【法蘭頭零件數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)3200字（論文）】

法蘭頭零件數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)內(nèi)容提要研究了UG_NX/CAM軟件在大型十字萬(wàn)向接軸法蘭叉頭零件數(shù)控加工中的應(yīng)用，并從建模、數(shù)控編程、模擬仿真、后置處理、加工程序的生成等方面作了分析，探討了提高數(shù)控加工質(zhì)量和效率的途徑。該方法對(duì)其它復(fù)雜曲面的加工具有一定的推廣價(jià)值。關(guān)鍵詞：法蘭叉頭；復(fù)雜曲面；數(shù)控加工；UG；程序校驗(yàn)?zāi)夸汿OC\o"1-3"\h\u18396引言 121158第一章CAD建模 124167一：法蘭叉頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝分析 118680二：建立數(shù)字模型 226937第二章確定數(shù)控加工工藝方案 33142一：劃分?jǐn)?shù)控加工工步 327807二：選擇加工設(shè)備 312359三：選用加工刀具 413219四：確定切削用量 42375五：設(shè)計(jì)數(shù)控程序 4187251：確定編程原點(diǎn)和加工坐標(biāo)系 4264612：設(shè)計(jì)數(shù)控程序加工路線 4211693：設(shè)計(jì)數(shù)控程序刀具路徑 5246864：后置處理 689535：加工仿真及程序校驗(yàn) 6182426：數(shù)控系統(tǒng)軌跡模擬 618713六：程序傳輸和運(yùn)行 78238第三章結(jié)論 719220參考文獻(xiàn) 8引言隨著軋鋼設(shè)備向大型化、連續(xù)化、高速化方向發(fā)展，對(duì)軋機(jī)主機(jī)的安全和過(guò)載保護(hù)要求越來(lái)越高，對(duì)軋機(jī)主傳動(dòng)橫向萬(wàn)向軸的要求也越來(lái)越高。軋機(jī)也較高。其中，SWC型橫向萬(wàn)向節(jié)撥叉的法蘭頭為一體式結(jié)構(gòu)，由于其空腔表面是一個(gè)復(fù)雜的空間面，其制造水平直接影響整個(gè)橫向萬(wàn)向節(jié)的質(zhì)量。長(zhǎng)期以來(lái)，型腔表面完全依賴于鑄件，由于工件表面不平整和鑄件變形，影響組裝后交叉袋的轉(zhuǎn)動(dòng)，傳統(tǒng)的解決辦法是先對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)試并標(biāo)記影響裝配和旋轉(zhuǎn)的零件。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)操作機(jī)器，修理后重新組裝。如果不符合要求，將在機(jī)器上進(jìn)行維修。不僅費(fèi)力費(fèi)力，而且零件的強(qiáng)度也得不到保證。使用UGNXCAM技術(shù)在數(shù)控機(jī)床上對(duì)鑄件復(fù)雜曲面進(jìn)行檢測(cè)和修復(fù)，已成功應(yīng)用于多個(gè)1450軋機(jī)項(xiàng)目的橫向萬(wàn)向節(jié)生產(chǎn)。第一章CAD建模一：法蘭叉頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工藝分析SWC帶法蘭叉頭設(shè)計(jì)如圖1所示，工件為合金ZG42CrMo鑄造，法蘭直徑D=Φ550mm，軸承孔徑d=Φ255N6mm，型腔面相對(duì)于法蘭中心線ΦD，軸承中心孔徑Φd。對(duì)稱結(jié)構(gòu)。型腔由兩個(gè)圓弧R組成，圓弧分別彎曲30o和17o。殼體圓弧相交兩側(cè)呈45°斜度，腔體底部呈7°斜度。產(chǎn)品采用15°傾斜角，相互移動(dòng)的部件受到拉力。由于澆注時(shí)箱體膨脹、重要尺寸誤差大等原因，實(shí)際注塑叉可能與連接件發(fā)生嚴(yán)重干涉（澆注時(shí)重要尺寸偏差大于圖中規(guī)定的偏差為大）或強(qiáng)度重要部位減弱（鑄造時(shí)重要尺寸偏差小于圖紙所示偏差），嚴(yán)重影響產(chǎn)品的生產(chǎn)和質(zhì)量。圖1SWC型法蘭叉頭二：建立數(shù)字模型將設(shè)計(jì)提供的利用三維CAD技術(shù)及先進(jìn)的有限元分析軟件優(yōu)化后的三維模型stp文件導(dǎo)入到UGNX4中，在UGNX4建模模塊中將法蘭叉頭曲面分成A、B、A面（如圖2、圖3所示）。圖2法蘭叉頭曲面的分割圖3法蘭叉頭三維模型第二章確定數(shù)控加工工藝方案一：劃分?jǐn)?shù)控加工工步由于型腔曲面鑄造公差大，加之鑄件漲箱變形，造成毛坯余量不均勻、不對(duì)稱，為了提高加工效率，先將型腔曲面分割成A、B、A面，按單邊留量6mm，將型腔曲面走刀檢查一遍，確定工件余量，再根據(jù)余量情況制定加工流程，如圖4所示。圖4加工流程圖1）如果觀察沒(méi)有余量，可加大機(jī)床轉(zhuǎn)速和走刀，快速完成型腔曲面的檢查。2）如果A、B面均有加工余量，量大則先執(zhí)行A、B面分別粗加工程序，再執(zhí)行A、B面同時(shí)精加工程序；量小則直接執(zhí)行A、B面同時(shí)精加工程序。3）如果A面或B面單邊有加工余量，則只執(zhí)行A面或B面粗、精加工程序。二：選擇加工設(shè)備宜選擇帶回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的數(shù)控鏜銑床，結(jié)合工件外形尺寸及重量，考慮到該零件只對(duì)其型腔面進(jìn)行修形，綜合機(jī)床的加工能力及主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度等性能，選擇TK6111數(shù)控鏜床有利于提高效率。三：選用加工刀具由于型腔曲面的加工表面質(zhì)量要求不高，粗、精加工用同一把刀，選擇了75°可轉(zhuǎn)位面銑刀，刀具直徑Φ160，該刀具可改變每層之間的波峰殘留，減少分層密度，同時(shí)可采用大進(jìn)給量，效率高、性能可靠。刀片可換，即使在長(zhǎng)時(shí)間切削中磨損后，暫停程序換刀片，此時(shí)刀具長(zhǎng)度等參數(shù)均未變，然后繼續(xù)執(zhí)行程序即可。四：確定切削用量為了保證切削速度均勻、切削載荷較穩(wěn)定，減少刀具、機(jī)床所受的沖擊，同時(shí)提高加工效率，以“小切深大走刀”的高速切削原理來(lái)規(guī)定切削用量。切削深度：以數(shù)控程序分層加工需要達(dá)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；主軸轉(zhuǎn)速：n=1000r/min；進(jìn)給速度：f=1000～1500mm/min。五：設(shè)計(jì)數(shù)控程序編制加工法蘭叉頭型腔曲面程序是數(shù)控加工的重要環(huán)節(jié)，優(yōu)化刀具路徑、選擇合理進(jìn)退刀方式對(duì)加工質(zhì)量和效率至關(guān)重要。編程采用UGNX4平臺(tái)進(jìn)行自動(dòng)編程方式。為保證加工連續(xù)性和提高效率，采取通過(guò)程序自動(dòng)根據(jù)毛坯具體情況分刀進(jìn)行數(shù)控程序的設(shè)計(jì)。1：確定編程原點(diǎn)和加工坐標(biāo)系按照加工坐標(biāo)系MCS和WCS坐標(biāo)系重合的原則，以ΦD和Φd的中心交點(diǎn)為定G54，這樣在加工過(guò)程中能盡量減少碰撞發(fā)生，同時(shí)方便對(duì)刀及加工前的程序檢查（如圖5所示）。圖5工件坐標(biāo)系的確定2：設(shè)計(jì)數(shù)控程序加工路線在NXCAM中的操作對(duì)應(yīng)每個(gè)加工工步。根據(jù)工序的劃分，在NXCAM中建立程序組，并將程序組名規(guī)范化，避免因程序多導(dǎo)致操作失誤。根據(jù)選用的刀具創(chuàng)建刀具模型參數(shù)和加工參數(shù)（如圖6所示）。創(chuàng)建各工序的工件包括零件、毛坯和加工坐標(biāo)系等加工幾何體和操作（如圖7所示）。圖6刀具參數(shù)模型圖7加工幾何體和操作3：設(shè)計(jì)數(shù)控程序刀具路徑NX加工模塊中提供了三軸加工和多軸加工模式，法蘭叉頭的加工要求以及加工機(jī)床的功能，我們采用CAVITYMILL（型腔銑）方式，用法蘭叉頭的自由曲面作為驅(qū)動(dòng)面，以平行于水平面的不同深度平面與型腔面相截，產(chǎn)生的截面線再偏置一個(gè)刀具半徑，產(chǎn)生刀具路徑（如圖8所示）。這樣通過(guò)分層的數(shù)控程序即（2.5軸聯(lián)動(dòng)加工）生成刀具軌跡，避免加工中扎刀現(xiàn)象，盡量多的運(yùn)用圓弧插補(bǔ)來(lái)加工型腔面的輪廓，使得走刀路線大大縮短，加工時(shí)間縮短，且加工的表面光度好，使得后續(xù)的打磨工序工作量減少。圖8程序的刀路設(shè)計(jì)4：后置處理機(jī)床后置模塊的作用是生成可使用的G代碼程序。在實(shí)際運(yùn)用中，發(fā)現(xiàn)在圓弧插補(bǔ)上用IJK方式后置處理的G代碼在機(jī)床上模擬報(bào)警出錯(cuò)，其原因?yàn)閿?shù)據(jù)計(jì)算累積錯(cuò)誤。最后后置處理器改為CR的方式，產(chǎn)生的程序運(yùn)行通過(guò)。5：加工仿真及程序校驗(yàn)為了保證程序的可加工性，減少實(shí)際試制時(shí)間，節(jié)約費(fèi)用，將生成的加工程序在軟件上進(jìn)行仿真加工。通過(guò)仿真可對(duì)程序進(jìn)行分析，防止在加工中出現(xiàn)刀具軸振動(dòng)、過(guò)切及碰撞、扎刀現(xiàn)象。對(duì)于仿真結(jié)果不理想的程序則可返回加工模塊對(duì)加工方式、參數(shù)等進(jìn)行修改，直至仿真結(jié)果（如圖9所示）符合加工要求。圖9加工仿真6：數(shù)控系統(tǒng)軌跡模擬數(shù)控系統(tǒng)的圖形顯示功能顯示刀具路徑的當(dāng)前狀態(tài)。這種方法快速準(zhǔn)確。當(dāng)不同的放大模式有效時(shí)，可以進(jìn)行測(cè)試。由于在控制器的圖形模式下檢查所有動(dòng)作，這減少了驗(yàn)證任務(wù)的數(shù)量并且程序易于遵循。六：程序傳輸和運(yùn)行法蘭叉按照上一節(jié)進(jìn)行了劃分，給出了2到6個(gè)程序。這些程序的程序段數(shù)高達(dá)8000個(gè)。至于文件大小，其中一個(gè)達(dá)到了4MB?？梢詫⒊绦蚩截惖経盤機(jī)上。程序運(yùn)行時(shí)，由于機(jī)床的NCU內(nèi)存太小，無(wú)法加載加工程序，通過(guò)硬盤傳輸程序時(shí)采用數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)方式加工。根據(jù)實(shí)際情況，在某些加工程序段中使用倍率開(kāi)關(guān)來(lái)優(yōu)化目標(biāo)切削速度和進(jìn)給速度。第三章結(jié)論貨叉法蘭數(shù)控加工解決了SWC橫向傳動(dòng)軸裝配瓶頸。過(guò)去，由于法蘭軛頭腔表面不平整，組裝一套SWC萬(wàn)能插頭往往需要3到4天的時(shí)間。鉸接軸，通過(guò)檢測(cè)和CNC加工，使型腔面與理想模型完全匹配，解決了法蘭軛旋轉(zhuǎn)干涉的問(wèn)題，提高了工藝水平，提高了生產(chǎn)效率，節(jié)約了成本，未來(lái)發(fā)展了SWP方法。藍(lán)塞的CNC加工是積累經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)[1]練正勝.農(nóng)業(yè)機(jī)械中基軸制孔系零件數(shù)控加工與應(yīng)用研究[J].南方農(nóng)機(jī),2022,53(05):56-58.[2]徐軍平,張金橋.車銑復(fù)合零件數(shù)控加工——手搖式吸氣機(jī)加工工藝分析及裝配[J].林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備,2022,50(03):76-84.[3]翟歡樂(lè),汪涵灃,束怡.基于Solidworks的氫氣循環(huán)泵轉(zhuǎn)子零件數(shù)控加工研究[J].機(jī)電工程技術(shù),2022,51(02):39-41+128.[4]張春翊.板類零件數(shù)控加工CAD、CAPP、CAM系統(tǒng)研究[J].大眾標(biāo)準(zhǔn)化,2021(23):56-58.[5]邱述龍,李國(guó)平,李鏡懸.薄壁類金屬零件數(shù)控加工工藝分析[J].世界有色金屬,2021(23):19-21.[6]饒鳳.關(guān)于航天薄壁框架類零件數(shù)控加工變形抑制方法的研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件,2021(22):71-72.[7]瞿娟.船舶零件數(shù)控加工影響因素的數(shù)學(xué)