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工艺及编程设计DOC
声明
本人所呈交的“楔形滤光片的工艺分析及编程设计”，是我在指导老师的悉心指导下和查阅相关文献和资料下独立进行研究分析所取得的成果。
本文除已经注明引用的内容外，不包含其他人的任何研究成果。
对于本文所做出贡献的一些有价值的参考文献，本文均做出了说明并由衷表达谢意。
作者签名：
日期：
2016年3月21日
【摘要】
本论文为楔形滤光片的工艺分析及编程设计，主要是向大家详细讲解如何通过研究图纸设计工艺，选择合适的毛坯材料、刀具及设备机械、工艺路线，来进行编程设计与产品加工。
论文内容包括图纸分析、加工工艺分析、设备及工装的选择、UG6.0建模、仿真设计与加工程序四章内容。
首先分析零件图，确定零件形状、尺寸和材料，选择合适的毛坯：
然后进行加工工艺分析，确定工艺路线，制定工艺卡，根据零件选择合适的机床、刀具、夹具以及量具；最后使用UG软件进行建模，仿真加工。
【关键词】：
工艺分析工艺路线编程设计仿真加工
目录
引言1
一、图纸分析2
（一）零件的形状分析2
（二）零件的尺寸分析2
（三）零件技术要求分析2
二、加工工艺分析3
（一）毛坯的选择3
（二）加工路线分析3
（三）工艺流程卡的设计5
（四）刀具的选择6
（五）刀具卡的编制7
三、设备及工装的选择8
（一）夹具的选择8
（二）机床的选择9
（三）量具的选择10
四、程序设计10
（一）使用UG6.0建模10
（二）仿真设计11
（三）仿真加工15
总结17
参考文献18
谢辞19
附录、程序20
引言
随着时代的进步与科技的发展，数控技术越来越被看中，数控技术是制造工业现代化的重要基础。
数控技术的发展程度直接影响了一个国家的经济发展和综合国力，以及国家的战略地位，包括医疗器械和军事武器都离不开数控技术。
所以数控行业拥有一个非常好的发展前景。
经过在校的两年专业学习，我对数控技术已经有了粗略的了解。
可以自己独立完成一些不是很复杂的零件从读图到检测的全部工序。
在此，我想对楔形滤光片这个零件进行实践和研究，以检验我这两年的学习成果。
本篇论文将对楔形滤光片的工艺分析及编程设计进行研究，从图纸的分析到加工工艺分析，再到加工机械设备和量具、刀具的选择以及软件编程仿真加工都是我在独立自主的条件下完成的，这些工序都会在文中体现，其中一些比较复杂的地方和自己不明白的地方也在我请教徐立华老师后得到了解决。
虽说数控技术的地位越来越高，但是我们作为当代大学生也不能自好高骛远，在这个行业我们需要从简单的基层做起，凭借我们当代大学生的精神一步一步的向成功走去。
1、图纸分析
楔形滤光片是运用在医学仪器上的滤光零件。
作用是使光束能够有效通过，而避免外界光波段的光线进入滤光片盒，反射光束使其照射物体，同时又能够让接收的光通过，使光束更加明亮。
零件精度要求较高，加工难点为圆弧凸台接口处，厚度只有0.5mm，极易变形其尺寸精度要求高，不好控制。
其次是圆弧面光滑度要求高，对刀具和机床要求比较高。
楔形滤光片零件图，见下图1-1
图1-1楔形滤光片零件图
（一）零件的形状分析
该零件名为楔形滤光片，从零件图来看，可以知道零件形状结构较为复杂，两边对称，使用立式加工中心即可完成零件的加工。
整个零件是由底座、凸台、腰槽、沉头螺纹孔组成，整体结构为长方体。
底座为长方体，并且开了两个腰槽，和两个沉头螺纹孔；凸台也为长方体，与底座有一个相同的面，在中间垂直于底座顶面开了由圆弧和直线相切组成圆滑的凹槽，并且在凸台的其中两个边做了对称斜倒角。
（二）零件的尺寸分析
零件总长宽高为186×13×32mm，上下偏差均为0.2mm。
底座尺寸为186×13×12.5mm，上下偏差均为0.1mm，螺纹孔沉头直径3.8mm，深度为3mm，沉头开在底面，螺纹孔为2×M3，贯通到底座顶面。
腰槽开在大面方向，深度为3mm，宽为4mm，上下偏差均为0.05mm。
底面与大面相交边做1×1的斜倒角，底面宽度方向的两个短边做2.5×2.5的斜倒角。
凸台尺寸186×10×19.5mm，两段圆弧半径分别为53.33和48，定位精度要求上下偏差0.05mm，斜倒角为尺寸为5×5mm。
（三）零件技术要求分析
1.螺纹底孔与沉头的同轴度为φ0.2mm
2.未注粗糙度为3.2，圆弧面过渡光滑，粗糙度为0.8
3.未注外边倒角尺寸在0.1到0.3之间，未注内边倒角0.3
二、加工工艺分析
（一）毛坯的选择
1.毛坯选择应考虑的因素
在进行毛坯选择时需要考虑下列因素
（1）零件材料的工艺性和零件对材料组织和性能的要求。
（2）零件的结构形状和外形尺寸，毛坯的尺寸形状都要根据零件的尺寸形状来确定，要求形状尺寸合理，易于定制。
通常在零件的最大长宽高尺寸基础上加上合理加工余量得到毛坯的尺寸。
（3）当零件的生产纲领较大时，需要选择精度和生产率都较高的毛坯制作方法；零件产量较小时，应选择精度和生产率较低的毛坯制作方法。
（4）考虑生产现场的实际情况和对外协作的可能性。
2.毛坯的确定
根据零件的设计要求，该零件选用的材料为AL1070（纯铝），纯度百分之99.5以上。
纯铝的导电、导热性能好，抗腐蚀性能好，易于加工。
零件的尺寸为186×32×13mm，为了节省材料和加工工时，并且方便生产时的毛坯定位，所以使用尺寸190×40×16mm的方型毛坯。
毛坯图见下图2-1
图2-1毛坯图
（2）加工工艺路线分析
加工零件，工艺路线非常重要，零件的尺寸精度要求、技术要求都要通过工艺路线的合理与否来保证。
根据零件的形状，选的毛坯为长方体，高度方向有足够的余量。
所以为了好定位，应该拉夹位来定位，这种方法我们在学校实训的时候老师就交过我们，简单方便，而且可以简便夹具。
夹位拉在底部，这样夹住夹为先进行外轮廓开粗，可以直接将整个零件轮廓开出来，不需要分两次开粗。
轮廓开粗过后，先反过来把底面做出来，开粗过后精铣至尺寸。
底面做出来就可以以底面为基准做沉头螺纹底孔。
底孔做完需要攻丝，需要夹持工件表面，所以大面精飞放在攻丝后面，而大面精度要求没有凸台要求高，所以应该放在圆弧面精加工前面。
零件圆弧面的粗糙度要求最高，而且比较薄受力容易变形，成品过后不可以用手触摸，所以圆弧面精加工应该放在最后一步去做。
圆弧面精加工需要夹持大面，所以加工过后应该对大面进行抛光。
综合零件图纸分析与之前做过的相似零件的经验，为了保质保时的完成产品加工，我将楔形滤光片按照下面的工艺路线加工：
1.仓库备料，AL1070,（纯铝），尺寸190×40×16
2.毛坯材料检验，记录炉批次号。
检查毛坯是否有气孔和尺寸问题。
3.在侧面上拉夹位，这样可以在使用平口钳的情况下快速定位装夹，保证加工速度。
4.利用夹位定位，粗铣外形台阶，外形倒角加余量到尺寸。
5.反过来装夹，将底面粗精铣至尺寸，做螺纹底孔和沉孔，然后倒角至尺寸。
保证位置度。
注意光洁度，外形孔口倒角。
6.拆下工件，钳工去毛刺，攻丝，不能划伤工件。
7.精铣侧面，厚度13至尺寸，加工侧面R2的腰槽至尺寸，保证光洁度Ra0.8。
8.精修圆弧和台阶面到尺寸，仔细观察最薄R弧点有无变形。
9.抛光圆弧背面,完成加工，不要用手碰圆弧面。
成品图2-2和2-3
图2-2成品图一
图2-3成品图二
（3）工艺流程卡的设计
楔形滤光片的加工工艺流程卡见下表2-1
表2-1工艺流程卡
序号
工序
加工单位
加工工时（分）
加工工艺
机床编号
操作人员
1
备料
仓库
AL1070,（纯铝），尺寸190×40×16，纯度99.5以上，提供材质报告
2
检验
检验
1.2
材料检验，记录炉批次号
3
CNC
（1）
CNC
2
在毛坯侧面上拉夹位，宽度和深度都为4mm
4
CNC
（2）
CNC
4
利用夹位定位，粗铣外形台阶，侧面留0.1mm余量，圆弧台阶面留0.7mm余量，底部留0.1mm余量，外形倒角加余量到尺寸
5
CNC
（3）
CNC
4.02
反过来装夹，将底面粗精铣至尺寸，做螺纹底孔和沉孔，然后倒角至尺寸。
保证位置度。
注意光洁度，外形孔口倒角
6
钳
（1）
钳工
6
钳工去毛刺，攻丝，不能划伤工件
7
CNC
（4）
CNC
3.78
精铣侧面，厚度13至尺寸，加工侧面R2的腰槽至尺寸，保证光洁度Ra0.8
8
CNC
（5）
CNC
4
精修圆弧和台阶面到尺寸，保证光洁度Ra0.8，仔细观察最薄R弧点有无变形
9
钳
（2）
钳工
6
抛光圆弧背面，注意：
安排专人抛光
（四）刀具的选择
1.刀具材料的基本要求
（1）高硬度和好的耐磨性：
常温下加工的时候，刀刃材料必须有足够的硬度才能切入工件中；刀刃材料有好的耐磨性才能保证刀具的使用寿命。
（2）好的耐热性：
在加工工件的时候，刀具相对于工件快速运动，和工件材料摩擦产生大量的热量，在切削速度快的时候尤为明显。
耐热性不好的材料会产生形变甚至融化，所以刀具的材料应该具备很好的耐热性，在较高的温度下仍能保持切削性能。
（3）高的强度和韧性：
在加工过程中，刀具会承受很大的冲击力，这就要求刀具材料要具备比较好的强度，才能保证不会轻易断裂。
同时刀具要具备好的韧性，太脆了容易崩刀。
2.该零件所用的刀具
铝料质地比较软，耐热性差，加工的时候容易产生积削瘤。
选用纯钨钴硬质合金并且不带涂层，刃口锋利，加工时采用较高切削速度，配合切削液的充分使用，防止切削瘤的产生。
所以在加工的时候一般选用钨钢铣刀。
钨钢铣刀的原材料是硬质合金。
硬质合金的毛坯制作成分，简单点描述就是粉末（TAP/WC）颗粒度+微量元素+钴（OC）+结合剂=硬质合金。
TAP粉末是主要组成成分，在保证钨钢铣刀的硬度上起着重要作用。
TAP粉末的颗粒密度越细小，刀具硬度就越高，越耐磨，反之则脆抗折弯能力差。
挑选的时候需要注意的事项：
（1）注意立铣刀装夹
（2）注意立铣刀震动
（3）注意端刃的切削
（五）刀具卡的编制
楔形滤光片的部分加工刀具图见图2-4、2-5、2-6
图2-4铣刀图2-5点钻、钻头
图2-6面铣刀
楔形滤光片的加工刀具及其参数，详见下表2-2
表2-2刀具卡
刀具号
刀具名称
转速（r/min）
进给（mm/min）
刀具直径（mm）
刃长（mm）
T1
粗铣
4000
1500
10
32.5
T2
面铣刀
3000
1500
50
10
T2
面铣刀
3500
1000
50
10
T3
精修
4000
1000
3
10
T4
点钻
2800
800
4
25
T5
钻头
2000
500
2.5
28
T6
飞刀
3500
1500
63
25
T7
精修
4000
1000
12
33
3、设备及工装的选择
（1）夹具的选择
1.夹具的概述
夹具的类型多种多样，加工的工件不同，所使用的夹具也不一样。
夹具分类总的可以分为机床夹具，例如平口钳；车床夹具，例如三爪卡盘。
也可以分为通用夹具和专用夹具。
通常我们会根据加工需求来选择夹具，结构简单，容易定位的零件一边选用通用夹具。
通用夹具容易校正且易于装卸零件，可以提高加工效率。
对于结构复杂的零件，通用夹具无法定位的，需要设计专用夹具。
2.夹具选择
零件的材料为纯铝，选择夹具的时候需要注意：
（1）零件毛坯为方形毛坯，所以装夹的时候比较简单，选择通用夹具就行，不需要浪费时间设计专用夹具。
（2）材料质地较软，受力过大容易变形，装夹零件时要控制好装夹力度，开粗的时候切削力较大，需要夹的紧一些，不要让零件在加工的时候松动造成报废，精加工的时候，要适当松一些，不要破坏零件表面或者使零件变形。
（3）夹具需要定位完全，不要有过定位或欠定位的情况。
并且夹具的装拆和零件的装拆要简便易行。
该批次楔形滤光片数量为100件，属于小批量生产，根据零件加工时的装夹需求，以及为了便于装卸，保证工时。
加工楔形滤光片的夹具使用平口钳，注意校正平口钳，X/Y/Z方向误差保证在5丝以内。
图3-1平口钳
（二）机床的选择
楔形滤光片为铝件，做铝件一般采用精度高的机床，机床的稳定性要求要好，机床内的切削液纯度要达到要求，否则可能会对零件表面产生氧化。
楔形滤光片的加工内容主要是铣削加工，没有车的加工内容，所以加工机床采用斗山的立式加工中心。
图3-2加工中心
（3）量具的选择
1.卡尺：
检测零件的长宽高尺寸
2.高度仪：
检测零件的底座、凸台高度；腰槽宽度；垂直度
3.投影仪：
检测倒角
4.粗糙度仪：
检测表面粗糙度
量具使用前要校准，使用的时候要轻拿轻放，防止碰撞震动降低量具精度，使用过后要排放整齐，做好保养，方便下次使用
4、程序设计
（一）使用UG6.0建模
UG这款软件是西门子公司旗下的产品，是我们在校期间学习使用的软件。
下面我就使用UG6.0对楔形滤光片进行三维建模。
楔形滤光片这个零件结构比较简单，结构造型看起来比较直观。
依据建模经验，可以把这个零件分为两个部分，一个部分是下面的底座，另一部分是上面的圆弧凸台。
建模的时候遵循先加后减的方法。
这样就可以快速完成建模，避免不必要的时间浪费。
1.首先按照尺寸做出底座，不要急着进行倒角和挖槽。
图4-1底座
2.在底座顶面画出凸台的草图，完全约束，进行拉伸，与底座求和，这样整个零件轮廓就完成了
图4-2凸台草图
3.开腰槽，建模的时候，像腰槽这样类似的带圆弧的型腔或缺口，画草图的时候不要画成型，定位麻烦，拉伸过后做圆弧倒角就好了。
做沉头螺纹孔，先做出沉头孔在做螺纹孔。
斜倒角，所有斜倒角放在一起做，这样速度快，而且不易遗漏，完成建模。
图4-3模型图
（2）仿真设计
建模完成过后，设计一个毛坯，毛坯尺寸190×40×16，长度方向，每边余量2mm；高度方向，底面余量6mm，方面拉夹位，顶面余量2mm；宽度方向，每边余量1.5mm；然后进入加工页面。
1.首先建立加工坐标系，选定毛坯。
建模的时候可以考虑把坐标系放在后面加工坐标系的位置，这样后面设置加工坐标系就可以直接选定。
图4-4加工坐标系图
图4-5选定毛坯图
2.根据刀具卡的数据，按序创建加工需要用到的所有刀具。
图4-6创建刀具图
3.按照工艺流程卡创建操作
根据不同的加工内容选择不同的加工类型，选择相对应的刀具和加工方法，几何体设置为WORKPIECE。
加工轮廓时，刀轴方向对应的是+Z轴；加工底面时，刀轴对应-Z轴；精飞大面时，刀轴对应-Y轴。
注意刀轴的方向，否则会无法生成刀路。
刀轨设置的时候，要更改相应的参数。
切削模式要根据粗精加工和加工内容来改变；全局每刀深度要根据工件材料、切削参数、粗精加工设置；切削参数、非切削移动、进给和速度也要做相应调整。
参数设置完成后生成刀轨，使用3D模式进行仿真加工，查看是否有撞刀或过切等现象发生，如果有，返回进行修改。
图4-7外轮廓粗加工刀轨图
外轮廓粗加工采用型腔铣，选用φ10的立铣刀，切削模式为跟随周边，全局每刀深度为两个毫米，侧面余量0.1，圆弧台面余量0.7，转速4000，进给1500。
圆弧面及圆弧台阶精加工也是型腔铣，选用φ12的立铣刀，切削模式为配置文件，分两刀精加工，侧面先走0.08再走0.02，台面先走0.6再走0.1。
图4-8底面粗加工刀轨图
底面加工采用面铣，使用φ50的面铣刀，开粗每刀两个毫，余量0.05，精铣的时候一刀铣到尺寸要求。
图4-9螺纹底孔刀轨图
螺纹底孔，先用点钻点3个毫米，再用φ2.5的麻花钻钻孔，循环类型为标准钻，安全距离6个毫米。
图4-10精飞大面图
同样是面铣，使用φ63的飞刀精飞大面，先走0.08再走0.02。
图4-11精铣腰槽图
型腔铣开腰槽，由于腰槽精度要求不高，所以直接加工到位不留余量，切削顺序选深度优先。
（3）仿真加工
图4-12顶面加工图
图4-13外轮廓加工图
图4-14底面加工图
注：
仿真程序见附录
总结
经过这么长时间的努力，终于到了写总结的时候了。
话说做这篇论文真的花费了不少的时间，不是随随便便就能搞出来的。
在整个编写过程中，我查阅了许多有关的专业资料和参考文献，综合在校学习的专业知识，当然最主要的还是徐立华老师的悉心教导和同学们的无私帮助。
整篇论文分为四个内容：
图纸分析、加工工艺分析、设备和工装的选择、UG6.0建模和仿真设计。
论文内容虽然不是很多，但是囊括了我在校两年所学的大部分专业知识，是我在校学习的总结。
在编写的过程中，我发现了自己有很大的不足。
不写不知道，写之前总以为自己很随意的就可以搞出来，但是写了过后发现很多东西其实自己根本不熟，只限于知道是那么回事而已。
我总结了一下，还是自己所学的理论和基础知识不够全面，对已学的知识掌握的不够扎实，实操经验不足，所以造成了编写有很大困难，需要别人的帮助才能完成。
但是我也庆幸能够有这么一次独立编写一篇完整的论文的机会，让我发现了自己的不足，使自己浮躁的心踏实的沉下来，虚心学习。
同时我也得到了许多，很多以前模糊的知识又清晰起来，还学到了许多以前不曾掌握的内容，是自己的专业知识有所提升。
总的来说，这次独立自主编写论文，是对我学习的检验，让我发现自己的不足之处，意识到虚心请教的重要性，我会在未来的学习工作中不断努力，加油！
参考文献
[1]夏华生.《机械制图》北京高等教育出版社
[2]蒋兆宏《典型零件的数控加工工艺编制》高等教育出版社
[3]刘光定《数控编程与加工技术》郑州大学出版社
[4]迪优生《UGNX6.0数控加工教程》械工业出版社
[5]王锦亚《数控加工技术》 背景邮电大学出版社
谢辞
实习与论文撰写，再次就要画上圆满的句号了，也代表着以后我将不再是一个不能自食其力的在校学生了，以后的我将独自面对挑战。
在论文撰写的过程中，我要特别感谢我的指导老师徐立华老师的悉心指导和督促，同时感谢她的谅解和包容，由于工作比较繁忙，没有早点的将初稿写出来给老师批阅，但是老师没有责怪我。
没有徐立华老师的辅导帮助也就没有我完成的这篇论文。
同时也要感谢我的同学和同事们，很多不懂不会的地方都是在请教他们过后才得到解决，如果没有他们的帮助，可能我都没法按时完成这篇论文。
还要感谢我的母校，我学习生活了三年的苏工院，在学校的时光，过得真的很快乐，将会是我以后的美好回忆。
在学校里我学到了很多东西，不仅是书面专业知识，还有怎么为人处世，怎么独立在社会上生活。
还有学校给了我这次独立撰写论文的机会，一个自我监测评价的机会，通过这次论文我得到了很多。
求学的过程是辛苦的，同时也是快乐的，我们能够明确的感觉到自己的成长。
在这段美好的时光中结实的生活和学习上的挚友让我得到了一大笔财富。
再次表示由衷的感谢！
附录、程序
1.粗铣外轮廓程序
N0001G40G17G80G90
N0002G8P1
N0003G54
N0004T01M06
N0005G0X-103.188Y5.378
N0006G43Z12.H01
N0007S4000M03
N0008Z3.
N0009G1Z0.0F150.M08
N0010X-97.373Y7.675
N0011X-97.364Y7.652
N0012X-97.35Y7.594
N0013X-97.287Y7.587
N0014X-97.259Y7.64
N0015X-97.257Y7.643
N0016X-97.138Y7.817
N0017X-97.137Y7.818
N0018X-97.019Y7.996
N0019X-96.789Y8.322
N0020X-96.516Y8.615
N0021X-94.03Y11.092
N0022X-93.724Y11.396
N0023X-93.419Y11.701
N0024X-93.248Y11.871
N0025X-91.882Y13.24
N0026X-91.881Y13.241
N0027X-91.795Y13.332
N0028X-91.418Y13.703
N0029X-91.115Y13.964
N0030X-90.806Y14.185
N0031X-90.584Y14.325
N0032X-90.352Y14.449
N0033X-89.976Y14.635
N0034X-89.588Y14.788
N0035X-89.274Y14.875
N0036X-88.956Y14.949
N0037X-88.891Y14.96
N0038X-88.884Y14.961
N0039X-88.823Y14.979
N0040X-88.444Y15.019
.
.
.
.
.
N5169X-86.517Y-5.148
N5170X-86.328Y-5.16
N5171X-86.324
N5172X-86.131
N5173X-85.938
N5174X-85.934
N5175X-85.746Y-5.148
N5176X-85.655Y-5.16
N5177X-85.648
N5178X-85.551
N5179X-85.528
N5180X-85.503
N5181X-85.479
N5182X-85.165
N5183X-85.161
N5184X-84.97Y-5.148
N5185X-2.042Y-5.162
N5186X-2.043Y-10.162
N5187Z-29.
N5188G0Z12.
N5189M02
2.底面程序
N0001G40G17G80G90
N0002G8P1
N0003G54
N0004T02M06
N0005G0X142.7Y4.85
N0006G43Z13.H02
N0007S3000M03
N0008Z3.
N0009G1Z0.0F1500.M08
N0010X117.7
N0011X-117.7
N0012X-142.7
N0013Z3.
N0014G0Z13.
N0015M02
3.螺纹底孔程序
N0001G40G17G80G90
N0002G8P1
N0003G54
N0004T05M06
N0005G0X-90.5Y10.5
N0006G43Z-36.H05
N0007S2000M03
N0008G81Z-14.749R-36.F500.
N0009G81X90.5Y10.5Z-32.R-36.
N0010G80
N0011M02
4.精飞大面程序
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