數(shù)控畢業(yè)論文--零件的制造與工藝及nc銑削加工程序編制

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　本文詳細地闡述了某接頭零件的制造與工藝及NC銑削加工程序編制。</p><p>　　航空類零件因其外形復雜，制造精度高，其工藝編制難度大，用普通機械加工的方法難以勝任這些要求。為利用先進的現(xiàn)代制造技術(shù)，提高加工效率，保證加工質(zhì)量，可采用通用CAD/CAM軟件進行三維建模、數(shù)控加工。</p>

2、<p>　　對于該零件的加工，其工藝是決定制造成敗的關鍵。該零件的制造充分利用了三軸和五軸數(shù)控加工技術(shù)，大大減小了工藝編制的難度。為保證零件加工的經(jīng)濟性，大余量的去除可用普通銑床完成，再通過數(shù)控加工中心完成表面的粗、精加工以及孔的鉆、鉸工序。數(shù)字模型建立與數(shù)控加工是零件加工精度的保證。鑒于UG的強大功能和友好界面，因此在制造過程的規(guī)劃上使用此軟件進行建模和NC銑削程序編制。該零件的三維建模和數(shù)控加工用UG軟件完成。其三維建模用

3、到了線架構(gòu)和曲面設計、自由曲面設計兩大模塊。數(shù)控加工中粗加工為三軸聯(lián)動加工，半精加工和精加工為五軸聯(lián)動加工并生成數(shù)控加工程序。</p><p>　　本文共分為五部分，第一部介紹了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展和用數(shù)控加工零件的一些特點；第二部分詳細介紹了UG軟件如何對零件進行三維建模：第三部分主要講述工藝路線的分析和定制；第四部分系統(tǒng)地說明了NC銑削程序編制；第五部分后置處理生成G代碼。其中二、三、四部分為本文的核心內(nèi)容。<

4、;/p><p>　　關鍵詞：三維建模；機械制造工藝規(guī)程；NC銑削；UG </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　This thesis expatiate the manufacturing process of a certain plane’s tie-in and the process of design

5、ing its NC program.</p><p>　　Because the aeronautical components’ surface is complex, the manufacture precision is high, its craft establishment difficulty is big, these requests are not competent with the o

6、rdinary machining method. In order to use the advanced modern technique of manufacturing, enhance the machining efficiency, guarantee the machining quality, we can use General CAD/CAM software carries on the Three Dimens

7、ional Modeling, the Numerical Control Machining. </p><p>　　Regarding this sample parts’ machining, its craft is the decision of the manufacturing success or failure. The manufacturing of the parts has fully

8、used Five-axis numerical control machining technology, resulting in reducing the difficulty of craft establishment greatly. In order to guarantee the components’ machining the efficiency, the elimination of big allowance

9、 completes with plain-milling machine, then completes the surface roughing, finishing and the hole drilling, reaming through the num</p><p>　　This thesis includes five chapters. The first chapter detailed de

10、scribes how to establish 3D models .The second chapter contains how to analyze and establish technical process. The third chapter is the description of how to establish NC milling sequence. The fourth chapter explains th

11、e virtual manufacturing. The fifth chapter is about the NCpost. The middle three chapters are the key parts of this thesis. Also, this theirs describes something new discovered during the course of design.</p><

12、;p>　　Keywords：3D modeling；technical process；Nc milling； UG</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　1 緒論1</b></p><p><b>　　1.1引言1</b></p><p&

13、gt;　　1.2 鈦合金的應用及其切削加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀1</p><p>　　1.2.1 鈦合金的性能及其應用1</p><p>　　1.3 鈦合金切削加工技術(shù)的發(fā)展概況3</p><p>　　1.3.1 鈦合金切削刀具技術(shù)的發(fā)展概況3</p><p>　　1.3.2 切削液5</p><p>　　1.3.

14、3 表面完整性5</p><p>　　2 零件實體特征建模6</p><p>　　2.1 UG軟件對實體建模6</p><p>　　2.2接頭零件的實體建模過程6</p><p>　　3工藝規(guī)程的編制10</p><p>　　3.1 工藝規(guī)程的制定10</p><p>　　3.1.1

15、工藝分析11</p><p>　　3.1.2毛坯的選擇11</p><p>　　3.1.3基準的選擇12</p><p>　　3.1.4擬定工藝路線12</p><p>　　3.1.5數(shù)控工藝分析16</p><p>　　3.1.6加工余量的確定17</p><p>　　3.1.7熒

16、光檢查17</p><p>　　3.1.8熱處理的確定18</p><p>　　3.2設備選型和選定夾具18</p><p>　　4 零件的數(shù)控加工與程序生成19</p><p>　　4.1零件的操作定義20</p><p>　　4.2 UG編程過程及其參數(shù)設置21</p><p>

17、　　4.3刀位軌跡的生成及刀路仿真26</p><p>　　4.4后置處理27</p><p>　　4.5零件數(shù)控加工程序的生成 （數(shù)控系統(tǒng)：fanuc0）28</p><p>　　4.5.1粗加工部分程序28</p><p>　　4.5.2 精加工部分程序29</p><p><b>　　結(jié)論3

18、1</b></p><p><b>　　參考文獻32</b></p><p><b>　　致謝33</b></p><p><b>　　1 緒論</b></p><p><b>　　1.1引言</b></p><p>

19、;　　鈦合金是航空領域中常用的金屬材料。無論是軍用還是民用飛機鈦合金的用量都相當大。然而鈦合金是典型的難加工材料，切削效率比較低，刀具磨損嚴重，所以不斷努力提高鈦合金的銑削效率和加工質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，一直是航空制造業(yè)多年來為之努力和亟待解決的技術(shù)難題。</p><p>　　1.2 鈦合金的應用及其切削加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1.2.1 鈦合金的性能及其應用</p&g

20、t;<p>　　鈦及鈦合金由于具有比強度高、抗腐蝕性好、耐高溫等一系列突出的優(yōu)點，能夠進行各種方式的零件成形、焊接和機械加工。50年代初期，在一些軍用飛機上開始使用工業(yè)純鈦制造后機身的隔熱板、機層罩、減速板等受力不大的結(jié)構(gòu)件。60年代，鈦合金在飛機結(jié)構(gòu)上的應用，進一步擴大到襟冀滑軋、承力隔框、中冀盒形梁、起落架梁等主要受力結(jié)構(gòu)件中。到70年代，鈦合金在飛機結(jié)構(gòu)上的應用，又從戰(zhàn)斗機擴大到軍用大型轟炸機和運輸機，而且在民用飛機

21、上也開始大量采用鈦合金結(jié)構(gòu)。進入80年代后，民用飛機用鈦逐步增加，并已超過軍用飛機用鈦。對于高速戰(zhàn)斗機，由于高速和高機動性，要求飛機結(jié)構(gòu)盡可能輕，同時還要有耐高溫的能力，實踐證明，鈦合金是最適宜的材料。從美國各時期主力戰(zhàn)機所使用的材料重量比例可以看出，軍用機上復合材料和鈦合金的比例正在不斷加大，而鋁合金的比率呈下降趨勢，鈦合金和復合材料的應用水平已是衡量飛機先進性的重要標志之一。美國王牌戰(zhàn)機F－22所使用的鈦合金的重量比例達到了41%。

22、鈦合金作為飛機機體材料使用的優(yōu)勢主要有以下幾點：1)輕量化，2)節(jié)約空間，3)耐熱性，4)耐蝕性，5)能與碳纖維強化復合材料(CFRP材料)互相相容。</p><p><b>　　1.強度及熱強度高</b></p><p>　　鈦合金的密度小，一般在4.5g/cm 3左右，僅為鋼的60%，而強度高，熱穩(wěn)定性好，高溫強度好。在300℃～500℃溫度下，鈦合金的強度約比鋁

23、合金高10倍。</p><p><b>　　2.低溫性能好</b></p><p>　　鈦合金在低溫和超低溫下，仍能保持其力學性能。如在-100℃和-196℃時TA4的σb分別為893MPa和1207MPa。因此，鈦合金也是一種重要的低溫結(jié)構(gòu)材料。</p><p><b>　　3.抗蝕性好</b></p>&

24、lt;p>　　鈦合金在潮濕的大氣和海水介質(zhì)中工作，其抗蝕性遠優(yōu)于不銹鋼；對點蝕、酸蝕的抵抗能力特別強；對堿、氯化物、硝酸、硫酸等有優(yōu)良的抗腐蝕能力。但鈦對具有還原性氧及鉻鹽介質(zhì)的抗蝕性差。</p><p><b>　　4.化學活性大</b></p><p>　　鈦的化學活性大，與大氣中的O、N、 H、 C02、 CO、水蒸氣、氨氣等產(chǎn)生強烈的化學反應。含碳量大于

25、0.2%時，會在鈦合金中形成硬質(zhì)TiC；溫度較高時，與N作用也會形成TiN硬質(zhì)表層；在600℃以上時，鈦吸收氧形成硬度很高的硬化層；氫含量上升，也會形成脆化層。</p><p><b>　　5.導熱系數(shù)小</b></p><p>　　鈦的導熱系數(shù)λ=15.24W/（m·K），約為鎳的1/4，鐵的1/5，鋁的1/14，而各種鈦合金的導熱系數(shù)比鈦的導熱系數(shù)約下降

26、50%。</p><p><b>　　6.彈性模量小</b></p><p>　　鈦合金的彈性模量約為鋼的1/2，故其剛性差、易變形，不宜制作細長桿和薄壁件，切削時加工表面的回彈量很大，約為不銹鋼的2～3倍，造成刀具后刀面的劇烈摩擦、粘附、粘著磨損。</p><p>　　1.3 鈦合金切削加工技術(shù)的發(fā)展概況</p><p&g

27、t;　　1.3.1 鈦合金切削刀具技術(shù)的發(fā)展概況</p><p>　　1.切削鈦合金時所需要的刀具材料的性能</p><p>　　切削生產(chǎn)率的提高主要是發(fā)展和應用新型的刀具材料的結(jié)果。過去幾十年里，切削刀具有了很大的發(fā)展，包括硬質(zhì)合金涂層，陶瓷，立方氮化硼，多晶金剛石。這些用來加工鑄鐵、鋼和高溫合金是有效的。但是沒有一種刀具能夠改善鈦合金的切削加工性，這是因為切削鈦合金的刀具材料要求具有非

28、常重要的性能，這些包括：1)良好的熱硬性以抵抗很高的應力；2）良好的導熱性以降低熱梯度和熱沖擊；3）良好的化學惰性以降低與鈦發(fā)生化學反應的趨勢；4）良好的韌性和抗疲勞能力以適應切屑分割過程；5）高壓縮，拉伸和剪切強度。</p><p>　　2. 目前用來切削鈦合金的刀具</p><p>　　在幾乎所有的鈦合金切削加工過程中，碳化鎢類（WC/Co）硬質(zhì)合金刀具被認為是性能最好的。在鉆孔和鉸孔

29、過程中高速鋼刀具性能也很好。一些試驗表明所有的硬質(zhì)合金涂層刀具（用TiC，TiCN，TiN-TiC，Al2O3-TiC，TiN-Ti（C，N）-TiC，Al2O3，HfN，和TiB2涂層的硬質(zhì)合金）其磨損率大于那些未涂層的刀具。雖然現(xiàn)在的陶瓷刀具質(zhì)量已經(jīng)得到了提高并且越來越多的用于加工難切削材料，尤其是那些高溫合金（例如鎳基高溫合金），但是由于其導熱性能差、斷裂韌性低并且與鈦發(fā)生反應，所以他們并沒有取代硬質(zhì)合金和高速鋼。超硬切削刀具材料

30、（立方氮化硼和多晶金剛石）在切削鈦合金時的磨損率低，因而顯示出良好的性能。但是他們的應用受到價格的限制。</p><p>　　3. 刀具失效形式和磨損機理的研究現(xiàn)狀</p><p>　　鈦合金切削的刀具失效與磨損機理方面已經(jīng)進行了一些特別的研究。切削鈦合金時刀具材料遭受到的幾種熱和機械沖擊、高切削應力、切削刃附近產(chǎn)生的高溫極大的影響了刀具磨損率，從而影響了刀具壽命。凹口(notching)

31、，刀面磨損(flank wear)，彈坑磨損(crater)，微崩和崩刀(chipping and catastrophic failure)是切削鈦合金時刀具失效的主要形式。這是由高溫、高切削應力、鈦的很強的化學活性，斷續(xù)切屑的形成過程共同作用的結(jié)果。</p><p>　　加工鈦合金時不同的刀具材料對應不同的磨損機理?？偟恼f來溶解擴散、粘著磨損、磨粒磨損和刀具塑性變形還有化學反應存在于各種刀具的磨損過程中。&l

32、t;/p><p>　　4. 切削參數(shù)對刀具壽命的影響</p><p>　　切削速度對刀具壽命的影響最大。刀具壽命在高速切削的條件下非常短，但是隨著切削速度的降低刀具壽命顯著的提高。切深和每齒進給量對刀具壽命的影響也很大。</p><p>　　當切削鈦合金時，刀具幾何角度對刀具壽命有很大的影響。有人認為由大后角（從10到15度）和大的負前角（從-10度到-15度）夠成的刀

33、具比較適合加工鈦合金，與標準的刀具幾何角度相比（-5度前腳和5度后角）可以提高WC/Co類硬質(zhì)合金刀具的壽命。</p><p><b>　　1.3.2 切削液</b></p><p>　　當切削鈦合金時必須使用切削液，這是一個基本的準則。很多學者就以不同的切削液切削鈦合金時對于刀具壽命以及工件表面質(zhì)量等因素的影響這一問題展開了研究。正確的使用冷卻液極大的提高了刀具壽命

34、。油霧冷卻、氣霧冷卻、高壓切削液、低溫切削以及熱管換熱等冷卻潤滑方式也已經(jīng)或正在被研究。</p><p>　　1.3.3 表面完整性</p><p>　　鈦合金通常被用做穩(wěn)定性要求較高的場合，因此必須保證表面完整性。然而在鈦合金切削和磨削過程中，由于其切削性能不好，所以表面很容易被損壞，損傷通常是以微觀裂紋，積屑瘤，塑性變形，熱影響區(qū)，和殘余應力的形式出現(xiàn)。目前已經(jīng)有了一些關于鈦合金表面完

35、整性的研究。當以不恰當?shù)姆绞剑ɡ缡褂帽容^鈍的刀具）切削鈦合金時會產(chǎn)生一個過熱的白色層，這一層的硬度可能比基體材料高或者低。一般來講在切削條件下，表面殘余應力呈現(xiàn)出壓應力并且他們的值隨著切削條件的不同而不同（例如切削速度）。在磨削過程中，不恰當?shù)哪ハ鞴に嚂a(chǎn)生了很多表面殘余拉應力，同時合適的磨削工藝會產(chǎn)生有用的淺的壓應力。在不合適的切削條件下加工出來的表面會被變形和微觀裂紋破壞，從而導致零件的疲勞強度和抗應力腐蝕能力下降。</p&

36、gt;<p>　　2 零件實體特征建模</p><p>　　2.1 UG軟件對實體建模</p><p>　　UG是計算機輔助設計與輔助制造工具軟件,其造型方法分為三大類:一類為線架、二類為曲面、三類為實體,對于銷鎖接頭的建模主要是通過實體造型來實現(xiàn)的,在實體生成和操作中,每一步操作都是建立一個“特征”特征的類型在目錄樹上顯示,采用實體造型時必須現(xiàn)在基準面上建立草圖,再對草圖進

37、行拉伸.旋轉(zhuǎn).放樣等特征造型操作?；静僮骶褪恰袄臁焙汀安紶栠\算”</p><p>　　在UG軟件中特征實體基本造型包括：拉伸體、 回轉(zhuǎn)體 、掃掠向?qū)У取２⑼ㄟ^UG中三維實體轉(zhuǎn)換二維視圖的功能生成二維圖形，并生成圖紙。</p><p>　　2.2接頭零件的實體建模過程</p><p>　　對于該零件的實體建模主要采用的是拉伸體、拔錐、過渡等主要操作。</p&

38、gt;<p>　　拉伸體 ：是將一個輪廓曲線(草圖)根據(jù)指定的方式做拉伸操作用以增加材料的特征。通過拉伸把基本的實體模塊建立出來。</p><p>　　圖2.1 拉伸體示意圖</p><p>　　而在拉伸體中，可以指定拉伸方式。例如：把實體通過布爾操作以指定的形式做拉伸特征。通過實體創(chuàng)建、減、并、相交來確定實體形狀，再通過此命令把局部形狀加工出來</p>

39、;<p>　　圖2.2 拉伸方式示意圖 圖2.3 布爾操作示意圖</p><p>　　拔錐：用于對指定實體表面，從參考點所在平面開始，與拔錐方向成拔錐角度進行拔錐</p><p>　　圖2.4拔錐面示意圖</p><p>　　邊緣圓角 ：是指對實體的若干條邊進行光滑過渡。通過此命令把實

40、體的各條邊按工程要求作過渡處理。</p><p>　　圖2.5 過渡欄示意圖</p><p>　　如圖即為最終的接頭的三維建模 </p><p>　　圖2.6 三維建模示意圖</p><p>　　再用UG的制圖功能將三維圖轉(zhuǎn)換為二維視圖 如圖：</p><p>　　圖 2.7 二維視圖 </p><

41、p><b>　　3工藝規(guī)程的編制</b></p><p>　　3.1 工藝規(guī)程的制定</p><p>　　工藝規(guī)程一般包括工藝過程卡、工藝卡片、工序卡片等文件。為制定出該件合理、經(jīng)濟的工藝規(guī)程須首先對零件進行工藝分析，然后選擇毛坯，定基準，再擬訂工藝路線、確定加工余量、工序尺寸和公差，然后選定切削用量和工藝裝備。</p><p>　　而工

42、藝工程的制定要由所要加工零件的特征所決定，例如：該零件為某型飛機的接頭零件。主要作用是以兩外形工作面加孔定位該零件，用該零件上的孔引導鉆頭鉆孔。如圖3.1所示，主要工作面。</p><p>　　圖3.1 零件外形圖</p><p><b>　　3.1.1工藝分析</b></p><p>　　該工件為左右對稱件，加工時按照一面兩孔定位裝夾，首先在

43、普通的銑床上銑出外形，鉆出三個工藝孔（其中兩個用于定位）在銑出凸臺為了滿足零件在數(shù)控加工過程中的定位、裝夾要求。</p><p>　　圖3.2 工藝分析示意圖</p><p>　　3.1.2毛坯的選擇</p><p>　　依據(jù)毛坯的選擇原則，選擇毛坯時應考慮：</p><p>　?、?零件的力學性能要求 相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其

44、力學性能有所不同。鍛造毛坯，其力學性能高于棒料和鑄件。</p><p>　　⑵ 零件的結(jié)構(gòu)形狀和外輪廓尺寸 形狀復雜、力學性能要求不高可采用鑄鋼件。</p><p>　?、?生產(chǎn)綱領和批量 生產(chǎn)綱領小時（為小批生產(chǎn)），宜采用設備投資小的毛坯制造方法。</p><p>　?、?現(xiàn)場生產(chǎn)條件和發(fā)展 應經(jīng)過技術(shù)經(jīng)濟分析和論證。</p><p>　

45、　依據(jù)以上原則毛坯選擇模鍛件。</p><p>　　3.1.3基準的選擇</p><p>　　1. 粗基準的選擇</p><p>　　由于毛坯的粗加工是依據(jù)劃線進行加工的，且余量很大，故選用毛坯的三個表面定位。</p><p>　　2. 精基準的選擇</p><p>　　該零件是帶孔的、外形簡單一邊帶斜度的，因此孔

46、是其設計基準（也是測量基準）。為保證零件的加工精度，主要依據(jù)“基準重合”原則，以零件上的孔作為定位基準加工零件。因此以一面兩孔定位方式定位。</p><p>　　3.1.4擬定工藝路線</p><p><b>　　確定加工方法</b></p><p>　　確定加工方法時必須根據(jù)被加工表面的精度和粗糙度要求，選定最終加工方法，然后再選定精加工前的

47、一系列準備工序的加工方法，即選定工藝方案，由粗到精逐漸達到要求。</p><p>　　由于樣件的外形面帶角度，為保證精度，需借助數(shù)控加工中心來保證定位精度和加工精度。</p><p>　　安排工序順序 根據(jù)零件的形狀，考慮零件加工的經(jīng)濟性，先對毛坯進行劃線，再按劃線利用普通銑床支去除大部分余量，然后再在數(shù)控加工中心上進行粗、精加工。</p><p>　　由于

48、該零件在數(shù)控加工之前需用普通機械加工的方法去除大部分余量。因其形狀不規(guī)則，在普通銑床上光靠工序尺寸難以保證加工精度，須在機械加工之前安排一道輔助工序——劃線。</p><p>　　然后按照毛坯上已劃好的線在普通銑床上去除大部分余量，以減小在數(shù)控加工中心上的加工時間，節(jié)約成本。將已初步加工完的零件送至數(shù)控加工中心，對一次裝夾好的工件的進行粗、精加工。</p><p>　　工件進行數(shù)控加工完后

49、，還須對數(shù)控加工無法完成的直角、尖角、死角部位進行人工修銼。最后終檢入庫。</p><p>　　3.3 工序安排參考圖</p><p><b>　　工藝方案的優(yōu)選</b></p><p>　　對已進行普通機械加工后的零件，為提高加工效率，簡化工藝，采用五軸聯(lián)動數(shù)控加工中心對零件進行加工。</p><p><b>

50、;　　方案一：</b></p><p><b>　　工序10：下料</b></p><p><b>　　工序20：劃線</b></p><p>　　工序30：鉆3-Ф11孔</p><p>　　工序40：鉸3-Ф12孔</p><p>　　工序50：按劃線粗銑外輪

51、廓</p><p>　　工序60：按劃線粗銑工作面（平面）</p><p>　　工序70：按劃線粗銑側(cè)面輪廓1</p><p>　　工序80：按劃線粗銑側(cè)面輪廓2</p><p>　　工序90：按劃線粗銑內(nèi)型腔</p><p>　　工序100：按劃線去除毛坯兩端多余廢料</p><p>　　工序

52、110：以孔為基準，按數(shù)模粗銑、精銑內(nèi)輪廓</p><p>　　工序120：以孔為基準，按數(shù)模粗銑、精銑外輪廓</p><p>　　工序130：按劃線去除蒙皮工作面的余料</p><p>　　工序140：以孔為基準，按數(shù)模粗銑、精銑蒙皮工作面</p><p>　　工序150：以孔為基準，按數(shù)模粗銑、精銑工作面</p><p

53、>　　工序160：修銼，去毛刺</p><p><b>　　工序170：終檢</b></p><p><b>　　方案二：</b></p><p><b>　　工序10： 下料</b></p><p><b>　　工序20： 劃線</b></p

54、><p>　　工序30： 按劃線粗銑外輪廓</p><p>　　工序40： 按劃線粗銑工作面（平面）輪廓</p><p>　　工序50： 鉆3-Ф11孔</p><p>　　工序60： 鉆3-Ф12孔</p><p>　　工序70： 以孔為基準數(shù)模加工粗銑外形腹板</p><p>　　工序80： 以

55、孔為基準數(shù)模加工粗銑內(nèi)形</p><p>　　工序90： 以孔為基準數(shù)模加工精銑外形</p><p>　　工序100：以孔為基準數(shù)模加工精銑內(nèi)形腹板</p><p>　　工序110：數(shù)模加工外形斜面</p><p>　　工序120：普通銑削補外形</p><p>　　工序130：修銼，去毛刺</p>&l

56、t;p><b>　　工序140：終檢</b></p><p>　　以上兩個工藝方案，經(jīng)過分析得知：方案一，由于數(shù)控中的各道工序均以孔為基準加工，最后所得到的零件精度很高。但問題是各工序以孔為基準需用專用夾具保證，且有些工序（如工序110、120等）很難做到，這無形中增加了加工的難度，提升了加工費用；而方案二中，只有加工兩個主要工作面時以孔為基準保證它的加工精度，其余工序由于精度不需很高

57、，靠數(shù)控系統(tǒng)、機床自身的精度保證也完全能做到。并且在工件的一次裝夾定位中能加工出其余各非主要工作面。相比于方案一，方案二在定位加緊上占有很大優(yōu)勢，確保了既保證加工精度的前提下又降低了加工難度，節(jié)約了成本。故優(yōu)選方案二。</p><p>　　3.1.5數(shù)控工藝分析</p><p>　　由于數(shù)控加工工序一般穿插于零件加工的整個工藝過程中間，要全面考慮，使其與整個工藝過程協(xié)調(diào)的吻合。</p

58、><p><b>　　數(shù)控工序的劃分</b></p><p>　　因該零件主要用數(shù)控機床進行粗、精加工，因而數(shù)控工序的劃分直接影響著零件的加工精度和加工效率。數(shù)控中劃分工序一般有以下幾種方法：</p><p>　　以一次安裝、加工作為一道工序；</p><p>　　以同一把刀具加工的內(nèi)容劃分工序；</p>&l

59、t;p>　　以加工部位劃分工序；</p><p>　　以粗、精加工劃分工序。</p><p>　　在劃分工序時，有時是以一種方法劃分，而有時考慮到零件的結(jié)構(gòu)和工藝性，以一種方法為主、幾種方法綜合運用。該零件的數(shù)控加工工序的劃分就是以③為主，也用到了①、②、④三種方法。主要以加工部位劃分大體工序：分為非主要工作面的加工和主要工作面的加工。在劃分具體工序時以①、②、④三種方法劃分：在一次

60、裝夾下用同一把刀具加工絕大部分表面。</p><p><b>　　數(shù)控工序順序的安排</b></p><p>　　順序的安排應根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)和毛坯狀況，以及定位安裝與夾緊的需要來考慮，重點是工件的剛性不被破壞。工序順序的安排原則為：</p><p>　　上道工序的加工不能影響下道工序的定位與夾緊，中間穿插有通用機床加工工序的也要綜合考慮；先進行

61、內(nèi)型腔加工工序，后進行外形加工工序；以相同定位、夾緊方式或同一把刀具加工的工序，最好連接進行，以減少重復定位次數(shù)，換刀次數(shù)與挪動壓板次數(shù)；在同一次安裝中進行的多道工序，應先安排對工件剛性破壞最小的工序。</p><p>　　參照以上四條原則，擬定的數(shù)控工序順序為：按數(shù)模粗銑、精銑內(nèi)輪廓按數(shù)模粗銑、精銑外輪廓按劃線去除蒙皮工作面的余料、以孔為基準，按數(shù)模粗銑、精銑蒙皮工作面、以孔為基準，按數(shù)模粗銑、精銑工作面（平面

62、）</p><p>　　確定進行五軸數(shù)控加工的工序</p><p>　　考慮到進行粗加工時，背吃刀量大，刀具變形比較大，切削力也比半精加工、精加工要大，故在粗加工時均采用三軸聯(lián)動方式去余量。因為數(shù)控機床在五軸聯(lián)動的情況下，機床的剛性較差，受背吃刀量及切削力的影響，產(chǎn)生的加工誤差也會加大。在半精加工、精加工中為保證零件的精度及工藝需求，結(jié)合零件外形，因背吃刀量及進給量較小，大部分采用五軸聯(lián)動

63、數(shù)控加工。工序（110）為五軸聯(lián)動加工工序。</p><p>　　3.1.6加工余量的確定</p><p>　　該樣件的加工主要依靠數(shù)控技術(shù)完成，而之前的工作由普通銑按劃線完成。劃線時應確保加工余量5~10mm。在數(shù)控加工的過程中，粗銑留余量1.5mm。</p><p><b>　　3.1.7熒光檢查</b></p><p&

64、gt;　　熒光探傷檢查用于非鐵磁物質(zhì)的零件，如：不銹鋼，鋁合金、鎂合金等。它可以檢查零件是否具有裂紋、分層、冷隔等缺陷，以確保零件質(zhì)量和產(chǎn)品的性質(zhì)與安全。</p><p><b>　　熒光探傷的原理：</b></p><p>　　某些物質(zhì)在紫外線的照射下，能發(fā)出本身固有的光，這種光稱之為熒光。熒光探傷是將零件侵入具有滲透行的熒光液中（15%機油，85%煤油），然后取出

65、，撒上熒光粉（氧化鎂粉），放置于紫外線下，根據(jù)其發(fā)光情況，來判斷零件有無上述缺陷和缺陷的嚴懲程度。</p><p><b>　　熒光探傷的應用：</b></p><p>　　它主要用來檢查不銹鋼、耐熱鋼、鋁合金和鎂合金零件是否具有裂紋、分層、冷隔等缺陷。</p><p>　　3.1.8熱處理的確定</p><p>　　該

66、件為鈦合金件，為了消除鑄造、鍛造、焊接和機加工、冷變形等冷熱加工在工件中造成的殘留的內(nèi)應力而進行的低溫退火，稱為去應力退火。去應力退火是將鈦合金件加熱至低于Ac1的某一溫度（一般為500-650ºC），保溫一段時間候隨爐冷卻。去應力退火可消除內(nèi)應力約50%-80%，而且一般不引起組織變化。</p><p>　　3.2設備選型和選定夾具</p><p>　　數(shù)控機床通常用通用可調(diào)夾

67、具、組合夾具、拼裝夾具和自動夾具。通用可調(diào)夾具是通過調(diào)整或換少量元件就能加工一定范圍內(nèi)的工件，兼有通用夾具和專用夾具的優(yōu)點。適用范圍較寬，加工對象并不十分明確。對于該接頭零件的加工采用的是連桿銑槽夾具結(jié)構(gòu)，該夾具靠工作臺T形槽和夾具體上定位鍵確定其在數(shù)控銑床上的位置，并用T形螺栓緊固。加工時工件在夾具中的正確位置靠夾具體的上平面 圓柱銷 和菱形銷保證，夾緊時，轉(zhuǎn)動螺母，壓下壓板，壓板一端壓著夾具體，另一端壓緊工件，保證工件的正確位置不變

68、。</p><p>　　4 零件的數(shù)控加工與程序生成</p><p>　　為充分利用圖像編程技術(shù)，將用軟件已建立好的模型直接導入數(shù)控加工模塊，實現(xiàn)零件的CAD/CAM一體化，使零件的信息流直接從CAD流入CAM，實現(xiàn)零件的現(xiàn)代化加工。</p><p>　　圖像編程即根據(jù)計算機圖形顯示器上顯示的零件設計三維模型，在圖像編程軟件系統(tǒng)的支持下自動生成零件數(shù)控加工程序的編程

69、過程。其具體過程是：采用有人機交互功能的圖形顯示器，把被加工零件的圖形顯示在圖形顯示器上，在相應編程軟件的支持下，編程者只需輸入必要的工藝參數(shù)，用光標指點被加工部位，編程軟件系統(tǒng)就自動計算刀具加工路徑，模擬加工狀態(tài)，并顯示路徑及刀具形狀，以便檢查走刀軌跡。用CAD/CAM系統(tǒng)產(chǎn)生數(shù)控加工（NC）程序步驟如下：</p><p>　　圖4.1 圖像編程過程</p><p>　　對于大多數(shù)由直線

70、、圓弧、離散點所組成的二維輪廓而言，其刀位軌跡計算、編程較為簡單，應用范圍有一定的限制。而絕大多數(shù)需要進行數(shù)控加工的零件為空間曲面，尤其是以航空零件居多，且形狀復雜，需用兩軸以上的機床聯(lián)動方可實現(xiàn)，所以多坐標數(shù)控加工是數(shù)控應用的基礎和關鍵。</p><p>　　該樣件的數(shù)控加工仍然在UG中進行。UGNX2具有功能強大的數(shù)控加工模塊，涵蓋2軸~5軸的數(shù)控銑加工、車削加工以及多軸高級加工等多個子模塊。對于該零件的加工

71、大致按以下步驟進行：</p><p>　　4.2 UG編程過程示意圖</p><p>　　4.1零件的操作定義</p><p>　　零件操作定義主要是設置數(shù)控加工的機床、加工的坐標系統(tǒng)、加工的目標零件、安全平面等內(nèi)容。</p><p>　　首先通過開始菜單進入UG加工模塊，點擊操作導航器里在所彈出的對話框中的幾何視圖，設置好相關參數(shù)如下：&l

72、t;/p><p>　　加工坐標系：將坐標系定在所加工零件的工藝點上，保證z軸與工序中的主軸方向一致，y軸與零件縱向同向（如圖4.3所示）；</p><p>　　目標零件：所建好的模型；</p><p>　　圖4.3坐標系建立示意圖</p><p>　　4.2 UG編程過程及其參數(shù)設置</p><p>　　按照零件的工藝設計

73、中的數(shù)控部分，主要分為粗加工、精加工。當然這只是大致的劃分，具體的加工還需根據(jù)實際的裝夾與定位來決定工序的先后順序。</p><p>　　受刀具剛度的影響及零件尺寸的限制，對于所有可加工表面可選用Ф20直柄立銑刀完成粗加工，對于兩主要工作面須選用Ф16球頭立銑刀完成精加工。由于各個表面的連接處大部分都為R2圓角過渡，可在完成外形、內(nèi)型腔加工完成后由鉗工修銼完成。這樣既沒有減小外形加工時刀具的剛性，又提高了加工效率

74、。所選定的刀具如表4.4所示。</p><p>　　刀具的加工順序如下（數(shù)控部分）：</p><p>　　Ф20直柄立銑刀粗銑內(nèi)外形非主要工作面；</p><p>　　Ф16直柄立銑刀半精銑鉤形鎖內(nèi)外形非主要工作面；</p><p>　　Ф20直柄立銑刀粗銑兩主要工作面；</p><p>　　Ф16半精銑兩主要工作面；

75、</p><p>　　Ф16球頭立銑刀精銑兩工作面；</p><p>　　表4.1 數(shù)控加工刀具基本參數(shù)表</p><p>　　由于零件的復雜性，受軟件靈活性的限制，在加工過程中很多工序被分解成很多工步（在加工過程中可連續(xù)進行），下文僅選取各種加工方法的典型代表作闡述，其余類推。</p><p>　　1 銑削外形（粗銑）</p>

76、<p>　　該零件中的外形已經(jīng)過普通銑床加工過，因此僅需要通過數(shù)控機床的夾具裝夾定位即可，在UG軟件加工中選擇創(chuàng)建操作（如圖4.4）中的平面加工。</p><p>　　4.4 創(chuàng)建操作示意圖</p><p>　　在這一工序中我們主要加工的是外形，通過選擇平面加工的子選項以曲線為邊界幾何體,工件在裝夾中是一邊夾住另一邊銑削，因此曲線應該選擇打開的（如圖4.5），并在切削、控制、

77、進刀退刀等選項中選擇加工余量、進給速度、主軸轉(zhuǎn)數(shù)等（如圖4.6）。</p><p>　　圖4.5 平面加工子選項示意圖 </p><p>　　圖4.6 參數(shù)設定示意圖</p><p>　　2 銑削內(nèi)形（精銑）</p><p>　　在這一工序中主要銑削內(nèi)形的腹板面，單擊加工FACE_MILLING_AREA，在選擇所需要的部件、銑削區(qū)域、幾何壁

78、。(如圖4.7)</p><p>　　圖4.7加工內(nèi)形選擇示意圖</p><p>　　3 銑削帶角度面（精銑）</p><p>　　這一工序因為外形表面帶斜度3坐標加工實現(xiàn)困難，因此利用UG強大的加工功能順序銑中5坐標系機床實現(xiàn)。點擊順序銑圖標　　　，選擇參考點，機床改為5軸加工、定義幾何體來加工路線。在所定義幾何體中主要分三部分：驅(qū)動、部件、檢查面（如圖4.8）。

79、然后在點擊確定進行對未定義的檢查面進行選擇，使加工路線以檢查面來確定方向（如圖4.9）。</p><p>　　圖4.8 順序銑幾何體選擇示意圖</p><p>　　圖4.9 順序銑加工方向選擇示意圖</p><p>　　4.3刀位軌跡的生成及刀路仿真</p><p>　　已經(jīng)建立的加工操作可以加工將刀具路徑顯示出來，并且模擬數(shù)控加工的走刀過程

80、?？梢阅M數(shù)控加工的切削過程，觀察刀具切削的過程、剩余的材料，檢查刀具的干涉。</p><p>　　在UG的操作導航器里選出所要加工的程序名點擊 生成刀軌或者點鼠標右鍵生成項直接生成刀軌以下為生成的部分粗加工、精加工的軌跡：</p><p>　　4.10粗加工外形刀位軌跡示意圖</p><p>　　4.11精加工外形刀位軌跡示意圖</p>&l

81、t;p>　　在刀位軌跡生成后還可以用刀路仿真校對出刀具走刀的方式，這里用順序銑為例，在加工的帶角度面時是用五軸的機床，此時刀具應該帶角度進行走刀。生成刀位軌跡后點擊 來校對刀位軌跡。（如圖4.12）</p><p>　　4.12刀位軌跡校對示意圖</p><p><b>　　4.4后置處理</b></p><p>　　不同的機床的

82、控制系統(tǒng)是不同的，所使用的NC程序代碼和模式也是不同的。因此操作中的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過處理轉(zhuǎn)換特定機床控制系統(tǒng)能夠接受的特定模式的NC程序。</p><p>　　而Unigraphics NX提供了圖形后處理模塊GPM和UGPOST兩種后處理方式。而我所選用的是后者，因為后者比較簡單實用。因此通過UG所提供的后置處理來完成加工所需要的NC代碼。單擊 看到菜單里可以選擇你所需要的機床，在選擇你所要存放NC文件的文

83、件夾，輸入NC文件名，單擊應用即可。</p><p><b>　?。ㄈ鐖D4.13）</b></p><p>　　4.13后置處理示意圖 </p><p>　　4.5零件數(shù)控加工程序的生成 （數(shù)控系統(tǒng)：fanuc0）</p><p>

84、　　4.5.1粗加工部分程序</p><p>　　N0010 G40 G17 G90 G70</p><p>　　N0020 G91 G28 Z0.0</p><p>　　N0030 T00 M06</p><p>　　N0040 G00 G90 X162.0822 Y24.7747 S0 M03</p><p>　　

85、N0050 G43 Z-7.75 H00</p><p>　　N0060 G01 Z-10.75 F250. M08</p><p>　　N0070 G03 X159.0822 Y19.0301 I4. J-5.7446</p><p>　　N0080 G01 Y15.0301</p><p>　　N0090 G02 X154.5822 Y1

86、0.5301 I-4.5 J0.0</p><p>　　N0100 G01 X140.4222</p><p>　　N0110 Y-8.4699</p><p>　　N0120 X154.5822</p><p>　　N0130 G02 X159.0822 Y-12.9699 I0.0 J-4.5</p><p>　　

87、N0140 G01 Y-16.9699</p><p>　　N0150 G02 X154.5822 Y-21.4699 I-4.5 J0.0</p><p>　　N0160 G01 X141.6399</p><p>　　N0170 G02 X138.2003 Y-23.4119 I-3.7077 J2.55</p><p>　　N0180

88、G01 X87.1003 Y-26.4619</p><p>　　4.5.2 精加工部分程序</p><p>　　N0010 G40 G17 G90 G70</p><p>　　N0020 G91 G28 Z0.0</p><p>　　N0030 T00 M06</p><p>　　N0040 G00 G90 X18.

89、434 Y27.2451 S0 M03</p><p>　　N0050 G43 Z-7.75 H00</p><p>　　N0060 G01 Z-10.75 F250. M08</p><p>　　N0070 G03 X24.1055 Y24.1091 I5.8382 J3.8621</p><p>　　N0080 G01 X84.3608

90、Y22.674</p><p>　　N0090 X99.1569 Y24.055</p><p>　　N0100 G02 X99.5799 Y24.0688 I.3253 J-3.4849</p><p>　　N0110 G01 X154.6799 Y22.5288</p><p>　　N0120 G03 X160.5061 Y25.3671

91、 I.1956 J6.9972</p><p>　　N0130 G00 Z-7.75</p><p>　　N0140 X161.0822 Y24.7747 S0 M03</p><p>　　N0150 G01 Z-10.75 F250.</p><p>　　N0160 G3 X158.0822 Y19.0301 I4. J-5.7446<

92、;/p><p>　　N0170 G01 Y15.0301</p><p>　　N0180 G02 X154.5822 Y11.5301 I-3.5 J0.0</p><p>　　N0190 G01 X139.4222</p><p>　　N0200 Y-9.4699</p><p>　　N0210 X154.5822<

93、;/p><p>　　N0220 G02 X158.0822 Y-12.9699 I0.0 J-3.5</p><p>　　N0230 G01 Y-16.9699</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　大學生活即將結(jié)束，而為期兩個半月的畢業(yè)設計也接近尾聲?；仡櫿麄€畢設過程，我覺得收益匪淺。在對接頭零件的

94、工藝編制過程中，理論與實際相結(jié)合，加深了理論知識的的理解，對畢業(yè)后在機械方面的工作得到了一定的理性認識。這次的畢業(yè)設計是對我以前所學到的專業(yè)知識進行了系統(tǒng)的復習和總結(jié)，使我對一般的零件的工藝編制有了一定的了解。以下是我對在畢業(yè)設計中的一些認識：</p><p>　　復雜的曲面類零件須用數(shù)控加工技術(shù)才能保證加工精度，提高加工效率，減小工藝編制的難度；</p><p>　　航空類零件一般難于加

95、工，其表面形狀復雜是一方面的原因，更重要的是這類零件難以定位和夾緊。一般采取兩種方法來解決：①增加工藝凸臺；②增加工藝孔。兩種方法的使用須根據(jù)具體情況來決定</p><p>　　UG軟件的實體建模功能強大，它的建模模塊基于約束的特征建模功能和顯示的直接幾何建模功能無縫的結(jié)合在一起使用戶充分利用集成于參數(shù)化特征建模環(huán)境中的傳統(tǒng)實體、曲面和線框建模功能的優(yōu)勢，同時在用UG軟件進行數(shù)控加工時，顯示了強大的加工模塊，尤以

96、五軸加工最為顯著，在航空航天領域應用廣泛。</p><p>　　總的來說，這次設計使我在基本理論的綜合運用以及正確解決實際問題等方面得到了很好的鍛煉。提高了自身的獨立思考、解決問題、創(chuàng)新設計的能力，為以后的的工作打下的基礎。但在設計中還有許多的不足，懇請老師批評指正。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　[1].

97、張春江. 鈦合金切削加工技術(shù) .西北工業(yè)大學出版社.1986年</p><p>　　[2].E.O. Ezugwu*，Z.M. Wang.《Titanium alloys and their machinability-a review, Journal of Materials Processing Technology》, 1997年</p><p>　　[3].鄭文虎，張玉林，詹明榮

98、.難切削材料技術(shù)問答. 北京.北京出版社.2000年</p><p>　　[4].修訂組修訂.金屬機械加工工藝人員手冊.上?？茖W技術(shù)出版社.1981年</p><p>　　[5].陳宏鈞.金屬切削常用材料及熱處理手冊.機械工業(yè)出版社.2006年</p><p>　　[6].康鵬. UG NX2模具設計.北京.機械工業(yè)出版社.2005年</p><

99、p>　　[7].蔡蘭-王霄.數(shù)控加工工藝學.重慶.化學工業(yè)出版社.2005年</p><p>　　[8].王光斗.機床夾具設計手冊.上海.上海科學技術(shù)出版社.2000年</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在課題的研究和論文撰寫過程中，厚蒙導師的精心指導和悉心關懷，導師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的知識、寬以待人的優(yōu)秀品

100、質(zhì)，使我受益非淺，謹致由衷的感謝!</p><p>　　衷心感謝**老師、**老師給予的悉心指導和大力幫助。老師淵博的知識，嚴謹?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，求實的敬業(yè)精神給我留下了深刻印象，在此表示最誠摯的謝意! </p><p>　　感謝***工程師在試驗期間的幫助、指導與合作。</p><p>　　感謝***同學在論文撰寫期間給予的無私的幫助。</p><p