毕业设计说明书

毕业设计说明书

课题名称：纺机轴承座零件的加工工艺及仿真加工

学生姓名陈立峰

学号0805021113

所在学院浙江机电职业技术学院

专业数控技术

班级数控0811

指导教师高永祥汪市平

起讫时间： 2010 年12 月20 日～2011 年 3 月18 日

摘要

针对目前已成为金属加工企业的必要设备。通过本课题的设计，不仅为企业解决了生产上的实际问题，同时也掌握了一系列机械加工设计方法及步骤，进一步提高了机械设计的综合能力，为以后走上机械专业岗位奠定了良好的基础。

本课题源自杭州嘉升机械有限公司产品图纸，该工件是我院现代制造技术研究所协作加工产品。通过本次毕业设计可使学生在专业理论知识方面得到强化和提升，加强了学生收集资料，方案分析比较的能力以及调查探索的能力，也进一步的提高学生画图，识图，空间想象的能力，让学生在CAD/CAM 等软件的应用能力方面也有较大的提高，在三维造型的能力也有了很大的提高，在数控加工工艺安排以及编辑程序也有了进一步的提升，在工装设计方面通过夹具的设计，让自己的分析、排除能力也有了一个很大的提高，培养自己独立思考和解决问题的能力，为以后工作打下坚实的基础，可以说毕业设计师我们以后工作的一次大阅兵，同时轴承座的夹具及工艺规程的设计可作为企业技术改造的重要参考技术资料。

关键词：数控加工；夹具设计；数控编程；三维造型

目录

摘要 ......................................................................................................................... I 目录 . (i)

第1章绪论 (1)

1.1课题设计目的和主要内容 (1)

1.2课题设计意义 (1)

第二章轴承座零件加工数控工艺 (3)

2.1轴承座零件的结构特点 (3)

2.2材料及拟定机械加工工艺路线 (4)

2.3工艺规程设计说明 (5)

2.4选择机床设备及工艺设备 (6)

2.5刀具材料选择 (7)

2.6工序集中与工序分散 (7)

第三章夹具设计及分析 (7)

3.1夹具定位分析 (7)

3.2 夹具夹紧分析 (8)

3.3夹具组成的各个零件 (9)

第四章轴承座零件的数控仿真加工 (15)

4.1加工工艺参数设置 (15)

4.2加工轨迹仿真 (15)

4.3后置处理及G代码生成 (20)

第五章结论 (27)

参考文献 (28)

致谢 (29)

第1章绪论

1.1课题设计目的和主要内容

通过本课题的设计，让我们对产品的设计过程有了更多的了解，对UG软件的操作更加熟练。同时让我知道了此软件不但可以对产品进行三维造型，还有工程分析，NC，加工，量测及工程数据管理等功能。这次毕业设计的目的就是要熟悉用UG进行产品设计的全部过程，包括三维实体造型，CAD/CAM加工等。整个设计过程不但要用到以前所学的理论知识，还要通过自己的努力和老师的指点来学些新的知识，更重要的是要通过实际操作提高了动手能力，并培养了创新思维能力。更重要的是，我觉得作为一名即将走上就业岗位的学生来说，无疑是依次难得的尝试。

1.2课题设计意义

在当代信息化技术的推动和催化下，传统的制造业和制造技术也通过应用信息技术正向高效率，高精度，高自动化方向发展，数控机床，加工中心和柔性制造单元以及集成制造系统等得到了广泛应用。UG是Unigraphics的缩写，是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构和实体的加工。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。因此，用UG作为CAD/CAM软件品台，进行的产品创新设计，不仅可以运用机械方面的知识进行产品开发，也可以培养对本软件的操作能力。

此次设计的主要内容是设计轴承座零件加工工艺及仿真加工。对于进行工艺工装设计有着实际性的作用和意义。另外对于数控专业来说,本课题的设计可以让我们能充分全面地运用自己所学的知识，培养我们独立思考的能力，培养我们搞工艺工装设计的思维能力，培养我们的艺术灵感，为我们今后的发展打

下坚实的基础等。

数控加工技术已广泛应用于机械加工制造业中，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等，其中数控铣削是复杂多变零件的主要加工方法。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本条件，但要达到预期的加工效果，编制高质量的数控程序是必不可少的，这是因为数控加工程序不仅包括零件的工艺过程，而且还包括刀具的形状和尺寸、切削用量、走刀路径等工艺信息。无论是手工编程或计算机辅助编程，在编制加工程序时，选择合理的工艺参数，是编制高质量加工程序的前提。在本文所采用的加工软件是UG，UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺。UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。

UG NX的加工后置处理模块使用户可方便地建立自己的加工后置处理程序，该模块适用于目前世界上几乎所有主流 NC机床和加工中心，该模块在多年的应用实践中已被证明适用于２～５轴或更多轴的铣削加工、２～４轴的车削加工和电火花切割。

对设计夹具方案而言，夹具的使用根据工件几何形状或加工方式的不同，使用的情形也会随之变化。夹具的类型众多，使用方式又具多样化，因此夹具的设计在加工流程中是重要的技术与艺术。夹具规划的优劣会直接影响到加工过程的可行性与难易度，而且夹具需要与工件接触，才能产生夹持力以固定工件，因此夹具的设置会直接影响刀具轨迹的规划。因而要设计出合理的夹具方案，能更好的保证产品质量和提高劳动生产率。

第二章轴承座零件加工数控工艺

2.1轴承座零件的结构特点

轴承座是属于套筒型零件，外型比较简单。重点是中间的一些孔之间的位置关系与里面的精度要求。如图2-1、图2-2所示：

图2-1 轴承座零件三维图

图2-2 轴承座零件图

2.2材料及拟定机械加工工艺路线

选取毛坯的材料为HT200，铸件，并按图纸外型取1mm余量。

（1）工序顺序安排原则

（a）原则：先粗后精，先主后次，先面后孔，基面先行。

（b）机械加工工艺路线按工序的性质不同一般可分为粗加工，半精加工和精加工三个阶段。表面质量要求特别高时，还应增加光整加工阶段。

（c）零件的机械加工路线中，第一道工序往往都是加工精基准，然后使用精基准定位，进行后续加工，如轴类零件先钻中心孔，箱体类零件先加工平面、定位销孔等。

（2）工艺安排原则和方法

制定工艺规程定的原则是：在保证产品质量的前提下，最大限度的提高生产率和降低制造成本。

工件是工艺系的核心。各种加方法都是根据工件的被加表面类型、材料和技术

要求等确定的。

夹具是一种工艺装备。它的作用一是保证工件相对于机床和刀具具有正确的位置，这一过程称为“定位”；二是要保证工件在外力的作用下仍能保持正确位置，这一过程称为“夹紧”。

要保证工艺系统各个环节之间正确的几何位置，应保证工件在夹具中有正确的定位、夹具对机床具有正确的相互位置关系和夹具的正确调整安装。

工艺路线

由于材料为铸件，并外形比较简单，所以做如下工艺路线：

下料（铸造）→人工时效处理→粗精铣底面，铣R30深6槽，粗精铣Φ54，Φ36J6，Φ26，Φ20及倒角1×45°→精镗Φ35J6至2×0.5→钻Φ3.8孔及铣3×M4-7H深8的螺纹→粗精铣上表面，外形轮廓，R50深1凹槽及倒角1×45°→铣Φ24，Φ9H7孔→粗精铣R2.5圆弧槽以及钻Φ4孔→钻Φ3孔通→加工腰上轮廓→检验→清理入库

机械加工工艺卡片是在工艺过程卡片的基础上，按每道工序所编制的工艺文件，主要内容有工序简图。该工序中每个工序的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用的设备和工艺装备等。

机械加工工艺过程卡片是以工艺为单位的，简要说明零件机械加工过程的一种工艺文件。主要用于单件小批和中批生产。制定工艺规程是一项很复杂的工作，它要求技术人员从生产实际出发,理论联系实际和工人结合起来，充分利用现有的生产条件，尽可能采用国内外先进工艺，并保证良好的劳动条件。

2.3工艺规程设计说明

（1）熟悉和分析制订工艺规程的主要依据，进行零件的结构工艺性分析，确定零件制造的关键技术问题。

（2）确定毛坯，包括选择毛坯类型及其制造方法，绘制，毛坯图。计算总余量、毛坯尺寸和材料利用率等

（3）拟订工艺路线。

（4）确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及其公差，绘制工序图。

（5）选择切削用量和计算时间的定额。

（6）确定各主要工序的技术要求及检验方法。

（7）进行技术经济分析，选择最佳方案。

（8）编制工艺文件。

加工工艺路线如下：

表2-1 轴承座零件加工工艺过程

2.4选择机床设备及工艺设备

工艺装备：加工中心、游标卡尺、外径千分尺、硬质合金立铣刀、镗刀、、硬质合金麻花钻。

2.5刀具材料选择

目前广泛用的刀具材料有高速钢和硬质合金。由于零件材料为铸铁，属于难加工类零件，根据刀具的选择原则，铣刀应为硬质合金刀,根据零件加工面的要求,本零件所要用到的刀具应该是这几种:

立铣刀、镗刀、麻花钻、螺纹铣刀。

从生产条件分析看，生产设备、生产批量等。本零件的加工工艺采用数控加工中心，批量为中批生产。数控加工与普通加工相比具有的优点是：工序高度集中，可减少很多复杂的工装夹具，可减少工件的装夹次数，提高劳动生产率，降低工件在装夹中的累积误差。

2.6工序集中与工序分散

工序集中：由于工序数目少、工艺路线较短。且员工操作人数较少，如用数控设备，应采用工序集中原则，保证效率，以最快的方式完成加工。

工序分散：要求员工人数、加工设备较多。该零件加工面并不多，且员工人数不多，应使工序尽量集中。

第三章夹具设计及分析

3.1夹具定位分析

考虑到本零件外形不复杂，而且所于中批量生产，采用螺栓螺母以及压板夹紧机构比较适合，它利用一套螺母与螺栓以及压板实现多件的多点、多向同时夹紧的机构。节省了安装时间，而且减小定位误差，不但降低了加工成本，

而且提高了工作效率。

确定零件定位时，首先应该正确切合理地选择定位基准，这将直接影响到被加工零件的位置精度、各表面加工的先后顺序，在某些情况下，还会影响到所采用工艺装备的复杂程度，因此，必须重视定位基准的选择。此次设计我只设计了一道工序的夹具 ,至于选择此道工序作为我此次设计的原因，因为这道工序比较简单以及装夹方便以及一次装夹数量较多可用螺母以及压板压紧，每次可装夹四个零件，而且考虑到零件的精度要求。利用加工中心自动换刀，保证了各个尺寸间的相对位置。本次定位限制了工件的六个自由度，用合理分布的六个支承点与工件接触，每个固定点限制工件的一个自由度，这样将工件完全定位，定位原理如下图3-1所示：

图3-1定位原理图

3.2 夹具夹紧分析

夹具装置设计得合理与否，对保证工件的加工质量，缩短工件安装辅助时间，降低工人的劳动强度等都有直接的影响。因此对夹紧装置应提出如下基本要求。1、夹紧即不应破坏工件的的定位，又要有足够的夹紧力，同时又不应产生过大的加紧变形，不允许的震动和表面损伤。2、夹紧动作迅速，操作方便安全省力。结构应尽量简单紧凑，工艺性要好。3、动手夹紧机构要有可靠的自锁性；机动夹紧装置要统筹考虑其自锁性和稳定的原动力。

3.3夹具组成的各个零件表3-1夹具各个零件列表

组装零件：

各夹具零件设计好后，需要将其组装起来，下面就简单介绍UG软件装配过程：

首先如何进入UG装配环境

1，打开UG程序后，.选择【新建】/【装配】命令。选择后弹出界面，如

图3-2，软件自动输入输入组件名称如assembly1，然后你自己选择

好保存路径。

图3-2 UG软件打开方框图

2，单击“确定”按钮即可进入装配模式。

接着装配第一个元件

选择【添加组件】命令，然后从弹出的“打开”对话框中选择零件所要调入的零件,单击“打开”按钮。然后在定位框里选择【绝对原点】。如图3-3所示。

图3-3 UG软件打开方框图

装配第(二)个元件

1，选择【添加组件】，然后从弹出的“打开”对话框中选择零件，单击“打开”按钮，然后再定位框里选择【通过约束】，单击确定。

2，弹出“装配约束”对话框后，在类型里面选择默认的【接触对齐】，单

击“方位”类型框中按钮，选择“自动判断中心/轴”选项如图，然后分别点取二个零件的中心线。

3，单击“方位”类型框中按钮，选择“接触”选项如图，然后选择两个零件之间的接触面，最后按“确定”。简单如下图所示，如图3-4所示。

图3-4 UG 装配界面图

依次将元件通过以上方法装配起来，其中有些要用到三个或者三个以上的约束才能进行装配，要特别注意。轴承座零件夹具装配图如图3-5

、3-6所示:

图3-5 夹具体三维装配

接触

图3-6 夹具体三维分解图

第四章轴承座零件的数控仿真加工

4.1加工工艺参数设置

在UG软件中，UG软件除了能进行三维实体的造型还能进行零件的仿真加工以及后处理。当完成零件的CAD造型后，就可以进入UG数控加工编程处理，进入UG界面后，点击左上角【开始】命令如图。然后选择下拉菜单中的

【加工】命令进入加工坏境。选择第二个命令为型腔铣，单击“确定”。如图4-1。

图4-1 加工坏境方框图

4.2加工轨迹仿真

在“创建程序”命令处创建一个你要设定的一个程序如图，单击鼠标左键确定，如下图4-2所示。

图4-2 创建程序设置

当程序创建完成后，进行坐标系移动，在【几何视图】中把工件坐标系和加工坐标系都移到工件上方并且两个坐标系重合，在中进行坐标

系移动，并且选择道具与工件的安全平面，在中进行设置。如图4-3所示：

图4-3 坐标系移动图

进行创建毛坯和工件，如下图4-4所示：

图4-4 创建毛坯和工件图

进行创建刀具按后进行道具的创建，如图4-5。