【導(dǎo)讀】元以及集成制造系統(tǒng)等得到了廣泛應(yīng)用。切割、電火花加工等，其中數(shù)控銑削是復(fù)雜多變零件的主要加工方法。括刀具的形狀和尺寸、切削用量、走刀路徑等工藝信息。無論是手工編程或計算機。程解決方案，它為用戶的產(chǎn)品設(shè)計及加工過程提供了數(shù)字化造型和驗證手段。輕松實現(xiàn)各種復(fù)雜實體及造型的建構(gòu)和實體的加工。它在誕生之初主要基于工作。長，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計的一個主流應(yīng)用?？梢耘囵B(yǎng)對本軟件的操作能力。隨著社會多產(chǎn)品多樣化需求的增強，產(chǎn)品品種增多，產(chǎn)品更新?lián)Q代。一般認(rèn)為UGNX是業(yè)界中比較有代表性的數(shù)控軟件。其中UGCAM即加工制造。模塊，是UG的重要模塊之一，具有舉足輕重的地位。其主要功能是承擔(dān)交互式圖。UGCAM最具特點的是其功能強大的刀具軌跡生成方法?？蓪螐埱婊蚨鄰埱孢B續(xù)加工；對刀具的移動提供最大程度的控制。運動范圍，并執(zhí)行在曲面輪廓銑削加工中的過切檢查。UG/Verify使用UG/CAM定義的BLANK作。5）鑄造后毛坯要進行時效處理。

　　

【正文】 圖 Cycle Dwell 單擊“秒”，系統(tǒng)彈出的對話框中設(shè)置停留時間為 3 秒。單擊確定，系統(tǒng)返回“ Cycle 參數(shù)”對話框，如圖 所示， 圖 確定 Cycle參數(shù) 單擊確定按鈕，即完成了循環(huán)的參數(shù)設(shè)定。系統(tǒng)返回“ DRILLING(鉆 )”對話框。單擊 “生成刀軌”圖標(biāo)，系統(tǒng)生成操作。然后單擊確定按鈕，完成鉆孔操作。單擊“刀軌確認(rèn)”按鈕，進入“可視化刀軌軌跡”對話框，選擇“ 2D 動態(tài)”仿真對話框，切削仿真后工件的模型如圖 所示 50 圖 切削仿真后的模型圖 軸承座下底面孔的加工 對軸承座下底面孔的加工，因為加工面的改變，需重新設(shè)定加工坐標(biāo)系和定義加工幾何體，方法和前面介紹的大致一樣。此處不重復(fù)介紹。在底平面的孔系中，其中兩個φ 8 ? mm 定位銷孔，與銷要過渡配合，精度達到 IT8，要先鉆后 鉸才能達到要求。在創(chuàng)建鉸孔加工過程中與鉆孔加工部同的兩點是，在“創(chuàng)建操作”對話框中，類型選擇“ drill” ,子類型選擇“ REAMING(鉸孔 )”圖標(biāo)，各參數(shù)如圖 中所示，參數(shù)設(shè)定完成后，單擊確定按鈕，進入“ REAMING(鉸孔 )”對話框，鉸孔加工與鉆孔加工第二點不同之處在于“循環(huán)”處選擇“標(biāo)準(zhǔn)鏜”如圖 所示，其它參數(shù)設(shè)置都和鉆孔加工中的操作設(shè)置一樣。 對锪φ 13mm 孔的加工創(chuàng)建操作與鉆孔的加工創(chuàng)建操作一樣。故此處就不作介紹，最后的切削仿真模型圖如圖 所示。 51 圖 鉸孔的創(chuàng)建操作對話框 圖 鉸孔參數(shù)設(shè)置對話框 圖 下底面孔的仿真模型圖 52 NC 程序的輸出 UG NX 的加工后置處理模塊使用戶可方便地建立自己的加工后置處理程序，該模塊適用于目前世界上幾乎所有主流 NC 機床和加工中心，該模塊在多年的應(yīng)用實踐中已被證明適用于２～５軸或更多軸的銑削加工、２～４軸的車削加工和 電火花切割 。 （ 1）后置處理 利用后置處理功能，根據(jù)加工的實際需要，既可以對整個加工過程中某個操作的刀軌轉(zhuǎn)化成 NC 程序，也可以對所 有操作的刀軌轉(zhuǎn)化成 NC 程序。 本工件后置處理操作是用制作好的后置處理文件來轉(zhuǎn)化刀軌為數(shù)控 NC 程序。 此處以軸承座的上底面和側(cè)面加工為例，進行后置處理操作如下： ① 在操作導(dǎo)航器窗口，選擇前面成功生成刀軌的所有操作，在工具條中單擊“后處理”圖標(biāo)，出現(xiàn)“后處理”對話框，如圖 所示，在“可用機床”的列表中選擇前面制作好的后處理文件“ MILL_3_AXIS”。 圖 ② 輸出文件名可以允許默認(rèn)的路徑名，也可以通過“瀏覽”設(shè)定 NC 程序安放路徑。 ③ 在單位中選擇“公制 /部 件”選項，以方便其后進行的在宇龍數(shù)控加工仿真系統(tǒng)中仿真，使得兩者的單位統(tǒng)一。 ④ 單擊“應(yīng)用”，稍等，即出現(xiàn)如圖 所示的帶“ .ptp”后綴名的 NC 程 53 序。 圖 NC程序 （ 2）程序檢查和添加注釋信息 對于生成的 NC 程序進行檢查時，一般主要兩個方面。 ① 對于數(shù)控機床中數(shù)控系統(tǒng)特殊的編程格式，可以利用記事本進行添加、刪減和調(diào)整等操作。 ② 一般需要對程序名稱、關(guān)鍵程序段、使用的刀具補充做好相應(yīng)的信息說明，根據(jù)規(guī)定和編程習(xí)慣而定，沒有統(tǒng)一的格式，目的是確保程序的正確性，增加可讀性。 54 6 數(shù)控加工仿真 數(shù)控機床加工零件是靠數(shù)控指令程序控制完成的。為確保數(shù)控程序的正確性，防止加工過程中干涉和碰撞的發(fā)生，在實際生產(chǎn)中，常采用試切的方法進行檢驗。但這種方法費工費料，代價昂貴，使生產(chǎn)成本上升，增加了產(chǎn)品加工時間和生產(chǎn)周期，并且，試切要占用數(shù)控機床和加工現(xiàn)場。為此，人們一直在研究能逐步代替試切的計算機仿真方法，并在試切環(huán)境的模型化、仿真計算和圖形顯示等方面取得了重要的進展，目前正向提高模型的精確度、仿真計算實時化和改善圖形顯示的真實感等方向發(fā)展。數(shù)控加工仿真利用計算 機來模擬實際的加工過程，是驗證數(shù)控加工程序的可靠性和預(yù)測切削過程的有力工具，以減少工件的試切，提高生產(chǎn)效率。 在此，對本文的零件進行數(shù)控加工仿真選用 宇龍 數(shù)控加工 仿真軟件 系統(tǒng)進行分解和操作。 零件的選擇設(shè)置 （ 1) 啟動宇龍 數(shù)控加工 仿真軟件， 進入主頁面，單擊“選擇機床 ” 圖標(biāo)， 選擇 FANUC 0i 數(shù)控系統(tǒng)和 北京第一 機床廠 XKA714/B 立式加工中心。如圖 所示。 圖 選擇機床的設(shè)置 單擊確定后，進入了該機床的操作界面， 宇龍數(shù)控加工仿真系統(tǒng)的數(shù)控機床操作面板由 LCD/MDI 面板和 機床操作面板兩部分組成，如圖 所示。 LCD/MDI 面板為模擬 LCD 顯示器和一個 MDI 鍵盤構(gòu)成（上半部分），用于顯示和編輯機床控制器內(nèi)部的各類參數(shù)和數(shù)控程序；機床操作面板（下半部分）則由若干操作按鈕組成， 55 用于直接對仿真機床系統(tǒng)進行激活、回零、控制操作和狀態(tài)設(shè)定等。 圖 FANUC 0i標(biāo)準(zhǔn)銑床系統(tǒng)面板 （ 2) 定義毛坯的外形、材料和尺寸，如圖 所示 。然后單擊“選擇夾具”，在“選擇夾具”對話框中，毛坯選擇剛剛定義的毛坯 1,夾具選擇平口鉗，設(shè)置如圖 所示。 圖 56 圖 選擇夾具的設(shè)置 （ 3） 然后進行刀具設(shè)置， 單擊“選擇刀具”，在其對話框中 選擇刀 具 、刀柄的形狀以及刀尖半徑和刀具長度；如圖 所示 圖 選擇刀具的設(shè)置 （ 4）放置零件：單擊工具欄中“放置零件”圖標(biāo)，系統(tǒng)彈出選擇選擇零件對話框，選擇前面建好的毛坯 1，單擊確定，放置零件完成，系統(tǒng)就顯示到機床的操作界面中，如圖 所示。 57 圖 放置零件 （ 1）機床準(zhǔn)備 機床準(zhǔn)備是指進入數(shù)控加工仿真系統(tǒng)后，針對機床操作面板，釋放急停、啟 動機床驅(qū)動和各軸回零的過程。進入本仿真加工系統(tǒng)后，就如同面對實際機床，準(zhǔn)備開機的狀態(tài)。 （ 2）機床回參考點 在回零指示狀態(tài)下（回零模式），選擇操作面板上的 X 軸，點擊“ +”按鈕，此時 X軸將回零，當(dāng)回到機床參考點時，相應(yīng)操作面板上“ X 原點燈”的指示燈亮，同時 LCD上的 X 坐標(biāo)變?yōu)椤?”， 依次用鼠標(biāo)右鍵點擊 Y， Z 軸，再分別點擊“ +”按鈕，可以將 Y 和 Z 軸也回零，回零結(jié)束時 LCD 顯示的坐標(biāo)值（ XYZ：,）和操作面板上的指示燈亮為回零狀態(tài)，機床運動部件（銑床主軸、）為返回到機床參 考點，故稱為回零，如圖 所示。 58 圖 機床回零 （ 3）對刀 數(shù)控程序一般按工件坐標(biāo)系編程，對刀的過程就是建立工件加工坐標(biāo)系與機床坐標(biāo)系之間關(guān)系的過程。在本文中，將工件上表面左下角（或工件上表面中心）設(shè)為工件坐標(biāo)系原點， 完成 X， Y 方向?qū)Φ逗螅c擊菜單“塞尺檢查 /收回塞尺”將塞尺收回；點擊操作面板手動操作按鈕，機床切換到 JOG 手動方式，選擇 Z軸，將主軸提起，再點擊菜單“機床 /拆除工具”拆除基準(zhǔn)工具，裝上銑削刀具，準(zhǔn)備 Z 向?qū)Φ?。操作結(jié)果如圖 所示。 （ 4）設(shè)置工件加工坐標(biāo)系 通過對 刀得到的坐標(biāo)值（ X、 Y、 Z）即為工件坐標(biāo)系原點在機床坐標(biāo)系中的坐標(biāo)值。要將此點作為工件坐標(biāo)系原點，還需要一步工作，即采用坐標(biāo)偏移指令 G92或 G54~G59 來認(rèn)可。本文采用 G54 工件坐標(biāo)系。則只要將對刀數(shù)據(jù)（ XYZ）送入相應(yīng)的參數(shù)中即可。這里以對刀獲得的數(shù)據(jù)來說明設(shè)置的過程。我們以工件上表面左下角作為工件坐標(biāo)系原點，并設(shè)入 G54 工件坐標(biāo)系。如圖 所示。 59 圖 對刀參數(shù)設(shè)置 圖 工件坐標(biāo)系的設(shè)置 NG 程序的導(dǎo)入和加工 在本文的仿真加工 中，以軸承座的上底面和側(cè)面的加工為例進行演示操作。其它加工操作與其大致一樣。 由于程序很長不易在 MDI 面板上逐行手工輸入，可以在數(shù)控仿真操作系統(tǒng)下直接導(dǎo)入由 UG CAM 后處理生成 NC 程序。首先將數(shù)控仿真系統(tǒng)置于 “ 編輯方式 ” ，在“PROG” 狀態(tài)下，選擇系統(tǒng)軟按鍵 “ 操作 /F 檢索 /READ” ；再給程序明名為 O0003；在單擊 “EXEC” 軟鍵就可看到導(dǎo)入的 NC 程序。程序?qū)牒笠獙Τ绦?進行認(rèn)真的檢查 ， 確認(rèn)無誤后， 在 “ 自動方式 ” 下就可以進行零件仿真加工 如圖 所示 。 圖 仿真加工效果圖 60 7 夾具設(shè)計 夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程地切削加工、 熱處理、裝配等工藝過程中。 機床夾具按在不同生產(chǎn)類型中的通用性，可以分為通用夾具 . 專用夾具 . 可調(diào)夾具 . 組合夾具等。為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，采用 4個工件同時加工，并根據(jù)零件圖實際需要，需要設(shè)計加工 M4螺紋的夾具。 （ 1）保證工件的加工精度 專用夾具應(yīng)有合理的定位方案，標(biāo)注合適的尺寸、公差和技術(shù)要求，并進行必要的精度分析，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 （ 2）提高生產(chǎn)效率 應(yīng)根據(jù) 工件生產(chǎn)批量的大小設(shè)計不同復(fù)雜程度的高效夾具，以縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率。 （ 3）工藝性好 專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單、合理，便于加工、裝配、檢驗和維修。 專用夾具的制造屬于單件生產(chǎn)。當(dāng)最終精度由調(diào)整或修配保證時，夾具上應(yīng)設(shè)置調(diào)整或修配結(jié)構(gòu)，如設(shè)置適當(dāng)?shù)恼{(diào)整間隙，采用可修磨的墊片等。 （ 4）使用性好 專用夾具的操作應(yīng)簡便、省力、安全可靠，排屑應(yīng)方便，必要時可設(shè)置排屑結(jié)構(gòu)。 （ 5）經(jīng)濟性好 除考慮專用夾具本身結(jié)構(gòu)簡單、標(biāo)準(zhǔn)化程度高、成本低廉外。還應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)對夾具方案進行必要的經(jīng)濟分析，以提高夾具在生產(chǎn)中的經(jīng)濟 效益。 (1) 定位基準(zhǔn)的選擇 據(jù)《夾具手冊》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進行加工。 61 圖 定位分析 (一 ) 方案一如圖 所示 1 面也就是整個軸承座的截面定位限制兩個自由度。 2 面是軸承座的地面定位限制三個自由度 3 面是側(cè)面定位限制一個自由度。 圖 定位分析（二） 方案二如圖 所示 1 面是軸承座的底面限制三個自由度。 2 面是側(cè)面限制一個自由度。 3 面是軸承孔外端面定位限制兩個自由度。 方案比較：方案一：是按照基準(zhǔn)統(tǒng)一及基準(zhǔn)重合原則確定的，有利于夾具的設(shè)計制造，加緊力方向指向定位元件剛性較大的方向，定位相對簡單。 方案二：是是按照基準(zhǔn)統(tǒng)一原則確定的，有利于夾具的設(shè)計制造，但不容易保 62 證空的軸線與外圓對稱面的重合，鉆頭進給的的軸向力完全由定位元件承受，很容易引起變形。 本工序車 216。 216。35 內(nèi)圓弧面，加工的切削力主要是刀頭進給時的軸向力和鉆削扭矩，樣工件軸向幾乎沒有切削力，所需要的加緊力不是很大。綜合考慮兩個方案的優(yōu)缺點，及加工的具體情況，采用方案一。 （ 2）定位元件的設(shè)計 通過方案一來選擇設(shè)計定位元件 限制 1平面的元件三維圖如圖 所示 圖 定位元件 1 限制 3 面的元件三維圖如圖 所示 63 圖 定位元件 2 （ 3）夾緊元件的設(shè)計 根據(jù)夾緊力的方向應(yīng)朝向主要限位面和作用點應(yīng)落在定位元件的支承范圍內(nèi)的原則，夾具體壓板應(yīng)具有可調(diào)節(jié)性，壓板面應(yīng)當(dāng)與 V 形塊的側(cè)面平行。為減少夾具的安裝誤差，宜采用有可調(diào)節(jié)螺母。所以夾緊元件由一個 V 型塊給軸承座頂端一個向下的力來使工件加緊，而后的螺桿是為了在裝卸工件方便所做的設(shè)計。整個如圖 圖 夾緊元件 由于夾具零件都是固定在夾具體上面的，所以應(yīng)該選擇螺釘，由于夾具的設(shè)計尺寸面的寬度多為 15 或者 20cm，尺寸較小，為了滿足強度要求以及在這么小的空間裝配拆裝，故選擇內(nèi)六角圓柱頭螺釘 則整個夾具裝配圖的三維圖 所示 64 圖 夾具裝配圖 (1) 粗車切削力：查《現(xiàn)代機床夾具設(shè)計》 P104 表，得車削切削力計算公式： 圓周分力 Fc = 902 錯誤 !未找到引用源。 錯誤 !未找到引用源。 Kp 徑向分力 Fp = 2383 錯誤 !未找到引用源。 Kp 軸向分力 Ff =3326Kp 其中 錯誤 !未找到引用源。 —— 背吃刀量 (216。30mm) 4mm(216。35 mm) f—— 每轉(zhuǎn)進給量 (216。30 mm) (216。35 mm) Vc— 切削速度 m/min 60(216。30 mm) 40(216。35 mm) Kp— 修正系數(shù) 所以切削 216。30時的各切削力 Fc1= Fp2= Ff3= 切削 216。35時的各切削力 Fc1= Fp2= 65 Ff3= 精車切削力： 錯誤 !未找到引用源。 —— 背吃刀量 (216。30) (216。35) f—— 每轉(zhuǎn)進給量