【文章內(nèi)容簡介】 度等方面有決定性的影響。高速、高效和高精度技術(shù)是機床技術(shù)的發(fā)展目標。零件加工程序的編制是實現(xiàn)數(shù)控加工的重要環(huán)節(jié)，對于產(chǎn)品質(zhì)量的控制有著重要的作用。特別是對于復雜零件加工，其編程工作的重要性甚至高于數(shù)控機床本身。以便充分發(fā)揮6數(shù)控機床的性能，獲得更高的加工效率和質(zhì)量。當今的數(shù)控機床已經(jīng)在機械加工部門占有非常重要的地位，是柔性制造系統(tǒng)、計算機集成制造系統(tǒng)、自動化工廠的基本構(gòu)成單位。努力發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)，向著更高層次的自動化、柔性化、敏捷化、網(wǎng)絡化和數(shù)字化制造方向推進，是當前機械制造業(yè)的發(fā)展方向。 數(shù)控銑削加工技術(shù)數(shù)控銑削加工是以銑削為加工方式的數(shù)控機床加工，包括數(shù)控銑床、加工中心加工等。在數(shù)控機床中所占的比例比較大，在航空航天、汽車制造、一般機械制造加工和模具制造業(yè)中應用非常廣泛。數(shù)控銑削加工中心的特點如下：(1)加工精度高。在加工中心上加工，其工序高度集中，一次裝夾即可加工出零件上大部分甚至全部表面，避免了工件多次裝夾所產(chǎn)生的裝夾誤差，因此，加工表加工中心面之間能獲得較高的相互位置精度。同時，加工中心多采用半閉環(huán)，甚至全閉環(huán)的位置補償功能，有較高的定位精度和重復定位精度，在加工過程中產(chǎn)生的尺寸誤差能及時得到補償，與普通機床相比，能獲得較高的尺寸精度。(2)精度穩(wěn)定。整個加工過程由程序自動控制，不受操作者人為因素的影響。同時，沒有凸輪、靠模等硬件，省去了制造和使用中磨損等所造成的誤差，加上機床的位置補償功能和較高的定位精度和重復定位精度，加工出的零件尺寸一致性好。(3)效率高。一次裝夾能完成較多表面的加工，減少了多次裝夾工件所需的輔助時間。同時，減少了工件在機床與機床之間、車間與車間之間的周轉(zhuǎn)次數(shù)和運輸工作量。(4)表面質(zhì)量好。加工中心主軸轉(zhuǎn)速加工中心和各軸進給量均是無級調(diào)速，有的甚至具有自適應控制功能，能隨刀具和工件材質(zhì)及刀具參數(shù)的變化，把切削參數(shù)調(diào)整到最佳數(shù)值，從而提高了各加工表面的質(zhì)量。(5)軟件適應性大。零件每個工序的加工內(nèi)容、機床切削用量、工藝參數(shù)都可以編人程序，可以隨時修改，這給新產(chǎn)品試制，實行新的工藝流程和試驗提供了方便。7 本課題的主要任務給定樣圖如圖 所示。圖 零件樣圖根據(jù)圖 需要完成以下五項內(nèi)容：（1）繪制零件二維圖及三維圖；（2）分析零件結(jié)構(gòu)、技術(shù)要求等；（3）對零件進行工藝分析；（4）制定合理的加工方案；（5）運用 Mastercam 繪制出零件的三維圖及仿真加工。2 零件的三維造型設計 軟件的選擇選擇 MasterCAM X5 軟件進行造型及編程。Mastercam 是美國 CNC software 公司開發(fā)的基于 PC 平臺的 CAD/CAM 軟件，由于它對硬件要求不高，且操作靈活、易學易用并有良好的價格性能比，因而深受廣大企業(yè)用戶和工程技術(shù)人員的歡迎。目前，在各種 CAD/CAM 軟件8中其裝機量居世界第一。Mastercam 是一套全面服務于制造業(yè)的數(shù)控加工軟件，它包括設（Design） 、車削（Lathe） 、銑削（Mill）與線切割（Wire）四個模塊。其中設計模塊主要用于繪圖和加工零件造型；車削模塊主要用于生成車削加工刀具路徑；銑削模塊主要用于生成銑削加工的刀具路徑；線切割模塊主要用于生成電火花與線切割的加工路徑。其中后三個模塊內(nèi)也包括設計模塊中的完整設計功能。Mastercam的銑削功能模塊（Mill）是在生產(chǎn)實踐中運用得最多最廣泛的數(shù)控編程模塊。它主要的功能有：具有完整的曲線曲面建模功能，便于建立 2D、3D 幾何模型；能高效地編制各種銑削加工程序；用它可快速設計加工零件，還可以組織、管理相關的文檔；Mastercam 的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器，可與任何 CAD 系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，這些轉(zhuǎn)換器包括：Ascii、 STEP、Autodesk、IGES、Parasld、STL、VDA、SAT、ProE 等。 零件的三維造型設計 繪制頂蓋（1）繪制草圖運用曲線功能，繪制出頂蓋的草圖曲線如圖 所示。圖 草圖（ 2） 實 體 旋 轉(zhuǎn)運 用 “實 體 旋 轉(zhuǎn) ”工 具 ， 對 草 圖 進 行 旋 轉(zhuǎn) 。 最 終 得 到 如 圖 所 示 的 頂蓋 圖 形 。9圖 頂蓋圖形（3）實體切割1）繪制草圖運用曲線功能繪制出如圖 所示草圖。圖 切割草圖2）實體切割單擊“擠出實體”工具，然后拾取上圖中左側(cè)的曲線，在彈出的對話框中設置如圖 所示參數(shù)。然后單擊確定，最后得到如圖 所示三維實體。10圖 參數(shù)設置圖 三維實體 底座的繪制（1）繪制草圖運用曲線功能，繪制出如圖 所示的草圖。11圖 底座草圖（2）拉伸實體運 用 “擠 出 實 體 ”工 具 ， 對 草 圖 進 行 拉 伸 ， 拉 伸 距 離 均 為 。 最 終得 到 如 圖 所 示 的 底 座 圖 形 。圖 底座實體的生成 實體的結(jié)合頂蓋和底座生成之后，需要先將兩實體進行結(jié)合為一體，這樣方便后續(xù)的裁剪時更好的拾取體。選擇“布爾運算結(jié)合”功能，分別拾取凸臺實體和底座實體，然后按下回車鍵，即可將兩實體合為一體。最終得到的效果圖如圖 所示。12圖 結(jié)合體 圓角的生成運用“實體倒圓角” 、 “面與面倒圓角”等功能對外形進行倒圓角，最后得到的三維實體如圖 所示。圖 倒圓角后的三位實體 實體抽殼單擊“實體抽殼”工具，選擇需要抽殼的實體，然后在對話框中設置如圖 所示參數(shù)，單擊“確定”后得到如圖 所示三維。圖 參數(shù)設置13圖 抽殼后的實體 開口（1）繪制草圖按照樣圖中曲線，繪制出切開口的曲線，如圖 中內(nèi)側(cè)曲線所示。圖 切開口草圖（2）切割選擇“擠出實體”功能，拾取草圖，然后進行切割，完成后將得到如圖14 所示樣圖。圖 切開口后的實體 六邊形凸臺的生成（1）草圖的繪制運用曲線功能繪制出六邊形凸臺的曲線如圖 所示。圖 六邊形凸凸臺曲線（2）拉伸實體選擇“擠出實體”功能，拾取草圖，然后進行拉伸，完成后將得到如圖 所示三維實體。15圖 六邊形凸臺繪制后的三維實體 孔的生成同理運用擠出實體功能，最后得到的三維實體如圖 所示。圖 孔生成后的最終三維圖 本章小結(jié)到此為止，該零件的三維實體已經(jīng)全部繪制完成?；仡櫼陨系睦L制步驟，可以知道本次造型設計主要運用 Mastercam 中的功能有：曲線、擠出實體、倒圓角、布爾運算 結(jié)合等功能，總的來說該零件的造型比較簡單，適合初學者學16習。3 零件的工藝規(guī)程設計 零件的工藝分析如圖 所示為件二維圖（圖中有不清晰之處請參見附圖） 。零件材料為 45鋼，單件生產(chǎn)，試運用所學知識確定零件的數(shù)控加工工藝及程序的編制。 零件二維圖 零件的結(jié)構(gòu)特點工藝性分析從圖 零件二維圖及圖 零件三維圖分析得知，該零件的結(jié)構(gòu)主要有底座、凸臺、型腔、孔等部位組成，該零件涉及到曲面加工，在普通機床上難以加工，需要在數(shù)控機床上進行，在編程時，使用手工編程存在一定的難度，因此需要采用輔助軟件進行編程。零件無公差標注要求，故只需要將產(chǎn)品外形加工到位即可，表面粗糙度控制在 。 毛坯的選擇毛坯是用來加工各種工件的坯料,毛坯的生產(chǎn)方法主要有:鑄造、鍛造、焊接、沖壓件,以及各種型材也可以用作毛坯。根據(jù)其零件的結(jié)構(gòu)特性，確定該零件的毛坯類型為型材，毛坯材料為 45 鋼，17毛坯尺寸為 544020mm。 定位基準的選擇（1）粗基準的選擇：選擇毛坯上下表面中任意一面以及零件的外輪廓其中一對邊為粗基準，銑型腔及鉆中間的孔。（2）精基準的選擇：以型腔底部及側(cè)面為精基準定位，銑凸臺，外形部位。 裝夾方式的選擇該零件需要進行三次裝夾方能完成加工。第一次裝夾時，銑削零件的上下表面，控制尺寸 ，可直接采用虎鉗進行裝夾；第二次裝夾時銑削型腔及鉆孔，此次裝夾也可直接采用虎鉗裝夾；第三次裝夾時銑削凸臺及外輪廓，此次裝夾需要設計專用夾具進行裝夾方能完成。 工序及工步的劃分工序 1：制造毛坯 504020mm 板材。工序 2：銑上下表面，控制尺寸 。工序 3：銑型腔、鉆孔。 工步 1：開粗； 工步 2：半精加工壁邊及型腔內(nèi)的六邊形凸臺輪廓； 工步 3：精加工腔底及六邊形凸臺表面； 工步 4：精加工壁邊及半精加工型腔喇叭錐面； 工步 5：精修六邊形凸臺輪廓； 工步 6：精加工喇叭錐面； 工步 7：鉆中心孔； 工步 8：鉆底孔； 工步 9：鉸孔；工序 4：銑凸臺及外形。 工步 1：開粗； 工步 2：精加工外輪廓； 工步 3：半精加工凸臺輪廓； 工步 4：精加工凸臺交接面； 工步 5：精加工凸臺及圓角；工序 5：去毛刺。工序 6：檢驗。18 刀具的選擇根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點、加工余量、尺寸精度及表面粗糙度等技術(shù)要求，確定該零件的刀具如表 所示。表 數(shù)控加工刀具卡片工序號刀具編號刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面刀尖半徑/mmT01 Ф16 圓鼻刀 1 開粗 T02 Ф4 圓鼻刀 1半精加工壁邊及型腔內(nèi)的六邊形凸臺輪廓T03 Ф6 平底刀 1 精加工腔底及六邊形凸臺表面T04 Ф2 圓鼻刀 1精加工壁邊及半精加工型腔喇叭錐面T05 Ф1 平底刀 1 精修六邊形凸臺輪廓T06 Ф2 球刀 1 精加工喇叭錐面 1T07 Ф3 中心鉆 1 鉆中心孔T08 麻花鉆 1 鉆底孔3T09 Ф8 鉸刀 1 鉸孔T01 Ф16 圓鼻刀 1 開粗 T02 Ф3 平底刀 1 精加工外輪廓及交接面T03 Ф2 球刀 1 精加工凸臺及圓角4T04 Ф6 圓鼻刀 1 半精加工凸臺輪廓 切削用量的選擇銑削用量的選擇原則是：“在保證加工質(zhì)量的前提下，充分發(fā)揮機床工作效能和刀具切削性能” 。在工藝系統(tǒng)剛性所允許的條件下，首先應盡可能選擇較大的銑削深度 ap 和銑削寬度 ac；其次選擇較大的每齒進給量 fz；最后根據(jù)所選定的耐用度計算銑削速度 vc 。（1）銑削深度 ap 和銑削寬度 ac 的選擇對于端銑刀，選擇吃刀量的原則是：當加工余量≤8mm，且工