UG的旋钮凹模的数控仿真加工
UG的旋钮凹模的数控仿真加工[20200123185138]
【摘要】
数控加工是机械制造中的先进加工技术，它的广泛使用是制造业实现自动化、集成化生产的基础。本设计论文是根据我们模具专业学生所需掌握的UG知识及加工中心技术要求来写的，具体就是先进行旋钮凹模的零件图工艺分析，然后根据分析得到的数据对该零件进行加工工艺分析，通过UG软件对该零件进行仿真和加工的过程，具体成果就是能够得到一个完整的旋钮凹模。此篇论文阐述了如何利用UG软件对零件进行数据分析、如何选刀和如何制定加工工艺，阐述了数控车床的刀具装夹，数控机床的选择，粗精基准面的确定以及实际加工的切削速度。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】旋钮；UGCAM；数控加工；仿真
引言 1
一、零件图分析 2
（一）结构特点 2
（二）材料与毛坯 2
（三）主要技术要求 3
二、零件特性分析 3
（一）加工面分析 3
（二）刀具特性分析 3
（三）切削用量确定 4
三、制定加工工艺 7
（一）设备选择 7
（二）装夹定位的选择 8
（三）加工方案的制定 9
四、仿真分析 10
（一）初始参数设定 10
（二）创建刀具 10
（三）仿真加工 11
总结 16
谢辞 17
参考文献 18
附录 19
引言
随着机械行业的不断发展，近年来数控加工和数控设备的应用呈突飞猛进的趋势。包括以组合机床为主的大量生产方式的出现，机床都在向以数控设备为主的生产方式转变。社会上对掌握数控技术的人才需求量越来越大，在我们学院数控设备的更新速度也越来越快。为适应实际社会生产的能力和提高全面的数控加工能力，必要将自己学到的知识运用于实践当中，这样既可以巩固自己所学的知识，又可以提升自己的动手能力。
两年多来我们学习很多关于模具设计和制造的科目，在学习了《数控编程与加工》、《UG NX5 CAD/CAM应用》、《机械制图》等多门学科的理论知识，作为模具专业学生，为了提高自身的实际工作能力，检查自己对知识的掌握，在毕业之前对所学知识进行运用。我决定选取《基于UG的旋钮凹模的加工》这一课题，在这过程中我具体地了解了工件、刀具的材料、加工的工序、以及热处理等等一系列的知识，这对于我今后的工作和学习都打下了夯实的基础。
本论文主要解决的问题：主要是数控铣削加工，首先要根据模具设计得出的凹模模型分析加工时的加工工艺，制定出合理的加工路线，再按照之前做好的准备进行仿真，检查有无错误，如有错误，发现并解决问题，如果没有错误那就进行后处理得到程序。
一、零件图分析
（一）结构特点
图1-1 旋钮凹模零件图
由图1-1中的零件俯视图的分析可以发现该零件均是圆弧，所以加工要注意切削量的选用。粗精加工的选取合适的刀具直径也很重要，防止过切的现象发生。由左视图分析可以发现该零件的型腔内加工最小半径为1.5mm，所以精加工时必须进行清根处理。而且由于该零件内部有倒圆角，所以型腔铣削是要注意切削层的设置，防止圆角部分加工不到。由主视图分析可以发现，由于零件存在5度拔模角，所以在三轴加工中心上一次装夹完成，斜面利用刀具侧刃进行加工。由于型腔内比较深，所以选刀具要选长一些的刀具，同时注意刀具刚度。
由图1-1综合分析，为了保证加工精度和表面质量，根据毛胚质量（主要是指形状和尺寸），分析采用一次定位装夹加工完成，按照先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加工的原则依次划分工序加工。
（二）材料与毛坯
根据零件的设计和运用领域等方面，零件材料、性能以及现有的设备要求，选择零件的材料，板料钢件为未经淬硬处理的45钢锻件。 通过查手册可以知道：材料名称为优质碳素钢。退火抗拉强度≥600(MPa)，屈服强度≥355(MPa)，延长率≥16%，断面收缩率≥40%，布氏硬度≤197（HB）。
特性及应用：未热处理时HB≤229，热处理为正火，强度较高，塑性和韧性尚好，最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件。
根据情况尽量使各个表面上的余量均匀。由于零件尺寸为24mm×46mm×46mm，所以选择毛坯尺寸为40mm×95mm×95mm的45钢毛料。
（三）主要技术要求
应根据条件要求，对最后的加工工序，加工余量应达到图纸上所规定的表面粗糙度和精度要求，除了要加工的型腔表面粗糙度为1.6，其余面的表面粗糙度为3.2。该零件图中有两处尺寸公差长度、宽度的上偏差均为+0.03，下偏差均为-0.03，精度要求相对较高。在实际装夹中经常会发生装夹误差，要多次测量，取平均值，最后零件要去毛刺。
二、零件特性分析
（一）加工面分析
该零件总体为型腔加工，由于含有圆角，所以需要利用三维曲面加工，三维曲面加工区别于二维加工刀具路径，加工时机床的X轴、Y轴、Z轴三轴联动（据现有实训设备），根本无法采用手工编程的方法来实现，我们采用计算机编程软件（如MasterCAM、UG）来实现数控程序的编制。
曲面加工一般需要进行粗、精加工，粗加工的目的是为了尽可能快地将曲面零件从毛胚中分离出来，而在大多数情况下，需要在粗加工后留下一定的余量进行精加工，以达到零件的形状和尺寸精度要求。
曲面粗加工中一般采用平底端铣刀；精加工中一般采用球头铣刀。
（二）刀具特性分析
数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。
数控刀具的分类有多种方法，根据刀具结构可分为：整体式、镶嵌式（采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种）、特殊型式（如复合式刀具、减振式刀具）。
根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具、硬质合金刀具、金刚石刀具、其他材料刀具（如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等）。
为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。
图2-1 常用的刀具
常用的刀具如图2-1所示。
平底刀：主要用于粗加工、平面精加工、外形精加工和清角加工。其缺点是刀尖容易磨损，影响加工精度。
圆鼻刀：主要用于模胚的粗加工、平面精加工和侧面精加工，特别适用于材料硬度高的模具加工，开粗时优先选择圆鼻刀。
球刀：主要用于非平面的半精加工和精加工
结合零件图分析，该零件有平面和型腔内的圆弧、倒圆角、及拔模角的特点，加工工序复杂。提高加工效率，粗、精加工不选用同一把刀具，保证良好精度要求。
结合实际情况，刀具选用硬质合金刀具，分别是T01D50面铣刀和T02D20立铣刀，T03D8R2牛鼻刀，T04D4立铣刀，T05D2R1球头铣刀，T06D1R0.5球头铣刀。
切削用刀具使用如表2-1所示。
表2-1 刀具卡片
产品名或代号 零件名称 烟灰缸 零件图号 程序序号
工序号 刀具号 刀具名称 刀柄型号 刀具直径/mm 刀具长度/mm 补偿值/mm 备注
1 T01 面铣刀Ф40mm BT40 Ф40mm 75 0 无
2 T02 立铣刀Ф20mm BT40 Ф8mm 75 0 无
【摘要】
数控加工是机械制造中的先进加工技术，它的广泛使用是制造业实现自动化、集成化生产的基础。本设计论文是根据我们模具专业学生所需掌握的UG知识及加工中心技术要求来写的，具体就是先进行旋钮凹模的零件图工艺分析，然后根据分析得到的数据对该零件进行加工工艺分析，通过UG软件对该零件进行仿真和加工的过程，具体成果就是能够得到一个完整的旋钮凹模。此篇论文阐述了如何利用UG软件对零件进行数据分析、如何选刀和如何制定加工工艺，阐述了数控车床的刀具装夹，数控机床的选择，粗精基准面的确定以及实际加工的切削速度。
*查看完整论文请+Q: 351916072
关键字:】旋钮；UGCAM；数控加工；仿真
引言 1
一、零件图分析 2
（一）结构特点 2
（二）材料与毛坯 2
（三）主要技术要求 3
二、零件特性分析 3
（一）加工面分析 3
（二）刀具特性分析 3
（三）切削用量确定 4
三、制定加工工艺 7
（一）设备选择 7
（二）装夹定位的选择 8
（三）加工方案的制定 9
四、仿真分析 10
（一）初始参数设定 10
（二）创建刀具 10
（三）仿真加工 11
总结 16
谢辞 17
参考文献 18
附录 19
引言
随着机械行业的不断发展，近年来数控加工和数控设备的应用呈突飞猛进的趋势。包括以组合机床为主的大量生产方式的出现，机床都在向以数控设备为主的生产方式转变。社会上对掌握数控技术的人才需求量越来越大，在我们学院数控设备的更新速度也越来越快。为适应实际社会生产的能力和提高全面的数控加工能力，必要将自己学到的知识运用于实践当中，这样既可以巩固自己所学的知识，又可以提升自己的动手能力。
两年多来我们学习很多关于模具设计和制造的科目，在学习了《数控编程与加工》、《UG NX5 CAD/CAM应用》、《机械制图》等多门学科的理论知识，作为模具专业学生，为了提高自身的实际工作能力，检查自己对知识的掌握，在毕业之前对所学知识进行运用。我决定选取《基于UG的旋钮凹模的加工》这一课题，在这过程中我具体地了解了工件、刀具的材料、加工的工序、以及热处理等等一系列的知识，这对于我今后的工作和学习都打下了夯实的基础。
本论文主要解决的问题：主要是数控铣削加工，首先要根据模具设计得出的凹模模型分析加工时的加工工艺，制定出合理的加工路线，再按照之前做好的准备进行仿真，检查有无错误，如有错误，发现并解决问题，如果没有错误那就进行后处理得到程序。
一、零件图分析
（一）结构特点
图1-1 旋钮凹模零件图
由图1-1中的零件俯视图的分析可以发现该零件均是圆弧，所以加工要注意切削量的选用。粗精加工的选取合适的刀具直径也很重要，防止过切的现象发生。由左视图分析可以发现该零件的型腔内加工最小半径为1.5mm，所以精加工时必须进行清根处理。而且由于该零件内部有倒圆角，所以型腔铣削是要注意切削层的设置，防止圆角部分加工不到。由主视图分析可以发现，由于零件存在5度拔模角，所以在三轴加工中心上一次装夹完成，斜面利用刀具侧刃进行加工。由于型腔内比较深，所以选刀具要选长一些的刀具，同时注意刀具刚度。
由图1-1综合分析，为了保证加工精度和表面质量，根据毛胚质量（主要是指形状和尺寸），分析采用一次定位装夹加工完成，按照先主后次、先近后远、先里后外、先粗加工后精加工的原则依次划分工序加工。
（二）材料与毛坯
根据零件的设计和运用领域等方面，零件材料、性能以及现有的设备要求，选择零件的材料，板料钢件为未经淬硬处理的45钢锻件。 通过查手册可以知道：材料名称为优质碳素钢。退火抗拉强度≥600(MPa)，屈服强度≥355(MPa)，延长率≥16%，断面收缩率≥40%，布氏硬度≤197（HB）。
特性及应用：未热处理时HB≤229，热处理为正火，强度较高，塑性和韧性尚好，最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，用于制作承受负荷较大的小截面调质件和应力较小的大型正火零件，以及对心部强度要求不高的表面淬火零件。
根据情况尽量使各个表面上的余量均匀。由于零件尺寸为24mm×46mm×46mm，所以选择毛坯尺寸为40mm×95mm×95mm的45钢毛料。
（三）主要技术要求
应根据条件要求，对最后的加工工序，加工余量应达到图纸上所规定的表面粗糙度和精度要求，除了要加工的型腔表面粗糙度为1.6，其余面的表面粗糙度为3.2。该零件图中有两处尺寸公差长度、宽度的上偏差均为+0.03，下偏差均为-0.03，精度要求相对较高。在实际装夹中经常会发生装夹误差，要多次测量，取平均值，最后零件要去毛刺。
二、零件特性分析
（一）加工面分析
该零件总体为型腔加工，由于含有圆角，所以需要利用三维曲面加工，三维曲面加工区别于二维加工刀具路径，加工时机床的X轴、Y轴、Z轴三轴联动（据现有实训设备），根本无法采用手工编程的方法来实现，我们采用计算机编程软件（如MasterCAM、UG）来实现数控程序的编制。
曲面加工一般需要进行粗、精加工，粗加工的目的是为了尽可能快地将曲面零件从毛胚中分离出来，而在大多数情况下，需要在粗加工后留下一定的余量进行精加工，以达到零件的形状和尺寸精度要求。
曲面粗加工中一般采用平底端铣刀；精加工中一般采用球头铣刀。
（二）刀具特性分析
数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点，一般应包括通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。
数控刀具的分类有多种方法，根据刀具结构可分为：整体式、镶嵌式（采用焊接或机夹式连接，机夹式又可分为不转位和可转位两种）、特殊型式（如复合式刀具、减振式刀具）。
根据制造刀具所用的材料可分为：高速钢刀具、硬质合金刀具、金刚石刀具、其他材料刀具（如立方氮化硼刀具、陶瓷刀具等）。
为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等要求，近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用，在数量上达到整个数控刀具的30%～40%，金属切除量占总数的80%～90%。
图2-1 常用的刀具
常用的刀具如图2-1所示。
平底刀：主要用于粗加工、平面精加工、外形精加工和清角加工。其缺点是刀尖容易磨损，影响加工精度。
圆鼻刀：主要用于模胚的粗加工、平面精加工和侧面精加工，特别适用于材料硬度高的模具加工，开粗时优先选择圆鼻刀。
球刀：主要用于非平面的半精加工和精加工
结合零件图分析，该零件有平面和型腔内的圆弧、倒圆角、及拔模角的特点，加工工序复杂。提高加工效率，粗、精加工不选用同一把刀具，保证良好精度要求。
结合实际情况，刀具选用硬质合金刀具，分别是T01D50面铣刀和T02D20立铣刀，T03D8R2牛鼻刀，T04D4立铣刀，T05D2R1球头铣刀，T06D1R0.5球头铣刀。
切削用刀具使用如表2-1所示。
表2-1 刀具卡片
产品名或代号 零件名称 烟灰缸 零件图号 程序序号
工序号 刀具号 刀具名称 刀柄型号 刀具直径/mm 刀具长度/mm 补偿值/mm 备注
1 T01 面铣刀Ф40mm BT40 Ф40mm 75 0 无
2 T02 立铣刀Ф20mm BT40 Ф8mm 75 0 无
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/mjsk/2240.html
