1、宜賓職業技術學院畢業設計個性汽車輪轂蓋加工工藝設計與仿真加工系 部 現代制造工程系 專 業 名 稱 數控技術與應用 班 級 數 控 1094 姓 名 王 繼 華 學 號 200911643 指 導 教 師 王 信 2011年10 月10日個性汽車輪轂蓋加工工藝設計與仿真指導教師：王信2009級數控技術與應用專業 學號：200911643 姓名：王繼華摘要隨著數控技術的不斷發展和應用領域的擴大，數控加工技術對國計民生的一些重要行業（IT、汽車、輕工、醫療等）的發展起著越來越重要的作用，因為效率、質量是先進制造技術的主題。高速、高精加工可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場

2、競爭能力。而對于數控加工，無論是手工編程還是自動編程，在編程前都要對所加工的零件進行工藝分析，擬定加工方案，選擇合適的刀具，確定切削用量，對一些工藝問題（如對刀點、加工路線等）也需要一些處理。并在加工過程掌握控制精度的方法，才能加工出合格的產品。數控技術是技術性極強的工作，所以這要求從業人員具有很高的機械加工工藝知識，數控編程知識和數控操作技能。本文主要通過銑削加工汽車輪轂蓋的工藝分析與仿真加工，綜合所學的專業基礎知識，全面考慮可能影響銑削、鉆削、絞削加工的各種因素，針對加工零件的特點，進行工藝方案的分析，工裝方案的確定，刀具和切削用量的選擇，確定加工順序和加工路線，獲得加工效率，簡化工序等方

3、面的優勢。關鍵詞：工藝分析；仿真加工；銑削；輪轂蓋The wheel hub cover machining process design and simulationTutor :Wang Xin Author :Wang JihuaAbstractWith the continuous development of NC technology and application in the field of CNC machining technology to expand, beneficial to the peoples livelihood of some important in

4、dustry ( IT, automobile, light industry, medical and so on ) development plays a more and more important role for the efficiency, quality, advanced manufacturing technology is the theme. High speed, high precision machining technology can greatly improve efficiency, improve product quality and grade

5、s, to shorten the production cycle and improve market competition ability. As for NC processing, either manual or automatic programming in programming, programming for machining components, work out the scheme of process, choosing the right tools, determine the amount of cutting, a number of technol

6、ogy issues ( such as a knife point, processing route ) also require some processing. And in the process control the accuracy of the method, to produce qualified products. Numerical control technology is a highly technical work, so the requirements of employees with high knowledge of machining proces

7、s, NC programming knowledge and operation skill of NC.This article mainly through milling automobile wheel hub cover technology analysis and simulation processing, comprehensive knowledge of professional knowledge, comprehensive consideration of the possible effects of milling, drilling, reaming gri

8、nding and processing of a variety of factors, according to the part of the processing characteristics, process analysis, fixture scheme, cutting tools and cutting parameters selection, determine the processing order and processing route, get the processing efficiency, simplified process and other as

9、pects of the advantages of.Key words: process；analysis；Simulation of milling；wheel hub cover目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc306177536 1 概述 PAGEREF _Toc306177536 h 1 HYPERLINK l _Toc306177537 數控專業發展概況 PAGEREF _Toc306177537 h 1 HYPERLINK l _Toc306177538 數控技術發展趨勢 PAGEREF _Toc306177538 h 2 HYPERLINK

10、l _Toc306177539 2 工藝方案分析 PAGEREF _Toc306177539 h 5 HYPERLINK l _Toc306177540 數控加工中心工藝特點 PAGEREF _Toc306177540 h 5 HYPERLINK l _Toc306177541 零件圖分析 PAGEREF _Toc306177541 h 6 HYPERLINK l _Toc306177542 確定加工方案 PAGEREF _Toc306177542 h 7 HYPERLINK l _Toc306177543 確定加工路線 PAGEREF _Toc306177543 h 8 HYPERLINK

11、l _Toc306177544 3 工件的裝夾 PAGEREF _Toc306177544 h 8 HYPERLINK l _Toc306177545 定位基準的選擇與原則 PAGEREF _Toc306177545 h 8 HYPERLINK l _Toc306177546 加工中心常用裝夾方式 PAGEREF _Toc306177546 h 9 HYPERLINK l _Toc306177547 確定合理的裝夾方式 PAGEREF _Toc306177547 h 11 HYPERLINK l _Toc306177548 4 刀具及切削用量的選擇 PAGEREF _Toc306177548

12、h 12 HYPERLINK l _Toc306177549 選擇數控刀具的原則 PAGEREF _Toc306177549 h 12 HYPERLINK l _Toc306177550 選擇數控加工中心用刀具 PAGEREF _Toc306177550 h 12 HYPERLINK l _Toc306177551 設置刀點和換刀點 PAGEREF _Toc306177551 h 13 HYPERLINK l _Toc306177552 確定切削用量 PAGEREF _Toc306177552 h 14 HYPERLINK l _Toc306177553 5 個性汽車輪轂蓋加工 PAGEREF

13、 _Toc306177553 h 14 HYPERLINK l _Toc306177554 5.1 輪轂蓋加工的工藝分析 PAGEREF _Toc306177554 h 14 HYPERLINK l _Toc306177555 5.2 輪轂蓋零件加工工藝 PAGEREF _Toc306177555 h 16 HYPERLINK l _Toc306177556 5.3 加工程序 PAGEREF _Toc306177556 h 20 HYPERLINK l _Toc306177557 6 數控加工自動編程軟件UG使用 PAGEREF _Toc306177557 h 22 HYPERLINK l _

14、Toc306177558 6.1 數控加工自動編程軟件UG介紹 PAGEREF _Toc306177558 h 22 HYPERLINK l _Toc306177559 6.1 零件在UG里的設計、編程與仿真加工 PAGEREF _Toc306177559 h 23 HYPERLINK l _Toc306177557 結論28 HYPERLINK l _Toc306177560 致謝 PAGEREF _Toc306177560 h 28 HYPERLINK l _Toc306177561 參考文獻 PAGEREF _Toc306177561 h 29附錄 HYPERLINK l _Toc306

15、177557 301 概 述數控專業發展概況 數控系統，即計算機數字控制(cnc)系統是在傳統的硬件數控(nc)的基礎上發展起來的。它主要由硬件和軟件兩大部分組成。通過系統控制軟件與硬件的配合，完成對進給坐標控制、主軸控制、刀具控制、輔助功能控制等。cnc系統利用計算機來實現零件程序編輯、坐標系偏移、刀具補償、插補運算、公英制變換、圖形顯示和固定循環等。使數控機床按照操作設計要求，加工出需要的零件。從20世界中葉數控技術出現以來，數控技術就給制造業帶來了革命性的變化。它是一種高度機電一體化的產品，具有很多適應發展的優點，數控技術應用范圍的廣泛，使其成為國民經濟和國防建設發展的重要力量。隨著計算

16、機技術的高速發展，傳統的制造業開始了根本性變革，各工業發達國家投入巨資，對現代制造技術進行研究開發，提出了全新的制造模式。在現代制造系統中，數控系統是關鍵技術。它是為適應高精度、高速度、復雜零件的加工而出現的，是實現自動化、數字化、柔性化、信息化、集成化、網絡化的基礎，是現代機床裝備的靈魂和核心，有著廣泛的應用領域和廣闊的應用前景。目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中

17、可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成為一體，機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。從20世紀產生以來，至今已歷盡了滄桑也在不斷改進，數控系統包含：(1)機械制造技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。作為數控裝備的核心功能部件，國內數控系統產業近三年來獲得了快速的發展。目前，數控技術正在發生根本性變革，由專用型封閉式開環控制模式向通用型開放式實時動態全閉環控制模式發展。在集成化基礎上，數控系統實現了超薄型、超小型化；在智能化基礎上，綜合了計算機、

18、多媒體、模糊控制、神經網絡等多學科技術，數控系統實現了高速、高精、高效控制，加工過程中可以自動修正、調節與補償各項參數，實現了在線診斷和智能化故障處理；在網絡化基礎上，CAD/CAM與數控系統集成為一體，機床聯網，實現了中央集中控制的群控加工。長期以來，我國的數控系統為傳統的封閉式體系結構，CNC只能作為非智能的機床運動控制器。加工過程變量根據經驗以固定參數形式事先設定，加工程序在實際加工前用手工方式或通過CAD/CAM及自動編程系統進行編制。 經濟型數控系統已形成規模優勢，主導中國市場。國產經濟型數控系統銷售量2006年8萬套，2007年10.4萬套，2008年約7萬套。市場占有率穩定在95

19、以上。外國公司也推出了幾款低價格的經濟型數控系統，如802S、801等系統，但他們在價格和服務方面均沒有優勢，在市場推廣方面難以與國產系統競爭。普及型中檔數控系統已實現批量生產，在市場中有了一席之地。國產普及型數控系統銷售量2006年1.23萬套、2007年2.32萬套、2008年約2萬套，市場占有率分別為25、35、35，呈穩步上升勢態。但外國品牌數控系統產品仍然在國內市場占據主導優勢地位。高檔數控系統有所突破，有越來越多的用戶開始使用全國產高檔數控機床，但外國品牌數控系統在我國的市場占有率仍然保持在98%以上，壟斷國內數控機床市場。數控系統企業之間只有重組、合作加強，企業規模和競爭力才能提

20、升。1.2數控技術發展趨勢（1）數控系統向開放式體系結構發展20世紀90年代以來，由于計算機技術的飛速發展，推動數控技術更快的更新換代。世界上許多數控系統生產廠家利用PC機豐富的軟、硬件資源開發開放式體系結構的新一代數控系統。開放式體系結構使數控系統有更好的通用性、柔性、適應性、可擴展性，并可以較容易的實現智能化、網絡化。近幾年許多國家紛紛研究開發這種系統，如美國科學制造中心(NCMS)與空軍共同領導的“下一代工作站/機床控制器體系結構”NGC，歐共體的“自動化系統中開放式體系結構”OSACA，日本的OSEC計劃等。開放式體系結構可以大量采用通用微機技術，使編程、操作以及技術升級和更新變得更加

21、簡單快捷。開放式體系結構的新一代數控系統，其硬件、軟件和總線規范都是對外開放的，數控系統制造商和用戶可以根據這些開放的資源進行的系統集成，同時它也為用戶根據實際需要靈活配置數控系統帶來極大方便，促進了數控系統多檔次、多品種的開發和廣泛應用，開發生產周期大大縮短。同時，這種數控系統可隨CPU升級而升級，而結構可以保持不變。（2）數控系統向軟數控方向發展現在，實際用于工業現場的數控系統主要有以下四種類型，分別代表了數控技術的不同發展階段，對不同類型的數控系統進行分析后發現，數控系統不但從封閉體系結構向開放體系結構發展，而且正在從硬數控向軟數控方向發展的趨勢。傳統數控系統，如FANUC 0系統、MI

22、TSUBISHI M50系統、SINUMERIK 810M/T/G系統等。這是一種專用的封閉體系結構的數控系統。目前，這類系統還是占領了制造業的大部分市場。但由于開放體系結構數控系統的發展，傳統數控系統的市場正在受到挑戰，已逐漸減小。“PC嵌入NC”結構的開放式數控系統，這是一些數控系統制造商將多年來積累的數控軟件技術和當今計算機豐富的軟件資源相結合開發的產品。它具有一定的開放性，但由于它的NC部分仍然是傳統的數控系統，用戶無法介入數控系統的核心。這類系統結構復雜、功能強大，價格昂貴。“NC嵌入PC”結構的開放式數控系統它由開放體系結構運動控制卡和PC機共同構成。這種運動控制卡通常選用高速DS

23、P作為CPU，具有很強的運動控制和PLC控制能力。它本身就是一個數控系統，可以單獨使用。它開放的函數庫供用戶在WINDOWS平臺下自行開發構造所需的控制系統。SOFT型開放式數控系統是一種最新開放體系結構的數控系統，它提供給用戶最大的選擇和靈活性，它的CNC軟件全部裝在計算機中，而硬件部分僅是計算機與伺服驅動和外部I/O之間的標準化通用接口。就像計算機中可以安裝各種品牌的聲卡和相應的驅動程序一樣。用戶可以在WINDOWS NT平臺上，利用開放的CNC內核，開發所需的各種功能，構成各種類型的高性能數控系統，與前幾種數控系統相比，SOFT型開放式數控系統具有最高的性能價格比，因而最有生命力。通過軟

24、件智能替代復雜的硬件，正在成為當代數控系統發展的重要趨勢。（3）數控系統控制性能向智能化方向發展智能化是21世紀制造技術發展的一個大方向。隨著人工智能在計算機領域的滲透和發展，數控系統引入了自適應控制、模糊系統和神經網絡的控制機理，不但具有自動編程、前饋控制、模糊控制、學習控制、自適應控制、工藝參數自動生成、三維刀具補償、運動參數動態補償等功能，而且人機界面極為友好，并具有故障診斷專家系統使自診斷和故障監控功能更趨完善。伺服系統智能化的主軸交流驅動和智能化進給伺服裝置，能自動識別負載并自動優化調整參數。（4）數控系統向網絡化方向發展數控系統的網絡化，主要指數控系統與外部的其它控制系統或上位計算

25、機進行網絡連接和網絡控制。數控系統一般首先面向生產現場和企業內部的局域網，然后再經由因特網通向企業外部，這就是所謂Internet/Intranet技術。 隨著網絡技術的成熟和發展，最近業界又提出了數字制造的概念。數字制造，又稱“e-制造”，是機械制造企業現代化的標志之一，也是國際先進機床制造商當今標準配置的供貨方式。隨著信息化技術的大量采用，越來越多的國內用戶在進口數控機床時要求具有遠程通訊服務等功能。數控系統的網絡化進一步促進了柔性自動化制造技術的發展，現代柔性制造系統從點(數控單機、加工中心和數控復合加工機床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨立制造島、FA)、體(C

26、IMS、分布式網絡集成制造系統)的方向發展。柔性自動化技術以易于聯網和集成為目標，同時注重加強單元技術的開拓、完善，數控機床及其構成柔性制造系統能方便地與CAD、CAM、CAPP、MTS聯結，向信息集成方向發展，網絡系統向開放、集成和智能化方向發展。（5）數控系統向高可靠性方向發展隨著數控機床網絡化應用的日趨廣泛，數控系統的高可靠性已經成為數控系統制造商追求的目標。對于每天工作兩班的無人工廠而言，如果要求在16小時內連續正常工作，無故障率在P(t)99%以上，則數控機床的平均無故障運行時間MTBF就必須大于3000小時。我們只對某一臺數控機床而言，如主機與數控系統的失效率之比為10:1(數控的

27、可靠比主機高一個數量級)。此時數控系統的MTBF就要大于33333.3小時，而其中的數控裝置、主軸及驅動等的MTBF就必須大于10萬小時。如果對整條生產線而言，可靠性要求還要更高。當前國外數控裝置的MTBF值已達6000小時以上，驅動裝置達30000小時以上，但是，可以看到距理想的目標還有差距。（6）數控系統向復合化方向發展在零件加工過程中有大量的無用時間消耗在工件搬運、上下料、安裝調整、換刀和主軸的升、降速上，為了盡可能降低這些無用時間，人們希望將不同的加工功能整合在同一臺機床上，因此，復合功能的機床成為近年來發展很快的機種。 柔性制造范疇的機床復合加工概念是指將工件一次裝夾后，機床便能按照

28、數控加工程序，自動進行同一類工藝方法或不同類工藝方法的多工序加工，以完成一個復雜形狀零件的主要乃至全部車、銑、鉆、鏜、磨、攻絲、鉸孔和擴孔等多種加工工序。 （7）數控系統向多軸聯動化方向發展。2 工藝方案分析圖21 加工中心MCV-650（1）可減少工件的裝夾次數，消除因多次裝夾帶來的定位誤差，提高加工精度。（2）可減少機床數量，并相應減少操作工人，節省占用的車間面積。（3）可減少周轉次數和運輸工作量，縮短生產周期。（4）在制品數量少，簡化生產調度和管理。（5）使用各種刀具進行多工序集中加工，再進行工藝設計時要處理好刀具在換刀及加工時與工件、夾具甚至機床相關部位的干涉問題。（6）若在加工中心上

29、連續進行粗加工和精加工，夾具既要能適用粗加工時切削力大、高剛度，加緊力大的要求，又須適用精加工時定位精度高，零件加緊變形小的要求。（7）多工序的集中加工，要及時處理切削，在將毛坯加工成品的過程中，零件不能進行時效，內應力難以消除。（8）技術復雜，對使用、維修、管理要求較高。（9）加工中心一次性投資大，需配置其它輔助裝置，如刀具預調設備、數控工具系統或三座標測量機等，機床的工時費用高，如果零件選擇不當，會增加加工成本。 （1）零件圖圖22 輪轂蓋零件圖（2）精度分析 尺寸精度本例中精度要求較高的尺寸主要有外輪廓660，M20孔等。 對于尺寸精度要求，主要通過在內加工中精確對刀，正確選用刀具的磨損

30、量和正確選用合適加工工藝等措施來保證。 形位精度 該零件主要形位精度有：螺紋孔與外輪廓圓的中心度，外形輪廓曲線的圓度，零件加工上平面與底平面的平行度。 對于形位精度要求，在對刀精確的情況下，主要通過工件在夾具中的正確安裝等措施來保證。表面粗糙度 本例所有外形洗削的表面粗糙度要求均為RA6.3。 對于表面粗糙度要求，主要通過選用正確的粗、精加工路線，選用合適的切削用量等措施來保證。（3）加工工藝分析為了保證零件的各項精度要求，本加工采用對整個零件進行先粗加工，再精加工的加工方案。 粗加工主要用于工件余量，對于粗加工后的精加工余量，在保證加工余量的基礎上，應盡量減少精加工余量。粗加工時，應以保證加

31、工效率為住，因此粗加工一般采用大直徑刀具，采用逆洗的加工方法。精加工主要用于保證輪廓精度。為了保證加工精度，精加工采用順洗加工方法。案為了保證零件的各項精度要求，本加工采用對整個零件兩次裝夾，先粗加工，再精加工的加工方法。 粗加工主要用于去除工件余量，對于粗加工后的精加工余量，在保證加工余量的基礎上，應盡量減少精加工余量。粗加工時，應以保證加工效率為住，因此粗加工一般采用大直徑刀具，采用逆洗的加工方法。 精加工主要用于保證輪廓精度。為了保證加工精度，精加工采用順洗加工方法。該蓋類零件有需要加工平面、曲面、孔、螺紋等，需要多把刀具，故為節省加工時間和減少工序，可選擇加工中心自動換刀進行加工。且綜

32、合考慮加工的效率和加工的經濟性，最理想的加工方式為加工中心加工。根據加工零件的外形和材料等條件，選用MV55加工中心。路線零件上比較精密表面加工，常常是通過粗加工、半精加工和精加工逐步達到的。對這些表面僅僅根據質量要求選擇相應的最終加工方法是不夠的，還應正確的確定毛坯到最終成形的加工方案。毛坯先倒夾持上端銑下底面，銑出凹形腔，主要保證的尺寸有R700mm，156mm底圓。第一次加工順序為：預備加工銑下底面粗銑外圓斜面輪廓粗銑R700粗銑156面精銑外圓斜面輪廓精銑R700精銑156面。再接著夾持毛坯下端，加工輪轂蓋的上表面，保證表面的粗糙度和精度，保證表面曲面的曲面度，螺紋的精度。第二次加工順

33、序為： 預備加工粗銑平面粗銑曲面精銑平面精銑曲面銑輪轂蓋曲線輪廓鉆孔鉆螺紋。3 工件的裝夾與原則 在制定零件加工的工藝規程時，正確的選擇工件的定位的基準有著十分中的意義。定位基準選擇的好壞，不僅影響零件加工的位置精度，而且對零件個表面的加工順序也有很大的影響。合理的選擇定位基準是保證零件加工精度的前提，還能簡化加工工序，提高加工效率。定位基準選擇的原則是：（1）基準重合原則。為了避免基準不重合誤差，方便編程，應選用工序基準作為定位基準，盡量使用工序基準，定位基準、編程原點三者統一。 （2）便于裝夾的原則。所選的定位基準應能保證定位準確、可靠，定位夾緊簡單、易操作，敞開性好，能夠加工盡可能多的表

34、面。 （3）便于對刀的原則。批量加工時在工件坐標系已經確定的情況下，保證對刀的可能性和方便性。 （1）通用夾具，如平口鉗、卡盤等。平口鉗又名機用虎鉗，是一種通用夾具，常用于安裝小型工件。它是銑床、鉆床、加工中心常見的隨機附件。將其固定在工作臺上，用來夾持工件進行切削、銑削加工。圖31 常見通用夾具虎鉗（2）組合夾具組合夾具是由一套結構已經標準化，尺寸已經規格化的通用組合元件構成。可以按工件的加工需要組成各種功用的夾具。組合夾具有槽系組合夾具和孔系組合夾具。組合夾具的基本特點是滿足三化：標準化、系列化、通用化，具有組合性，可調性，模擬性，柔性，應急性和經濟性，使用壽命長，能適應產品加工中的周期短

35、、成本低等要求，比較適合加工中心應用。在加工中心上應用組合夾具，有下列優點：節約夾具的設計制造工時；縮短生產準備周期；節約鋼材和降低成本；提高企業工藝裝備系數。 （3）專用夾具對于工廠的主導產品，批量較大，且輪番上場加工，精度要求較高的關鍵性零件，在加工中心上加工時，選用專用夾具是非常必要的。專用夾具是根據某一零件的結構特點專門設計的夾具，具有結構合理，剛性強，裝夾穩定可靠，操作方便，提高安裝精度及裝夾速度等優點。選用這種夾具，一批工件加工后尺寸比較穩定，互換性也較好，可大大提高生產率。但是，專用夾具所固有的只能為一種零件的加工所專用的狹隘性，與產品品種不斷變型更新的形勢不相適應，特別是專用夾

36、具的設計和制造周期長，花費的勞動量較大，加工簡單零件顯然不太經濟。（4）可調整夾具可調整夾具能有效地克服以上兩種夾具的不足，既能滿足加工精度，又有一定的柔性，是一種很有發展前途的新穎的機床夾具結構形式。加工中心為它開辟了廣闊的道路。可調整夾具與組合夾具有很大的相似之處，所不同的是它具有一系列整體剛性好的夾具體。在夾具體上，設置有可定位、夾壓等多功能的T型槽及臺階式光孔、螺孔，配制有多種夾緊定位元件。可調整夾具擴大了夾具的使用范圍，只要配制通用夾具元件，即可實現快速調整。其剛性好的特點，能良好地保證加工精度，它不僅適用于多品種、中小批量生產，而且在少品種、大批量生產中也會體現出明顯的優越性。（5

37、）成組夾具成組夾具是隨成組加工工藝的發展而出現的。使用成組夾具的基礎是對零件的分類(即編碼系統中的零件族)。通過工藝分析，把形狀相似、尺寸相近的各種零件進行分組，編制成組工藝，然后把定位、夾緊和加工方法相同的或相似的零件集中起來，統籌考慮夾具的設計方案。對結構外形相似的零件，采用成組夾具，具有經濟、夾緊精度高等特點。總之，加工中心上零件夾具的選擇要根據零件精度等級，零件結構特點，產品批量及機床精度等情況綜合考慮。在此，推薦選擇順序：優先考慮組合夾具，其次考慮可調整夾具，最后考慮專用夾具、成組夾具。當然，還可使用三爪卡盤、虎鉗等大家熟悉的通用夾具。由于該工件為單件加工，所以在加工過程中選用通用夾

38、具進行定位與裝夾。本例根據加工要求選用平口鉗作為夾具。第一次裝夾用平口鉗夾住上端倒裝裝夾，定位時以平口鉗鉗口與底平面作為定位平面，為了保證工件定位準確，鉗口平面與底平面要用百分表進行找正。圖32 虎鉗裝夾示意圖第二次裝夾以已經加工出的零件下部的兩平面裝夾。 加緊時加緊力要適中，既要防止工件的變形，又要防止工件在加工過程中產生松動。工件裝夾過程中要隊工件上表面及側平面進行找正，使工件上表面垂直于主軸，側平面平行于坐標X軸或Y軸。4 刀具及切削用量的選擇刀具壽命與切削用量有密切的關系。在制定切削用量時，應首先選擇合理的刀具壽命，而合理的刀具壽命則應根據優化的目標而定。一般分最高生產率刀具壽命和最低

39、成本刀具壽命兩種，前者根據單件工時最少的目標確定，后者根據工序成本最低的目標確定。選擇刀具壽命時可考慮如下幾點根據道具復雜程度、制造和磨刀成本來選擇。復雜和精度高的刀具壽命應選的比單刃刀具高些。對于機夾可轉位刀具，由于換到時間短，為了充分發揮其切削性能，提高生產效率，刀具壽命可選的低些，一般取15-30min對于裝刀、換刀和調刀比較復雜的多刀機床、組合機床與自動化加工刀具，刀具壽命應選的高些，尤其保證刀具可靠性。車間內某一工序的生產率限制了整個車間的生產率的提高時，該工序的刀具壽命要選的低些，當某工序單位時間內所分擔到的全廠開支M較大時，刀具壽命也應選的低些。大件精加工時，為保證至少完成一次走

40、刀，避免切削時中途換刀，刀具壽命應按零件精度和表面粗糙度來定。與普通機床加工方法相比，數控加工對刀具提出了更高的要求，不僅需要剛性好、精度高，而求要求尺寸穩定，耐用度高斷和排性能同時要求安裝和調整方便，這樣來滿足數控機床高效率的要求。數控機床上所選用的道具常采用適應高速切削的刀具材料（如高速鋼、超細粒質硬質合金）并使用可轉位刀片。 加工中心用刀具有：（1）銑削刀具，分面銑、立銑、三面刃銑等刀具。 面銑刀（也叫端銑刀），面銑刀的圓周表面和端面上都有切削刃，端部切削刃為副切削刃。面銑刀多制成套式鑲齒結構和刀片機夾可轉位結構，刀齒材料為高速鋼或硬質合金，刀體為40Cr。立銑刀 ，立銑刀是數控機床上用

41、得最多的一種銑刀。立銑刀的圓柱表面和端面上都有切削刃，它們可同時進行切削，也可單獨進行切削。結構有整體式和機夾式等，高速鋼和硬質合金是銑刀工作部分的常用材料。些外還有鍵槽銑刀、鼓形銑刀、成形銑刀等。（2）鉆削刀具，分小孔、短孔、深孔、攻螺紋、鉸孔等。 鉆削刀具可用于數控車床、車削中心，又可用于數控鏜銑床和加工中心。因此它的結構和聯接形式有多種。有直柄、直柄螺釘緊定、錐柄、螺紋聯接、模塊式聯接（圓錐或圓柱聯接）等多種。（3）鏜削刀具，分粗鏜、精鏜等刀具。 鏜刀從結構上可分為整體式鏜刀柄、模塊式鏜刀柄和鏜頭類。從加工工藝要求上可分為粗鏜刀和精鏜刀。（4）特殊型刀具 特殊型刀具有帶柄自緊夾頭、強力彈

42、簧夾頭刀柄、可逆式（自動反向）攻螺紋夾頭刀柄、增速夾頭刀柄、復合刀具和接桿類等。刀具究竟從什么位置開始移動到指定的位置呢？所以在程序執行的一開始，必須確定刀具在工件坐標系下開始運動的位置，這一位置為程序執行時刀具相對與工件運動的起點，所以稱程序起始點或起刀點。此起始點一般通過對刀來確定，故該點又稱對刀點。在編制程序時，要正確選擇對刀點的位置。對刀點設置原則是：便于數值處理和簡化程序編制。易于找正并在加工過程中便于檢查，引起的加工誤差小。對刀點可設置在加工零件上，也可以設置在夾具上或機床上，為了提高零件加工精度，對刀點應盡量設置在零件的設計基準或工藝基準上。實際操作機床時，可通過手工對刀操作把刀

43、具的刀位點放到對刀點上，即“刀位點”與“對刀點”的重合，所謂“刀位點”是指刀具定位基準點，車刀的刀位點為刀尖或刀尖圓弧中心。用手動對到操作，對刀精度較低，且效率低。而有些工廠采用光學對刀鏡、對刀儀、自動對刀裝置等，以減少對刀時間，提高對刀精度。加工過程中需要換刀時，應規定換刀點。所謂“換刀點”時指刀架轉動換刀時的位置，換刀點應設在工件或夾具的外部，以換刀時不碰工件及其他部件為準。數控編程時，編程人員必須確定每道工序的切削用量，并以指令的形式寫入程序中。切削用量包括主軸轉速、背吃刀量及進給速度等。對于不同的加工方法，需要選用不同的切削用量。切削用量的選擇原則是：保證零件加工精度和表面粗糙度，充分

44、發揮刀具切削性能，保證合理的刀具耐用度，并充分發揮機床的性能，最大限度提高生產率，降低成本5 個性汽車輪轂蓋加工5.1 輪轂蓋加工的工藝分析 （1）技術要求 輪轂蓋零件的技術要求主要是外圍支承圈的精度，表面粗糙度的要求。（2）毛坯選擇 選用鋁合金，大小為680mm680mm74mm如下：圖51 毛坯（3） 定位基準的選擇 蓋類零件外圓表面、螺紋等表面的同軸度，以及端面對軸中心線的垂直度是其相互位置精度的主要項目，而這些表面的設計的設計基準一般都是其中心線。該輪轂蓋有一中心孔螺紋，故用該中心孔的中心作為此零件加工的定位基準。當不能采用中心孔時或粗加工是為了工作裝夾剛性，可采用零件的外圓表面作為定

45、位基準，或是以外圓表面和中心孔共同作為定位基準，能承受較大的切削力，但重復定位精度并不太高。數控銑削時，為了能用同一程序重復加工和工件調頭加工軸向尺寸的精確性，或為了端面余量均勻，工件軸向需要定位。以外圓定位時，則應采用三爪自定心卡盤反爪裝夾或采用限未支承，以工件端面或臺階面或臺階面兒作為軸向定位基準。（4） 零件預備加工 車削之前常需要根據情況安排預備加工，內容通常有：直毛坯出廠時或在運輸、保管過程中，或熱處理時常會發生彎曲變形。（5） 熱處理工序 鑄、鍛件毛坯在粗車前應根據材質和技術要求正火或退火處理，以消除應力，改善組織和切削性能。性能要求較高的毛坯在粗加工后、精加工前應安排調質處理，一

46、提高零件的綜合機械性能；對于硬度和耐磨性要求不高的零件，調質也常作為最終熱處理。相對運動的表面需在精加工前或后進行表面淬火處理或進行化學熱處理，以提高耐磨性。（6） 加工工序劃分一般可按下類方法進行：刀具集中分序法 就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所有可以完成部位。再用第二把刀、第三把完成他們可以完成的其他部位。這樣可以減少換刀次數，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差。以加工部位分序法 對于加工類容很多的零件，可按其結構特點將加工部分分成幾個部分，如內形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡單幾何形狀，在加工復雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工

47、精度較高的部位。以粗、精加工分序法 對于易發生加工變形的零件，由于粗加工后可能發生的變形而需要進行校形，故一般來說凡要進行粗、精加工的都要將工序分開。綜上所述，在劃分工序時，一定要視零件的結構和工藝性，機床的功能，零件數控加工內容的多少，安裝次數及本單位生產組織狀況靈活掌握。另建議采用工序集中的原則還是采用工序分散的原則，要根據實際情況來確定，但一定力求合理。（7）在加工時，加工順序的安排應根據零件的結構和毛坯狀況，以及定位夾緊的需要來考慮，重點是零件的剛性不被破壞。（8）走刀路線和對刀點的選擇 走刀路線包括切削加工軌跡，刀具運動切削起始點，刀具切入，切出并返回切削起始點或對刀點等非切削空行程

48、軌跡。由于半精加工和精加工的走刀路線是沿其零件輪廓順序進行的，所以確定走刀路線主要在于規劃好粗加工及空行程的走刀路線。合理的確定對刀點，對刀點可以設在被加工零件上，但注意對刀點必須是基準位或已加工精加工過的部位，有時在第一道工序后對刀點被加工損壞，會導致第二道工序和之后的對刀點無從查找，因此在第一道工序對刀時注意要在與定位基準有相對固定尺寸關系的地方設立一個相對對刀位置，這樣可以根據他們之間的相對位置關系找回原對刀點。這個相對對刀位置通常設在機床工作臺或夾具上。5.2 輪轂蓋零件加工工藝 （1）確定加工順序及進給路線該蓋類零件采用再次裝夾，先粗后精的順序，其加工順序為：第一次倒裝：預備加工銑下

49、輪廓粗銑下端底面精銑下端曲面精銑下平面精銑側壁面。再接著第二次裝夾，夾持毛坯下端，加工輪轂蓋的上表面，保證表面的粗糙度和精度，保證表面曲面的曲面度，螺紋的精度。加工順序為： 預備加工銑上輪廓粗銑上表面精銑曲面精銑上平面清根加工鉆孔鉆螺紋。（2）選擇刀具 粗加工時采用直徑較大的刀具，本例選用直徑10mm的立銑刀進行加工，為減少換刀次數，盡量避免不必要的換刀過程。同時，在編程過程中要防止過切現象的產生。0.9倍，因此選用直徑12mm的立銑刀作為精加工刀具。加工用刀具如表：表51 刀具卡片序號刀具號刀具加工內容規格名稱數量刀長材料1T120mm合金立銑刀1120硬質合金銑毛坯、粗銑平面2T212mm

50、合金立銑刀1120硬質合金精銑平面3T320mm球頭銑刀1120硬質合金銑毛坯、粗銑曲面4T412mm球頭銑刀1120硬質合金精銑曲面5T54mm球頭銑刀1120硬質合金清根加工6T620mm麻花鉆1120硬質合金鉆孔7T6M20絲錐1120硬質合金攻螺紋（4） 確定各加工參數加工參數的確定取決于編程人員的經驗、工件的加工精度及表面質量、工件的材料性質、刀具的材料及形狀、刀柄的剛性等因素。主軸轉速（N）根據公式N=1000V/MD及常用切削速度的選用原則。取粗加工時主軸轉速N=800R/MIN，精加工時主軸轉速N=3000R/MIN。進給速度（F） 粗加工時，為提高生產率，在工件質量的到保證的

51、前提下，可選擇較高的進給速度，一般取100-200MM/MIN。在進行切深、切斷、深孔加工或采用高速鋼刀具進行加工時，應選用較底的進給速度，一般在20-50MM/MIN的范圍內選取。本例中粗加工在XY平面內進給速度取150MM/MIN。Z向進給速度取50MM/MIN。 精加工時，為保證加工精度要求和表面粗糙度要求，應選較小的進給速度，一般在20-50MM/MIN的范圍內選取，選50MM/MIN。 刀具空行程的進給速度取G00速度，或在600-1000MM/MIN范圍內選取。背吃刀量 粗加工的背吃刀量一般取刀具半徑1/5，因此，本例粗加工的背吃刀量取9MM左右。精加工時，為了保證工件表面質量，一

52、般在深度方向的背吃刀量等于精加工余量。（3）選擇切削用量表52 切削用量選擇主軸轉速S/(r/min)進給量F/(mm/r)背吃刀量ap/mm備注粗銑毛坯8002002自動粗銑曲面10001001自動精銑平面1500100自動精銑曲面2000100自動清根3000200自動鉆孔300200自動攻螺紋10010自動用以上數據編制工藝卡如下：表53 數控銑削加工工藝卡（1）單位名稱產品名稱或代號零件名稱零件圖號宜賓職業技術學院輪轂蓋工序號程序編號夾具名稱使用設備車間001O0001平口虎鉗加工中心加工中心車間工步號工步內容刀具號刀具規格主軸轉速r/min進給速度mm/r背吃刀量mm備注1銑毛坯T0

53、1立銑刀8002002自動2粗銑下端曲面T03球頭銑刀10002001自動3精銑下端曲面T04球頭銑刀2000100自動4精銑下平面T02立銑刀1500100自動5精銑側面T02立銑刀2000100自動 表53 數控銑削加工工藝卡（2）單位名稱產品名稱或代號零件名稱零件圖號宜賓職業技術學院輪轂蓋工序號程序編號夾具名稱使用設備車間001O0002平口虎鉗加工中心加工中心車間工步號工步內容刀具號刀具規格主軸轉速r/min進給速度mm/r背吃刀量mm備注1銑毛坯T01立銑刀8002002自動2粗銑上端輪廓T03球頭銑刀10002001自動3精銑上曲面T04球頭銑刀2000100自動4精銑上平面T02

54、立銑刀2000100自動5清根T05球頭銑刀1500100自動6鉆孔T06麻花鉆300200自動7攻螺紋T07絲錐10010自動5.3 加工程序零件加工程序的編制方法有手工編程、自動編程和手工與自動編程結合使用。手工編程是指：從分析零件圖樣、確定加工工藝過程、數值計算、編寫零件加工程序單、制作控制介質到程序校驗都是人工完成。對于加工形狀簡單、計算量小、程序段數不多的零件，采用手工編程較容易，而且經濟、及時。在點位加工或直線與圓弧組成的輪廓加工中，手工編程仍廣泛應用。對于形狀復雜的零件，特別是具有非圓曲線、列表曲線及曲面組成的零件，用手工編程就有一定困難，出錯的概率增大，有時甚至無法編出程序，必

55、須用自動編程的方法編制程序。自動編程是指：是利用計算機專用軟件來編制數控加工程序。編程人員只需根據零件圖樣的要求，使用數控語言，由計算機自動地進行數值計算及后置處理，編寫出零件加工程序單，加工程序通過直接通信的方式送入數控機床，指揮機床工作。實現自動編程的軟件常用的有，等，可以實現多軸聯動的自動編程并進行仿真模擬。該零件形狀是復雜的帶有曲面的圓狀蓋類零件，采用自動編程與手工編程結合的方式，其程序為：表54 零件程序（1）底部加工程序%O0001N10G90G54G40G49G00X0Y0Z300T01M98P9000 安裝01號立銑刀G43G00Z200H01 建立刀具補償M03S800 主軸

56、正轉，轉速800r/minM98P0011 調用11號子程序加工毛坯下端M98P0012 調用12號子程序精加工底部曲面M98P0013 調用13號子程序精加工底平面G01Z50F200G00X0Y0Z200M30表55 零件程序（2）頂部加工程序%O0002N10G90G54G40G49G00X0Y0Z300T01M98P9000 安裝01號立銑刀G43G00Z200H01 建立刀具補償M03S800 主軸正轉，轉速800r/minM98P0021 調用21號子程序粗加工上表面M98P0022 調用22號子程序精加工上表面M98P0023 調用23號子程序精加工上平面M98P0024 調用2

57、4號子程序清根T05M98P9000 換05號刀具麻花鉆G43G00Z200H05 G01Z90F200G98G81X0Y0Z-40R30F50 鉆孔T06M98P9000 換用06號刀具絲錐G43G00Z200H06 G01Z90F200G98G84X0Y0Z30R30F50 攻螺紋G01Z200F200G00X0Y0Z200M30 程序結束，返回加工程序中所用子程序見附表。6 數控加工自動編程軟件UG使用6.1 數控加工自動編程軟件UG介紹數控加工編程分為手工編程和自動編程，自動編程是根據工件圖形和加工工藝采用專用軟件自動生成加工程序。UG是非常出色的和最常用的自動編程軟件。 圖61 UG

58、 NX軟件UG是Unigraphics的縮寫，這是一個交互式CAD/CAM(計算機輔助設計與計算機輔助制造)系統，它功能強大，可以輕松實現各種復雜實體及造型的建構。UG的開發始于1990年7月，它是基于C語言開發實現的。UG NX是一個在二和三維空間無結構網格上使用自適應多重網格方法開發的一個靈活的數值求解偏微分方程的軟件工具。其設計思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對許多不同的應用再利用。UG NX 包括了世界上最強大、最廣泛的產品設計應用模塊。 NX 具有高性能的機械設計和制圖功能，為制造設計提供了高性能和靈活性，以滿足客戶設計任何復雜產品的需要。 NX 優于通用的設計工具，具有專

59、業的管路和線路設計系統、鈑金模塊、專用塑料件設計模塊和其他行業設計所需的專業應用程序。UG NX加工基礎模塊提供聯接UG所有加工模塊的基礎框架，它為UG NX所有加工模塊提供一個相同的、界面友好的圖形化窗口環境，用戶可以在圖形方式下觀測刀具沿軌跡運動的情況并可對其進行圖形化修改：如對刀具軌跡進行延伸、縮短或修改等。該模塊同時提供通用的點位加工編程功能，可用于鉆孔、攻絲和鏜孔等加工編程。該模塊交互界面可按用戶需求進行靈活的用戶化修改和剪裁，并可定義標準化刀具庫、加工工藝參數樣板庫使初加工、半精加工、精加工等操作常用參數標準化，以減少使用培訓時間并優化加工工藝。UG軟件所有模塊都可在實體模型上直接

60、生成加工程序，并保持與實體模型全相關。6.1 零件在UG里的設計、編程與仿真加工（1）打開UG NX軟件，以gai01為文件名，新建一個prt格式的文件，并在“起始”下選擇“建模”。圖62 在UG里建立零件文件（2）繪制零件草圖，對草圖尺寸進行約束。圖63 繪制草圖（3）對草圖進行拉伸、回轉等操作，生成三維實體。圖64 生成實體（4）進入“制圖”模塊，生成零件工程圖，并對其標注尺寸。圖65 生成零件圖（5）進入“加工”模塊，對零件進行加工操作，生成刀具軌跡。圖66 生成刀具軌跡（6）根據已生成的刀軌，后置處理，生成加工中心用G代碼。（7）綜合生成的各加工G代碼，進行檢查，手工編制出零件加工用的