基于UG的臺虎鉗的設(shè)計(jì)與數(shù)控加工

畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書基于UG的臺虎鉗的設(shè)計(jì)與數(shù)控加工班級：學(xué)號：班級：學(xué)院：專業(yè)：指導(dǎo)教師：2021年6月基于UG的臺虎鉗的設(shè)計(jì)與數(shù)控加工摘要數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)床運(yùn)動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，它是集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光機(jī)電技術(shù)等于一體的現(xiàn)代制造業(yè)的根底技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點(diǎn)，對制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動化、集成化和智能化起著舉足輕重的作用。NX是UGSPLM新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通過過程變更來驅(qū)動產(chǎn)品革新。NX獨(dú)特之處是其知識管理根底，它使得工程專業(yè)人員能夠推動革新以創(chuàng)造出更大的利潤。UG可以管理生產(chǎn)和系統(tǒng)性能知識，根據(jù)準(zhǔn)那么來確認(rèn)每一設(shè)計(jì)決策。數(shù)控加工需要輸入加工程序，當(dāng)零件過于復(fù)雜時(shí)，程序會很多，手動輸入程序會很繁雜，而用UG進(jìn)行仿形加工，再自動生成程序，可減少不必要的時(shí)間浪費(fèi)，也可以了解加工過程中的易錯(cuò)之處，而UG就提供一個(gè)數(shù)控加工模擬與仿真的平臺。UG具有實(shí)體造型、曲面造型、工程圖的生成和拆模等功能。通過UG三維造型、仿形加工可以比手動繪圖、手動編程來的簡便、也可以提早發(fā)現(xiàn)問題、降低錯(cuò)誤幾率。本論文主要利用UG軟件對虎鉗件進(jìn)行了三維造型，同時(shí)制定了加工工藝路線，并進(jìn)行了仿形加工。關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)，UG，臺虎鉗，仿真加工

DesignandNCmachiningvisebasedonUGAbstractNumericalcontroltechnologyofmachinetoolmovementandprocesscontroloftheuseofdigitalinformationtechnology,itisthefoundationofmodernmanufacturingtechnologyoftraditionalmechanicalmanufacturingtechnology,computertechnology,moderncontroltechnology,sensortechnology,networkcommunicationtechnologyandlightmechanicalandelectricaltechnologyisequaltoone,withhighprecisionandhighefficiency,flexibilityandautomationcharacteristicsofautomation,flexible,integratedandintelligentplayadecisiveroleinthemanufacturingindustry.NXisanewgenerationofdigitalproductdevelopmentsystemofUGSPLM,itcandriveproductinnovationthroughprocesschange.NXuniqueisthefoundationofknowledgemanagement,whichcanpromotethereformofengineeringprofessionalstocreategreaterprofits.UGcanmanagetheproductionandtheperformanceofthesystemknowledge,toconfirmeachdesigndecisionaccordingtotheknownstandards.NeedtoentertheNCmachiningprogram,whenthepartistoocomplicated,theprogramwillbealotofmanualinputprocesswillbeverycomplicated,butwiththeProfilingofUG,thenautomaticallygeneratedprocedures,reduceunnecessarywasteoftime,youcanalsounderstandtheprocessplaceintheerror-prone,whiletheUGtoprovideasimulationofNCmachiningandsimulationplatform.UGhasasolidmodeling,surfacemodeling,engineeringdrawinggenerationandformremovalandotherfunctions.ByUGdimensionalmodeling,profilingthanmanualdrawingprocesscanbemanuallyprogrammedtothesimple,earlydetectionofproblemscanreducetheerrorprobability.Inthisthesis,usingUGsoftwarepartsofathree-dimensionalshapeofthevise,whileestablishingaprocessingline,andhadProfiling.Keywords:Numericalcontroltechnology，UG，vise，simulationofmachining目錄TOC\o"1-1"\h\z\u\t"標(biāo)題2,1,標(biāo)題3,1"1緒論 12數(shù)控加工技術(shù)及UG的簡要介紹 32.1數(shù)控加工技術(shù) 32.2UG軟件介紹 32.2.1UGS公司及UG軟件 32.2.2UG的特點(diǎn) 42.3UG在機(jī)械行業(yè)中的地位及應(yīng)用 52.3.1UG在機(jī)械行業(yè)中的地位 52.3.2UG在行業(yè)中的應(yīng)用 63臺虎鉗分析與設(shè)計(jì) 93.1臺虎鉗分析 93.1.1臺虎鉗的部件介紹 93.2臺虎鉗主要零件造型 113.2.1底座的造型 113.2.2絲杠的造型 223.2.3鉗口的造型 243.2.4活動鉗身的造型 253.3臺虎鉗的機(jī)構(gòu)裝配 283.3.1臺虎鉗裝配示意圖 283.3.2臺虎鉗UG造型裝配圖展示 283.3.3零件爆炸圖展示 294加工工藝選擇與加工 304.1機(jī)床選擇 304.2刀具選擇 30選擇數(shù)控刀具的原那么 314.3夾具選擇 314.3.1夾具種類按使用特點(diǎn)可分為： 314.3.2裝夾方案的選擇： 324.4切削量確實(shí)定 324.5定位基準(zhǔn)的選擇 334.5.1定位基準(zhǔn)選擇的原那么 334.5.2確定零件的定位基準(zhǔn) 334.6走刀路線確實(shí)定 334.7UG自動編程及程序 354.6.1銑平面加工 354.6.2外形加工 354.6.3內(nèi)腔加工 375加工程序 385.1銑平面程序 385.2外形銑程序 395.3內(nèi)腔加工程序 406結(jié)論 41參考文獻(xiàn) 42致謝 431緒論科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步與工業(yè)生產(chǎn)的迅速開展，夾具在工業(yè)生產(chǎn)中的使用極為廣泛，如汽車、電器、儀器儀表、機(jī)械制造、航空航天、輕工業(yè)產(chǎn)品等行業(yè)，有60%~90%的零部件需用夾具加工。如螺釘、螺母、墊圈等標(biāo)準(zhǔn)件，沒有夾具就無法大批量生產(chǎn)。新材料的推廣應(yīng)用，如工程塑料、粉末冶金、合金壓鑄、玻璃成型等工藝也需要夾具來完成批量生產(chǎn)。夾具是實(shí)現(xiàn)壓力加工的主要工具，也是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用極為廣泛的主要工藝裝備。沒有高水平的模具就沒有高水平的產(chǎn)品，是制造業(yè)的一個(gè)共識。作為制造業(yè)的重要根底性工藝設(shè)備，夾具技術(shù)被認(rèn)為是衡量一個(gè)國家產(chǎn)品制造水平的重要標(biāo)志之一。采用夾具成型工藝生產(chǎn)零部件，具有高效、節(jié)能、本錢低、保證質(zhì)量等一系列優(yōu)點(diǎn)，能適應(yīng)產(chǎn)品競爭和不斷的更新?lián)Q代。因此，成形是當(dāng)代工業(yè)生產(chǎn)的主要手段和工藝開展方向。夾具工業(yè)在現(xiàn)代社會中具有"不衰亡工業(yè)"之稱，世界夾具市場總體上供不應(yīng)求，市場需求量維持在每年600億至650億美元。目前，電子、汽車、電機(jī)、電器、儀器、儀表、家電、通訊和軍工等產(chǎn)品中，60%～80%的零部件，都需要通過夾具工藝來加工成型。用夾具成型的制件具有高精度、高復(fù)雜性、高一致性、高生產(chǎn)率和低消耗，這是其他加工工藝所無法到達(dá)的。歐美許多模具企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)水平，在國際上是一流的，CAD/CAE/CAM、高速切削加工等技術(shù)在歐企業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。將高新技術(shù)應(yīng)用于夾具的設(shè)計(jì)與制造，已成為當(dāng)今社會快速制造優(yōu)質(zhì)模具的有力保證。中國夾具生產(chǎn)總量已位居世界第三，雖然中國夾具工業(yè)在過去十多年中取得了令人矚目的開展，但設(shè)計(jì)制造水平在總體上要比歐美等國落后很多，特別在大型、精密、復(fù)雜和長壽命夾具技術(shù)上存在明顯差距。差異主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：1、體制不順，根底薄弱；2、人才急缺，在科研開發(fā)及技術(shù)攻關(guān)等方面投入資金太少；3、工藝工裝水平低，且配套性不好，利用率低；4、專業(yè)化、標(biāo)準(zhǔn)化、商品化程度低，協(xié)作性差；5、夾具材料及夾具相關(guān)技術(shù)落后。電子、通訊、建材等行業(yè)對模具的需求，對我國夾具工業(yè)和技術(shù)產(chǎn)生了巨大的推動作用。未來我國夾具將朝著大型化、精密化、多功能化、標(biāo)準(zhǔn)化、快速成型方向開展。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對機(jī)床運(yùn)動和工作過程進(jìn)行控制的技術(shù)，它是集傳統(tǒng)的機(jī)械制造技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代控制技術(shù)、傳感檢測技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和光機(jī)電技術(shù)等于一體的現(xiàn)代制造業(yè)的根底技術(shù)，具有高精度、高效率、柔性自動化等特點(diǎn)，對制造業(yè)實(shí)現(xiàn)柔性自動化、集成化和智能化起著舉足輕重的作用。[1]如今制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是，通過產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，在持續(xù)的本錢縮減以及收入和利潤的逐漸增加的要求之間取得平衡。機(jī)電產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)變得愈來愈復(fù)雜、功能變得愈來愈繁多、研制時(shí)間變得愈來愈短促、更新?lián)Q代變得愈來愈急速，這些開展趨勢都對機(jī)電產(chǎn)品的設(shè)計(jì)與制造提出新的要求。NX是UGSPLM新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通過過程變更來驅(qū)動產(chǎn)品革新。NX獨(dú)特之處是其知識管理根底，它使得工程專業(yè)人員能夠推動革新以創(chuàng)造出更大的利潤。UG可以管理生產(chǎn)和系統(tǒng)性能知識，根據(jù)準(zhǔn)那么來確認(rèn)每一設(shè)計(jì)決策。[2]在機(jī)床上加工一個(gè)零件，需要輸入加工程序，當(dāng)零件過于復(fù)雜時(shí)，程序會很多，手動輸入程序會很繁雜，而用UG進(jìn)行仿形加工，再自動生成程序，可減少不必要的時(shí)間浪費(fèi)，也可以了解加工過程中的易錯(cuò)之處，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)就是臺虎鉗零件的設(shè)計(jì)與數(shù)控加工，而UG就提供一個(gè)模擬與仿真的平臺，課題就是“基于UG的臺虎鉗的設(shè)計(jì)與數(shù)控加工〞。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中我進(jìn)行了充分的課題調(diào)查并參考和借閱的大量的科技文獻(xiàn)，給我的設(shè)計(jì)提供了大量的理論依據(jù)。2數(shù)控加工技術(shù)及UG的簡要介紹2.1數(shù)控加工技術(shù)數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代制造技術(shù)的根底，它的廣泛應(yīng)用使普通機(jī)械被數(shù)控機(jī)械所代替，使全球制造業(yè)發(fā)生了根本變化。數(shù)控技術(shù)的水準(zhǔn)、擁有和普及程度已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家綜合國力和工業(yè)現(xiàn)代化水平的重要標(biāo)志之一。為適應(yīng)這種形勢，需要大量培養(yǎng)數(shù)控專業(yè)技術(shù)人才。[8]隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和機(jī)床制造業(yè)的不斷開展，CAD/CAM圖形交互式的應(yīng)用成為數(shù)控技術(shù)開展的新趨勢。數(shù)控編程在CAD/CAM系統(tǒng)在中最能明顯發(fā)揮效益的環(huán)節(jié)之一，而PDM與UG的結(jié)合，讓CAD/CAM的設(shè)計(jì)過程變得容易管理和控制，實(shí)現(xiàn)了時(shí)間的節(jié)約，大大的有助于實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)加工自動化，提高加工精度和加工質(zhì)量、縮短產(chǎn)品研制周期等。[4]基于PC所具有的開放性、低本錢、高可靠性、軟硬件資源豐富等特點(diǎn)，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。至少采用PC機(jī)作為它的前端機(jī)，來處理人機(jī)界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承當(dāng)數(shù)控的任務(wù)。[7]PC機(jī)所具有的友好的人機(jī)界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程通訊，遠(yuǎn)程診斷和維修將更加普遍。2.2UG軟件介紹2.2.1UGS公司及UG軟件Unigraphicssolutions公司〔UGS〕是全球著名的MCAD供給商，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〕的理念提供多極化的、繼承的、企業(yè)級的包括軟件產(chǎn)品與效勞在內(nèi)的完整的MCAD解決方案。其主要的CAD產(chǎn)品就是UG。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、動態(tài)拉動調(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。[1]UG〔Unigraphics〕是集CAD/CAE/CAM一體的三維參數(shù)化軟件，是當(dāng)今世界最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和制造軟件。UnigraphicsCAD/CAM/CAE系統(tǒng)提供了一個(gè)基于過程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計(jì)到加工真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造。[11]UG面向過程驅(qū)動的技術(shù)是虛擬產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，在面向過程驅(qū)動技術(shù)的環(huán)境中，用戶的全部產(chǎn)品以及精確的數(shù)據(jù)模型能夠在產(chǎn)品開發(fā)全過程的各個(gè)環(huán)節(jié)保持相關(guān)，從而有效地實(shí)現(xiàn)了并行工程。他不僅具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生過程圖等設(shè)計(jì)功能，而且，在設(shè)計(jì)過程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬，提高設(shè)計(jì)的可靠性，同時(shí)，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機(jī)床。[8]它所提供的二次開發(fā)語言UG/openGRIP、UG/openAPI,簡單易學(xué)，時(shí)間功能多，便于用戶開發(fā)專用CAD系統(tǒng)。UG進(jìn)入中國已經(jīng)有九個(gè)年頭了，其在中國的業(yè)務(wù)有了很大的開展，中國已成為遠(yuǎn)東區(qū)業(yè)務(wù)增長最快的國家。幾年來，UG在中國的用戶已超過800家，裝機(jī)量到達(dá)3500多臺套。2.2.2UG的特點(diǎn)〔1〕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)化線——可直接利用實(shí)體邊緣。〔2〕協(xié)同化裝配建?？商峁┳皂斚蛳?、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，高級的裝配導(dǎo)航工具，可圖示裝配樹結(jié)構(gòu)，可方便快速確實(shí)定部件位置，對裝配件的簡化表達(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?！?〕直觀的二維繪圖對制圖員來講，簡單并富于邏輯性，剖視圖自動相關(guān)于模型和剖切線位置，正交視圖的計(jì)算和定位可簡便的由一次鼠標(biāo)操作完成，自動隱藏線消除，自動尺寸排列——不需要了解設(shè)計(jì)意圖，自開工程圖草圖尺寸標(biāo)注?！?〕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／標(biāo)準(zhǔn)工藝數(shù)據(jù)庫功能?！?〕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?！?〕集成的數(shù)字分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)分析，硬干預(yù)檢查和軟干預(yù)檢查，運(yùn)動仿真和分析，動畫過程中的動態(tài)干預(yù)檢查?！?〕廣泛的用戶開發(fā)工具用戶命令宏，高級編程語言，可自定義裁剪的用戶界面?！?〕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。2.3UG在機(jī)械行業(yè)中的地位及應(yīng)用2.3.1UG在機(jī)械行業(yè)中的地位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SolidEdge、集團(tuán)級產(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)和模具加工自動化的市場上得到了廣泛的應(yīng)用。[12]多年來，UGS一直在支持美國通用汽車公司實(shí)施目前全球最大的虛擬產(chǎn)品開發(fā)工程，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RobertBoschAG等。UG軟件在數(shù)控加工市場具有良好的口碑，占有大量的市場，尤其在高端多軸精密加工市場占有領(lǐng)先地位，但其設(shè)計(jì)軟件市場占有率不高，UG本身沒有良好的分析工具，因此其分析功能主要是借用第三方軟件，目前以美國公司的Nastran為主。典型用戶：東方汽輪機(jī)〔高精尖發(fā)電機(jī)螺旋槳葉片加工〕。另外，UGS公司在航空領(lǐng)域也有很好的的表現(xiàn)：在美國的航空業(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；在北美汽輪機(jī)市場，UG軟件占80%。UGS在噴氣發(fā)動機(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、英國航空公司、NorthropGrumman、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ArcticCat等。2.3.2UG在行業(yè)中的應(yīng)用UG軟件是當(dāng)今世界最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、分析和制造軟件，廣泛應(yīng)用于航空、航天、汽車、輪船、通用機(jī)械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。UnigraphicsCAD、CAM、CAE系統(tǒng)提供了一個(gè)基于過程的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境，使產(chǎn)品開發(fā)從設(shè)計(jì)到加工真正實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無縫集成，從而優(yōu)化了企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造。[6]UG軟件面向過程驅(qū)動的技術(shù)是虛擬產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，在面向過程驅(qū)動技術(shù)的環(huán)境中，用戶的全部產(chǎn)品以及精確的數(shù)據(jù)模型能夠在產(chǎn)品開發(fā)全過程的各個(gè)環(huán)節(jié)保持相關(guān)，從而有效地實(shí)現(xiàn)了并行工程。UG軟件不僅具有強(qiáng)大的實(shí)體造型、曲面造型、虛擬裝配和產(chǎn)生工程圖等設(shè)計(jì)功能，而且在設(shè)計(jì)過程中可進(jìn)行有限元分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動分析、動力學(xué)分析和仿真模擬，提高了設(shè)計(jì)的可靠性；同時(shí)，可用建立的三維模型直接生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，其后處理程序支持多種類型數(shù)控機(jī)床。另外它所提供的二次開發(fā)語言UG/openGRIP、UG/openAPI簡單易學(xué)，實(shí)現(xiàn)功能多，便于用戶開發(fā)專用CAD系統(tǒng)。實(shí)體建模模塊的應(yīng)用：UG是一種復(fù)合建?！睲odeling〕工具，它提供了多種建模方法。在建立零件模型時(shí)，既可以用根本體素建立簡單的實(shí)體，也可以通過對曲線、草圖的拉伸、旋轉(zhuǎn)建立各種掃描實(shí)體，還可以用系統(tǒng)提供的特征創(chuàng)立各種特征體。臺虎鉗的零部件結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，但在建模的時(shí)候要考慮采用哪種建模方法，因?yàn)椴煌７椒ㄋ⒌膶?shí)體模型，其編輯性能不同。例如：要?jiǎng)?chuàng)立臺虎鉗座的三維模型，對于這種階梯軸，可用根本體素圓柱體來逐段建立，也可逐段繪制圓再對其進(jìn)行拉伸來建立，還可先建一個(gè)根本體素圓柱體，再用凸臺特征來建立。在這3種建模方法中，第一種方法建立的軸編輯性不好，如果縮短中間某個(gè)臺階的長度，那么會出現(xiàn)更新失效的提示，而第三種方法從建模的方便性和各參數(shù)的可編輯性來說都是最好的。因此，正確的建模方法對設(shè)計(jì)的順利進(jìn)行至關(guān)重要。[3]對于一個(gè)零件模型，雖然沒有一種固定的建模順序和建模方法，但還是有一定規(guī)律可循的。一般應(yīng)根據(jù)零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，先建立一個(gè)根本體素或掃描特征作為零件的毛坯，再參照零件的粗加工過程逐步創(chuàng)立零件的孔、鍵槽、型腔、凸臺、凸墊及用戶定義等特征，最后參照零件的精加工過程創(chuàng)立倒圓、倒角、螺紋、修剪和陣列等特征。當(dāng)然，在建模過程中，可根據(jù)建模的需要?jiǎng)?chuàng)立相關(guān)的參考特征，各特征的建立順序應(yīng)盡可能與零件的加工順序一致。[9]由于圓柱、塊和錐等根本體素屬非關(guān)聯(lián)性特征，它們不與已建立的幾何對象關(guān)聯(lián)，因此，為保證模型的可修改性，在一個(gè)零件模型中創(chuàng)立的根本體素不要超過1個(gè)，而且根本體素一般作為第一個(gè)特征。因此，在對臺虎鉗零部件建模時(shí)，首先要選擇正確的建模方法，其次確定合理的建模順序，然后按照零部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)逐步建立模型。虛擬裝配模塊的應(yīng)用：UG裝配〔Assembly〕模塊用于實(shí)現(xiàn)各零部件間的裝配關(guān)系。它把多個(gè)通過建模模塊建立的模型零件，依照Mating〔配對〕、Align〔對齊〕和Orient〔方位〕等關(guān)系組裝在一起，實(shí)現(xiàn)其空間位置的安排。通過裝配可以確定零件的空間位置，反映部件的裝配結(jié)構(gòu)以及發(fā)現(xiàn)其空間干預(yù)情況等。在裝配中，部件的幾何體是被裝配引用，而不是復(fù)制到裝配中。[7]不管如何編輯部件和在何處編輯部件，整個(gè)裝配部件都保持關(guān)聯(lián)性，如果某部件修改，那么引用它的裝配部件自動更新，反響部件的最新變化。UG裝配模塊不僅能快速將零部件組合成為產(chǎn)品，而且在裝配中，可參照其他部件進(jìn)行部件關(guān)聯(lián)設(shè)計(jì)，并可對裝配模型進(jìn)行間隙分析、重量管理等操作。裝配模型生成后，可建立爆炸視圖，并可將其引入到裝配工程圖中；同時(shí)，在裝配工程圖中可自動產(chǎn)生裝配明細(xì)表，并能對視圖進(jìn)行局部挖切。在萬向平口鉗的設(shè)計(jì)中，利用裝配模塊將在建模模塊中建立的模型零件按照一定的空間位置關(guān)系裝配起來，及時(shí)檢查裝配模型是否存在設(shè)計(jì)尺寸干預(yù)，為將來實(shí)際裝配的順利進(jìn)行提供可靠保證。由此所產(chǎn)生的裝配信息可以方便地繪制裝配圖，并能快速生成裝配分解圖，節(jié)省繪制裝配圖和零件圖的時(shí)間和本錢。工程圖模塊的應(yīng)用：UG工程圖〔Drafting〕模塊提供了自動視圖布置、剖視圖、各向視圖、局部放大圖、局部剖視圖、自動〔手工〕尺寸標(biāo)注、形位公差、粗糙度符合標(biāo)注、支持GB、標(biāo)準(zhǔn)漢字輸入、視圖手工編輯、裝配圖剖視、爆炸圖、明細(xì)表自動生成等工具。將UG的建模模塊創(chuàng)立的臺虎鉗的各零件和裝配模型引用到UG的工程圖功能中，快速地生成二維工程圖。由于UG的工程圖功能是基于創(chuàng)立三維實(shí)體模型的二維投影所得到的二維工程圖，因此，工程圖與三維實(shí)體模型是完全關(guān)聯(lián)的，實(shí)體模型的尺寸、形狀和位置的任何改變，都會引起二維工程圖作出實(shí)時(shí)變化。這樣便大大減少了二維圖更新所需的時(shí)間,可以從根本上杜絕傳統(tǒng)的二維工程圖設(shè)計(jì)中尺寸矛盾、丟線等常見錯(cuò)誤，從而保證二維工程圖的正確無誤。將UG軟件應(yīng)用于臺虎鉗的設(shè)計(jì)，所賦予的是一種全新的設(shè)計(jì)方式，它不僅突破了傳統(tǒng)二維設(shè)計(jì)的局限性，更好地表達(dá)、驗(yàn)證、完善設(shè)計(jì)人員的設(shè)計(jì)意圖，而且可以簡化復(fù)雜產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程，降低產(chǎn)品本錢，在產(chǎn)品投標(biāo)報(bào)價(jià)之時(shí)，就能夠?qū)⑽磥懋a(chǎn)品的外觀、造型、技術(shù)性能及特點(diǎn)介紹給用戶，更快地將產(chǎn)品推向市場，使產(chǎn)品更具有競爭力。鑒于臺虎鉗的諸多特點(diǎn)以及UG三維設(shè)計(jì)軟件的優(yōu)越性，可以預(yù)見，UG軟件在的臺虎鉗設(shè)計(jì)和制造領(lǐng)域?qū)袕V闊的應(yīng)用前景。3臺虎鉗分析與設(shè)計(jì)3.1臺虎鉗分析臺虎鉗是用來加持工件的通用夾具，主要是裝置在工作臺上，用以夾穩(wěn)加工工件，為鉗工車間必備工具。轉(zhuǎn)盤式的鉗體可旋轉(zhuǎn)，使工件旋轉(zhuǎn)到適宜的工作位置。因此臺虎鉗對于機(jī)械加工來說意義非凡。臺虎鉗設(shè)計(jì)的特點(diǎn)：〔1〕耐用鑄鐵鉗身，提供高強(qiáng)度夾持力?！?〕旋轉(zhuǎn)底座，功能多樣?！?〕旋轉(zhuǎn)螺紋固定，保證使用順滑。〔4〕底部螺栓直接固定，夾持穩(wěn)定。〔5〕鍍鉻涂層，有效防蝕。臺虎鉗裝夾的原理是從傳動上講是螺旋傳動原理，從受力上講是杠桿原理，更確切地講是輪軸原理。3.1.1臺虎鉗的部件介紹臺虎鉗由螺桿、墊圈、活動鉗身、鉗口板、底座和方塊螺母等零件組成。當(dāng)用扳手轉(zhuǎn)動螺桿時(shí)，由于螺桿的左邊用開口銷卡住，使它只能在固定鉗座的兩圓柱孔中轉(zhuǎn)動，而不能沿軸向移動，這時(shí)螺桿就帶動方塊螺母，使活動鉗身沿固定鉗座的內(nèi)腔作直線運(yùn)動。方塊螺母與活動鉗身用螺釘連成整體，這樣使鉗口閉合或開放，便于夾緊和卸下零件。[13]鉗座在裝配件中起支承鉗口板、活動鉗身、螺桿和方塊螺母等零件的作用。鉗座的左、右兩端是由水平的兩圓柱孔組成，它支承螺桿在兩圓柱孔中轉(zhuǎn)動，其中間是空腔，使方塊螺母帶動活動鉗身沿固定鉗座作直線運(yùn)動。表3.1虎鉗零件序號名稱數(shù)量1螺桿12墊圈13墊圈1014鉗口板25螺釘16螺釘M10-2047螺母M1028銷19虎鉗底座110活動鉗身111方塊螺母13.2臺虎鉗主要零件造型 3.2.1底座的造型〔1〕啟動UG系統(tǒng)，選擇“開始〞菜單中的“所有程序〞—“〞，進(jìn)入U(xiǎn)G啟動界面。〔2〕在UG界面的菜單中選擇“文件〞—“新建…〞，翻開“文件新建〞對話框，在“模板〞列表中選擇“模型〞，輸入“qianzuo〞，單擊“確定〞進(jìn)入U(xiǎn)G主界面。〔3〕繪制草圖eq\o\ac(○,1)單擊工具欄中的草圖按鈕，進(jìn)入U(xiǎn)G的草圖繪制界面，選擇XC-YC平面為工作平面繪制草圖，繪制后草圖如圖3.1所示。[15]圖3.1鉗座草圖eq\o\ac(○,2)點(diǎn)擊工具欄上“完成草圖〞圖標(biāo)，草圖繪制完畢?！?〕創(chuàng)立拉伸特征1eq\o\ac(○,1)在菜單中選擇“插入〞—“設(shè)計(jì)特征〞—“拉伸…〞，或者單擊工具欄中的“拉伸〞“拉伸〞對話框，選擇圖3.1所繪草圖。eq\o\ac(○,2)在如圖3.2所示的對話框中，在“限制〞欄中“開始距離〞和“終點(diǎn)距離〞數(shù)值輸入欄分別輸入0、30，其他默認(rèn)。eq\o\ac(○,3)在圖3.2所示對話框中，單擊“確定〞按鈕，創(chuàng)立拉伸特征1，如圖3.3所示?！?〕繪制草圖2eq\o\ac(○,1)單擊“特征工具欄〞中的草圖按鈕，進(jìn)入草圖繪制界面，選擇如圖3.4所示的平面為工作平面，繪制如圖3.5所示草圖。eq\o\ac(○,2)點(diǎn)擊完成草圖，草圖繪制完畢?！?〕創(chuàng)立延導(dǎo)線掃描特征eq\o\ac(○,1)單擊工具欄中“延引導(dǎo)線掃掠〞圖標(biāo)，翻開如圖3.6所示對話框?！把訉?dǎo)線掃掠〞eq\o\ac(○,2)在視圖區(qū)選擇如圖3.5所示草圖。eq\o\ac(○,3)在視圖區(qū)選擇引導(dǎo)線，如圖3.7所示。eq\o\ac(○,4)在“布爾〞下拉列表中選擇“求和〞，創(chuàng)立沿引導(dǎo)線掃掠特征，如圖3.8所示?！?〕繪制草圖3eq\o\ac(○,1)單擊“草圖〞按鈕，進(jìn)入草圖繪制界面，選擇XC-YC平面為工作平面，繪制如圖3.9所示草圖。eq\o\ac(○,2)點(diǎn)擊工具欄上的“完成草圖〞按鈕，草圖繪制完畢?！?〕創(chuàng)立拉伸特征2eq\o\ac(○,1)單擊“拉伸〞“拉伸〞對話框，選擇如圖3.9所繪制的草圖。eq\o\ac(○,2)在3.2所示對話框中，在“限制〞欄中“開始距離〞和“終點(diǎn)距離〞分別輸入0、14，其他默認(rèn)。eq\o\ac(○,3)如圖3.2所示，單擊確定按鈕，創(chuàng)立拉伸特征2，如圖3.10所示?！?〕創(chuàng)立圓柱體特征1eq\o\ac(○,1)單擊工具欄中的“圓柱〞“圓柱〞對話框。eq\o\ac(○,2)在“圓柱〞對話框中的“類型〞下拉列表中選擇“軸，直徑和高度〞類型。eq\o\ac(○,3)在“圓柱〞對話框中的“指定矢量〞下拉列表中選擇如圖3.11中所示的方向?yàn)閳A柱軸向。eq\o\ac(○,4)在“圓柱〞對話框中點(diǎn)擊“點(diǎn)構(gòu)造器〞“點(diǎn)〞對話框。eq\o\ac(○,5)在“點(diǎn)〞對話框中的“XC〞、“YC〞和“ZC〞的文本框中分別輸入16，-57和14。eq\o\ac(○,6)在“點(diǎn)〞對話框中，單擊確定按鈕，返回“圓柱〞對話框。eq\o\ac(○,7)在“圓柱〞對話框中的“直徑〞和“高度〞數(shù)值輸入欄分別輸入25，1。eq\o\ac(○,8)在“圓柱〞對話框中的“布爾〞下拉列表中選擇“布爾差〞，單擊確定，創(chuàng)立圓柱體，如圖3.13所示。圖3.13創(chuàng)立圓柱體特征1〔10〕鏡像圓柱體特征1eq\o\ac(○,1)單擊工具欄中“鏡像〞“鏡像特征〞對話框。eq\o\ac(○,2)在“鏡像特征〞對話框中的“候選特征〞列表中選擇上邊創(chuàng)立的圓柱體特征1。eq\o\ac(○,3)“平面〞下拉列表中選擇“新平面〞。eq\o\ac(○,4)“指定平面〞下拉列表中選擇YC-ZC平面為鏡像平面。eq\o\ac(○,5)“確定〞按鈕，鏡像圓柱體特征1，如圖3.15所示。“鏡像特征〞對話框圖3.15鏡像圓柱體特征1〔11〕繪制草圖4eq\o\ac(○,1)單擊特征工具欄中的“草圖〞按鈕，進(jìn)入草圖繪制界面，選擇如圖3.16所示的平面為工作平面。繪制如圖3.17所示的草圖。eq\o\ac(○,2)點(diǎn)擊工具欄上的“完成草圖〞按鈕，草圖繪制完畢?！?2〕創(chuàng)立拉伸特征3eq\o\ac(○,1)單擊工具欄中的“拉伸〞“拉伸〞對話框，選擇如圖3.17中所繪制的草圖。eq\o\ac(○,2)在如圖3.2所示對話框中，在“限制〞欄中“開始距離〞和“結(jié)束距離〞分別輸入0、15，其他默認(rèn)。eq\o\ac(○,3)在如圖3.2所示對話框中，打擊確定按鈕，創(chuàng)立拉伸特征3，如圖3.18所示。“孔〞對話框〔13〕創(chuàng)立簡單孔1eq\o\ac(○,1)單擊“特征〞工具欄中的“孔〞“孔〞對話框。eq\o\ac(○,2)“直徑〞輸入12。eq\o\ac(○,3)選擇放置面，如圖3.20所示。eq\o\ac(○,4)選擇通過面。eq\o\ac(○,5)“確定〞“定位〞對話框。eq\o\ac(○,6)在如圖3.22所示對話框中分別選擇水平和豎直進(jìn)行定位，定位后尺寸示意圖如圖3.21。eq\o\ac(○,7)在如圖3.22所示對話框中，單擊“確定〞按鈕，創(chuàng)立“簡單孔〞特征，如圖3.23所示?！岸ㄎ花暋昂唵慰专曁卣鳌?4〕創(chuàng)立“圓柱體〞特征2eq\o\ac(○,1)單擊工具欄中的“圓柱〞圖標(biāo)，翻開如圖3.11所示圓柱對話框。eq\o\ac(○,2)在“圓柱〞對話框中“類型〞下拉列表中選擇“軸，直徑和高度〞類型。eq\o\ac(○,3)在“圓柱〞對話框中的“指定矢量〞下拉列表中選擇“x軸〞方向?yàn)閳A柱方向。eq\o\ac(○,4)在“圓柱〞對話框中單擊“點(diǎn)構(gòu)造器〞“點(diǎn)〞對話框。eq\o\ac(○,5)在“點(diǎn)〞對話框中選擇“圓心選擇〞圖標(biāo)，捕捉如圖3.23所創(chuàng)立的簡單孔的圓心。eq\o\ac(○,6)在“點(diǎn)〞對話框中，單擊“確定〞按鈕，返回到“圓柱〞對話框。eq\o\ac(○,7)在“圓柱〞對話框中的“直徑〞和“高度〞數(shù)值輸入欄分別輸入25、1。eq\o\ac(○,8)在“圓柱〞對話框中的“布爾〞下拉列表中選擇“布爾差〞，單擊“確定〞按鈕，創(chuàng)立圓柱體，如圖3.24所示?！皥A柱體〞“簡單孔〞特征2〔15〕同樣的，創(chuàng)立簡單孔特征2、圓柱體特征3，如圖2.25和2.26所示?！?6〕創(chuàng)立螺紋特征eq\o\ac(○,1)單擊“螺紋〞“螺紋〞對話框。“螺紋〞對話框eq\o\ac(○,2)“詳細(xì)〞單項(xiàng)選擇按鈕。eq\o\ac(○,3)在示實(shí)體中選擇創(chuàng)立螺紋的圓柱面，如圖3.28所示。eq\o\ac(○,4)在如圖3.27所示對話框中的文本框中的所有參數(shù)采用默認(rèn)設(shè)置。eq\o\ac(○,5)在如圖3.27所示對話框中單擊應(yīng)用按鈕，創(chuàng)立螺紋特征1，如圖3.29所示。eq\o\ac(○,6)同理，創(chuàng)立螺紋特征2，如圖3.30所示?！奥菁y〞“螺紋〞特征2〔17〕繪制草圖5并創(chuàng)立拉伸特征4，如圖3.31、3.32示。〔18〕創(chuàng)立邊倒圓特征eq\o\ac(○,1)點(diǎn)擊“特征操作〞工具欄中的“邊倒圓〞圖標(biāo)，翻開如圖3.33所示的邊倒圓對話框。eq\o\ac(○,2)在視圖區(qū)選擇第一組邊緣，如圖3.34所示。eq\o\ac(○,3)“半徑1R〞文本框中輸入5。eq\o\ac(○,4)在如圖3.33所示對話框中，單擊應(yīng)用按鈕，創(chuàng)立邊倒圓特征，如圖3.35所示。“邊倒圓〞eq\o\ac(○,5)同理，創(chuàng)立第二組邊倒圓特征，半徑為2，如圖3.36所示。3.2.2絲杠的造型〔1〕繪制草圖eq\o\ac(○,1)啟動UG，進(jìn)入U(xiǎn)G主界面。在UG界面的菜單中選擇“文件〞—“新建…〞，翻開“新建文件〞對話框，在“模板〞列表中選擇“模型〞，輸入“sigang〞，單擊“確定〞按鈕，進(jìn)入U(xiǎn)G主界面。eq\o\ac(○,2)選擇XC-YC平面為工作平面繪制草圖，如圖3.37。eq\o\ac(○,3)點(diǎn)擊工具欄“完成草圖〞圖標(biāo)，草圖繪制完畢。圖3.37螺桿草圖〔2〕創(chuàng)立旋轉(zhuǎn)特征eq\o\ac(○,1)單擊工具欄的“回轉(zhuǎn)〞按鈕，翻開“回轉(zhuǎn)〞對話框，如圖3.38?！盎剞D(zhuǎn)〞對話框eq\o\ac(○,2)在視圖區(qū)選擇如圖3.37所示繪制的草圖，單擊鼠標(biāo)中鍵，選擇回轉(zhuǎn)軸方向和基點(diǎn)，如圖3.39所示。圖3.39選擇回轉(zhuǎn)軸圖3.40創(chuàng)立回轉(zhuǎn)特征eq\o\ac(○,3)在如圖3.38所示對話框中，設(shè)置“限制〞的“開始〞選項(xiàng)為“值〞，在其文本框中輸入0，同樣設(shè)置“終點(diǎn)〞選項(xiàng)為“值〞，在其文本框中輸入360。eq\o\ac(○,4)在如圖3.38的對話框中，單擊“確定〞按鈕，創(chuàng)立旋轉(zhuǎn)特征，如圖3.40所示。〔3〕創(chuàng)立倒角特征單擊“特征操作〞工具欄中的“倒角〞圖標(biāo)，繪制鉗口板草圖，如圖3.41與圖3.42所示?！?〕創(chuàng)立螺紋特征eq\o\ac(○,1)單擊“螺紋〞按鈕，選擇創(chuàng)立螺紋的圓柱面，如圖3.43所示。eq\o\ac(○,2)采用對話框中的默認(rèn)設(shè)置，單擊“確定〞按鈕，創(chuàng)立螺紋特征，如圖3.44所示。3.2.3鉗口的造型〔1〕繪制鉗口板草圖，如圖3.45所示?！?〕單擊“特征操作〞工具欄中的“拉伸〞圖標(biāo)，創(chuàng)立拉伸特征，如圖3.46所示?！?〕單擊“特征操作〞工具欄中的“孔〞圖標(biāo)，創(chuàng)立埋頭孔，并鏡像，如圖3.47所示。3.2.4活動鉗身的造型 〔1〕如圖3.48所示，創(chuàng)立活動前身草圖。〔2〕創(chuàng)立拉伸特征1，如圖3.49所示?！?〕如圖3.50所示，選擇工作平面，創(chuàng)立如圖3.51所示草圖2，點(diǎn)擊“完成草圖〞按鈕，結(jié)束草圖繪制?！?〕創(chuàng)立拉伸特征2，如圖3.52所示?！?〕如圖3.53所示，選擇工作平面，繪制如圖3.54所示草圖3，點(diǎn)擊“完成草圖〞按鈕?！?〕點(diǎn)擊“延導(dǎo)線掃掠〞特征按鈕，選擇如圖3.54所示草圖，創(chuàng)立延導(dǎo)線掃掠特征，如圖3.55所示。〔7〕如圖3.56所示選擇平面，創(chuàng)立沉頭孔，如圖3.57所示?！?〕如圖3.58所示，選擇放置面，創(chuàng)立簡單孔，并創(chuàng)立螺紋特征，如圖3.59所示?！?〕鏡像簡單孔與螺紋特征，如圖3.60所示?！?0〕選擇“特征操作〞工具欄中的“邊倒圓〞按鈕，創(chuàng)立邊倒圓特征，如圖3.61所示。3.3臺虎鉗的機(jī)構(gòu)裝配3.3.1臺虎鉗裝配示意圖臺虎鉗是一種在機(jī)床工作臺用來加持工件，以便于對工件進(jìn)行加工的夾具。臺虎鉗裝配采用了俯視圖、主視圖、三維立體圖和表示單獨(dú)零件的爆炸視圖來表示，主視圖采用了全剖視圖，反映臺虎鉗的工作原理和零件間的裝配關(guān)系，俯視圖反映了固定鉗身的結(jié)構(gòu)形狀。圖3.12虎鉗裝配圖3.3.2臺虎鉗UG造型裝配圖展示圖3.13虎鉗模擬裝配3.3.3零件爆炸圖展示圖3.14虎鉗零件爆炸圖4加工工藝選擇與加工4.1機(jī)床選擇數(shù)控機(jī)床的開展也越來越快，數(shù)控機(jī)床也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化和模塊化方向開展。[11]高性能：隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強(qiáng)，數(shù)控機(jī)床也實(shí)現(xiàn)多臺集中控制，甚至遠(yuǎn)距離遙控。高精度：數(shù)控機(jī)床本身的精度和加工件的精度越來越高，而精度的保持性要好。高速度：數(shù)控機(jī)床各軸運(yùn)行的速度將大大加快。高柔性：數(shù)控機(jī)床的柔性化將向自動化程度更高的方向開展，將管理、物流及各相應(yīng)輔機(jī)集成柔性制造系統(tǒng)。模塊化：數(shù)控機(jī)床要縮短周期和降低本錢，就必然向模塊化方向開展，這既有利于制造商又有利于客戶。數(shù)控機(jī)床使用范圍越來越大，國內(nèi)國際市場容量也越來越大，但競爭也會加劇，我們只有緊跟先進(jìn)技術(shù)進(jìn)步的大方向，并不斷創(chuàng)新，才能趕超世界先進(jìn)水平。不同類型的零件應(yīng)在不同的數(shù)控機(jī)床上加工，要根據(jù)零件的設(shè)計(jì)要求選擇數(shù)控機(jī)床。數(shù)控車床適合于加工形狀比擬復(fù)雜的軸類零件盒由復(fù)雜曲線回轉(zhuǎn)形成的模具內(nèi)型腔。數(shù)控立式鏜銑床盒立式加工中心適于加工箱體、箱蓋、平面凸輪、樣板、形狀復(fù)雜平面或立體零件、泵體閥體、殼體等。多坐標(biāo)聯(lián)動的臥室加工中心還可用于加工各種復(fù)雜的曲線、曲面、葉輪、模具等?？傊煌愋偷牧慵x用相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床加工，易發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的效率和特點(diǎn)。數(shù)控銑床加工中心加工柔性比普通數(shù)控銑床優(yōu)越，有一個(gè)自動換刀的伺服系統(tǒng)，對于工序復(fù)雜的零件需要多把刀加工，在換刀的時(shí)候可以減少很多輔助時(shí)間，很方便，而且能夠加工更加復(fù)雜的曲面等工件。因此，提高加工中心的效率便成為關(guān)鍵，而合理運(yùn)用編程技巧，編制高效率的加工程序，對提高機(jī)床效率往往具有意想不到的效果。4.2刀具選擇選擇適宜的刀具和參數(shù)，對于金屬切削加工，能起到事半功倍的效果。刀具材料選用硬質(zhì)合金，鉆頭和鉸刀選用高速鋼。且切削速度比高速鋼高4~10倍，但其沖擊韌性與抗拉強(qiáng)度遠(yuǎn)比高速鋼差。而銑刀種類繁多，在使用時(shí)要根據(jù)加工部位、外表粗糙度、精度等來選用。底座的加工主要是平面和孔的加工，需要粗精分開，粗加工時(shí)要保證一定的加工效力而精加工要保證精度，主要是保證一定的經(jīng)濟(jì)效益。刀具壽命與切削用量有密切關(guān)系。在制定切削用量時(shí)，應(yīng)首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命那么根據(jù)優(yōu)化的目標(biāo)而定。一般分最高生產(chǎn)率刀具壽命和最低本錢刀具壽命兩種，前者根據(jù)單件工時(shí)最少的目標(biāo)確定，后者根據(jù)工序本錢最低的目標(biāo)確定。選擇刀具壽命時(shí)可考慮如下幾點(diǎn)，根據(jù)刀具復(fù)雜程度、制造和磨刀本錢來選擇。復(fù)雜和精度高的刀具壽命應(yīng)選的比單刃刀具高些。對于機(jī)夾可轉(zhuǎn)位刀具，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)率，刀具壽命可選的低些，一般取15—30min。對于裝刀、換刀和調(diào)刀比擬復(fù)雜的多刀機(jī)床、組合機(jī)床與自動化加工刀具，刀具壽命應(yīng)選的高些，應(yīng)保證刀具可靠性。車間內(nèi)某一工序的生產(chǎn)率限制了整個(gè)車間的生產(chǎn)率的提高時(shí)，該工序的刀具壽命要選的低些，當(dāng)某些工序單位時(shí)間內(nèi)所分擔(dān)到的全廠開支較大時(shí)，刀具壽命應(yīng)選的低些。大件精加工時(shí)，為保證至少完成一次走刀，防止切削時(shí)中途換刀，刀具壽命應(yīng)按零件精度和外表粗糙度來確定。與普通機(jī)床加工方法相比，數(shù)控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要?jiǎng)傂院?、精度高，而且要求尺寸穩(wěn)定，耐用度高，同時(shí)要求安裝調(diào)整方便，這樣來滿足數(shù)控機(jī)床高效率的要求。數(shù)控機(jī)床上所選用的刀具常采用適用高速切削的刀具材料〔如高速鋼、超細(xì)粒度硬質(zhì)合金〕并使用可轉(zhuǎn)位刀片。4.3夾具選擇機(jī)械制造過程中用來固定加工對象，使之占有正確的位置，以接受施工或檢測的裝置稱為夾具，又稱卡具。從廣義上說，在工藝過程中的任何工序，用來迅速、方便、平安地安裝工件的裝置，都可稱為夾具。例如焊接夾具、檢驗(yàn)夾具、裝配夾具、機(jī)床夾具等。在機(jī)床上加工工件時(shí)，為使工件的外表能到達(dá)圖紙規(guī)定的尺寸、幾何形狀以及與其他外表的相互位置精度等技術(shù)要求，加工前必須將工件裝好〔定位〕、夾牢〔夾緊〕。夾具通常由定位元件〔確定工件在夾具中的正確位置〕、夾緊裝置、對刀引導(dǎo)元件〔確定刀具與工件的相對位置或?qū)б毒叻较?、分度裝置〔使工件在一次安裝中能完成數(shù)個(gè)工位的加工，有回轉(zhuǎn)分度裝置和直線移動分度裝置兩類〕、連接元件以及夾具體〔夾具底座〕等組成。4.3.1夾具種類按使用特點(diǎn)可分為：〔1〕萬能通用夾具。如機(jī)用虎鉗、卡盤、分度頭和回轉(zhuǎn)工作臺等，有很大的通用性，能較好地適應(yīng)加工工序和加工對象的變換，其結(jié)構(gòu)已定型，尺寸、規(guī)格已系列化，其中大多數(shù)已成為機(jī)床的一種標(biāo)準(zhǔn)附件?！?〕專用性夾具。為某種產(chǎn)品零件在某道工序上的裝夾需要而專門設(shè)計(jì)制造，效勞對象專一，針對性很強(qiáng)，一般由產(chǎn)品制造廠自行設(shè)計(jì)。常用的有車床夾具、銑床夾具、鉆模(引導(dǎo)刀具在工件上鉆孔或鉸孔用的機(jī)床夾具)、鏜模(引導(dǎo)鏜刀桿在工件上鏜孔用的機(jī)床夾具)和隨行夾具〔用于組合機(jī)床自動線上的移動式夾具〕?！?〕可調(diào)夾具?？梢愿鼡Q或調(diào)整元件的專用夾具。④組合夾具。由不同形狀、規(guī)格和用途的標(biāo)準(zhǔn)化元件組成的夾具，適用于新產(chǎn)品試制和產(chǎn)品經(jīng)常更換的單件、小批生產(chǎn)以及臨時(shí)任務(wù)。4.3.2裝夾方案的選擇：在確定裝夾方案時(shí)，只需根據(jù)已選定的加工外表和定位基準(zhǔn)定工件的定位夾緊方式，并選擇適宜的夾具。在選用夾具時(shí)，在能用普通夾具裝夾加工的盡可能的選用普通夾具，在經(jīng)濟(jì)效應(yīng)上可以減少本錢的開支。數(shù)控機(jī)床上用的夾具應(yīng)滿足安裝調(diào)整方便、剛性好、精度高、耐用度好等要求，所以我根據(jù)零件的形狀考慮選擇平口鉗。此時(shí)，主要考慮以下幾點(diǎn)：〔1〕夾緊機(jī)構(gòu)或其它元件不得影響進(jìn)給，加工部位要敞開；〔2〕必須保證最小的夾緊變形；〔3〕裝卸方便，輔助時(shí)間應(yīng)盡量短；〔4〕對小型零件或工序時(shí)間不長的零件，可以考慮在工作臺上同時(shí)裝夾幾件進(jìn)行加工，以提高加工效率；〔4〕夾具結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單；〔5〕夾具應(yīng)便于與機(jī)床工作臺及工件定位外表間的定位元件連接。4.4切削量確實(shí)定在一定切削條件下，合理選擇切削用量是提高切削效率、保證刀具耐用度和加工質(zhì)量的主要手段。切削參數(shù)對機(jī)械加工具有很多影響：〔1〕對加工質(zhì)量的影響①切削速度的影響。因?yàn)榍邢魉俣葘η邢鳒囟扔绊懽畲?。隨著切削速度的增加，溫度上升，工件的溫升變形和刀具磨損加快，使誤差加大。同時(shí)，工件外表層的熱應(yīng)力。金相組織也發(fā)生變化，使工件外表質(zhì)量下降。②進(jìn)給速度的影響。在中等以上進(jìn)給速度時(shí)，降低進(jìn)給速度可降低外表粗糙度值;但當(dāng)?shù)退偾邢鳌?.05～0.15mm/r〕時(shí)，由于存在塑性變形故可使Ra增大。③背吃刀量的影響。隨著背吃刀量的增大，切削力成正比的增加，工藝系統(tǒng)發(fā)生變形、振動等，使加工精度和外表粗糙度下降?！?〕對刀具使用壽命的影響刀具耐用度與刀具總?cè)心ゴ螖?shù)的乘積稱為刀具壽命。它是一把刀從開始到完全報(bào)廢所經(jīng)過的切削時(shí)間。對刀具壽命的影響主要從耐用度的影響來分析。因此，貴重、精密的刀具是不宜采用高速切削和大進(jìn)給量切削的。〔3〕對生產(chǎn)效率的影響4.5定位基準(zhǔn)的選擇在制定零件加工的工藝規(guī)程時(shí)，正確的選擇工件的定位基準(zhǔn)有著十分重要的意義。定位基準(zhǔn)選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件各外表的加工順序也有很大的影響。合理選擇定位基準(zhǔn)是保證零件加工精度的前提，還能簡化加工工序，提高加工效率。設(shè)計(jì)基準(zhǔn)已由零件圖給定，而定位基準(zhǔn)可以有多種不同的方案。一般在第一道工序中只能選用毛坯外表來定位，在以后的工序中可以采用已經(jīng)加工過的外表來定位。有時(shí)可能遇到這樣的情況：工件上沒有能作為定位基準(zhǔn)用的恰當(dāng)外表，此時(shí)就必須在工件上專門設(shè)置或加工出定位的基面，稱為輔助基準(zhǔn)。4.5.1定位基準(zhǔn)選擇的原那么〔1〕基準(zhǔn)重合原那么。為了防止基準(zhǔn)不重合誤差，方便編程，應(yīng)選用工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，盡量使工序基準(zhǔn)、定位基準(zhǔn)、編程原點(diǎn)三者統(tǒng)一?！?〕便于裝夾原那么。所選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位的準(zhǔn)確、可靠，定位夾緊機(jī)構(gòu)簡單、易操作、敞開性好，能夠加工盡可能多的外表。〔3〕便于對刀的原那么。批量加工時(shí)在工件坐標(biāo)系已經(jīng)確定的情況下，保證對刀的可能性和方便性。4.5.2確定零件的定位基準(zhǔn)以左右端大端面為定位基準(zhǔn)。4.6走刀路線確實(shí)定走刀路線就是刀具在整個(gè)加工工序中的運(yùn)動軌跡，合理安排走刀路線不但可以提高切削效率，還可以提高零件的外表精度。對于數(shù)控銑床，還應(yīng)考慮幾個(gè)方面：能保證零件的加工精度和外表粗制度的要求；使走刀路線最短，既可以簡化程序段，又可以減少刀具空行程時(shí)間，提高加工效率；應(yīng)使數(shù)值的計(jì)算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。正確理解數(shù)控銑削加工中各種進(jìn)刀方式的特點(diǎn)和適用范圍，同時(shí)在編程中設(shè)置合理的切削參數(shù)，對提高加工效率及零件外表質(zhì)量有著重要的影響，如防止接刀痕、過切等現(xiàn)象的發(fā)生以及保護(hù)刀具等都有重要的意義。在數(shù)控加工中，刀具刀位點(diǎn)相對于工件運(yùn)動的軌跡稱為加工路線。編程時(shí)，加工路線確實(shí)定原那么主要有以下幾點(diǎn)：〔1〕應(yīng)能保證零件的加工精度和外表粗糙度的要求?！?〕應(yīng)盡量縮短加工路線，減少刀具空程移動時(shí)間。〔3〕應(yīng)使數(shù)值計(jì)算簡單，程序段數(shù)量少，以減少編程工作量。對點(diǎn)位控制的數(shù)控機(jī)床，只要求定位精度較高，定位過程盡可能的快，而刀具相對于工件的運(yùn)動路線是無關(guān)緊要的，因此這類機(jī)床應(yīng)按空程最短來安排走道路線。除此之外還要確定刀具軸向的運(yùn)動尺寸，其大小主要由被加工零件的孔深來決定，但也應(yīng)考慮一些輔助尺寸，如刀具的引入距離和超程量。對于位置精度要求較高的孔系加工，特別要注意孔的加工順序的安排，安排不當(dāng)時(shí)，就有可能將坐標(biāo)軸的反向間隙帶入，直接影響位置精度。在數(shù)控機(jī)床上車螺紋時(shí)，沿螺距方向的Z向進(jìn)給應(yīng)和機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)保持嚴(yán)格的速比關(guān)系，因此應(yīng)防止在進(jìn)給機(jī)構(gòu)加速或減速過程中切削。銑削平面零件時(shí)，一般采用立銑刀側(cè)刃進(jìn)行切削。為減少接刀痕跡，保證零件外表質(zhì)量，對刀具的切入和切出程序需要精心設(shè)計(jì)。銑削外外表輪廓時(shí)，銑刀的切入和切出點(diǎn)應(yīng)沿零件輪廓曲線的延長線上切向切入和切出零件外表，而不應(yīng)沿法向直接切入零件，以防止加工外表產(chǎn)生劃痕，保證零件輪廓光滑。在輪廓銑削過程中要防止進(jìn)給停頓，否那么會因銑削力的突然變化，將在停頓處輪廓外表上留下刀痕。4.7UG自動編程及程序4.6.1銑平面加工鉗座下外表的加工選用Φ10面銑刀：刀具參數(shù)直徑50mm，刀刃長度10mm，刀刃數(shù)2個(gè)，刀具號T1。根據(jù)零件圖及上面的條件進(jìn)行編程設(shè)置如下圖：圖7.1創(chuàng)立銑平面加工程序圖7.2銑平面加工刀具選擇圖7.3銑平面加工刀具選擇圖7.4銑平面加工切削參數(shù)設(shè)置4.6.2外形加工鉗座側(cè)面的加工選用Φ8立銑刀：刀具參數(shù)直徑8mm，刀刃長度10mm，刀刃數(shù)4個(gè)，刀具號T2。根據(jù)零件圖及上面的條件進(jìn)行編程設(shè)置如下圖：圖7.5創(chuàng)立外形加工程序圖7.6外形加工刀具設(shè)計(jì)圖7.7外形加工切削設(shè)置圖7.8外形加工刀具選擇圖7.9外形加工切削余量4.6.3內(nèi)腔加工鉗座底部內(nèi)腔加工選用Φ8球頭銑刀：刀具參數(shù)直徑8mm，刀刃長度30，刀刃數(shù)2個(gè)，刀具號T4。圖7.10內(nèi)腔加工刀具創(chuàng)立圖7.11內(nèi)腔加工刀具參數(shù)設(shè)置圖7.12內(nèi)腔加工操作創(chuàng)立圖7.13內(nèi)腔加工給進(jìn)和速度設(shè)置圖7.14內(nèi)腔加工切削參數(shù)設(shè)置5加工程序5.1銑平面程序N0020G01...N0800G00N0810M025.2外形銑程序N0010G40G17G54G90G70N0030T02M06N0040G0G90X-78.3293Y-22.7401S800M03N0050G43Z50H00N0060Z5.N0070G2X-63.9328Y-22.961Z-3I7.1965J-.224K-1.9292F300.N0090G1X-28.9714Y-61.4432M08...N1180Z7.N1190G0Z100N1200M025.3內(nèi)腔加工程序N0010G40G17G54G90G70N0030T04M06N0040G0G9