汽车轮毂盖加工工艺设计与仿真加工毕业设计

1、宜宾职业技术学院毕业设计个性汽车轮毂盖加工工艺设计与仿真加工系 部 现代制造工程系 专 业 名 称 数控技术与应用 班 级 数 控 1094 姓 名 王 继 华 学 号 200911643 指 导 教 师 王 信 2011年10 月10日个性汽车轮毂盖加工工艺设计与仿真指导教师：王信2009级数控技术与应用专业 学号：200911643 姓名：王继华摘要随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，数控加工技术对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为效率、质量是先进制造技术的主题。高速、高精加工可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场

2、竞争能力。而对于数控加工，无论是手工编程还是自动编程，在编程前都要对所加工的零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择合适的刀具，确定切削用量，对一些工艺问题（如对刀点、加工路线等）也需要一些处理。并在加工过程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的产品。数控技术是技术性极强的工作，所以这要求从业人员具有很高的机械加工工艺知识，数控编程知识和数控操作技能。本文主要通过铣削加工汽车轮毂盖的工艺分析与仿真加工，综合所学的专业基础知识，全面考虑可能影响铣削、钻削、绞削加工的各种因素，针对加工零件的特点，进行工艺方案的分析，工装方案的确定，刀具和切削用量的选择，确定加工顺序和加工路线，获得加工效率，简化工序等方

3、面的优势。关键词：工艺分析；仿真加工；铣削；轮毂盖The wheel hub cover machining process design and simulationTutor :Wang Xin Author :Wang JihuaAbstractWith the continuous development of NC technology and application in the field of CNC machining technology to expand, beneficial to the peoples livelihood of some important in

4、dustry ( IT, automobile, light industry, medical and so on ) development plays a more and more important role for the efficiency, quality, advanced manufacturing technology is the theme. High speed, high precision machining technology can greatly improve efficiency, improve product quality and grade

5、s, to shorten the production cycle and improve market competition ability. As for NC processing, either manual or automatic programming in programming, programming for machining components, work out the scheme of process, choosing the right tools, determine the amount of cutting, a number of technol

6、ogy issues ( such as a knife point, processing route ) also require some processing. And in the process control the accuracy of the method, to produce qualified products. Numerical control technology is a highly technical work, so the requirements of employees with high knowledge of machining proces

7、s, NC programming knowledge and operation skill of NC.This article mainly through milling automobile wheel hub cover technology analysis and simulation processing, comprehensive knowledge of professional knowledge, comprehensive consideration of the possible effects of milling, drilling, reaming gri

8、nding and processing of a variety of factors, according to the part of the processing characteristics, process analysis, fixture scheme, cutting tools and cutting parameters selection, determine the processing order and processing route, get the processing efficiency, simplified process and other as

9、pects of the advantages of.Key words: process；analysis；Simulation of milling；wheel hub cover目录 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc306177536 1 概述 PAGEREF _Toc306177536 h 1 HYPERLINK l _Toc306177537 数控专业发展概况 PAGEREF _Toc306177537 h 1 HYPERLINK l _Toc306177538 数控技术发展趋势 PAGEREF _Toc306177538 h 2 HYPERLINK

10、l _Toc306177539 2 工艺方案分析 PAGEREF _Toc306177539 h 5 HYPERLINK l _Toc306177540 数控加工中心工艺特点 PAGEREF _Toc306177540 h 5 HYPERLINK l _Toc306177541 零件图分析 PAGEREF _Toc306177541 h 6 HYPERLINK l _Toc306177542 确定加工方案 PAGEREF _Toc306177542 h 7 HYPERLINK l _Toc306177543 确定加工路线 PAGEREF _Toc306177543 h 8 HYPERLINK

11、l _Toc306177544 3 工件的装夹 PAGEREF _Toc306177544 h 8 HYPERLINK l _Toc306177545 定位基准的选择与原则 PAGEREF _Toc306177545 h 8 HYPERLINK l _Toc306177546 加工中心常用装夹方式 PAGEREF _Toc306177546 h 9 HYPERLINK l _Toc306177547 确定合理的装夹方式 PAGEREF _Toc306177547 h 11 HYPERLINK l _Toc306177548 4 刀具及切削用量的选择 PAGEREF _Toc306177548

12、h 12 HYPERLINK l _Toc306177549 选择数控刀具的原则 PAGEREF _Toc306177549 h 12 HYPERLINK l _Toc306177550 选择数控加工中心用刀具 PAGEREF _Toc306177550 h 12 HYPERLINK l _Toc306177551 设置刀点和换刀点 PAGEREF _Toc306177551 h 13 HYPERLINK l _Toc306177552 确定切削用量 PAGEREF _Toc306177552 h 14 HYPERLINK l _Toc306177553 5 个性汽车轮毂盖加工 PAGEREF

13、 _Toc306177553 h 14 HYPERLINK l _Toc306177554 5.1 轮毂盖加工的工艺分析 PAGEREF _Toc306177554 h 14 HYPERLINK l _Toc306177555 5.2 轮毂盖零件加工工艺 PAGEREF _Toc306177555 h 16 HYPERLINK l _Toc306177556 5.3 加工程序 PAGEREF _Toc306177556 h 20 HYPERLINK l _Toc306177557 6 数控加工自动编程软件UG使用 PAGEREF _Toc306177557 h 22 HYPERLINK l _

14、Toc306177558 6.1 数控加工自动编程软件UG介绍 PAGEREF _Toc306177558 h 22 HYPERLINK l _Toc306177559 6.1 零件在UG里的设计、编程与仿真加工 PAGEREF _Toc306177559 h 23 HYPERLINK l _Toc306177557 结论28 HYPERLINK l _Toc306177560 致谢 PAGEREF _Toc306177560 h 28 HYPERLINK l _Toc306177561 参考文献 PAGEREF _Toc306177561 h 29附录 HYPERLINK l _Toc306

15、177557 301 概 述数控专业发展概况 数控系统，即计算机数字控制(cnc)系统是在传统的硬件数控(nc)的基础上发展起来的。它主要由硬件和软件两大部分组成。通过系统控制软件与硬件的配合，完成对进给坐标控制、主轴控制、刀具控制、辅助功能控制等。cnc系统利用计算机来实现零件程序编辑、坐标系偏移、刀具补偿、插补运算、公英制变换、图形显示和固定循环等。使数控机床按照操作设计要求，加工出需要的零件。从20世界中叶数控技术出现以来，数控技术就给制造业带来了革命性的变化。它是一种高度机电一体化的产品，具有很多适应发展的优点，数控技术应用范围的广泛，使其成为国民经济和国防建设发展的重要力量。随着计算

16、机技术的高速发展，传统的制造业开始了根本性变革，各工业发达国家投入巨资，对现代制造技术进行研究开发，提出了全新的制造模式。在现代制造系统中，数控系统是关键技术。它是为适应高精度、高速度、复杂零件的加工而出现的，是实现自动化、数字化、柔性化、信息化、集成化、网络化的基础，是现代机床装备的灵魂和核心，有着广泛的应用领域和广阔的应用前景。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中

17、可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。从20世纪产生以来，至今已历尽了沧桑也在不断改进，数控系统包含：(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。作为数控装备的核心功能部件，国内数控系统产业近三年来获得了快速的发展。目前，数控技术正在发生根本性变革，由专用型封闭式开环控制模式向通用型开放式实时动态全闭环控制模式发展。在集成化基础上，数控系统实现了超薄型、超小型化；在智能化基础上，综合了计算机、

18、多媒体、模糊控制、神经网络等多学科技术，数控系统实现了高速、高精、高效控制，加工过程中可以自动修正、调节与补偿各项参数，实现了在线诊断和智能化故障处理；在网络化基础上，CAD/CAM与数控系统集成为一体，机床联网，实现了中央集中控制的群控加工。长期以来，我国的数控系统为传统的封闭式体系结构，CNC只能作为非智能的机床运动控制器。加工过程变量根据经验以固定参数形式事先设定，加工程序在实际加工前用手工方式或通过CAD/CAM及自动编程系统进行编制。 经济型数控系统已形成规模优势，主导中国市场。国产经济型数控系统销售量2006年8万套，2007年10.4万套，2008年约7万套。市场占有率稳定在95

19、以上。外国公司也推出了几款低价格的经济型数控系统，如802S、801等系统，但他们在价格和服务方面均没有优势，在市场推广方面难以与国产系统竞争。普及型中档数控系统已实现批量生产，在市场中有了一席之地。国产普及型数控系统销售量2006年1.23万套、2007年2.32万套、2008年约2万套，市场占有率分别为25、35、35，呈稳步上升势态。但外国品牌数控系统产品仍然在国内市场占据主导优势地位。高档数控系统有所突破，有越来越多的用户开始使用全国产高档数控机床，但外国品牌数控系统在我国的市场占有率仍然保持在98%以上，垄断国内数控机床市场。数控系统企业之间只有重组、合作加强，企业规模和竞争力才能提

20、升。1.2数控技术发展趋势（1）数控系统向开放式体系结构发展20世纪90年代以来，由于计算机技术的飞速发展，推动数控技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用PC机丰富的软、硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、可扩展性，并可以较容易的实现智能化、网络化。近几年许多国家纷纷研究开发这种系统，如美国科学制造中心(NCMS)与空军共同领导的“下一代工作站/机床控制器体系结构”NGC，欧共体的“自动化系统中开放式体系结构”OSACA，日本的OSEC计划等。开放式体系结构可以大量采用通用微机技术，使编程、操作以及技术升级和更新变得更加

21、简单快捷。开放式体系结构的新一代数控系统，其硬件、软件和总线规范都是对外开放的，数控系统制造商和用户可以根据这些开放的资源进行的系统集成，同时它也为用户根据实际需要灵活配置数控系统带来极大方便，促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用，开发生产周期大大缩短。同时，这种数控系统可随CPU升级而升级，而结构可以保持不变。（2）数控系统向软数控方向发展现在，实际用于工业现场的数控系统主要有以下四种类型，分别代表了数控技术的不同发展阶段，对不同类型的数控系统进行分析后发现，数控系统不但从封闭体系结构向开放体系结构发展，而且正在从硬数控向软数控方向发展的趋势。传统数控系统，如FANUC 0系统、MI

22、TSUBISHI M50系统、SINUMERIK 810M/T/G系统等。这是一种专用的封闭体系结构的数控系统。目前，这类系统还是占领了制造业的大部分市场。但由于开放体系结构数控系统的发展，传统数控系统的市场正在受到挑战，已逐渐减小。“PC嵌入NC”结构的开放式数控系统，这是一些数控系统制造商将多年来积累的数控软件技术和当今计算机丰富的软件资源相结合开发的产品。它具有一定的开放性，但由于它的NC部分仍然是传统的数控系统，用户无法介入数控系统的核心。这类系统结构复杂、功能强大，价格昂贵。“NC嵌入PC”结构的开放式数控系统它由开放体系结构运动控制卡和PC机共同构成。这种运动控制卡通常选用高速DS

23、P作为CPU，具有很强的运动控制和PLC控制能力。它本身就是一个数控系统，可以单独使用。它开放的函数库供用户在WINDOWS平台下自行开发构造所需的控制系统。SOFT型开放式数控系统是一种最新开放体系结构的数控系统，它提供给用户最大的选择和灵活性，它的CNC软件全部装在计算机中，而硬件部分仅是计算机与伺服驱动和外部I/O之间的标准化通用接口。就像计算机中可以安装各种品牌的声卡和相应的驱动程序一样。用户可以在WINDOWS NT平台上，利用开放的CNC内核，开发所需的各种功能，构成各种类型的高性能数控系统，与前几种数控系统相比，SOFT型开放式数控系统具有最高的性能价格比，因而最有生命力。通过软

24、件智能替代复杂的硬件，正在成为当代数控系统发展的重要趋势。（3）数控系统控制性能向智能化方向发展智能化是21世纪制造技术发展的一个大方向。随着人工智能在计算机领域的渗透和发展，数控系统引入了自适应控制、模糊系统和神经网络的控制机理，不但具有自动编程、前馈控制、模糊控制、学习控制、自适应控制、工艺参数自动生成、三维刀具补偿、运动参数动态补偿等功能，而且人机界面极为友好，并具有故障诊断专家系统使自诊断和故障监控功能更趋完善。伺服系统智能化的主轴交流驱动和智能化进给伺服装置，能自动识别负载并自动优化调整参数。（4）数控系统向网络化方向发展数控系统的网络化，主要指数控系统与外部的其它控制系统或上位计算

25、机进行网络连接和网络控制。数控系统一般首先面向生产现场和企业内部的局域网，然后再经由因特网通向企业外部，这就是所谓Internet/Intranet技术。 随着网络技术的成熟和发展，最近业界又提出了数字制造的概念。数字制造，又称“e-制造”，是机械制造企业现代化的标志之一，也是国际先进机床制造商当今标准配置的供货方式。随着信息化技术的大量采用，越来越多的国内用户在进口数控机床时要求具有远程通讯服务等功能。数控系统的网络化进一步促进了柔性自动化制造技术的发展，现代柔性制造系统从点(数控单机、加工中心和数控复合加工机床)、线(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段车间独立制造岛、FA)、体(C

26、IMS、分布式网络集成制造系统)的方向发展。柔性自动化技术以易于联网和集成为目标，同时注重加强单元技术的开拓、完善，数控机床及其构成柔性制造系统能方便地与CAD、CAM、CAPP、MTS联结，向信息集成方向发展，网络系统向开放、集成和智能化方向发展。（5）数控系统向高可靠性方向发展随着数控机床网络化应用的日趋广泛，数控系统的高可靠性已经成为数控系统制造商追求的目标。对于每天工作两班的无人工厂而言，如果要求在16小时内连续正常工作，无故障率在P(t)99%以上，则数控机床的平均无故障运行时间MTBF就必须大于3000小时。我们只对某一台数控机床而言，如主机与数控系统的失效率之比为10:1(数控的

27、可靠比主机高一个数量级)。此时数控系统的MTBF就要大于33333.3小时，而其中的数控装置、主轴及驱动等的MTBF就必须大于10万小时。如果对整条生产线而言，可靠性要求还要更高。当前国外数控装置的MTBF值已达6000小时以上，驱动装置达30000小时以上，但是，可以看到距理想的目标还有差距。（6）数控系统向复合化方向发展在零件加工过程中有大量的无用时间消耗在工件搬运、上下料、安装调整、换刀和主轴的升、降速上，为了尽可能降低这些无用时间，人们希望将不同的加工功能整合在同一台机床上，因此，复合功能的机床成为近年来发展很快的机种。 柔性制造范畴的机床复合加工概念是指将工件一次装夹后，机床便能按照

28、数控加工程序，自动进行同一类工艺方法或不同类工艺方法的多工序加工，以完成一个复杂形状零件的主要乃至全部车、铣、钻、镗、磨、攻丝、铰孔和扩孔等多种加工工序。 （7）数控系统向多轴联动化方向发展。2 工艺方案分析图21 加工中心MCV-650（1）可减少工件的裝夹次数，消除因多次裝夹带来的定位误差，提高加工精度。（2）可减少机床数量，并相应减少操作工人，节省占用的车间面积。（3）可减少周转次数和运输工作量，缩短生产周期。（4）在制品数量少，简化生产调度和管理。（5）使用各种刀具进行多工序集中加工，再进行工艺设计时要处理好刀具在换刀及加工时与工件、夹具甚至机床相关部位的干涉问题。（6）若在加工中心上

29、连续进行粗加工和精加工，夹具既要能适用粗加工时切削力大、高刚度，加紧力大的要求，又须适用精加工时定位精度高，零件加紧变形小的要求。（7）多工序的集中加工，要及时处理切削，在将毛坯加工成品的过程中，零件不能进行时效，内应力难以消除。（8）技术复杂，对使用、维修、管理要求较高。（9）加工中心一次性投资大，需配置其它辅助装置，如刀具预调设备、数控工具系统或三座标测量机等，机床的工时费用高，如果零件选择不当，会增加加工成本。 （1）零件图图22 轮毂盖零件图（2）精度分析 尺寸精度本例中精度要求较高的尺寸主要有外轮廓660，M20孔等。 对于尺寸精度要求，主要通过在内加工中精确对刀，正确选用刀具的磨损

30、量和正确选用合适加工工艺等措施来保证。 形位精度 该零件主要形位精度有：螺纹孔与外轮廓圆的中心度，外形轮廓曲线的圆度，零件加工上平面与底平面的平行度。 对于形位精度要求，在对刀精确的情况下，主要通过工件在夹具中的正确安装等措施来保证。表面粗糙度 本例所有外形洗削的表面粗糙度要求均为RA6.3。 对于表面粗糙度要求，主要通过选用正确的粗、精加工路线，选用合适的切削用量等措施来保证。（3）加工工艺分析为了保证零件的各项精度要求，本加工采用对整个零件进行先粗加工，再精加工的加工方案。 粗加工主要用于工件余量，对于粗加工后的精加工余量，在保证加工余量的基础上，应尽量减少精加工余量。粗加工时，应以保证加

31、工效率为住，因此粗加工一般采用大直径刀具，采用逆洗的加工方法。精加工主要用于保证轮廓精度。为了保证加工精度，精加工采用顺洗加工方法。案为了保证零件的各项精度要求，本加工采用对整个零件两次装夹，先粗加工，再精加工的加工方法。 粗加工主要用于去除工件余量，对于粗加工后的精加工余量，在保证加工余量的基础上，应尽量减少精加工余量。粗加工时，应以保证加工效率为住，因此粗加工一般采用大直径刀具，采用逆洗的加工方法。 精加工主要用于保证轮廓精度。为了保证加工精度，精加工采用顺洗加工方法。该盖类零件有需要加工平面、曲面、孔、螺纹等，需要多把刀具，故为节省加工时间和减少工序，可选择加工中心自动换刀进行加工。且综

32、合考虑加工的效率和加工的经济性，最理想的加工方式为加工中心加工。根据加工零件的外形和材料等条件，选用MV55加工中心。路线零件上比较精密表面加工，常常是通过粗加工、半精加工和精加工逐步达到的。对这些表面仅仅根据质量要求选择相应的最终加工方法是不够的，还应正确的确定毛坯到最终成形的加工方案。毛坯先倒夹持上端铣下底面，铣出凹形腔，主要保证的尺寸有R700mm，156mm底圆。第一次加工顺序为：预备加工铣下底面粗铣外圆斜面轮廓粗铣R700粗铣156面精铣外圆斜面轮廓精铣R700精铣156面。再接着夹持毛坯下端，加工轮毂盖的上表面，保证表面的粗糙度和精度，保证表面曲面的曲面度，螺纹的精度。第二次加工顺

33、序为： 预备加工粗铣平面粗铣曲面精铣平面精铣曲面铣轮毂盖曲线轮廓钻孔钻螺纹。3 工件的装夹与原则 在制定零件加工的工艺规程时，正确的选择工件的定位的基准有着十分中的意义。定位基准选择的好坏，不仅影响零件加工的位置精度，而且对零件个表面的加工顺序也有很大的影响。合理的选择定位基准是保证零件加工精度的前提，还能简化加工工序，提高加工效率。定位基准选择的原则是：（1）基准重合原则。为了避免基准不重合误差，方便编程，应选用工序基准作为定位基准，尽量使用工序基准，定位基准、编程原点三者统一。 （2）便于装夹的原则。所选的定位基准应能保证定位准确、可靠，定位夹紧简单、易操作，敞开性好，能够加工尽可能多的表

34、面。 （3）便于对刀的原则。批量加工时在工件坐标系已经确定的情况下，保证对刀的可能性和方便性。 （1）通用夹具，如平口钳、卡盘等。平口钳又名机用虎钳，是一种通用夹具，常用于安装小型工件。它是铣床、钻床、加工中心常见的随机附件。将其固定在工作台上，用来夹持工件进行切削、铣削加工。图31 常见通用夹具虎钳（2）组合夹具组合夹具是由一套结构已经标准化，尺寸已经规格化的通用组合元件构成。可以按工件的加工需要组成各种功用的夹具。组合夹具有槽系组合夹具和孔系组合夹具。组合夹具的基本特点是满足三化：标准化、系列化、通用化，具有组合性，可调性，模拟性，柔性，应急性和经济性，使用寿命长，能适应产品加工中的周期短

35、、成本低等要求，比较适合加工中心应用。在加工中心上应用组合夹具，有下列优点：节约夹具的设计制造工时；缩短生产准备周期；节约钢材和降低成本；提高企业工艺装备系数。 （3）专用夹具对于工厂的主导产品，批量较大，且轮番上场加工，精度要求较高的关键性零件，在加工中心上加工时，选用专用夹具是非常必要的。专用夹具是根据某一零件的结构特点专门设计的夹具，具有结构合理，刚性强，装夹稳定可靠，操作方便，提高安装精度及装夹速度等优点。选用这种夹具，一批工件加工后尺寸比较稳定，互换性也较好，可大大提高生产率。但是，专用夹具所固有的只能为一种零件的加工所专用的狭隘性，与产品品种不断变型更新的形势不相适应，特别是专用夹

36、具的设计和制造周期长，花费的劳动量较大，加工简单零件显然不太经济。（4）可调整夹具可调整夹具能有效地克服以上两种夹具的不足，既能满足加工精度，又有一定的柔性，是一种很有发展前途的新颖的机床夹具结构形式。加工中心为它开辟了广阔的道路。可调整夹具与组合夹具有很大的相似之处，所不同的是它具有一系列整体刚性好的夹具体。在夹具体上，设置有可定位、夹压等多功能的T型槽及台阶式光孔、螺孔，配制有多种夹紧定位元件。可调整夹具扩大了夹具的使用范围，只要配制通用夹具元件，即可实现快速调整。其刚性好的特点，能良好地保证加工精度，它不仅适用于多品种、中小批量生产，而且在少品种、大批量生产中也会体现出明显的优越性。（5

37、）成组夹具成组夹具是随成组加工工艺的发展而出现的。使用成组夹具的基础是对零件的分类(即编码系统中的零件族)。通过工艺分析，把形状相似、尺寸相近的各种零件进行分组，编制成组工艺，然后把定位、夹紧和加工方法相同的或相似的零件集中起来，统筹考虑夹具的设计方案。对结构外形相似的零件，采用成组夹具，具有经济、夹紧精度高等特点。总之，加工中心上零件夹具的选择要根据零件精度等级，零件结构特点，产品批量及机床精度等情况综合考虑。在此，推荐选择顺序：优先考虑组合夹具，其次考虑可调整夹具，最后考虑专用夹具、成组夹具。当然，还可使用三爪卡盘、虎钳等大家熟悉的通用夹具。由于该工件为单件加工，所以在加工过程中选用通用夹

38、具进行定位与装夹。本例根据加工要求选用平口钳作为夹具。第一次装夹用平口钳夹住上端倒装装夹，定位时以平口钳钳口与底平面作为定位平面，为了保证工件定位准确，钳口平面与底平面要用百分表进行找正。图32 虎钳装夹示意图第二次装夹以已经加工出的零件下部的两平面装夹。 加紧时加紧力要适中，既要防止工件的变形，又要防止工件在加工过程中产生松动。工件装夹过程中要队工件上表面及侧平面进行找正，使工件上表面垂直于主轴，侧平面平行于坐标X轴或Y轴。4 刀具及切削用量的选择刀具寿命与切削用量有密切的关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低

39、成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。选择刀具寿命时可考虑如下几点根据道具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选的比单刃刀具高些。对于机夹可转位刀具，由于换到时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选的低些，一般取15-30min对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选的高些，尤其保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选的低些，当某工序单位时间内所分担到的全厂开支M较大时，刀具寿命也应选的低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走

40、刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要刚性好、精度高，而求要求尺寸稳定，耐用度高断和排性能同时要求安装和调整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的道具常采用适应高速切削的刀具材料（如高速钢、超细粒质硬质合金）并使用可转位刀片。 加工中心用刀具有：（1）铣削刀具，分面铣、立铣、三面刃铣等刀具。 面铣刀（也叫端铣刀），面铣刀的圆周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃为副切削刃。面铣刀多制成套式镶齿结构和刀片机夹可转位结构，刀齿材料为高速钢或硬质合金，刀体为40Cr。立铣刀 ，立铣刀是数控机床上用

41、得最多的一种铣刀。立铣刀的圆柱表面和端面上都有切削刃，它们可同时进行切削，也可单独进行切削。结构有整体式和机夹式等，高速钢和硬质合金是铣刀工作部分的常用材料。些外还有键槽铣刀、鼓形铣刀、成形铣刀等。（2）钻削刀具，分小孔、短孔、深孔、攻螺纹、铰孔等。 钻削刀具可用于数控车床、车削中心，又可用于数控镗铣床和加工中心。因此它的结构和联接形式有多种。有直柄、直柄螺钉紧定、锥柄、螺纹联接、模块式联接（圆锥或圆柱联接）等多种。（3）镗削刀具，分粗镗、精镗等刀具。 镗刀从结构上可分为整体式镗刀柄、模块式镗刀柄和镗头类。从加工工艺要求上可分为粗镗刀和精镗刀。（4）特殊型刀具 特殊型刀具有带柄自紧夹头、强力弹

42、簧夹头刀柄、可逆式（自动反向）攻螺纹夹头刀柄、增速夹头刀柄、复合刀具和接杆类等。刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢？所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置为程序执行时刀具相对与工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，故该点又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是：便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查，引起的加工误差小。对刀点可设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基准上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀

43、具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点”与“对刀点”的重合，所谓“刀位点”是指刀具定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。用手动对到操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”时指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其他部件为准。数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写入程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是：保证零件加工精度和表面粗糙度，充分

44、发挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本5 个性汽车轮毂盖加工5.1 轮毂盖加工的工艺分析 （1）技术要求 轮毂盖零件的技术要求主要是外围支承圈的精度，表面粗糙度的要求。（2）毛坯选择 选用铝合金，大小为680mm680mm74mm如下：图51 毛坯（3） 定位基准的选择 盖类零件外圆表面、螺纹等表面的同轴度，以及端面对轴中心线的垂直度是其相互位置精度的主要项目，而这些表面的设计的设计基准一般都是其中心线。该轮毂盖有一中心孔螺纹，故用该中心孔的中心作为此零件加工的定位基准。当不能采用中心孔时或粗加工是为了工作装夹刚性，可采用零件的外圆表面作为定

45、位基准，或是以外圆表面和中心孔共同作为定位基准，能承受较大的切削力，但重复定位精度并不太高。数控铣削时，为了能用同一程序重复加工和工件调头加工轴向尺寸的精确性，或为了端面余量均匀，工件轴向需要定位。以外圆定位时，则应采用三爪自定心卡盘反爪装夹或采用限未支承，以工件端面或台阶面或台阶面儿作为轴向定位基准。（4） 零件预备加工 车削之前常需要根据情况安排预备加工，内容通常有：直毛坯出厂时或在运输、保管过程中，或热处理时常会发生弯曲变形。（5） 热处理工序 铸、锻件毛坯在粗车前应根据材质和技术要求正火或退火处理，以消除应力，改善组织和切削性能。性能要求较高的毛坯在粗加工后、精加工前应安排调质处理，一

46、提高零件的综合机械性能；对于硬度和耐磨性要求不高的零件，调质也常作为最终热处理。相对运动的表面需在精加工前或后进行表面淬火处理或进行化学热处理，以提高耐磨性。（6） 加工工序划分一般可按下类方法进行：刀具集中分序法 就是按所用刀具划分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成部位。再用第二把刀、第三把完成他们可以完成的其他部位。这样可以减少换刀次数，压缩空程时间，减少不必要的定位误差。以加工部位分序法 对于加工类容很多的零件，可按其结构特点将加工部分分成几个部分，如内形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工简单几何形状，在加工复杂的几何形状；先加工精度较低的部位，再加工

47、精度较高的部位。以粗、精加工分序法 对于易发生加工变形的零件，由于粗加工后可能发生的变形而需要进行校形，故一般来说凡要进行粗、精加工的都要将工序分开。综上所述，在划分工序时，一定要视零件的结构和工艺性，机床的功能，零件数控加工内容的多少，安装次数及本单位生产组织状况灵活掌握。另建议采用工序集中的原则还是采用工序分散的原则，要根据实际情况来确定，但一定力求合理。（7）在加工时，加工顺序的安排应根据零件的结构和毛坯状况，以及定位夹紧的需要来考虑，重点是零件的刚性不被破坏。（8）走刀路线和对刀点的选择 走刀路线包括切削加工轨迹，刀具运动切削起始点，刀具切入，切出并返回切削起始点或对刀点等非切削空行程

48、轨迹。由于半精加工和精加工的走刀路线是沿其零件轮廓顺序进行的，所以确定走刀路线主要在于规划好粗加工及空行程的走刀路线。合理的确定对刀点，对刀点可以设在被加工零件上，但注意对刀点必须是基准位或已加工精加工过的部位，有时在第一道工序后对刀点被加工损坏，会导致第二道工序和之后的对刀点无从查找，因此在第一道工序对刀时注意要在与定位基准有相对固定尺寸关系的地方设立一个相对对刀位置，这样可以根据他们之间的相对位置关系找回原对刀点。这个相对对刀位置通常设在机床工作台或夹具上。5.2 轮毂盖零件加工工艺 （1）确定加工顺序及进给路线该盖类零件采用再次装夹，先粗后精的顺序，其加工顺序为：第一次倒装：预备加工铣下

49、轮廓粗铣下端底面精铣下端曲面精铣下平面精铣侧壁面。再接着第二次装夹，夹持毛坯下端，加工轮毂盖的上表面，保证表面的粗糙度和精度，保证表面曲面的曲面度，螺纹的精度。加工顺序为： 预备加工铣上轮廓粗铣上表面精铣曲面精铣上平面清根加工钻孔钻螺纹。（2）选择刀具 粗加工时采用直径较大的刀具，本例选用直径10mm的立铣刀进行加工，为减少换刀次数，尽量避免不必要的换刀过程。同时，在编程过程中要防止过切现象的产生。0.9倍，因此选用直径12mm的立铣刀作为精加工刀具。加工用刀具如表：表51 刀具卡片序号刀具号刀具加工内容规格名称数量刀长材料1T120mm合金立铣刀1120硬质合金铣毛坯、粗铣平面2T212mm

50、合金立铣刀1120硬质合金精铣平面3T320mm球头铣刀1120硬质合金铣毛坯、粗铣曲面4T412mm球头铣刀1120硬质合金精铣曲面5T54mm球头铣刀1120硬质合金清根加工6T620mm麻花钻1120硬质合金钻孔7T6M20丝锥1120硬质合金攻螺纹（4） 确定各加工参数加工参数的确定取决于编程人员的经验、工件的加工精度及表面质量、工件的材料性质、刀具的材料及形状、刀柄的刚性等因素。主轴转速（N）根据公式N=1000V/MD及常用切削速度的选用原则。取粗加工时主轴转速N=800R/MIN，精加工时主轴转速N=3000R/MIN。进给速度（F） 粗加工时，为提高生产率，在工件质量的到保证的

51、前提下，可选择较高的进给速度，一般取100-200MM/MIN。在进行切深、切断、深孔加工或采用高速钢刀具进行加工时，应选用较底的进给速度，一般在20-50MM/MIN的范围内选取。本例中粗加工在XY平面内进给速度取150MM/MIN。Z向进给速度取50MM/MIN。 精加工时，为保证加工精度要求和表面粗糙度要求，应选较小的进给速度，一般在20-50MM/MIN的范围内选取，选50MM/MIN。 刀具空行程的进给速度取G00速度，或在600-1000MM/MIN范围内选取。背吃刀量 粗加工的背吃刀量一般取刀具半径1/5，因此，本例粗加工的背吃刀量取9MM左右。精加工时，为了保证工件表面质量，一

52、般在深度方向的背吃刀量等于精加工余量。（3）选择切削用量表52 切削用量选择主轴转速S/(r/min)进给量F/(mm/r)背吃刀量ap/mm备注粗铣毛坯8002002自动粗铣曲面10001001自动精铣平面1500100自动精铣曲面2000100自动清根3000200自动钻孔300200自动攻螺纹10010自动用以上数据编制工艺卡如下：表53 数控铣削加工工艺卡（1）单位名称产品名称或代号零件名称零件图号宜宾职业技术学院轮毂盖工序号程序编号夹具名称使用设备车间001O0001平口虎钳加工中心加工中心车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm备注1铣毛坯T0

53、1立铣刀8002002自动2粗铣下端曲面T03球头铣刀10002001自动3精铣下端曲面T04球头铣刀2000100自动4精铣下平面T02立铣刀1500100自动5精铣侧面T02立铣刀2000100自动 表53 数控铣削加工工艺卡（2）单位名称产品名称或代号零件名称零件图号宜宾职业技术学院轮毂盖工序号程序编号夹具名称使用设备车间001O0002平口虎钳加工中心加工中心车间工步号工步内容刀具号刀具规格主轴转速r/min进给速度mm/r背吃刀量mm备注1铣毛坯T01立铣刀8002002自动2粗铣上端轮廓T03球头铣刀10002001自动3精铣上曲面T04球头铣刀2000100自动4精铣上平面T02

54、立铣刀2000100自动5清根T05球头铣刀1500100自动6钻孔T06麻花钻300200自动7攻螺纹T07丝锥10010自动5.3 加工程序零件加工程序的编制方法有手工编程、自动编程和手工与自动编程结合使用。手工编程是指：从分析零件图样、确定加工工艺过程、数值计算、编写零件加工程序单、制作控制介质到程序校验都是人工完成。对于加工形状简单、计算量小、程序段数不多的零件，采用手工编程较容易，而且经济、及时。在点位加工或直线与圆弧组成的轮廓加工中，手工编程仍广泛应用。对于形状复杂的零件，特别是具有非圆曲线、列表曲线及曲面组成的零件，用手工编程就有一定困难，出错的概率增大，有时甚至无法编出程序，必

55、须用自动编程的方法编制程序。自动编程是指：是利用计算机专用软件来编制数控加工程序。编程人员只需根据零件图样的要求，使用数控语言，由计算机自动地进行数值计算及后置处理，编写出零件加工程序单，加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。实现自动编程的软件常用的有，等，可以实现多轴联动的自动编程并进行仿真模拟。该零件形状是复杂的带有曲面的圆状盖类零件，采用自动编程与手工编程结合的方式，其程序为：表54 零件程序（1）底部加工程序%O0001N10G90G54G40G49G00X0Y0Z300T01M98P9000 安装01号立铣刀G43G00Z200H01 建立刀具补偿M03S800 主轴

56、正转，转速800r/minM98P0011 调用11号子程序加工毛坯下端M98P0012 调用12号子程序精加工底部曲面M98P0013 调用13号子程序精加工底平面G01Z50F200G00X0Y0Z200M30表55 零件程序（2）顶部加工程序%O0002N10G90G54G40G49G00X0Y0Z300T01M98P9000 安装01号立铣刀G43G00Z200H01 建立刀具补偿M03S800 主轴正转，转速800r/minM98P0021 调用21号子程序粗加工上表面M98P0022 调用22号子程序精加工上表面M98P0023 调用23号子程序精加工上平面M98P0024 调用2

57、4号子程序清根T05M98P9000 换05号刀具麻花钻G43G00Z200H05 G01Z90F200G98G81X0Y0Z-40R30F50 钻孔T06M98P9000 换用06号刀具丝锥G43G00Z200H06 G01Z90F200G98G84X0Y0Z30R30F50 攻螺纹G01Z200F200G00X0Y0Z200M30 程序结束，返回加工程序中所用子程序见附表。6 数控加工自动编程软件UG使用6.1 数控加工自动编程软件UG介绍数控加工编程分为手工编程和自动编程，自动编程是根据工件图形和加工工艺采用专用软件自动生成加工程序。UG是非常出色的和最常用的自动编程软件。 图61 UG

58、 NX软件UG是Unigraphics的缩写，这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构。UG的开发始于1990年7月，它是基于C语言开发实现的。UG NX是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。因此软件可对许多不同的应用再利用。UG NX 包括了世界上最强大、最广泛的产品设计应用模块。 NX 具有高性能的机械设计和制图功能，为制造设计提供了高性能和灵活性，以满足客户设计任何复杂产品的需要。 NX 优于通用的设计工具，具有专

59、业的管路和线路设计系统、钣金模块、专用塑料件设计模块和其他行业设计所需的专业应用程序。UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺。UG软件所有模块都可在实体模型上直接

60、生成加工程序，并保持与实体模型全相关。6.1 零件在UG里的设计、编程与仿真加工（1）打开UG NX软件，以gai01为文件名，新建一个prt格式的文件，并在“起始”下选择“建模”。图62 在UG里建立零件文件（2）绘制零件草图，对草图尺寸进行约束。图63 绘制草图（3）对草图进行拉伸、回转等操作，生成三维实体。图64 生成实体（4）进入“制图”模块，生成零件工程图，并对其标注尺寸。图65 生成零件图（5）进入“加工”模块，对零件进行加工操作，生成刀具轨迹。图66 生成刀具轨迹（6）根据已生成的刀轨，后置处理，生成加工中心用G代码。（7）综合生成的各加工G代码，进行检查，手工编制出零件加工用的