凹凸组合件的三维建模及零件的数控加工

0项目申请书姓名班级学号项目名称凹凸组合件的三维建模及零件的数控加工内容提要本毕业设计课题为“凹凸组合件的三维建模及零件的数控加工”。制造技术和装备就是生产人类生产活动的最基本的生产资料的技术和装备，而数控技术又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。随着电子信息技术的发展，世界机床业已进入了以数控技术为核心的机电一体化时代，其中数控机床就是代表产品之一。数控机床是一种高效的自动化加工设备，它严格按照加工程序，自动的对被加工工件进行加工。我们把从数控系统外部输入的直接用于加工的程序称为数控加工程序，简称为数控程序，它是机床数控系统的应用软件。数控机床是制造业的加工母机和国民经济的重要基础。它为国民经济各个部门提供装备和手段，具有无限放大的经济与社会效应。技术路线和技术关键技术路线分析零件的结构工艺性确定零件的加工方法的加工路线零件的三维建模选择刀具、选择切削参数生成刀轨加工仿真生成G代码上传到数控机床加工真实产品。技术关键保证加工精度，提高生产效率。应用前景随着世界科技进步和机床工业的发展，数控机床作为机床工业的主流产品，已成为实现装备制造业现代化的关键设备，是国防军工装备发展的战略物资。数控机床的拥有量及其性能水平的高低，是衡量一个国家综合实力的重要标志。加快发展数控机床产业也是我国装备制造业发展的现实要求指导老师意见同意签名4月26日教研室意见同意签名4月26日1开题报告姓名学号班级项目名称凹凸组合件的三维建模及零件的数控加工主要研究（设计）内容1分析零件的结构工艺性；2确定零件的数控加工工艺；3零件的三维建模；4自动编程生成G代码；5在数控机床上加工真实产品。方法及其预期目的实现方法基于三维CAXA的零件三维建模方法和基于CAXA的自动编程方法。预期目的编写一套数控加工工艺规程，并完整的加工出真实的产品。项目特色和重点难点项目特色三维机械产品设计和CAXA自动编程。重点难点数控加工工艺分析和工艺制订。课题进度计划14月28日5月3日，开题、收集资料；25月4日5月10日，编写数控加工工艺；三维建模45月11日5月17日，三维建模、自动编程、加工产品；55月18日5月29日，撰写毕业设计说明书；65月30日，毕业答辩。指导教师意见同意开题指导教师签字5月3日2前言本设计中根据数控加工应用的特点、专业培养目标和学习要求确定内容安排，力求通过课程的学习，使我们系统掌握数控加工的基本理论知识和常用工艺方法，重点掌握数控编程的方法与技巧，了解先进数控加工技术及发展趋势，具有分析数控加工结构工艺性、提高合理设计数控加工的能力，培养我们具有较强的从事数控加工工艺技术工作和组织数控加工生产管理工作的能力。通过本次数控加工，我们能够较全面地掌握数控加工工艺知识；注重培养我们全面的数控加工的能力，不但掌握数控设备的结构，还要灵活操作使用数控设备。通过学习，能制定出合理的数控加工工艺规程，而且结合数控编程课程学习，能够自己制定加工工艺、自己编制程序、自己动手执行工艺过程并加工出合格的零件。内容包括数控加工工艺设计（包括零件图形的工艺分析、数控机床选择、数控刀具选择）CAXA制造工程师2013R2的刀路处理、自动编程及后处理，中批量生产典型零件数控加工工艺。由于设计者水平有限，其中有不免有缺点和错误，恳求指导老师批评指正。3目录前言2第1章零件的结构工艺性分析4第2章数控加工工艺设计221工序设计2211工序准备2212凸模的工序2213凹模的工序322确定装夹方案和选择夹具323选择刀具324工序余量的安排425加工中心加工切削用量的选择4第3章CAXACAM2013R2的三维建模和加工及后处理631零件的三维建模632实体切削验证633后处理1734DNC传送18后记20致谢22附录231产品实物图234第1章零件的结构工艺性分析该凹凸件的材料为45锻件，毛坯为1208030MM和1208020MM件。由图可知，该零件主要的加工内容为平面、型腔、凸台、椭圆、槽、孔，并且直边要倒角，粗糙度全部为16M。图11凸模零件图0图12凹模零件图1第2章数控加工工艺设计21工序设计按照先粗后精先面后孔的原则,步骤如下211工序准备1下料120X80X30MM和120X80X22MM的毛培2凹凸件的正反两面用64的面铣刀铣平并达到尺寸3凹凸件合在一起在中间钻一个12的通孔4用一个螺杆把凹凸件合在一起并拧紧5用10的钻头在两边钻一个深45的孔6用10的刀杆放10的孔里面固定，再倒凹凸件R7的外圆角和外形深38，保证长度118和宽度787去掉螺杆把B件拿下来，加工凸件底面212凸模的工序（1）加工凸件底面工序一工步一粗铣24的通孔工步二粗铣椭圆工步三椭圆和24的孔倒角工步四精铣椭圆底面工步五精铣24的通孔工步六粗精铣2X14孔工步七直边倒角工序二工步一去毛刺2加工凸件正面工序一工步一粗铣外形工步二粗精铣球面工步三外形残料清角工步四精铣外形工步五粗精铣3个槽面2工步六精铣外形底面工步七铰10的通孔工步八直边倒角工序二工步一去毛刺213凹模的工序1加工凹件正面工序一工步一粗铣内腔工步二内腔残料清角工步三精铣内腔工步四铰10的通孔工步五直边倒角工序二工步一去毛刺2加工凹件反面工序一工步一直边倒角工序二工步一去毛刺22确定装夹方案和选择夹具该底座零件形状较简单尺寸较小,但四个侧面较光整,加工面与非加工面之间的位置精度要求不高,故可选通用虎口钳,以底面和两个侧面定位,用虎口钳钳口从侧面夹紧23选择刀具根据加工内容,所需的刀具有钻头,平头铣刀，铰刀等,其规格根据加工尺寸选择因XH715型加工中心的允许装刀直径无相邻刀具为直径为400MM,但工件长度为120MM,一次能铣削整个长度,但是为了保证加工精度，至少需两次走刀一般来说,铣刀半径一般小于加工零件轮廓的最小曲率半径，一般取R（0809），经综合分析确定粗铣外轮廓的铣刀直径选为直径为10MM粗3铣内轮廓的铣刀直径选为17MM,钻孔选用直径为10MM的麻花钻，其详细参数见下表。表21刀具参数表产品名称零件名称零件图号01程序编号O01O04刀具工步号刀具号刀具名称直径/MM长度/MM补偿值/MM备注1T01面铣刀64402T02合金铣刀20503T03合金铣刀17554T04合金铣刀10405T05合金铣刀5306T06钻头12707T07钻头10558T08铰刀10509T09倒角刀101024工序余量的安排加工余量的大小，对零件的加工质量和生产效率及经济行均有较大的影响。正确规定加工余量的数值，是制定工艺规程的重要任务之一，特别是加工中心，选好余量尤为重要，在刚度允许的情况下，应以最少的进给次数切除加工余量，最好一次切净余量，以便提高生产率。在数控机床上，在工件表面粗糙度值要求为RA32125M时，粗铣后的余量一般取（0510）8，而本次设计中工件的表面粗糙度为RA16M，所以粗铣时的余量取015MM。25加工中心加工切削用量的选择1）切削用量的确定切削用量包括主轴转速（切削速度）、背吃刀量（切削深度）、进给量（进给速度）。对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量，并编入程序单内。A）切削深度AP（）AP是指平行于铣刀轴线方向测量的切削层尺寸，主要根据机床、夹具、刀具和工件的刚度来决定。由于零件精度要求不高，从“切削用量简明手册”可查得，可以一次净加工余量，即AP等于加工余量，即粗铣4时AP05MM。B）切削速度C（M/MIN），C是指铣刀旋转时的切削速度N1000C/D0由此公式可算得粗铣外轮廓时N800R/MIN,精铣内外轮廓时N1600R/MIN，钻孔时N600R/MIN。C）进给量（进给速度）F（MM/MIN或MM/R）是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选取。当加工精度，表面粗糙度要求高时，进给量数值应选小些，一般在2050MM/MIN5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。合理选择切削用量的原则是，粗加工时，一般以提高生产率为主，但也应考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。5第3章CAXACAM2013R2的三维建模和加工及后处理CAXACAM2013R2可以设计实体模型、工程图纸等，并可以通过设置刀具路径，生成零件的数控程序。CAXACAM2013R2具有强大的功能加工方式的多样化。在型腔铣削、轮廓铣削以及点位加工中心，CAXACAM2013R2提供了多种走刀方式；加工智能化。加工的刀具路径与被加工零件的几何模型一致。当零件几何模型或加工参数被修改后，可以迅速准确地更新相应的刀具路径31零件的三维建模零件模型的三维建模过程首先从零件工程图纸开始，分析零件的内部结构和外部形状，然后确定造型的方法和设计步骤。由图可知，该零件为配合零件，零件结构简单，几何形状规则，零件模型的设计可通过实体造型方法完成，即在XY面绘制草图，拉伸增料生成基本体，然后由基本体拉伸除料生成槽，即可快速完成零件实体模型。32实体切削验证（1）机床类型选择铣削，刀路路径选择外形铣削，选择120X120，刀具的选图31凸模三维图图32凹模三维图6及外形铣削的工作参数的设定如下图所示表31数控加工工序卡片（2）钻孔所选刀具如下工厂数控加工工序卡片零件名称材料零件图号45锻件01工序号程序编号夹具名称使用设备车间01O01O04平口钳数控立式加工中心工步号工步内容加工面刀具号/MM刀具规格主轴转速R/MIN进给量MM/R背吃刀量/MM备注01粗精铣平面T0110000502钻孔3X10T076000203粗精铣四周T0325000204粗精铣24的通孔T0325000205粗精铣椭圆T0325000206椭圆及通孔倒角T03300001207粗精铣14的沉头孔T0425000208粗精铣外轮廓T0316000109粗精铣30的球面T0330000210粗精铣3个槽T0425000211粗精铣内轮廓T032500012工厂数控加工工序卡片零件名称材料零件图号45锻件017图33钻孔的刀具参数设定图图34凸凹模钻孔仿真加工图（3）铣外形所选刀具如下8图35凸凹模四周仿真加工图9图36凸模24通孔仿真加工图图37凸模底面椭圆仿真加工图10图38凸模底面椭圆和24通孔倒角仿真加工图（4）沉头孔和精外轮廓所选刀具如下11图39凸模底面2X14沉头孔仿真加工图图310凸模正面外轮廓仿真加工图12图311凸模30仿真加工图5粗铣内腔效果图如下图312凹模粗铣内轮廓仿真加工图13图313凹模精铣内轮廓仿真加工图（6）工件生成的刀具路径如下图14图314凸模底面刀具路径图图315凸模正面刀具路径图15图316凹模刀具路径图（7）、切削完成以后的工件图如下图；图317凸模底面最后仿真加工效果图16图318凸模正面最后仿真加工效果图图319凹模最后仿真加工效果图33后处理由于各种机床使用的数控系统各不相同，自动编程系统通常提供多种专用的或通用的后处理文件，将已生成的刀位文件转变成合适的数控加工程序。即17要得到CNC控制器可以解读的NC码需进行后处理。具体操作在操作管理器中单击【后处理以选择的操作】打开如图所示的【后处理程式】对话框。图320后处理图点击确定后将文件保存，再根据所用数控系统更改其代码与格式，如下图所示图321生成G代码图34DNC传送打开【后处理程式】对话框中，选中【将NC传输至】复选框后，单击【传输参18数】按钮，进入传输参数设置对话框，如下图所示，在该对话框中可对传输NC文件的通讯参数进行设置。图322DNC传送设置图19后记毕业设计到此已经告一段落了，通过这个产品从自动编程到数控加工的全过程，我对CAXA制造工程师2013R2自动生成程序有了更为深刻的理解。其中，在工艺编辑上采用了螺旋下刀，分层铣削。通过数控工艺分析过程，从分析零件图、工件到选择毛坯、装夹方式、刀具等，这些都是以前所学知识的汇总，同时也知道自己还有很多没掌握的知识，因为有的内容是我查阅了大量的书籍才得到的，所以在许多方面还得努力。在数控程序的生成的过程中，怎样用CAXA制造工程师2013R2自动生成程序进行仿真加工然后进行实体加工，这些都是我以前不怎么熟悉应用的，经过这次的毕业设计，我对此有了深一步的认识，对其操作也有了进一步的熟练。我觉得毕业设计是我们在大学的最大收获，是一笔不小的财富。因为设计的路程并不轻松，我们每跨一步都会遇到难题，这就需要独立思考、或向老师请教、与同学讨论，那么在这过程中我们则是受益匪浅的，同时也检查出了自己知识上的漏洞。我知道人生路上需要不停的学习、追求知识，那我们才能成功。20参考文献1、机械制造工艺与装备倪森寿主编北京“化学工业出版社”2003年1月第1版2、金属工艺学丁德全主编北京“机械工业出版社”2000年5月重印3、PRO/ENGINEERWILDFIRE20三维机械设计田绪东主编“机械工业出版社2006年9月第一版4、机械设计基础陈立德主编北京“高等教育出版社”2004年7月第二版5、数控加工工艺及设备赵长明刘万菊主编北京“高等教育出版社”2003年10月第一版6、数控加工编程及操作顾京主编北京“高等教育出版社”2003年9月第一版7、CAXA制造工程师2013R2中文版基础教程与上机指导于文强、陈振辉主编“清华大学出版社”2007年6月出版8、切削用量简明手册艾兴主编“机械工业出版社”2001年4月出版9、数控加工工