軸承蓋、后端蓋的鏜孔夾具設(shè)計(jì)及加工工藝與編程含SW三維及4張CAD圖

軸承蓋、后端蓋的鏜孔夾具設(shè)計(jì)及加工工藝與編程含SW三維及4張CAD圖,軸承,后端,鏜孔,夾具,設(shè)計(jì),加工,工藝,編程,sw,三維,cad 后端蓋零件UG編程及夾具設(shè)計(jì) 摘 要： 本篇畢業(yè)設(shè)計(jì)主要針對(duì)數(shù)控機(jī)床的加工及編程的介紹，對(duì)后端蓋零件進(jìn)行工藝性分析，包括加工工藝的選擇和制定，還包括各零件的程序的手工編制。 文章的主要內(nèi)容為后端蓋零件的工藝分析和零件的手工程序編制。并在零件的手工編程中用到了G01 直線插補(bǔ)命令、G02/G03圓弧插補(bǔ)指令；G81鉆孔；M98調(diào)用子程序指令等。 關(guān)鍵詞：手工編程,指令,數(shù)控加工,工藝規(guī)程,定位誤差,加工余量 Abstract：This graduation project mainly had the numerical control engine bed and the programming introduction, the ear components technological analysis craft parameter choice cutting tool choice, the components procedure manual establishment, the procedure simulation, the UG modelling and the entity simulation processing finally has made the design summary, the acknowledgment language, the reference tabulation and the appendix. Article primary coverage for components craft analysis, components manual programming, but also has to make engineer's modelling and the entity simulation processing.Used the G02/G03 circular arc interpolation instruction in the components manual programming; G81 drill hole; M98 transfer subroutine instruction. Key words：Manual programming；Circular interpolation instructions；drilled；subroutine programs. 目 錄 摘要 I Abstract II 第一章 緒論 5 1.1 數(shù)控機(jī)床的介紹 6 1.2 數(shù)控編程 6 第二章 后端蓋數(shù)控加工工藝分析 7 2.1 后端蓋零件分析 8 2.2 刀具、量具的選擇 9 2.3 編制加工工藝 10 2.4 手動(dòng)編制程序 11 2.5 確定切削用量及基本時(shí)間 12 第三章 工件的手動(dòng)編程 13 3.1 數(shù)控編程的定義及分類(lèi) 14 3.1.1數(shù)控編程的定義 17 3.1.2數(shù)控編程的分類(lèi) 17 3.1.3編程方法的選擇 18 3.2 編程原點(diǎn)的確定 18 3.3 零件造型及加工 19 3.4 后端蓋零件的仿真加工 20 第四章 鏜孔夾具設(shè)計(jì) 20 4.1定位基準(zhǔn)的選擇 20 4.2定位元件的設(shè)計(jì) 20 4.3切削力及夾緊力的計(jì)算 22 4.4定位誤差分析 23 4.5對(duì)刀塊的設(shè)計(jì) 24 4.6夾緊裝置的設(shè)計(jì) 26 4.7夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明 26 總結(jié) 26 參考文獻(xiàn) 27 致謝 28 IV 第一章 緒論 1.1數(shù)控機(jī)床的介紹 數(shù)字控制（Numerical Control,簡(jiǎn)稱(chēng)NC）技術(shù)是近代發(fā)展起來(lái)的一種用數(shù)字化信息進(jìn)行控制的自動(dòng)控制技術(shù)，在機(jī)床領(lǐng)域具體指的是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法。定義中的“機(jī)床”不僅指金屬切削機(jī)床，還包括其他各類(lèi)機(jī)床，如線切割機(jī)床，三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。 數(shù)控系統(tǒng)（NC System）是指采用數(shù)字控制技術(shù)的控制系統(tǒng)。這種控制系統(tǒng)，能自動(dòng)閱讀輸入載體上預(yù)先給定的數(shù)字值和指令，并將其譯碼，處理，從而自動(dòng)的控制機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)行零件加工。裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床稱(chēng)為數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床（NC Machine Tools）又稱(chēng)CNC機(jī)床，數(shù)字化信息實(shí)現(xiàn)機(jī)床控制的機(jī)電一體化產(chǎn)品。它能利用數(shù)字化信息（指令，代碼）對(duì)機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和加工過(guò)程進(jìn)行控制，即把刀具和工件之間的相對(duì)位置，機(jī)床電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)和停止，主軸變速，刀具的選擇，工件的夾緊松開(kāi)，冷卻電動(dòng)機(jī)的開(kāi)關(guān)等各種操作和順序動(dòng)作等信息用代碼化的數(shù)字信息送入數(shù)控裝置，經(jīng)過(guò)譯碼，運(yùn)算，發(fā)出各種指令控制機(jī)床伺服系統(tǒng)或其他執(zhí)行元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出所需要的工件。 1.1.1 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展 1）產(chǎn)生 ①機(jī)械產(chǎn)品的自身要求 ②單件、多品種小批量零件約占80%以上 2）發(fā)展 1952年 美國(guó)Parsons公司和MIT 三坐標(biāo)數(shù)控立銑床 1955年 數(shù)控機(jī)床進(jìn)入實(shí)用化階段-復(fù)雜曲面加工 數(shù)控系統(tǒng)采用電子管元件-電子管時(shí)代 1959年 采用晶體管和印制板電路-第二代數(shù)控系統(tǒng) 1965年 出現(xiàn)小規(guī)模集成電路-第三代數(shù)控系統(tǒng) 1970年 出現(xiàn)小型計(jì)算機(jī)代替專(zhuān)用硬接線裝置 ——第四代數(shù)控系統(tǒng)（CNC系統(tǒng)） 1974年 以微處理為核心的數(shù)控系統(tǒng) ——第五代數(shù)控系統(tǒng)（MNC系統(tǒng)） 3）我國(guó) 1958年 起步 20世紀(jì) 60年代末70年代初 — 研制出一些晶體管式數(shù)控系統(tǒng) 20世紀(jì)80年代初 1985年 進(jìn)入實(shí)用階段 1986—1990年 數(shù)控機(jī)床大發(fā)展時(shí)期 1991年 300多種 1.1.2 數(shù)控技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 1）高可靠性 ①提高元器件和系統(tǒng)的可靠性 ②采用抗干擾技術(shù)，提高數(shù)控系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力 ③使數(shù)控系統(tǒng)模塊化、通用化和標(biāo)準(zhǔn)化 ④提高自診斷及保護(hù)功能 2）高柔性化 柔性：指機(jī)床適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力 3）高精度化 ①利用數(shù)控系統(tǒng)的補(bǔ)償功能 ②采用高分辨率，高響應(yīng)性的絕對(duì)位置傳感技術(shù) ③提高數(shù)控機(jī)床機(jī)械本體中基礎(chǔ)大件的結(jié)構(gòu)剛性和熱穩(wěn)定性 4）高速度化 ①機(jī)械方面：提高切削速度和減少輔助時(shí)間 ②數(shù)控系統(tǒng)：CPU 5）復(fù)合化 ①工序復(fù)合化 ②功能復(fù)合化 6）制造系統(tǒng)自動(dòng)化 1.1.3數(shù)控機(jī)床數(shù)控裝置 計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分，它起到了對(duì)機(jī)床進(jìn)行控制，并完成零件自動(dòng)加工的專(zhuān)用電子計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置接收數(shù)字化了的零件圖樣和工藝要求等信息，按照一定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行插補(bǔ)運(yùn)算，用運(yùn)算結(jié)果實(shí)時(shí)地對(duì)機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)進(jìn)行速度和位置控制，完成零件的加工，在現(xiàn)代化大生產(chǎn)中，數(shù)控裝置起到了關(guān)鍵的作用。 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，特別是微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使數(shù)控系統(tǒng)不斷得到最新硬軟件資源而飛速發(fā)展。各著名的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家，平均每三年就有一種新型號(hào)數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品誕生。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用也從解決疑難零件加工、批量零件自動(dòng)化生產(chǎn)，到進(jìn)入家庭作坊，越來(lái)越廣泛地應(yīng)用到各種場(chǎng)合，同時(shí)也不斷對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的硬軟件提出新的要求。集中地表現(xiàn)在要求有開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)、適應(yīng)技術(shù)發(fā)展和用戶自己開(kāi)發(fā)的功能。目前一些發(fā)達(dá)家和地區(qū)，如歐洲、美國(guó)、日本等，都相繼進(jìn)行開(kāi)放式結(jié)構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)，開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)有硬件平臺(tái)、軟件平臺(tái)、一個(gè)用戶可擴(kuò)展的硬軟件空間和應(yīng)用開(kāi)發(fā)環(huán)境。 1. 硬件平臺(tái)：由數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠提供，或是選擇通用的標(biāo)準(zhǔn)模塊，但其配置可由用戶在較大范圍內(nèi)選擇，如控制軸數(shù)、控制方式、各種外部設(shè)備等。 2.軟件平臺(tái)：由數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠提供，或CNC軟件開(kāi)發(fā)商提供，它是系統(tǒng)的核心軟件，即CNC、PLC的基本軟件，同時(shí)提供好的用戶開(kāi)發(fā)應(yīng)用軟件的環(huán)境。 3.應(yīng)用軟件：用戶在數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠提供的硬軟件平臺(tái)基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)專(zhuān)用軟件、硬件，實(shí)現(xiàn)用戶要求的控制功能。 計(jì)算機(jī)（PersonalComputer--PC）的高速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為我們開(kāi)發(fā)以PC為基礎(chǔ)（PCBased）、開(kāi)放式結(jié)構(gòu)的數(shù)控系統(tǒng)提供了一種有效的途徑。PC從80年代初作為辦公用的計(jì)算機(jī)，發(fā)展到今天，已成為進(jìn)入各領(lǐng)域的主流計(jì)算機(jī)，被廣泛用于過(guò)程控制和自動(dòng)化領(lǐng)域。PC的主頻已達(dá)到450MHz，可以滿足各種CNC高速實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的要求，豐富的軟件資源，如DOS、Windows、C語(yǔ)言等開(kāi)發(fā)工具，大量可利用的外部設(shè)備，如CRT、平板顯示器、光盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器、鍵盤(pán)等硬件支持。PC的芯片集成度越來(lái)越高，PC的產(chǎn)量逐年增加，都為以PC為基礎(chǔ)的CNC系統(tǒng)縮 小體積、有高的性能價(jià)格比提供了條件，由于以PC為基礎(chǔ)的CNC系統(tǒng)充分利用PC的硬軟件資源，就可以跟隨PC的發(fā)展而不斷采用新的技術(shù)。早期使用Intel80286、80386，現(xiàn)在是PentiumⅢ，操作系統(tǒng)也從DOS發(fā)展到Windows等，所以以PC為基礎(chǔ)的CNC系統(tǒng)得到越來(lái)越快的發(fā)展和應(yīng)用。 以PC為基礎(chǔ)的CNC系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方式有以下3種： 第1種是把數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠開(kāi)發(fā)的數(shù)控專(zhuān)用硬件和軟件裝到PC的母板上，用ISA或PCI總線，保留原PC的整體形象。 第2種是數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠,在自己生產(chǎn)的數(shù)控系統(tǒng)中嵌入PC機(jī)的主板,這種嵌入式結(jié)構(gòu)，展現(xiàn)的是生產(chǎn)廠的整體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使用生產(chǎn)廠的專(zhuān)用總線或混合總線結(jié)構(gòu). 第3種是使PC經(jīng)光纜，用高速串行口總線（或ARCNET等）和數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠開(kāi)發(fā)的專(zhuān)用硬軟件進(jìn)行通信。 1.1.4 數(shù)控加工的介紹 1.1.4.1 數(shù)控加工過(guò)程 與傳統(tǒng)加工比較，數(shù)控加工與普通機(jī)床加工方法與內(nèi)容上有許多相似之處，不同點(diǎn)主要表現(xiàn)在控制方式上。以機(jī)械加工為例，用普通機(jī)床加工零件時(shí)，工序的安排、機(jī)床運(yùn)動(dòng)的先后次序、走刀線路及有關(guān)切削參數(shù)的選擇等，都是由操作者自行考慮和確定的，而且是用手工操作方式來(lái)進(jìn)行控制的。操作者總是根據(jù)零件和工序卡的要求，在加工過(guò)程中不斷改變刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡和加工參數(shù)（位置、速度等），使刀具對(duì)工件進(jìn)行切削加工，從而得到所需要的合格零件。如果采用自動(dòng)車(chē)床，仿形車(chē)床和仿形銑床加工，雖然也能達(dá)到對(duì)加工過(guò)程的自動(dòng)控制目的，但其控制是通過(guò)預(yù)先配置的凸輪、擋塊及靠模來(lái)實(shí)現(xiàn)的。而在CNC機(jī)床上，傳統(tǒng)的人工操作均被數(shù)控系統(tǒng)的自動(dòng)控制所取代。其工作過(guò)程是：首先要將被加工的零件圖上的幾何信息和工藝信息數(shù)字化，即將刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡、加工過(guò)程中主軸速度和進(jìn)給速度的變換、冷卻液的開(kāi)關(guān)、工件和刀具的交換等控制和操作，按規(guī)定的代碼和格式編成加工程序，然后將該程序送入數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)則按照程序的要求，先進(jìn)行相應(yīng)的運(yùn)算、處理，然后發(fā)出控制命令，使各坐標(biāo)軸、主軸以及輔助動(dòng)作相互協(xié)調(diào)，實(shí)現(xiàn)刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，自動(dòng)完成零件的加工。 1.1.4.2 數(shù)控加工中的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程 CNC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換過(guò)程如圖所示 成形運(yùn)動(dòng) 進(jìn)給伺服系統(tǒng) 插補(bǔ)處理 刀補(bǔ)處理 譯碼 加工程序 切削運(yùn)動(dòng)、機(jī)床I/O裝置 PLC控制 （1） 譯碼 譯碼程序的主要功能就是將用文本格式（通常用ASCII碼）表達(dá)的零件加工程序，以程序段為單位轉(zhuǎn)換成刀補(bǔ)處理程序所需要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)（格式），該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)用來(lái)描述一個(gè)程序段解釋后的數(shù)據(jù)信息。它主要包括：X、Y、Z等坐標(biāo)值，進(jìn)給速度，主軸轉(zhuǎn)速， G代碼，M代碼，刀具號(hào)，子程序處理和循環(huán)調(diào)用處理等數(shù)據(jù)或標(biāo)志的存放順序和格式。 （2） 刀補(bǔ)處理（計(jì)算刀具中心軌跡） 為方便編程，零件加工程序通常是按零件輪廓或按工藝要求設(shè)計(jì)的進(jìn)給路線編制的，而數(shù)控機(jī)床在加工過(guò)程中控制的是刀具中心（準(zhǔn)確地說(shuō)是刀位點(diǎn)）軌跡因此在加工前必須將編程軌跡變換成刀具中心的軌跡。刀補(bǔ)處理就是完成這種轉(zhuǎn)換的處理程序 （3） 插補(bǔ)計(jì)算 數(shù)控編程提供了刀具運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)、終點(diǎn)和運(yùn)動(dòng)軌跡，而刀具怎么從起點(diǎn)沿運(yùn)動(dòng)軌跡走向終點(diǎn)則由數(shù)控系統(tǒng)的插補(bǔ)裝置或插補(bǔ)軟件來(lái)控制。該程序以系統(tǒng)規(guī)定的插補(bǔ)周期定時(shí)運(yùn)行，它將由各種線性（直線、圓弧等）組成的零件輪廓，按程序給定的進(jìn)給速度F，實(shí)時(shí)計(jì)算出各個(gè)進(jìn)給軸在內(nèi)的位移指令（），并送給進(jìn)給伺服系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)成形運(yùn)動(dòng)。 （4） PLC控制 CNC系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的控制分為對(duì)各坐標(biāo)軸的速度和位置的“軌跡控制”和對(duì)機(jī)床動(dòng)作的“順序控制”或稱(chēng)“邏輯控制”。后者是指在數(shù)控機(jī)床運(yùn)行過(guò)程中，以CNC內(nèi)部和機(jī)床各行程開(kāi)關(guān)、傳感器、按鈕、繼電器、等開(kāi)關(guān)信號(hào)狀態(tài)為條件，并按預(yù)先規(guī)定的邏輯關(guān)系對(duì)諸如主軸的起停、換向，刀具的更換，工件的夾緊、松開(kāi)，液壓、冷卻、潤(rùn)滑系統(tǒng)的運(yùn)行等進(jìn)行控制，PLC控制就是實(shí)現(xiàn)上述功能的模塊 通過(guò)所述，數(shù)控機(jī)床加工原理就是講預(yù)先編好的加工程序以數(shù)據(jù)的形式輸入數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)通過(guò)譯碼、刀補(bǔ)處理、插補(bǔ)計(jì)算等數(shù)據(jù)處理和PLC協(xié)調(diào)控制，最終實(shí)現(xiàn)零件的自動(dòng)化加工。 1.1.5 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 與通用機(jī)床和專(zhuān)用機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床具有以下主要特點(diǎn)： 1)加工精度高，質(zhì)量穩(wěn)定，現(xiàn)在一般的數(shù)控機(jī)床的精度都能達(dá)到0.001mm 2)能完成普通機(jī)床難以完成的加工或根本不能加工的復(fù)雜零件的加工。 3)生產(chǎn)效率高，數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給速度和快速定位速度高，通過(guò)合理選擇切削參數(shù)，可充分發(fā)揮刀具的切削性能，減少切削時(shí)間，不僅加工過(guò)程穩(wěn)定，而且能保證加工效果的高精度。而且不需要在加工過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量檢查，就能連續(xù)的完成整個(gè)加工過(guò)程，減少輔助動(dòng)作時(shí)間和停機(jī)時(shí)間 1)柔性高，通用性強(qiáng) 2)有利于制造技術(shù)向綜合自動(dòng)化方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床是機(jī)械加工自動(dòng)化的基礎(chǔ)設(shè)備之一，當(dāng)今以數(shù)控機(jī)床為基礎(chǔ)建立起來(lái)的FMC,FMS,CIMS等綜合自動(dòng)化系統(tǒng)使機(jī)械制造的集成化，自動(dòng)化和智能化得以逐步實(shí)現(xiàn)。 3)功能豐富。CNC系統(tǒng)不僅能控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，而且還對(duì)機(jī)床進(jìn)行全面的監(jiān)控，自診斷報(bào)警，通信管理等。 4)減少人工勞動(dòng)強(qiáng)度，改善勞動(dòng)條件，實(shí)現(xiàn)一人多機(jī)操作 5)不足：初期投資大，維修維護(hù)難度大，同時(shí)對(duì)操作人員的技術(shù)水平要求較高。 1.1.6 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)與分類(lèi) 1.1.6.1 按工藝用途分類(lèi) （1）普通數(shù)控機(jī)床 為了不同的工藝需要，與傳統(tǒng)的通用機(jī)床一樣，有數(shù)控車(chē)、銑、鉆、磨及鏜床等，而且每一類(lèi)都有好多品種。這類(lèi)機(jī)床的工藝性能與通用機(jī)床相似，所不同的是它們能自動(dòng)的加工精度較高、形狀更復(fù)雜的零件。 （2）數(shù)控加工中心 數(shù)控加工中心是帶有刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置的數(shù)控機(jī)床。典型的機(jī)床有鏜銑加工中心和車(chē)削加工中心 （3）多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床 有些復(fù)雜形狀的零件，用三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床無(wú)法完成加工，需要三個(gè)以上的坐標(biāo)的合成運(yùn)動(dòng)才能加工出來(lái)所需要的曲面形狀，于是出現(xiàn)多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，其特點(diǎn)是數(shù)控裝置同時(shí)控制多坐標(biāo)的聯(lián)動(dòng)，現(xiàn)在常用的有4、5、6坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床 （4）數(shù)控特種加工機(jī)床 包括數(shù)控電火花加工機(jī)床、數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控激光切割機(jī)床 1.1.6.2 按控制運(yùn)動(dòng)的方式分類(lèi) （1）點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床：它是指能控制刀具相對(duì)于工件的精確定位控制系統(tǒng),而在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中不能進(jìn)行任何加工。 通過(guò)采用分級(jí)或連續(xù)降速，低速趨近目標(biāo)點(diǎn)，來(lái)減少運(yùn)動(dòng)部件的慣性過(guò)沖而引起的定位誤差。 （2）直線控制數(shù)控機(jī)床:它是指控制機(jī)床工作臺(tái)或刀具以要求的進(jìn)給速度，沿平行于某一坐標(biāo)軸或兩軸的方向進(jìn)行直線或斜線移動(dòng)和切削加工的機(jī)床。這類(lèi)數(shù)控機(jī)床要要求具有準(zhǔn)確的定位功能和控制位移的速度，而且也要偶刀具半徑和長(zhǎng)度的補(bǔ)償功能以及主軸轉(zhuǎn)速控制的功能?，F(xiàn)代組合機(jī)床也算是一種直線運(yùn)動(dòng)控制數(shù)控機(jī)床。 （3）輪廓控制的數(shù)控機(jī)床:它是指能實(shí)現(xiàn)兩軸或兩軸以上的聯(lián)動(dòng)加工，而且對(duì)各坐標(biāo)的位移和速度進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷控制，具有這種控制功能的數(shù)控機(jī)床?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床大多數(shù)有兩坐標(biāo)或以上聯(lián)動(dòng)控制、刀具半徑和長(zhǎng)度補(bǔ)償?shù)鹊裙δ?。按?lián)動(dòng)軸數(shù)也可分兩軸聯(lián)動(dòng)、兩軸半、三軸、四軸、五軸聯(lián)動(dòng)等。隨著制造技術(shù)的發(fā)展，多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)控制也越來(lái)普遍 1.1.6.3 按進(jìn)給伺服系統(tǒng)類(lèi)型分類(lèi) 由數(shù)控裝置發(fā)出脈沖或電壓信號(hào)，通過(guò)伺服系統(tǒng)控制機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。數(shù)控機(jī)床按進(jìn)給伺服系統(tǒng)控制方式分類(lèi)有三種形式：開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、閉環(huán)控制系統(tǒng)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 （1）開(kāi)環(huán)數(shù)控機(jī)床 這種控制系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)，無(wú)位置測(cè)量元件，輸入數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)算，輸出指令脈沖控制步進(jìn)電機(jī)工作，如圖1-1所示，這種控制方式對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)不檢測(cè)，無(wú)反饋控制信號(hào)，因此稱(chēng)之為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)。開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)備成本低，調(diào)試方便，操作簡(jiǎn)單，但控制精度低，工作速度受到步進(jìn)電機(jī)的限制。 圖1-1 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) （2）閉環(huán)數(shù)控機(jī)床 這種控制系統(tǒng)絕大多數(shù)采用伺服電機(jī)，有位置測(cè)量元件和位置比較電路。如圖1-2所示，測(cè)量元件安裝在工作臺(tái)上，測(cè)出工作臺(tái)的實(shí)際位移值反饋給數(shù)控裝置。位置比較電路將測(cè)量元件反饋的工作臺(tái)實(shí)際位移值與指令的位移值相比較，用比較的誤差值控制伺服電機(jī)工作，直至到達(dá)實(shí)際位置，誤差值消除，此稱(chēng)之為閉環(huán)控制。閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度高，但要求機(jī)床的剛性好，對(duì)機(jī)床的加工、裝配要求高，調(diào)試較復(fù)雜，而且設(shè)備的成本高。 圖1-2 閉環(huán)控制系統(tǒng) （3）半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床(圖1-3) 這種控制系統(tǒng)的位置測(cè)量元件不是測(cè)量工作臺(tái)的實(shí)際位置，而是測(cè)量伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)角，經(jīng)過(guò)推算得出工作臺(tái)位移值，反饋至位置比較電路,與指令中的位移值相比較，用比較的誤差值控制伺服電機(jī)工作。這種用推算方法間接測(cè)量工作臺(tái)位移，不能補(bǔ)償數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)鏈零件的誤差，因此稱(chēng)之為半閉環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的控制精度高于開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，調(diào)試比閉環(huán)控制系統(tǒng)容易，設(shè)備的成本介于開(kāi)環(huán)與閉環(huán)控制系統(tǒng)之間。 圖1-3 半閉環(huán)控制系統(tǒng) 1.1.6.4 按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類(lèi) 將機(jī)床分為高、中、低擋（經(jīng)濟(jì)型）數(shù)控機(jī)床 見(jiàn)下表: 功能 抵擋 中檔 高檔 分辨率 10 1 0.1 進(jìn)給速度 815 1524 15100 驅(qū)動(dòng)軸數(shù)（軸） 開(kāi)環(huán) 半閉環(huán)或閉環(huán)直流或交流伺服系統(tǒng) 通信功能 23 24 35 顯示功能 一般無(wú) RS-232或DNC接口 可有MAP通信接口，有聯(lián)網(wǎng)能力 內(nèi)裝PLC 無(wú) 有 有較強(qiáng)的PLC 主CPU 8位、16位 32位或32位以上的多CPU 1.2. 數(shù)控編程 數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床不同，整個(gè)加工過(guò)程中不需要人的操作，而由程序來(lái)進(jìn)行控制。在數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，首先要分析零件圖樣的要求、確定合理的加工路線及工藝參數(shù)、計(jì)算刀具中心運(yùn)動(dòng)軌跡及其位置數(shù)據(jù)；然后然后把全部工藝過(guò)程以及其他輔助功能（主軸的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、切削液的開(kāi)關(guān)、變速。換刀等）按運(yùn)動(dòng)順序，用規(guī)定的指令代碼及程序格式編制成數(shù)控加工程序，經(jīng)過(guò)調(diào)試后記錄在控制介質(zhì)（或稱(chēng)程序載體）上；最后輸入到數(shù)控機(jī)床的數(shù)控裝置中，以此控制數(shù)控機(jī)床完成工件的全部加工過(guò)程。因此，把從分析零件圖樣開(kāi)始到獲得正確的程序載體為止的全部過(guò)程為零件加工程序的編制。 數(shù)控編程一般分為手工編程和自動(dòng)編程兩種 1.2.1手工編程 手工編程是指程序編制的整個(gè)步驟幾乎全部是由人工完成的。對(duì)于幾何形狀不太復(fù)雜的零件，所需要的加工程序不長(zhǎng)，計(jì)算也比較簡(jiǎn)單，出錯(cuò)機(jī)會(huì)較少，這時(shí)用手工編程即及時(shí)又經(jīng)濟(jì)，因而手工編程仍被廣泛的應(yīng)用于形狀簡(jiǎn)單的點(diǎn)位加工及平面輪廓加工中。但是工件輪廓復(fù)雜，特別是加工非圓弧曲線、曲面等平面，或工件加工程序較長(zhǎng)時(shí)，使用手工編程將十分繁瑣、費(fèi)時(shí)，而且容易出錯(cuò)，常會(huì)出現(xiàn)手工編程工作跟不上數(shù)控機(jī)床的加工情況，影響數(shù)控機(jī)床的開(kāi)動(dòng)率。此時(shí)必須用自動(dòng)編程的方法編制程序。 1.2.2自動(dòng)編程 自動(dòng)編程有兩種：APT軟件編程和CAM軟件編程 APT軟件是利用計(jì)算機(jī)和相應(yīng)的處理程序、后置處理程序?qū)α慵闯绦蜻M(jìn)行處理，以得到加工程序的編程方法。在具體的編程過(guò)程中，除擬定工藝方案仍主要依靠人工進(jìn)行外（有些自動(dòng)編程系統(tǒng)能確定最佳的加工工藝參數(shù)），其余的工作，包括數(shù)值計(jì)算、編寫(xiě)程序單、制作數(shù)控介質(zhì)、程序檢驗(yàn)等各項(xiàng)工作均有計(jì)算機(jī)自動(dòng)完成。編程人員只需要根據(jù)圖樣的要求，使用數(shù)控語(yǔ)言編寫(xiě)出零件加工的源程序，送入計(jì)算機(jī)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)地進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、后置處理，編寫(xiě)出零件加工程序單，并在屏幕模擬顯示加工過(guò)程，及時(shí)修改，將加工程序通過(guò)直接通信的方式送入數(shù)控機(jī)床，指揮機(jī)床工作。CAM軟件是將加工零件以圖形的形式輸入計(jì)算機(jī)，有計(jì)算機(jī)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算、前置處理，在屏幕上形成加工軌跡，及時(shí)修改，再通過(guò)后置處理形成加工程序輸入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。自動(dòng)編程的出現(xiàn)使得一些計(jì)算繁瑣、手工編程困難、或手工無(wú)法編出的程序都能夠?qū)崿F(xiàn)。 第二章后端蓋數(shù)控加工工藝分析 2.1后端蓋零件的分析 由零件圖可知，該零件為鍛造零件，采用先熱壓模鍛造工件后，在普通銑床上面四周銑光后再進(jìn)行正式上數(shù)控機(jī)床加工，材料為20Cr鍛件。 后端蓋零件四周側(cè)面的銑削加工可以在普通銑床上完成，數(shù)控銑為后續(xù)粗精加工的工序。主要為銑高度的上下平面，143X130深2.0MM凹臺(tái)面，65X37.5深2.0MM凹臺(tái)面以及35XR17.5深2.0MM凹臺(tái)面等等有精度和粗糙度要求的底面，寬7mm溝槽，∮51H7、∮60、∮62H7∮68內(nèi)孔，M65X2內(nèi)螺紋、寬3mm深2.75mm溝槽等等工序的車(chē)削加工，∮54H8孔的鏜削加工，以及5-∮20，4-∮3、∮10、∮15，等孔的鉆、絞削加工。 2.2刀具、量具的選擇 由圖樣分析，該圖樣需要數(shù)銑的輪廓我們?cè)阢娸喞约案鱾€(gè)凹臺(tái)時(shí)選用φ20mm立銑刀?！?0，4-∮3、∮10、∮15的孔采用直柄麻花鉆頭，量具選擇0--150mm游標(biāo)卡尺，75-100mm外徑千分尺，深度游標(biāo)卡尺等。 2.3編制加工工藝 2.3.1 粗銑、半精銑四周側(cè)面 安裝 平面銑刀并對(duì)刀，設(shè)定刀具參數(shù)，加工上表面至精度要求. 2.3.2 粗銑、半精銑上下端面，保證高度尺寸到位 1）粗銑上、下端面。 2）半精銑上、下端面。 2.3.3 粗銑2-65X37.5深3.0MM凹臺(tái)至尺寸。 安裝 平面銑刀并對(duì)刀，設(shè)定刀具參數(shù)，加工上表面至精度要求. 2.3.4確定安裝定位方案 選擇工作臺(tái)作為定位面，側(cè)面作為夾緊平面，首先手動(dòng)銑削底面，精加工到基準(zhǔn)面后，再以機(jī)用平口鉗定位，用百分表將機(jī)用平口鉗的固定鉗口側(cè)面找正放平，然后在鉗口處利用標(biāo)準(zhǔn)塊墊平，一定要考慮墊鐵與加工部位是否干涉，銑面時(shí)注意銑面的精度。 2.3.5背吃刀量 它主要根據(jù)機(jī)床，夾具，工件和刀具的剛性決定。在允許的條件下，最好一次性切除余量，以提高加工效率，這里選擇一次切除余量（即5.0mm） 2.3.6 主軸轉(zhuǎn)速n 根據(jù)允許的切削速度v選取轉(zhuǎn)速 式中，D為刀具直徑（mm），v由刀具壽命決定。 Φ90mm立銑刀切削速度v常選為10-25m/min.這里取，則主軸轉(zhuǎn)速 Φ28鉆頭速度常選為則主軸轉(zhuǎn)速 M10絲攻速度常選為則主軸轉(zhuǎn)速 這里選取 2.3.7 進(jìn)給量 通常是根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求，以及刀具和工件材料進(jìn)行選擇。當(dāng)加工精度要求較高時(shí)，進(jìn)給量應(yīng)選擇小一些，查表選取每齒進(jìn)給0.05mm，確定進(jìn)給速度 進(jìn)給速度是根據(jù)每齒進(jìn)給，齒數(shù)和已知的轉(zhuǎn)速計(jì)算出來(lái)的 其余刀具進(jìn)給速度可查表計(jì)算 這里選取，在實(shí)際使用中我們可以根據(jù)自身操作機(jī)床對(duì)計(jì)算的值適當(dāng)?shù)淖餍┱{(diào)整。 2.4 手動(dòng)編制程序 根據(jù)零件可知，手動(dòng)編制的程序是有中間170MM表面光潔度為1.6位置處。 2.4.1 銑上平面 O0100 N10 G0 G90 G54X-24.Y0 S1000 M3 N20 G43 H1 Z50. N30 Z10. N40 G1 Z-5. F120 N50 G2 X-15. Y9. R9. F120 N60 G1 X15. N70 G2 Y-9 .R9. N80 G1 X-15. N90G2 X-24.Y0.R9. N100 G1 Z5. F120 N110 G0 Z50. N120M5 N130 G91 G28 Z0. N140 G28 X0. Y0 N150 M30 2.4.2 銑下平面 O0200 N10 G0G90G54X0.Y-9.A0.S1200M3 N20 G43H1Z50. N30Z10. N40 G1Z-3.F100. N50 X10.392Y9.F200. N60 X-10.392 N70 X0.Y-9. N80 Z7.F800. N90 G0Z50. N100 M5 N110 G91G28Z0. N120 G28X0.Y0.A0. N130 M30N0G91G28Z0. N140 G28X0.Y0.A0. N150 M30 2.4.3 銑2-65X37.5深3.0MM凹臺(tái) O0300 N10 T0202 換φ8.2mm鉆頭 N20 G54 G90 G00 X0 Y0 Z100 N25 M03 S600 N30 Z20 M08 N40 G98 G81 X25 Y30 Z-20 R10 F60 鉆φ28孔 N80 G00 Z100 M09 N90 T00303 換M30絲攻 N100 G54 G90 G00 X0 Y0 Z100 攻M30孔 N110 M03 S60 N120 Z20 M08 N130 G98 G81 X25Y30 Z-24 F20 鉆φ24孔 N140 X-25 Y30 攻M30螺紋 N170 G00 Z100 M09 N180 M05 N190 M30 2.4.4 銑35XR17.5深3.0MM凹臺(tái) O0400 N10 G0G90G54X0.Y-9.A0.S1200M3 N20 G43H1Z50. N30Z10. N40 G1Z-3.F100. N50 X10.392Y9.F200. N60 X-10.392 N70 X0.Y-9. N80 Z7.F800. N90 G0Z50. N100 M5 N110 G91G28Z0. N120 G28X0.Y0.A0. N130 M30N0G91G28Z0. N140 G28X0.Y0.A0. N150 M30 2.4.5 5-∮20孔的加工 O0500 N10 T0202 換φ20mm鉆頭 N20 G54 G90 G00 X0 Y0 Z100 N30 M03 S600 N40 Z20 M08 N50 G98 G81 X25 Y30 Z-20 R10 F60 鉆5-孔的第一個(gè)孔 N60 X-25 Y30 鉆5個(gè)孔的第二個(gè)孔 N70 G00 Z100 M09 N80 T00303 鉆5個(gè)孔的第三個(gè)孔 N90 G54 G90 G00 X0 Y0 Z100 鉆5個(gè)孔的第四個(gè)孔孔 N100 T00303 鉆5個(gè)孔的第五個(gè)孔 N110 M03 S60 N120 Z20 M08 N130 G98 G81 X25Y30 Z-24 F20 N140 G00 Z100 M09 N150 M05 N160 M30 第三章 后端蓋的自動(dòng)編程與仿真加工 3.1數(shù)控編程的定義及分類(lèi) 3.1.1數(shù)控編程的定義 編程是將加工零件的加工順序、刀具運(yùn)動(dòng)軌跡的尺寸數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)（主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度、切削深度）以及輔助操作（換刀、主軸正反轉(zhuǎn)、冷卻液開(kāi)關(guān)、刀具夾緊松開(kāi)等）加工信息，用規(guī)定的文字、數(shù)字、符號(hào)組成的代碼，按一定格式編寫(xiě)成加工程序。 3.1.2數(shù)控編程的分類(lèi) 數(shù)控編程又可分為手工編程和自動(dòng)編程兩類(lèi)。 手工編程時(shí)，整個(gè)程序的編制過(guò)程是由人工完成的。這要求編程人員不僅要熟悉數(shù)控代碼及編程規(guī)則，而且還必須具備有機(jī)械加工工藝知識(shí)和數(shù)值計(jì)算能力。對(duì)于點(diǎn)位加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件，數(shù)控編程計(jì)算較簡(jiǎn)單，程序段不多，手工編程即可實(shí)現(xiàn)。 自動(dòng)編程是用計(jì)算機(jī)把人們輸入的零件圖紙信息改寫(xiě)成數(shù)控機(jī)床能執(zhí)行的數(shù)控加工程序，就是說(shuō)數(shù)控編程的大部分工作有計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 3.1.3編程方法的選擇 該零件的刀具軌跡路徑主要由直線、圓弧組成，坐標(biāo)點(diǎn)尺寸計(jì)算方便，故采用手工編程的方式編制其加工程序。 3.2編程原點(diǎn)的確定 該零件為規(guī)則的回轉(zhuǎn)型零件，其坐標(biāo)原點(diǎn)可設(shè)在軸的兩端面中心上，這樣方便編程坐標(biāo)的計(jì)算。其坐標(biāo)原點(diǎn)如圖3.1所示。 圖3.1 坐標(biāo)原點(diǎn) 3.3 零件造型及加工 UG制造工程師 是在Windows環(huán)境下運(yùn)行CAD/CAM一體化的數(shù)控加工編程軟件。軟件集成了數(shù)據(jù)接口、幾何造型、加工軌跡生成、加工過(guò)程仿真檢驗(yàn)、數(shù)控加工代碼生成、加工工藝單生成等一整套面向復(fù)雜零件和模具的數(shù)控編程功能。 實(shí)體曲面結(jié)合 3.3.1 方便的特征實(shí)體造型 采用精確的特征實(shí)體造型技術(shù)，可將設(shè)計(jì)信息用特征術(shù)語(yǔ)來(lái)描述，簡(jiǎn)單而準(zhǔn)確。通常的特征包括孔、槽、型腔、凸臺(tái)、圓柱體、球體、管子等，UG制造工程師 可以方便地建立和管理這些特征信息。 先進(jìn)的“精確特征實(shí)體造型”技術(shù)完全拋棄了傳統(tǒng)的體素拼合和交并差的繁瑣方式，使整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程直觀，簡(jiǎn)單。 實(shí)體模型的生成可以用增料方式，通過(guò)拉伸，旋轉(zhuǎn)，導(dǎo)動(dòng)，放樣或加厚曲面來(lái)實(shí)現(xiàn)；也可以通過(guò)減料方式，從實(shí)體中減掉實(shí)體或用曲面裁剪來(lái)實(shí)現(xiàn)。還可以用等半徑過(guò)渡，變半徑過(guò)渡，倒角，打孔，增加拔摸斜度和抽殼等高級(jí)特征功能來(lái)實(shí)現(xiàn)。 3.3.2 強(qiáng)大的NURBS自由曲面造型 UG制造工程師 繼承和發(fā)展了前一代版本的曲面造型功能。從線框到曲面，提供了豐富的建模手段?？赏ㄟ^(guò)列表數(shù)據(jù)，數(shù)學(xué)模型，字體文件及各種測(cè)量數(shù)據(jù)生成樣條曲線；通過(guò)掃描，放樣，拉伸，導(dǎo)動(dòng)，等距，邊界，網(wǎng)格等多種形式生成復(fù)雜曲面；并可對(duì)曲面進(jìn)行任意裁剪，過(guò)渡，延伸，縫合，拼接，相交，變形等，建立任意復(fù)雜的零件模型。通過(guò)曲面模型生成的真實(shí)感圖，可直觀顯示設(shè)計(jì)結(jié)果。 3.3.3 靈活的曲面實(shí)體復(fù)合造型模式 利用這一模式，可實(shí)現(xiàn)曲面裁剪實(shí)體，曲面生成實(shí)體曲面約束實(shí)體等混合操作，是用戶設(shè)計(jì)產(chǎn)品和模具的有利工具。 二優(yōu)質(zhì)高效的數(shù)控加工 UG制造工程師 快速高效的加工功能涵蓋了從2軸到3軸的數(shù)控銑削加工功能。 UG制造工程師 將CAD模型與CAM加工技術(shù)無(wú)縫集成，可直接對(duì)曲面，實(shí)體模型進(jìn)行一致的加工操作。支持先進(jìn)實(shí)用的軌跡參數(shù)化和批處理功能，明顯提高工作效率。支持高速切削，大幅度提高加工效率和加工質(zhì)量。通過(guò)的后置處理可向任何數(shù)控系統(tǒng)輸出加工代碼。 3.3.4 2軸到3軸的數(shù)控加工功能 2軸到2.5軸加工方式:可直接利用零件的輪廓曲線生成加工軌跡指令,而無(wú)需建立其三維模型:提供輪廓加工和區(qū)域加工功能,加工區(qū)域內(nèi)允許有任意形狀和數(shù)量的島.可分別指定加工輪廓和島的拔模斜度,自動(dòng)進(jìn)行分層加工。 3軸加工方式：多樣化的加工方式可以安排從粗加工，半精加工到精加工的加工工藝路線 3.3.5 支持高速加工 支持高速切削工藝，提高產(chǎn)品精度，降低代碼數(shù)量，使加工質(zhì)量和效率大大提高。 3.3.6 參數(shù)化軌跡編輯和軌跡批處理 UG制造工程師 的“軌跡再生成”功能可實(shí)現(xiàn)參數(shù)化軌跡編輯。只需選中已有的數(shù)控加工軌跡，修改原定義的加工參數(shù)表，即可重新生成加工軌跡。 UG制造工程師 可以先定義加工軌跡參數(shù)，而不立即生成軌跡。工藝設(shè)計(jì)人員可先將大批加工軌跡參數(shù)事先定義，而在某一集中時(shí)間批量生成。這樣，合理地優(yōu)化了工作時(shí)間。 3.3.7 加工工藝控制 UG制造工程師 提供了豐富的工藝控制參數(shù)，可以方便地控制加工過(guò)程，使編程人員的經(jīng)驗(yàn)的到充分的利用。 3.3.8 加工軌跡仿真 UG制造工程師 提供了軌跡仿真手段以檢驗(yàn)數(shù)控代碼的正確性?？梢酝ㄟ^(guò)實(shí)體真實(shí)感仿真如實(shí)地模擬加工過(guò)程，展示加工零件的任意截面，顯示加工軌跡。 3.3.9 通用后置處理 UG制造工程師 提供的后置處理器無(wú)需生成中間文件就可直接輸出G代碼控制指令。系統(tǒng)不僅可以提供常見(jiàn)的數(shù)控系統(tǒng)后置格式，用戶還可以定義專(zhuān)用數(shù)控系統(tǒng)的后置處理格式。 3.3.10 豐富流行的數(shù)據(jù)接口 UG制造工程師是一個(gè)開(kāi)放的設(shè)計(jì)/加工工具，具有豐富的數(shù)據(jù)接口，它包括直接讀取三維CAD軟件如CATIA，Pro/E的數(shù)據(jù)接口；基于曲面的DXF和IGES標(biāo)準(zhǔn)圖形接口；基于實(shí)體的STEP標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)接口；基于Parasolid幾何核心的X_T,X_B格式文件；面向快速成型設(shè)備的STL以及面向Internet和虛擬現(xiàn)實(shí)的VRML（虛擬現(xiàn)實(shí)標(biāo)記語(yǔ)言）接口。這些保證了與目前流行的CAD軟件進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)交換，使企業(yè)可以跨平臺(tái)和跨地域與合作伙伴實(shí)現(xiàn)虛擬產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)。 3.4 后端蓋零件的仿真加工 通過(guò)UG制造工程師，對(duì)后端蓋零件進(jìn)行三維實(shí)體建模，得出建模后的圖形如下： 圖3.4 后端蓋零件的UG三維造型 3.4.1 65X37.5深3.0MM凹臺(tái)輪廓銑削 1、刀具軌跡 圖3.4.1 凹臺(tái)輪廓加工刀具路徑 2、加工參數(shù) 圖3.3 凹臺(tái)輪廓刀具加工參數(shù) 圖3.4 凸臺(tái)輪廓切削用量參數(shù) 3、線框仿真加工 圖 3.5 凹臺(tái)輪廓仿真加工 3.4.3 5-∮20孔的加工 1、∮20孔加工刀具軌跡 圖3.4.5 鉆孔刀具路徑 2、刀具參數(shù) 圖3.9孔加工參數(shù) 圖3.10 孔加工參數(shù)刀具設(shè)置 第四章 鏜孔夾具設(shè)計(jì) 4.1定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑兩表面工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。經(jīng)過(guò)粗車(chē)、半精車(chē)、精車(chē)的外圓面以及上平面和下平面兩個(gè)平面銑好后的平面都可以作為定位基準(zhǔn)，因此在這里，定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇已經(jīng)車(chē)削好的∮72g6外圓面作為定位基準(zhǔn)，其中利用后端蓋的下平面為定位平面。用夾緊裝置壓緊∮72g6外圓面。 為了提高加工效率，根據(jù)工序要求先采用底面作為基準(zhǔn)面進(jìn)行銑削加工；然后采用以粗、精銑好后的面為基準(zhǔn)，加工其他幾個(gè)面。 4.2定位元件的設(shè)計(jì) 下平面為定位基準(zhǔn)，鏜孔夾具體下平面為支撐，夾具體為一長(zhǎng)方體板件，采用可調(diào)壓板壓緊工件的圓周面，底部以V型塊定位，以限制工件的六個(gè)自由度。 4.3切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具材料：面銑刀400mm 由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-9 可得銑削切削力的計(jì)算公式： 式（2.1） 查參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表得： 對(duì)于灰鍛鐵： 式（2.2） 取 ， 即 所以 由參考文獻(xiàn)[17]《金屬切削刀具》表1-2可得： 垂直切削力 ：（鏜削） 式（2.3） 背向力： 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過(guò)程中對(duì)夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計(jì)算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實(shí)際所需夾緊力的數(shù)值。即： 式（2.4） 安全系數(shù)K可按下式計(jì)算： 式（2.5） 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見(jiàn)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表可得： 所以 式（2.6） 式（2.7） 式（2.8） 由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用壓板夾緊機(jī)構(gòu)。 單個(gè)壓板夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力按以下公式計(jì)算： 式（2.9） 式中參數(shù)由參考文獻(xiàn)[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得： 其中： 夾緊力： 易得： 經(jīng)過(guò)比較實(shí)際夾緊力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。 4.4定位誤差分析 該夾具以兩個(gè)圓周面定位，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差以及孔軸線與底平面的平行度公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。 兩上下平面高度線性尺寸一般公差。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，由參考文獻(xiàn)[15]《互換性與技術(shù)測(cè)量》表可知： 取（中等級(jí)）即 ：尺寸偏差為76mm 由[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得： 1 、定位誤差（兩個(gè)垂直平面定位）：當(dāng)時(shí)；側(cè)面定位支承釘離底平面距離為，側(cè)面高度為；且滿足；則： 2 、夾緊誤差 ，由式（2.11）有：： 其中接觸變形位移值： 式（2.16） ⑶、磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò) ⑷、夾具相對(duì)刀具位置誤差：取 誤差總和： 從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.5對(duì)刀塊的設(shè)計(jì) 在設(shè)計(jì)銑面夾具時(shí)，由于銑的平面都比較寬和大，為了確定銑的基準(zhǔn)面，因此一般銑面夾具時(shí)都需要設(shè)計(jì)對(duì)刀塊，對(duì)刀塊一般選取機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)中的標(biāo)準(zhǔn)件，本次對(duì)刀塊選取設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)件為直角形對(duì)刀塊。 圖3-1 直角對(duì)刀塊 4.6夾緊裝置設(shè)計(jì) 本次夾緊裝置采用自動(dòng)夾緊裝置根據(jù)工況，選用的夾緊裝置基本形式如下圖： 本次設(shè)計(jì)中夾緊裝置直接通過(guò)螺紋配合固接在夾具體上，通過(guò)調(diào)整光面壓板上面的螺絲來(lái)調(diào)整工件的壓緊的要求。如下圖所示： 圖3-2 夾緊裝置圖 3.7夾具設(shè)計(jì)操作及簡(jiǎn)要說(shuō)明 該夾具采用光面壓板和六角頭支撐以及特制鐵板定位，通過(guò)這幾個(gè)自由度的限制，從而使工件固定在加工位置，在對(duì)零件進(jìn)行鏜削加工過(guò)程中，很方便，同時(shí)，夾具的拆卸和更換也很方便，快捷。通過(guò)實(shí)踐和理論計(jì)算，我們知道，該夾具的夾緊機(jī)構(gòu)合適 。 如下圖所示，后端蓋的零件圖如下，本課題選擇鏜削有精度要求，即∮54H8這個(gè)孔。 后端蓋零件毛坯圖紙如下圖所示： 后端蓋的鏜孔夾具裝配圖如下圖所示： 后端蓋的鏜孔夾具體圖紙如下圖所示： 總結(jié) 時(shí)間過(guò)得真快，轉(zhuǎn)眼間三年時(shí)間都過(guò)去了，在這三年中，我學(xué)到了許多專(zhuān)業(yè)知識(shí)，就拿這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)吧，我查閱了《機(jī)械制造工藝編制及實(shí)施》，《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》，使我充分掌握了機(jī)床的設(shè)計(jì)方法和步驟，更重要的復(fù)習(xí)所學(xué)專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，以前總認(rèn)為學(xué)這些專(zhuān)業(yè)知識(shí)沒(méi)用，那是我太天真了，當(dāng)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，它幫了我不少的忙，特別是《機(jī)械制造工藝編制及實(shí)施》這課對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)幫助特別大，都怪上課沒(méi)認(rèn)真聽(tīng)講，導(dǎo)致做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)要問(wèn)比我學(xué)的好的同學(xué)，通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我認(rèn)識(shí)到學(xué)習(xí)不是個(gè)壞事，是為了自己的，還有學(xué)習(xí)這些知識(shí)精通的話對(duì)我們找個(gè)好工作有大大的幫助，總之我除了感謝我的老師和幫助過(guò)我的同學(xué)外更要感謝自己的。 致 謝 當(dāng)我寫(xiě)到這里的時(shí)候，我心里是別提有多么的開(kāi)心，不管前面的對(duì)與錯(cuò)，總之，我覺(jué)得自己做到這里已不錯(cuò)了，感謝我的老師和幫助我的同學(xué)一起到圖書(shū)館查資料的那些同學(xué)們，要不是你們恐怕我現(xiàn)在真不知道自己能做到哪里，首先您不僅在學(xué)習(xí)學(xué)業(yè)上對(duì)我以精心的指導(dǎo)，同時(shí)還在我改寫(xiě)論文時(shí)給我鼓勵(lì)和支持，從這點(diǎn)看出老師當(dāng)初選你當(dāng)我的老師我是明智的，而且，通過(guò)這次寫(xiě)論文我知道遇到什么事總要靠別人來(lái)完成，現(xiàn)在我覺(jué)得這種想法是我錯(cuò)啦，也許自己做的比那些人做的會(huì)更好，同時(shí)，我要把這種態(tài)度放到工作當(dāng)中，我相信我自己一定可以比別人做的出色。說(shuō)實(shí)話，我從開(kāi)始認(rèn)真做畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)候，才領(lǐng)悟到知識(shí)確實(shí)是種強(qiáng)大的工具，我現(xiàn)在想來(lái)前面失去的，我想在通過(guò)在工作中補(bǔ)回來(lái)，想到這里自己說(shuō)了句“呵呵”，但是話說(shuō)回來(lái)，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我花了挺大的功夫，雖然是苦，但心里挺開(kāi)心的，我想如果大學(xué)這三年我好好來(lái)利用它的話，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)不談在班里第一個(gè)交，最少也在前十個(gè)人之前交，最后在這里衷心的對(duì)所有關(guān)心我?guī)椭业谋磉_(dá)我由衷敬意，謝謝各位同學(xué)的幫助。 參考文獻(xiàn) 1 李治安．機(jī)械制造工藝及夾具設(shè)計(jì)．西安交通大學(xué)出版社，1993：32~54 2 蔡斐．機(jī)床夾具及其精度．上?？萍即髮W(xué)出版社，1984：86~97 3 黃非候，王圈．機(jī)械工程材料學(xué)．機(jī)械出版社，1993：22~36 4 邱中懷．機(jī)械夾具．光海教育出版社，2002：33~65 5 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