构的设计13
6联杆的UG建模过程15
7联杆的数控加工21
7.1联杆的数控编程33
8总结48
9参考文献49
10致谢50
联杆工艺分析及其数控程序编制
1前言
1.1课题的提出
数控的产生依赖于数据载体和二进制形式数据运算的出现。
1908年，穿孔的金属薄片互换式数据载体问世；19世纪末，以纸为数据载体并具有辅助功能的控制系统被发明；1938年，香农在美国麻省理工学院进行了数据快速运算和传输，奠定了现代计算机，包括计算机数字控制系统的基础。
数控技术是与机床控制密切结合发展起来的。
1952年，第一台数控机床问世，成为世界机械工业史上一件划时代的事件，推动了自动化的发展。
我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为三个阶段：
第一阶段从1958—1979年，即封闭式发展阶段。
在此阶段，由于国外的技术封锁和我国基础条件的限制，数控技术的发展较为缓慢。
第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期问以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。
在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术在研究、开发和产品的国产化方面都取得了长足的进步。
第三阶段是在国家“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。
在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。
在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50％，配国产数控系统（普及型）也达到了10％。
目前我国一部分普及型数控机床的生产已经形成一定规模，产品技术性能指标较为成熟，价格合理，在国际市场上具有一定的竞争力。
我国数控机床行业所掌握的五轴联动数控技术较成熟，并已有成熟产品走向市场。
同时，我国也已进人世界高速数控机床生产国和高精度精密数控机床生产国的行列。
数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，数控装备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形成的机电一体化产品，即所谓的数字化装备，其技术范围覆盖很多领域：
（1）机械制造技术；
（2）信息处理、加工、传输技术；（3）自动控制技术；（4）伺服驱动技术；（5）传感器技术；（6）软件技术等。
现在，数控技术也叫计算机数控技术，目前它是采用计算机实现数字程序控制的技术。
这种技术用计算机按事先存贮的控制程序来执行对设备的控制功能。
由于采用计算机替代原先用硬件逻辑电路组成的数控装置，使输入数据的存贮、处理、运算、逻辑判断等各种控制机能的实现，均可通过计算机软件来完成。
装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。
马克思曾经说过“各种经济时代的区别，不在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。
制造技术和装备就是人类生产活动的最基本的生产资料，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。
当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。
此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家的战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。
总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。
1.2课题的主要内容
本次毕业设计课题为条板类零件结构分析及铣型面数控程序编制，条板类零件在机械产品中比较常见，本课题可以使我经历一个从零件的设计，零件的机加工艺编制、数控程序的编制应用，到制造出合格零件的全过程。
综合运用了我大学四年所学的机械设计、材料、工艺装备、夹具、数控机床、数控程编、刀具、公差等多方面的知识，是对大学四年学习知识的一次综合检阅，是理论与实践的一次密切结合。
此次毕业设计同时总结了以往课程设计的一般方法、步骤。
把以前学过的基础课程融汇到综合应用本次设计当中来，所谓学以致用。
同时在毕业设计的实践中对自己进行设计基本技能的训练，培养自己查阅和使用标准、规范、手册、图册及相关技术资料的能力，在设计中除使用传统方法外，同时引用了CAD、UG等技术，使用Office软件，力求达到减小劳动强度，提高工作效率的目的。
1.3课题的构思
该零件外形比较简单，零件各表面的形位公差要求不高，但也需要制定严格的工艺路线和加工方法来保证它的加工质量。
这篇论文将对该零件的制造与工艺，详细介绍了其加工方法的拟订和确定。
针对零件自身的特征和加工时的特点，对加工过程采用专用夹具进行设计，并从工艺与专用夹具的方向进行探讨。
1.4本人要完成的工作量
1.查阅资料，英文资料翻译（6000字符），撰写开题报告
2.对联杆零件结构进行分析，绘制零件图
3.编制零件机械加工工艺规程一份
4.设置一典型工序的夹具方案，绘制组合夹具装配图、零件图
5.编制某一典型工序的数控加工程序
6.进行数控仿真
7.编写设计计算说明书（毕业论文）一份
2联杆的结构分析
2.1研究内容和步骤
（1）选择一个典型的条板类联杆作为研究对象
（2）对联杆进行结构分析，绘制零件图
（3）编制联杆的机械加工工艺规程
（4）设计某一工序的专用夹具
（5）绘制组合夹具装配图、零件图
（6）联杆的UG建模
（7）编制工序的数控加工程序
（8）进行数控仿真
（9）撰写毕业设计说明书。
2.2应用软件
UGNX6.0，AUTOCAD2007，OFFICE等软件的应用。
2.3毕业设计的要求及所要达到的目标
毕业设计的要求：
（1）选择典型的条板类联杆零件作为研究对象，对其结构进行分析。
综合考虑各种因素设定几个工艺路线方案，根据实际生产情况经分析比较后，选择最优方案。
（2）设计的专用夹具在保证实用的前提下应当制造方便：
尽量做到使设计的夹具制造容易，造价便宜。
设计的夹具应当效率高、安全可靠加工时怎样进行组装等实际问题在设计夹具时均应考虑和解决。
（3）编制的数控程序满足加工要求，且简单实用。
毕业设计应达到的目标：
（1）进一步了解国内外制造技术的现状和发展趋势。
（2）深入学习UGNX6.0AUTOCAD2007等软件的高级命令。
（3）加深零件制造和专用夹具设计过程中所用的理论知识，学会查阅资料。
（4）学会学习新知识和网上检索信息的能力。
（5）通过与老师、同学的沟通和交流，掌握团队合作的能力。
下图为连杆的三维立体模型，采用的是UG软件进行建模，并生成的模型，如图2-1。
图2-1
3联杆的特点和结构
3.1联杆的特点和使用要求
零件名称：
联杆
生产批量：
中批量生产
最大几何尺寸：
215x110x21
外观要求：
零件美观，光洁性需达到Ra3.2。
根据上面的要求可归纳该零件制造过程中要根据毛坯选择合理的加工方案，提高加工效率，降低生产成本。
3.2联杆的结构分析
经过分析，联杆的加工主要完成端面和斜面及凸台和孔的加工。
零件是个比较规则零件尺寸公差无特别要求。
对于联杆的型面加工，精度要求不高，除孔的部分其余在数控铣床上就可以完成，对于型面的铣削加工，主要在于装夹问题和定位的确定.所以该工序夹具的设计异常关键。
这也是需主要完成的任务之一。
图3-1为零件连杆的CAD模型。
图3-1
4联杆机械加工工艺的过程设计
4.1制定工艺规程的原则
1）制定工艺规程的原则制定工艺规程的原则是：
在保证产品质量的前提下，以最快的速度、最少的劳动消耗和最低的费用，可靠加工出符合设计图纸要求的零件。
同时，还应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能保证技术上先进、经济上合理、并且有良好的劳动条件。
4.2制定工艺规程的原始资料
1）产品零件图样及装配图样。
零件图样标明了零件的尺寸和形位精度以及其他技术要求，产品的装配图有助于了解零件在产品中的位置、作用，所以，它们是制定工艺规程的基础。
2）产品的生产纲领。
3）产品验收的质量标准。
4）本厂现有生产条件，如机床设备、工艺装备、工人技术水平及毛坯的制造生产能等。
5）国内、外同类产品的生产工艺资料。
4.3零件图的分析
1）分析零件的技术要求，主要了解各加工表面的精度要求、热处理要求，找出主要表面并分析它次要表面的位置关系，明确加工的难点及保证零件加工质量的关键，以便在加工时重点加以关注。
2）审查零件的结构工艺性是否合理，分析零件材料的选取是否合理。
3）用CAD绘制出连杆零件图如下图4-1
图4-1
4.4毛坯的选择
毛坯的选择主要依据以下几方面的因素：
零件的材料及机械性能，零件的结构形状及尺寸，生产类型，毛坯车间现有生产条件及技术水平以及通过外协获得各种毛坯的可能性。
由于该连杆零件为规则零件，外形简单，要求具有较好的机械性能。
表面粗糙度一般，中小批量生产。
可以直接从库房选择板料。
又由于零件的尺寸精度和表面粗糙度要求较高，所以加工余量定为5mm，即选择毛坯为250mmX120mmX40mm的条板。
4.5拟订工艺路线
工艺路线选定我们需要了解以下工艺编制各方面的选择情况
1）定位基准的选择 正确选择定位基准，特别是主要的精基准，对保证零件加工精度、合理安排加工顺序起决定性的作用。
所以，在拟定工艺路线时首先应考虑选择合适的定位基准。
2）零件表面加工工艺方案的选择 由于表面的要求（尺寸、形状、表面质量、机械性能等）不同，往往同一表面的加工需采用多种加工方法完成。
某种表面采用各种加工方法所组成的加工顺序称为表面加工工艺方案。
3）加工阶段的划分 对于那些加工质量要求高或比较复杂的零件，通常将整个工艺路线划分为以下几个阶段：
（1）粗加工阶段 主要任务是切除毛坯的大部分余量，并制出精基准。
该阶段的关键问题是如何提高生产率。
（2）半精加工阶段 任务是减小粗加工留下的误差，为主要表面的精加工做好准备，同时完成零件上各次要表面的加工。
（3）精加工阶段 任务是保证各主要表面达到图样规定要求。
这一阶段的主要问题是如何保证加工质量。
（4）光整加工阶段 主要任务是减小表面粗糙度值和进一步提高精度。
划分加工阶段的好处是按先粗后精的顺序进行机械加工，可以合理的分配加工余量以及合理的选择切削用量，充分发挥粗加工机床的效率，长期保持精加工机床的精度，并减少工件在加工过程中的变形，避免精加工表面受到损伤；粗精加工分开，还便于及时发现毛坯缺陷，同时有利于安排热处理工序。
4.5.1工艺路线方案
根据工艺编程规则，工艺路线方案如下：
方案如下表：
工序
车间
工序内容
0
锻压
锻造出图20030768-02-00中的锻件
1
热处理
退火处理
2
机加
粗铣两平面
3
机加
粗磨两平面
4
机加
钻小头孔
5
机加
粗镗小头孔
6
机加
车大头外圆
7
机加
粗镗大头孔
8
机加
粗铣螺栓孔端平面
9
热处理
调质处理
10
机加
精铣体盖分开面
11
机加
钻扩铰两螺栓孔
12
机加
精磨体，盖分开面
13
机加
精镗小头孔
14
机加
粗镗大头孔
15
机加
精镗大头孔
16
17
机加
精镗小头孔
18
清洗
19
最终检验
（1）工艺路线分析及选择
经过查阅各种书籍证实，该方案可以使用。
5根据加工零件工艺设计专用夹具
5.1概述
夹具的使用可以缩短辅助时间，提高劳动生产率；可靠稳定定位，提高加工精度的稳定性，便于实现工艺过程自动化；扩大机床适用范围；降低对工人技术等级要求和减轻劳动强度。
因为我们所设计的零件属于中批量生产的零件，所以我们需要设计夹具来进行加工，这样一来可以提高生产效率，保证生产精度，减轻工作强度等要求。
根据通用程度不同，夹具可以分为以下几类：
（1）通用夹具这类夹具具有很大的通用性。
现已标准化，在一定范围内无需调整或稍加调整就可用于装夹不同的工件。
如车床上的三爪自定心卡盘、四爪单调卡盘、铣床上的平口钳、分度头、回转盘等。
这类夹具通常作为机床附件由专业厂生产。
其使用特点是操作费时、生产率低，主要用于单件小批生产。
（2）专用夹具这类夹具是针对某一工件的某一固定工序而专门设计的。
因为不需要考虑通用性，可以设计得结构紧凑，操作方便、迅速，它比通用夹具的生产率高。
这类夹具在产品变更后就无法利用，因此适用于大批量生产。
（3）成组可调夹具在多品种小批量生产中，由于通用夹具生产率低，产品质量也不高，而采用专用夹具又不经济。
这时可采用成组加工方法，即将零件按形状，尺寸和工艺特征等进行分组，为每一组设计一套可调整的“专用夹具”，使用时只需稍加调整或更换部分元件，即可加工同一组内的各个零件。
（4）组合夹具组合夹具是一种由预先制造好的通用标准部件经组装而成的夹具。
当产品变更时，夹具可拆卸、清洗，并在短时间内重新组装成另一种形式的夹具。
因此组合夹具既适合于单件小批生产，又可适合于中批生产。
对于单件，小批量生产，应尽量使用通用夹具，这样可以降低工件的生产成本，但由于通用夹具适用各种工件的装夹，所以装夹时较费时间，加工精度不高，劳动强度大并且操作复杂，生产效率低。
由于所设计零件属于中批生产，精度要求较高，为了保证工作加工精度、提高生产效率、降低劳动强度，我们可以设计专用夹具来实现我们的要求。
5.2专用夹具方案和定位元件的选择
5.2.1夹具的设计
夹具体是夹具的基础件，在夹具体上，要安装组成该夹具所需要的各种元件、机构装置等。
设计时应满足以下基本要求：
a、应有足够的强度和刚度
b、结构简单，具有良好的工艺性
c、尺寸稳定
d、便于排屑
据以上的要求，和夹具的需要，设计如下图5-1。
图5-1
5.2.2夹紧机构的设计
底座为规则的板条类零件，采用一面定位，零件在夹具中完全定位后在加工中，为了使工件保持既定的位置，对工件夹紧是必不可少的，这就是由夹紧机构来完成的。
在夹紧过程中能保持工件的既定位置做到定位、夹紧的可靠和恰当，使工件变形、表面破坏少，夹紧机构操作安全方便省力等。
这些都是在设计中选择夹紧机构所要满足的基本要求。
工件在夹具中正确定位后，由夹紧装置将工件夹紧。
夹紧装置的组成有：
1）动力装置：
产生夹紧动力的装置。
2）夹紧元件：
直接用于夹紧工件的元件。
3）中间传力机构：
将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。
对夹紧装置的要求：
1）夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置。
2）夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形。
3）操作安全、省力。
4）结构应尽量简单，便于制造，便于维修。
由于我们所加工的工件外形为条板状，较为简单，所以我们可以选择使用螺栓作为夹紧机构，根据经验我们做到夹紧力可以满足要求。
6引擎连杆的UG建模过程
1）进入UG界面，点击按钮
进入草图绘制界面，
2）在弹出的
对话框中点击确定按钮选择默认的XY平面。
3）单击
绘制一250x120mm的长方形，如图6-1。
图6-1
4）单击
按钮进入建模界面，单击
按钮弹出拉伸对话框，选择上面所画的正方形草图，指定矢量为Z正轴方向，拉伸距离为10，其他默认值，点击确定后退出。
如图6-2。
图6-2
拉伸后如图6-3：
图6-3
5）再次进入草图环境，选择上面已有的上表面为草图平面，绘制如图所示6-4的草图。
图6-4
6）单击
按钮进入建模界面，单击
按钮弹出拉伸对话框，选择上面所画的正方形草图，指定矢量为Z正轴方向，拉伸值为15，其他默认值，点击确定后退出。
如图6-5所示：
图6-5
7）再次进入草图环境，选择上面已有的上表面为草图平面，绘制如图所示6-6的草图。
图6-6
7）单击
按钮进入建模界面，单击
按钮弹出拉伸对话框，选择上面所画的正方形草图，布尔运算求差，其他默认值，点击确定后退出。
如图6-7所示：
图6-7
8）点击完成草图
，选择拉伸命
，选择Z值负方向，深度15，草图中选择从起始限制，点击确定
如图6-8和6-9所示
图6-8
图6-9
11）选择边倒圆
命令，分别倒R16的角，R4及R2的角，其余为R1角，最终建模好的零件图如6-10所示：
图6-10
7联杆的数控加工
（1）创建加工环境，点击开始按钮，选择加工选项进入加工页面。
选择mill_planar单机确定按钮，如图7-1所示。
图7-1
（2）创建加工坐标系，单击工具条中导航器中的几何视图
按钮，在左边的导航器中弹出如图7-2所示画面。
然后用鼠标左键双击
，弹出如图7-3所示的对话框，然后点击
中的
选择
，即工作坐标与绝对坐标重合。
最后设置安全平面，在安全选项卡的下拉菜单中选择平面，单击制定平面中的
按钮，如图7-4所示，在平面构造器中的偏置值中输入30，如图7-5所示，安全平面如图7-6所示中的三角形，单击确定返回MillOrient选项卡，在单击确定完成加工坐标系的创建。
图7-2图7-3
图7-4
图7-5
图7-6
（3）创建几何体，同样选择几何视图，在几何视图的导航器里用鼠标左键双击出现如图7-7所示的对话框。
图7-7
然后依次指定部件，指定部件点击指定部件后面的图标
，然后选择零件整体为指定部件。
指定毛坯，单击指定毛坯的图标
，弹出对话框如图7-8所示，在选择选项中选择自动块，制定检查可不选。
即完成了几何体的创建如图7-9。
图7-8图7-9
（4）创建程序，在程序顺序视图中单击创建程序按钮
，弹出对话框如图7-10。
点击确定，创建程序完毕如图7-11。
图7-11
图7-10
（5）在机床视图环境下单击
按钮，弹出对话框如图7-12。
点击确定，弹出对话框如图7-13，参数设置如图7-13所示，点击确定，完成创建刀具。
图7-12
图7-13
（6）在加工方法视图环境下，单击
按钮，弹出对话框如图7-14。
图7-14
1）我们按照要求设置相关参数如图7-15所示，单击确定弹出如图7-16所示对话框
图7-15
图7-16
2）指定部件边界如图7-17和图7-18所示。
图7-17
图7-18
3）指定切削区域，如图7-19和图7-20所示。
图7-19
图7-20
4）指定地面，选择最低的面作为地面，如图7-21所示。
7-21
（7）参数的设置，在平面铣对话框中我们选择切削模式有很多种，我们选择常用的跟随部件切削模式，步距等参数选择默认值，如图7-22所示。
7-22
1）切削层参数设置，在平面铣对话框中单击切削层后面的
按钮，弹出切削层深度参数对话框，我们再类型中选择固定深度参数设置如图7-23
图7-23
2）切削参数的设置，在平面铣的
按钮，弹出切削参数对话框，参数设置如图7-24所示。
图7-24
3）设置进给和速度参数，在平面铣对话框中单击切削参数后面的
按钮，弹出进给和速度对话框。
进给和速度参数设置如图7-25所示。
图7-25
单击确定。
4）单击
中的
按钮，生成刀轨如图7-26所示。
图7-26
（8）后处理，单击工具条中的
按钮，弹出如图7-27所示的对话框，在对话框中选择MILL_3_AXIS单击弹出的后处理对话框中，单位设置由原来的
改为
单击确定,如图7-27。
则程序中数量单位由英寸变为公制,确定得到后处理文件.
图7-27
7.1联杆的数控编程
============================================================
信息清单创建者：
Administrator
日期：
2012-6-115:
59:
36
当前工作部件：
E:
\cx\02.prt
节点名：
lx02k7danyvk65y
============================================================
%
N0010G40G17G90G70
N0020G91G28Z0.0
N0030T01M06
N0040G0G90X-123.4095Y-129.8651S0M03
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N0060G1Z21.F250.M08
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N0080X-249.8038
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N0270G1X1.1374
N0280G2X.8726Y-121.8682I-.1792J1.9041
N0290G1X.8037Y-121.8
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