数控铣削设计说明书
1前言
在当代信息化技术的推动和催化下，传统的制造业和制造技术也通过应用信息技术正向高效率，高精度，高自动化方向发展，数控机床，加工中心和柔性制造单元以及集成制造系统等得到了广泛应用。
数控加工技术已广泛应用于机械加工制造业中，如数控铣削、镗削、车削、线切割、电火花加工等，其中数控铣削是复杂多变零件的主要加工方法。数控设备为精密复杂零件的加工提供了基本条件，但要达到预期的加工效果，编制高质量的数控程序是必不可少的，这是因为数控加工程序不仅包括零件的工艺过程，而且还包括刀具的形状和尺寸、切削用量、走刀路径等工艺信息。无论是手工编程或计算机辅助编程，在编制加工程序时，选择合理的工艺参数，是编制高质量加工程序的前提。
UG是Unigraphics的缩写，是Siemens PLM Software公司出品的一个产品工程解决方案，它为用户的产品设计及加工过程提供了数字化造型和验证手段。这是一个交互式CAD/CAM(计算机辅助设计与计算机辅助制造)系统，它功能强大，可以轻松实现各种复杂实体及造型的建构和实体的加工。它在诞生之初主要基于工作站，但随着PC硬件的发展和个人用户的迅速增长，在PC上的应用取得了迅猛的增长，目前已经成为模具行业三维设计的一个主流应用。因此，用UG作为CAD/CAM 软件平台，进行的产品创新设计，不仅可以运用机械方面的知识进行产品开发，也可以培养对本软件的操作能力。
随着科学技术的发展，机械产品的形状和结构不断改进，对零件加工质量的要求也越来越高。随着社会多产品多样化需求的增强，产品品种增多，产品更新换代加快，这使得数控加工在生产中得到了广泛的应用，并不断地发展。尤其是随着FMS和CIMS的兴起和不断成熟，对机床数控系统提出了更高的要求，现代数控加工正在向高速化、高精度化、高可靠性、高柔性化、高一体化、网络化和智能化等方向发展。
一般认为UG NX是业界中比较有代表性的数控软件。其中UG CAM即加工制造模块，是UG的重要模块之一，具有举足轻重的地位。其主要功能是承担交互式图形数控编程的任务，即针对已有的CAD三维模型所包含的产品表面几何信息，进行数控加工刀位轨迹的自动计算，完成产品的加工制造，从而实现产品设计者的设计构想。
UG CAM由五个模块组成，即交互工艺参数输入模块、刀具轨迹生成模块、刀
具轨迹编辑模块、三维加工动态仿真模块和后置处理模块。
(1) 交互工艺参数输入模块
通过人机交互的方式，用对话框和过程向导的形式输入刀具、夹具、编程原点、毛坯、零件等工艺参数。
(2) 刀具轨迹生成模块 UG/Toolpath Generator
UG CAM最具特点的是其功能强大的刀具轨迹生成方法。包括车削、铣削、线切割等完善的加工方法。其中铣削主要有以下功能:
① Point to Point：完成各种孔加工；
② Planar Mill：平面铣削。包括单向行切，双向行切，环切以及轮廓加工等；
③ Fixed Contour：固定多轴投影加工。用投影方法控制刀具在单曲面上或多曲面上的移动，控制刀具移动的可以是已生成的刀具轨迹，一系列点或一组曲线；
④ Variable Contour：可变轴投影加工；
⑤ Parameter line：等参数线加工。可对单曲面或多曲面连续加工；
⑥ Rough to Depth：粗加工。将毛坯粗加工到指定深度；
⑦ Cavity Mill：多级深度型腔加工。特别适用于凸模和凹模的粗加工；
⑧ Sequential Surface：曲面交加工。按照零件面、导动面和检查面的思路对刀具的移动提供最大程度的控制。
(3) 刀具轨迹编辑模块UG/Graphical Tool Path Editor
刀具轨迹编辑器可用于观察刀具的运动轨迹，并提供延伸、缩短或修改刀具轨迹的功能。同时，能够通过控制图形的和文本的信息去编辑刀轨。因此，当要求对生成的刀具轨迹进行修改，或当要求显示刀具轨迹和使用动画功能显示时，都需要刀具轨迹编辑器。动画功能可选择显示刀具轨迹的特定段或整个刀具轨迹。附加的特征能够用图形方式修剪局部刀具轨迹，以避免刀具与定位件、压板等的干涉，并检查过切情况。
刀具轨迹编辑器主要特点：显示对生成刀具轨迹的修改或修正；可进行对整个刀具轨迹或部分刀具轨迹的刀轨动画；可控制刀具轨迹动画速度和方向；允许选择的刀具轨迹在线性或圆形方向延伸；能够通过已定义的边界来修剪刀具轨迹；提供运动围，并执行在曲面轮廓铣削加工中的过切检查。
(4) 三维加工动态仿真模块UG/Verify
UG/Verify交互地仿真检验和显示NC刀具轨迹，它是一个无需利用机床，成本低，高效率的测试NC加工应用的方法。UG/Verify使用UG/CAM定义的BLANK作为初始的毛坯形状，显示NC刀轨的材料移去过程，检验包括错误如刀具和零件碰撞曲面切削或过切和过多材料。最后在显示屏幕上的建立一个完成零件的着色模型，用户可以把仿真切削后的零件与CAD的零件模型比较，因而他们可以方便地看
到，什么地方出现了不正确的加工情况。
(5) 后置处理模块UG/Postprocessing
UG/Postprocessing包括一个通用的后置处理器(GPM),使用户能够方便地建立用户定制的后置处理。通过使用加工数据文件生成器(MDFG),一系列交互选项提示用户选择定义特定机床和控制器特性的参数，包括：控制器和机床特征、线性和园弧插补、标准循环、卧式或立式车床、加工中心等等。这些易于使用的对话框允许为各种钻床、多轴铣床、车床、电火花线切割机床生成后置处理器。后置处理器的执行可以直接通过Unigraphics或通过操作系统来完成。
此次设计的主要容是设计轴承座零件加工工艺及仿真加工。对于进行工艺工装设计有着实际性的作用和意义。另外对于机械专业来说,本课题的设计可以让我们能充分全面地运用自己所学的知识，培养我们独立思考的能力，培养我们搞工艺工装设计的思维能力，培养我们的艺术灵感，为我们今后的发展打下坚实的基础等。
2 轴承座的工艺性分析
2.1零件作用
设计题目给出的零件是轴承座，它的主要的作用是用来支承、固定的。它的主要任务是将主电机传来的旋转运动经过一系列的变速机构使主轴得到所需的正反
两种转向的不同转速，同时轴承座分出部分动力将运动传给箱体。轴承座中的主轴是机床的关键零件。主轴在轴承上运转的平稳性直接影响工件的加工质量，一旦主轴的旋转精度降低，则机床的使用价值也将大打折扣。
2.2零件图样分析
图2.1 轴承座零件图
1）侧视图右侧面对基准C（φ30
021
.0
+
mm轴线）的垂直度公差为0.03mm。
2）俯视图上、下两侧面平行度公差为0.03mm。
3）主视图上平面对基准C（φ30
021
.0
+
mm轴线）的平行度公差为0.03mm。
4）主视图上平面平面度公差为0.008mm，只允许凹陷，不允许凸起。
5）铸造后毛坯要进行时效处理。
6）未注明倒角1×45°。
7）材料HT200。
2.3零件工艺性分析
轴承座共有3组主要加工表面。
（1）以Φ30mm/Φ35mm孔为中心的加工表面。
这组加工表面包括：Φ30mm孔和Φ35孔及倒角以及尺寸为38mm与Φ30mm孔轴线垂直的两个端面。还有一个Φ4mm的油孔。
（2）以Φ6mm孔为中心的加工表面。
这组加工表面包括：Φ6mm油孔，两个Φ13mm沉孔，两个Φ9mm通孔，两个Φ8mm配作孔，以及与Φ30mm轴线之间尺寸为mm的Φ6mm孔的外端面。
（3）Φ9mm孔的外端面，即为轴承座的上下平面。
轴承座重要尺寸的检测
（1）两个φ8
022
.0
+
mm定位销孔，与销要过渡配合，精度达到IT8，要先钻后铰
才能达到要求。
（2）侧视图右侧面对基准C（φ30
021
.0
+
mm轴线）的垂直度检查，可将工件用
φ30mm心轴安装在偏摆仪上，再用百分表测工件右侧面，这时转动心轴，百分表最大与最小差值为垂直度偏差值。
（3）主视图上平面对基准C（φ30
021
.0
+
mm轴线）的平行度检查，可将轴承座
φ30
021
.0
+
mm孔穿入心轴，并用两块等高垫铁将主视图上平面垫起，这时用百分表分
别测量心轴两端最高点，其差值即为平行度误差值。
（4）俯视图两侧面平行度及主视图上平面平面度的检查，可将工件放在平台上，用百分表测出。
3零件毛坯的确定
3.1零件材料
零件材料为HT200，是中碳钢，其强度较高，塑性和韧性尚高，焊接性差。用于承受较大载荷的小截面调质件和应力较小的大型正火件，以及对心部要求不高的表面淬火件：曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油水中淬火。
3.2毛坯的选择
3.2.1确定毛坯的类型及制造方法
由于零件的材料为HT200，零件的形状规则，同时由于零件属于中批生产，零件的轮廓尺寸不大，为了便于生产故选用模锻毛坯。
模锻加工工艺的几点优势：
（1）由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂。
（2）锻件部的锻造流线比较完整，从而提高了零件的机械性能和使用寿命。
（3）锻件表面光洁，尺寸精度高，节约材料和切削加工工时；
（4）生产率较高；
（5）操作简单，易于实现机械化；
（6）生产批量越大成本越低。
从零件材料及力学性能要求，零件的结构形状与大小，生产类型，现有生产条件，充分利用新工艺、新材料等多方面综合考虑选择模锻加工工艺中的锤上模锻。
3.2.2毛坯加工余量、工序尺寸及公差的确定
根据毛坯的最大轮廓尺寸（82）和加工表面的基本尺寸（42），查《机械制造工艺设计简明手册》可得出，轴承座上下表面机械加工余量为3.5，其余为3。绘制毛坯简图，如图3.1所示。
图1 毛坯简图绘制步骤