薄板零件加工工藝分析與仿真設(shè)計(jì)

1、金屬板料加工工藝的分析與模擬摘要鈑金在實(shí)際生產(chǎn)中很常見，用途也很多。根據(jù)零件的圖紙及其技術(shù)要求，對(duì)零件的數(shù)控加工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的分析。根據(jù)分析結(jié)果，確定零件的設(shè)備選擇、刀具使用、夾緊方式、加工方法和刀具軌跡，并通過自動(dòng)編程編制零件的數(shù)控加工程序和仿真?！娟P(guān)鍵詞】:板材零件；數(shù)控加工；過程分析；編程；模仿目錄 TOC o 1-2 h z u HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147772 引言1 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147773 一、零件圖樣分析2 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147774 二、選擇

2、加工設(shè)備3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147775 三、毛坯的選擇3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147776 四、確定裝夾方案3 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147777 五、工藝路線4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147778 （一）表面加工方法的選擇4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147779 （二）加工階段的劃分4 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147780 （三）工藝路線的安排5 HYPERLI

3、NK l _RefHeading_Toc340147781 六、刀具的選擇5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147782 （一）刀具的選擇原則5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147783 （二）數(shù)控銑削刀具的選擇5 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147784 七、機(jī)械加工工藝過程卡片6 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147785 八、數(shù)控編程7 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147786 （一）銑削平面時(shí)的程序7 HYPERLINK l _Re

4、fHeading_Toc340147787 （二）銑削輪廓時(shí)的加工程序8 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147788 總結(jié)12 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147789 參考文獻(xiàn)13 HYPERLINK l _RefHeading_Toc340147790 辭14介紹用數(shù)字代碼形式的信息(程序指令)來控制按照給定的工序、運(yùn)動(dòng)速度和軌跡自動(dòng)加工的機(jī)床，簡(jiǎn)稱數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床具有廣泛的適應(yīng)性。當(dāng)加工對(duì)象改變時(shí)，只需改變輸入的程序指令；加工性能高于普通自動(dòng)機(jī)床，能精確加工復(fù)雜輪廓。因此，適用于加工修改頻繁、精度要求高、形狀復(fù)雜的中小型工件

5、，并能取得良好的經(jīng)濟(jì)效果。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，使用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床種類越來越多，如車床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)和電火花加工機(jī)等。此外，還有加工中心、車削中心等?？梢宰詣?dòng)換刀，進(jìn)行多工序加工。數(shù)控銑削在數(shù)控加工中占有一定的地位，可以加工形狀、曲面、孔、螺紋等形狀特征。下面簡(jiǎn)單介紹一下薄板零件的數(shù)控銑削加工工藝和編程。一、零件圖分析零件圖分析是工藝準(zhǔn)備中的首要工作，直接影響零件的工藝準(zhǔn)備和加工結(jié)果。主要包括以下項(xiàng)目:分析加工輪廓幾何條件的主要目的是處理圖樣上的不明確尺寸和封閉尺寸鏈。分析零件圖紙上的尺寸公差要求，確定控制其尺寸精度的加工工藝，如刀具選擇。分析形位公差要求，對(duì)于數(shù)控切割，零

6、件的形位誤差主要受機(jī)床機(jī)械運(yùn)動(dòng)副精度的影響。表面粗糙度、材料和熱處理、毛坯和零件數(shù)量的要求也是工藝安排和送料路線確定不可忽視的參數(shù)。圖1-1鈑金零件圖如圖1-1所示，是板材的零件圖。該部分的主要加工部位包括平面、輪廓和分層輪廓。圖中尺寸完整，零件尺寸公差和表面粗糙度一般。技術(shù)文件要求鍵槽的粗糙度為3.2，其它平面的粗糙度為12.5。材質(zhì)是鋁，比較軟，容易切割。二、選擇加工設(shè)備由于該零件屬于單件小批量生產(chǎn)，所以不需要考慮生產(chǎn)效率等問題，只要在保證其精度要求的前提下，選擇相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行加工即可。但為了減少人工換刀量，根據(jù)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床選用CY集團(tuán)生產(chǎn)的CY-VMC850系列數(shù)控立式加工中心，其主要技

7、術(shù)參數(shù)如下:系統(tǒng)配置:FANUC工作臺(tái)面積(毫米):460 950 (500 1050)行程(x-y-z)(毫米):800 500 550主軸錐孔:BT40主功率(kw): 7.5/11主軸速度(RPM): 50-6000機(jī)床結(jié)構(gòu):主軸、全保護(hù)、塑料滑軌、電控柜空調(diào)。備注:16個(gè)帽刀倉(cāng)和20個(gè)圓盤刀倉(cāng)。機(jī)床重量(噸):6第三，空白的選擇毛坯是根據(jù)零件所需的形狀和工藝尺寸進(jìn)行進(jìn)一步加工的生產(chǎn)對(duì)象。毛坯類型的選擇不僅影響毛坯制造的工藝裝備和制造成本，而且對(duì)零件的加工工藝裝備和工具的消耗以及工時(shí)定額的計(jì)算也有很大的影響。確定毛坯形狀和尺寸的步驟如下:首先，選擇毛坯加工余量和毛坯公差；其次，將毛坯加工

8、余量疊加到零件對(duì)應(yīng)的加工面上，從而計(jì)算出毛坯尺寸。最后標(biāo)注毛坯尺寸和公差?？偟哪康氖菧p少“肥頭大耳”，實(shí)現(xiàn)少切屑加工或無切屑加工。因此，毛坯應(yīng)接近成品形狀，以減少加工的勞動(dòng)量。根據(jù)零件的圖紙分析和零件的材料要求，選擇鋁制零件；根據(jù)毛坯的選擇原則，綜合考慮零件的使用要求，并考慮加工的效率和經(jīng)濟(jì)性，確定毛坯尺寸為21011035mm。第四，確定裝夾方案。從圖1-1可以看出，該零件屬于常規(guī)零件，容易裝夾，可以選擇數(shù)控車床夾具平口鉗。用平口鉗安裝工件時(shí)的注意事項(xiàng):1.車床安裝機(jī)器扁鉗時(shí)，擦拭鉗的底面和工作臺(tái)表面。安裝工件時(shí)，擦拭鉗口平面、鉗體導(dǎo)軌面和工件表面。2.車床工件在機(jī)平鉗中夾緊后，銑出的余量層

9、應(yīng)高于鉗口上平面，較高的尺寸應(yīng)為銑刀不能銑出鉗口上平面。3.車床工件在機(jī)床虎鉗中夾緊時(shí)，位置要合適，夾緊工件后鉗口受力要均勻。4.用平行墊鐵夾緊工件時(shí)，所選墊鐵相鄰面的平面度、平行度和垂直度應(yīng)符合要求。車床墊鐵的表面要有一定的硬度。5.嚴(yán)禁用砸扳手的方式緊固工件。這會(huì)導(dǎo)致車床使機(jī)平鉗的螺絲變形，夾緊力降低，甚至損壞機(jī)平鉗。動(dòng)詞 （verb的縮寫）工藝路線加工零件的工藝路線是指零件生產(chǎn)過程中從毛坯到成品的工序順序。在擬定工藝路線時(shí)，除了定位基準(zhǔn)的選擇外，還要考慮表面加工方法的選擇、工序的集中和分散程度、加工階段的劃分和工序順序的安排。(一)表面處理方法的選擇表面加工方法的選擇就是為零件上每一個(gè)有

10、質(zhì)量要求的表面選擇一套合理的加工方法。在選擇時(shí)，一般是根據(jù)表面精度和粗糙度的要求來選擇最終的加工方法，然后確定精加工前的準(zhǔn)備工藝，即確定加工方案。由于有幾種加工方法可以獲得相同的精度和粗糙度，因此在選擇時(shí)，除了生產(chǎn)率要求和經(jīng)濟(jì)效益之外，還應(yīng)考慮以下因素:1.工件材料的特性。2.工件的結(jié)構(gòu)和尺寸。3.生產(chǎn)類型。4.具體生產(chǎn)條件。從圖1-1可以看出，該零件要求的表面粗糙度最高為Ra3.2um，精度要求很高。由于該零件由鋁制成，切削性能好，硬度低，因此該表面的加工方法確定為:粗銑半精銑精銑。粗銑時(shí)，應(yīng)盡快去除零件的加工余量，并留有適當(dāng)?shù)那邢魃疃冗M(jìn)行精加工，該部分留有0.3mm的余量。(2)加工階段的

11、劃分根據(jù)零件的形狀特點(diǎn)和精度要求，零件分為以下幾個(gè)階段:粗加工階段主要任務(wù)是切除大部分表面余量，關(guān)鍵問題是提高生產(chǎn)率。半精加工階段再次去掉部分余量，主要問題是精加工。 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 高速切削提供最佳處理 HYPERLINK ./%20%20%20%20:/wenwen.soso%20%20%20%20/z/Search.e%3Fsp=S加工條件&ch=w.search.yjjlink&

12、cid=w.search.yjjlink 加工條件。精加工階段保證各主要表面滿足圖案尺寸和精度的要求，主要問題是如何保證加工質(zhì)量。(3)工藝路線安排根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)工藝性、生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)要求，確定該零件的工藝路線如下:1工藝下料，準(zhǔn)備一個(gè)21011035mm的鋁制正方形。2加工夾緊零件，加工零件輪廓，步驟等。3.流程處理的步驟級(jí)別4工藝銑刀的三個(gè)槽5.從之前的過程中去除毛刺。第六步轉(zhuǎn)身夾緊，銑零件底部，保證總厚度為30mm。7工藝去毛刺。8過程檢驗(yàn)。六、刀具的選擇刀具壽命與切削參數(shù)密切相關(guān)。設(shè)定切削參數(shù)時(shí)，首先要選擇合理的刀具耐用度，根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)確定合理的刀具耐用度。一般有兩種刀具壽命:生產(chǎn)率

13、最高的刀具壽命和成本最低的刀具壽命。前者是根據(jù)每件最小工時(shí)的目標(biāo)確定的，后者是根據(jù)最低加工成本的目標(biāo)確定的。(一)工具選擇的原則選擇刀具壽命時(shí)可以考慮以下幾點(diǎn):根據(jù)刀具的復(fù)雜程度，制造和刃磨成本。而且復(fù)雜度高精度的刀具壽命要高于單刃刀具。對(duì)于機(jī)夾轉(zhuǎn)刀來說，由于換刀時(shí)間短，為了充分發(fā)揮其切削性能，提高生產(chǎn)效率，可以選擇刀具壽命較低的，一般取15-30min。對(duì)于多刀機(jī)床、組合機(jī)床和裝刀、換刀、調(diào)刀復(fù)雜的自動(dòng)加工刀具，應(yīng)選擇壽命較高的刀具，尤其應(yīng)保證刀具的可靠性。當(dāng)某車間某工序的生產(chǎn)率限制了整個(gè)車間生產(chǎn)率的提高時(shí)，該工序的刀具壽命應(yīng)選擇較低的。當(dāng)某一工序單位時(shí)間所分?jǐn)偟娜珡S費(fèi)用M較大時(shí)，刀具壽命也

14、應(yīng)選擇較低。精加工大型零件時(shí)，為了保證至少有一次刀具進(jìn)給，避免切削中途換刀，刀具壽命應(yīng)根據(jù)零件的精度和表面粗糙度來確定。與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對(duì)刀具提出了更高的要求，不僅要求剛性好、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定、耐用度高，同時(shí)要求破、排性能安裝調(diào)整方便，以滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上選用的刀具往往采用適合高速切削的刀具材料(如高速鋼、超細(xì)硬質(zhì)合金)，并使用可轉(zhuǎn)位刀片。(2)數(shù)控銑削刀具的選擇在數(shù)控加工中，平底立銑刀通常用于銑削平面零件的外輪廓和平面。該刀具相關(guān)參數(shù)的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下:一、銑刀半徑RD應(yīng)小于零件輪廓曲面的最小曲率半徑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，保證刀具有足夠的剛性。三、用平底立銑刀銑槽底時(shí)，由于槽底需要兩遍研磨，且刀具底邊半徑為Re=R-r，即直徑為d=2Re=2(R-r)。編程時(shí)，刀具半徑Re=0.95(R-r)。對(duì)于一些實(shí)心輪廓和可變斜面輪廓的加工，通常使用球形銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀和盤形銑刀。綜上所述，根據(jù)該零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定該零件的數(shù)控加工刀具如表6-1所示。表6-1數(shù)控銑削刀具卡工具編號(hào)工具名稱工具規(guī)格加工表面T01平面銑刀50毫米上層平面T02立銑刀20毫米銑削粗平面以匹配外輪廓T03立銑刀10毫米銑削凹面以匹配外輪廓T04立銑刀8毫米銑槽七、機(jī)械加工工藝卡加工卡

16、是用來指導(dǎo)工人進(jìn)行加工的。一般簡(jiǎn)單的工藝卡片需要用簡(jiǎn)單的工藝流程、工藝名稱、工裝等進(jìn)行編制。固定產(chǎn)品的工藝卡片比較復(fù)雜，每個(gè)工序都要準(zhǔn)備一張卡片，卡片上有加工圖、加工工具、量具、設(shè)備、定位等。如表7-1和7-2所示。表7-1加工工藝卡加工過程產(chǎn)品名稱金屬片材料鋁空白尺寸20010030毫米序列號(hào)進(jìn)程名加工能力車間裝備工作服一個(gè)下料制作21011035mm的板機(jī)械工廠2工廠銑削零件輪廓和上表面等。機(jī)械工廠銑削中心機(jī)器虎鉗三螯從除去芒刺四工廠銑削平面機(jī)械工廠銑削中心機(jī)器虎鉗五螯從除去芒刺六檢查檢查圖紙上的尺寸。表7-2數(shù)控加工工藝卡加工工藝卡(第二步)產(chǎn)品名稱十字凸臺(tái)材料鋁步數(shù)貢布絨主軸速度(轉(zhuǎn)/

17、分)進(jìn)料速度(毫米/分鐘)一個(gè)夾緊零件和工具設(shè)置。2銑削粗糙零件的上表面1000200三銑削零件的上表面1000150四粗糙輪廓銑削1000150五銑削外輪廓2000200六粗糙凹面輪廓銑削1200150七銑削凹形臺(tái)階輪廓2000100八銑槽2000100九銑削凹形臺(tái)階輪廓200010010轉(zhuǎn)身磨底。2000150八、數(shù)控編程編程是指被加工零件的加工順序、刀具軌跡的尺寸數(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、主軸旋轉(zhuǎn)、冷卻液切換、刀具夾緊和松開等)的加工信息。)，將指定的字符、數(shù)字和符號(hào)組成的代碼按照一定的格式寫入加工程序。數(shù)控編程可分為手動(dòng)編程和自動(dòng)編程。手工編程

18、時(shí)，整個(gè)編程過程都是手工完成的。這就要求程序員不僅要熟悉數(shù)控代碼和編程規(guī)則，還要具備加工工藝知識(shí)和數(shù)值計(jì)算能力。對(duì)于點(diǎn)對(duì)點(diǎn)加工或幾何形狀不太復(fù)雜的零件，數(shù)控編程計(jì)算簡(jiǎn)單，程序段少，可通過手工編程實(shí)現(xiàn)。自動(dòng)編程是將人輸入的零件圖信息改寫成數(shù)控機(jī)床可以執(zhí)行的數(shù)控加工程序，也就是說數(shù)控編程的大部分工作是由計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。本題零件形狀簡(jiǎn)單，尺寸容易計(jì)算，所以采用自動(dòng)編程。以下是該零件的加工程序列表:(一)銑削平面時(shí)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)銑削輪廓時(shí)的加工程序該零件的加工是UG NX6自動(dòng)編譯的程序，其刀具軌跡

20、如圖8-1、8-2、8-3、8-4所示。圖8-1銑削零件上表面的刀具軌跡圖8-2半精銑凹形輪廓的刀具軌跡圖8-3精銑凹形輪廓的刀具軌跡圖8-4精銑輪廓的刀具軌跡根據(jù)上述進(jìn)給路徑，使用CAM軟件自動(dòng)生成這些軌跡的一些程序如下: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識(shí)別號(hào)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識(shí)別號(hào)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摘要本課題“板料零件加工工藝分析與仿真”貫穿了本專業(yè)所學(xué)的討論知識(shí)和實(shí)際操作技術(shù)，從分析設(shè)計(jì)到計(jì)算運(yùn)算到得到成品。同時(shí)，這