论文:一种奖杯的结构设计及其加工工艺分析


    


    桂林航天工业学院科毕业设计(文)



    力神杯生产工艺加工程



    系 名: 机械工程学院
    专业班级: 机械制造6班
    学 号:
    学生姓名:
    指导教师: *** **

    2019年5月
    学生毕业设计(文)诚信声明书

    郑重声明:毕业设计(文)工作中严格遵守学校关规定恪守学术规范提交毕业设计(文)导师指导独立设计(研究)成果设计(文)中引文献数图件资料研究成果均已设计(文)中加说明毕业设计(文)中未剽窃抄袭学术观点思想成果未篡改实验数工作组员设计(文)作出贡献均已文中说明表示谢意
    设计(文)资料实处愿承担切相关责


    毕业设计(文)作者(签名):
    年 月 日


    文校企合作培训完成作品设计文撰写更加注重理实际相结合企业学导师系列帮助完成奖杯建模加工等全部程程中运学校企业学知识学学知识侧重理方面企业学知识相反更加侧重实际操作
    奖杯整设计程UG建模开始加工模型进行加工工艺分析通JDSoft SurfMill 80编写相关刀路程序软件相应加工模块步步编写相应刀具路径通查阅相关资料选择合适加工策略加工参数分析加工工艺选择合适刀具保证加工程效率加工结果JDSoft SurfMill 80软件加工模块中修改相应加工参数步工序确定合理加工模块完成整产品全部加工程序方进行奖杯加工
    文重点产品建模加工工序研究选择加工参数程中结合实际加工验确定加工参数完成奖杯加工程

    关键词:奖杯建模五轴加工加工参数















    Abstract
    In this paper I completed the design of the work and the writing of the paper under the cooperation training of the university and the enterprise so I paid more attention to the combination of theory and practice With a series of help from the enterprise and the learning tutor I completed the whole process from the modeling to the processing of the trophy In this process I applied the knowledge I learned in school and in enterprises The knowledge I learned focuses on theory while the knowledge I learned in enterprises on the contrary focuses more on practical operation
    The whole design process of the trophy starts from UG modeling and then analyzes the processing technology of the processing model JDSoft SurfMill 80 is used to write the relevant knife path program and the corresponding tool path is written step by step under the corresponding processing module of the software Through consulting relevant materials select the appropriate processing strategy and processing parameters analyze the processing process to choose the right tool ensure the efficiency of the processing process and processing results Modify the corresponding processing parameters in the processing module of JDSoft SurfMill 80 software determine the reasonable processing module for each step of the process and finally complete all the processing procedures of the whole product before the final cup processing
    This paper focuses on the modeling of products and the study of processing procedures In the process of selecting processing parameters the processing parameters are determined by combining with actual processing experience to complete the processing of trophies

    Key words trophy Modeling Fiveaxis processing The processing parameters







    目 录
    第1章 绪 1
    11 数控机床产生发展
    111 数控机床起源
    112 数控机床发展
    113 数控机床未发展趋
    12 课题研究目意义
    13 文研究容结构
    第2章 五轴数控机床JDSoft SurfMill软件介绍 4
    21 五轴数控机床结构介绍
    22 数控铣床坐标系
    23 刀具干涉分类
    24 JDSoft SurfMill v70介绍
    25 章结
    第3章 工艺分析 14
    31 力神杯五轴加工分析
    311 零件作
    312 整体力神杯轴加工特点
    313 力神杯整体结构
    314 整体力神杯工艺分析
    32 整体力神杯五轴加工工艺规划
    321 加工机床选择
    322 毛坯选择
    323 基准选择
    324 力神杯加工阶段划分
    325 夹具选择
    326 刀具选择
    327 切削参数确定
    33 章结
    第4章 刀具路径生成 25
    41 粗加工刀路轨迹生成
    42 半精加工刀具轨迹生成
    43 精加工刀具轨迹生成
    44 曲面文字加工刀具轨迹生成
    45 零件切断加工刀具轨迹生成
    46 置处理输出文件
    47 章结
    第5章 力神杯加工程 40
    51 加工前准备
    511 刀具准备
    512 机床准备
    513 夹具工件安装
    514 工件装夹刀具装夹校准
    52 力神杯加工程
    521 刀
    522 加工程
    523 加工结果
    53 章结
    总结展 48
    参考文献 49
    致谢










    第1章 绪
    11数控机床产生发展
    111数控机床起源
    数字控制技术称数控技术数控技术通采数字信息零件加工程进行定义控制机床进行动运行应数字控制技术机床称数控机床够逻辑处理加工程序程序控制系统安装机床该系统处理程序具控制编码程序控制指令类机床数控机床数控机床出现制造业具复杂曲面零件加工奠定基础复杂零件加工效率加工精度明显提高更促进现代机械加工工艺进步改革
    数控加工技术20世纪40年代期发展起种动加工技术出现适应加工复杂外形零件加工满足社会发展具复杂曲面零件加工求种传统加工技术法满足生产求促新技术产生社会发展进步必然趋势数控机床种发展趋势必然产物早生产数控机床美国进发展数控机床技术
    世界第台计算机1946年2月14号美国产生出计算机技术发展间接促进数控加工行业发展时起计算机计算机技术便数控加工技术密切联系起1954年11月第台工业数控机床美国迪克斯公司正式生产出数控机床技术开始全世界普1960年开始工业国家德国日开始陆续开发生产数控机床
    时代发展需便开始出现精度求越越高种零件者产品解决相应难题越越高端机床应运生机床种类变越越丰富
    112数控机床发展
    20世纪40年代初期美国北密支安型飞机工业承包商派尔逊斯公司实现采数字技术进行机械加工利全数字电子计算机机翼加工路径进行处理考虑刀具直径加工路线影响加工精度达±00381mm(±00015in)达时高水 
    1952年成功第台三坐标数控铣床成世界机械工业史件划时代事件推动动化发展第代数控系统余工业国家受市场发展趋势影响陆续开展国数控机床研发丰富数控机床种类
    1959年出现带动换刀装置数控机床称加工中心数控系统开始跨入
    第二代        
    60年代末先出现台计算机直接控制台机床直接数控系统(简称 DNC)称群控系统着计算技术发展型计算机价格断降许功专程序存储计算机存储器里构成新控制软件提高系统性功特色数控系统进入型计算机化特征第四代 
    20世纪90年代CNC系统功结构设计难满足层次方面求种形式出现PC+CNC智数控系统PC机控制系统硬件部分PC机安装NC软件系统种方式系统维护方便易实现网络化制造种PC技术基础开放式CNC系统正发展成世界潮流
    历史素影响国数控机床发展历程相西方发达国家起步较晚制造业国防军工发展数控机床赖性量资源支持国数控机床行业发展速度快国数控技术发展起步二十世纪五十年代改革开放前国生产已生产数千台数控机床数控线切割机床中占例改革开放国开始量引进外国先进国家数控机床相关技术相关技术生产量数控机床国家济建设国防工业发展提供力支持数控机床行业然发展迅速实现低中端机床生产甚出口国家高端机床方面存着缺口严重赖进口甚绝数功部件赖进口
    113数控机床未发展趋势
    数控机床未发展趋势社会发展说息息相关着社会制造业发展新需求发展数控机床未发展趋势三方面进行解:
    1 智高数高精度化
    新代数控机床提高生产效率超高速方发展例提高轴转速计算机系统应程序变更加复杂化计算机智化程度变日趋提高零件产品精度求断增加背景超高精度机床类型数控机床需求量增加甚超高精度机床精密度已达微米级
    2 功复合化
    功复合化样提高产品加工效率减少更换夹具加工机床时间时减少加工误差获加工质量更产品相传统分散工序
    加工方式着明显优势
    3 设计制造绿色化
    现代社会开始提倡持续化发展提高资源利率绿色设计牺牲产品功质量成前提系统考虑环境素影响产品整生命周期中环境负面影响降资源利率达高绿色制造种综合考虑环境影响资源消耗现代制造模式制造数控机床时考虑节约资源源环保型工艺设计着济断发展工业化程度断加快带环境污染问题日益严峻环境保护问题已成国家济持续化发展制约素

    12课题研究目意义
    着数控机床技术断开发拓展工件加工质量求提高工厂满足加工质量求前提量降低加工成方法工件外形加工求选择相应刀具材料刀具参数切层深度刀路轨迹进刀量等加工工艺参数外需考虑加工时间加工成加工质量等避免加工程中引起震动频繁改变刀具进速度作事数控加工行业代学生说仅懂书理知识懂实际加工程中问题通书全部理解需实际操作深刻印象
    学学阶段学理基础知识住面现代制造技术高速发展方面显然缺乏真实解方面第现代制造技术直创新发展种样加工制造技术会着新技术出现改进发展加工某零件时候新出现加工制造技术会满足加工求情况加工成会降低第二加工技术数控机床断改进工厂会断购入新设备新设备相旧设备功会更新学生没实际接触生产会充分利新增功达合理利设备第三校学生没实际接触加工设备解工厂加工设施加工工艺编写设备选择方面没考虑实际情况没办法编写出恰加工工艺程
    次文选题方面通企业合作制定会考虑企业拥加工设备加工技术实际操作验等方面问题次文通企业合作完成企业方面需断更新设备加工方法加工产品客
    户需加工次毕业设计企业开展真正解新加工设备实际加工程中加工方法设计编写加工工艺程方面够企业现设备实际加工验确定毕业作品作出产产品严格握相关产品求养成注重产品质量优秀惯学生充分运学理知识解设计加工程加工设备方面帮助够快速提升学生力
    相信通次毕业设计:种奖杯结构设计加工工艺分析作未事机械制造技术工作次重基训练拥定独立设计制造需样品力事相关行业奠定定基础定程度考验产品美观研究奖杯特殊性需保证加工完成具定艺术效果美观性审美力提出定求完成程中需特注意细节加工

    13文研究容
    文完成设计奖杯加工路径编程实现加工程研究UG建立模型JDSoft SurfMill软件模型分析生成相应加工刀路刀具干涉检查加工程中具体求文研究容安排:
    (1) 第章介绍数控机床出现原发展程未发展趋势然概述次做奖杯课题研究背景意义确定研究容文结构安排
    (2) 第二章研究目前流五轴数控机床根结构形式分类般加工零件类型加工中存刀具干涉类型分类JDSoft SurfMill软件中加工模块介绍
    (3) 第三章分析奖杯加工工艺性实际情况限制保证产品美观性设计奖杯采分段加工方法分段加工奖杯相互配合起完成整体全部加工加工程中夹具法进行简单介绍
    (4) 第四章奖杯马首例介绍JDSoft SurfMill软件中编程生成相应刀具路径确定加工程中参数软件加工路径输出文件功输出相应文件
    (5) 第五章介绍奖杯加工程包括加工前准备程加工程实现程中介绍保证加工利进行消误差加工结果影响
    总结写作加工程中出现难点问题解决方法
    第2章五轴数控机床JDSoft SurfMill软件介绍
    21五轴数控结构机床介绍
    211五轴数控机床定义
    现代社会中着市场竞争变愈加激烈制造业面着相应挑战产品生产周期加工质量更快产品改型加工适应力新求越越企业适应新求采相三轴机床更高端四轴数控机床五轴数控机床机床划分三轴四轴者五轴机床XYZ三轴联动三轴数控机床加XYZ三轴中旋转轴四轴加两旋转轴五轴5轴联动机床围绕XYZ轴旋转分形成ABC轴
    212五轴数控机床类型
    五轴数控机床类型区分方法分成类型结构形式进行划分分三种类型:
    (1) 工作台倾斜型五轴数控机床
    工作台倾斜型指设置床身工作台环绕X轴回转工作台A轴运动运动范围定限制般+30度120度间A轴旋转轴外外环绕Z轴旋转旋转轴样工作台旋转定义C轴实现工作台Z轴回转会工作台间设置回转台保证工作台C轴360度回转通A轴C轴相互组合便需加工工件加工出底面外五面整加工程立式轴进行配合加工加工程中仅进行常规面曲面加工进行倾斜面者倾斜孔等特殊加工种结构设置方式存着定局限性整加工程中A轴C轴运动工作台完成工作台间需设置旋转台限制工作台承重力加工负角曲面时加工效果
    (2) 轴倾斜型
    轴倾斜型数控机床相应轴环绕A轴C轴运动种类型机床轴前端设置回转头回转头设旋转头工作台倾斜型数控机床相环绕C轴作360度旋转均装旋转台A轴旋转角度点区种类型数控机床环绕A轴旋转角度般达90度种形式机床机构优点轴加工灵活工作台尺寸设置宽承重力远远超工作台倾斜型种类型机床适合加工外型曲面复杂特征尺寸特工件航空发动机壳风力发电机叶片等轴回转便避开刀具中心线垂直加工面情况提高工件表面加工质量曲面表面质量求摸具高精度曲面加工种类型机床工作台回转式机床更受欢迎类机床身缺点保证回转高精度轴旋转结构设计较繁琐结构刚性会较差生产加工成会增高适特殊行业工件加工
    (3) 工作台轴倾斜型五轴数控机床
    工作台轴倾斜型五轴数控机床说述两种类型机床综合体种类型机床旋转轴安装轴头刀具侧工作台侧种类型机床旋转轴布置灵活ABC三轴间意两两组合满足更加工求种类型机床结构设置方式简单灵活时具备旋转轴旋转工作台部分特点种类型机床轴旋转水者竖直状态工作台需进行简单分度定位实现加工工件五面加工成低廉非常实优缺点介余两种类型结构机床间
    总五轴加工机床增加两旋转轴工件刀具位置机床结构空间允许范围意变换够选择佳刀位置避免干涉问题发生够加工结构复杂复杂曲面零件某复杂外型零件常三轴加工机床加工需涉道工序加工涉套专夹具次定位装夹完成五轴数控机床加工力神杯避免套夹具次装夹次装夹加工出工件
    213五轴数控机床加工应
    五轴数控机床加工零件类型简单分成种:箱体类零件复杂曲面零件异形体盘套版类零件特殊加工零件六种零件六种零件三轴机床加工时存定加工难度加工程中需次更换加工完成加工产品表面质量次装夹加工出产品
    22选择机床型号
    选择合理机床型号保证完成加工前提根需加工零件毛胚现条件选择需加工三零件型曲面零件没太复杂形状毛胚形状选择材料6061铝硬度钢铁低根现条件选择机床类型工作台倾斜型五轴数控机床选择机床型号GR400种型号机床现条件高级五轴数控机床加工零件精度表面粗糙度加工质量握帮助利完成更毕业作品
    23 刀具干涉分类
    加工时保证加工程会发生刀具干涉般生成刀位轨迹点进行刀具干涉判断时判断否会出现刀具干涉加工整程中会出现刀具损坏零件表面质量破损情况数控加工程中存刀具干涉问题刀具干涉分刀具底面干涉刀具侧面干涉两类正式数控机床加工时需时判断目前判断刀具干涉问题般曲面刀具形状关系基础进行区分样子会产生定局限性整程算法会较复杂曲面刀具轨迹计算方面着关系类型刀具干涉需判断方法判断方法应范围产生定限制

    24 JDSoft SurfMill 80软件介绍
    JDSoft SurfMill 软件北京精雕集团研发种软件面精密加工领域CADCAM软件款软件拥着种功满足数控加工种需求集成2D绘制3D造型加工程序编辑模块学JDSoft SurfMill 80代数控编程软件软件够生成NC格式加工路径者机床编辑格式应范围更加广泛通性强软件中生成加工路径选择格式应数控系统机床加工种选择加工路径格式方法生产企业说非常方便企业机床基品牌少品牌机床企业采购时候需考虑成素影响选择性价高产品兼容数控系统设计仅够提高效率减少更换数控系统机床时需调试工作时间样更加吸引客户注意力增加产品竞争优势
    精雕JDSoft SurfMill 80拥着三种模块侧重点加工模块方面次设计制作样品UG建模精雕软件加工模块进行加工面加工模块进行简单介绍介绍加工模块中功基功布局加工模块简单分成三轴加工五轴加工两方面辅助功整加工模块解三方面进行
    加工前导入加工模型通点击加工图标直接进入加工模块进行加工模拟图21示根加工需选择加工策略
    图 21 导航栏
    进入加工模块发现加工策略分清楚三轴分成面曲面两模块五轴分成两模块辅助加工模块
    加工导航栏中编辑加工参数前先设置加工坐标系刀具表工件形状毛坯形状等部分工程师会加工坐标系刀具表设计设计加工程序程中选择通刀具路径中路径导步步设置相应加工参数确认完成通实体模拟者线框模拟判断加工程序否问题
    次毕业设计加工方法面进行介绍包括三轴模块轴模块两方面三轴模块毛胚底部铣螺纹孔毛胚开粗两方面毛胚底部铣螺纹孔方便毛胚固定专夹具固定旋转台毛胚开粗分层粗加工策略通改变坐标系方毛胚进行开粗整开粗程通毛胚分厚度层毛胚层层切削切削效率较高外加工策略加工程中会加工奖杯加工专夹具里介绍确定加工策略直接选择钩进入加工参数设置设置相应加工参数需注意精加工时加工参数设置时考虑走刀速度刀具转速等素保证高转速低进
    轴模块需五轴曲面投影加工曲面精加工四轴旋转工件切断
    第3章 加工工艺分析
    31 奖杯建模
    311腰身模型
    进行零件加工前需加工零件进行建模选择通UG软件建立相应奖杯腰身模型建模前确定相应零件尺寸更快完成建模通简单手绘确定合理图纸制图保证建立模型合理性效率确定配件够配合奖杯腰身模型建立分成步建立相应相应草图绘制XY面相应草图建立偏置60mm面面建立相应草图做出倒立圆锥圆锥顶点位坐标原点圆锥外做条螺旋线螺旋线投影圆锥两草图延圆锥投影线扫掠出体进行体特征Z轴旋转出外三体出体具定立体面旋转特点形象更具视觉击建立奖杯腰身模型图31示

    图31 奖杯模型
    312底座模型建立
    底座相两部件说较简单底座体方体方体表面进行简单倒角建立台阶状凸台突出底座作底座表面定图标根需进行变换底座作保证整体奖杯稳定性奖杯整体高度较高底座求更质量保证稳定性

    图32 奖杯底座
    313马首源
    马首建立现模型基础更改源国际象棋中棋子模型参考象更改甚说次奖杯特色马首通更换马首模型甚转换成类型奖杯例更换成十二生肖兽首模型变成相应十二生肖奖杯通性强事奖杯定制类工作创办者说实性强产品客户选择

    图33奖杯马首
    32 夹具设计
    321夹具作
    夹具零件加工程中起着关重作夹具装夹工件时够零件固定相位置保证工件机床刀具间位置关系会发生变化会加工程中受力产生偏移夹具工件够快速定少辅助时间提高加工效率次设计奖杯夹具保证次装夹原避免加工程中更换夹具造成误差减少重复刀时间
    322专夹具设计
    次毕业设计中需倾斜式五轴机床旋转式工作台想工件固定零点快换需专夹具保证加工稳定性图34示整夹具通螺栓固定原理说基设计思路零点快换工件间做辅助工件间接工件固定零点快换较简单时防止毛胚长度够设置足够长保护面加工程中零点快换轴刀具刀柄发生碰撞造成必损坏夹具通底部四螺纹孔螺栓固定零点快换部凹台限制工件面移动凹台中央号螺丝工件固定夹具限制工件六度样夹具作保证工件机床相位置保持变保证加工程中工件会发生偏移产生加工误差影响加工精度

    图34 零点快换夹具
    33 五轴加工分析
    331奖杯轴加工特点
    整体奖杯分成三部分组成部国际象棋中马首棋子组成中部腰身通UG建模底座简单圆柱表面装饰定图案追求定立体化效果奖杯三部分三轴机床加工存定加工难度加工程中容易频繁更换夹具变更夹持方产生误差影响加工质量次加工奖杯均五轴机床完成加工加工求毛胚实现次装夹完成全部加工工序程整程需额外夹具进行辅助加工完全台机床完成需变动次设计奖杯存着定加工难度然整体结构算复杂设计结构容易发生干涉般三轴数控机床仅进行次定位装夹容易产生加工误差工件表面留明显加工痕迹破坏工件表面整体加工效果时造成生产周期长加工效率低难保证加工精度加工废品率增高等问题出现
    实述问题避免换成五轴机床进行加工基避免述讲加工难题整加工程先三轴曲面粗加工进行简单开粗提高加工效率更点底进行残料补加工防止边区域残留量精加工造成影响号球头刀进行精加工精加工程四轴旋转加工五轴曲面投影加工样基避免三轴加工时出现问题实现工件更快更加工五轴机床三轴机床基础增加两旋转轴加工特殊面者孔时通五轴间联动刀轴调整适合方根零件外型特点进行干涉控制发生干涉方负角间隙等需注意抬刀高度调整刀具零件间位置关系完成奖杯全部加工程总说五轴机床进行奖杯加工三轴着优势现数企业着规部位工件般五轴机床进行加工五轴机床变越越普价格变更加低廉性价方面三轴机床更高
    332奖杯结构
    奖杯常种赛者公司颁发奖品目胜利者努力肯定鼓励参者更种象征意义次设计奖杯形状参数图33示然没复杂曲面奖杯三部分组成整体高度1404mm直径328mm整体奖杯部分曲面组成特腰身部分完全曲面螺旋组合规面基位底座想奖杯雕刻字体者图案底座进行雕刻加工腰身程中相交面间缝隙量球头刀磨削法解决相交面加工问题加工时法避免难题量刀缝隙进行加工垂直壁加工存定加工难度保证加工效果奖杯分成三部分进行加工

    图35奖杯参数
    333奖杯加工工艺分析
    次设计奖杯求外观光滑整具定立体化效果奖杯外观形状尺寸精度求高曲面面间明显接刀痕迹时表面粗造度达定求保证三部分够成功配合两两间明显缝隙加工曲面时保证曲面曲面间明显加工刀痕表面效果达定求奖杯曲面较需号刀具进行切削造成加工时间久精加工时注意刀路轨迹防止出现切扎刀撞刀现象
    述分析设计奖杯加工程着定难点:部分工件外型面统存着较负角法四轴旋转者五轴加工策略通三轴加工策略断更换方进行加工二加工程中需注意刀具限制加工面防止发生切产生明显刀痕三刀具加工曲面缝隙时防止加工刀纹产生产生刀纹会影响零件加工质量视觉会造成影响
    34加工工艺规划
    341奖杯加工阶段划分
    机械加工中零件外型加工效果求较高时加工零件般需分阶段进行加工样子做仅获高精度表面粗造度值零件提高加工效率通常说零件加工阶段分粗加工半精加工精加工三阶段果零件表面粗糙度值求需精加工零件进行磨削抛光等工序零件加工阶段划分具作:
    (1) 保证加工效率
    粗加工阶段般说刀具直径较吃刀深度刀具进速度设置点加工程中产生加工变形表面粗糙度值等问题半精加工精加工会全部解决三阶段工件基满足表面粗糙度求工件加工求特硬度低韧性较材料种加工方法优势尤明显种类型材料进行快速粗加工时加工边缘会产生量毛刺甚刀具会包裹定材料影响加工效果粗加工需工件进行半精精加工保证加工质量
    (2) 合理机床刀具
    零件加工分成三阶段粗加工言根加工条件选择刚度精度较低机床直径较时间较久刀具半精加工精加工选加工精度较机床直径较时间较短刀具样保证加工表面质量求保证加工机床刀具合理运降低加工成
    (3) 提前发现毛坯缺陷
    零件粗加工般会少留15毫米进行半精加工精加工粗加工够时发现毛坯否空包颗粒类制造问题提前材料合格零件取出避免必加工产生提高加工效率
    次设计中需加工零件材料选择6061铝材料硬度相钢硬度较低粗加工时较切削深度进速度较切削速度进速度完成粗加工会发现材料产生毛刺量会零件表面效果完成粗加工必进行半精加工精加工毛刺优化表面效果次加工奖杯模型尺寸较曲面曲率较需太刀具进行精加工需注意半精加工精加工加工程中加工面区分开增设保护面防止刀加工曲面球头刀加工刀面产生明显刀痕三阶段划分中阶段刀具直径减加工深度切削速度断发生变化通更换号刀具减切削深度切削速度保证加工质量
    次课题做加工中三部件粗加工阶段建立相应前视图坐标系通三轴加工策略中曲面分层区域粗加工进行开粗设置完前视图参数实体验证没问题通空间变换选择XOZ面进行镜完成全部粗加工程粗加工程需注意保护面设置底面提取边界线边界线延Z轴方反拉伸拉伸距离超毛胚底面半精加工精加工阶段四轴加工方法实现特定方曲面精加工较负角零件般建议四轴旋转加工进行半精加工精加工方面提高加工效率方面防止次方重复加工出现加工刀痕影响零件表面加工质量
    342刀具选择
    合理选择刀具实现整零件加工效率加工质量起着重作选择刀具时候需考虑刀具形状刀具材料针次奖杯加工机床类型需刀具类型图36示基精雕软件刀具库中选择相应刀具
    (a) (b) (c)
    图36铣削刀具
    加工程中刀具类型均三种刀具类型刀具尺寸会定区类型刀具会尺寸刀具应阶段加工述图34中刀具类型均软件系统默认刀具类型中常类型:(a)底刀:刀具端面整切削刃位端面侧边刀具刚度常粗加工阶段面加工(b)球头刀:刀具顶部圆形切削时切削面切削点连线等距线顶部圆角般加工曲面(c)锥度底刀:切削刃部分呈现锥度底部端面然整种类型刀具加工面积较刀具刚度适宜切削量进切削常区域加工工件表面刻字等
    刀具材料程度决定刀具切削性优劣刀具寿命长短等刀具材料应该具备特性高硬度高耐磨性足够强度韧性高耐热性良导热性工艺性加工奖杯选材料6061铝硬度相钢硬度高刀具材料求高选基硬质合金者高速钢刀具满足加工求时提高奖杯加工效率粗加工时应选直径较刀具加路径间距等减少粗加工时间半精加工精加工阶段需结合零件尺寸现刀具等情况选择合理刀具进行加工作业
    次加工刀具参数图37示
    表37奖杯加工刀具表
    编号
    材料
    类型
    直径
    刃长
    刀具长度

    T1
    硬质合金
    底刀
    D6
    18
    48
    粗加工切断
    T2
    硬质合金
    低刀
    D3
    9
    24
    残料补加工
    T3
    硬质合金
    球头刀
    D3
    12
    32
    半精加工
    T4
    硬质合金
    球头刀
    D2
    6
    16
    精加工
    T5
    硬质合金
    锥度底刀
    D3d02
    79
    40
    刻字

    343切削参数确定
    加工零件时需选择合理切削参数合理加工参数仅提高加工效率降低制造成加工效果更加完美工件零件加工阶段零件加工效果求刀具类型相程切削参数会区切削参数选择方面综合起确定机床刀具形状刀具直径工件材料关系然加工参数选择离开工程师厚重验达优加工效果加工验选择加工参数切削参数简单分成三速度考虑素:
    (1) 切削深度:切削深度刀具直径属加工阶段关般说粗加工直径较刀具提高加工效率会选择较切削深度半精加工精加工相反切削深度会刀具磨损增减少刀具寿命工件容易切削力引起受力变形
    (2) 切削速度:切削速度增样会工件刀具造成样影响切削速度会造成工件表面光滑留明显切削痕影响美观工件表面加工质量求高者加工材料硬度较时应适减少切削速度保证加工质量
    (3) 轴转速:轴转速刀具直径定关系般说刀具直径越轴转速会相应降低
    根述分析确定相应切削参数次加工中具体加工参数附录中加工工序卡加工参数仅根理计算出参考实际条件确定

    第4章 刀具路径生成
    41路径生成前参数设置
    次加工奖杯类型结构配合类分成中三部分组成加工难度配合关系掌握三部件刀具路径马首复杂需工序刀具路径生成马首例进行简单介绍便文点更加解选择马首刀具路径生成例马首加工着定特点加工工艺奖杯腰身底座着明显区结构着负角加工存着定加工难度整加工阶段类型加工方式需转换方进行方加工通方刀具路径完成整阶段加工
    正式开始编辑刀路轨迹前需进行准备工作方便快速完成整刀路轨迹生成提前准备前期工作编写刀路轨迹时减少麻烦前期工作加工程中必须做例毛胚设置加工坐标系设置刀具库中刀具选择生成刀路轨迹前需需加工工件进行分析做相应规划保证加工程合理性
    图41 模型偏移
    模型导入软件需模型进行处理首先做模型聚中加工开始前工件进行分中找模型工件中心里提前聚中加工时刀具起点甚会偏出工件外导致外边加工时会产生切削深度损坏刀具完成模型聚中需模型Z轴负方偏移1mm留定余量进行加工时刀具定切削量保证良切削效果加工工件前会毛胚表面进行滚刀寻找工件坐标系原点会Z轴原点定工件表面模型偏移会工件顶部曲面部分加工留明显痕迹影响加工效果
    图42 毛胚设置
    开始编辑刀具路径前般会先完成毛胚设置体设置中先确定导入模型加工面进入毛胚设置选项中设置毛胚根加工工件毛胚形状会差异选项中会相应出现种选择柱体球体方块圆等规体毛坯包围盒轮廓线等根实际情况选择规形状毛胚次加工奖杯长方料般说会直接选择方块进行毛胚设置加工奖杯形状规确定毛胚角点选择画出毛胚相矩形作轮廓线确定毛胚Z坐标设置毛胚长度图42示需注意里设置毛胚加工时毛胚定相马首高度575mm毛胚Z轴方高度设置78mm保证切断工件时刀柄会毛胚发生碰撞
    图43建立坐标系

    加工坐标系优先建立仅方便编写刀路时候直接选择提高分析加工工序力进行刀路编辑前简单进行分析开粗时会分层区域粗加工半精加工者精加工时候会四轴旋转加工方曲面精加工观察模型出模型成前称粗加工留余量较选择前开粗选择左右方开粗会马首负角处法开粗需进行两方开粗影响加工效率粗加工时需前视图坐标系四轴旋转加工时需XZ轴互换四轴坐标系方精加工选择相应坐标系图43示建立相应坐标系

    42粗加工刀路轨迹生成
    毛胚开粗般说分方进行开粗根实际加工情况会适加长毛胚长度粗加工时候刀具会工件底部毛胚起加工防止出现种切情况需工件设置相应保护面防止粗加工程中切直接工件切断般说直接提取模型底面边界线边界线延Z轴负方拉伸拉伸距离没固定值超设置毛胚底部起相应保护作步骤生成刀具路径前必须进行准备工作般说会建立刀具库步骤根加工惯路径导中进行刀具选择刀具参数设置
    图44 选择粗加工策略
    完成全部前期工作开始编辑工件粗加工刀路轨迹点击进入加工模块选择相应加工策略图44示点击分层区域粗加工便开始设置相应加工参数加工策略基成模板化更改加工参数需复杂


    图45加工参数设置
    加工参数设置图45示分中重参数作进行简单介绍走方式选择环切走刀:走刀方式三种选择分行切走刀环切走刀螺旋走刀三种走刀方式优点里开粗效率优先选择般说会选择加工效率快行切走刀方式里选择前视图进行开粗两侧部定凹面行切走刀时会造成定重复走刀利提高加工效率螺旋走刀然加工效果较效率较低提倡粗加工时该走刀方式综合环切走刀优选择
    少抬刀环切清角光滑路径毛坯外部刀四选项说般说系统默认设置加工时选择环切走刀会相应选项出四选项说途根实际加工情况进行选择
    选择少抬刀时刀具会加工完切削层进行抬刀定高度切削切削层选择项粗加工中较重效提高加工效率没该选项勾切削切削层适闭合刀具路径时会抬次刀该切削层刀具路径进行切削切削层中重复抬刀进刀甚会空走刀会极降低切削效率环切清角选项避免刀具路径存尖角情况选择选项会切削路径转角处圆弧连接会留加工圆角选择光滑路径选项避免加工直角者定角度时候刀具进速度降甚角度问题造成进速度降刀零加工表面效果造成严重影响选择光滑路径没加工角度变化部位时候刀具轨迹线会逐渐圆角转化加工角度变化部位会造成进速度幅度降低进速度变化定允许范围毛坯外部刀选项需注意加工凹腔时注意次加工奖杯五轴机床没凹腔否选择毛胚外部刀加工影响三轴机床加工时需确定否需外部刀
    图46加工面保护面选择
    设置完相应加工参数需选择相应加工图形防止选择加工面时候保护面选进般先选择保护面直接框选整加工模型仅效提高选择加工面速度保证加工面全部选择会漏选加工面图46示

    图47选择坐标系镜
    五轴机床选择加工面保护面需更改相应坐标系加工坐标系进行更改系统会默认坐标系法达预期加工效果图47示局部坐标系中默认坐标系更改前视图坐标系刀具参数加工深度加工余量点击重设完成参数设置需注意加工深度重设底面高度设置1完成前视图方开粗观察确认刀具路径没问题空间变换中选择XOZ面镜完成视图方开粗
    图48粗加工刀具路径
    完成述步骤整开粗程基完成毛胚开粗效果图48示
    直径较刀具进行开粗负角处会留余量需进行次残料补加工切粗加工中剩余较残料防止半精加工中剩余残料导致扎刀撞刀现象图49示
    图49残料补加工
    43半精加工刀路轨迹生成
    半精加工防止粗加工时号刀具开粗边角部位留余量粗加工时产生毛胚表面变形毛刺防止步精加工造成影响底部圆柱面半精加工四轴选择加工加工参数设置图410示加工方式选择旋转精加工加工子方式选择指导动面需建立相应导动面走刀方式旋转V走刀投影方根导动动面选择曲面法右端加工选项钩里右端加工中顶部右端方开始加工开方便加工时进行手摇试切判断刀路轨迹否问题时发现错误方进行修正投影深度进行半精加工保证加工刀全部面选择完加工图形需注意更改局部坐标系系统默认坐标系更改XZ轴互换四轴坐标系

    图410底部圆柱面半精加工参数设置
    完成底部圆柱面半精加工开始部图形进行半精加工加工方法选择需分方进行曲面精加工首先进行前方半径加工模型成XOZ面称前视图半精加工加工参数图411示走刀方行截线图411示前视图半精加工参数设置负角原法马首次全部加工完成需分阶段进行限定方加工加工策略三轴曲面精加工样需注意特殊方加工加工深度注意加工底面超刀具半径防止球头刀会留较侧面余量精加工时导致刀具磨损者断刀

    图411前视图加工参数设置

    前视图半精加工效果图412示实体模拟没问题前视图刀具路径镜视图保证生成正确刀具路径

    图412 前视图半精加工效果
    完成前视图半精加工三方进行半精加工前视图生成刀具路径基处负角外基加工完成接半精加工没生成加工路径部分生成相应加工路径俯视图刀具生成路径图413示俯视图加工部位位马耳周围凹面部分前视图加工盲区

    图413 俯视图刀具路径
    左视图生成刀具路径位左视图凹面马首额部位置未生成刀具路径部分刀路轨迹图414示

    414左视图刀具路径
    右视图加工部分马首背部毛发右视图凹面加工方前面样生成刀具路径图415示

    图415右视图刀具路径
    基方半精加工加工参数基相区坐标系选择加工深度区需量减少生成重叠刀具路径样做保证加工效率防止加工程中加工部分重叠产生明显接痕影响加工质量
    完成方半径加工加工面需进行加工圆柱面马首接面圆柱面成垂直关系需进行特殊加工直接四轴旋转加工时便加工话会底部留较余量影响配合二法保证加工质量球头刀加工侧壁刀壁部分影响加工质量里五轴曲面延侧壁进行加工刀具底刀样子加工三轴加工策略轮廓加工样获加工质量良侧壁刀具路径图416示
    选择五轴曲面时直接侧壁边界线延z轴负方偏移刀具半径长度保证刀具加工程中铣刀侧壁时需注意加工深度设置切起始深度应该偏点点距离方便刀具刀

    416垂直壁刀具路径
    44精加工刀路轨迹生成
    完成整体半精加工毛胚表面加工余量剩005mm步精加工提供加工条件利精加工表面质量提高精加工说加工策略半精加工基相需更改加工余量半精加工进行次精加工目进步提升零件表面加工质量般说精加工相半精加工会更高轴转速进速度会相应变刀具更者新刀
    精加工刀具路径半精加工加工策略区加工方加工面加工深度样注意区加工余量刀具区半精加工中需进行区域指定加工图417示指定区域进行次精加工刀具长度避空问题左视图直接进行精加工需刀具长度避空长度求装长刀具容易产生震动产生震刀纹

    图417 指定区域刀具路径
    45零件切断刀路轨迹生成
    工件切断选择五轴曲线加工延五轴曲线断轴心加工距离轴心段距离停止加工切断时候抛光机底面进行抛光根刀具直径6底刀防止刀具切断工件时切应作出相应五轴曲面五轴曲面距离工件刀具半径长度底座底面边界线Z轴负方偏移刀具半径长度偏移曲线初始化五轴曲线指令便相应五轴曲面图416示

    图416五轴曲线设置
    完成五轴曲线设置开始设置切断刀具路径五轴曲线切断五轴曲面环绕Z轴旋转曲线位表面高度零原点设置加工深度时候考虑底座直径前切断防止掉落程中刀具发生碰撞损坏刀具底座直径16mm加工时设置表面高度05mm考虑剩余未加工部分需承受整奖杯重量留直径3mm未加工部分五轴曲线加工深度应6mm生成切断工序加工路径图417示

    图417切断刀具路径
    46处理文件输出
    生成全部刀具路径需进行检查输出相应刀具路径五轴机床刀具输出方式三轴机床点区区两图418示五轴机床输出刀具路径时需选择机床类型三轴机床时默认设置

    418机床类型选择
    二图419示ENG扩展项参数选择子程序需子程序支持H输出三轴刀具路径时需三子程序支持全部勾行输出刀具路径时需注意更改细节防止加工程中出现程序错误损坏工件

    419扩展项选择
    导出刀具路径时需导出面更改细节图220示导出文件格式般NC格式然导出格式刀具路径格式外没区

    420文件格式选择

    第5章 加工程
    51完成准备工作
    511刀具装夹
    生成完成相应加工工序刀具路径开始工件进行加工俗话说实践检验真理唯标准工件加工正检验生成加工工序刀具路径否正确实际生产时需生成程序进行样样验证前面付出否正确然需加工三部分零件整加工步骤样加工程前期准备工作加工程中注意事项样
    装夹刀具前需刀具刀柄进行必检查具体容包括:
    (1) 测量装夹长度刀具刀杆效刃长避空长度刀杆长度否达加工求
    (2)刀具刀头进行检查查刀具磨损程度否达加工求刀具度磨损需更换刀具
    (3)检查刀柄组成配件状态否完损坏配件
    (4)检查刀柄弹簧夹头刀具刀杆直径否匹配
    装夹刀具时需注意刀具效刃长装夹长度否合适否需进行避空刀具否正确完成整加工程关键刀具装夹长度避空长度需生成刀路轨迹时计算样合适刀具前提进行加工模拟图51次加工中刀具示具体刀具参数详细解释见加工工序卡装夹刀具刀柄机床相应装夹刀具时刀柄固定锁刀座通换刀扳手卸压帽气枪压帽夹头刀柄壁中杂物吹干净刀具装刀柄量尺测量刀具长度保证刀具装夹长度达加工求样完成刀具全部装夹程

    图51 加工刀具
    完成刀具全部装夹装刀机床需注意刀具装应刀具号编程时道具表排序刀具号机床应刀具号装夹刀具致防止加工程中更换错误刀具影响加工质量甚损坏刀具
    512准备机床
    长时间未开启机床时需机床启动时操作规范启动机床外需加工前机床进行预热机床预热时轴需装夹刀具轴预热时轴会设置参数转动没刀柄位轴仅达预期预热效果会轴寿命造成定影响时预热程程中需注意安全操作开安全防护门防止造成安全事次加工五轴机床机床身基设置中会相应轴预热功机床需预热时间机床型号长时间未开启关般说越长时间未启动机床需预热时间越久次加工机床型号GR400加工精度较高间隙时间较短进行加工前机床预热20分钟达进行加工求实际操作中般会保证轴刀具前提先进行预热准备工作做提高加工效率
    513安装毛胚
    机床准备刀具装夹毛胚装夹机床次加工奖杯毛坯料根实际条件圆棒料工件装夹图52示图机床零点快换零点快换毛胚间专夹具通专夹具安装毛胚凹槽沉头孔零点快换连接螺纹孔M10螺栓通专夹具沉头孔毛胚固定夹具四M5螺栓通零点快换通孔夹具固定零点快换零点快换安装工作工作台完成整毛胚安装程毛胚安装需注意点:毛胚安装时量保持竖直状态防止开粗时第刀加工深度造成刀具磨损二零点快换两凹槽正着防护门三毛胚铣凸台量位毛胚轴心

    图52毛胚安装
    52加工程
    521刀具测量
    刀具测量测量刀具标定点距离五轴机床说会配备专门刀具测量刀仪五轴机床刀仪刀需标定刀点机床安装时已确定Z轴原点刀仪刀具测量刀具装刀Z轴原点工件距离保证加工程中刀具进刀距离正确刀仪需加工程中刀具进行次测量完刀仪刀具测量完成半需刀具工件表面进行试切确认工件坐标系Z轴原点试切工件表面时需试切方进行记录减刀仪差值算全部完成整刀具测量程
    522工件测量
    工件测量毛胚实际加工零件尺寸精度求次工件测量中方法然试法根毛胚形状进行分中棒料类零件圆形分中办法根三点确定圆心方法试切工件侧边意三点找棒料毛胚圆心方体类零件需矩形分中办法通四条边四点确定矩形中心
    53加工结果
    次加工完成工件取进行定处理算完成全部加工程工件边缘部分会部分尖锐毛刺没需手工毛刺刮掉防止接触工件时边缘毛刺刮伤二工件取时切断方法留定余量手动掰断工件底部会留定残余材料需磨掉工件底面进行简单抛光处理



    总结展
    便次文全部容企业月时间里断学新知识积累验次文说段时间里学知识次总结次文撰写程前历产三月时间终完成全部容撰写月时间里断更改加工作品总想着做出完美毕业作品实际操作时知道做出优秀作品困难整加工程中断出现问题生成问题刀路导致工件损坏操作失误损坏刀具工件加工验足导致工件损坏说历整加工程知道底足老师学帮助完成整工件全部加工程合格毕设作品
    文开头首先介绍数控机床起源发展程未数控机床发展趋势法五轴机床次加工JDSoft SurfMill 软件进行简单介绍介绍生成刀具轨迹程加工程次文简单总结文方刀路轨迹生成程中遇问题加工程中出现问题生成刀路轨迹时加工参数设置错误导致生成错误刀路轨迹模拟检查时没时找出错误点导致生成错误刀路轨迹加工验足刀具尚未充分认识错误刀具半精加工精加工时刀具工件表面余量刀具避空长度远远超出实际需求导致断刀现象毛胚开粗时出现问题没考虑开粗余量开粗结果影响导致开粗底面时毛胚厚度收刀具竖直方力时工件会产生定震动工件出现切现象
    工件加工加工验足加工出现问题时时候法找出问题次加工出现问题时想明白会寻求老师帮助助老师丰富加工验解决出现问题丰富知识面次加工毕设作品重重解决加工程中出现问题受生财富保证加工产品时会犯类似错误时遇提出类似问题时够运知识进行解答

    参考文献
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    [4]宋书善等数控加工工艺[M]成:电子科技学出版社2008
    [5]姬俊锋 复杂整体叶轮数控加工关键技术研究[D]南京航空航天学2009
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    [20]Jiu Chao HuangXian Li LiuCai Xu YueYao Nan ChengHui Zhang Tool Path Planning of 5Axis Finishing Milling Machining for Closed Blisk[J] Materials Science Forum20121848(723)

    致谢
    四年学生活差该落幕时候四年学生活中发生点点滴滴然印象深刻次毕业文学四年里学次总结次文完成际里学生活中完成毕设程中提供帮助老师学表示感谢完成毕业文提供帮助
    次文精雕学校边完成黄永蓝老师黄毅老师指导完成助两位老师厚重加工验够时解决加工程中出现难题积累量加工验全部工件加工程中出现问题原出现问题加工验足导致出现问题老师悉心指导克服全部加工难题加工程中犯错误细心帮指出进行详细解释充分认识犯错误原里够引戒犯类似错误正老师加工程指导真正明白零件加工程需注意细节方面问题程中仅锻炼交流胆气提升实际操作验
    时感谢梁伟老师撰写文时提供帮助撰写文时遇理难题梁伟老师次沟通助老师文资料完成毕设求文容完成整篇文撰写程中文格式排版容定解提升查阅资料写作力定程度锻炼文笔言撰写篇文简单码字排版完成整篇文需涉专知识甚知识较偏门需通资料进行查阅充分解文撰写程说次填补知识空缺机会握薄弱点助次机会进行提升
    时感谢学校组织次校企合作机会深入企业中学更学校接触知识提高实际操作力相应操作知识感谢精雕学边提供帮助仅安排指导老师专门加工进行指导根加工需安排需机床够利完成整加工程
    感谢撰写文程中提供帮助老师学谢谢帮助


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