某零件自动化加工工艺及装备资料Word格式.docx

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而AutoCAD则是另外一个由欧特克（Autodesk）公司开发的主要基于PC机的CAD软件。

UG的开发始于1990年7月。

如今大约十人正工作于核心功能之上。

当前版本具有大约450,000行的C代码。

UG是一个在二和三维空间无结构网格上使用自适应多重网格方法开发的一个灵活的数值求解偏微分方程的软件工具。

其设计思想足够灵活地支持多种离散方案。

因此软件可对许多不同的应用再利用。

一个给定过程的有效模拟需要来自于应用领域（自然科学或工程）、数学（分析和数值数学）及计算机科学的知识。

一些非常成功的解偏微分方程的技术，特别是自适应网格加密（adaptivemeshrefinement）和多重网格方法在过去的十年中已被数学家研究。

计算机技术的巨大进展，特别是大型并行计算机的开发带来了许多新的可能然而，所有这些技术在复杂应用中的使用并不是太容易。

这是因为组合所有这些方法需要巨大的复杂性及交叉学科的知识。

最终软件的实现变得越来越复杂，以致于超出了一个人能够管理的范围。

UG的目标是用最新的数学技术，即自适应局部网格加密、多重网格和并行计算，为复杂应用问题的求解提供一个灵活的可再使用的软件基础。

一般结构：

一个如UG这样的大型软件系统通常需要有不同层次抽象的描述。

UG具有三个设计层次，即结构设计（architecturaldesign）、子系统设计（subsystemdesign）和组件设计（componentdesign）。

至少在结构和子系统层次上，UG是用模块方法设计的并且信息隐藏原则被广泛地使用。

所有陈述的信息被分布于各子系统之间。

UG是用C语言来实现的。

UGNX6．O是NX系列的最新版本，它在原版本的基础上进行了多处的改进。

例如，在特征和自由建模方面提供了更加广阔的功能，使得用户可以更快、更高效、更加高质量。

地设计产品。

对制图方面也作了重要的改进，使得制图更加直观、快速和精确，并且更加贴近工业标准。

UG具有以下优势；

（1）为机械设计、模具设计以及电器设计单位提供一安完整的设计、分析和制造方案。

（2）是一个完全的参数化软件，为零部件的系列化建模、装配和分析提供强大的基础支持。

（3）可以管理CAD数据以及整个产品开发用期中所有相关数据，实现逆向工程（Reversedesign）和并行工程（ConcurrenntEngnieer既）等先进设计方法。

（4）可以完成包括自由曲面在内的复杂模型的创建，同时在图形显示方面运用了区域化管理方式，节约系统资源。

（5）具有强大的装配功能，并在装配模块个运用了引用集的设计思想，为节省计算机资源提出了行之有效的解决方案，可以极大地提高设计效率。

本次所选课题是以模具零件零件为原形，进行设计、加工和编程。

通过实例来加强对UG软件的掌握。

可以更加形象的体现UG软件在设计、编程方面的强大功能。

1.1数控加工技术与UG的简要介绍

数控技术是现代制造技术的基础，它的广泛应用使普通机械被数控机械所代替，使全球制造业发生了根本变化。

数控技术的水准、拥有和普及程度已经成为衡量一个国家综合国力和工业现代化水平的重要标志之一。

为适应这种形势，需要大量培养数控专业技术人才。

随着计算机技术和机床制造业的不断发展，CAD/CAM图形交互式的应用成为数控技术发展的新趋势。

数控编程在CAD/CAM系统在中最能明显发挥效益的环节之一，而PDM与UG的结合，让CAD/CAM的设计过程变得容易管理和控制，实现了时间的节约，大大的有助于实现设计加工自动化，提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等。

1.2数控加工技术的发展趋势

基于PC所具有的开放性、低成本、高可靠性、软硬件资源丰富等特点，更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。

至少采用PC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统承担数控的任务。

PC机所具有的友好的人机界面，将普及到所有的数控系统。

远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。

1.3UG软件在行业中的应用

随着我国改革开放步伐的进一步加快，中国正逐步成为全球制造业的基地，作为制造业基础的模具行业近年来得到了迅速发展。

模具是工业生产的基础工艺装备，在电子、汽车、电机、电器、仪表、家电和通信等产品中，60%—80%的零部件都依靠模具成型。

国民经济的五大支柱产业，都要求模具工业的发展与之相适应。

模具是“效益放大器”,模具生产的最终产品的价值，往往是模具自身价值的几十倍、上百倍。

模具生产水平的高低，在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。

因此，我国要成为一个制造业强国，必须要振兴和发展我国的模具工业，提高模具工业的整体技术水平。

随着CAD/CAM软件加工及快速成型等先进制造技术的不断发展，以及这些技术在模具行业中的普及应用，模具设计与制造领域正发生着一场深刻的技术革命。

在这场技术革命中，逐步掌握三CAD/CAM软件的使用，并用于模具的数字化设计与制造是其中的关键。

我国模具工业发展前景非常广阔。

国内外模具及模具加工设备厂商己普遍看好中国市场。

随着对模具设计质量与制造要求的不断提高，以及CAD/CAM技术在模具制造业中的大规模推广应用，急需大批熟悉CAD/CAM技术应用的模具设计与制造的技术人才。

UG具有以下优点：

①具有统一的数据库，真正实现了CAD/CAE/CAM等各模块之间的无数据交换的自由切换，可施行并行工程。

②采用复合建模技术，可将实体建模、曲面建模、线框建模、显示几何建模与参数化建模融为一体。

③基于特征（如：

孔、凸台、型腔、沟槽、倒角等）的建模和编辑方法作为实体造型的基础，形象直观，类似于工程师传统的设计方法，并能用参数驱动。

④曲线设计采用非均匀有理B样线条作为基础，可用多样方法生成复杂的曲面造型，特别适合于汽车、飞机、船舶、汽轮机叶片外形设计等外形复杂的曲面造型。

⑤出图功能强，可以十分方便地从三维实体模型直接生成二维工程图。

能按ISO标准标注名义尺寸、尺寸公差、形位公差汉字说明等，并能直接对实体进行局部剖、旋转剖、阶梯剖和轴测图挖切生成各种剖视图，增强了绘图功能的实用性。

⑥以Parasolid为实体建模核心，实体造型功能处于领先地位。

目前著名的CAD/CAE/CAM软件均以此作为实体造型的基础。

⑦提供了界面良好的二次开发工具GRIP（GRAPHICALINTERACTIVEPROGRAMING）和UFUNC（USERFUNCTION），并能通过高级语言接口，使UG的图形功能与高级语言的计算机功能紧密结合起来。

⑧具有良好的用户界面，绝大多数功能都可以通过图标实现，进行对象操作时，具有自动推理功能，同时在每个步骤中，都有相应的信息提示，便于用户作出正确的选择。

2零件实体造型

2.1零件分析

2.2UG造型

2.2.1进入草绘环境，对零件轮廓进行草绘。

图2.2.1造型步骤1

2.2.2利用拉伸对草图进行拉伸，生成实体。

图2.2.2造型步骤2

2.2.3进入草绘环境在顶面上进行草绘。

图2.2.3造型步骤3

2.2.4实体拉伸，布尔运算求差得到下图实体。

图2.2.4造型步骤4

2.2.5运用UG建模环境中孔加工功能得到下图一系列孔。

图2.2.5造型步骤5

2.2.6在UG建模环境中建立相应的基平面草绘后进行实体求差得到下图。

图2.2.6造型步骤6

2.2.7在UG建模环境中利用曲面建模中直纹生成相应的曲面，得到下图。

图2.2.7造型步骤7

2.2.8最终得到所需的造型实体。

图2.2.8造型步骤8

3零件加工准备及工艺路线的确定

在对零件进行加工前要对零件进行许多分析，如装夹方式、基准选择、确定坐标零点、刀具选择及机床选择等。

3.1基准的选择

基准就是确定生产对象上的某些点、线、面的位置所依据的那些点、线、面。

3.1.1基准的分类

基准分为设计基准和工艺基准两大类。

（1）设计基准是设计工作图上所采用的基准

（2）工艺基准是加工过程中所采用的基准。

又分为有工序基准、定位基准和测量基准等。

①工序图上用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸、形状和位置的基准叫做工序基准。

②定位基准是在加工中用作定位的基准。

③测量基准是测量时所采用的基准。

此外还有装配过程中用于确定零、部件间相互位置的装配基准。

要求掌握基准的分类，定义，同等重要的是在训练中提高选择基准的能力。

3.1.2定位基准的选择

正确选择定位基准是制订机械加工工艺规程和进行夹具设计的关键。

定位基准分为精基准和粗基准。

在起始工序中，只能选用未经加上过的毛坯表面作为定位基准，这种基准称为粗基准。

用加工过的表面所作的定位基准称为精基准。

在设计工艺规程的过程中，当根据零件工作图先选择精基准、后选粗基准。

结合整个工艺过程要进行统一考虑，先行工序要为后续工序创造条件。

在加工中，首先使用的是粗基准，但在选样定位基准时，为了保证零件的加工精度，首先考虑的是选择精基准，精基准选定以后，再考虑合理地选择粗基准。

选择精基准应掌握五个原则：

（1）基准重合原则

以设计基准为定位基准，避免基准不重合误差，调整法加工零件时，如果基准不重合将出现基准不重合误差。

所谓调整法，是在预先调整好刀具与机床的相对位置，并在一批零件的加工过程中保持这种相对位置的加工方法。

与之相对应的是试切法加工，即试切一测量一调整一再试切，循环反复直到零件达到尺寸要求为止。

试切法适用于单件小批生产下的逐个零件加工。

（2）基准统一原则

选用统一的定位基准来加工工件上的各个加工表面。

以避免基准的转换带来的误差，利于保证各表面的位置精度,简化工艺规程,夹具设计和制造缩短生产准备周期。

典型的基准统一原则是轴类零件、盘类零件和箱体类零件。

轴的精基准

为轴两端的中心孔，齿轮是典型的盘类零件，常以中心孔及—个端面为精加工基准，而箱体类常以一个平面及平面上的两个定位用工艺孔为精基准。

（3）自为基准原则

当某些精加工表面要求加工余量小而均匀时，可选择该加工表面本身作

为定位基准，以搞高加工面本身的精度和表面质量。

（4）互为基准原则

能够提高重要表面间的相互位置精度，或使加工余量小而均匀。

（5）装夹方便原则所选定位基准应能使工件定位稳定，夹紧可靠，操作方便，夹具结构简单。

以上每项原则只能说明一个方面的问题，理想的情况是使基准既“重合”又“统一”，同时又能使定位稳定、可靠，操作方便，夹具结构简单。

但实际运用中往往出现相互矛盾的情况，这就要求从技术和经济两方面进行综合分析，抓住主要矛盾，进行合理选择。

还应该指出，工件上的定位精基准，一般应是工件上具有较高精度要求的重要工作表面，但有时为了使基准统一或定位可靠，操作方便，人为地制造一种基准面，这些表面在零件的工件中并不起作用，仅仅在加工中起定位作用，如顶尖孔、工艺搭子等。

这类基准称为辅助基准。

选择粗基准时，重点考虑如何保证各个加工面都能分配到合理的加工余量，保证加工面与不加工面的位置尺寸和位置精度，同时还要为后续工序提供可靠精基准。

具体选择一般应遵下列原则：

（1）为了保证零件各个加工面都能分配到足够的加工余量，应选加工余量最小的面为粗基准。

（2）为了保证零件上加工面与不加工面的相对位置要求，应选不加工面为粗基准。

当零件上有几个加工面，应选与加工面的相对位置要求高的不加工面为粗基准。

（3）为了保证零件上重要表面加工余量均匀，应选重要表面为粗基准。

零件上有些重要工作表面，精度很高，为了达到加工精度要求，在粗加工时就应使其加工余量尽量均匀。

以重要表面作粗基准，在重要零件的加工中得到较多的应用，例如机床主轴箱箱体的加工，通常是以主轴孔为粗基准先加工底面或顶面，再以加工好的平面为精准加工主轴孔及其他孔系，可以使精度要求高的主轴孔获得均匀的加工余量。

（4）为了使定位稳定、可靠，应选毛坯尺寸和位置比较可靠、平整光洁面作粗基准。

作为粗基准的面应无锻造飞边和铸造浇冒口、分型面及毛刺等缺陷，用夹具装夹时，还应使夹具结构简单，操作方便。

（5）粗基准应尽量避免重复使用，特别是在同一尺寸方向上只允许装夹使用一次。

因粗基准是毛面，表面粗糙、形状误差大，如果二次装夹使用同一粗基准，两次装夹中加工出的表面就会产生较大的相互位置误差。

本套件件一和件二的上、下平面都要加工，基准选择原则是互为基准。

即上平面为基准加工下平面，工件重新装夹后，已加工的下面为基准加工上平面。

3.2确定装夹方法

（1）找正法

找正是用工具（或仪表）根据工件上的有关基准，找出工件在加工（或装配）时的正确位置的过程。

用找正法装夹工件称为找正装夹。

找正装夹又可分为划线找正法和直线找正法。

①划线找正法。

如图3-1所示，划线找正法是用划针根据毛坯或半成品上所划分的线为基准找正它的机床上的正确位置的一种装夹方法。

划线找正法定位精度低，一般在0.2～0.5mm之间，因为划线本身有一定的宽度，划线又存在划线误差。

划线找正法广泛用于单件小批生产中，尤其适用于形状复杂而笨重的工件，或毛坯的尺寸公差很大、无法采用夹具装夹的工件。

图3-1划线找正法

②直接找正法。

如图3-2所示，直接找正法是用划针或仪表直接在机床上找正工件位置的装夹方法。

例如，用千分尺找正套筒零件的外圆，使被加工的内控与外圆同轴。

直接找正法生产效率低，对工人的技术水平要求高，一般只适用于单件小批生产中。

图3-2直接找正法

（2）用夹具装夹

夹具是用以装夹工件（和引导刀具）的装置。

数控加工的特点对夹具提出了两个基本要求，一是要保证夹具的坐标方向与机床的坐标方向相对固定；

二是要能保证零件与机床坐标系之间的准确尺寸关系。

依据零件毛料的状态和数控机床的安装要求，应选取能保证加工质量、满足加工需要的夹具。

除此之外，还要考虑以下几点：

①当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其他通用夹具，以缩短生产准备时间，节省生产费用。

在成批生产时可以考虑采用专用夹具，同时要求夹具的结构简单。

②装夹零件要方便可靠，避免采用占机人工调整的装夹方式，以缩短辅助时间，尽量采用液压、气动或多工位夹具，以提高生产效率。

③在数控机床上使用的夹具，要能够安装准确，能保证工件和机床坐标系的相对位置和尺寸，力求设计基准、工艺基准与编程原点统一，以减少基准不重合误差和数控编程中的计算工作量。

④尽量减少装夹次数，做到一次装夹后完成全部零件表面的加工或大多数表面的加工，以减少装夹误差，提高加工表面之间的相互位置精度，达到充分提高数控机床效率的目的。

（3）工件的定位

工件定位，就是要使工件在夹具中占据某个确定的正确加工位置。

①六点定位原理

工件在空间有六个自由度，即沿X、Y、Z三个坐标方向的移动自由度和绕X、Y、Z三个移动轴的旋转自由度A、B、C，如图3-3所示。

要确定工件在空间的位置，需要按一定的要求安排六个支撑点也就是通常所说的定位元件，以限制加工工件的自由度，这就是工件定位的“六点定位原理”。

需要指出的是，工件形状不同，定位表面不同，定位点的布置情况也各不相同。

图3-3工件在空间的六个自由度

②限制自由度与工件加工要求的关系

根据工件加工表面的不同加工要求，有些自由度对加工要求有影响，有些自由度对加工要求无影响，对加工要求有影响的自由度必须限制，而不影响加工要求的自由度不必限制。

③完全定位与不完全定位

工件的六个自由度都被限制的定位成为完全定位，工件被限制的自由度少于六个，但不影响加工要求的定位，成为不完全定位，完全定位和不完全定位是实际加工中工件最常用的定位方式。

④工件安装的基本原则

在数控机床上工件安装的原则与普通机床相同，也要合理地选择定位基准和夹紧方案。

为了提高数控机床的效率，在确定定位基准与夹紧方案时应注意以下几点：

a）力求设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一。

b）尽量减少装夹次数，尽可能在一次定位和装夹后就能加工出全部待加工表面。

c）避免采用占机调整式方案，以充分发挥数控机床的效能。

（4）工件的夹紧

金属切削加工过程中，为保证工件定位时确定的正确位置，防止工件在切削力、离心力、惯性力或重力等作用下产生位移和振动，必须将工件夹紧。

这种保证加工精度和安全生产的装置称为夹紧装置。

①对夹紧的基本要求

a）工件在夹紧过程中，不能改变工件定位后所占据的正确位置。

b）夹紧力的大小适当，既要保证工件在加工过程中的位置不能发生任何变动，又要使工件不产生大的夹紧变形；

同时也要使得加工振动现象尽可能小。

c）操作方便、省力、安全。

d）夹紧装置的自动化程度及复杂程度，应与工件的批量大小相适应。

②夹紧力方向和夹紧点的确定

a）夹紧力应尽可能朝向主要定位基准，这样可以保证夹紧工件时不破坏工件的定位，影响工件的加工精度要求。

b）夹紧力方向应有利于减少夹紧力，要求能够在最小的夹紧力作用下，完成零件的加工过程。

c）夹紧力的作用点应选在工件刚性较好的方向和方位上，这一原则对刚性较差的零件特别重要，可以保证零件的夹紧变形量最小。

d）夹紧力作用点应尽量靠近零件的加工表面，保证主要夹紧力的作用点与加工表面之间的距离最短，可有效提高零件装夹的刚性，减少加工过程中的振动。

e）夹紧力的作用方向应在定位支撑的有效范围内，不破坏零件的定位要求。

3.3机床及工艺装备的选择

在对机床的选择中，我们应该考虑一些因素：

（1）机床规格应与工件的外形尺寸相适应，及大件用大机床，小件用小机床。

（2）机床精度应与工件加工精度要求相适应。

（3）机床的生产效率应与工件的生产类型相适应。

在确定数控机床加工时应注意不同类型的零件应选用不同的机床，本零件选择大连数控铣床XD-40，而数控系统是使用FANUC0iMate-MB。

由于选择的是铣床，加工坐标系容易产生偏差，所以在加工中对刀要特别注意对刀精度。

3.3.1夹具的选择

机床夹具的种类很多，按使用的机床类型分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、加工中心夹具等。

而按专门化程度划分来说，该零件使用的是立式加工中心。

零件又属于平面类零件，应使用通用夹具，通用夹具是已经标准化、无需调整或稍加调整就可以用来装夹不同工件的夹具，这里我们使用的是通用压板夹具。

3.3.2刀具选择

选择合适的刀具和参数，对于金属切削加工，能起到事半功倍的效果。

刀具材料选用硬质合金，钻头选用高速钢。

铣刀种类繁多，在使用时要根据加工部位、表面粗糙度、精度等来选用，根据图形的精度和加工部位来看。

φ6整体合金刀具为精加工用刀具，一般情况下不做粗加工，如果加工中出现尖叫，或者是连续冲击声，这种现象表明切削参数选用不合理，充分冷却在整个过程中是必不可少的。

φ20的立铣刀应采用侧固刀柄，φ10的立铣刀应采用强力弹簧夹套刀柄；

φ10球头刀和φ5球头刀可采用热装刀柄；

φ8钻头、φ10钻头、φ14钻头和φ16钻头应采用弹簧夹套刀柄。

对于刀具使用，要兼顾粗、精加工分开原则，防止精加工刀具尽早磨损。

机夹立铣刀，由于有螺旋升角，铣刀侧刃直线性不好，不适合精加工。

整体硬质合金刀侧刃直线性好，精度高，适合精加工使用，粗加工阶段，应尽可能不用φ6的整体硬质合金铣刀，以备精加工使用。

φ20立铣刀，用于底面粗加工和轮廓粗加工。

φ10立铣刀，用于底平面精加工以及上平面的精加工。

φ10球头铣刀，轮廓半精加工

φ5球头铣刀，用于内外轮廓半精加工以及型腔曲面的精加工。

φ6整体硬质合金立铣刀，用于型腔内平面精加工。

φ8钻头，用于钻4-φ8通孔。

φ10钻头，用于钻19-φ10孔。

φ14钻头，用于钻4-φ14孔

φ16钻头，用于钻4-φ16沉头孔。

3.4确定工艺路线

（1）工序的划分

在数控机床上加工零件与普通机加工相比，工序可以比较集中。

根据数控加工的特点，数控加工工序的划分有几种方法。

加工该零件按粗、精加工划分工序，根据工件的加工精度要求、刚度和变形等因素，将零件的粗、精加工分开，先粗加工，后精加工。

（2）工步的划分

划分工步主要是从加工精度和效率方面考虑。

合理的工艺不仅要保证加工出符合