瓶蓋凸模的建模與NC加工[三維UG]

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四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期進(jìn)展情況檢查表 2008年11月25日 課題名稱 瓶蓋的建模與NC加工 學(xué)生姓名 王開欣 學(xué) 號(hào) 0616006 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù) 指導(dǎo)教師 楊金鵬 職 稱 助教 畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)展 畢業(yè)設(shè)計(jì)已進(jìn)入中期，我利用一周的時(shí)間來準(zhǔn)備建模的資料，并把建模的全過程用WORD做出， 查閱了工藝相關(guān)資料，把設(shè)計(jì)中會(huì)用到的技術(shù)參數(shù)算出，并做了WORD。 尚須完成的任務(wù) 1. 夾具的選擇。 2. ＣＡＭ加工，清根并生成ＮＣ程序。 存在的主要問題及解決措施 1. 技術(shù)參數(shù)的得出有問題。解決措施：查看相關(guān)資料，問老師和同學(xué)。 2. 加工路線不清晰。解決措施：查看相關(guān)資料，問老師。 學(xué)生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的意見與建議 畢業(yè)設(shè)計(jì)是考察一個(gè)學(xué)生綜合知識(shí)的應(yīng)用，也是培養(yǎng)學(xué)生自主查閱、創(chuàng)新的能力，但畢竟是紙上談兵，希望學(xué)校能夠?yàn)閷W(xué)生提供著手實(shí)際的機(jī)會(huì)。 指導(dǎo)教師審查意見 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）中期檢查情況匯總表 年級(jí)： 2006級(jí) 專業(yè)： 數(shù)控技術(shù) 班級(jí)： 數(shù)技06-1班 學(xué)號(hào) 學(xué)生姓名 檢查情況記錄 （論文初稿是否完成、論文中存在的主要問題、學(xué)生中期檢查出勤情況） 檢查人 0616006 王開欣 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)初稿 0616006 王開欣 論文中有過排版錯(cuò)誤、工藝分析出現(xiàn)過錯(cuò)誤 0616006 王開欣 定時(shí)定點(diǎn)指導(dǎo)老師報(bào)到，給出中期檢查任務(wù) 注：本表由系部填寫，一式兩份，系部、教務(wù)處各存一份。中期檢查結(jié)束后（第12周內(nèi)）將其中一份交教務(wù)處。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué) 生 姓 名 王開欣 學(xué)號(hào) 0616006 班級(jí) 數(shù)技06-1 專業(yè) 數(shù)控技術(shù) 設(shè)計(jì)（或論文）題目 瓶蓋凸模的建模與NC加工 指導(dǎo)教師姓名 職 稱 工作單位及所從事專業(yè) 聯(lián)系方式 備 注 楊金鵬 助 教 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 13547199676 設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容： 1、軟件的介紹和瓶蓋的工藝分析：包括凸模的加工性分析、工件的裝夾、工步安排。 2、瓶蓋的建模：UG的界面分析、零件建模過程。 3、瓶蓋的加工：包括加工前的模型處理，對(duì)零件的粗加工、半精加工、精加工和清根的具體步驟。 4、瓶蓋走刀路線的生成、仿真和后處理：包括粗加工的走刀路線、半精加工的走刀路線和精加工的走刀路線，以及對(duì)其的確定、仿真。 進(jìn)度安排： 1、 設(shè)計(jì)將于11月7號(hào)開始，第9周編寫UG軟件的介紹和進(jìn)行工藝分析 2、 第10周進(jìn)行UG建模 3、 第11周進(jìn)行CAM加工，仿真和后處理 4、 第13周撰寫說明書，大概12月初完成畢業(yè)設(shè)計(jì) 主要參考文獻(xiàn)、資料： [1] 謝國(guó)明，UG CAM實(shí)用教程，清華大學(xué)出版社，2003年出版。 [2] 王慶林，UG銑制造過程實(shí)用指導(dǎo)，清華大學(xué)出版社，2002年出版。 [3] 楊偉群，數(shù)控工藝培訓(xùn)教程（數(shù)控銑部分），清華大學(xué)出版社，2002年出版 [4] 于春生，數(shù)控機(jī)床編程及應(yīng)用，北京高等出版社，2003年出版。 [5] 袁峰，全國(guó)數(shù)控大賽試題精選，北京機(jī)械工業(yè)出版社，2005年出版。 審 批 意 見 教研室負(fù)責(zé)人： 年 月 日 備注：任務(wù)書由指導(dǎo)教師填寫，一式二份。其中學(xué)生一份，指導(dǎo)教師一份。 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 設(shè)計(jì)題目: 瓶蓋凸模的建模與NC 加工 專 業(yè): 數(shù)控技術(shù) 班 級(jí): 數(shù)技06-1班 學(xué) 號(hào): 0616006 姓 名: 王 開 欣 指導(dǎo)教師: 楊 金 鵬 2008年12月19日 瓶蓋建模與NC加工 專業(yè)：數(shù)控技術(shù) 設(shè)計(jì)者：王開欣 指導(dǎo)老師：楊金鵬 摘 要 本設(shè)計(jì)是利用現(xiàn)代科技最先進(jìn)的軟件UG NX4.0來完成的。UG?NX是Unigraphics?Solutions公司推出的集CAD/CAM/CAE于一體的三維參數(shù)化設(shè)計(jì)軟件，在汽車、交通、航空航天、日用消費(fèi)品、通用機(jī)械及電子工業(yè)等工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域得到了大規(guī)模的應(yīng)用。UG NX4.0是NX系列的最新版本，在原有基礎(chǔ)上做了大量的改進(jìn)。 本設(shè)計(jì)課題是通過UG CAD三維建模將玻璃刀架的三維模型做出；根據(jù)設(shè)計(jì)圖的要求查閱相關(guān)資料書籍做出工藝分析；利用UG CAM進(jìn)行模擬加工并將生成NC程序。 關(guān)鍵詞 CAD/CAM；UG NX4.0；三維模型；加工；NC程序 機(jī)電工程系 2009 屆畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)課題申報(bào)表 2008 年 9 月 10 日 設(shè)計(jì)(論文)題目 瓶蓋的建模與NC加工 課題簡(jiǎn)介 該瓶蓋主要應(yīng)用于日常生活中，人們?cè)陲嬘闷垦b水時(shí)不易打開瓶蓋，此設(shè)計(jì)彌補(bǔ)了該缺陷，在瓶蓋上加了一個(gè)旋鈕，并將圓形的蓋壁設(shè)計(jì)成六邊形。 主要任務(wù) n 設(shè)計(jì)出工程圖 n 編寫工藝文件 n UG繪圖軟件畫出模型 n UG仿真加工 其它要求 用WORD寫出電子文檔 指導(dǎo)教師 姓名 楊金鵬 職稱 助教 教研室 數(shù)控教研組 電話 13547199676 E-mail 教研室 審查意見 教研室主任： 年 月 日 系部 審查意見 主管系主任： 年 月 日 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 目錄 緒 論 1 第1章 UG的簡(jiǎn)介 2 第2章 瓶蓋的建模 5 2.1瓶蓋凸模的工程圖 5 2.2瓶蓋凸模建模分析 5 2.3 進(jìn)入U(xiǎn)G的建模 6 2.3.1 UG的界面分析 6 2.3.2 零件建模過程 7 第3章 瓶蓋凸模的加工 9 3.1 瓶蓋凸模加工工藝分析 9 3.1.1瓶蓋凸模的三維模型 9 3.1.2工藝分析 9 3.1.2加工路線分析 9 3.1.4工藝表格 11 3.2瓶蓋凸模零件的加工 12 3.2.1加工前的模型處理 12 3.2.2用型腔銑操作對(duì)零件外型進(jìn)行粗加工 14 3.2.3用型腔銑操作對(duì)零件外型進(jìn)行半精加工 17 3.2.4用型腔銑操作對(duì)零件曲面進(jìn)行精加工 18 3.2.5用型腔銑操作對(duì)零件平面進(jìn)行精加工 20 3.2.6 對(duì)零件進(jìn)行清根處理 22 3.3走刀路線和程序的生成 22 3.3.1走刀路線的生成 22 3.3.2仿真加工與產(chǎn)生NC程序 24 3.4 數(shù)控仿真加工 26 3.4.1工件的裝夾 26 3.4.2 仿真準(zhǔn)備 26 3.4.3 數(shù)控仿真 27 總 結(jié) 29 參考文獻(xiàn) 30 附錄一 31 附錄二 32 附錄三 33 附錄四 34 第 2 頁 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 目錄 緒 論 1 第1章 UG的簡(jiǎn)介 2 第2章 瓶蓋的建模 5 2.1瓶蓋凸模的工程圖 5 2.2瓶蓋凸模建模分析 5 2.3 進(jìn)入U(xiǎn)G的建模 6 2.3.1 UG的界面分析 6 2.3.2 零件建模過程 7 第3章 瓶蓋凸模的加工 9 3.1 瓶蓋凸模加工工藝分析 9 3.1.1瓶蓋凸模的三維模型 9 3.1.2工藝分析 9 3.1.2加工路線分析 9 3.1.4工藝表格 11 3.2瓶蓋凸模零件的加工 12 3.2.1加工前的模型處理 12 3.2.2用型腔銑操作對(duì)零件外型進(jìn)行粗加工 14 3.2.3用型腔銑操作對(duì)零件外型進(jìn)行半精加工 17 3.2.4用型腔銑操作對(duì)零件曲面進(jìn)行精加工 18 3.2.5用型腔銑操作對(duì)零件平面進(jìn)行精加工 20 3.2.6 對(duì)零件進(jìn)行清根處理 22 3.3走刀路線和程序的生成 22 3.3.1走刀路線的生成 22 3.3.2仿真加工與產(chǎn)生NC程序 24 3.4 數(shù)控仿真加工 26 3.4.1工件的裝夾 26 3.4.2 仿真準(zhǔn)備 26 3.4.3 數(shù)控仿真 27 總 結(jié) 29 參考文獻(xiàn) 30 附錄一 31 附錄二 32 附錄三 33 附錄四 34 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 緒 論 近年來，數(shù)控機(jī)床及相關(guān)技術(shù)得到了飛速發(fā)展，在柔性、精確性、可靠性、集成性和宜人性各方面功能越來越完善，已成為現(xiàn)代先進(jìn)制造業(yè)的基礎(chǔ)。數(shù)控加工是機(jī)械制造中的先進(jìn)加工技術(shù)，是一種高效率、高精度與高柔性特點(diǎn)的自動(dòng)化加工方法。數(shù)控加工技術(shù)可有效解決復(fù)雜、精密、小批多變零件的加工問題，充分適應(yīng)了現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要。大力發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)已成為各國(guó)加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力的重要途徑。目前，國(guó)內(nèi)數(shù)控機(jī)床使用越來越普及，如何提高數(shù)控加工技術(shù)水平已成為當(dāng)務(wù)之急。 本次設(shè)計(jì)共包含三大部分，第一部分軟件介紹，本次設(shè)計(jì)中使用UG軟件進(jìn)行建模及加工。第二部分零件的建模，第三部分零件的加工過程。 在本次設(shè)計(jì)過程中參閱了大量國(guó)內(nèi)外同行的專著、教材、論文等資料與文獻(xiàn)，在次一并表示致謝。 由于設(shè)計(jì)者水平有限，設(shè)計(jì)過程中難免出現(xiàn)疏漏與錯(cuò)誤，懇請(qǐng)各位老師批評(píng)指正。 第一章 UG的簡(jiǎn)介 ?Unigraphics Solutions公司(簡(jiǎn)稱UGS)是全球著名的MCAD供應(yīng)商,主要為汽車與交通、航空航天、日用消費(fèi)品、通用機(jī)械以及電子工業(yè)等領(lǐng)域通過其虛擬產(chǎn)品開發(fā)(VPD)的理念提供多級(jí)化的、集成的、企業(yè)級(jí)的包括軟件產(chǎn)品與服務(wù)在內(nèi)的完整的MCAD解決方案。其主要的CAD產(chǎn)品是UG。 UG公司的產(chǎn)品主要有為機(jī)械制造企業(yè)提供包括從設(shè)計(jì)、分析到制造應(yīng)用的Unigraphics軟件、基于Windows的設(shè)計(jì)與制圖產(chǎn)品Solid Edge、集團(tuán)級(jí)產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)iMAN、產(chǎn)品可視化技術(shù)ProductVision以及被業(yè)界廣泛使用的高精度邊界表示的實(shí)體建模核心Parasolid在內(nèi)的全線產(chǎn)品。 UG在航空航天、汽車、通用機(jī)械、工業(yè)設(shè)備、醫(yī)療器械以及其它高科技應(yīng)用領(lǐng)域的機(jī)械設(shè)計(jì)和模具加工自動(dòng)化的市場(chǎng)上得到了廣泛的應(yīng)用。多年來，UGS一直在支持美國(guó)通用汽車公司實(shí)施目前全球最大的虛擬產(chǎn)品開發(fā)項(xiàng)目，同時(shí)Unigraphics也是日本著名汽車零部件制造商DENSO公司的計(jì)算機(jī)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，并在全球汽車行業(yè)得到了很大的應(yīng)用，如Navistar、底特律柴油機(jī)廠、Winnebago和Robert Bosch AG 等。 另外，UGS公司在航空領(lǐng)域也有很好的的表現(xiàn)：在美國(guó)的航空業(yè)，安裝了超過10,000套UG軟件；在俄羅斯航空業(yè)，UG軟件具有90%以上的市場(chǎng)；在北美汽輪機(jī)市場(chǎng)，UG軟件占80%。UGS在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)也占有領(lǐng)先地位，擁有如Pratt & Whitney和GE 噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)公司這樣的知名客戶。航空業(yè)的其它客戶還有：B/E航空公司、波音公司、 以色列飛機(jī)公司、英國(guó)航空公司、Northrop Grumman、伊爾飛機(jī)和Antonov。 UGS公司的產(chǎn)品同時(shí)還遍布通用機(jī)械、醫(yī)療器械、電子、高技術(shù)以及日用消費(fèi)品等行業(yè)，如：3M、Will-Pemco、Biomet、Zimmer、飛利浦公司、吉列公司、Timex、 Eureka 和Arctic Cat等。 UG具有豐富的曲面建模工具。包括直紋面、掃描面、通過一組曲線的自由曲面、通過兩組類正交曲線的自由曲面、曲線廣義掃掠、標(biāo)準(zhǔn)二次曲線方法放樣、等半徑和變半徑倒圓、廣義二次曲線倒圓、兩張及多張曲面間的光順橋接、動(dòng)態(tài)拉動(dòng)調(diào)整曲面、等距或不等距偏置、曲面裁減、編輯、點(diǎn)云生成、曲面編輯。 UG進(jìn)入中國(guó)已經(jīng)有九個(gè)年頭了，其在中國(guó)的業(yè)務(wù)有了很大的發(fā)展，中國(guó)已成為遠(yuǎn)東區(qū)業(yè)務(wù)增長(zhǎng)最快的國(guó)家。幾年來，UG在中國(guó)的用戶已超過800家，裝機(jī)量達(dá)到3500多臺(tái)套。 UG特點(diǎn)： ① 建模的靈活性 復(fù)合建模：無需草圖,需要時(shí)可進(jìn)行全參數(shù)設(shè)計(jì),無需定義和參數(shù)化新曲線——可直接利用實(shí)體邊緣。 幾何特征 ：具有凸墊、鍵槽、凸臺(tái)、斜角、挖殼等特征、用戶自定義特征?、引用模式 。 光順倒圓: 業(yè)界最好的倒圓技術(shù)?，可自適應(yīng)于切口、陡峭邊緣及兩非鄰接面等幾何構(gòu)形，變半徑倒圓的最小半徑值可退化至極限零。 ② 協(xié)同化裝配建模 可提供自頂向下、自底向上兩種產(chǎn)品結(jié)構(gòu)定義方式并可在上下文中設(shè)計(jì)／編輯 ，高級(jí)的裝配導(dǎo)航工具，可圖示裝配樹結(jié)構(gòu)，可方便快速的確定部件位置?，?對(duì)裝配件的簡(jiǎn)化表達(dá)，隱藏或關(guān)掉特定組件。局部著色，強(qiáng)大的零件間的相關(guān)性 ，配對(duì)條件，零件間的表達(dá)式（關(guān)系） ，協(xié)同化團(tuán)隊(duì)工作 ，可方便的替換產(chǎn)品中任一零部件，刷新部件以取得最新的工作版本，團(tuán)隊(duì)成員可并行設(shè)計(jì)產(chǎn)品中各子裝配或零件， ③ 直觀的二維繪圖 對(duì)制圖員來講，簡(jiǎn)單并富于邏輯性 ，剖視圖自動(dòng)相關(guān)于模型和剖切線位置 ，正交視圖的計(jì)算和定位可簡(jiǎn)便的由一次鼠標(biāo)操作完成，自動(dòng)隱藏線消除 ，自動(dòng)尺寸排列——不需要了解設(shè)計(jì)意圖 ，自動(dòng)工程圖草圖尺寸標(biāo)注。 ④ 被業(yè)界證實(shí)的數(shù)控加工?? ２～５軸銑 ，車加工， 線切割， 鈑金件制造 ，刀軌仿真和驗(yàn)證 ，刀具庫(kù)／標(biāo)準(zhǔn)工藝數(shù)據(jù)庫(kù)功能。 ⑤ 領(lǐng)先的鈑金件制造 可在成型或展開的情況下設(shè)計(jì)或修改產(chǎn)品結(jié)構(gòu) ，折彎工序可仿真工藝成型過程 ，鈑料展開幾何自動(dòng)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)相關(guān) ，可在一幅工程圖中直接展示產(chǎn)品設(shè)計(jì)和鈑料展開幾何。 ⑥ 集成的數(shù)字分析 機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 ，硬干涉檢查和軟干涉檢查 ，運(yùn)動(dòng)仿真和分析 ，動(dòng)畫過程中的動(dòng)態(tài)干涉檢查。 ⑦ 廣泛的用戶開發(fā)工具 用戶命令宏 ，高級(jí)編程語言 ，可自定義裁剪的用戶界面 ⑧ 內(nèi)嵌的工程電子表格 可與其他表格軟件交換數(shù)據(jù) ，可簡(jiǎn)便定義零件系列 ，可方便修改表達(dá)式 ，可生成扇形圖、直方圖和曲線圖等 。 ⑨ 照片真實(shí)效果渲染 利用基于數(shù)字的設(shè)計(jì)審視，加快產(chǎn)品上市時(shí)間 ，快速成型。 ⑩ 可分階段實(shí)施的數(shù)據(jù)管理 業(yè)界最緊密的ＣＡＤ／ＣＡＭ／ＣＡＥ與ＰＤＭ集成 ，可管理ＣＡＤ數(shù)據(jù)以及整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)周期中所有相關(guān)數(shù)據(jù) 。 第二章 瓶蓋凸模的建模 2.1瓶蓋凸模的工程圖（如圖2-1所示） 圖2-1 2.2瓶蓋凸模建模分析 通過對(duì)瓶蓋的工程圖分析可以知道,瓶蓋凸模由以下幾組模形組成,裝夾板、六邊形、凸球面、旋轉(zhuǎn)柄幾部分組成。所以我們?cè)诮＿^程中就可以按照它的組成來劃分它的建模過程。在建模前應(yīng)先考慮模型的坐標(biāo)應(yīng)建在什么地方，通過對(duì)工程圖的分析可以知道坐標(biāo)應(yīng)該放在裝夾板的頂面的中心處。坐標(biāo)系確定好后就可以建模了，首先在XY平面的下方建立一個(gè)長(zhǎng)、寬、高分別為80mm、80mm、15mm的裝夾板，再畫一個(gè)80的圓，圓的中心在坐標(biāo)系的中心處，在圓的內(nèi)部做一個(gè)與圓內(nèi)接的六邊形，再把六邊形拉伸5mm，對(duì)六邊臺(tái)的六個(gè)邊倒R8的圓角。其次在ZY做一個(gè)SR79的凸球面，球的中心在Z軸的負(fù)方向，球面與六邊臺(tái)相交形成的圓，它的直徑為54mm。最后對(duì)旋轉(zhuǎn)柄進(jìn)行建模，還是選定坐標(biāo)系的XY平面，并且旋轉(zhuǎn)柄與Y軸相重合。旋轉(zhuǎn)柄的曲線畫好后對(duì)它進(jìn)行拉伸，拉伸高度為20mm，并對(duì)旋轉(zhuǎn)柄的輪廓倒R1.38的圓角，再對(duì)旋轉(zhuǎn)柄與凸球面相交處的輪廓倒圓角，圓角的大小為R4.2。以上就是瓶蓋凸模的建模過程的分析。 2.3 進(jìn)入U(xiǎn)G的建模 2.3.1 UG的界面分析 ① 單擊桌面上的UG 4.0圖標(biāo), 單擊新建按鈕(),彈出UG界面,點(diǎn)擊新建圖標(biāo)，再選擇零件圖標(biāo),單擊確定按鈕則進(jìn)入U(xiǎn)G的建模界面。如圖2-2所示。 圖2-2 ② 熟悉UG的建模界面，如：工具欄、菜單欄等，熟悉UG的建模環(huán)境里的各個(gè)工具，如圖2-3所示。 圖2-3 2.3.2 零件建模過程 ① 單擊工具欄上的草圖按鈕（），進(jìn)入草圖制作界面后再單擊矩形框按鈕（），繪制一個(gè)正方形，在利用自動(dòng)判斷按鈕（）和約束按鈕（）將其約束為80mm×80mm，再把正方形約束到坐標(biāo)系的正中位置。用同樣的方法繪制一個(gè)正六邊形，并利用快速修剪按鈕（）對(duì)多余的部位進(jìn)行刪除。利用圓角按鈕（）對(duì)其進(jìn)行倒角。具體步驟如圖2-4。 圖2-4 ② 點(diǎn)擊完成草圖按鈕（）進(jìn)入起始界面，單擊工具欄上的拉伸按鈕（） ，先拉伸80mm×80mm×15mm的正方形。在拉伸正六邊形。具體步驟如圖 2-5所示。 圖2-5 ③ 進(jìn)入草圖界面后選擇ZX平面（）建立一個(gè)如圖2-6所示的草圖，再進(jìn)入建模窗口點(diǎn)擊旋轉(zhuǎn)按鈕（），旋轉(zhuǎn)幾何體可得一個(gè)與六邊臺(tái)相交的球面，如圖2-7所示。 圖2-6 圖2-7 ④ 在草圖中繪制好旋轉(zhuǎn)柄的輪廓，步驟同上（注：選擇默認(rèn)坐標(biāo)平面）。返回主界面后再對(duì)旋轉(zhuǎn)柄進(jìn)行拉伸，拉伸的方向?yàn)閆軸的正方向，拉伸的高度為20mm，如圖2-8所示。 圖2-8 ⑤ 點(diǎn)擊倒圓角按鈕（），對(duì)六邊臺(tái)的輪廓倒R8的圓角，旋轉(zhuǎn)柄頂面輪廓倒R1.38的圓角，旋轉(zhuǎn)柄與球面相交的輪廓倒R4.2的圓角。如圖2-9所示。 圖2-9 第三章 瓶蓋凸模的加工 3.1 瓶蓋凸模加工工藝分析 3.1.1瓶蓋凸模的三維模型（如圖3-1所示） 圖3-1 3.1.2工藝分析 ① 凹模的加工性分析 凹模零件從結(jié)構(gòu)上來看并不復(fù)雜，加工也較為簡(jiǎn)單，凸模零件是由鋼材加工而成，鋼材較硬，所以在選用刀具時(shí)應(yīng)該選用比鋼件硬的刀具，選用刀具時(shí)還應(yīng)該結(jié)合零件的大小來選用合理的刀具加工，在下料時(shí)首先應(yīng)該考慮比零件本身大。因?yàn)榘寄Ｊ且粋€(gè)對(duì)稱零件，所以定位時(shí)可以任意定位。 ② 工件的裝夾 通過對(duì)凹模的三維模型進(jìn)行分析可知，因?yàn)橥鼓５倪呴L(zhǎng)是80mm，最高處有15mm，毛坯大小適中，所以凸模的加工可以用虎鉗進(jìn)行裝夾，在裝夾過程中應(yīng)該注意裝夾的深度不應(yīng)該超過裝夾板的高度，還應(yīng)特別的注意，在裝夾之前應(yīng)在裝夾板的下方墊上墊塊，使其凸模在加工過程中有著力點(diǎn)。 ③ 工件坐標(biāo)系（如圖3-2所示） X軸：起點(diǎn)在裝夾板頂面的中心，并且與頂面的邊平行。 Y軸：起點(diǎn)在裝夾板頂面的中心，并且與X軸相互垂直。 Z軸：起點(diǎn)在裝夾板頂面的中心，且方向是指向頂面的上方。 圖3-2 ④ 工步安排 按照“粗→半精加工→精加工”的一般順序?qū)Ρ玖慵M(jìn)行粗加工、精加工。 Ⅰ 利用普通機(jī)床加工出80mm×80mm×35mm的標(biāo)準(zhǔn)毛坯，并保證上下表面的平行度以及四周面之間的垂直度。 Ⅱ 毛坯的裝夾：凸模的加工用虎鉗進(jìn)行裝夾，在裝夾過程中應(yīng)該注意裝夾的深度不應(yīng)該超過裝夾板的高度，還應(yīng)特別的注意，在裝夾之前應(yīng)在裝夾板的下方墊上墊塊，使其凸模在加工過程中有著力點(diǎn)。 Ⅲ 粗加工：采用型腔銑對(duì)凸模進(jìn)行粗加工，采用跟隨周邊的走刀方式進(jìn)行切削。 Ⅳ 半精加工：采用型腔銑操作對(duì)凸模進(jìn)行半精加工，采用跟隨周邊的走刀方式進(jìn)行切削。 Ⅴ 平面和曲面的精加工：采用曲面銑對(duì)瓶蓋凸模的六邊臺(tái)頂面，曲面的精加工，采用曲面銑對(duì)瓶蓋凸模的各曲面精加工。 3.1.3加工路線分析 在銑削過程中應(yīng)到確定幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，以免過度進(jìn)入加工區(qū)域造成報(bào)廢現(xiàn)象。入刀點(diǎn)的選擇也是輪廓銑削的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn),在外輪廓銑削時(shí)，一般情況下，入刀路線圖3-3,選擇輪廓外的一點(diǎn)A作為刀具的起始點(diǎn)，B點(diǎn)和C點(diǎn)是輪廓延長(zhǎng)線上的一點(diǎn)，在AB直線段建立刀具的半徑補(bǔ)償，在CA直線段取消刀具的半徑補(bǔ)償。當(dāng)然也可以采用在入刀點(diǎn)和出刀點(diǎn)分別添加一個(gè)相切的過渡圓弧的方式。 在內(nèi)輪廓銑削時(shí)，一般情況下，入刀路線和出刀路線如圖4所示,選擇輪廓內(nèi)的一點(diǎn)A作為刀具的起始點(diǎn)，BD和DC圓弧段是和輪廓線相切的兩段圓弧，D點(diǎn)是輪廓線上的一點(diǎn)，在AB直線段建立刀具的半徑補(bǔ)償，在CA直線段取消刀具的半徑補(bǔ)償。注意建立和取消刀具的半徑補(bǔ)償必須在直線段上進(jìn)行。 圖3-3 外輪廓刀具進(jìn)出圖 3.1.4工藝表格 ① 加工工藝卡 根據(jù)上面的工藝分析，就能確立各項(xiàng)工藝參數(shù)并選擇刀具，制定出合理工藝卡片和刀具卡表，這是編程和加工的依據(jù)。 工藝卡中包含了各工序的加工內(nèi)容、加工順序及刀具類型和詳細(xì)的工藝參數(shù)，這些內(nèi)容都是編程所必須的。在確定工藝參數(shù)時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速與切削速度之間的關(guān)系是： v：刀具的切削速度 m/min n：主軸轉(zhuǎn)數(shù) r/min d：刀具直徑 mm 詳細(xì)刀具參數(shù)見【附錄三】； 數(shù)控加工工序卡見【附錄四】； 3.2瓶蓋凸模零件的加工 3.2.1加工前的模型處理 ① 進(jìn)入建模窗口為零件設(shè)立毛胚80×80×35。具體見圖3-4。 圖3-4 ② 點(diǎn)擊起始按鈕（）中的加工選項(xiàng)進(jìn)入加工界面，在經(jīng)過初始化進(jìn)入加工環(huán)境。具體見圖3-5所示。 圖3-5 ③ 創(chuàng)建程序順序組D1、D2、D3、D4、D5。但是必須建在一個(gè)父級(jí)組下面，首先進(jìn)入創(chuàng)建程序按鈕（），進(jìn)入程序欄后輸入順序組的名稱D1（見圖3-6所示）。順序組創(chuàng)建完成，其他順序組的建立同上。具體見圖3-7所示。 圖3-6 圖3-7 ④ 創(chuàng)建D10的平底銑刀，D8的平底銑刀，D4的平底銑刀，R1.5的球頭刀。首先進(jìn)入創(chuàng)建刀具按鈕（），輸入刀具名稱后，再編輯刀具的直徑、半徑、長(zhǎng)度。其他刀具的建立同上，具體見圖3-8所示。 圖3-8 ⑤ 建立加工坐標(biāo)系，首先單擊創(chuàng)建幾何體按鈕（），再選MCS按鈕，并且選定NONE為父級(jí)組，輸入加工坐標(biāo)系的名稱MCS_MILL，確定后進(jìn)入菜單欄，單擊間隙和指定按鈕，進(jìn)入平面構(gòu)造器后設(shè)定安全平面的位置。具體見圖3-9。 圖3-9 ⑥ 進(jìn)入創(chuàng)建幾何體，指定工件和毛坯，在毛坯的頂面留下0.5mm的余量。具體創(chuàng)建流程如圖3-10所示。 圖3-10 3.2.2用型腔銑操作對(duì)零件外型進(jìn)行粗加工 ① 編程基本參數(shù)確定（見表3-1）。 表3-1 參 數(shù) 參 數(shù) 值 參 數(shù) 參 數(shù) 值 工件材料 鋼件 下切速度 / 刀具材料 合金 切削速度 100 mm/min 刀具類型 平底銑刀 主軸轉(zhuǎn)速 800 r/min 刀具刃數(shù) / 公 差 / 刀具直徑 8mm 切削步距 / 刀具半徑 / 切削深度 2mm 圓角半徑 / 加工余量 側(cè)壁 0.5mm 快進(jìn)速度 / 底面 0.5mm ② 首先創(chuàng)建操作，進(jìn)入創(chuàng)建操作菜單后選擇使用幾何體為MILL-GEOM、選擇使用刀具為D10，單擊確定后，設(shè)定更多參數(shù)（見圖3-11所示）。 圖3-11 ③ 進(jìn)入型腔銑操作菜單后,首先選定切削區(qū)域及兩個(gè)臺(tái)階和旋柄球面,創(chuàng)建詳細(xì)流程如圖3-12所示。 圖3-12 ④ 把切削方式改為跟隨周邊，改刀具直徑的百分比為60%，改每一刀的全局深度為2mm，進(jìn)入切削參數(shù)菜單并把毛坯余量設(shè)為0.5mm（如圖3-13所示）。 圖3-13 ⑤ 再進(jìn)入進(jìn)給率設(shè)置菜單把主軸轉(zhuǎn)速設(shè)為800 r/min。把進(jìn)刀設(shè)為80 mm/min、第一刀切削速度均設(shè)置為100 mm/min，減切設(shè)為200 mm/min,型腔銑操作創(chuàng)建完成。詳細(xì)創(chuàng)建流程如圖3-14所示。 圖3-14 ⑥ 設(shè)置安全平面,操作過程見圖3-15。 圖3-15 ⑦ 設(shè)置機(jī)床的刀具號(hào),補(bǔ)償寄存器，半徑補(bǔ)償寄存器為1。具體操作如圖3-16。 圖3-16 ⑧ 最后點(diǎn)擊確定，第一次的粗加工完成。 3.2.3用型腔銑操作對(duì)零件外型進(jìn)行半精加工 ① 編程基本參數(shù)確定（見表3-2）。 表3-2 參 數(shù) 參 數(shù) 值 參 數(shù) 參 數(shù) 值 工件材料 鋼件 下切速度 / 刀具材料 合金 切削速度 100 mm/min 刀具類型 平底銑刀 主軸轉(zhuǎn)速 1000 r/min 刀具刃數(shù) / 公 差 / 刀具直徑 8mm 切削步距 / 刀具半徑 / 切削深度 1mm 圓角半徑 / 加工余量 側(cè)壁 0.2 mm 快進(jìn)速度 / 底面 0.2mm ② 首先創(chuàng)建操作，進(jìn)入創(chuàng)建操作菜單后選擇使用刀具為D8，單擊確定后，設(shè)定主軸轉(zhuǎn)速為1000 r/min，切削切削深度為1mm，部件余量0.2mm。其余參數(shù)和粗加工一樣，設(shè)置方法同粗加工一樣。設(shè)置機(jī)床的刀具號(hào),補(bǔ)償寄存器，半徑補(bǔ)償寄存器為2,創(chuàng)建半精加工完成。(如圖3-17)。 圖3-17 3.2.4用型腔銑操作對(duì)零件曲面進(jìn)行精加工 ① 編程基本參數(shù)確定（見表3-3）。 表3-3 參 數(shù) 參 數(shù) 值 參 數(shù) 參 數(shù) 值 工件材料 鋼件 下切速度 / 刀具材料 合金 切削速度 80 mm/min 刀具類型 球頭銑刀 主軸轉(zhuǎn)速 1500 r/min 刀具刃數(shù) / 公 差 / 刀具直徑 3mm 切削步距 / 刀具半徑 / 切削深度 0.2mm 圓角半徑 1.5mm 加工余量 側(cè)壁 0mm 快進(jìn)速度 / 底面 0mm ② 首先創(chuàng)建等區(qū)域銑削，進(jìn)入創(chuàng)建操作菜單后選擇使用刀具為R1.5，單擊確定后，設(shè)定更多參數(shù)（見圖3-18所示） 圖3-18 ③ 進(jìn)入?yún)^(qū)域銑削操作菜單后,首先選定切削區(qū)域,創(chuàng)建詳細(xì)如圖3-19所示。 圖3-19 ④ 把驅(qū)動(dòng)方式改為區(qū)域銑削，再編輯參數(shù)，把步進(jìn)改為恒定的值，距離為0.2mm,圖樣改為跟隨周邊,具體如圖3-20所示。 圖3-20 ⑤ 再進(jìn)入進(jìn)給率設(shè)置菜單把主軸轉(zhuǎn)速設(shè)置為1500r/min，進(jìn)給速度設(shè)為80 mm/min。把進(jìn)刀設(shè)為70mm/min、第一刀切削速度80mm/min、剪切100mm/min，采用等區(qū)域銑削創(chuàng)建完成。創(chuàng)建流程如圖3-21所示。 圖3-21 ⑥ 再單擊切削按鈕，在邊界延伸上選擇刀具直徑，并不留下余量，詳細(xì)如圖3-22所示。 圖3-22 ⑦ 設(shè)置機(jī)床的刀具號(hào),補(bǔ)償寄存器，半徑補(bǔ)償寄存器為3,創(chuàng)建曲面精加工完成。(如圖3-23)。 圖3-23 3.2.5用型腔銑操作對(duì)零件平面進(jìn)行精加工 ① 編程基本參數(shù)確定（見表3-4）。 表3-4 參 數(shù) 參 數(shù) 值 參 數(shù) 參 數(shù) 值 工件材料 鋼件 下切速度 / 刀具材料 合金 切削速度 80 mm/min 刀具類型 平底銑刀 主軸轉(zhuǎn)速 1500 r/min 刀具刃數(shù) / 公 差 / 刀具直徑 4mm 切削步距 / 刀具半徑 / 切削深度 0.2mm 圓角半徑 / 加工余量 側(cè)壁 0mm 快進(jìn)速度 / 底面 0mm ② 首先創(chuàng)建等區(qū)域銑削，進(jìn)入創(chuàng)建操作菜單后只需把使用刀具改為D4，單擊確定后，選擇切削區(qū)域（見圖3-24所示）。 圖3-24 ③ 把驅(qū)動(dòng)方式改為區(qū)域銑削，再編輯參數(shù)，圖樣改為同心圓,其余參數(shù)和曲面的精加工一樣,具體如圖3-25所示 圖3-25 ④ 設(shè)置機(jī)床的刀具號(hào),補(bǔ)償寄存器，半徑補(bǔ)償寄存器為4,創(chuàng)建平面精加工完成。(如圖3-26)。 圖3-26 3.2.6 對(duì)零件進(jìn)行清根處理 復(fù)制最后一道程序，雙擊復(fù)制后的程序，選擇驅(qū)動(dòng)方式為清根切削，然后點(diǎn)擊確定生成。具體步驟如圖3-27 圖3-27 3.3走刀路線和程序的生成 3.3.1走刀路線的生成 單擊界面右方的操作導(dǎo)航器圖標(biāo)（），再打開程序順序試圖（），在各個(gè)子程序上單擊鼠標(biāo)右鍵，點(diǎn)擊生成選項(xiàng)如圖3-27，及生成程序完成，各個(gè)子程序的路線圖如下。 圖3-27 ① 粗加工的走刀路線見圖3-28，半精加工的走刀路線見圖3-29。 圖3-28 圖3-29 ② 曲面精加工的走刀路線見圖3-30，精加工的走刀路線見圖3-31。 圖3-30 圖3-31 ③ 清根處理的走刀路線見圖3-32 圖3-32 3.3.2仿真加工與產(chǎn)生NC程序 ① 單擊父級(jí)組PROGRAM，在單擊確認(rèn)刀軌（），在彈出可視化刀軌軌跡窗口后，再選擇2D動(dòng)態(tài)。單擊播放按鈕，開始仿真加工，當(dāng)仿真完成后單擊比較就可知仿真結(jié)果，具體操作步驟如圖3-33所示。 圖3-33 ② 仿真結(jié)果如圖3-34所示。 圖3-34 ③ 產(chǎn)生NC程序，在單擊后處理按鈕（），進(jìn)入后處理窗口。如圖3-35所示。 圖3-35 ④ 依次鉤畫上圖底紋選項(xiàng)，點(diǎn)擊確定就生成NC程序，部分NC程序單見圖3-36(部分省略)。 圖3-36 3.4 數(shù)控仿真加工 3.4.1工件的裝夾 利用平口虎鉗將被加工零件固定在工作臺(tái)上，在裝夾過程中應(yīng)注意以下幾點(diǎn): ① 在夾緊的過程中注意平口虎鉗是否把待加工表面夾過超程裝夾。 ② 注意平口虎鉗的最大夾持量,有助于提高裝夾速度。 ③ 注意平口虎鉗的裝夾方式，圖3-37有利于裝卸工件，不太容易毀壞工件的表面。 圖3-37 裝夾方式 3.4.2 仿真準(zhǔn)備 ① 打開仿真軟件后，首先是選擇機(jī)床，我們仿真加工就選擇華中數(shù)控世紀(jì)星銑床，如圖3-38所示。 圖3-38 ② 建立毛坯，毛坯大小為80mmx80mmx35mm，在用平口虎鉗進(jìn)行裝夾，如圖3-39所示。 圖3-39 ③ 調(diào)入程序后，就開始對(duì)刀，在XY方向所有刀具的坐標(biāo)值都是相同的，在Z方向所有刀具都必需一一對(duì)刀。如圖3-40所示。 圖3-40 3.4.3 數(shù)控仿真 ① 在對(duì)刀完成后和回參考點(diǎn)的情況下，就可以開始仿真加工，瓶蓋凸模零件開粗后的仿真效果圖如3-41所示。 圖3-41 ② 瓶蓋凸模零件精加工仿真后的效果如圖3-42所示。 圖3-42 總 結(jié) 經(jīng)過一個(gè)月多的忙碌，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，對(duì)于自身而言，是一個(gè)非常貼切的實(shí)際動(dòng)手能力的練習(xí)機(jī)會(huì)，通過此設(shè)計(jì)，使自己的能力有了很大的提高。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)雖然完成了，但是其中還是存在著許多缺陷與不足，還需要繼續(xù)努力才能將其做得更完善。 通過這次設(shè)計(jì)使我鞏固很多以前學(xué)到的知識(shí),讓我把三年來在這里所學(xué)到的知識(shí)又重新復(fù)習(xí)了一遍,我感到這對(duì)我是非常有幫助的。特別是把所有學(xué)到的知識(shí)聯(lián)系在一起，一起運(yùn)用到設(shè)計(jì)中，讓我自己從中感受到了很多，學(xué)到了很多。同時(shí)又學(xué)到了一些以前沒有學(xué)習(xí)到的東西，把這些知識(shí)用到我的設(shè)計(jì)中，讓我的設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)捷、方便。讓我更加充實(shí)自己。讓我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、，而且通過對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富。 對(duì)于加工工藝是最重要的，如果不懂工藝就無從談加工了，如果只懂得加工而不懂工藝，則設(shè)計(jì)就前功盡棄。在NC中加工對(duì)走刀方式的確定以及每次進(jìn)給量、轉(zhuǎn)速等必須設(shè)置為合理的值，所以必須熟悉每一參數(shù)。 在這里，我首先向我們的指導(dǎo)老師致以深深的謝意，他平日里工作繁多，在零件加工整個(gè)過程中都給予了我們細(xì)心的指導(dǎo)。在整個(gè)過程中，讓我學(xué)到了很多的加工理念，尤其敬佩他的敬業(yè)精神，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神，這將在以后深深的影響我。然后還要感謝大學(xué)幾年來所有的老師，為我們打下機(jī)械專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)；同時(shí)還要感謝所有的朋友和同學(xué)，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)。此次畢業(yè)設(shè)計(jì)才會(huì)順利完成。 通過本次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我懂得了如何篆寫說明書，如何將已學(xué)過的知識(shí)與實(shí)踐聯(lián)系起來，如何將書本上的知識(shí)進(jìn)行靈活運(yùn)用，更重要的是讓我知道了一個(gè)團(tuán)隊(duì)的重要性，因?yàn)闆]有他們的互相幫助互相的支持，也許根本不能再短短的時(shí)間內(nèi)完成畢業(yè)設(shè)計(jì)?？傊舜萎厴I(yè)設(shè)計(jì)讓我受益匪淺。 參考文獻(xiàn) [1] 謝國(guó)明，UG CAM實(shí)用教程，清華大學(xué)出版社，2003年出版。 [2] 王慶林，UG銑制造過程實(shí)用指導(dǎo)，清華大學(xué)出版社，2002年出版。 [3] 楊偉群，數(shù)控工藝培訓(xùn)教程（數(shù)控銑部分），清華大學(xué)出版社，2002年出版 [4] 于春生，數(shù)控機(jī)床編程及應(yīng)用，北京高等出版社，2003年出版。 [5] 袁峰，全國(guó)數(shù)控大賽試題精選，北京機(jī)械工業(yè)出版社，2005年出版。 [6] 張超英、羅學(xué)科，數(shù)控機(jī)床加工工藝編程與操作實(shí)訓(xùn)，北京高等出版社，2003年出版。 [7] 王衛(wèi)兵，數(shù)控編程100例，北京機(jī)械工業(yè)出版社，2003年出版。 [8] 趙長(zhǎng)明、劉萬菊，數(shù)控加工工藝及設(shè)備，北京高等出版社，2003年出版。 附錄一 銑刀加工工藝參考表 刀具參數(shù) 鋁 鋼 銅 S (r/min) F (mm/min) S (r/min) F (mm/min) S (r/min) F (mm/min) ? 32 立銑刀 750 1100 700 900 700 950 ? 11 鉆頭 800 1800 750 1000 700 1000 ? 20 立銑刀 1600 2000 1300 2000 1800 1800 ? 12 立銑刀 2000 3000 1800 2500 2200 2000 螺紋銑刀 600 1200 600 1400 400 2000 ?（16H7)鉸刀 3000 2800 2800 1800 2800 1200 ? 6 平刀 3500 2800 3500 1800 3000 2000 ? 10 球刀 3500 1500(精) 3500 1200(精) 2500 1000(精) ? 8 球刀 1500 1200 3500 1000 2800 1500 注：?。樱鬏S轉(zhuǎn)速　?。疲邢鬟M(jìn)給　　粗－ 粗銑　　精－ 精銑 附錄二 銑刀切削參數(shù)表（單位：m/min） 工件材料 銑刀材料 碳素鋼 高速鋼 超高速鋼 合金鋼 炭化鋼 炭化鎢 鋁合金 75～150 180～300 240～460 300～600 鎂合金 180～270 150～600 鉬合金 45～100 120～190 黃銅（軟） 12～25 20～25 45～75 100～180 青銅 10～20 20～40 30～50 60～130 青銅（硬） 10～15 15～20 40～60 鑄鐵（軟） 10～12 15～20 18～25 28～40 75～100 鑄鐵（硬） 10～15 10～20 18～28 45～60 （冷）鑄鐵 10～15 12～18 30～60 可鍛鑄鐵 10～15 20～30 25～40 35～45 75～110 鋼（低炭） 10～14 18～28 20～30 45～70 鋼（中炭） 10～15 15～25 18～28 40～60 鋼（高炭） 10～15 12～20 30～45 合金鋼 35～80 附錄三 刀具卡片 產(chǎn)品名稱 瓶蓋凸模 刀具(mm) 圖號(hào) 序號(hào) 刀具 刀具名稱 刀具材料 換刀方式 加工部位 直徑 R角 長(zhǎng)度 1 T01 D10 10 0 70 合金 自動(dòng) 零件的粗加工 2 T02 D8 8 0 50 合金 自動(dòng) 半精加工 3 T03 R1.5 3 1.5 50 合金 自動(dòng) 曲面的精加工 4 T04 D4 4 0 50 合金 自動(dòng) 平面的精加工 編制 王開欣 審核 批準(zhǔn) 第一頁 共一頁 附錄四 加工工藝卡 數(shù) 控 加 工 工 序 卡 片 四川信息職業(yè)技術(shù)學(xué)院 數(shù)控加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 零件名稱 零件圖號(hào) 瓶蓋凸模 0617029 工步號(hào) 工步內(nèi)容 刀具號(hào) 刀具規(guī)格(mm) 主軸 轉(zhuǎn)速 (r/min) 進(jìn)給 速度 (mm/min) 切削 深度 (mm) 余量 (mm) 1 零件的粗加工 T01 10 800 150 2 0.5 2 半精加工 T02 8 1000 100 1 0.2 3 曲面的精加工 T03 3 1500 80 0.2 0 4 平面的精加工 T04 4 1500 80 0.2 0 編制 王開欣 審核 批準(zhǔn) 第一頁 共一頁 第 35 頁