下支臂零件的加工路径规划与质量分析

独创性声明
毕业设计（论文）独创性声明
本人所呈交的毕业论文是在指导教师指导下进行的工作及取得的成果。

除文中已经注明的内容外，本论文不包含其他个人已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明并表示谢意。

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下支臂零件的加工路径规划与质量分析
摘要
伴随着数控这门技术的发展和使用范围越来越广的条件下，数控加工愈发重要。

因为现在社会先进制造的主要内容是生产效率和生产质量，因此，为了提高产品的性价比和减少时间的浪费，首先要提高生产技术和加工路径的简洁。

所以，数控加工技术变得尤为重要。

而在此过程中，人工编程和电脑编程，都需要做好对要加工零件的前期加工路径规划和质量分析，选取最佳的加工路径，选择对刀具损害最小的刀具材料，选取节约材料的切削用量，在过程中对一些细节性的问题（热加工及热加工后的冷处理等）也要进行合格的分析。

并且在加工过程中要做好节约成本的问题，这才是一个合理的加工路径规划和质量分析。

对于本文，首先阐述下支臂零件的加工路径规划的设计思路。

再次，分析下支臂零件的加工路径规划分所用的测绘测量技术与原理。

依照下支臂实物，使用下支臂零件的加工路径规划的方法，完成实物模型的三维建模。

安排恰当地加工路径并基于计算机辅助设计制造UG对工序工步刀轨进行仿真并导出程序。

最后，做出测量方法总结和避免误差的重复产生。

关键词：数控加工；加工路径规划；测绘测量；计算机辅助设计制造
Machining Path Planning and The Quality of The Analysis under The Arm Parts
ABSTRACT
With the development and use of numerical control this technology more widely under conditions CNC machining technology is playing an increasingly important role in our daily lives. Because now the main content of advanced manufacturing is social production efficiency and quality, and therefore, in order to improve the market competitiveness and shorten the production cycle, we must first improve production efficiency and quality. Therefore, CNC machining technology has become particularly important. In this process, the manual programming and computer programming, we need to do a good job of pre-machined parts machining path planning and quality analysis, choose the best process route, select the tool in the tool material damage to a minimum, saving selected materials cutting the amount, in the process some of the details of the problem (after thermal processing and thermal processing of cold treatment, etc.) must also be qualified analysis. And in the process to do cost issue, this is a reasonable path planning processing and quality analysis.
For this article, first elaborated machining path of the arm part of the basic concepts of planning. Again, the analysis arm parts machining path planning office with mapping technologies and principles of measurement. In accordance with the lower arm in kind, using the lower arm parts machining path planning methods, to complete the three-dimensional modeling of the physical model. Arrange proper machining path based on computer-aided design and manufacturing process for UG step tool path simulation and export procedures. Finally, the measurement error causes and methods of analysis.
KEY WORDS：CNC MACHINING; MACHING PATH PLANING; 3-D MODELING; CAD/CAM;
目录
1 绪论 (1)
引言 (1)
1.1下支臂零件的加工路径规划 (2)
1.1.1下支臂零件的加工路径规划的概念 (2)
1.1.2下支臂零件的加工路劲规划的简介 (2)
1.2下支臂零件的国内外现状及发展趋势 (3)
1.2.1下肢臂零件的加工路径规划的国内外现状 (3)
1.2.2下支臂零件的加工路径规划的应用与发展趋势 (4)
1.3下支臂零件的特点 (5)
1.3.1数控加工技术的优点 (5)
1.3.2下支臂零件的加工路径规划与质量分析的研究意义 (6)
本章小结 (7)
2 下支臂零件UG三维建模策略 (8)
2.1下支臂零件UG三维建模 (8)
2.2下支臂零件UG二维图形导出尺寸标注 (11)
本章小结 (13)
3 下支臂零件基于UG NX 8.0的数控加工路线 (14)
3.1下支臂零件数控加工 (14)
3.1.1数控加工技术的概念及简介 (14)
3.1.2数控加工技术的发展及及国内外现状 (14)
3.2计算机辅助制造（CAM） (16)
3.3下支臂零件加工路径规划与数控加工技术的结合 (16)
本章小结 (18)
4 下支臂零件的加工路径规划 (19)
4.1下支臂零件的分析 (19)
4.1.1下支臂零件的作用 (19)
4.1.2下支臂零件的工艺分析 (19)
4.2下支臂零件加工规程设计 (24)
4.2.1确定生产类型和毛坯的制造 (24)
4.2.2基面的选择 (24)
4.3下支臂零件加工路径的拟定 (25)
4.3.1下支臂零件确定加工方法 (25)
4.3.2下支臂零件加工路径规划 (28)
4.4下支臂零件加工余量、工序尺寸的确定 (29)
4.4.1端面毛坯尺寸及加工余量计算 (31)
4.4.2其他尺寸极其加工余量的确定 (32)
4.5下支臂零件确定各工序切削用量及基本工时 (34)
本章小结 (44)
5 下支臂零件成品检验方案确定 (45)
5.1检测量具的选择 (45)
5.2采用测量系统进行精度和误差分析 (46)
5.3误差产生的原因 (47)
本章小结 (48)
6 结论 (49)
致谢 (50)
参考文献 (51)
1 绪论
引言
伴随技术不断的进步制造业与此同时也开始着变革。

普罗大众的需求更多样化，对于产品的要求也更个性化。

特别地，在产品的加工精度上。

为了产品精度，必须重视加工路径中的每个地方。

对产品的精度产生直接地影响，因为误差会累积起来。

不论其生产规模如何特别是制造业，在工件生产过程中严格按照特定工序工艺对应的有各类制造装备。

然而现代工业产品的生产率、质量、成本都与制造装备有关。

伴随着复杂无规律形状零件广泛应用在现代制造业中，此类工件的加工精度非常重要。

这已经成为一种趋势当传统加工被数控加工所取代占据着生产制造的主导地位。

制造业现状是因为于历史的原因数控机床与传统设备并存。

这是今后很长一段时期内大多数会出现的普遍情况直至目前仍是这样。

需要从几个方面来探究，根据企业的设备、工艺形式、生产规模，加工精度等要素恰当地对工艺方案进行设计。

令公司生产设备和人力资源获得充分的利用。

完整发挥企业目前数控装备和传统设备地加工效率。

图1-1下支臂零件的实体模型
1.1下支臂零件的加工路径规划
1.1.1下支臂零件的加工路径规划的概念
下支臂零件的加工路径规划(CNC machining path planing)，从本次毕业设计的学习中，巩固机械零件下支臂零件的测量及测绘技术，以及如何用UG 软件生成对应的下支臂零件CAD模型，深化下支臂零件数控加工技术和方法，以及如何用UG软件来强化下支臂零件CAM基本方法和操作步骤，从而符合实际生产过程中对下支臂零件的测绘、设计、制造、几何尺寸公差、位置公差检测的一系列要求，更进一步掌握所学专业知识的实际应用能力。

进行工件加工的一种工艺方法是数控加工的含义，数控设备加工和传统机床设备的工艺流程总体上是相似但也有明显区别。

其是利用数字化信息来操作控制工件和刀具位移的机加工工艺方式。

是解决工件品种更替快、精度高、外形复杂、批量低等生产问题与达成高效率和自动化生产的有效举措。

通过查询毕业设计的资料、请教专业老师，从中了解典型汽车零件下支臂零件的数控加工与质量检测方法，领会在企业实际生产加工中所遇到的困难和解决方案，总结自己在学习当中的不足之处，从而得到更大的收获以及提高自身认识问题、总结错误和做出选择的能力。

1.1.2下支臂零件的加工路劲规划的简介
数控机床的更新改变数控加工中的程序编制。

数控加工技术发展至今有不到百年的时间，随着我们生产技术和生活水品的提高，提高生产技术和加工路径的简洁成为广大劳动人民的要求，因此，数控加工技术新技术研发时间缩短，然而，在此过程中数控机床的更新促进了加工程序的编制。

表1 数控加工技术发展历史
几经发展在系统和编程更完善的时候，数控机床像数控镗、车、刨又在各个工业应用邻域大放光彩，而最多使用这类高精度设备的还是航空航天和精密制造业。

诸如此类工厂规模大的有的达到上千台加工设备。

多数是机加工的切削数控机床。

加工的工件在连续的轨迹控制即轮廓控制上，应该使工具对工件依据设定的运动轨迹而动作。

1.2下支臂零件的国内外现状及发展趋势
1.2.1下肢臂零件的加工路径规划的国内外现状
上世纪90年代初，归因于飞速发展的计算机技术。

其催生了数控技术更新换代。

开放式的系统被外国生产厂家研发。

发展历程在中国数控加工取得了十足的进步。

但是与外国科研速度相比有很大的距离。

表现在设备机床质量不稳定，精度低，品类少。

正因这些原因国产数控系统的竞争力差中国的数控系统被外国的西门子，发那可等产品所垄断。

在中国对机床的需求一直是有上升的趋势且曲率变化明显，相信在不久的四五年后，市场上的数控机床会是所有生产点的核心。

制造业伴随中国经济的增长趋势，往往是制造实力越雄厚国家的经济实力越强盛，但是目前中国先进的设备单纯依靠国外引进的居多。

中国自己的高精尖设备数控系统还很少或者应用不广泛在开放的市场有随时被取代的危机。

所以伴随广阔的市场前景，危机也是并存
在设备研发之中。

数控技术一直会发展下去，能否赶上国际巨人的脚步的确是中国科研院所和制造设备厂商，或是设备集成厂商需要密切关注的首要问题。

原因多样性，我国的汽车几乎全部采用国外技术或者质量比较差的下支臂，这对汽车的生产与质量的保证有了很大影响。

在下支臂零件的加工路径规划与质量分析方面起步晚，与国外的差距大。

下面是下支臂加工路径的规划的国内外情况的对比
表2 国内外现状对比
新的加工路径规划与质量分析虽然提出早，但是设计复杂，许多行业牵扯进来，难有大的改进。

下支臂零件的加工路径规划成为我国数控加工及汽车零部件开发的一个迫在眉睫的难题。

1.2.2下支臂零件的加工路径规划的应用与发展趋势
数控加工替代普通机床生产，已成为一种趋势。

但现在面临产业转型数控机床与普通机床并存。

也将是目前至今后，和很长一段时期内绝大部分制造企业现状。

中国在成为强国的路上，要时刻做到自主研发，不能依赖于进口设备。

中国制造以往代表了品控差，产品质量层次不齐，快速的盲目扩张导致了严重的拜金主义盛行，而实体经济就是要耐得住性子来做。

所以盲目跟风缺乏管理是最大的发展弊端，对工人的待遇也是需要提升的，一直以来把工人看作低等的工种，常有歧视心里使得不辞辛劳的这一类广大人群与社会出现一定程度的隔阂。

而目前中国缺少的就是高技能型的蓝领，所以在人口红利消失的当下如何发展中国制
造，如果填补技能型人才的市场缺口还要从本质的教育和人民的观念出发进行改变。

进一步的能改善工人的待遇，多劳多得让技术唱主角才更好的发展中国制造，包括制造之根本的数控机床设备研发生产和使用及市场的推广。

1.3 下支臂零件的特点
1.3.1数控加工技术的优点
数控加工技术就是通过二进制运算对编译好的加工工艺路径规划的程序语言进行运作来完成某个零件的加工。

这一类的机床称为数控机床。

这是一种现代化的加工手段。

同时数控加工的是否成熟代表着这个国家的制造业是否发达，数控加工比传统加工简单，能够加工形状不规则零件，并且提高了加工精度。

总的来说，新兴的加工方式比传统要有优势。

表3数控加工技术与传统加工技术的对比
续表3
1.3.2下支臂零件的加工路径规划与质量分析的研究意义
下支臂是汽车上的重要总成之一，它把车身和车弹性地连接在一起。

下支臂是保证车桥和车架的弹性连接，在路面不平的情况下行驶中，通过下支臂可以大大减小行驶的冲击力，使人们的乘坐更加舒适和保证货物的评委和完好，系统引起的振动幅度可以通过下支臂零件能够实现很大程度的衰减，同时传递水平、竖直、前后的反作用力及力矩，同时还起着导向的作用，使车轮按照相对于车身的固定位置进行运动。

在汽车工业发展过程中，汽车设计越来越趋向轻量化，对汽车的安全和可靠的重视提高，汽车设计生产中的重要环节之一就是对下支臂零件的质量分析，同时也是对汽车的安全性和可靠性做重要保障。

对于下支臂,在它的零件加工路径中，因为它有着与别的零件的相同特征，也有着与别的加工零件的不具备的特征，相同特征就是它和其它零件一样都通过基本的零件加工方法来加工，但是它和别的零件不同的特征就在于它的外观形状很不规则，不论是平面不规则，而且空间也不规则，这不是通过简单的基本的零
件加工方法来完成加工的。

因此，有必要去设计一套更好的加工工艺方案，以适应它各方面的精度指标。

对于加工路径规划，它是加工规程制订中的关键阶段，是加工规程制订的总体设计。

下支臂零件的加工路径规划是否合理严重关系到加工质量和生产效率，并且影响的其他和加工有关的外部条件的作用和效果，从而增加生产成本。

所以，在下支臂零件的加工路径规划的过程中，要对零件加工路径的规划要反复推敲，要查阅有关的参考资料、加工工艺手册、以及对零件的要求要进行加工的推算，并且在加工过程中要严格保证零件的各个方面的要求，最终确定下支臂零件的加工路径规划，并且完成质量分析。

因此，面对关系到行车安全及在下支臂的加工路径规划与质量分析的方面中，对于下支臂的加工路径规划和质量分析对今后的行车安全的提高以及在这一方面的设计和加工奠定基础。

对下支臂的加工路径规划和质量分析具有重要意义。

本章小结
本次毕业设计的学习中，巩固机械零件下支臂零件的测量及测绘技术，以及如何用UG软件生成对应的下支臂零件CAD模型，深化下支臂零件数控加工技术和方法，以及如何用UG软件来强化下支臂零件CAM基本方法和操作步骤，从而符合实际生产过程中对下支臂零件零件的测绘、设计、制造、几何尺寸公差、位置公差检测的一系列要求，更进一步掌握所学专业知识的实际应用能力。

通过查询毕业设计的资料、请教专业老师，从中了解典型汽车零件下支臂零件的数控加工与质量检测方法，领会在企业实际生产加工中所遇到的困难和解决方案，总结自己在学习当中的不足之处，从而得到更大的收获以及提高自身认识问题、总结错误与选择判断的能力。

2 下支臂零件UG三维建模策略
2.1 下支臂零件UG三维建模
对于下支臂零件基于UG进行CAD部分的建模，首先在对下支臂零件总体尺寸长宽高进行测量并记录，再次记录各个位置孔径的定型定位尺寸，在做图时首先作出横向与纵向孔径的位置基准将孔形状固定在基准之上。

然后，通过将两个孔的位置作为基准做其他点、面、线的位置。

最后做出复杂的断面。

下面对各个面的建模规律要点进行逐次说明。

主视图的建模要点
注意各个相同孔径孔的位置关系，各个点线面的距离各有不同不能肉眼目测定距需要逐一测量并记录顺序做图，在做图时需要随时对应参照，最重要的参照是各个位置的孔的定位尺寸需要注意，边建模便留意检查相应的图形要素。

在有圆弧的过度处，虽然圆弧不能直接量得但是通过两点或两线之间的宽度可以间接得到圆弧尺寸，此处也是需要注意的地方。

如图2-1。

图2-1 主视图的建模图和二维图
后视图建模要点
需要注意虽然讲解建模注意要点是按照工件的每个面进行分析，但是建模过程是依据孔的基准来做的不是按面分别建模。

再次说明建模是空间整体建模。

在下端面建模顺序中也同样是基于孔基准先建立孔定型尺寸再做出之间的点的位置和线的距离，最后倒角倒边。

如图2-2。

图2-2 后视图的建模图和二维图
两个侧面的建模要点
在建模顺序中侧面是唯一可以确定做图顺序的部分，因为侧面是最后确定其形状的部分，所以安排在最后作出。

在侧面的建模中，先做一个侧面的拉伸平面，最后按照测绘的侧面的点、线、的位置进行求差，先总体后总分的进行细部沟槽的处理。

做这部分时需要耐心。

对于空间位置处理关系要好要熟练利用透视空间观察相对位置并做图。

并根据侧面的弧度来确定主视图曲面的弯曲情况，最后在进行求差进行建模。

如图2-3。

图2-3 两个侧面的二维图
对于在侧面无法直接观测到的进行建模：
对于侧面不能直接观察到的，我们要进行着重分析，用两个孔的位置作为基准进行建模，按照测绘好的尺寸进行画出草图，然后进行拉伸，最后和原来的建模进行求和、求差，得到我们所需要的建模。

如图2-4。

图2-4 剖视图
最终建模的要点:
通过以上各个位置及各个不能看到的面我们通过一系列的组合最终把下支臂零件建模的结果做出。

如图2-5.
图2-5 最终的UG建模
2.2 下支臂零件UG二维图形导出尺寸标注
将工程图打印是，要先导出PDF格式的图形文档。

因为PDF有矢量图的优势比DXF/DWG格式图形更方便观察，其圆弧或直线情况更好。

视觉友好对与检查问题和最终定图有很大的帮助。

二维图采用标准六视图，即主、俯、左、右、仰、后这六个基本视图，再配合移出局部放大图和剖视图将细节部分区分开，最后通过剖视图完整的表达出侧面无法表达的情况。

如图2-6.
图2-6 未标注尺寸的二维图
尺寸标注按照零件图标示定型定位尺寸，辅以型位公差和表面粗糙度及技术要求，完整的明细栏构成UG二维图的最后部分。

利用UG导出二维图是基于UG 的三维图这样无需将二三维工程图分开作出极大的缩短了制图时间且做图效率
精确程度高。

如图2-7.
图2-7 已标注尺寸的二维图
本章小结
对于建模的总结，首先要熟练运用测量工具即游标卡尺。

在测量中详细记录所有数据，应该先找出做图基准即各个孔的轴线尺寸，分别按正反左右侧来记录之间的对应关系数据。

再测量孔的径向尺寸，需要按照正反左右侧将孔径归类。

再者是两个侧面厚度也如上述归类记录，相对之间的位置关系需着重记录，因为图形要素之间的关系靠这些数据保证。

最后在CAD建模部分先做出三维图形，再导成二维图形。

做三维图需按如上测量步骤进行建模，切忌在建模时将下支臂零件当作平面图形而不是空间实体正面图形要素同时做出其他面要素也同时做出，这是必须要做到的。

最后导成二维图要协调好视图之间的距离。

尺寸标注要完整，留下间接尺寸以免尺寸要素过多而使图形显得凌乱。

3 下支臂零件基于UG NX 8.0的数控加工路线
3.1下支臂零件数控加工
3.1.1数控加工技术的概念及简介
数控技术，简称数控（Numerical Control ）就是通过二进制预算来计算人工或者计算机辅助制造编译的程序代码而实现对数据控制的技术。

这类技术所控制的通常是空间的点、三维的角度、及在不同情况下不同速度等物理参数和与物理参数流向有关的数据控制量。

由于二进制运算的出现和数据载体的不断升级更新，数控变应运而生。

数控技术当今是通过二进制运算来对所需要的数据按照编译的程序进行运算从而达到实现对加工中心的控制的目的。

这种技术必须基于二进制运算进行编译数控加工语言之后存储在数据库中，然后设备调用数据库中的数据，通过二进制运算来使加工中心运转起来，加工要求同计算机进行编译的语言都能实现，在数控加工过程中，语言的编译是最重要的部分。

3.1.2数控加工技术的发展及及国内外现状
数控发展至今不到百年，但是其发展变化是巨大的，下面列出了主要的发展历程:
表4 数控加工技术的主要发展情况
国内数控加工技术的现状:
国内的数控加工技术的起步要不国外晚将近30年，但是我们研发者的刻苦钻研，我们已经在数控方面得到许多经验。

但是和国外的高端企业还有很多不足，通过下表我们可以看出在国内数控加工技术发展的起步、发展、当今三个阶段国内的发展和同期国外的发展的差距。

表5 国内的数控加工技术的发展情况
3.2计算机辅助制造（CAM）
计算机辅助制造：以自动化系统为载体，基本算法为二进制运算对零件加工路径规划的步骤进行程序的编译来实现对所有加工设备的管理和控制。

输入零件加工路径所需要的的加工精度和技术要求，它会自动编译对所有加工设备的管理和控制的控制程序代码。

计算机辅助制造的主要内容是是辅助软件通过二进制运算对数值进行自动化控制(简称数控)，是将自动化控制应用于生产加工过程中的指令或数据。

数控的最为明显的特征是由编码通过二进制运算来对数据进行处理从而输出指令而进一步来控制机床。

在此过后数控机床得到了很多改进，其中最为引人注目的是被称为“数控加工中心”的多功能用途机床，能自动转换工作台的位置并且能够自动从刀具库中选取合适的刀具来进行加工，能连续完成机械生产和加工过程中许多加工工序，这都是程序指令控制运作的功劳，改变加工路径只需要改变加工路径中的控制程序，这种特性被称为“柔性”。

但是加工路径参数的控制不但容易出错，而且需要很多的人工，最早的CAM就是是简单的计算机辅助被加工零件路径规划的程序编译工作。

国外某所大学于60年代研究并开发新的数控机床的被加工零件程序编译的语言APT，这是是一种类似FORTRAN的高级程式。

增强了空间几何的处理、刀具运作方式的运算等语句，在此之后使零件加工路径规划的程序的编译变得简单。

3.3下支臂零件加工路径规划与数控加工技术的结合
三大部分集成逆向的NC加工，其主要有：复杂产品的制造和生产通过NC来完成、三维建模出CAD工程图以及以后的创新规划、对不规则零件的几何外形进行数据化、具体的流程如图3-1所示。