机械手臂关节的加工工艺研究与实施

目录
引言 1
一、机械臂关节的基本分析 2
（一）机械臂关节零件介绍 2
（二）图纸的分析 2
二、机械臂关节的加工工艺分析 3
（一）机械臂关节毛坯的选用 3
（二）加工设备的选用 3
（三）夹具的准备 4
（四）刀具的选用 5
（五）机械臂关节零件的加工过程 6
（六）切削液的选择 7
（七)加工过程中的注意事项： 8
三、零件UG建模与后处理程序 8
（一）UG建模 8
（二）程序生成 9
四、零件的实际加工 19
总结 21
参考文献 22
谢辞 23
引言
机械臂是高精度的机器手。可以提高小批量生产的生产效率。除一些点胶作业之外，可进行零件的放置，螺丝的固定，电路板的切割等各种不方便的工作。采取不太消耗空间的框架式结构，机械手臂的生产效益优秀，程序选用方式为UG建模后的程序导入，机械手臂比较适用于电子方面的切割、食品的加工、车间的空间窄小情况下的工作等。对机械手臂功能进行了解后，机械手臂据有一些优秀的特点。机械手臂是通过模仿人体的手臂的运动方式，给出指定的操作路线，从而实现自动伸缩、旋转等基本操作。它特别是在温度比较高压力比较大粉尘比较多、易燃易爆、等车间环境中，以及在操作笨重、单调、频繁的车间作业中代替操作员作业，因此机械手臂日益广泛的被应用与生活。第二点机械臂的特点是可通过数控编程来完成各种想要完成的作业，在构造有人的基本功能，并且具有机器的智能和不同环境的适应能力。随着科技的进步，机械化加工变得越来越具有科技水平，减少了人们的工作压力，提高了企业的加工效益。本机械手臂是从优化工艺与程序入手，研究如何提升工艺步骤和程序的品质，从而提高工作效率和节约成本。此论文研究机械手臂从分析装配图入手，了解其内外部结构确定加工步骤，进行毛坯选择、装夹准备、设备选择、刀具选择，以及对尺寸与切削参数的合理把控以及对工件的UG建模导出程序输入机床，从而完成机械手臂的加工中心切削。本论文研究的是源于企业中机械手臂关节运作进行车间作业而进行分析与研究。
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机械臂关节的基本分析
（一）机械臂关节零件介绍
机械臂是种高精度操作，对应小批量生产方式，可以大大提高生产效率。除了可以进行一些点胶作业，还可进行对零件的放置，螺丝的锁定，电路板切割等工作项目。它能让机械手臂与机器本体连接，并起到固定的作用，可以带动机械臂进行伸缩，旋转和升降等一系列工作，让机械臂更加灵活，能在窄小的空间内进行工作。因此，被广泛应用于车间作业、建筑、医疗等各种许多领域中。
（二）图纸的分析
从图纸可以分析出，此工件由孔、键槽、曲面、台阶面等组成，形状结构多面化，需要使用五轴加工中心进行工作。图纸分析如下所示：这个工件名称为机械手臂关节，图纸分为左视图、俯视图、主视图、局部和全剖视图等。加工本铣件首先加工出一个夹持台阶，这个台阶的最大外圆的直径为Φ660 0.02mm，公差为0.02mm，还有Φ61.0mm的台阶和Φ52.0mm的台阶，它们的表面粗糙度为Ra0.8μm。中间有一个圆孔直径尺寸是Φ14.6+0.018 0mm，下公差为0，上公差为0.018mm；最低部分别为直径是Φ5.00.030 0.010mm，深10mm，直径是Φ4.00.030 0.010mm，深10mm，螺纹孔为M4螺纹孔，孔深7mm，中间圆孔内有个R2mm长度为12的键槽，这些孔分别与中心点对称，横向与纵向45°方位。与中心形成夹角为22°的方向上也分布着4个螺纹为M4的孔，在底部的侧面有4个定位销孔，尺寸为Φ3.2mm深2.8mm和Φ3.0mm深11mm的定位销孔。
零件的内部有着许多圆孔与键槽，其尺寸要求为30.46mm±0.01、16.2mm±0.01的孔，它的直径是Φ4.0+0.012 0mm，公差为0.012mm，沉头空的中心孔是M2.5mm的螺纹孔，孔的深度为8.0 mm，粗糙度Ra为1.6μm；工件外轮廓的最大直径为Φ69.0mm，最小半径为31.27±0.01mm，然后是Φ77mm的外圆和Φ80mm的外圆。在与中心线形成夹角为45°的方向上有8个孔，它距离中心点的距离为34.5mm。在另一面U形键槽上有一个M3mm的螺纹孔，孔深为8.0 mm，在纵向中心线的对称的地方相同的螺纹孔。在中心线方向上尺寸为19.79±0.01mm、28.25±0.01mm 的两个孔，它的直径为Φ3.00.01 0mm，深度为8mm。在U形槽下方中有个 4个椭圆形的键槽，在大孔的垂直方向上，有一个U形的凹槽。在距中心线距离为31.27±0.01mm、25.43±0.01mm的位置上有两个孔，其中一个直径为Φ3mm的孔和Φ2.50.010 0mm的孔，深度为5mm，表面粗糙度Ra0.8μm。本零件没有标注的倒角为0.5mmx0.5mm，未标注的表面粗糙度为Ra0.8μm。
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二、机械臂关节的加工工艺分析
（一）机械臂关节毛坯的选用
从研究与实施的捷径方向考虑，本工件选择使用铝料，因为机械手臂的复杂性，其中要掏空较大的圆孔，有许多曲面、键槽、内孔、销孔、螺纹孔等。所以选择材料的时候要选择比较容易切削，并且切削量比较大的毛坯。铝是一种银白色轻金属。有比较好的延展性,容易切削,材料硬度比较低.材料特性独特这就大大有利于这种新金属铝的生产和应用，应用极为广泛。我们在这里使用铝，就是因为它的特性。在这里我们需要使用150mmx150mmx150mm的毛坯。

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