薄板零件加工工艺分析与仿真设计

1、金属板料加工工艺的分析与模拟摘要钣金在实际生产中很常见，用途也很多。根据零件的图纸及其技术要求，对零件的数控加工工艺进行了详细的分析。根据分析结果，确定零件的设备选择、刀具使用、夹紧方式、加工方法和刀具轨迹，并通过自动编程编制零件的数控加工程序和仿真。【关键词】:板材零件；数控加工；过程分析；编程；模仿目录 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147772 引言1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147773 一、零件图样分析2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147774 二、选择

2、加工设备3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147775 三、毛坯的选择3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147776 四、确定装夹方案3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147777 五、工艺路线4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147778 （一）表面加工方法的选择4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147779 （二）加工阶段的划分4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147780 （三）工艺路线的安排5 HYPERLI

3、NK l _RefHeading_Toc340147781 六、刀具的选择5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147782 （一）刀具的选择原则5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147783 （二）数控铣削刀具的选择5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147784 七、机械加工工艺过程卡片6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147785 八、数控编程7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147786 （一）铣削平面时的程序7 HYPERLINK l _Re

4、fHeading_Toc340147787 （二）铣削轮廓时的加工程序8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147788 总结12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147789 参考文献13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147790 辞14介绍用数字代码形式的信息(程序指令)来控制按照给定的工序、运动速度和轨迹自动加工的机床，简称数控机床。数控机床具有广泛的适应性。当加工对象改变时，只需改变输入的程序指令；加工性能高于普通自动机床，能精确加工复杂轮廓。因此，适用于加工修改频繁、精度要求高、形状复杂的中小型工件

5、，并能取得良好的经济效果。随着数控技术的发展，使用数控系统的机床种类越来越多，如车床、铣床、镗床、钻床、磨床、齿轮加工机和电火花加工机等。此外，还有加工中心、车削中心等。可以自动换刀，进行多工序加工。数控铣削在数控加工中占有一定的地位，可以加工形状、曲面、孔、螺纹等形状特征。下面简单介绍一下薄板零件的数控铣削加工工艺和编程。一、零件图分析零件图分析是工艺准备中的首要工作，直接影响零件的工艺准备和加工结果。主要包括以下项目:分析加工轮廓几何条件的主要目的是处理图样上的不明确尺寸和封闭尺寸链。分析零件图纸上的尺寸公差要求，确定控制其尺寸精度的加工工艺，如刀具选择。分析形位公差要求，对于数控切割，零

6、件的形位误差主要受机床机械运动副精度的影响。表面粗糙度、材料和热处理、毛坯和零件数量的要求也是工艺安排和送料路线确定不可忽视的参数。图1-1钣金零件图如图1-1所示，是板材的零件图。该部分的主要加工部位包括平面、轮廓和分层轮廓。图中尺寸完整，零件尺寸公差和表面粗糙度一般。技术文件要求键槽的粗糙度为3.2，其它平面的粗糙度为12.5。材质是铝，比较软，容易切割。二、选择加工设备由于该零件属于单件小批量生产，所以不需要考虑生产效率等问题，只要在保证其精度要求的前提下，选择相应的设备进行加工即可。但为了减少人工换刀量，根据现有数控机床选用CY集团生产的CY-VMC850系列数控立式加工中心，其主要技

7、术参数如下:系统配置:FANUC工作台面积(毫米):460 950 (500 1050)行程(x-y-z)(毫米):800 500 550主轴锥孔:BT40主功率(kw): 7.5/11主轴速度(RPM): 50-6000机床结构:主轴、全保护、塑料滑轨、电控柜空调。备注:16个帽刀仓和20个圆盘刀仓。机床重量(吨):6第三，空白的选择毛坯是根据零件所需的形状和工艺尺寸进行进一步加工的生产对象。毛坯类型的选择不仅影响毛坯制造的工艺装备和制造成本，而且对零件的加工工艺装备和工具的消耗以及工时定额的计算也有很大的影响。确定毛坯形状和尺寸的步骤如下:首先，选择毛坯加工余量和毛坯公差；其次，将毛坯加工

8、余量叠加到零件对应的加工面上，从而计算出毛坯尺寸。最后标注毛坯尺寸和公差。总的目的是减少“肥头大耳”，实现少切屑加工或无切屑加工。因此，毛坯应接近成品形状，以减少加工的劳动量。根据零件的图纸分析和零件的材料要求，选择铝制零件；根据毛坯的选择原则，综合考虑零件的使用要求，并考虑加工的效率和经济性，确定毛坯尺寸为21011035mm。第四，确定装夹方案。从图1-1可以看出，该零件属于常规零件，容易装夹，可以选择数控车床夹具平口钳。用平口钳安装工件时的注意事项:1.车床安装机器扁钳时，擦拭钳的底面和工作台表面。安装工件时，擦拭钳口平面、钳体导轨面和工件表面。2.车床工件在机平钳中夹紧后，铣出的余量层

9、应高于钳口上平面，较高的尺寸应为铣刀不能铣出钳口上平面。3.车床工件在机床虎钳中夹紧时，位置要合适，夹紧工件后钳口受力要均匀。4.用平行垫铁夹紧工件时，所选垫铁相邻面的平面度、平行度和垂直度应符合要求。车床垫铁的表面要有一定的硬度。5.严禁用砸扳手的方式紧固工件。这会导致车床使机平钳的螺丝变形，夹紧力降低，甚至损坏机平钳。动词 （verb的缩写）工艺路线加工零件的工艺路线是指零件生产过程中从毛坯到成品的工序顺序。在拟定工艺路线时，除了定位基准的选择外，还要考虑表面加工方法的选择、工序的集中和分散程度、加工阶段的划分和工序顺序的安排。(一)表面处理方法的选择表面加工方法的选择就是为零件上每一个有

10、质量要求的表面选择一套合理的加工方法。在选择时，一般是根据表面精度和粗糙度的要求来选择最终的加工方法，然后确定精加工前的准备工艺，即确定加工方案。由于有几种加工方法可以获得相同的精度和粗糙度，因此在选择时，除了生产率要求和经济效益之外，还应考虑以下因素:1.工件材料的特性。2.工件的结构和尺寸。3.生产类型。4.具体生产条件。从图1-1可以看出，该零件要求的表面粗糙度最高为Ra3.2um，精度要求很高。由于该零件由铝制成，切削性能好，硬度低，因此该表面的加工方法确定为:粗铣半精铣精铣。粗铣时，应尽快去除零件的加工余量，并留有适当的切削深度进行精加工，该部分留有0.3mm的余量。(2)加工阶段的

11、划分根据零件的形状特点和精度要求，零件分为以下几个阶段:粗加工阶段主要任务是切除大部分表面余量，关键问题是提高生产率。半精加工阶段再次去掉部分余量，主要问题是精加工。 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/wenwen.soso%20%20%20%20/z/Search.e%3Fsp=S高速切削&ch=w.search.yjjlink&cid=w.search.yjjlink 高速切削提供最佳处理 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/wenwen.soso%20%20%20%20/z/Search.e%3Fsp=S加工条件&ch=w.search.yjjlink&

12、cid=w.search.yjjlink 加工条件。精加工阶段保证各主要表面满足图案尺寸和精度的要求，主要问题是如何保证加工质量。(3)工艺路线安排根据该零件的结构工艺性、生产规模和技术要求，确定该零件的工艺路线如下:1工艺下料，准备一个21011035mm的铝制正方形。2加工夹紧零件，加工零件轮廓，步骤等。3.流程处理的步骤级别4工艺铣刀的三个槽5.从之前的过程中去除毛刺。第六步转身夹紧，铣零件底部，保证总厚度为30mm。7工艺去毛刺。8过程检验。六、刀具的选择刀具寿命与切削参数密切相关。设定切削参数时，首先要选择合理的刀具耐用度，根据优化目标确定合理的刀具耐用度。一般有两种刀具寿命:生产率

13、最高的刀具寿命和成本最低的刀具寿命。前者是根据每件最小工时的目标确定的，后者是根据最低加工成本的目标确定的。(一)工具选择的原则选择刀具寿命时可以考虑以下几点:根据刀具的复杂程度，制造和刃磨成本。而且复杂度高精度的刀具寿命要高于单刃刀具。对于机夹转刀来说，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，可以选择刀具寿命较低的，一般取15-30min。对于多刀机床、组合机床和装刀、换刀、调刀复杂的自动加工刀具，应选择寿命较高的刀具，尤其应保证刀具的可靠性。当某车间某工序的生产率限制了整个车间生产率的提高时，该工序的刀具寿命应选择较低的。当某一工序单位时间所分摊的全厂费用M较大时，刀具寿命也

14、应选择较低。精加工大型零件时，为了保证至少有一次刀具进给，避免切削中途换刀，刀具寿命应根据零件的精度和表面粗糙度来确定。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，不仅要求刚性好、精度高，而且要求尺寸稳定、耐用度高，同时要求破、排性能安装调整方便，以满足数控机床高效率的要求。数控机床上选用的刀具往往采用适合高速切削的刀具材料(如高速钢、超细硬质合金)，并使用可转位刀片。(2)数控铣削刀具的选择在数控加工中，平底立铣刀通常用于铣削平面零件的外轮廓和平面。该刀具相关参数的经验数据如下:一、铣刀半径RD应小于零件轮廓曲面的最小曲率半径R min，一般取RD=(0.8-0.9)R min。

15、二、零件的加工高度H(1/4-1/6)RD，保证刀具有足够的刚性。三、用平底立铣刀铣槽底时，由于槽底需要两遍研磨，且刀具底边半径为Re=R-r，即直径为d=2Re=2(R-r)。编程时，刀具半径Re=0.95(R-r)。对于一些实心轮廓和可变斜面轮廓的加工，通常使用球形铣刀、环形铣刀、鼓形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。综上所述，根据该零件的结构特点，确定该零件的数控加工刀具如表6-1所示。表6-1数控铣削刀具卡工具编号工具名称工具规格加工表面T01平面铣刀50毫米上层平面T02立铣刀20毫米铣削粗平面以匹配外轮廓T03立铣刀10毫米铣削凹面以匹配外轮廓T04立铣刀8毫米铣槽七、机械加工工艺卡加工卡

16、是用来指导工人进行加工的。一般简单的工艺卡片需要用简单的工艺流程、工艺名称、工装等进行编制。固定产品的工艺卡片比较复杂，每个工序都要准备一张卡片，卡片上有加工图、加工工具、量具、设备、定位等。如表7-1和7-2所示。表7-1加工工艺卡加工过程产品名称金属片材料铝空白尺寸20010030毫米序列号进程名加工能力车间装备工作服一个下料制作21011035mm的板机械工厂2工厂铣削零件轮廓和上表面等。机械工厂铣削中心机器虎钳三螯从除去芒刺四工厂铣削平面机械工厂铣削中心机器虎钳五螯从除去芒刺六检查检查图纸上的尺寸。表7-2数控加工工艺卡加工工艺卡(第二步)产品名称十字凸台材料铝步数贡布绒主轴速度(转/

17、分)进料速度(毫米/分钟)一个夹紧零件和工具设置。2铣削粗糙零件的上表面1000200三铣削零件的上表面1000150四粗糙轮廓铣削1000150五铣削外轮廓2000200六粗糙凹面轮廓铣削1200150七铣削凹形台阶轮廓2000100八铣槽2000100九铣削凹形台阶轮廓200010010转身磨底。2000150八、数控编程编程是指被加工零件的加工顺序、刀具轨迹的尺寸数据、工艺参数(主运动和进给运动速度、切削深度)以及辅助操作(换刀、主轴旋转、冷却液切换、刀具夹紧和松开等)的加工信息。)，将指定的字符、数字和符号组成的代码按照一定的格式写入加工程序。数控编程可分为手动编程和自动编程。手工编程

18、时，整个编程过程都是手工完成的。这就要求程序员不仅要熟悉数控代码和编程规则，还要具备加工工艺知识和数值计算能力。对于点对点加工或几何形状不太复杂的零件，数控编程计算简单，程序段少，可通过手工编程实现。自动编程是将人输入的零件图信息改写成数控机床可以执行的数控加工程序，也就是说数控编程的大部分工作是由计算机来实现的。本题零件形状简单，尺寸容易计算，所以采用自动编程。以下是该零件的加工程序列表:(一)铣削平面时的程序N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0N0030 T06 M06n 0040 G0 G90 x 6.6929Y-3.5433s 2000 M03

19、N0050 G43 Z.3937 H06N0060 Z.1181N0070 G1 Z0.0 F3.9 M08n 0080 G3 x 4.9213Y-1.7717 I-1.7716j 0.0G1 X-4.9213 F9.80100 Y-.5906N0110 X4.9213N0120 Y.5906N0130 X-4.9213N0140 Y1.7717N0150 X4.9213N0160 G2 X6.6929 Y0.0 I0.0 J-1.7717N0170 G1 Z.1181N0180 G0 Z.3937N0190 M02(2)铣削轮廓时的加工程序该零件的加工是UG NX6自动编译的程序，其刀具轨迹

20、如图8-1、8-2、8-3、8-4所示。图8-1铣削零件上表面的刀具轨迹图8-2半精铣凹形轮廓的刀具轨迹图8-3精铣凹形轮廓的刀具轨迹图8-4精铣轮廓的刀具轨迹根据上述进给路径，使用CAM软件自动生成这些轨迹的一些程序如下:N0010 G40 G17 G94 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0N0030 T01 M06n 0040 G0 G90 X-3.0849y 1.1849 b 0.0s 1000 M03N0050 G43 Z.3937 H01N0060 Z.1181n 0070 G3 X-3.0849y 1.1849 Z-. 0277 I . 0044J-. 0865k

21、. 0232 f 3.9n 0080 X-3.1671y 1.0984 Z-. 063 I . 0044J-. 0865k . 0232N0090识别号0866 J0.0 F9.8N4290 Y-.8043 F9.8N4300 X-.5709N4310 Y-1.369N4320 X-.0197 Y-1.3691N4330 Y-1.0867N4340 G3 X-.1235 Y-.8361 I-.G1 Z-.3858N4360 G0 Z.3937N4370 M02N0010 G40 G17 G94 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0N0030 T02 M06n 0040 G0 G9

22、0 X-3.1376y 1.1737 b 0.0s 1500 M03N0050 G43 Z.3937 H02N0060 Z.1181n 0070 G3 X-3.1376y 1.1737 Z-. 041 I . 0571J-. 0753k . 0253 f 7.9n 0080 X-3.175y 1.0984 Z-. 0643 I . 0571J-. 0753k . 0253n 0090 X-3.1277y 1.0166 I . 0945j 0.0 f 9.8N8640 G1 X2.5932 Y.6821 F9.8n 8650 G3 x 2.643y . 7431 I . 0249j . 0305

23、N8660 G1 X2.1706 Y1.1289n 8670 G3 x 2.1208y 1.0679 I-. 0249J-. 0305N8680 G1 X2.357 Y.875n 8690 G3 x 2.4868y . 836 I . 1121j . 1372N8700 G1 Z-.0748N8710 G0 Z.3937N8720 M02N0010 G40 G17 G94 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0N0030 T03 M06n 0040 G0 G90 X-2.9755y 1.048 b 0.0s 2000 M03N0050 G43 Z.3937 H03N0060 Z.1

24、181n 0070 G3 X-2.9755y 1.048 z . 0068 I-. 0428j . 0504k . 0177 f 7.9n 0080 X-3.0844y 1.0984 Z-. 0643 I-. 0428j . 0504k . 0177N0090识别号0039 J0.0 F9.8N7310 G1 X2.2029 Y1.1686 F9.8n 7320 G3 x 2.0884y 1.0283 I-. 0572J-. 0702N7330 G1 X2.5608 Y.6425n 7340 G3 x 2.6754y . 7827 I . 0573j . 0701N7350 G1 X2.4392 Y.9756N7360 G3 X2.2397 Y.9555 I-.0897 J-.N7370 G1 Z-.1142N7380 G0 Z.3937N7390 M02摘要本课题“板料零件加工工艺分析与仿真”贯穿了本专业所学的讨论知识和实际操作技术，从分析设计到计算运算到得到成品。同时，这