802 漸開線渦輪數控工藝及加工

802 漸開線渦輪數控工藝及加工,漸開線,渦輪,數控,工藝,加工 第 頁 共 22 頁1畢 業(yè) 設 計 說 明 書課題名稱 漸開線渦輪數控工藝及加工 系 別 現代制造工程系 專 業(yè) 數控技術與應用 班 級 數控 0571 姓 名 黃 忠 利 學 號 0505027124 指導教師 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設計題目：漸開線渦輪數控工藝及加工設計要求：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、 完成渦輪數控加工的工裝設計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)設計說明書8、 畢業(yè)設計答辯圖紙：手工繪制夾具總裝圖（A1）一張CAD 繪制零件圖（ A4）3 張 指導老師：徐曉風、林天極老師第 頁 共 22 頁3目 錄 摘要 ------------------------------------------------------------4-5 一、設計課題分析 --------------------------------------------5二、工藝規(guī)程分析設計 ----------------------------------------6-9三、夾具設計 ---------------------------------------------------10-11四、零件設計及加工步驟 ------------------------------------11（一）零件的造型設計 ------------------------------------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設計小結 ------------------------------------------------- 21-22第 頁 共 22 頁4摘要：本課題設計的是漸開線渦輪數控工藝及加工,是葉片油泵的重要零件之一 ，我們要通過數控加工來實現加工要求。對于數控專業(yè)來說,本課題的畢業(yè)設計是具有很大意義的.根據漸開線渦輪零件圖制定加工工藝方案及數控加工工序卡，利用 Pro/E 繪制三維造型。本設計側重于數控加工工藝 ,數控編程及工裝設計。數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量穩(wěn)定可靠、生產效率高、生產管理現代化等優(yōu)點。數控加工作為現代機械制造業(yè)的重要標志，隨著個性化產品日益為消費者鐘愛，數控加工技術顯得日益重要。隨著 CAD/CAM 軟件技術的進一步發(fā)展，幾乎所有的個性化產品設計都在CAD 軟件中設計完成.并與 CAM 軟件結合使三維造型出來的產品可以直接生成ＮＣ代碼。這樣使產品開發(fā)到產品出貨的周期大大縮短，是現代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。關鍵詞：三維造型 工藝 夾具設計 模擬前言：隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，數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濟性。而漸開線渦輪加工充分的適應了現代化生產的需要.數控加工技術已廣泛應用于機械加工制造業(yè)中，如數控銑削、鏜削、車削、線切割、電火花加工等，其中數控銑削是復雜多變零件的主要加工方法。數控設備為精密復雜零件的加工提供了基本條件，但要達到預期的加工效果，編制高質量的數控程序是必不可少的，這是因為數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，是編制高質量加工程序的前提。在本課題所采用的加工軟件是 Mastercam，該技術是近年來工程技術領域中發(fā)展最迅速，最引人注目的一項高級技術，它已成為工業(yè)生產現代化的重要標志。它對加速工程和產品的開發(fā)、縮短產品設計制造周期、提高產品質量、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、設計課題分析：本課題是工業(yè)高壓變量葉片油泵的關鍵零件之一，葉片由 X—Y 平面的漸開線參數方程投影曲線與錐形回轉面合成，反面有橢圓槽、四個螺紋孔。零件圖結構很清晰，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。很難適應現在的社會發(fā)展，但現在有數控加工技術，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。數控加工是根據零件的材料、幾何形狀編寫相應的工序工藝；設計相應的夾具；用軟件造型再獲得相應的加工程序；導入仿真軟件進行模擬加工；最后到數控機床進行加工。數控加工有許多方法，這里指的是我們在做畢業(yè)設計時加工漸開線渦輪所需的步驟。而此次設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計有著實際性的作用和意義。另外對于數控專業(yè)來說,本課題的設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，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用，目前用于旋轉式流體機械比較多。用于泵也比較廣泛，泵是一種面廣量大的通用機械，應用于國民經濟的各個領域，如農田水利、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。隨著產品技術水平的提高和節(jié)約能源的要求，泵的應用范圍正在迅速擴大。二、工藝規(guī)程分析設計：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，生產綱領為月產 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，因此選用帶有數控回轉臺的立式數控銑床進行加工。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。表面質量要求特別高時，還應增加光整加工階段。（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：在保證產品質量的前提下，最大限度的提高生產率和降低制造成本。 工件是工藝系的核心。各種加方法都是根據工件的被加表面類型、材料和技術要求等來確定的。 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系和夾具的正確調整。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、加工精度和表面質量都有著密切的關系。目前廣泛用的刀具材料有高速鋼和硬質合金。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、碳化鈦基硬質合金、表面涂層硬質合金、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。根據不銹鋼的切削特點刀具材料應具備足夠的強度、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合金和高速鋼兩大類，形狀復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，因此影響生產效率的提高。對于較簡單的車刀類刀具，刀具材料應選項用強度高、導熱性好的硬質合金，因其硬度、耐磨性等性能優(yōu)于高速鋼。常用的硬質合金材料有：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） 。鎢鈷類硬質合金的韌性和導熱性較好，不易和切第 頁 共 22 頁8屑粘結，因此適用于不銹鋼粗車加工；而 YW 類硬質合金的硬度、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，根據刀具的選擇原則，在車削是選用復合涂層車刀（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是保證加工質量、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,對保證加工質量、提高生產率、獲得良好的經濟效益，都有著重要的意義。在確定切削用量時，應綜合考慮零件的生產綱領、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，最后根據刀具的耐用度要求，確定合理的切削速度。具體數據的確定可參閱有關手冊。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量同時也要兼顧必要的刀具耐用度和生產率。半精加工、精加工時的切削深度一般根據粗加工后留下的加工余量來確定，而進給量主要根據表面粗糙度來確定。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雜普通銑床根本無法加工，所以選擇數控銑床 XK5032。XK5032 數控銑床主要技術參數：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數量 2 條5、主軸轉速范圍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、重復定位精度 0.025mm三、夾具設計：1.夾具設計方案分析:對夾具主要有兩大要求：一是夾具應具有足夠的精度和剛度；二是夾具應有可靠的定位基準。選用夾具時，通?？紤]以下幾點： （1）盡量選用可調整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產準備時間。 （2）在成批生產時才考慮采用專用夾具，最好結構簡單可靠、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。所以要重新設計一個專用夾具。根據基準統(tǒng)一的原則,我采用設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夾緊的方法。 .2.夾具結構設計計算:夾具機構既要可靠，又要和生產綱領相適應，這樣才能符合多，快、好、省的原則。大批生產中使用的夾具和中小批生產中使用的夾具，在結構上應有所區(qū)別。 第 頁 共 22 頁11在大批量生產中，既要解決工件的質量問題，又要解決工件的產量問題。因此，在設計夾具時，應采用高效、省力的夾具結構。例如：采用各中動力源（如氣動、液動、電動等）實現夾具夾緊，減輕勞動強度；采用聯動夾緊機構和多件夾緊機構，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中使用的夾具比較復雜，造價較高。為了便于設計的夾緊部件等，應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。這是目前夾具設計中的一種新趨向。在中小批生產中，采用夾具的主要目的是保證加工質量和擴大機床的工藝性能，以及便于多品種生產等。因此，對夾具機構的主要，主要是精度和通用性，效率問題比較次要。所以應盡量采用各種形式的通用夾具、可調夾具和組合夾具等配以適當的專用附件，以滿足生產要求。在設計專用夾具時，要充分采用部件及標準元件，以提高夾具的標準化程度。夾具的結構簡圖如下: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通過旋轉螺紋桿調節(jié) V 形滑塊移動。夾緊零件.夾緊力的大小通過手工來調節(jié)。當零件在機床上加工完成后,再通過旋轉螺紋桿使其與 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. 零件的設計及加工步驟:(一)零件的造型設計 :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.模具設計.鈑金設計.電路布線 .管路裝配設計等模塊. 主要特點是參數化特征造型,使用關系數據庫,即設計參數有一處修改,別的模塊中相應的圖形和數據都會自動更新.因此很適合本課題設計的零件造型。1.曲線的生成: 該零件的參數方程為: X=2.5*(cos(t)+t*sin(t)) Y=2.5*(sin(t)-t*cos(t)) Z=18.874311-t*t/15.70795不過根據該零件的實際形狀此曲線方程需要轉換. 轉換后的曲線方程為: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，根據工藝工序，刀具，零件材料等設置相關參數，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----- 工作設定來設置工作的外形尺寸.2.通過刀具路徑----- 曲面加工 -----粗加工-----挖槽加工-----設置參數 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)模擬結束后通過后處理把程序導出并保存.漸開線螺旋槽的數控加工程序如下:第 頁 共 22 頁16(三).零件宏程序編制 :漸開線渦輪數控加工程序分析根據加工的難易程度，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. 編程根據現有的程序指令，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。此外據我所知華中Ⅰ型數控系統(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運算,邏輯運算和函數的混合運算,此外宏程序還提供了循環(huán)語句,分支語句和子程序調用語句,利于編制各種復雜的零件加工程序采用宏指令編寫橢圓槽加工程序，根據所學的知識，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） 、數控仿真系統(tǒng)的驗證：數控仿真系統(tǒng)主要驗證漸開線螺旋槽數控加工。具體操作步驟如下；1、選擇機床與控制系統(tǒng)根據工藝和仿真軟件的局限性，機床選擇標準銑床，控制系統(tǒng)選擇華中數控。2、機床回零，裝夾工件數控機床，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】進行相關設置。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，進行相應的換算，我們把工件坐標系設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 文件調進來，并進行檢驗5、模擬仿真加工其仿真結果如下圖：第 頁 共 22 頁196、項目保存保存 NC 程序、控制箱、機床參數。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，而這是數控銑床，沒有刀庫。也就要我們人工換刀時，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、夾具設計方面：根據所學的知識，查設計手冊等來設計夾具。但由于個人能力差異，考慮的不夠全面，存在著不經濟，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，如主軸轉速，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控加工中上面所提到的加工參數，對加工出來的零件質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 機械加工工藝設計手冊 1987 年 12 月 航空工業(yè)出版社3 楊黎明 機床夾具設計手冊 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 計 小 結轉眼間，為期 8 周的畢業(yè)設計也即將結束了，也意味著大學生活即將結束了。此次畢業(yè)設計主要是設計“漸開線渦輪數控工藝及加工” ，設計的內容比較綜合。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，就放慢了設計的進度，到最終導致的結果可能就是設計思路不完善，設計任務完成的不徹底。我們的畢業(yè)設計按照設計任務書上的進度來完成，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，并且按時完成，這樣也比較有明確的思路。本次畢業(yè)設計是在要求掌握三維造型、數控加工及工藝的基本知識的基礎上，借助 Pro/E 軟件進行三維造型采用 Master CAM 軟件進行加工，再導入仿真模擬加工，在這次的畢業(yè)設計過程中了解使用軟件完成造型設計和加工的整個過程，掌握對數控加工工藝及數控模擬加工，為將來從事數控工作打下基礎。學校里也有多次課程設計，但現在自己獨立用起來卻發(fā)現是那么的空虛。針對這次設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。對其進行加工設置、實體驗證，最后導出 NC 程序。如今，畢業(yè)設計的內容也已經完成的差不多了。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計，但是都沒有此次設計正式規(guī)范。由于是畢業(yè)設計，大家心里都多了幾分擔憂，因為關系著畢業(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)設計任務的完成，也就變相意味著大學生活的結束。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。最后一周的內容是設計答辯，不知道是公開答辯還是指導老師提問。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！盡管這次設計的時間是漫長的,過程是曲折的,但還是在老師和同學的幫助下完成了任務。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)現像我們這些學生最最缺少的是經驗,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計對我們的幫助的確是很大的,它需要我們將學過的相關知識都系統(tǒng)地聯系起來,從中留露出自身的不足,以待改進。現在整個畢業(yè)設計已經搞好了，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 計 說 明 書課題名稱 漸開線渦輪數控工藝及加工 系 別 現代制造工程系 專 業(yè) 數控技術與應用 班 級 數控 0571 姓 名 黃 忠 利 學 號 0505027124 指導教師 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設計題目：漸開線渦輪數控工藝及加工設計要求：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、 完成渦輪數控加工的工裝設計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)設計說明書8、 畢業(yè)設計答辯圖紙：手工繪制夾具總裝圖（A1）一張CAD 繪制零件圖（ A4）3 張 指導老師：徐曉風、林天極老師第 頁 共 22 頁3目 錄 摘要 ------------------------------------------------------------4-5 一、設計課題分析 --------------------------------------------5二、工藝規(guī)程分析設計 ----------------------------------------6-9三、夾具設計 ---------------------------------------------------10-11四、零件設計及加工步驟 ------------------------------------11（一）零件的造型設計 ------------------------------------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設計小結 ------------------------------------------------- 21-22第 頁 共 22 頁4摘要：本課題設計的是漸開線渦輪數控工藝及加工,是葉片油泵的重要零件之一 ，我們要通過數控加工來實現加工要求。對于數控專業(yè)來說,本課題的畢業(yè)設計是具有很大意義的.根據漸開線渦輪零件圖制定加工工藝方案及數控加工工序卡，利用 Pro/E 繪制三維造型。本設計側重于數控加工工藝 ,數控編程及工裝設計。數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量穩(wěn)定可靠、生產效率高、生產管理現代化等優(yōu)點。數控加工作為現代機械制造業(yè)的重要標志，隨著個性化產品日益為消費者鐘愛，數控加工技術顯得日益重要。隨著 CAD/CAM 軟件技術的進一步發(fā)展，幾乎所有的個性化產品設計都在CAD 軟件中設計完成.并與 CAM 軟件結合使三維造型出來的產品可以直接生成ＮＣ代碼。這樣使產品開發(fā)到產品出貨的周期大大縮短，是現代制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢。關鍵詞：三維造型 工藝 夾具設計 模擬前言：隨著我國制造業(yè)的發(fā)展，數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濟性。而漸開線渦輪加工充分的適應了現代化生產的需要.數控加工技術已廣泛應用于機械加工制造業(yè)中，如數控銑削、鏜削、車削、線切割、電火花加工等，其中數控銑削是復雜多變零件的主要加工方法。數控設備為精密復雜零件的加工提供了基本條件，但要達到預期的加工效果，編制高質量的數控程序是必不可少的，這是因為數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，是編制高質量加工程序的前提。在本課題所采用的加工軟件是 Mastercam，該技術是近年來工程技術領域中發(fā)展最迅速，最引人注目的一項高級技術，它已成為工業(yè)生產現代化的重要標志。它對加速工程和產品的開發(fā)、縮短產品設計制造周期、提高產品質量、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、設計課題分析：本課題是工業(yè)高壓變量葉片油泵的關鍵零件之一，葉片由 X—Y 平面的漸開線參數方程投影曲線與錐形回轉面合成，反面有橢圓槽、四個螺紋孔。零件圖結構很清晰，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。很難適應現在的社會發(fā)展，但現在有數控加工技術，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。數控加工是根據零件的材料、幾何形狀編寫相應的工序工藝；設計相應的夾具；用軟件造型再獲得相應的加工程序；導入仿真軟件進行模擬加工；最后到數控機床進行加工。數控加工有許多方法，這里指的是我們在做畢業(yè)設計時加工漸開線渦輪所需的步驟。而此次設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計有著實際性的作用和意義。另外對于數控專業(yè)來說,本課題的設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，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用，目前用于旋轉式流體機械比較多。用于泵也比較廣泛，泵是一種面廣量大的通用機械，應用于國民經濟的各個領域，如農田水利、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。隨著產品技術水平的提高和節(jié)約能源的要求，泵的應用范圍正在迅速擴大。二、工藝規(guī)程分析設計：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，生產綱領為月產 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，因此選用帶有數控回轉臺的立式數控銑床進行加工。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。表面質量要求特別高時，還應增加光整加工階段。（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：在保證產品質量的前提下，最大限度的提高生產率和降低制造成本。 工件是工藝系的核心。各種加方法都是根據工件的被加表面類型、材料和技術要求等來確定的。 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系和夾具的正確調整。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、加工精度和表面質量都有著密切的關系。目前廣泛用的刀具材料有高速鋼和硬質合金。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、碳化鈦基硬質合金、表面涂層硬質合金、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。根據不銹鋼的切削特點刀具材料應具備足夠的強度、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合金和高速鋼兩大類，形狀復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，因此影響生產效率的提高。對于較簡單的車刀類刀具，刀具材料應選項用強度高、導熱性好的硬質合金，因其硬度、耐磨性等性能優(yōu)于高速鋼。常用的硬質合金材料有：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） 。鎢鈷類硬質合金的韌性和導熱性較好，不易和切第 頁 共 22 頁8屑粘結，因此適用于不銹鋼粗車加工；而 YW 類硬質合金的硬度、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，根據刀具的選擇原則，在車削是選用復合涂層車刀（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是保證加工質量、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,對保證加工質量、提高生產率、獲得良好的經濟效益，都有著重要的意義。在確定切削用量時，應綜合考慮零件的生產綱領、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，最后根據刀具的耐用度要求，確定合理的切削速度。具體數據的確定可參閱有關手冊。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量同時也要兼顧必要的刀具耐用度和生產率。半精加工、精加工時的切削深度一般根據粗加工后留下的加工余量來確定，而進給量主要根據表面粗糙度來確定。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雜普通銑床根本無法加工，所以選擇數控銑床 XK5032。XK5032 數控銑床主要技術參數：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數量 2 條5、主軸轉速范圍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、重復定位精度 0.025mm三、夾具設計：1.夾具設計方案分析:對夾具主要有兩大要求：一是夾具應具有足夠的精度和剛度；二是夾具應有可靠的定位基準。選用夾具時，通?？紤]以下幾點： （1）盡量選用可調整夾具、組合夾具及其它通用夾具，避免采用專用夾具，以縮短生產準備時間。 （2）在成批生產時才考慮采用專用夾具，最好結構簡單可靠、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。所以要重新設計一個專用夾具。根據基準統(tǒng)一的原則,我采用設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夾緊的方法。 .2.夾具結構設計計算:夾具機構既要可靠，又要和生產綱領相適應，這樣才能符合多，快、好、省的原則。大批生產中使用的夾具和中小批生產中使用的夾具，在結構上應有所區(qū)別。 第 頁 共 22 頁11在大批量生產中，既要解決工件的質量問題，又要解決工件的產量問題。因此，在設計夾具時，應采用高效、省力的夾具結構。例如：采用各中動力源（如氣動、液動、電動等）實現夾具夾緊，減輕勞動強度；采用聯動夾緊機構和多件夾緊機構，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中使用的夾具比較復雜，造價較高。為了便于設計的夾緊部件等，應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。這是目前夾具設計中的一種新趨向。在中小批生產中，采用夾具的主要目的是保證加工質量和擴大機床的工藝性能，以及便于多品種生產等。因此，對夾具機構的主要，主要是精度和通用性，效率問題比較次要。所以應盡量采用各種形式的通用夾具、可調夾具和組合夾具等配以適當的專用附件，以滿足生產要求。在設計專用夾具時，要充分采用部件及標準元件，以提高夾具的標準化程度。夾具的結構簡圖如下: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通過旋轉螺紋桿調節(jié) V 形滑塊移動。夾緊零件.夾緊力的大小通過手工來調節(jié)。當零件在機床上加工完成后,再通過旋轉螺紋桿使其與 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. 零件的設計及加工步驟:(一)零件的造型設計 :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.模具設計.鈑金設計.電路布線 .管路裝配設計等模塊. 主要特點是參數化特征造型,使用關系數據庫,即設計參數有一處修改,別的模塊中相應的圖形和數據都會自動更新.因此很適合本課題設計的零件造型。1.曲線的生成: 該零件的參數方程為: X=2.5*(cos(t)+t*sin(t)) Y=2.5*(sin(t)-t*cos(t)) Z=18.874311-t*t/15.70795不過根據該零件的實際形狀此曲線方程需要轉換. 轉換后的曲線方程為: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，根據工藝工序，刀具，零件材料等設置相關參數，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----- 工作設定來設置工作的外形尺寸.2.通過刀具路徑----- 曲面加工 -----粗加工-----挖槽加工-----設置參數 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)模擬結束后通過后處理把程序導出并保存.漸開線螺旋槽的數控加工程序如下:第 頁 共 22 頁16(三).零件宏程序編制 :漸開線渦輪數控加工程序分析根據加工的難易程度，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. 編程根據現有的程序指令，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。此外據我所知華中Ⅰ型數控系統(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運算,邏輯運算和函數的混合運算,此外宏程序還提供了循環(huán)語句,分支語句和子程序調用語句,利于編制各種復雜的零件加工程序采用宏指令編寫橢圓槽加工程序，根據所學的知識，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） 、數控仿真系統(tǒng)的驗證：數控仿真系統(tǒng)主要驗證漸開線螺旋槽數控加工。具體操作步驟如下；1、選擇機床與控制系統(tǒng)根據工藝和仿真軟件的局限性，機床選擇標準銑床，控制系統(tǒng)選擇華中數控。2、機床回零，裝夾工件數控機床，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】進行相關設置。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，進行相應的換算，我們把工件坐標系設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 文件調進來，并進行檢驗5、模擬仿真加工其仿真結果如下圖：第 頁 共 22 頁196、項目保存保存 NC 程序、控制箱、機床參數。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，而這是數控銑床，沒有刀庫。也就要我們人工換刀時，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、夾具設計方面：根據所學的知識，查設計手冊等來設計夾具。但由于個人能力差異，考慮的不夠全面，存在著不經濟，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，如主軸轉速，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控加工中上面所提到的加工參數，對加工出來的零件質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 機械加工工藝設計手冊 1987 年 12 月 航空工業(yè)出版社3 楊黎明 機床夾具設計手冊 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 計 小 結轉眼間，為期 8 周的畢業(yè)設計也即將結束了，也意味著大學生活即將結束了。此次畢業(yè)設計主要是設計“漸開線渦輪數控工藝及加工” ，設計的內容比較綜合。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?；叵?8 周的畢業(yè)設計，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，就放慢了設計的進度，到最終導致的結果可能就是設計思路不完善，設計任務完成的不徹底。我們的畢業(yè)設計按照設計任務書上的進度來完成，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，并且按時完成，這樣也比較有明確的思路。本次畢業(yè)設計是在要求掌握三維造型、數控加工及工藝的基本知識的基礎上，借助 Pro/E 軟件進行三維造型采用 Master CAM 軟件進行加工，再導入仿真模擬加工，在這次的畢業(yè)設計過程中了解使用軟件完成造型設計和加工的整個過程，掌握對數控加工工藝及數控模擬加工，為將來從事數控工作打下基礎。學校里也有多次課程設計，但現在自己獨立用起來卻發(fā)現是那么的空虛。針對這次設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。對其進行加工設置、實體驗證，最后導出 NC 程序。如今，畢業(yè)設計的內容也已經完成的差不多了。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計，但是都沒有此次設計正式規(guī)范。由于是畢業(yè)設計，大家心里都多了幾分擔憂，因為關系著畢業(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)設計任務的完成，也就變相意味著大學生活的結束。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。最后一周的內容是設計答辯，不知道是公開答辯還是指導老師提問。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！盡管這次設計的時間是漫長的,過程是曲折的,但還是在老師和同學的幫助下完成了任務。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)現像我們這些學生最最缺少的是經驗,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計對我們的幫助的確是很大的,它需要我們將學過的相關知識都系統(tǒng)地聯系起來,從中留露出自身的不足,以待改進。現在整個畢業(yè)設計已經搞好了，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