802 漸開線渦輪數(shù)控工藝及加工,漸開線,渦輪,數(shù)控,工藝,加工 第 頁 共 22 頁1畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書課題名稱 漸開線渦輪數(shù)控工藝及加工 系 別 現(xiàn)代制造工程系 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用 班 級 數(shù)控 0571 姓 名 黃 忠 利 學 號 0505027124 指導(dǎo)教師 徐曉風 林天極 起訖時間：　2007 年 4 月 9 日～ 　07 年 6 月 1 日（共 8 周）第 頁 共 22 頁2設(shè)計題目：漸開線渦輪數(shù)控工藝及加工設(shè)計要求：1、 計算機繪制零件圖和三維造型圖2、 完成渦輪的工藝規(guī)程：工藝過程卡、工序卡等3、 完成渦輪數(shù)控加工的工裝設(shè)計4、 用自動編程和宏功能編寫渦輪的漸開線曲面加工程序5、 用 G 代碼編制渦輪橢圓槽數(shù)控加工程序6、 用仿真軟件的 DNC 方式進行仿真加工7、 編寫畢業(yè)設(shè)計說明書8、 畢業(yè)設(shè)計答辯圖紙：手工繪制夾具總裝圖（A1）一張CAD 繪制零件圖（ A4）3 張 指導(dǎo)老師：徐曉風、林天極老師第 頁 共 22 頁3目 錄 摘要 ------------------------------------------------------------4-5 一、設(shè)計課題分析 --------------------------------------------5二、工藝規(guī)程分析設(shè)計 ----------------------------------------6-9三、夾具設(shè)計 ---------------------------------------------------10-11四、零件設(shè)計及加工步驟 ------------------------------------11（一）零件的造型設(shè)計 ------------------------------------11-13（二）零件的 Mastercam 后外理加工 -----------------------13-15（三）零件宏程序編制 --------------------------------------15-17五、仿具系統(tǒng)加工驗證 ----------------------------------------17-18六、其它方面說明 ---------------------------------------------18-19參考文獻 ----------------------------------------------------20設(shè)計小結(jié) ------------------------------------------------- 21-22第 頁 共 22 頁4摘要：本課題設(shè)計的是漸開線渦輪數(shù)控工藝及加工,是葉片油泵的重要零件之一 ，我們要通過數(shù)控加工來實現(xiàn)加工要求。對于數(shù)控專業(yè)來說,本課題的畢業(yè)設(shè)計是具有很大意義的.根據(jù)漸開線渦輪零件圖制定加工工藝方案及數(shù)控加工工序卡，利用 Pro/E 繪制三維造型。本設(shè)計側(cè)重于數(shù)控加工工藝 ,數(shù)控編程及工裝設(shè)計。數(shù)控加工具有柔性程度高、自動化程度高、加工精度高且加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)管理現(xiàn)代化等優(yōu)點。數(shù)控加工作為現(xiàn)代機械制造業(yè)的重要標志，隨著個性化產(chǎn)品日益為消費者鐘愛，數(shù)控加工技術(shù)顯得日益重要。隨著 CAD/CAM 軟件技術(shù)的進一步發(fā)展，幾乎所有的個性化產(chǎn)品設(shè)計都在CAD 軟件中設(shè)計完成.并與 CAM 軟件結(jié)合使三維造型出來的產(chǎn)品可以直接生成ＮＣ代碼。這樣使產(chǎn)品開發(fā)到產(chǎn)品出貨的周期大大縮短，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。關(guān)鍵詞：三維造型 工藝 夾具設(shè)計 模擬前言：隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控加工的需求也在增加，它總的發(fā)展趨勢是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工藝適用性和經(jīng)濟性。而漸開線渦輪加工充分的適應(yīng)了現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要.數(shù)控加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機械加工制造業(yè)中，如數(shù)控銑削、鏜削、車削、線切割、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。數(shù)控設(shè)備為精密復(fù)雜零件的加工提供了基本條件，但要達到預(yù)期的加工效果，編制高質(zhì)量的數(shù)控程序是必不可少的，這是因為數(shù)控加工程序不僅包括零件的工藝第 頁 共 22 頁5過程，而且還包括刀具的形狀和尺寸、切削用量、走刀路徑等工藝信息。對于簡單的模具零件，通常采用手工編程的方法，對于復(fù)雜的模具零件，往往需要借助于 CAM 軟件編制加工程度，如 Pro/E、UG、 Master CAM 等。無論是手工編程或計算機輔助編程，在編制加工程序時，選擇合理的工藝參數(shù)，是編制高質(zhì)量加工程序的前提。在本課題所采用的加工軟件是 Mastercam，該技術(shù)是近年來工程技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)展最迅速，最引人注目的一項高級技術(shù)，它已成為工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要標志。它對加速工程和產(chǎn)品的開發(fā)、縮短產(chǎn)品設(shè)計制造周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、增強企業(yè)市場競爭能力與創(chuàng)新能力發(fā)揮著重要作用。在畢業(yè)設(shè)計中我、Mastercam 加工，充分的學習他們的優(yōu)點，用于漸開線渦輪的加工。一、設(shè)計課題分析：本課題是工業(yè)高壓變量葉片油泵的關(guān)鍵零件之一，葉片由 X—Y 平面的漸開線參數(shù)方程投影曲線與錐形回轉(zhuǎn)面合成，反面有橢圓槽、四個螺紋孔。零件圖結(jié)構(gòu)很清晰，難點重點就是渦輪正面的加工。以往這種零件的加工多半是通過靠模來完成，這種加工方法的缺點是工作量大，精度差。很難適應(yīng)現(xiàn)在的社會發(fā)展，但現(xiàn)在有數(shù)控加工技術(shù)，減少了手工的步驟，既能保證精度，又能節(jié)省時間，更重要的是很大程度上緩解了勞動者工作量。數(shù)控加工是根據(jù)零件的材料、幾何形狀編寫相應(yīng)的工序工藝；設(shè)計相應(yīng)的夾具；用軟件造型再獲得相應(yīng)的加工程序；導(dǎo)入仿真軟件進行模擬加工；最后到數(shù)控機床進行加工。數(shù)控加工有許多方法，這里指的是我們在做畢業(yè)設(shè)計時加工漸開線渦輪所需的步驟。而此次設(shè)計的漸開線渦輪正是油泵的一個重要零件。對其進行工藝工裝設(shè)計有著實際性的作用和意義。另外對于數(shù)控專業(yè)來說,本課題的設(shè)計可以讓我們能全面的運用所學知識，培養(yǎng)我們獨立思考的能力，培養(yǎng)我們搞工藝工第 頁 共 22 頁6裝設(shè)計的思維能力，培養(yǎng)我們今后發(fā)展的能力。在這里需要指出的是，加工所需要的程序可以通過手工編程，自動編程等等一系列方法來實現(xiàn)，在對漸開線渦輪的加工中，我選擇自動編程來完成。至于漸開線渦輪的應(yīng)用，目前用于旋轉(zhuǎn)式流體機械比較多。用于泵也比較廣泛，泵是一種面廣量大的通用機械，應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，如農(nóng)田水利、石油化工、電力、建筑、環(huán)保、輕工食品等各行業(yè)，需要量很大。隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的提高和節(jié)約能源的要求，泵的應(yīng)用范圍正在迅速擴大。二、工藝規(guī)程分析設(shè)計：1、零件分析：漸開線渦輪是按一定規(guī)律環(huán)繞在圓柱面上的等寬槽。該零件按中小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)綱領(lǐng)為月產(chǎn) 1000 件。渦輪材料為不銹鋼。(1Gr18Ni9Ti)，具有良好的耐蝕性和冷塑性變形性能;鋼因塑性和韌性很高,切削性較差 ; 為此在切削過程中需使用水性切削冷卻液，以減少切削熱變形。該零件的尺寸精度要求不是很高，但是在普通機床上是無法加工的，因此選用帶有數(shù)控回轉(zhuǎn)臺的立式數(shù)控銑床進行加工。漸開線渦輪正面上的每一個截面在高度上都是不相等的，一般選用立銑刀進行加工。漸開線渦輪加工前通常是一個實心的圓柱體，要經(jīng)過車削、開槽、粗加工、精加工等工序。2、工藝分析及安排：（1）工序順序安排原則（a）原則：先粗后精，先主后次，先面后孔，基面先行。（b）機械加工工藝路線按工序的性質(zhì)不同一般可分為粗加工，半精加工和精加工三個階段。表面質(zhì)量要求特別高時，還應(yīng)增加光整加工階段。（c）零件的機械加工路線中，第一道工序往往都是加工精基準，然后使用精基準定位，進行后續(xù)加工，如軸類零件先鉆中心孔，箱體類零件先加工平面、定位銷孔等。（2）工藝安排原則和方法第 頁 共 22 頁7制定工藝規(guī)程定的原則是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，最大限度的提高生產(chǎn)率和降低制造成本。 工件是工藝系的核心。各種加方法都是根據(jù)工件的被加表面類型、材料和技術(shù)要求等來確定的。 夾具是一種工藝裝備。它的作用一是保證工件相對于機床和刀具具有正確的位置，這一過程稱為“定位” ；二是要保證工件在外力的作用下仍能保持 正確位置，這一過程稱為“夾緊” 。要保證工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)之間正確的幾何位置，應(yīng)保證工件在夾具中有正確的定位、夾具對機床具有正確的相互位置關(guān)系和夾具的正確調(diào)整。由于所加工漸開線渦輪的材料為不銹鋼，外形尺寸且精度要求不高，我對該零件工件進行了以下的工藝安排：下料（車出零件的外形尺寸 82.2*31.8）——粗、精銑反面橢圓形槽——鉆、攻M8 深 8 螺紋孔——粗、精銑渦輪正面——去毛刺 ——檢驗——入庫。3、刀具材料的選擇：刀具材料通常是指切削部分的材料。在切削過程中，刀具切削部分直接承擔切削工作。刀具切削性能的好壞對于切削加工效率、刀具壽命、刀具消耗、加工成本、加工精度和表面質(zhì)量都有著密切的關(guān)系。目前廣泛用的刀具材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。還有改善化學成分和組織的各種高效率、高性能刀具材料。如超硬高速鋼、碳化鈦基硬質(zhì)合金、表面涂層硬質(zhì)合金、立方氮化硼、陶瓷和人造金剛石等。正確選用刀具材料是保證高效率加工不銹鋼的決定因素。根據(jù)不銹鋼的切削特點刀具材料應(yīng)具備足夠的強度、韌性、高硬度和耐磨性且與不銹鋼的粘附性要小。常用的刀具材料有硬質(zhì)合金和高速鋼兩大類，形狀復(fù)雜的刀具主要采用高速鋼材料。由于高速鋼切削不銹鋼的切削速度不能太高，因此影響生產(chǎn)效率的提高。對于較簡單的車刀類刀具，刀具材料應(yīng)選項用強度高、導(dǎo)熱性好的硬質(zhì)合金，因其硬度、耐磨性等性能優(yōu)于高速鋼。常用的硬質(zhì)合金材料有：鎢鈷類 （YG3 、YG6、YG8、 ） ，鎢鈷鈦類 （YT15、YT14、YT5） ， 添加稀有金屬碳化物類（YW1 、YW2） 。鎢鈷類硬質(zhì)合金的韌性和導(dǎo)熱性較好，不易和切第 頁 共 22 頁8屑粘結(jié)，因此適用于不銹鋼粗車加工；而 YW 類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性和抗氧化性能以及韌性都較好，適合于不銹鋼的精車加工。由于零件材料為不銹鋼（2Gr13） ，屬于難加工類零件，根據(jù)刀具的選擇原則，在車削是選用復(fù)合涂層車刀（FNUM150404-A3 ） ，銑削加工所用刀具如下所列：φ4 立銑刀、φ6 立銑刀、φ6.8 麻花鉆、M8 的機用絲錐、中心鉆。4、刀具幾何角度的選擇：刀具切削部分的幾何角度，對于不銹鋼切削加工的生產(chǎn)率、刀具耐久度、被加工表面摩擦度、切削力以及加工硬化等方面都有很大的影響，合理選擇和改進刀具幾何參數(shù)是保證加工質(zhì)量、提高效率、降低成本的有效途徑。刀具前角 γo 的選擇：車削不銹鋼時，在不降低刀具強度的條件下，應(yīng)把前角適當取大一些，在刀具前角大時其塑性變形小，切削力和切削熱降低，減輕加工感化趨勢，提高刀具耐用度，一般刀具前角宜取 12°~20°左右。車刀后角 α o 的選擇車削不銹鋼時的車刀后角要比車削普通碳鋼時稍大一些，但后角過大又會降低刀刃強度，直接影響車刀的耐用度，因此，一般情況下車刀后角宜取 6°~10°左右。車刀主偏角 Kr 的選擇：車削不銹鋼時的硬化傾向性強，易產(chǎn)生振動，振動又會使加工硬化嚴重。因此，主偏角一般宜取 45°~90°左右。5、切削用量的選擇：正確地確定切削用量,對保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、獲得良好的經(jīng)濟效益，都有著重要的意義。在確定切削用量時，應(yīng)綜合考慮零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)、加工精度、和表面粗糙度、材料、刀具的材料及耐用度等方面因素。粗加工時，由于要求的加工精度較低、表面粗糙度較大，切削用量的確定應(yīng)該盡可能保證較高的金屬切除北和必要的刀具耐用度，以達到較高的生產(chǎn)率。提高切削速度、增大進給量和切削深度，都能提高金屬切除率，但在這三個要素中，切削速度對刀具耐用度影響最大，其次是進給量，影響最小的是切削深度。所以在確定粗加工切削用量時，應(yīng)優(yōu)先考慮采用大的切削深度，其次考慮第 頁 共 22 頁9采用較大的進給量，最后根據(jù)刀具的耐用度要求，確定合理的切削速度。具體數(shù)據(jù)的確定可參閱有關(guān)手冊。半精加工、精加工時，確定切削用量首先要考慮的問題是保證加工精度和表面質(zhì)量同時也要兼顧必要的刀具耐用度和生產(chǎn)率。半精加工、精加工時的切削深度一般根據(jù)粗加工后留下的加工余量來確定，而進給量主要根據(jù)表面粗糙度來確定。為了減少工藝系統(tǒng)的彈性變形和已加工表面的殘留面積高度，半精加工和精加工時一般多采用較小的切削深度和進給量。在切削深度和進給量確定之后，再確定合理的切削速度。6、機床的選擇：從工藝上分析：由于橢圓槽，漸開線螺旋槽形狀復(fù)雜普通銑床根本無法加工，所以選擇數(shù)控銑床 XK5032。XK5032 數(shù)控銑床主要技術(shù)參數(shù)：1、機床外形尺寸（長 X 寬 X 高）1830mm X 1880mm X 2050mm2、工作臺面積320mm X 1200mm3、工作臺最大行程 X 軸 750mmY 軸 350mmZ 軸 400mm4、工作臺 T 形槽寬 17.46mm間距 80mm數(shù)量 2 條5、主軸轉(zhuǎn)速范圍45~4500r/min第 頁 共 22 頁106、進給速度范圍5~2500mm/min7、快速移動速度5000mm/min8、定位精度X 軸 0.05mmY 軸 0.04mmZ 軸 0.04mm9、重復(fù)定位精度 0.025mm三、夾具設(shè)計：1.夾具設(shè)計方案分析:對夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)有可靠的定位基準。選用夾具時，通常考慮以下幾點： （1）盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間。 （2）在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，最好結(jié)構(gòu)簡單可靠、制造容易。 （3）裝卸零件要迅速方便，以減少機床的停機時間。 （4）夾具在機床上安裝要準確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。由于該零件的漸開線螺旋槽和底面的橢圓槽有一定的位置要求，基本的三抓卡盤夾具不怎么理想。所以要重新設(shè)計一個專用夾具。根據(jù)基準統(tǒng)一的原則,我采用設(shè)計基準來作為我們的定位基準,即采取一面二銷的形式進行定位.夾緊方式的確定,我考慮了各種各樣的方案,都覺得不理想.最后我選用了在V 形塊板上打螺紋孔采用螺紋桿旋轉(zhuǎn)夾緊的方法。 .2.夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計計算:夾具機構(gòu)既要可靠，又要和生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，這樣才能符合多，快、好、省的原則。大批生產(chǎn)中使用的夾具和中小批生產(chǎn)中使用的夾具，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)有所區(qū)別。 第 頁 共 22 頁11在大批量生產(chǎn)中，既要解決工件的質(zhì)量問題，又要解決工件的產(chǎn)量問題。因此，在設(shè)計夾具時，應(yīng)采用高效、省力的夾具結(jié)構(gòu)。例如：采用各中動力源（如氣動、液動、電動等）實現(xiàn)夾具夾緊，減輕勞動強度；采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)和多件夾緊機構(gòu)，減少輔助時間；采用多工位分度裝置，使加工時間和輔助時間重合大批生產(chǎn)中使用的夾具比較復(fù)雜，造價較高。為了便于設(shè)計的夾緊部件等，應(yīng)廣泛采用各種形式的通用動力部件，如標準汽缸。標準油缸、各種增壓器、通用的夾緊部件等，組成專用夾具。這是目前夾具設(shè)計中的一種新趨向。在中小批生產(chǎn)中，采用夾具的主要目的是保證加工質(zhì)量和擴大機床的工藝性能，以及便于多品種生產(chǎn)等。因此，對夾具機構(gòu)的主要，主要是精度和通用性，效率問題比較次要。所以應(yīng)盡量采用各種形式的通用夾具、可調(diào)夾具和組合夾具等配以適當?shù)膶Ｓ酶郊?，以滿足生產(chǎn)要求。在設(shè)計專用夾具時，要充分采用部件及標準元件，以提高夾具的標準化程度。夾具的結(jié)構(gòu)簡圖如下:3.夾具使用說明:先用螺栓把壓板固定夾具體上,這壓板下面有方槽可以讓 V 形塊通過，再把螺桿放到壓板的槽里，最后把活動 V 形塊用螺桿旋進去通過方槽 ,這 V 形塊是由無軸向移動的螺桿并鎖緊（利用臺虎鉗原理）.再把整個夾具放到機床工作臺上,用夾具體上的 U 形槽對準機床的 T 形槽.用螺栓和壓板把夾具體固定在機床上. 當加工零件時,把零件放到夾具體上,用一面二銷的方法把零件固定在夾具上,.再第 頁 共 22 頁12通過旋轉(zhuǎn)螺紋桿調(diào)節(jié) V 形滑塊移動。夾緊零件.夾緊力的大小通過手工來調(diào)節(jié)。當零件在機床上加工完成后,再通過旋轉(zhuǎn)螺紋桿使其與 V 形滑塊分開,再用手去輕輕松動滑塊,使零件能從夾具體上拿下來,在用同樣的方法加工下一個零件.四. 零件的設(shè)計及加工步驟:(一)零件的造型設(shè)計 :該零件的造型采用 Pro/E 軟件. 該軟件包括三維實體造型.零件裝配.加工仿真.NC 自動編程.有限元分析.模具設(shè)計.鈑金設(shè)計.電路布線 .管路裝配設(shè)計等模塊. 主要特點是參數(shù)化特征造型,使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫,即設(shè)計參數(shù)有一處修改,別的模塊中相應(yīng)的圖形和數(shù)據(jù)都會自動更新.因此很適合本課題設(shè)計的零件造型。1.曲線的生成: 該零件的參數(shù)方程為: X=2.5*(cos(t)+t*sin(t)) Y=2.5*(sin(t)-t*cos(t)) Z=18.874311-t*t/15.70795不過根據(jù)該零件的實際形狀此曲線方程需要轉(zhuǎn)換. 轉(zhuǎn)換后的曲線方程為:X=2.5*(cos(t*900)+t*6*pi*sin(t*900)) Y=2.5*(sin(t*900)-t*6*pi*cos(t*900)) Z=18.874311-t*6*pi*t*6*pi/15.70795打開 Pro/E2001 軟件, 繪制該三維曲線. 點擊插入一個基準曲線——從方程——完成——選取坐標系——笛卡兒——輸入曲線方程——保存——確定，生成曲線如圖 1 所示：第 頁 共 22 頁13圖 1 2、進行可變截面掃描：單擊特征——創(chuàng)建——加材料——高級——可變截面掃描——完成——軸心方向——完成——選 FRONT——（原始軌跡）選取軌跡（選曲線）——（軌跡）選取軌跡（選曲線）——完成——開放終點——原始點——確定。畫截面，結(jié)果生成如圖 2 所示：圖 2 3、通過用減切材料對所畫漸開線螺旋槽進行修整。再通過加減材料和螺旋掃描等方法繪制其余部分。結(jié)果生成完整的實體如圖 3 所示： 第 頁 共 22 頁14圖 3 由于該軟件存在的缺陷，所以選擇 Mastercam 來進行后處理加工，這樣就需要該實體文件以 igs 形式保存（二） 、零件的 Mastercam 后處理加工：打開以 igs 保存的文件，根據(jù)工藝工序，刀具，零件材料等設(shè)置相關(guān)參數(shù)，選擇合理的曲面加工方式進行模擬加工。這里需要指出的事：之所以沒有采用 Pro/E 軟件進行后處理，而大費周章的去選擇 Mastercam 軟件，不僅僅是因為 Pro/E 軟件本身的缺陷，更加重要的是 Mastercam 軟件模擬加工功能強大，并且后處理的程序，仿真系統(tǒng)能識別。1.選擇刀具路徑----- 工作設(shè)定來設(shè)置工作的外形尺寸.2.通過刀具路徑----- 曲面加工 -----粗加工-----挖槽加工-----設(shè)置參數(shù) 3.通過操作管理中的實體驗證來進行模擬加工. 具體模擬驗證如下圖:第 頁 共 22 頁15漸開線螺旋槽(上表面)模擬結(jié)束后通過后處理把程序?qū)С霾⒈４?漸開線螺旋槽的數(shù)控加工程序如下:第 頁 共 22 頁16(三).零件宏程序編制 :漸開線渦輪數(shù)控加工程序分析根據(jù)加工的難易程度，對漸開線螺旋槽我們所學的知識根本無法編程，再說我們也沒有必要去編寫那種程序，我們可以通過 Mastercam 軟件，后處理獲得，由于這部分程序是軟件自動生成，沒有可讀性，所以這里暫不作說明。我們選擇橢圓槽的程序進行相關(guān)說明。1、加工方面加工橢圓槽 20*30 深度 8mm第 頁 共 22 頁172. 編程根據(jù)現(xiàn)有的程序指令，并沒有專門針對橢圓編程的指令，而宏程序指令適合拋物線,橢圓,雙曲線等沒有插補指令的曲線編程，以選擇宏程序指令。此外據(jù)我所知華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)為用戶配備了強有力的類似于高級語言的宏程序功能,用戶可以使用變量進行算術(shù)運算,邏輯運算和函數(shù)的混合運算,此外宏程序還提供了循環(huán)語句,分支語句和子程序調(diào)用語句,利于編制各種復(fù)雜的零件加工程序采用宏指令編寫橢圓槽加工程序，根據(jù)所學的知識，橢圓的曲線方程為：(X×X)/(a×a)+(Y×Y)/(b×b)=1 令：X=a×COSt Y =b×Sint由上圖得 a=30 b=203、程序及注釋%0001#0=3 (定義刀具半徑 R 值)#1=15 (定義 a 值)#2=10 (定義 b 值)#3=0 (定義步距角 α 的初值,單位:度)N1 G54 X0 Y0 Z10 N2 G00 X[#0+#1] Y[#0+#2]N3 G01 Z-3 F200 (分三刀加工深度到 8) N4 G41 G01 X[#1]N5 WHILE [#3 GE [-360]] D01 第 頁 共 22 頁18N6 G01 X[#1*COS[#3*PI/180]] Y[#2*SIN[#3*PI/180]]N7 #3=#3-0.5END1G01 G91 Y[-#0]G00 Z10M30（五） 、數(shù)控仿真系統(tǒng)的驗證：數(shù)控仿真系統(tǒng)主要驗證漸開線螺旋槽數(shù)控加工。具體操作步驟如下；1、選擇機床與控制系統(tǒng)根據(jù)工藝和仿真軟件的局限性，機床選擇標準銑床，控制系統(tǒng)選擇華中數(shù)控。2、機床回零，裝夾工件數(shù)控機床，開機后 都要回零。在裝夾工件時注意定位，夾緊。在界面中放開急停按鈕，然后分別對各軸進行回零設(shè)置，使回零指示燈亮定義毛坯、選擇夾具、放置零件—單擊菜單→【零件】進行相關(guān)設(shè)置。3、對刀和建立工件坐標系X 軸和 Y 軸的校對用基準工具來進行校對。Z 軸才用刀具本身配合塞尺來對， 對刀中 分別把 X、Y 的坐標記下，進行相應(yīng)的換算，我們把工件坐標系設(shè)立在零件上表面的中心。4、程序的傳送和檢查把 Mastercam 后處理出來的 NC 文件調(diào)進來，并進行檢驗5、模擬仿真加工其仿真結(jié)果如下圖：第 頁 共 22 頁196、項目保存保存 NC 程序、控制箱、機床參數(shù)。要注意的是在對零件的加工中，我們不可能只用一把刀加工，而這是數(shù)控銑床，沒有刀庫。也就要我們?nèi)斯Q刀時，并且 Z 軸要重新對刀。因為每一把刀的長度是不一樣的。(六) 其它方面說明1、夾具設(shè)計方面：根據(jù)所學的知識，查設(shè)計手冊等來設(shè)計夾具。但由于個人能力差異，考慮的不夠全面，存在著不經(jīng)濟，不合理等。就從定位方面來說：雖然定位有很多種，但這并不意味著他沒有缺點。我們知道為了達到加工零件的尺寸要求，必然要提高定位元件的尺寸精度，這對夾具的加工和設(shè)計都帶來了麻煩。甚至要有些時候要清楚的計算出定位誤差，以保證零件加工的合格尺寸。第 頁 共 22 頁202、仿真加工方面數(shù)控模擬仿真是比較常見的一種對加零件工程序進行檢驗的軟件，但是它也存在缺陷，對工藝參數(shù)，如主軸轉(zhuǎn)速，表面粗糙度，刀具的吃刀深度等都無法驗證。我們知道如果在真實的數(shù)控加工中上面所提到的加工參數(shù)，對加工出來的零件質(zhì)量的好壞是有直接影響的。第 頁 共 22 頁21參 考 文 獻1、程叔重 數(shù)控加工工藝 2003 年 8 月 浙江大學出版社2 張耀宸 機械加工工藝設(shè)計手冊 1987 年 12 月 航空工業(yè)出版社3 楊黎明 機床夾具設(shè)計手冊 1996 年 國防工業(yè)出版社4 胡家秀主編 簡明機械零件設(shè)計實用手冊 機械工業(yè)出版社 1999 年 10 月5 胡家秀 《簡明機械零件設(shè)計實用手冊》北京：機械工業(yè)出版社 1999 年 10月6、孫祖和 《Mastercam 設(shè)計和制造范例解析》 北京：機械工業(yè)出版社 2003年 1 月7、梁國元 《Pro/E 軟件教程》 人民郵電出版社 2005 年第 頁 共 22 頁22畢 業(yè) 設(shè) 計 小 結(jié)轉(zhuǎn)眼間，為期 8 周的畢業(yè)設(shè)計也即將結(jié)束了，也意味著大學生活即將結(jié)束了。此次畢業(yè)設(shè)計主要是設(shè)計“漸開線渦輪數(shù)控工藝及加工” ，設(shè)計的內(nèi)容比較綜合。它主要是利用我們所學的知識進行綜合利用，把這個零件加工起來，也是對我們在學校里學的知識的一種考驗，雖然這個零件看似簡單，但具體想下也有它的難點，所以要盡心盡力把它做到最好。回想 8 周的畢業(yè)設(shè)計，感覺又學了不少知識，時間雖然不是很緊張，但是凡事都是相對的，太寬裕的時間會帶來思想上的懶惰，會無意之間形成一種惰性，總覺得反正時間還早呢，就放慢了設(shè)計的進度，到最終導(dǎo)致的結(jié)果可能就是設(shè)計思路不完善，設(shè)計任務(wù)完成的不徹底。我們的畢業(yè)設(shè)計按照設(shè)計任務(wù)書上的進度來完成，由于前兩個星期只做開題報告，所以時間算是寬裕了，但我們在思想上并沒有重視，還整天在閑逛玩游戲，直到最后最后幾天才趕上開題報告。從中我懂了一些道理，只要按照任務(wù)書上來，下周完什么，接著完成什么，反而覺得時間不怎么緊。我們不要想著馬上搞出來，而所需面對的是今天是什么任務(wù)，并且按時完成，這樣也比較有明確的思路。本次畢業(yè)設(shè)計是在要求掌握三維造型、數(shù)控加工及工藝的基本知識的基礎(chǔ)上，借助 Pro/E 軟件進行三維造型采用 Master CAM 軟件進行加工，再導(dǎo)入仿真模擬加工，在這次的畢業(yè)設(shè)計過程中了解使用軟件完成造型設(shè)計和加工的整個過程，掌握對數(shù)控加工工藝及數(shù)控模擬加工，為將來從事數(shù)控工作打下基礎(chǔ)。學校里也有多次課程設(shè)計，但現(xiàn)在自己獨立用起來卻發(fā)現(xiàn)是那么的空虛。針對這次設(shè)計還想不出比較好的方案去加工看似來很簡單的零件圖，估計是人人都能看懂，但加工卻不是怎么方便，主要的是漸開線螺旋槽和橢圓槽。還是照著任務(wù)書上來吧，先把零件三維造型造出來，按照進度完成。對于三維實體造型， ，還是用比較熟悉的 Pro/E 來下畫，所謂的熟悉僅僅是因為我頭腦里還有它的存在。其實軟件這種東西不用真的會談忘，所謂真真的軟件高手都是自己玩出來的。在什么樣的環(huán)境下，受什么樣的約束，只有慢慢的研究才能繪制出你想要的東西， 。我們學的都是最基本的，而這個零件的難點就是那條曲線，只第 頁 共 22 頁23要認真仔細的研究困難也就解決了。再拿起任務(wù)書來看看三維實體有了，再想怎么加工。PROE 軟件本身是有后處理，的確可以用來加工。但是由于我們用的都是盜版，不支持后處理，或者就算后處理出來的 NC 程序數(shù)控仿真無法識別，所以 Pro/E 用 igs 格式保存，保存好了后用 Master CAM 軟件能識別的文件形式保存。然后用它打開。對其進行加工設(shè)置、實體驗證，最后導(dǎo)出 NC 程序。如今，畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容也已經(jīng)完成的差不多了。再回顧這 8 周，其實感想還是有很多的，以往也進行過多次課題設(shè)計，但是都沒有此次設(shè)計正式規(guī)范。由于是畢業(yè)設(shè)計，大家心里都多了幾分擔憂，因為關(guān)系著畢業(yè)，馬上就要告別大學生活了，進入完全陌生的另一個環(huán)境，還不知道以后應(yīng)該以怎樣的態(tài)度面對，更不知道以后的生活會發(fā)生什么變化。畢業(yè)設(shè)計任務(wù)的完成，也就變相意味著大學生活的結(jié)束。接下來要工作了，一方面心里很期待，但是同時又很留戀大學的生活，說起來真的很矛盾。最后一周的內(nèi)容是設(shè)計答辯，不知道是公開答辯還是指導(dǎo)老師提問。但是無論是哪一種，我相信自己都會全力以付，因為此次設(shè)計花了我大量的精力和心血，絕對不可以輸在最后。由于想的不完善，水平有限，本次設(shè)計過程存在缺點和不足之處，希望老師能提出寶貴的意見和改進方法，不甚感激！最后感謝學校的老師能提供畢業(yè)后最后一次總和實踐的機會，為我們的畢業(yè)走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)！盡管這次設(shè)計的時間是漫長的,過程是曲折的,但還是在老師和同學的幫助下完成了任務(wù)。對我來說,收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力。在整個過程中,我發(fā)現(xiàn)像我們這些學生最最缺少的是經(jīng)驗,沒有感性的認識,空有理論知識,有些東西很可能與實際脫節(jié)?？傮w來說,我覺得做這種類型的設(shè)計對我們的幫助的確是很大的,它需要我們將學過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來,從中留露出自身的不足,以待改進。現(xiàn)在整個畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)搞好了，我也馬上要告別學校走向社會了。在往后的人生中，我會像在做畢業(yè)設(shè)計時一樣，腳踏實地，一步一個腳印走過去的，給自己將來的人生留下光輝的一頁。第 頁 共 22 頁242007 年 4 月 6 日第 頁 共 22 頁1畢 業(yè) 設(shè) 計 說 明 書課題名稱 漸開線渦輪數(shù)控工藝及加工 系 別 現(xiàn)代制造工程系 專 業(yè) 數(shù)控技術(shù)與應(yīng)用 班 級 數(shù)控 0571 姓 名 黃 忠 利 學 號 0505027124 指導(dǎo)教師 徐曉風 林天極 起訖時間：　2007 年 4 月 9 日～ 　07 年 6 月 1 日（共 8 周）第 頁 共 22 頁2設(shè)計題目：漸開線渦輪數(shù)控工藝及加工設(shè)計要求：1、 計算機繪制零件圖和三維造型圖2、 完成渦輪的工藝規(guī)程：工藝過程卡、工序卡等3、 完成渦輪數(shù)控加工的工裝設(shè)計4、 用自動編程和宏功能編寫渦輪的漸開線曲面加工程序5、 用 G 代碼編制渦輪橢圓槽數(shù)控加工程序6、 用仿真軟件的 DNC 方式進行仿真加工7、 編寫畢業(yè)設(shè)計說明書8、 畢業(yè)設(shè)計答辯圖紙：手工繪制夾具總裝圖（A1）一張CAD 繪制零件圖（ A4）3 張 指導(dǎo)老師：徐曉風、林天極老師第 頁 共 22 頁3目 錄 摘要 ------------------------------------------------------------4-5 一、設(shè)計課題分析 --------------------------------------------5二、工藝規(guī)程分析設(shè)計 ----------------------------------------6-9三、夾具設(shè)計 ---------------------------------------------------10-11四、零件設(shè)計及加工步驟 ------------------------------------11（一）零件的造型設(shè)計 ------------------------------------11-13（二）零件的 Mastercam 后外理加工 -----------------------13-15（三）零件宏程序編制 --------------------------------------15-17五、仿具系統(tǒng)加工驗證 ----------------------------------------17-18六、其它方面說明 ---------------------------------------------18-19參考文獻 ----------------------------------------------------20設(shè)計小結(jié) ------------------------------------------------- 21-22第 頁 共 22 頁4摘要：本課題設(shè)計的是漸開線渦輪數(shù)控工藝及加工,是葉片油泵的重要零件之一 ，我們要通過數(shù)控加工來實現(xiàn)加工要求。對于數(shù)控專業(yè)來說,本課題的畢業(yè)設(shè)計是具有很大意義的.根據(jù)漸開線渦輪零件圖制定加工工藝方案及數(shù)控加工工序卡，利用 Pro/E 繪制三維造型。本設(shè)計側(cè)重于數(shù)控加工工藝 ,數(shù)控編程及工裝設(shè)計。數(shù)控加工具有柔性程度高、自動化程度高、加工精度高且加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠、生產(chǎn)效率高、生產(chǎn)管理現(xiàn)代化等優(yōu)點。數(shù)控加工作為現(xiàn)代機械制造業(yè)的重要標志，隨著個性化產(chǎn)品日益為消費者鐘愛，數(shù)控加工技術(shù)顯得日益重要。隨著 CAD/CAM 軟件技術(shù)的進一步發(fā)展，幾乎所有的個性化產(chǎn)品設(shè)計都在CAD 軟件中設(shè)計完成.并與 CAM 軟件結(jié)合使三維造型出來的產(chǎn)品可以直接生成ＮＣ代碼。這樣使產(chǎn)品開發(fā)到產(chǎn)品出貨的周期大大縮短，是現(xiàn)代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。關(guān)鍵詞：三維造型 工藝 夾具設(shè)計 模擬前言：隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控加工的需求也在增加，它總的發(fā)展趨勢是：高精化、高速化、高效化、柔性化、智能化和集成化，并注重工藝適用性和經(jīng)濟性。而漸開線渦輪加工充分的適應(yīng)了現(xiàn)代化生產(chǎn)的需要.數(shù)控加工技術(shù)已廣泛應(yīng)用于機械加工制造業(yè)中，如數(shù)控銑削、鏜削、車削、線切割、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。數(shù)控設(shè)備為精密復(fù)雜零件的加工提供了基本條件，但要達到預(yù)期的加工效果，編制高質(zhì)量的數(shù)控程序是必不可少的，這是因為數(shù)控加工程序不僅包括零件的工藝第 頁 共 22 頁5過程，而且還包括刀具的形狀和尺寸、切削用量、走刀路徑等工藝信息。對于簡單的模具零件，通常采用手工編程的方法，對于復(fù)雜的模具零件，往往需要借助于 CAM 軟件編制加工程度，如 Pro/E、UG、 Master CAM 等。無論是手工編程或計算機輔助編程，在編制加工程序時，選擇合理的工藝參數(shù)，是編制高質(zhì)量加工程序的前提。在本課題所采用的加工軟件是 Mastercam，該技術(shù)是近年來工程技術(shù)領(lǐng)域中發(fā)展最迅速，最引人注目的一項高級技術(shù)，它已成為工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化的重要標志。它對加速工程和產(chǎn)品的開發(fā)、縮短產(chǎn)品設(shè)計制造周期、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本、增強企業(yè)市場競爭能力與創(chuàng)新能力發(fā)揮著重要作用。在畢業(yè)設(shè)計中我、Mastercam 加工，充分的學習他們的優(yōu)點，用于漸開線渦輪的加工。一、設(shè)計課題分析：本課題是工業(yè)高壓變量葉片油泵的關(guān)鍵零件之一，葉片由 X—Y 平面的漸開線參數(shù)方程投影曲線與錐形回轉(zhuǎn)面合成，反面有橢圓槽、四個螺紋孔。零件圖結(jié)構(gòu)很清晰，難點重點就是渦輪正面的加工。以往這種零件的加工多半是通過靠模來完成，這種加工方法的缺點是工作量大，精度差。很難適應(yīng)現(xiàn)在的社會發(fā)展，但現(xiàn)在有數(shù)控加工技術(shù)，減少了手工的步驟，既能保證精度，又能節(jié)省時間，更重要的是很大程度上緩解了勞動者工作量。數(shù)控加工是根據(jù)零件的材料、幾何形狀編寫相應(yīng)的工序工藝；設(shè)計相應(yīng)的夾具；用軟件造型再獲得相應(yīng)的加工程序；導(dǎo)入仿真軟件進行模擬加工；最后到數(shù)控機床進行加工。數(shù)控加工有許多方法，這里指的是我們在做畢業(yè)設(shè)計時加工漸開線渦輪所需的步驟。而此次設(shè)計的漸開線渦輪正是油泵的一個重要零件。對其進行工藝工裝設(shè)計有著實際性的作用和意義。另外對于數(shù)控專業(yè)來說,本課題的設(shè)計可以讓我們能全面的運用所學知識，培養(yǎng)我們獨立思考的能力，培養(yǎng)我們搞工藝工第 頁 共 22 頁6裝設(shè)計的思維能力，培養(yǎng)我們今后發(fā)展的能力。在這里需要指出的是，加工所需要的程序可以通過手工編程，自動編程等等一系列方法來實現(xiàn)，在對漸開線渦輪的加工中，我選擇自動編程來完成。至于漸開線渦輪的應(yīng)用，目前用于旋轉(zhuǎn)式流體機械比較多。用于泵也比較廣泛，泵是一種面廣量大的通用機械，應(yīng)用于國民經(jīng)濟的各個領(lǐng)域，如農(nóng)田水利、石油化工、電力、建筑、環(huán)保、輕工食品等各行業(yè)，需要量很大。隨著產(chǎn)品技術(shù)水平的提高和節(jié)約能源的要求，泵的應(yīng)用范圍正在迅速擴大。二、工藝規(guī)程分析設(shè)計：1、零件分析：漸開線渦輪是按一定規(guī)律環(huán)繞在圓柱面上的等寬槽。該零件按中小批量生產(chǎn)，生產(chǎn)綱領(lǐng)為月產(chǎn) 1000 件。渦輪材料為不銹鋼。(1Gr18Ni9Ti)，具有良好的耐蝕性和冷塑性變形性能;鋼因塑性和韌性很高,切削性較差 ; 為此在切削過程中需使用水性切削冷卻液，以減少切削熱變形。該零件的尺寸精度要求不是很高，但是在普通機床上是無法加工的，因此選用帶有數(shù)控回轉(zhuǎn)臺的立式數(shù)控銑床進行加工。漸開線渦輪正面上的每一個截面在高度上都是不相等的，一般選用立銑刀進行加工。漸開線渦輪加工前通常是一個實心的圓柱體，要經(jīng)過車削、開槽、粗加工、精加工等工序。2、工藝分析及安排：（1）工序順序安排原則（a）原則：先粗后精，先主后次，先面后孔，基面先行。（b）機械加工工藝路線按工序的性質(zhì)不同一般可分為粗加工，半精加工和精加工三個階段。表面質(zhì)量要求特別高時，還應(yīng)增加光整加工階段。（c）零件的機械加工路線中，第一道工序往往都是加工精基準，然后使用精基準定位，進行后續(xù)加工，如軸類零件先鉆中心孔，箱體類零件先加工平面、定位銷孔等。（2）工藝安排原則和方法第 頁 共 22 頁7制定工藝規(guī)程定的原則是：在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，最大限度的提高生產(chǎn)率和降低制造成本。 工件是工藝系的核心。各種加方法都是根據(jù)工件的被加表面類型、材料和技術(shù)要求等來確定的。 夾具是一種工藝裝備。它的作用一是保證工件相對于機床和刀具具有正確的位置，這一過程稱為“定位” ；二是要保證工件在外力的作用下仍能保持 正確位置，這一過程稱為“夾緊” 。要保證工藝系統(tǒng)各環(huán)節(jié)之間正確的幾何位置，應(yīng)保證工件在夾具中有正確的定位、夾具對機床具有正確的相互位置關(guān)系和夾具的正確調(diào)整。由于所加工漸開線渦輪的材料為不銹鋼，外形尺寸且精度要求不高，我對該零件工件進行了以下的工藝安排：下料（車出零件的外形尺寸 82.2*31.8）——粗、精銑反面橢圓形槽——鉆、攻M8 深 8 螺紋孔——粗、精銑渦輪正面——去毛刺 ——檢驗——入庫。3、刀具材料的選擇：刀具材料通常是指切削部分的材料。在切削過程中，刀具切削部分直接承擔切削工作。刀具切削性能的好壞對于切削加工效率、刀具壽命、刀具消耗、加工成本、加工精度和表面質(zhì)量都有著密切的關(guān)系。目前廣泛用的刀具材料有高速鋼和硬質(zhì)合金。還有改善化學成分和組織的各種高效率、高性能刀具材料。如超硬高速鋼、碳化鈦基硬質(zhì)合金、表面涂層硬質(zhì)合金、立方氮化硼、陶瓷和人造金剛石等。正確選用刀具材料是保證高效率加工不銹鋼的決定因素。根據(jù)不銹鋼的切削特點刀具材料應(yīng)具備足夠的強度、韌性、高硬度和耐磨性且與不銹鋼的粘附性要小。常用的刀具材料有硬質(zhì)合金和高速鋼兩大類，形狀復(fù)雜的刀具主要采用高速鋼材料。由于高速鋼切削不銹鋼的切削速度不能太高，因此影響生產(chǎn)效率的提高。對于較簡單的車刀類刀具，刀具材料應(yīng)選項用強度高、導(dǎo)熱性好的硬質(zhì)合金，因其硬度、耐磨性等性能優(yōu)于高速鋼。常用的硬質(zhì)合金材料有：鎢鈷類 （YG3 、YG6、YG8、 ） ，鎢鈷鈦類 （YT15、YT14、YT5） ， 添加稀有金屬碳化物類（YW1 、YW2） 。鎢鈷類硬質(zhì)合金的韌性和導(dǎo)熱性較好，不易和切第 頁 共 22 頁8屑粘結(jié)，因此適用于不銹鋼粗車加工；而 YW 類硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、耐熱性和抗氧化性能以及韌性都較好，適合于不銹鋼的精車加工。由于零件材料為不銹鋼（2Gr13） ，屬于難加工類零件，根據(jù)刀具的選擇原則，在車削是選用復(fù)合涂層車刀（FNUM150404-A3 ） ，銑削加工所用刀具如下所列：φ4 立銑刀、φ6 立銑刀、φ6.8 麻花鉆、M8 的機用絲錐、中心鉆。4、刀具幾何角度的選擇：刀具切削部分的幾何角度，對于不銹鋼切削加工的生產(chǎn)率、刀具耐久度、被加工表面摩擦度、切削力以及加工硬化等方面都有很大的影響，合理選擇和改進刀具幾何參數(shù)是保證加工質(zhì)量、提高效率、降低成本的有效途徑。刀具前角 γo 的選擇：車削不銹鋼時，在不降低刀具強度的條件下，應(yīng)把前角適當取大一些，在刀具前角大時其塑性變形小，切削力和切削熱降低，減輕加工感化趨勢，提高刀具耐用度，一般刀具前角宜取 12°~20°左右。車刀后角 α o 的選擇車削不銹鋼時的車刀后角要比車削普通碳鋼時稍大一些，但后角過大又會降低刀刃強度，直接影響車刀的耐用度，因此，一般情況下車刀后角宜取 6°~10°左右。車刀主偏角 Kr 的選擇：車削不銹鋼時的硬化傾向性強，易產(chǎn)生振動，振動又會使加工硬化嚴重。因此，主偏角一般宜取 45°~90°左右。5、切削用量的選擇：正確地確定切削用量,對保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、獲得良好的經(jīng)濟效益，都有著重要的意義。在確定切削用量時，應(yīng)綜合考慮零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)、加工精度、和表面粗糙度、材料、刀具的材料及耐用度等方面因素。粗加工時，由于要求的加工精度較低、表面粗糙度較大，切削用量的確定應(yīng)該盡可能保證較高的金屬切除北和必要的刀具耐用度，以達到較高的生產(chǎn)率。提高切削速度、增大進給量和切削深度，都能提高金屬切除率，但在這三個要素中，切削速度對刀具耐用度影響最大，其次是進給量，影響最小的是切削深度。所以在確定粗加工切削用量時，應(yīng)優(yōu)先考慮采用大的切削深度，其次考慮第 頁 共 22 頁9采用較大的進給量，最后根據(jù)刀具的耐用度要求，確定合理的切削速度。具體數(shù)據(jù)的確定可參閱有關(guān)手冊。半精加工、精加工時，確定切削用量首先要考慮的問題是保證加工精度和表面質(zhì)量同時也要兼顧必要的刀具耐用度和生產(chǎn)率。半精加工、精加工時的切削深度一般根據(jù)粗加工后留下的加工余量來確定，而進給量主要根據(jù)表面粗糙度來確定。為了減少工藝系統(tǒng)的彈性變形和已加工表面的殘留面積高度，半精加工和精加工時一般多采用較小的切削深度和進給量。在切削深度和進給量確定之后，再確定合理的切削速度。6、機床的選擇：從工藝上分析：由于橢圓槽，漸開線螺旋槽形狀復(fù)雜普通銑床根本無法加工，所以選擇數(shù)控銑床 XK5032。XK5032 數(shù)控銑床主要技術(shù)參數(shù)：1、機床外形尺寸（長 X 寬 X 高）1830mm X 1880mm X 2050mm2、工作臺面積320mm X 1200mm3、工作臺最大行程 X 軸 750mmY 軸 350mmZ 軸 400mm4、工作臺 T 形槽寬 17.46mm間距 80mm數(shù)量 2 條5、主軸轉(zhuǎn)速范圍45~4500r/min第 頁 共 22 頁106、進給速度范圍5~2500mm/min7、快速移動速度5000mm/min8、定位精度X 軸 0.05mmY 軸 0.04mmZ 軸 0.04mm9、重復(fù)定位精度 0.025mm三、夾具設(shè)計：1.夾具設(shè)計方案分析:對夾具主要有兩大要求：一是夾具應(yīng)具有足夠的精度和剛度；二是夾具應(yīng)有可靠的定位基準。選用夾具時，通常考慮以下幾點： （1）盡量選用可調(diào)整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產(chǎn)準備時間。 （2）在成批生產(chǎn)時才考慮采用專用夾具，最好結(jié)構(gòu)簡單可靠、制造容易。 （3）裝卸零件要迅速方便，以減少機床的停機時間。 （4）夾具在機床上安裝要準確可靠，以保證工件在正確的位置上加工。由于該零件的漸開線螺旋槽和底面的橢圓槽有一定的位置要求，基本的三抓卡盤夾具不怎么理想。所以要重新設(shè)計一個專用夾具。根據(jù)基準統(tǒng)一的原則,我采用設(shè)計基準來作為我們的定位基準,即采取一面二銷的形式進行定位.夾緊方式的確定,我考慮了各種各樣的方案,都覺得不理想.最后我選用了在V 形塊板上打螺紋孔采用螺紋桿旋轉(zhuǎn)夾緊的方法。 .2.夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計計算:夾具機構(gòu)既要可靠，又要和生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，這樣才能符合多，快、好、省的原則。大批生產(chǎn)中使用的夾具和中小批生產(chǎn)中使用的夾具，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)有所區(qū)別。 第 頁 共 22 頁11在大批量生產(chǎn)中，既要解決工件的質(zhì)量問題，又要解決工件的產(chǎn)量問題。因此，在設(shè)計夾具時，應(yīng)采用高效、省力的夾具結(jié)構(gòu)。例如：采用各中動力源（如氣動、液動、電動等）實現(xiàn)夾具夾緊，減輕勞動強度；采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)和多件夾緊機構(gòu)，減少輔助時間；采用多工位分度裝置，使加工時間和輔助時間重合大批生產(chǎn)中使用的夾具比較復(fù)雜，造價較高。為了便于設(shè)計的夾緊部件等，應(yīng)廣泛采用各種形式的通用動力部件，如標準汽缸。標準油缸、各種增壓器、通用的夾緊部件等，組成專用夾具。這是目前夾具設(shè)計中的一種新趨向。在中小批生產(chǎn)中，采用夾具的主要目的是保證加工質(zhì)量和擴大機床的工藝性能，以及便于多品種生產(chǎn)等。因此，對夾具機構(gòu)的主要，主要是精度和通用性，效率問題比較次要。所以應(yīng)盡量采用各種形式的通用夾具、可調(diào)夾具和組合夾具等配以適當?shù)膶Ｓ酶郊?，以滿足生產(chǎn)要求。在設(shè)計專用夾具時，要充分采用部件及標準元件，以提高夾具的標準化程度。夾具的結(jié)構(gòu)簡圖如下:3.夾具使用說明:先用螺栓把壓板固定夾具體上,這壓板下面有方槽可以讓 V 形塊通過，再把螺桿放到壓板的槽里，最后把活動 V 形塊用螺桿旋進去通過方槽 ,這 V 形塊是由無軸向移動的螺桿并鎖緊（利用臺虎鉗原理）.再把整個夾具放到機床工作臺上,用夾具體上的 U 形槽對準機床的 T 形槽.用螺栓和壓板把夾具體固定在機床上. 當加工零件時,把零件放到夾具體上,用一面二銷的方法把零件固定在夾具上,.再第 頁 共 22 頁12通過旋轉(zhuǎn)螺紋桿調(diào)節(jié) V 形滑塊移動。夾緊零件.夾緊力的大小通過手工來調(diào)節(jié)。當零件在機床上加工完成后,再通過旋轉(zhuǎn)螺紋桿使其與 V 形滑塊分開,再用手去輕輕松動滑塊,使零件能從夾具體上拿下來,在用同樣的方法加工下一個零件.四. 零件的設(shè)計及加工步驟:(一)零件的造型設(shè)計 :該零件的造型采用 Pro/E 軟件. 該軟件包括三維實體造型.零件裝配.加工仿真.NC 自動編程.有限元分析.模具設(shè)計.鈑金設(shè)計.電路布線 .管路裝配設(shè)計等模塊. 主要特點是參數(shù)化特征造型,使用關(guān)系數(shù)據(jù)庫,即設(shè)計參數(shù)有一處修改,別的模塊中相應(yīng)的圖形和數(shù)據(jù)都會自動更新.因此很適合本課題設(shè)計的零件造型。1.曲線的生成: 該零件的參數(shù)方程為: X=2.5*(cos(t)+t*sin(t)) Y=2.5*(sin(t)-t*cos(t)) Z=18.874311-t*t/15.70795不過根據(jù)該零件的實際形狀此曲線方程需要轉(zhuǎn)換. 轉(zhuǎn)換后的曲線方程為:X=2.5*(cos(t*900)+t*6*pi*sin(t*900)) Y=2.5*(sin(t*900)-t*6*pi*cos(t*900)) Z=18.874311-t*6*pi*t*6*pi/15.70795打開 Pro/E2001 軟件, 繪制該三維曲線. 點擊插入一個基準曲線——從方程——完成——選取坐標系——笛卡兒——輸入曲線方程——保存——確定，生成曲線如圖 1 所示：第 頁 共 22 頁13圖 1 2、進行可變截面掃描：單擊特征——創(chuàng)建——加材料——高級——可變截面掃描——完成——軸心方向——完成——選 FRONT——（原始軌跡）選取軌跡（選曲線）——（軌跡）選取軌跡（選曲線）——完成——開放終點——原始點——確定。畫截面，結(jié)果生成如圖 2 所示：圖 2 3、通過用減切材料對所畫漸開線螺旋槽進行修整。再通過加減材料和螺旋掃描等方法繪制其余部分。結(jié)果生成完整的實體如圖 3 所示： 第 頁 共 22 頁14圖 3 由于該軟件存在的缺陷，所以選擇 Mastercam 來進行后處理加工，這樣就需要該實體文件以 igs 形式保存（二） 、零件的 Mastercam 后處理加工：打開以 igs 保存的文件，根據(jù)工藝工序，刀具，零件材料等設(shè)置相關(guān)參數(shù)，選擇合理的曲面加工方式進行模擬加工。這里需要指出的事：之所以沒有采用 Pro/E 軟件進行后處理，而大費周章的去選擇 Mastercam 軟件，不僅僅是因為 Pro/E 軟件本身的缺陷，更加重要的是 Mastercam 軟件模擬加工功能強大，并且后處理的程序，仿真系統(tǒng)能識別。1.選擇刀具路徑----- 工作設(shè)定來設(shè)置工作的外形尺寸.2.通過刀具路徑----- 曲面加工 -----粗加工-----挖槽加工-----設(shè)置參數(shù) 3.通過操作管理中的實體驗證來進行模擬加工. 具體模擬驗證如下圖:第 頁 共 22 頁15漸開線螺旋槽(上表面)模擬結(jié)束后通過后處理把程序?qū)С霾⒈４?漸開線螺旋槽的數(shù)控加工程序如下:第 頁 共 22 頁16(三).零件宏程序編制 :漸開線渦輪數(shù)控加工程序分析根據(jù)加工的難易程度，對漸開線螺旋槽我們所學的知識根本無法編程，再說我們也沒有必要去編寫那種程序，我們可以通過 Mastercam 軟件，后處理獲得，由于這部分程序是軟件自動生成，沒有可讀性，所以這里暫不作說明。我們選擇橢圓槽的程序進行相關(guān)說明。1、加工方面加工橢圓槽 20*30 深度 8mm第 頁 共 22 頁172. 編程根據(jù)現(xiàn)有的程序指令，并沒有專門針對橢圓編程的指令，而宏程序指令適合拋物線,橢圓,雙曲線等沒有插補指令的曲線編程，以選擇宏程序指令。此外據(jù)我所知華中Ⅰ型數(shù)控系統(tǒng)為用戶配備了強有力的類似于高級語言的宏程序功能,用戶可以使用變量進行算術(shù)運算,邏輯運算和函數(shù)的混合運算,此外宏程序還提供了循環(huán)語句,分支語句和子程序調(diào)用語句,利于編制各種復(fù)雜的零件加工程序采用宏指令編寫橢圓槽加工程序，根據(jù)所學的知識，橢圓的曲線方程為：(X×X)/(a×a)+(Y×Y)/(b×b)=1 令：X=a×COSt Y =b×Sint由上圖得 a=30 b=203、程序及注釋%0001#0=3 (定義刀具半徑 R 值)#1=15 (定義 a 值)#2=10 (定義 b 值)#3=0 (定義步距角 α 的初值,單位:度)N1 G54 X0 Y0 Z10 N2 G00 X[#0+#1] Y[#0+#2]N3 G01 Z-3 F200 (分三刀加工深度到 8) N4 G41 G01 X[#1]N5 WHILE [#3 GE [-360]] D01 第 頁 共 22 頁18N6 G01 X[#1*COS[#3*PI/180]] Y[#2*SIN[#3*PI/180]]N7 #3=#3-0.5END1G01 G91 Y[-#0]G00 Z10M30（五） 、數(shù)控仿真系統(tǒng)的驗證：數(shù)控仿真系統(tǒng)主要驗證漸開線螺旋槽數(shù)控加工。具體操作步驟如下；1、選擇機床與控制系統(tǒng)根據(jù)工藝和仿真軟件的局限性，機床選擇標準銑床，控制系統(tǒng)選擇華中數(shù)控。2、機床回零，裝夾工件數(shù)控機床，開機后 都要回零。在裝夾工件時注意定位，夾緊。在界面中放開急停按鈕，然后分別對各軸進行回零設(shè)置，使回零指示燈亮定義毛坯、選擇夾具、放置零件—單擊菜單→【零件】進行相關(guān)設(shè)置。3、對刀和建立工件坐標系X 軸和 Y 軸的校對用基準工具來進行校對。Z 軸才用刀具本身配合塞尺來對， 對刀中 分別把 X、Y 的坐標記下，進行相應(yīng)的換算，我們把工件坐標系設(shè)立在零件上表面的中心。4、程序的傳送和檢查把 Mastercam 后處理出來的 NC 文件調(diào)進來，并進行檢驗5、模擬仿真加工其仿真結(jié)果如下圖：第 頁 共 22 頁196、項目保存保存 NC 程序、控制箱、機床參數(shù)。要注意的是在對零件的加工中，我們不可能只用一把刀加工，而這是數(shù)控銑床，沒有刀庫。也就要我們?nèi)斯Q刀時，并且 Z 軸要重新對刀。因為每一把刀的長度是不一樣的。(六) 其它方面說明1、夾具設(shè)計方面：根據(jù)所學的知識，查設(shè)計手冊等來設(shè)計夾具。但由于個人能力差異，考慮的不夠全面，存在著不經(jīng)濟，不合理等。就從定位方面來說：雖然定位有很多種，但這并不意味著他沒有缺點。我們知道為了達到加工零件的尺寸要求，必然要提高定位元件的尺寸精度，這對夾具的加工和設(shè)計都帶來了麻煩。甚至要有些時候要清楚的計算出定位誤差，以保證零件加工的合格尺寸。第 頁 共 22 頁202、仿真加工方面數(shù)控模擬仿真是比較常見的一種對加零件工程序進行檢驗的軟件，但是它也存在缺陷，對工藝參數(shù)，如主軸轉(zhuǎn)速，表面粗糙度，刀具的吃刀深度等都無法驗證。我們知道如果在真實的數(shù)控加工中上面所提到的加工參數(shù)，對加工出來的零件質(zhì)量的好壞是有直接影響的。第 頁 共 22 頁21參 考 文 獻1、程叔重 數(shù)控加工工藝 2003 年 8 月 浙江大學出版社2 張耀宸 機械加工工藝設(shè)計手冊 1987 年 12 月 航空工業(yè)出版社3 楊黎明 機床夾具設(shè)計手冊 1996 年 國防工業(yè)出版社4 胡家秀主編 簡明機械零件設(shè)計實用手冊 機械工業(yè)出版社 1999 年 10 月5 胡家秀 《簡明機械零件設(shè)計實用手冊》北京：機械工業(yè)出版社 1999 年 10月6、孫祖和 《Mastercam 設(shè)計和制造范例解析》 北京：機械工業(yè)出版社 2003年 1 月7、梁國元 《Pro/E 軟件教程》 人民郵電出版社 2005 年第 頁 共 22 頁22畢 業(yè) 設(shè) 計 小 結(jié)轉(zhuǎn)眼間，為期 8 周的畢業(yè)設(shè)計也即將結(jié)束了，也意味著大學生活即將結(jié)束了。此次畢業(yè)設(shè)計主要是設(shè)計“漸開線渦輪數(shù)控工藝及加工” ，設(shè)計的內(nèi)容比較綜合。它主要是利用我們所學的知識進行綜合利用，把這個零件加工起來，也是對我們在學校里學的知識的一種考驗，雖然這個零件看似簡單，但具體想下也有它的難點，所以要盡心盡力把它做到最好。回想 8 周的畢業(yè)設(shè)計，感覺又學了不少知識，時間雖然不是很緊張，但是凡事都是相對的，太寬裕的時間會帶來思想上的懶惰，會無意之間形成一種惰性，總覺得反正時間還早呢，就放慢了設(shè)計的進度，到最終導(dǎo)致的結(jié)果可能就是設(shè)計思路不完善，設(shè)計任務(wù)完成的不徹底。我們的畢業(yè)設(shè)計按照設(shè)計任務(wù)書上的進度來完成，由于前兩個星期只做開題報告，所以時間算是寬裕了，但我們在思想上并沒有重視，還整天在閑逛玩游戲，直到最后最后幾天才趕上開題報告。從中我懂了一些道理，只要按照任務(wù)書上來，下周完什么，接著完成什么，反而覺得時間不怎么緊。我們不要想著馬上搞出來，而所需面對的是今天是什么任務(wù)，并且按時完成，這樣也比較有明確的思路。本次畢業(yè)設(shè)計是在要求掌握三維造型、數(shù)控加工及工藝的基本知識的基礎(chǔ)上，借助 Pro/E 軟件進行三維造型采用 Master CAM 軟件進行加工，再導(dǎo)入仿真模擬加工，在這次的畢業(yè)設(shè)計過程中了解使用軟件完成造型設(shè)計和加工的整個過程，掌握對數(shù)控加工工藝及數(shù)控模擬加工，為將來從事數(shù)控工作打下基礎(chǔ)。學校里也有多次課程設(shè)計，但現(xiàn)在自己獨立用起來卻發(fā)現(xiàn)是那么的空虛。針對這次設(shè)計還想不出比較好的方案去加工看似來很簡單的零件圖，估計是人人都能看懂，但加工卻不是怎么方便，主要的是漸開線螺旋槽和橢圓槽。還是照著任務(wù)書上來吧，先把零件三維造型造出來，按照進度完成。對于三維實體造型， ，還是用比較熟悉的 Pro/E 來下畫，所謂的熟悉僅僅是因為我頭腦里還有它的存在。其實軟件這種東西不用真的會談忘，所謂真真的軟件高手都是自己玩出來的。在什么樣的環(huán)境下，受什么樣的約束，只有慢慢的研究才能繪制出你想要的東西， 。我們學的都是最基本的，而這個零件的難點就是那條曲線，只第 頁 共 22 頁23要認真仔細的研究困難也就解決了。再拿起任務(wù)書來看看三維實體有了，再想怎么加工。PROE 軟件本身是有后處理，的確可以用來加工。但是由于我們用的都是盜版，不支持后處理，或者就算后處理出來的 NC 程序數(shù)控仿真無法識別，所以 Pro/E 用 igs 格式保存，保存好了后用 Master CAM 軟件能識別的文件形式保存。然后用它打開。對其進行加工設(shè)置、實體驗證，最后導(dǎo)出 NC 程序。如今，畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容也已經(jīng)完成的差不多了。再回顧這 8 周，其實感想還是有很多的，以往也進行過多次課題設(shè)計，但是都沒有此次設(shè)計正式規(guī)范。由于是畢業(yè)設(shè)計，大家心里都多了幾分擔憂，因為關(guān)系著畢業(yè)，馬上就要告別大學生活了，進入完全陌生的另一個環(huán)境，還不知道以后應(yīng)該以怎樣的態(tài)度面對，更不知道以后的生活會發(fā)生什么變化。畢業(yè)設(shè)計任務(wù)的完成，也就變相意味著大學生活的結(jié)束。接下來要工作了，一方面心里很期待，但是同時又很留戀大學的生活，說起來真的很矛盾。最后一周的內(nèi)容是設(shè)計答辯，不知道是公開答辯還是指導(dǎo)老師提問。但是無論是哪一種，我相信自己都會全力以付，因為此次設(shè)計花了我大量的精力和心血，絕對不可以輸在最后。由于想的不完善，水平有限，本次設(shè)計過程存在缺點和不足之處，希望老師能提出寶貴的意見和改進方法，不甚感激！最后感謝學校的老師能提供畢業(yè)后最后一次總和實踐的機會，為我們的畢業(yè)走向工作崗位打下良好的基礎(chǔ)！盡管這次設(shè)計的時間是漫長的,過程是曲折的,但還是在老師和同學的幫助下完成了任務(wù)。對我來說,收獲最大的是方法和能力.那些分析和解決問題的方法與能力。在整個過程中,我發(fā)現(xiàn)像我們這些學生最最缺少的是經(jīng)驗,沒有感性的認識,空有理論知識,有些東西很可能與實際脫節(jié)?？傮w來說,我覺得做這種類型的設(shè)計對我們的幫助的確是很大的,它需要我們將學過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來,從中留露出自身的不足,以待改進?，F(xiàn)在整個畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)搞好了，我也馬上要告別學校走向社會了。在往后的人生中，我會像在做畢業(yè)設(shè)計時一樣，腳踏實地，一步一個腳印走過去的，給自己將來的人生留下光輝的一頁。第 頁 共 22 頁242007 年 4 月 6 日