快放閥零件的加工工序及仿真研究【摘要】快放閥零件是具有各種復雜的形狀構(gòu)建而成的零件，能夠?qū)斎胍约拜敵龅膲毫Φ谋戎颠M行調(diào)整，這樣能夠在制動減速度比較低的時候，對前軸的制動氣壓減少，防止輪胎出現(xiàn)抱死，提升整車的安全性，增強制動能力。這一類的零件在汽車制動中的使用范圍十分廣泛，能夠代表大部分的日常使用情況，本文首先對圖紙分析，使用軟件對快放閥零件進行3D建模，并且對其進行了CAM編程與仿真加工分析，完成在實際加工過程中機床選型、選用的刀具、零件的裝夾方法、加工過程的工序安排、零件關(guān)鍵尺寸檢測等工作，最終獲得了滿足要求的快放閥零件?！娟P(guān)鍵詞】快放閥零件3D建模CAM編程加工工藝目錄TOC\o"1-2"\h\u5602引言 429946一、零件的圖紙分析 67813（一）零件構(gòu)成元素與尺寸 628251（二）快放閥零件技術(shù)要求 630377二、快放閥零件的3D建模 77871（一）3D建模整體步驟 710791（二）建模的實際操作 726848三、快放閥零件的加工設(shè)備 151553（一）設(shè)備選擇 1528122（二）機床使用及過程中的規(guī)范制度 1522045四、快放閥零件的具體裝夾 1625967五、刀具的選用 1710845六、快放閥零件的加工工序分析 1724917七、CAM編程與仿真加工 1920440（一）構(gòu)建幾何體 1915038（二）創(chuàng)建刀具 2013927（三）軟件編程以及仿真加工 2022337八、實際加工 239761（一）加工過程 247787（二）加工過程中的注意事項 2423358（三）完成的成品 2425075總結(jié) 2624931參考文獻 28引言在對該快放閥產(chǎn)品的加工過程中，涉及到了我們所學習過的理論知識。經(jīng)過加工過程的整理與領(lǐng)悟，使我們能夠深刻理解學習過的理論知識，并對其進行鞏固，所以將快放閥零件的加工工藝研究與應(yīng)用選擇為畢業(yè)設(shè)計論文的課題來進行研究，在現(xiàn)有的基礎(chǔ)上優(yōu)化這件產(chǎn)品的加工工藝，縮短加工需要的時間。通過對這個零件加工工藝的研究，能夠?qū)ξ覀兯鶎W習的知識進行一個系統(tǒng)化的梳理，把理論知識與實際操作進行結(jié)合，對加工過程進行一個優(yōu)化，縮短加工時間，從而能夠減輕操作員的工作強度。數(shù)控銑床又稱CNC銑床。英文意思是用電子計數(shù)字化信號控制的銑床【1】。這種機床根據(jù)是否具有刀庫分為兩大類，帶刀庫的為加工中心。這種機床具有適應(yīng)性強、靈活性好、能加工復雜零件、能夠一次裝夾進行多道工序進行加工、精度高、質(zhì)量穩(wěn)定、自動化程度高等特點。伴隨著機械行業(yè)的飛速發(fā)展，機械行業(yè)對產(chǎn)品的要求更加精密復雜，而且需求頻繁改型，這就導致了CNC的應(yīng)用越來越廣泛，它綜合應(yīng)用了各個方面的技術(shù)成果，是未來行業(yè)發(fā)展的方向，能夠有效避免各種加工問題，從而達到最好的工藝參數(shù)。

一、零件的圖紙分析（一）零件構(gòu)成元素與要求圖紙如圖1-1所示：圖1-1零件圖該零件的外形規(guī)整，由柱體、平面、沉頭以及螺紋孔等構(gòu)成。零件中間主要為柱體，中心有一通孔，四周存在著四個尺寸為8.3mm的通孔，零件左右兩側(cè)沿中心軸對稱。零件的尺寸為76.2mm（長）×76.2mm（寬）×62.5mm（高），上方與底部有兩圓臺，主體為方形加柱體結(jié)構(gòu)。從剖面圖來看，上方與左右兩側(cè)各有φ13.5和φ17的螺紋孔，底部有一圈三角形凸起。該快放閥零件的尺寸精度以及表面要求較高，在加工時，不能蹭傷零件表面，零件的底面不能夠有壓傷，三角形突起不能存在缺口，零件左右兩側(cè)的螺紋孔需要用到螺紋規(guī)對深度進行檢查，且零件四周的通孔需要使用8.3和8.4的通止規(guī)進行尺寸檢查，以保證尺寸的精準?？旆砰y零件技術(shù)要求圖紙技術(shù)要求如下：1.密封面應(yīng)光滑,無可見缺陷。2.去除所有毛刺，打破銳邊。3.按照11550-118進行清潔，以清除切削液和碎屑。4.非指示半徑R1.6。在開始加工前的毛坯件是經(jīng)過部分處理的半成品，加工結(jié)束后還需要由車床進行螺紋的加工，所以本文主要的研究內(nèi)容是對快放閥零件底面的通孔、四周通孔、左右兩側(cè)通孔以及頂部的孔進行加工工序的分析以及加工工藝的研究，以此優(yōu)化在這段加工過程中出現(xiàn)的問題。二、快放閥零件的3D建模（一）整體步驟根據(jù)上述圖紙分析，開展3D建模，可以得出，該快放閥零件主體是由方體、柱體以及螺紋等構(gòu)成。結(jié)合機械產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求[2-3]，使用軟件根據(jù)圖紙開始建立零件的3D模型，得到的結(jié)果如圖2-1所示。圖2-1設(shè)計步驟（二）建模的實際操作步驟1.打開軟件UG6.0，新建一個模型，選擇毫米為單位，對文件的存儲位置進行更改，以便于能夠方便快捷的找到所建立的文件，最后點擊確認，開始建模。起點為坐標原點，畫出草圖，并且畫出零件底面的四個小孔的位置，把對應(yīng)的參數(shù)要求輸入在剛剛創(chuàng)建的草圖上，完成草圖，如圖2-2所示。圖2-2底面模型草圖2.拉伸底面輪廓選擇“拉伸”，選中剛剛構(gòu)建的草圖中四邊正方形輪廓，需要進行拉伸的距離為0-12mm，布爾為“無”，單擊確定，結(jié)果如圖2-3所示。圖2-3底面輪廓3.創(chuàng)建中心柱體使用步驟一構(gòu)建的草圖，根據(jù)上一個步驟的操作，選中直徑為40mm的圓，布爾改為“求和”，拉伸距離為0-54mm，結(jié)果如圖2-4所示。圖2-4創(chuàng)建柱體特征4.創(chuàng)建兩側(cè)柱體特診新建草圖，選擇基準坐標系的X-Z平面，起點為坐標原點，畫出零件左右兩側(cè)的柱體特征，結(jié)果如圖2-5所示。圖2-5左右柱體草圖選中新建草圖拉伸，需要進行拉伸的距離為1.9-78.1mm，布爾為“無”，零件的左右兩側(cè)柱體結(jié)構(gòu)如圖2-6所示。圖2-6側(cè)面柱體結(jié)構(gòu)5.拉伸零件底面孔利用步驟一的零件底面輪廓草圖，選中直徑為8.3的圓進行拉伸，布爾改為“求差”，距離貫通，得到零件四周孔位，結(jié)果如圖2-7所示。圖2-7底面孔6.創(chuàng)建邊倒園選中命令“邊倒圓”半徑設(shè)置為1.6，選中正方體底面的四條邊，單擊確定，結(jié)果如圖2-8所示。圖2-8正方體邊倒圓7.創(chuàng)建零件頂面特征利用步驟一所創(chuàng)建的草圖，選中代表頂部特征的線圈進行拉伸，距離為54-62.5mm，布爾選擇“無”，得到零件頂部特征，結(jié)果如圖2-9所示。圖2-9零件頂部特征8.拉伸零件中心孔利用步驟一所創(chuàng)建的草圖，選擇直徑30mm的圓進行拉伸，布爾為“求差”，拉伸的距離為0-47mm，結(jié)果如圖2-10所示。圖2-10中心孔9.拉伸零件頂部孔創(chuàng)建零件頂面通孔，選中草圖，距離為0至貫通，布爾“求差”，完成零件頂面孔的創(chuàng)建，如圖2-11所示。圖2-11零件頂面孔10.創(chuàng)建零件底面三角形回轉(zhuǎn)特征新建草圖，選擇X-Z平面，選擇坐標原點，繪制高0.25mm的等腰三角形，結(jié)果如圖2-12所示。圖2-12三角回轉(zhuǎn)草圖點擊回轉(zhuǎn)，選擇剛剛創(chuàng)建的草圖，指定旋轉(zhuǎn)軸為X軸，回轉(zhuǎn)角度0到結(jié)束角度360，單擊確定，得到了一圈三角形凸起，如圖2-13所示。圖2-13零件底面分別單擊插入、設(shè)計特征、螺紋、選擇步驟四創(chuàng)建的左右柱體中的通孔，設(shè)定螺紋的參數(shù)，攻深12mm，結(jié)果如圖2-14所示。圖2-14螺紋孔特征接著創(chuàng)建頂面螺紋特征，步驟同上，攻15mm，如圖2-15所示。圖2-15頂面螺紋特征12.成品模型將步驟中多余的草圖、基準坐標系等進行隱藏，結(jié)果如圖2-16所示。圖2-16成品三維模型三、快放閥零件的加工設(shè)備（一）設(shè)備選擇該零件加工精度較高，工序也較多，并且加工過程中需要使用的刀具也較多，因此在加工設(shè)備的選擇上比較苛刻，圖3-1所示的就是所需要選擇的加工設(shè)備，這臺機床功能全面，能夠?qū)崿F(xiàn)對產(chǎn)品加工工序的集中加工，對加工前的裝夾時間以及產(chǎn)品的加工時間進行縮短，從而顯著的提高零件的加工效率，減輕操作人員的勞動程度，并且斗山數(shù)控加工中心的加工精準度較高，經(jīng)濟實用性較高，完全可以滿足該零件的加工需求。機床具體參數(shù)如表3-1所示。表3-1參數(shù)表項目單位技術(shù)參數(shù)X軸行程mm1020Y軸行程mm510Z軸行程mm625工作臺尺寸mm1200*500主軸轉(zhuǎn)速rpm100-20000快速進給速度（X/Y/Z)m/min36/36/36切削進給速度（X/Y/Z)m/min1-6000圖3-1斗山數(shù)控加工中心（二）機床使用及過程中的規(guī)范制度6s規(guī)章：1.正式操作機床前，需要經(jīng)過專業(yè)的培訓，機床的安全制度需要嚴格遵守。2.下班時，要做好同事間的交接工作。3.規(guī)范使用機床，工作責任心要強。4.保持本人操作的機床的周邊衛(wèi)生整潔。5.工作時穿戴好工作服、工作鞋，將具有危險性的飾品取下。6.禁止同時多人操作機床，如果需要多人同時操作，盡量將相互間的動作協(xié)調(diào)一至。加工中心安全操作要求：1.機床的性能以及操作方法操作員要了解，管理人員確認后方可上機。2.檢查機床的工作狀態(tài)是否正常。3.一般情況下開機過程中必須先進行回機床參考點操作，建立機床坐標系。4.按工藝要求對夾具進行安裝調(diào)整，將定位面的廢料清理干凈。5.按要求裝夾好工件，力度適中，保證工件在加工過程中不會松動。6.刀尖以及鐵屑嚴禁用手觸碰，產(chǎn)生的鐵屑用專用的清理工具進行清理。7.機床上正在運動的部位，嚴禁使用手或者任何方式接觸。8.機床工作過程中，禁止在機床內(nèi)部進行操作。9.機床工作中，不得擅離崗位，出現(xiàn)異常情況立即停止。10.機床防護門不能在機床加工過程中打開。11.每臺機床專人使用，在本人同意后，他人才可使用。12.經(jīng)常檢查軸承溫度，過高時應(yīng)找有關(guān)人員進行檢查。13.機床的參數(shù)必須要由設(shè)備管理員進行修改，操作員嚴禁修改。14.能夠理解圖紙內(nèi)容。15.機床加工過程中，出現(xiàn)異常時，要停止并報告上級。16.了解和掌握機床操作要領(lǐng)，將程序輸入系統(tǒng)，并模擬檢查，做好加工前的準備工作。四、快放閥零件的裝夾快放閥零件的形狀規(guī)整，尺寸較小，毛坯為塊狀材料，需要進行加工的步驟較多，且該零件的需求較小，生產(chǎn)批次較小，所以產(chǎn)品加工時需要使用手動裝夾。主要以零件的底面為定位基準，使用卡爪對零件左右兩側(cè)進行固定，如圖4-1所示。主要對零件左右兩側(cè)孔、四周通孔以及上方沉臺進行加工，在裝夾零件之前需要對夾具的表面進行清潔工作，以防止在零件的底面產(chǎn)生壓傷，采用這種裝夾方式能夠有效的縮短零件加工過程中所需要的時間，能夠提高零件的加工效率。圖4-1夾具五、刀具的選用該零件需要加工的內(nèi)容較多，平面銑、鉆孔、型腔銑等，需要不同的步驟進行加工，所以需要用到多種刀具，查詢刀具手冊【4】，得出刀具的切削用量值，如表5-1所示。工件名稱夾具選用設(shè)備快放閥卡爪斗山加工中心工序號工序內(nèi)容刀具號刀具名稱刀具規(guī)格主軸轉(zhuǎn)速r/min進給速度mm/r1面銑T01面銑刀D10R0120010002底面精銑T02面銑刀D8R0120012003鉆底孔T03鉆頭D86002804孔銑T04立銑刀D6.2R0180010005孔面加工T05面銑刀D160R0120010006孔銑T06立銑刀D10R02000280表5-1刀具及切削用量表六、快放閥零件的加工工序分析在零件生產(chǎn)之前，需要分析零件的加工工序，讓生產(chǎn)出的零件達到要求，節(jié)省加工成本，讓零件的加工效率有一定的提升，并且在零件確認批量生產(chǎn)開始前，需要首件試加工，以防出現(xiàn)大批量的不合格產(chǎn)品。機械加工過程卡工序號工序名稱工序內(nèi)容工位設(shè)備刀具量具與檢測1銑粗銑底面機加工加工中心面銑刀游標卡尺2銑精銑底面機加工加工中心面銑刀游標卡尺3鉆孔鉆零件四周孔機加工加工中心麻花鉆游標卡尺4銑精銑孔面機加工加工中心立銑刀通止規(guī)5銑銑臺階面機加工加工中心面銑刀千分尺6銑精銑左右孔面機加工加工中心立銑刀內(nèi)徑千分尺7銑頂部孔精銑機加工加工中心立銑刀內(nèi)徑千分尺8噴砂根據(jù)基面先行、先粗后精、先面后孔、先主后次的原則【5】，對產(chǎn)品的加工工序有一個合理的安排，確保加工過程中不會產(chǎn)生問題，工序卡如表6-1至6-4所示。表6-1加工過程卡表6-2底面工序卡工序名稱：銑底面刀具表：5-1材料：45鋼工號：1數(shù)控程序號：1/2工位：NVM510刀具及參數(shù)刀具加工內(nèi)容轉(zhuǎn)速r/min進給mm/min切深mmD10R0粗銑底面12004501D8R0精銑底面18002500.5表6-3孔工序卡工序名稱：鉆孔刀具表：5-1材料：45鋼工號：1數(shù)控程序號：3/4工位：NVM510刀具及參數(shù)刀具加工內(nèi)容轉(zhuǎn)速r/min進給mm/min切深mmD8鉆頭鉆孔12002501D6.2R0銑孔18004500.5表6-4左/右孔工序卡工序名稱：銑孔刀具表：5-1材料：45鋼工號：1數(shù)控程序號：5/6工位：NVM510刀具及參數(shù)刀具加工內(nèi)容轉(zhuǎn)速r/min進給mm/min切深mmD16R0臺階面加工12002500.1D10R0銑孔18002801D10R0銑孔18002801七、CAM編程與仿真加工（一）構(gòu)建幾何體使用已經(jīng)創(chuàng)建好的三維模型，利用軟件中的CAM模塊對建立好的模型進行數(shù)控編程與仿真加工分析，建立如圖7-1所示的加工幾何體。圖7-1加工幾何體（二）創(chuàng)建刀具根據(jù)表5-1的刀具參數(shù)規(guī)格，創(chuàng)建6把刀具，如圖7-2所示。圖7-2加工刀具其中T01為直徑10mm的粗加工面銑刀，T02為直徑8mm的精加工面銑刀，T03為直徑8mm的鉆頭，T04為直徑6.2mm的立銑刀，T05是直徑16mm的面銑刀，T06是直徑10mm的立銑刀。軟件編程以及仿真加工1.底面加工創(chuàng)建面銑操作，進行零件底面的粗加工，選擇好對應(yīng)的參數(shù)，刀具為T01，跟隨周邊做為切削模式，步距為平直百分比75，毛坯距離為1，刀具軌跡如圖7-3所示。圖7-3底面粗加工按照上一遍的步驟，刀具更改為T02，其他不變，完成對底面的精加工。2.鉆孔選擇鉆孔命令，使用刀具T03對零件底部孔進行孔加工，確認好需要加工的位置，選擇標準鉆，設(shè)定好需要調(diào)整的參數(shù)，生成的刀具軌跡如圖7-4所示。圖7-4鉆孔精銑孔面選擇型腔銑操作，指定孔面為切削區(qū)域，余量為0，刀具選擇T04，切削模式為配置文件，生成刀具軌跡如圖7-5所示。圖7-5精銑孔面3.孔上方臺階面加工選擇平面銑操作，指定切削區(qū)域，刀具為T05，切削模式為跟隨部件，設(shè)定好相應(yīng)的參數(shù)，生成的刀具軌跡如圖7-6所示。圖7-6臺階面加工4.左右兩側(cè)孔面加工選擇型腔銑操作，選用刀具T06，切削模式選擇擺線，指定切削區(qū)域，切削余量為0，刀具平直百分比20，生成刀具軌跡圖如圖7-7所示。圖7-7兩側(cè)孔加工5.頂面加工選擇型腔銑加工，刀具選擇T06，參考上一遍的步驟，刀具軌跡圖如圖7-8所示。圖7-8頂面孔加工八、實際加工（一）加工過程1.機床開機首先檢查潤滑液以及切削液是否足夠，急停按鈕是否回位，確認沒有問題后打開機床電源。2.機床回零打開電源后，X-Y-Z軸分別進行回零。3.夾緊工件將需要加工的工件毛坯裝在夾具上面，對其進行定位。4.安裝刀具將刀柄中分別裝入刀具，將安裝好的刀柄分別裝入刀庫上面相對應(yīng)的位置，刀柄安裝完成后，分別對其安裝的位置進行檢查，確保刀具安裝的位置沒有出現(xiàn)差錯。5.對刀操作檢測工件坐標系在機床坐標系的位置，存儲到刀具長度補償中。6.程序?qū)氩⒃嚽邢髟跀?shù)控系統(tǒng)中導入已經(jīng)編好的程序，運行開始零件的試切削。7.工件測量使用檢具對試加工的產(chǎn)品進行檢測，自檢完成后，將加工好的零件送檢至檢測室，由檢測室人員使用三坐標檢查儀對已加工好的零件檢測，如果檢測結(jié)果不合格，再重新進行程序的調(diào)整。8.開始加工零件送檢結(jié)束后，檢測無誤開始加工。（二）加工過程中的注意事項在零件加工過程中，操作人員要注意以下事項：1.要經(jīng)過允許才能對產(chǎn)品進行加工。2.加工過程中，不得擅自離崗。3.要仔細核對發(fā)料單以及圖紙。4.嚴格遵守工作流程進行加工。5.加工前確認工單以及程序號，以防程序錯誤。6.對圖紙上面的要求仔細檢查。7.換刀之后要重新設(shè)置刀具補償量。8.換班前要清理機床在加工過程中產(chǎn)生的鐵屑，檢查切削液是否不足并與下個班的人員進行交接。（三）完成后的成