514651983機械設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）胎帽凸模的數(shù)控加工

1、胎帽凸模的數(shù)控加工 中南大學(xué) 2009屆畢業(yè)“論文”設(shè)計題 目: 胎帽凸模的數(shù)控加工 學(xué) 院： 鐵道學(xué)院 專 業(yè)： 機械設(shè)計及自動化 姓 名： 班 級： 機械設(shè)計自動化101班 指導(dǎo)教師： 設(shè)計地點： 中南大學(xué) 起止日期： 2011年1月20日2011年5月5日 目 錄l 摘 要 3l abstract 4l 第一章 課題任務(wù)1.1課題的目的及意義 5 1.11課題的調(diào)研 5 1.12主要設(shè)計內(nèi)容 51.2設(shè)計步驟 5 1.21查找資料 5 1.22設(shè)計方案 5 1.23確定工藝規(guī)程 6l 第二章 課題分析2.1加工零件分析 62.2凸模機械加工工藝過程分析 82.3數(shù)控加工工序分析 9 2.

2、31數(shù)控加工順序 9 2.32確定工序尺寸 10 2.33走刀路線的確定 102.4確定切削用量 16l 第三章 數(shù)控加工程序 163.1fanuc機床數(shù)據(jù)加工程序 163.2半精加工的數(shù)據(jù)程序16致 謝 20 附 錄 21摘 要為了讓數(shù)控技術(shù)、模具技術(shù)和cad/cam技術(shù)得到有機的結(jié)合，更好地掌握現(xiàn)代主流制造技術(shù)，并能學(xué)習(xí)模具的相關(guān)知識。更好的應(yīng)用所學(xué)知識深入學(xué)習(xí)autocad的平面繪圖、ug立體造型與自動編程和數(shù)控加工工藝,掌握模具cad/cam數(shù)控技術(shù)。進行本次設(shè)計，所加工零件是胎帽的凸模，是銑削類加工的零件，單件生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，是適合數(shù)控銑削加工的一種典型零件該模具的數(shù)控加工工序可

3、分為粗銑、半精銑、精銑、拋光等加工階段。模具加工都是由數(shù)控機床完成復(fù)雜的外形及曲面的加工，對不 好加工的部位，只留少許余量，最后由鉗工修整，這樣不僅能保證工件的精度，同時也減少了人工勞動，更降低了成本。經(jīng)調(diào)查，模具的一般加工工藝過程是：下料、鍛造、退火、粗加工、半精加工、精加工、最終熱處理（淬火、回 火）、鉗工修理、拋光、滲氮（或氮碳共滲）裝配。其中粗加工、半精加工和精加工多數(shù)工序由數(shù)控機床完成。本設(shè)計是為了讓數(shù)控技術(shù)、模具技術(shù)和cad/cam技術(shù)得到有機的結(jié)合，更好地掌握現(xiàn)代主流制造技術(shù)，并能學(xué)習(xí)模具的相關(guān)知識。應(yīng)用所學(xué)知識深入學(xué)習(xí)autocad的平面繪圖、ug立體造型與自動編程和數(shù)控加工工

4、藝,掌握模具cad/cam數(shù)控技術(shù)。關(guān)鍵詞：立體造型 自動編程 數(shù)控技術(shù) 數(shù)控機床 精加工abstract for making the number controlled technique, molding tool technique and cad/the cam technique get and organically combine and bitterly control a modern main current manufacturing technique, and can study the related knowledge of molding tool. the

5、knowledge that better application learns goes deep into the flat surface painting of studying autocad, the ug stereoscopic shape and automatically weaves distance and number to control to process a craft and controls molding tool cad/the cam number control a technique. carry on this design, the spar

6、e parts processed is the convex mold of fetus hat, is a xian to pare a type of the spare parts for processing, single piece production, structure shape complications, is suitable number control the xian pares a kind of processed typical model spare parts that molding tool of the number control to pr

7、ocess a work preface to is divided into thick xian, the half jing xian, jing xian and throw light etc. process a stage. the molding tool processes all to control tool machine completion from the number complicated shape and processing of curved face, to not process of part, stays few amount of remai

8、ning, is finally fixed by bench work whole, can not only promise the accuracy of work piece, but also reduce an artificial labor in the meantime like this, lowered cost more. through survey, the molding tool generally processes craft process be: next anticipate, forge, back fire, thick process, the

9、half jing processes, the jing processes, the finally hot processing(cui fire, return to fire), bench work fixes, throws light and ooze nitrogen(or nitrogen carbon totally ooze) assemble. among them thick process, the half jing process with jing process majority of work prefaces is controlled tool ma

10、chine completion by the number. this design for making the number controlled technique, molding tool technique and cad/the cam technique get to organically combine and bitterly control a modern main current manufacturing technique, and can study the related knowledge of molding tool. apply the knowl

11、edge learned and go deep into the flat surface painting of studying autocad, the ug stereoscopic shape and automatically weave distance and number and control and process a craft, control molding tool cad the cam number control a technique.key words: stereoscopic shape automatic plait distance the n

12、umber controls a technique the number controls tool machine the jing processes 第一章 課題任務(wù)1.1課題的目的與意義胎帽的數(shù)控加工制造是在數(shù)控技術(shù)的基礎(chǔ)上加入模具cad/cam設(shè)計,讓數(shù)控技術(shù)、模具技術(shù)和cad/cam技術(shù)得到有機的結(jié)合，更好地掌握現(xiàn)代主流制造技術(shù)，并能學(xué)習(xí)模具的相關(guān)知識。 應(yīng)用所學(xué)知識深入學(xué)習(xí)autocad的平面繪圖、ug立體造型與自動編程和數(shù)控加工工藝,掌握模具cad/cam數(shù)控技術(shù)。1.11課題的調(diào)研目前工廠的模具加工都是由數(shù)控機床來完成復(fù)雜的外形及曲面的加工過程，對不好加工的部位，只留少許余

13、量，最后由鉗工進行修整，這樣不僅能夠保證工件的精度，同時也減少了人工勞動，更降低了成本。經(jīng)過調(diào)查，模具的一般加工工藝過程是：下料、鍛造、退火、粗加工、半精加工、精加工、最終熱處理（淬火、回 火）、鉗工修理、拋光、滲氮（或氮碳共滲）裝配。其中粗加工、半精加工和精加工等多數(shù)工序由數(shù)控機床完成。1.12主要設(shè)計內(nèi)容（1）編制零件機械加工工藝規(guī)程。（2）編制數(shù)控加工工藝。（3）使用ug軟件繪制零件的三維圖。（4）把零件的三維圖轉(zhuǎn)化為二維圖。1.2 設(shè)計步驟1.21查找資料在圖書館和網(wǎng)上查閱有關(guān)cad/cam、數(shù)控編程和加工工藝方面的資料，熟悉autocad和ug兩種軟件的使用方法和技巧。1.22設(shè)計方

14、案胎帽外形曲面形狀復(fù)雜，尤其上表面，故采用ug進行參數(shù)化設(shè)計,方便了模型的編輯和修改,減少一些不必要的重復(fù)工作。曲線曲面的幾何造型是設(shè)計模具cad/cam的基礎(chǔ),在進行該選項前,應(yīng)對模具的型面特征進行透徹的理解,選用合理的曲線曲面類型與造型方法,以使構(gòu)造出來的曲線曲面符合實際要求。1.23 確定工藝規(guī)程（1）根據(jù)零件構(gòu)造、形狀、加工質(zhì)量要求、加工數(shù)量、毛坯材料性質(zhì)和具體工作條件，進行工藝分析，并根據(jù)生產(chǎn)條件及裝備確定加工方法及加工方案。（2）確定一種簡潔的加工工藝路線，以降低加工成本，提高加工質(zhì)量與精度。（3）確定加工工序的數(shù)量、加工工序的順序、工序的集中和組合優(yōu)化，在保證質(zhì)量前提下，盡量減少

15、工序數(shù)量。（4）選擇設(shè)備及工裝（包括機床夾具、刀具和量具等）。（5）確定每個工序的加工用量和勞動工時定額。（6）確定關(guān)鍵工序和尺寸的檢查及驗收方法。鑄件模具的加工工藝流程如下。鍛造退火粗加工半精加工精加工最終熱處理（淬火、回火）鉗修滲氮裝配。根據(jù)加工工序規(guī)程，采用autocad和ug進行平面、立體模型的造型過程，編制和優(yōu)化刀具路徑，并進行相應(yīng)數(shù)控系統(tǒng)的后處理。第二章 課題分析2.1加工零件分析所加工零件是胎帽的凸模，是銑削類加工的零件，單件生產(chǎn)，結(jié)構(gòu)形狀復(fù)雜，是適合數(shù)控銑削加工的一種典型零件。胎帽零件的設(shè)計簡圖，如圖612 所示。圖612 胎帽零件設(shè)計簡圖由零件的簡圖可知，該零件形狀復(fù)雜，較難

16、用一般的平面cad軟件來繪制，相對應(yīng)的模具型腔表面也較復(fù)雜，采用純手工制作比較繁，因此采用三維軟件來生成零件圖，同時利用三維軟件的分型功能，生成上下模具，然后利用自動編程軟件，對生成的凸模型腔面進行自動編程，再把程序輸入數(shù)控機床，進行加工，基本達(dá)到型面要求，最后進行鉗工修模、配模。這樣加工過程相對要簡單很多，而且效率較高。通過ug造型獲得零件三維立體圖形,如圖613所示。用ug的模具設(shè)計功能對已造型好的胎帽零件進行分模，獲得圖614所示的胎帽凸模造型。 圖613 零件三維圖 圖614 胎帽凸模造型2.2凸模機械加工工藝過程分析1.結(jié)構(gòu)分析如圖614所示，胎帽的凸模零件由圓柱面、圓孔、球面、曲面

17、、溝槽、平面等構(gòu)成。2 精度分析由于胎帽的表面粗糙度要求比較高（1.6），所以胎帽凸模上重要表面的粗糙度要求更高。胎帽的材料為工程塑料，考慮到塑料的伸縮率為0.5mm0.6mm，所以僅用數(shù)控機床加工的曲面表面粗糙度很難達(dá)到要求，需要模具鉗工對模具進行拋光修模，同時模具的拐角部分用數(shù)控機床的刀具很難完全加工，還需要用電極進行特種加工，所以數(shù)控銑床精加工時需留0.020.05mm的加工余量給鉗工進行拋光等后續(xù)處理。3 定位基準(zhǔn)選擇由于胎帽的凸模是單件生產(chǎn)，不便于設(shè)計專用夾具，所以選用毛坯底面鉆孔攻螺紋吊工裝板作為夾具，以底面和壓板作為定位基準(zhǔn)，板料底面約束工件z軸,移動x、y 軸旋轉(zhuǎn)三個自由度，后

18、表面約束y軸、移動z軸旋轉(zhuǎn)兩個自由度。x 軸移動作為對刀自由度。4 工藝方案擬定通過查閱數(shù)控加工工藝教科書和操作加工的實習(xí)經(jīng)驗，得出各部位的加工方案如下。底面：粗銑精銑；曲面：粗銑半精銑精銑；孔：鉆擴；槽：粗銑電脈沖。在上述分析的基礎(chǔ)上編寫相應(yīng)的機械加工工藝過程卡片，具體卡片見附表61。2.3數(shù)控加工工序分析2.31數(shù)控加工順序該模具的數(shù)控加工工序可分為粗銑、半精銑、精銑、拋光等加工階段，根據(jù)先粗后精原則，具體分析如下。1. 粗銑加工加工內(nèi)容是粗銑模具表面，由于模具的造型比較復(fù)雜，采用ugcam對加工 的模具進行編程,對模具進行加工,整個零件留0.8mm的余量,此次粗加工分三步進行。第一次粗加

19、工選用35、r5的圓鼻刀，其切削量比較大，能夠滿足粗加工的要求，去除大量的加工余量；第二次粗加工用的是16、r0.8的立銑刀，加工的部位是第一把刀加工的殘余部分，為后面的半精加工做好準(zhǔn)備；第三把刀選用的是8的端面立銑刀，加工的部位是前兩步加工不到的小的部位。2. 半精銑加工加工內(nèi)容與粗銑類似，整個零件留0.3mm的余量，此部分加工分四次。由先面后孔的原則先加工所有的球面和曲面，選用10、r5的球刀；再加工臺階平面和十個圓腔底面及側(cè)面，選用20平底立銑刀；再加工四個小的圓腔底面及側(cè)面，選用8平底立銑刀。3. 精銑加工加工內(nèi)容是整個模具。除了部分球面留0.05mm的余量給模具鉗工進行拋光等后處理，

20、其余的地方不留余量。4.電脈沖加工加工內(nèi)容是數(shù)控機床加工不到的部分拐角，所有的溝槽用電脈沖進行加工。5. 拋光加工內(nèi)容是用數(shù)控機床加工的部分表面粗糙度達(dá)不到要求的球面。2.32確定工序尺寸因為用ugcam對模具進行編程,然后對其進行加工,所以工序尺寸由ug軟件控制。粗加工留0.5mm的加工余量，半精加工留0.2mm的加工余量，精 加工時曲面留0.02mm的加工余量給鉗工進行拋光、修配等后處理，底面、平面、圓臺側(cè)面、圓腔側(cè)面不留加工余量。2.33走刀路線的確定如圖615所示為底面粗加工的第一步加工的走刀路線，因為是粗加工，主 要目的是去除大量的余量，所以選用面銑削。選用120的面銑刀，步距為刀具

21、直徑的80%，即為96mm，加工余量為0.3mm。根據(jù)臺灣豪力輝工業(yè)股份有限公司提供的刀具推薦切削參數(shù)，每次下刀1mm，s=1500r/min，f=2000mm/min。因為加工的部位是面，所以選擇“z”形走刀路線，可以高效率銑削工件。圖6-16所示為底面精加工的走刀路線,選用120的面銑刀,加工余量為0.3mm。取切削參數(shù)：s=1500r/min，f=2000mm/min。選擇“z”形走刀路線，可以高效率銑削工件。圖6-17（a）、（b）、（c）、（d）所示為面具上表面粗加工的第一步加工的走刀路線，選用35、r5的圓鼻刀，步距為刀具直徑的80%，為28mm，加工余量為0.8mm。取切削參數(shù)：

22、每次下刀0.5mm，為減少抬刀次數(shù)，提高加工效率，走刀路線選擇跟隨工件周邊切削。圖618所示為粗加工的第二步加工的走刀路線，選用16、r0.8的立銑刀，步距為恒定的0.5mm，加工余量為0.8mm。取切削參數(shù)：每次下刀0.5mm，s=2000r/min，f=2500mm/min,走刀路徑是跟隨上一把刀具的殘留加工。圖615底面粗加工走刀路線 圖616底面精加工走刀路線 圖6-17面具上表面第一步走刀路線圖619所示為粗加工的第三步加工的走刀路線，選用端面立銑刀，步距為恒 定的0.5mm，加工余量為0.8mm。取切削參數(shù)：每次下刀0.25mm，s=2000r/min,f=2000mm/min,走

23、刀路徑是跟隨上一把刀具的殘留加工。 圖6-18粗加工第二部的走刀路線 圖6-19粗加工第三部加工的走刀路線圖6-20 半精加工底面和圓腔側(cè)壁圖620（a）、（b）所示為半精加工的第一步加工的走刀路線，選用20端面的立銑刀，步距為恒定的16mm，加工余量為0.3mm。取切削參數(shù)：每次下刀0.25mm，s=3000r/min,f=2500mm/min。因為加工圓腔的側(cè)壁和底面，所以選用平面銑削進行走刀。因為半精加工主要目的是給精加工留一點余量，根據(jù)加工的部位選用平面銑削，為減少抬刀次數(shù)，提高加工效率，走刀路線選擇跟隨工件周邊切削。圖621所示為半精加工的第二步加工的走刀路線，選用10、r5球刀，步

24、距為恒定的0.5mm，加工余量為0.3mm。取切削參數(shù)：每次下刀0.25mm,s=3000r/min,f=1500mm/min。因為加工的是所有曲面，所以選區(qū)域銑削進行走刀。根據(jù)加工的部位選用區(qū)域銑削，為了使表面盡量光滑，走刀路線與x軸成135角。圖622所示為半精加工第三步加工的走刀路線，選用20端面立銑刀，步 距為恒定的0.5mm，加工留的余量為0.3 mm。.取切削參數(shù):每次下刀0.25 mm,s=3000r/min,f=2500/min。因為加工的部位是圓臺的側(cè)壁，為提高表面粗糙度和使加工余量均勻，所以選用陡峭壁輪廓銑削進行走刀。 圖6-21半精加工第二步加工的走刀路線 圖6-22半精

25、加工第三步圓臺的側(cè)壁銑削23圖6-23所示為半精加工第四步加工的走刀路線，選用8端面立銑刀，加工留的余量為0.3mm。取切削參數(shù)：每次下刀0.25mm，s=1500r/min,f=1500mm/min,因為加工的是小圓腔的側(cè)壁和底面(如圖6-24所示），所以選用陡峭壁輪廓銑削進行走刀。圖6-23半精加工第四步加工的走刀路線 圖6-24局部放大圖圖6-25（a）、（b）所示為面精加工的第一步加工的走刀路線，選用20端面的立銑刀，步距為恒定的16mm。取切削參數(shù)：每次下刀0.2mm，s=3000r/min,f=2000mm/min。因為加工圓腔的側(cè)壁和底面，所以選用平面銑削進行走刀。 圖 6-25

26、 精加工第一步走刀路線 圖6-26 所示為精加工第二步加工的走刀路線，選用6、r3球刀，步距為恒定的0.2mm。取切削參數(shù)：每次下刀0.25mm，s=3000r/min,f=1500min/min。 因為加工的是所有曲面，所以選區(qū)域銑削進行走刀。 圖6-26精加工第二部走刀路線 圖6-27精加工第三步走刀路線 圖6-27所示為精加工第三步加工的走刀路線，選用20端面立銑刀，步 距為恒定的0.5mm,加工余量為0.3mm。取切削參數(shù)：每次下刀0.25mm， s=3000r/min，f=2500mm/min。因為加工的是圓臺的側(cè)壁（如圖6-28所示），所以選用陡峭壁輪廓銑削進行走刀。圖6-29為精加工第四步加工的走刀路線，選用8端面立銑刀，加工余量為0.3mm。取切削參數(shù)：每次下刀0.25mm，s=1500r/min，f=1500mm/min。因 為 加 工 的 是 小 圓 腔 的側(cè)壁和底面，所以選用陡峭壁輪廓銑削進行走刀。 圖6-28 局部放大圖 圖6-29精加工第四步走刀路線2.4確定切削用量1. 粗銑加工所用刀具為t01，圓鼻刀，刀具直徑35，型號是,crt-6r35x200，刀齒數(shù)為3，加工余量為0.5mm。因為加工量比較大，所以要幾次走刀才能切除全部余量，背吃刀量為0.5mm。對于平底立