发射机壳体加工工艺编制及仿真本科毕业设计论文.doc

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1、摘要现如今随着社会的发展，在机械行业，数控技术和仿真技术的发展业日益健全。在现代制造工业中，先进的加工手段，加工工艺路线等尤为重要。这也使得零件加工效率和加工质量逐渐提高，而在这些方面的技术也越来越被企业所看重。壳体零件再生活实践中也很常见，发射机壳体在作用和外形上也很典型。顾名思义是发射机上很重要的一个零件，有固定和连接的作用从而使发射机在运行时有很好的稳定性，并使零件之间达到更好的配合。本文以发射机壳体为例利用近年来发展的加工方式，结合我们在所学理论知识、相关资料，使用工厂现有设备资源，实际加工经验及发射机壳体的要求，对发射机壳体的加工工艺进行深入的研究，拟定发射机壳体加工的工艺路线，介绍

2、其工艺规程的设计，如何选择每道工序的定位基准，重点论述了如何制定出先进的工艺卡片，积极探索出加工该类零件的较好的工艺方案，数控加工过程，并在对零件进行工艺分析的基础上，对零件的造型，CNC程序的生成，仿真加工等方面进行了阐述。关键词：发射机壳体，工艺规程，数控仿真AbstractNowadays with the development of the society，in the machinery industry, Numerical control technology and the simulation of the development of the technology ind

3、ustry increasingly sound. In the modern manufacturing industry ，advanced processing method, process technology route etc are particularly important. It also makes the parts processing efficiency and machining quality has improved ,and in these aspects of the technology is also more and more the ente

4、rprise value.Shell parts to life practice is also common, the transmitter in function and appearance shell is very typical also. Just as its name implies is to launch on the very important parts, fixed and the function of the connection and have a good run in the transmitter stability, and the parts

5、 to achieve better cooperation between In this paper, for example use transmitter shell of recent development of processing methods, combined with our learned in theory knowledge, the relevant material, use of plant resources of existing equipment, the actual processing experience and transmitter sh

6、ell, at the request of the transmitter shell processing technology research. The transmitter shell processing worked process route, introduces the technical process design, how to choose each procedure of the locating datum, this paper focuses on how to develop advanced process card, and actively ex

7、plore the processing of such parts good process program, NC machining process, and in parts of the process on the basis of analysis, the model of spare parts, the generation of CNC program, the simulation processing was discussed.Keywords: transmitter shell, technical process, NC simulation 目录第一章概述1

8、1.1壳体分离11.2发射机壳体的作用11.3课题的提出及主要工作3第二章工艺规程设计52.1确定毛胚的制造形式52.2切削用量的选取52.2.1切削深度的选择52.2.2进给量的选择62.2.3切削速度的选择62.3基准面的选择82.3.1粗基准的选择原则82.3.2精基准的选择92.4工艺路线的制定92.5机床的选择102.6刀、夹、量具的选择12第三章工艺加工路线153.1发射机壳体的工艺分析153.2工艺过程的分析与优化173.3粗加工路线183.4精加工路线24第四章发射机壳体加工仿真及程序编制334.1数控编程334.1.1数字化加工仿真技术的国内外发展状况334.1.2数控加工仿

9、真技术的发展趋势334.2Mastercam 简介344.3发射机壳体仿真354.3.1壳体零件的数控仿真加工及编程过程354.3.2NC 刀具轨迹生成方法364.3.3发射机壳体的数控加工仿真过程364.3.4后置处理40参考文献42致谢43毕业设计小结44第一章 概述1.1 壳体分离壳体结构的种类很多，多根据曲面的几何特性（即两个方向主曲率k1、k2的乘积K,称为高斯曲率）进行分类。当k1、k2同号时，K为正值，称正高斯曲率壳；当k1、k2异号时，K为负值，称负高斯曲率壳；当k1和k2中有一个为零时，K为零，称零高斯曲率壳；此外，尚有混合型曲率壳，即一个壳体内兼有正、负高斯曲率部分。 正高

10、斯曲率壳体：有旋转成形的圆球面壳、椭球面壳、抛物面壳；有平移成形的椭圆抛物面扁壳，简称双曲扁壳。 负高斯曲率壳体：有旋转成形的双曲面壳；平移成形的双曲抛物面扭壳（包括单块扭壳和四块组合型扭壳）、双曲抛物面鞍形壳。 零高斯曲率壳体：有旋转成形的圆柱面壳、锥面壳；平移成形的开口圆柱面壳、椭圆柱面壳、抛物线柱面壳。 混合型曲率壳体：如膜型扁壳，也称无筋扁壳。这种壳在给定荷载作用下只产生均匀相等的薄膜压力，其大部分是正高斯曲率，只在角隅区是负高斯曲率。锯齿形变曲率双曲扁壳有时也属此类。 壳体按壳的厚度与最小曲率半径的比值，分为薄壳、中厚壳和厚壳。比值小于1/20的一般称薄壳，多用于房屋的屋盖；中厚壳及

11、厚壳多用于地下结构、防护结构。 计算要点壳体的内力和变形计算比较复杂。为了简化，薄壳通常采用下述假设：材料是弹性的、均匀的，按弹性理论计算；壳体各点的位移比壳体厚度小得多，按照小挠度理论计算；壳体中面的法线在变形后仍为直线且垂直于中面；壳体垂直于中面方向的应力极小，可以忽略不计。这样就可以把三维的弹性理论问题简化成二维问题进行计算。在考虑丧失稳定的问题时，需要采用大挠度理论并求解非线性方程。厚壳结构的计算则不能忽略垂直于中面方向的应力变化，并按三维问题进行分析（见壳的计算）。1.2 发射机壳体的作用壳结构的优点是能以最小的构件厚度形成承载能力高、刚度大的承重结构，能覆盖或围护大跨度的空间而不需

12、中间支柱。该壳体结构，适用于发射机电子装置，该电子装置具有一电路板及用以传输电信号的一线材，且该电路板电性设置有一连接器，该壳体结构包括有：一壳板，与该电路板具有该连接器的一侧面相对应；以及一导引通道，设置于该壳板，该导引通道具有一第一开口、一第二开口及一导引面，该导引面分别连接该第一开口及该第二开口，且该第二开口朝向该连接器，该线材穿设于该第一开口，并通过该导引面的引导而穿设过该第二开口，令该线材被导引至该连接器的位置。此壳体结构利用位于壳板上的导引通道引导电子装置内部的线材，使得线材穿设过导引通道后直接到达电子装置内的连接器的位置，以方便使用者直接将线材电性耦接至连接器。它位于发射机的内部

13、。如图1-1：发射机壳体图1-1发射机壳体主要作用一是固定,使发射机能够运行。 零件内腔8螺纹孔是固定电路板， 四个凸台与其它零件相配合，起固定的作用。如图1-2：图1-2壳体零件图1.3 课题的提出及主要工作发射机壳体加工工艺的编制极具灵活性，只要能装夹简单、加工出合格的产品便是一个合格的工艺，但由于工艺人员的水平、素质都各有不同，所以同一类零件的工艺会有所不同，同时生产纲领不同、加工工艺也不同。但是面对市场需求，壳体行业生产由单一大批大量型向多品种小批量生产方式的转化趋势，在具体的生产纲领下采用哪种工艺方案最合理，在企业内部也应形成一个统一的认识。同时，随着高速加工技术越来越广泛的应用，高

14、速加工机床、刀具的使用及切削用量的选取也应推广使用。优化壳体加工工艺、实现成组加工、提高加工效率、降低加工成本，选择合适的机床与刀具，通过试验找到合理的切削参数，将近几年来国内外研究出来的高速切削成果应用到实际生产中来。首先要对着21种零件进行工艺分析，从使用设备、投资额、人员配置、工艺成本几个方面进行分析计算，找出一种工艺设计比较方法，这种方法使工艺方案的确定由单纯的理论分析变为数据比较，根据企业投资能力，提供多种工艺方案；然后进行类方法研究，开发分组软件、制定成组工艺，找出适合壳体类零件加工的分组方法，最终根据生产纲领确定零件组；对高速切削方法进行研究，从机床选取、刀具选取、刀具夹紧方式的

15、选取、刀具动平衡、刀具安全性、切削用量的选取以及冷却技术等方面进行介绍。第二章 工艺规程设计2.1 确定毛胚的制造形式零件材料为LY12。考虑到发射机在运行中要经常加速及正、反向行驶，零件在工作过程中则经常承受交变载荷及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。由于零件年产量为4000件，已达到大批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。2.2 切削用量的选取制定切削用量，就是要在已经选择好刀具材料和几何角度的基础上，合理地确定切削深度ap，进给量f和切削速度vc。所谓合理的切削用量是指充分利用刀具

16、的切削性能，在保证加工质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。不同的加工性质，对切削加工的要求是不一样的。因此，在选择切削用量时，考虑的侧重点也应有所区别。粗加工时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度，故一般优先选择尽可能大的切削深度，其次选择较大的进给量f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度。精加工时，首先应保证工件的加工精度和表面质量要求，故一般选用较小的进给量f和切削深度，而尽可能选用较高的切削速度。2.2.1 切削深度的选择切削深度应根据工件的加工余量来确定。粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀应尽可能切除全部余量。当加工余量过大，工艺系统刚性较低，机

17、床功率不足，刀具强度不够，或断续切削的冲击振动较大时，可分多次走刀。半精加工和精加工的加工余量一般较小，可一次切除。但有时为了保证工件的加工精度和表面质量，也可采用二次走刀。2.2.2 进给量的选择切削深度选定以后，接着就应尽可能选用较大的进给量。粗加工时，由于作用在工艺系统的切削力较大，进给量的选取受到下列因素限制：机床刀具工件系统的刚度，机床进给机构的强度，机床有效功率与转矩，以及断续切削时刀片的强度。半精加工和精加工时，最大进给量主要受工件加工表面粗糙度的限制。理论粗糙度=（f2/8/R）*1000f-每转进给量R-刀尖半径即理论粗糙度要求为1.6u，刀尖半径为0.4mm时，每转进给量为

18、0.07mm/r。2.2.3 切削速度的选择在ap和f选定以后，可在保证刀具合理耐用度的条件下，用计算的方法或查表法确定切削速度。在具体确定切削速度值时，一般遵守以下原则：1）、粗加工时，切削深度和进给量均较大，故选择较低的切削速度；精加工时，则选择较高的切削速度。2）、工件材料的加工性较差时，应选择低的切削速度。故加工灰铸铁的切削速度应较加工中碳钢低，而加工铝合金和铜合金的切削速度则较加工钢高得多。3）、刀具材料的切削性能越好时，切削速度也可选得越高。因此，硬质合金刀具的切削速度可选得比高速钢高好几倍，而涂层硬质合金、陶瓷、金刚石和立方氮化硼刀具-45-的切削速度又可选得比硬质合金刀具高许多

19、。此外，在确定精加工、半精加工的切削速度时，应注意避开积屑瘤和磷刺产生的区域；在易发生振动的情况下，切削速度应避开自激振动的临界速度；在加工带硬皮的铸锻件时，加工大件、细长件和薄壁件时，以及断续切削时，应选用低的切削速度。如果出现振动，那么降低切削速度，选用刀尖半径小的刀片。在镗削中，高压内冷加工可能会使镗杆挠曲，公差要求严格时，降低冷却压强。切削参数的选择不仅直接影响被加工零件的质量而且还影响铣削加工的生产率和刀具寿命。切削速度影响表面粗糙度，所以为了获得最好的表面质量，应当将切削速度限制在推荐的范围内。铣削的加工用量的确定主要考虑加工效率、加工表面质量、刀具磨损以及加工成本。不同刀具加工不

20、同的工件材料时，加工用量会有很大差异，没有完整的加工数据。通常，随着切削速度的提高，加工效率提高，刀具磨损加剧，除较高的每齿进给量外，加工表面粗糙度随切削速度的提高而降低。对于刀具寿命，每齿进给量和轴向切深均存在最佳值，而且最佳值的范围相对较窄。高速铣削参数一般的选择原则是高的切削速度，中等的每齿进给量fz,较小的轴向切身ap,适当大的径向切深ae。切削参数的选择在各刀具制造商的样本中都有选择指南，在选择指南中规定了某一刀具的切削速度、切削深度以及每齿进给量的范围。给定的切削用量受工件硬度、刀具寿命和加工成本制约，到底使用具体的切削参数才最适合，还需要在实际生产中摸索。刀具的切削参数、耐用度以

21、及硬度对工件的加工质量都有很大关系。刀具的切削参数选低了，会降低生产效率，增加生产成本，甚至难以保证加工质量；相反，切削参数选高了，会加速刀具磨损，不但降低加工质量，而且磨刀时间和刀具费用增加，同样也会影响加工效率和生产成本，还会使切削力、切削温度提高，使加工震动加剧，加工条件恶化等。因此，在机械加工过程中，必须合理地选择切削参数，以便于充分利用刀具的切削性能和机床性能，在保证加工质量的前提下，获得尽可能高的生产率和低的生产成本，提高切削加工的经济性。以下介绍加工材料为LY12各种刀具的切削参数。加工铝合金时通常需要采用大正前角和大后角，以减少积屑瘤、振动和冷焊现象的发生。T-MAX-AL铝合

22、金面铣刀均具有超大正前角。面铣刀采用方形刀片，方肩铣刀采用三角形刀片。所有刀片都经过精磨。此类刀包括带修光刃的面铣刀刀片。铝材铣削的基本牌号是H10(刀具商规定的牌号)，金刚石刀尖的刀具牌号是CD10(刀具商规定的牌号)。AL的槽形有利于在铝加工中提高表面质量并减少毛刺，锋利的切削刃产生极低的切削力，非常适合于强度低以及不易夹紧的零件加工。切削用量的试验是在按照上面介绍的机床、刀具选取完成后具体工件具体试验，切削参数的结果与夹具的刚性有直接关系，该试验结果并不一定适用于其它产品，另外，切削参数与刀具耐用度有直接关系，还需要综合考虑工艺成本。同时，在工艺试制过程中，在保证不降低刀具切削寿命的前提

23、下，对选定的切削参数进行优化，表2-1中列出了常用刀具切削用量试验结果。加工工件材料为铝合金，牌号XH713A立式加工中心 ， 主轴最高转速40008000转/分,精度0.013mm,快速移动速度60米/分。刀具参数如下表格：表2-1刀具参数2.3 基准面的选择正确的选择定位基准是设计工艺的一项重要内容，也是保证加工精度的关键。定位基准分为精基准与粗基准2.3.1 粗基准的选择原则粗基准影响：位置精度各加工表面的余量大小。对于一般轴类零件而言，以外圆为粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个都要求加工，为了保证各表面都有足够的余

24、量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。）重点考虑：如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面和加工表面间的尺寸位置符合零件图要求。1）合理加工余量的原则2）保证零件加工表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则3）便于装夹的原则：选表面光洁的平面做粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。4）粗基准一般不得重复使用的原则：在同一尺寸方向上粗基准通常只允许使用一次，这是因为粗基准一般都很粗糙，重复使用同一粗基准所加工的两组表面之间位置误差会相当大，因此，粗基一般不得重复使用。2.3.2 精基准的选择重点考虑：如何较小误差，提高定位精度。1）基准重合原则：利用设计基准做为定位基准，即为基准重合原则。2）基

25、准统一原则：在大多数工序中，都是用同一基准的原则。3）互为基准原则：加工表面和定位表面互相转换的原则。4）自为基准原则：以加工表面自身做为定位基准的原则。5）基准不重合误差最小条件：因基准不重合而引起的最小的表面作为定位基准。2.4 工艺路线的制定制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。在划分了加工阶段，确定了工序集中与分散方法后，便可安排零件的机械加工工序。安排零件表面的加工顺序时，通

26、常应遵循以下几个原则：(1)先主后次根据零件的功用(可从装配图上知道)和技术要求，分清零件的主要表面和次要表面。主要表面系指装配基准面、重要工作表面和精度要求较高的表面等；次要表面是指光孔、螺孔、未标注公差表面及其他非工作表面等。分清零件的主、次要表面后，重点考虑主要表面的加工顺序，以确保主要表面的最终加工。按照先主后次的原则。安排机械加工工序的一般顺序是：加工精基准面-粗加工主要表面-半精加工主要表面-精加工主要表面-光整加工-超精密加工主要表面。次要表面的加工安排在各阶段之间进行。(2)基面先行应先加工出选定的后续工序的精基准，如外圆、内孔、中心孔等。如在加工轴类零件时，应先钻中心孔；加工

27、盘套类零件时，应先加工外圆与端面。(3)先粗后精在加工工件时，一般先粗加工，再进行半精加工和精加工。(4)先面后孔为了保证加工孔的稳定可靠性，应先加工孔的端面，后加工孔。如加工箱体、支架和连杆等零件，应先加工端面后加工孔。这是因为端面的轮廓平稳，定位、装夹稳定可靠。先加工好孔端平面，再以端面定位加工孔，便于保证端面与孔的位置精度。此外由于平面加工好后再加工孔时，可使刀具的初始工作条件得到改善。2.5 机床的选择对于发射机壳体主体零件精度、形状的特殊性，在加工过程中除了下料 、铣六面我们选择普通锯床和普通铣床进行粗加工，其余加工工序我们选择加工中心。加工中心是一种综合加工能力较强的数控加工机床。

28、它是把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和切削螺纹等功能集中在一台设备上，使其具有多种工艺手段。加工中心设置有刀库，刀库中存放着不同数量的各种刀具或检具，在加工过程中由程序自动选用或更换。加工中心与同类数控机床相比结构复杂，控制系统功能较多。其控制功能最少可实现两轴联动控制，实现刀具运动直线插补和圆弧插补。加工中心还具有不同的辅助功能，如：各种加工固定循环，刀具半径自动补偿，刀具长度自动补偿，刀具破损报警，刀具寿命管理，过载超程自动保护，丝杠螺距误差补偿，丝杠间隙补偿，故障自动诊断，工作过程图形显示，人机对话，工件在线检测、离线编程等。机床选取首先根据需要的精度、工作台大小、行程及刀库容量确定某一机床厂

29、的机床型号，然后将各机床厂的同款机床进行如下比较。1、加工中心的类型选择1）一般单工位（单面）加工的工件最好选用立式加工中心。2）加工两工位（双面）以上的工件或在四周呈径向辐射状排列的孔系、面的加工宜选择卧式加工中心。3）当工件的位置精度要求较高，采用卧式加工中心，在一次装夹中不能完成多工位加工时，则应选择五面加工中心。4）当工件尺寸较大，一般立柱式加工中心的工作范围不足时，应选用龙门式加工中心。2、加工中心的规格选择1）、工作台规格的选择工作台尺寸应保证工件在其上面能顺利装夹，加工尺寸则必须在各坐标行程内。此外，还要考虑换刀空间的各坐标干涉区限制。2）、加工范围选择应考虑加工中心各坐标行程，

30、主轴端面到工作台中心距离的最大值、最小值，主轴中心至工作台面距离的最大值、最小值。另外，工件和夹具的总重量不能大于工作台的额定负荷，工件移动轨迹不能与机床防护罩干涉，交换刀具不得与工件相碰等。3）、机床主轴功率及转矩选择主轴电动机功率反映了整机的切削效率，也反映了整机的切削刚性。如图2-1加工中心图2-1加工中心3、加工中心精度的选择根据零件关键部位的加工精度选择机床的精度等级。加工中心按精度分为普通型和精密型两种，同时要注意加工精度和机床精度是两个不同的概念。加工精度是包括机床在内的整个工艺系统的各种因素所造成的总和，这些因素包括机床、夹具、刀具、切削用量、加工余量、加工材料，加工过程产生的

31、切削力和切削热及冷却润滑条件等。用户根据工件加工精度，选用相应的精度级机床，批量生产的零件，实际加工出的误差值可能是定位精度的1.5-2倍。根据经验，一般应选择加工中心的各项误差值为零件各项误差的0.5-0.65倍较为合理。4、刀库容量选择同一种规格的加工中心，通常都有2-3种不同容量的刀库，在选定刀库容量时，根据被加工件的工艺分析结果来确定所需数量，通常以满足一个零件在一次装夹中所需刀具数量确定刀库容量。从统计结果看，立式加工中心选用20把刀左右的刀库，卧式加工中心选用40把刀左右的刀库为宜。用于柔性制造单元或柔性制造系统中的加工中心，应选用大容量刀库，甚至配置可交换刀库。图3-18左面粗铣型腔12工序060正面铣外型 ：中心为基准，用12平铣刀，123x74x8mm如图3-19交流QQ747933699