【法兰头零件数控加工工艺设计3200字（论文）】

法兰头零件数控加工工艺设计内容提要研究了UG_NX/CAM软件在大型十字万向接轴法兰叉头零件数控加工中的应用，并从建模、数控编程、模拟仿真、后置处理、加工程序的生成等方面作了分析，探讨了提高数控加工质量和效率的途径。该方法对其它复杂曲面的加工具有一定的推广价值。关键词：法兰叉头；复杂曲面；数控加工；UG；程序校验目录TOC\o"1-3"\h\u18396引言 121158第一章CAD建模 124167一：法兰叉头结构特点及工艺分析 118680二：建立数字模型 226937第二章确定数控加工工艺方案 33142一：划分数控加工工步 327807二：选择加工设备 312359三：选用加工刀具 413219四：确定切削用量 42375五：设计数控程序 4187251：确定编程原点和加工坐标系 4264612：设计数控程序加工路线 4211693：设计数控程序刀具路径 5246864：后置处理 689535：加工仿真及程序校验 6182426：数控系统轨迹模拟 618713六：程序传输和运行 78238第三章结论 719220参考文献 8引言随着轧钢设备向大型化、连续化、高速化方向发展，对轧机主机的安全和过载保护要求越来越高，对轧机主传动横向万向轴的要求也越来越高。轧机也较高。其中，SWC型横向万向节拨叉的法兰头为一体式结构，由于其空腔表面是一个复杂的空间面，其制造水平直接影响整个横向万向节的质量。长期以来，型腔表面完全依赖于铸件，由于工件表面不平整和铸件变形，影响组装后交叉袋的转动，传统的解决办法是先对产品进行测试并标记影响装配和旋转的零件。根据经验操作机器，修理后重新组装。如果不符合要求，将在机器上进行维修。不仅费力费力，而且零件的强度也得不到保证。使用UGNXCAM技术在数控机床上对铸件复杂曲面进行检测和修复，已成功应用于多个1450轧机项目的横向万向节生产。第一章CAD建模一：法兰叉头结构特点及工艺分析SWC带法兰叉头设计如图1所示，工件为合金ZG42CrMo铸造，法兰直径D=Φ550mm，轴承孔径d=Φ255N6mm，型腔面相对于法兰中心线ΦD，轴承中心孔径Φd。对称结构。型腔由两个圆弧R组成，圆弧分别弯曲30º和17º。壳体圆弧相交两侧呈45°斜度，腔体底部呈7°斜度。产品采用15°倾斜角，相互移动的部件受到拉力。由于浇注时箱体膨胀、重要尺寸误差大等原因，实际注塑叉可能与连接件发生严重干涉（浇注时重要尺寸偏差大于图中规定的偏差为大）或强度重要部位减弱（铸造时重要尺寸偏差小于图纸所示偏差），严重影响产品的生产和质量。图1SWC型法兰叉头二：建立数字模型将设计提供的利用三维CAD技术及先进的有限元分析软件优化后的三维模型stp文件导入到UGNX4中，在UGNX4建模模块中将法兰叉头曲面分成A、B、A面（如图2、图3所示）。图2法兰叉头曲面的分割图3法兰叉头三维模型第二章确定数控加工工艺方案一：划分数控加工工步由于型腔曲面铸造公差大，加之铸件涨箱变形，造成毛坯余量不均匀、不对称，为了提高加工效率，先将型腔曲面分割成A、B、A面，按单边留量6mm，将型腔曲面走刀检查一遍，确定工件余量，再根据余量情况制定加工流程，如图4所示。图4加工流程图1）如果观察没有余量，可加大机床转速和走刀，快速完成型腔曲面的检查。2）如果A、B面均有加工余量，量大则先执行A、B面分别粗加工程序，再执行A、B面同时精加工程序；量小则直接执行A、B面同时精加工程序。3）如果A面或B面单边有加工余量，则只执行A面或B面粗、精加工程序。二：选择加工设备宜选择带回转工作台的数控镗铣床，结合工件外形尺寸及重量，考虑到该零件只对其型腔面进行修形，综合机床的加工能力及主轴转速、进给速度等性能，选择TK6111数控镗床有利于提高效率。三：选用加工刀具由于型腔曲面的加工表面质量要求不高，粗、精加工用同一把刀，选择了75°可转位面铣刀，刀具直径Φ160，该刀具可改变每层之间的波峰残留，减少分层密度，同时可采用大进给量，效率高、性能可靠。刀片可换，即使在长时间切削中磨损后，暂停程序换刀片，此时刀具长度等参数均未变，然后继续执行程序即可。四：确定切削用量为了保证切削速度均匀、切削载荷较稳定，减少刀具、机床所受的冲击，同时提高加工效率，以“小切深大走刀”的高速切削原理来规定切削用量。切削深度：以数控程序分层加工需要达到的要求，粗加工ap取5～8mm，精加工ap取1～2mm；切削速度Vc＝300m/min；主轴转速：n=1000r/min；进给速度：f=1000～1500mm/min。五：设计数控程序编制加工法兰叉头型腔曲面程序是数控加工的重要环节，优化刀具路径、选择合理进退刀方式对加工质量和效率至关重要。编程采用UGNX4平台进行自动编程方式。为保证加工连续性和提高效率，采取通过程序自动根据毛坯具体情况分刀进行数控程序的设计。1：确定编程原点和加工坐标系按照加工坐标系MCS和WCS坐标系重合的原则，以ΦD和Φd的中心交点为定G54，这样在加工过程中能尽量减少碰撞发生，同时方便对刀及加工前的程序检查（如图5所示）。图5工件坐标系的确定2：设计数控程序加工路线在NXCAM中的操作对应每个加工工步。根据工序的划分，在NXCAM中建立程序组，并将程序组名规范化，避免因程序多导致操作失误。根据选用的刀具创建刀具模型参数和加工参数（如图6所示）。创建各工序的工件包括零件、毛坯和加工坐标系等加工几何体和操作（如图7所示）。图6刀具参数模型图7加工几何体和操作3：设计数控程序刀具路径NX加工模块中提供了三轴加工和多轴加工模式，法兰叉头的加工要求以及加工机床的功能，我们采用CAVITYMILL（型腔铣）方式，用法兰叉头的自由曲面作为驱动面，以平行于水平面的不同深度平面与型腔面相截，产生的截面线再偏置一个刀具半径，产生刀具路径（如图8所示）。这样通过分层的数控程序即（2.5轴联动加工）生成刀具轨迹，避免加工中扎刀现象，尽量多的运用圆弧插补来加工型腔面的轮廓，使得走刀路线大大缩短，加工时间缩短，且加工的表面光度好，使得后续的打磨工序工作量减少。图8程序的刀路设计4：后置处理机床后置模块的作用是生成可使用的G代码程序。在实际运用中，发现在圆弧插补上用IJK方式后置处理的G代码在机床上模拟报警出错，其原因为数据计算累积错误。最后后置处理器改为CR的方式，产生的程序运行通过。5：加工仿真及程序校验为了保证程序的可加工性，减少实际试制时间，节约费用，将生成的加工程序在软件上进行仿真加工。通过仿真可对程序进行分析，防止在加工中出现刀具轴振动、过切及碰撞、扎刀现象。对于仿真结果不理想的程序则可返回加工模块对加工方式、参数等进行修改，直至仿真结果（如图9所示）符合加工要求。图9加工仿真6：数控系统轨迹模拟数控系统的图形显示功能显示刀具路径的当前状态。这种方法快速准确。当不同的放大模式有效时，可以进行测试。由于在控制器的图形模式下检查所有动作，这减少了验证任务的数量并且程序易于遵循。六：程序传输和运行法兰叉按照上一节进行了划分，给出了2到6个程序。这些程序的程序段数高达8000个。至于文件大小，其中一个达到了4MB。可以将程序拷贝到U盘机上。程序运行时，由于机床的NCU内存太小，无法加载加工程序，通过硬盘传输程序时采用数控机床的自动方式加工。根据实际情况，在某些加工程序段中使用倍率开关来优化目标切削速度和进给速度。第三章结论货叉法兰数控加工解决了SWC横向传动轴装配瓶颈。过去，由于法兰轭头腔表面不平整，组装一套SWC万能插头往往需要3到4天的时间。铰接轴，通过检测和CNC加工，使型腔面与理想模型完全匹配，解决了法兰轭旋转干涉的问题，提高了工艺水平，提高了生产效率，节约了成本，未来发展了SWP方法。蓝塞的CNC加工是积累经验。参考文献[1]练正胜.农业机械中基轴制孔系零件数控加工与应用研究[J].南方农机,2022,53(05):56-58.[2]徐军平,张金桥.车铣复合零件数控加工——手摇式吸气机加工工艺分析及装配[J].林业机械与木工设备,2022,50(03):76-84.[3]翟欢乐,汪涵沣,束怡.基于Solidworks的氢气循环泵转子零件数控加工研究[J].机电工程技术,2022,51(02):39-41+128.[4]张春翊.板类零件数控加工CAD、CAPP、CAM系统研究[J].大众标准化,2021(23):56-58.[5]邱述龙,李国平,李镜悬.薄壁类金属零件数控加工工艺分析[J].世界有色金属,2021(23):19-21.[6]饶凤.关于航天薄壁框架类零件数控加工变形抑制方法的研究[J].内燃机与配件,2021(22):71-72.[7]瞿娟.船舶零件数控加工影响因素的数学