凸模板機械加工工藝設計與數(shù)控程序編制和加工

1、凸模板機械加工工藝設計與數(shù)控程序編制 和加工職業(yè)技術學院職業(yè)技術學院畢業(yè)設計說明書題 目TX08凸模板機械加工工藝設計與數(shù)控程序編制和加工院系專業(yè)數(shù)控技術 班級13數(shù)控301班學生姓名 學 號201303050114同組學生 向杰峰 指導教師 李愛良 企 業(yè)指導教師羅軍完成日期 2016年5月20日.目錄 摘 要I ABSTRACT .II 前言.I 1數(shù)控概述.II 2 零件的結 構工藝性分析 1 3數(shù)控加工工藝設計1 3.1工序設計.13.1.1工序準備1 3.1.2零件的工序1 3.2確定裝夾方案和選 擇夾具.2 3.3選擇刀具2 3.4工序余量的安排.3 3.5加工中 心加工切削用量的

2、選擇3 4 MASTTERCAM 的三維建模和加工及后處理 5 4.1零件的三維建模.5 4.2實體切削驗證.6 4.3后處理16 4.4 DNC傳送17 5產(chǎn)品檢驗報告.18摘摘 要要裝備工業(yè)的技術水平和現(xiàn)代程度決定著整個國民經(jīng)濟 的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術及裝備是新興高新技術產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息經(jīng)濟技術及其產(chǎn)業(yè)、生物技術及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術和最基本的 裝備就是人類生活的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控又是當今先進制造技術和裝備核心和技術。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術，以提高制造業(yè)能力和水平，提高對動態(tài)多變市場和適應能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控

3、技術及數(shù)控裝備列為國家戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術及產(chǎn)業(yè)，而且在 高精尖”數(shù)控鍵技術和裝 備方面對我國實 行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造業(yè)技術已成為世界各國加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重 要途徑顯示了其在國家基礎工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機械制造工業(yè)提升改造和實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標志。數(shù)控技術及數(shù)控機床的廣泛應用，給機械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結構、產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來了革命性的變化。關鍵字關鍵字數(shù)控技術提高 經(jīng)濟發(fā)展 綜合國力。ABSTRACTABSTRACT Equipment industry tec

4、hnical level and the modern degree determines the level of the whole national economy and now The level generation, numerical control technology and equipment is the emerging high-tech industry and cutting-edge industries such as information economy technology and its industry, biotechnology and his

5、 industry, aviation, aerospace and other defense industry of the enabling technologies and the most basic equipment is the most basic means of production of human life, and numerical control is the core and the advanced manufacturing technology and equipment technology today. In today s world widesp

6、read adoption of nc manufacturing technology, in order to improve the manufacturing ability and level, and the ability to adapt and improve the dynamic changeable market competition ability. In addition each industrial developed countries in the world the numerical control technology and numerical c

7、ontrol equipment, a national strategic materials not only take significant measures to develop their own numerical control technology and industry, and in the a advanced "numerical control key technology and equipment adopted a policy of blockade and limits to our country. Anyhow, vigorously de

8、velops the numerical control technology as the core of advanced manufacturing technology has become the world countries to accelerate economic development, improve the comprehensive national strength and an important way of promoting the national status shows its strategic role in the national basic

9、 industry modernization, and has become a traditional mechanical manufacturing industry upgrading transformation and automation, flexibility, integration and important means of production and marking. CNC technology and CNC machine tools are widely used for industrial structure, product category and

10、 grade of the machinery manufacturing and production mode has brought therevolutionary change Key words numerical control technique , enhance, The economic development, comprehensive national strength前前言言我是一個學數(shù)控的大專生畢業(yè)之前我必須把畢業(yè)設計做好做得完美，它是對我 的一次鍛煉，我認 為數(shù)控機床集計算機技術、 自動控制、傳感測量、機械制造、 網(wǎng) 絡通信技術于一體，是一種典型的機電一體化產(chǎn)

11、品。它的發(fā)展和運用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結構、管理方式，使世界制造業(yè)的格 局 發(fā)生了巨大變化。在制造業(yè)領域廣泛采用數(shù)控技術，有利于提高制造能力 和水平，提高對動態(tài)市 場的適應能力和競爭能力。大力發(fā)展以數(shù)控技術為核心的先進制造技術已成為各發(fā) 達國家加速經(jīng)濟發(fā)展，提高綜合國力的重要途徑。數(shù)控技術也是關系我國制造業(yè)發(fā)展和綜合國力提高的關鍵技術，盡快加速培養(yǎng)掌握數(shù)控技術的應用型人才已成為 當務之急。內(nèi)容包括數(shù)控加工工藝設計（包括零件圖形的工藝分 析、數(shù)控機床選擇、數(shù)控刀具選擇） MAXA 制造工程師2013r2的刀路處理、自動編程及后處理，中批量 生產(chǎn)典型 零件數(shù)控加工工

12、藝。由于設計者水平有限，其中有不免有缺點和錯誤，懇求 指導老師批評指正。1 1數(shù)控概述數(shù)控概述 20世紀中期，隨著技術的發(fā)展,自動信息處理、數(shù)據(jù)處理以及電子的由現(xiàn)，給自動化技術帶來了新的概念，用數(shù)字化信號對機床運動及其加工過程進 行控制，推 動了機床自動化的發(fā)展。采用數(shù)字技術進行機械加工，最早是在40年代初，由美國北密支安的一個小型飛機承包商派爾遜斯公司 (ParsonsCorporation) 實現(xiàn)的。他們在制造飛機的框架及直升飛機的轉動機翼時，利用全數(shù)字電子計算機對機翼加工路徑進行數(shù)據(jù)處理，并考慮到刀具直徑對加工路線的影響，使得加工精度達到 i0.0381mm (此0015in),達到了當

13、時的最高水平。1952年，麻省理院在一臺立式銃床上，裝上了一套試 驗性的數(shù)控系統(tǒng)，成功地實現(xiàn)了同時控制三軸的運動。這臺數(shù)控機床被大家稱為世界上第一臺數(shù)控機床。這臺機床是一臺試驗性機床，到了 1954年11月，在 派爾遜斯專利的基礎上，第一臺工業(yè)用的數(shù)控機床由美國本迪克斯公司(Bendix-Cooperation )正式生產(chǎn)由 來。在此以后，從1960年開始，其他一些工業(yè)國家，如德 國、日本都陸續(xù)開發(fā)、生產(chǎn)及使用了數(shù)控機床。數(shù)控機床中最初由現(xiàn)并獲得使用的是數(shù)控銃床，因為數(shù) 控機床能夠解決普通機床難于勝任的、需要進行輪廓加工的曲線或曲面零件。然而，由于當時的數(shù)控系統(tǒng)采用的是電子管，體積龐大,功耗高

14、，因此除了在軍事部門使用外，在其他行業(yè)沒有得到推廣使用。到了 1960年以后，點位控制的數(shù)控機床得到了迅速的 發(fā)展。因為點位控制的數(shù)控系統(tǒng)比起輪廓控制的數(shù)控系統(tǒng)要簡單得多。因此，數(shù)控銃床、沖床、坐標鏈床大量發(fā)展，據(jù)資料表明，至U 1966年實際使用的約 6000臺數(shù)控機床中，85是點 位控制的機床。數(shù)控機床的發(fā)展中，值得一提的是加工中心。這是一種具有自動換刀裝置的數(shù)控機床，它能實現(xiàn)工件一次裝卡而進行多工序的加工。這種產(chǎn)品最初是在1959年3月，由美國卡耐；特雷克公司(KeaneyFMS)之后，美、歐、日 等也相繼進行開發(fā) 及應用。1974年以后，隨著微電子技術的迅速發(fā)展，微處理器 直接用于數(shù)控

15、機床，使數(shù)控的軟件功能加強，發(fā)展成計算機 數(shù)字控制機床(簡稱為CNC機床)，進一步推動了數(shù)控機床的普及應用和大力發(fā)展。80年代，國際上由現(xiàn)了1-4臺加工中心或車削中心為主體，再配上工件自動裝卸和監(jiān)控裝置的柔性制造單元(FlexibleManufacturingCellFMC )這種單 元少，見效快，既可單獨長時間少人看管運行， 也可集成到FMS或更高級的集成制 造系統(tǒng)中使用。目前，F(xiàn)MS也從切削加工向板材冷作、焊接、裝配等 領域擴展，從中小批量加 工向大批量加工發(fā)展。所以機床數(shù)控技術，被認為是現(xiàn)代機械自動化的基礎技 術。2 2零件的結構工藝性分析零件的結構工藝性分析該凸件的材料為 45鍛件，毛

16、坯為 16012038.5mm件。由圖可知，該零 件主要的加工內(nèi)容為平面、 型腔、凸臺、 橢圓、槽、孔、，并且直邊要倒角，粗 糙度全部為1.6以臉圖2.1產(chǎn)品零件 凸模，又叫陽模，是成型塑件內(nèi)表面 的部件，在注射成型中通常裝在注射機的動模板上，所以，習慣上又叫動模。由于注塑成型中常讓塑件留在凸模上，所以，在凸模上常裝有頂由機構，以方便塑件的脫模。凸模按結構形式，主要 分為整體式凸模、組合式凸模。該凸模板的結構簡單，其結構特點是孔較多、有一個球面，因此在加工時需著重考慮對刀對零件精度的影響、切削 力、轉孔 的速度和進給量等對零件的影響。由零件圖可知，該零件形狀簡單。凸模板的尺寸精度要求并不是很高

17、，采用銃削加工就可以達到要求，但是其形狀位置精度要求較高，表面粗糙度1.6,平行度0.02由于模具對尺寸精度的要求比較高， 工中主要要保證的精度要求。大平面的精度上表面的粗糙度1.6,它的精 度將直接影響到加工的精度精度。凸模板為單件，屬于單件小批量生產(chǎn)。凸模板材料為45鍛件。毛坯為塑料板切割而成，加工毛坯時，為了保證加工面 的加工精度，選擇側面的粗糙度較好一邊為粗加工基準，從 而保證其它面的垂 直度和平行度。加工其它兩個側面時，使用平口鉗和已加工的側面為定 位基 準，這樣不僅可以使加工余量均勻而且保證加工精度。在加工上表面和下表面時使用已加工面作為定位基準，滿足 互為基準”及 基準重合”原則

18、以保證 加工精度。3 3數(shù)控加工工藝設計數(shù)控加工工藝設計3.13.1工序設計工序設計按照先粗后精.先面后孔的原則，步驟如下3.1.1工序準備 1下料165x125x38.5mm 的毛培 2零件用 64的面銃刀銃平并達到尺寸.3零件夾緊并用銃刀平兩邊端面4用砂紙去毛刺 （5）保證最后材料有160x120x38.5大小3.1.2零件的工序（1）加工零件左右 工序一 工步一粗銃 R180的圓弧.工序二 工步一銃中間 390的圓 工步 二倒R8.5的角工步三倒 45 o角的直邊角工序三工步一銃35x45的長方形并倒 R8.5的圓角 工步二精銃零件 工序四 工步一鉆 2x312的通孔 工步二并在孔上鉆2

19、x326的階梯孔 工步三再鉆 311.8深20的鉆孔 工步四鉆孔的 基礎上銃R25的球面工步五精銃所有孔和球面工步六去毛刺工步六檢驗 3.23.2確定裝夾方案和選擇夾具確定裝 夾方案和選擇夾具該底座零件形狀較簡單.尺寸較小，但四個側面較光整，加工面與非加工面之間的位置精度要求不高，故可選通用虎口鉗，以底面和兩個側面定位，用虎口鉗鉗口從 側面夾緊.3.33.3選擇刀具選擇刀具根據(jù)加工內(nèi)容，所需的刀具有鉆頭，平頭銃刀，球頭刀等，具規(guī)格根據(jù)加工尺寸選擇. 因XH715型加工中心的允許裝刀直徑無相鄰刀具為直徑為 400mm,但工件長度為120mm，一次能銃 削整個長度，但是為了保證加工精度，至少需兩次

20、走刀.一般來說，銃刀半徑一般小于加工零 件輪廓的最小曲率半徑p, 一田取R (0.80.9)P,經(jīng)綜合分析確定粗銃外輪廓的銃刀直徑選為直徑為10mm.粗銃內(nèi)輪廓的銃刀直徑選為17mm,鉆孔選用直徑為10mm的麻花鉆，其詳細參數(shù)見下表。表3.1刀具參數(shù)表 零件 名稱 零件 圖號01程序 編 號O01 -O04刀具刀具名稱直彳全/mm長度/mm補償 值/mm備注T1面銃刀6440 T2平底刀1250 T3 鉆頭 11 .8 50 T4平底 刀 1020 3.43.4工序余量的安排 工序余量的安排加工余量的大小，對零件的加工質量和生產(chǎn)效率及經(jīng)濟行均有較大的影響。正確規(guī)定加工余量的數(shù)值，是制定工藝規(guī)程

21、的重要任務之一，特別是加工中心，選好余量尤為重要，在剛度允許的情況下，應以最少的進給次數(shù)切除加工余量，最好一次切 凈余量，以便提高生產(chǎn)率。在數(shù)控機床上，在工件表面粗糙度值要求為Ra3.212.5以耐，粗銃后的余量一般?。?.51.0） mm 8,而本次設計中工件的表面粗糙度為Ra1.6以m,所以粗銃時的余量取 0.15mm o3.53.5加工中心加工切削用量的選擇加工中心加工切 削用量的選擇 1）切削用量的確定切削用量包括主軸轉速（切削速度）、背吃刀量（切削深度）、進給量（進給速度）。對 于不同的加工方法，需要選擇不同的切削用量，并編 入程序單內(nèi)。a）切削深度ap （mm） ap是指平行于銃刀

22、軸線方向測量 的切削層尺寸， 主要根據(jù)機床、 夾具、刀具和工件的剛度 來決定。由于零件精度要求不高，從切削用量簡明手冊”可查得,可以一次凈加工余量，即ap等于加工余量，即粗銃時ap0.5mm。b)切削速度 Yc(m/min)V星指銃刀旋轉時的切削速度n100Cb c/ Ttd由此公式可算得粗銃外輪廓時n800r/min,精銃內(nèi)外輪廓時 n1600r/min ,鉆孔時n600r/min。c）進給量（進給速度）f （mm/min或mm/r） 是數(shù)控機 床切削用量中的重要參數(shù)，主要根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性質選取。當加工精度，表面 粗糙度要求高時，進給量數(shù)值應選小些，一

23、般在 2050mm/min5范圍內(nèi)選取。最大進給量則受機床剛度和進給系統(tǒng)的性能限制，并與 脈沖當量有關。合理選擇切削用量的原則是，粗加工時，一般以提高生 產(chǎn)率為主，但也應考慮經(jīng)濟性和加工成本；半精加工和精加工時，應在保證加工質量的前提下，兼顧切削效率、經(jīng)濟 性和加工成本。4 4 MastterCAMMastterCAM的三維建模和加工及后處理的三維建模和加工及后處理MastterCAM可以設計實體模型、工程圖紙等，并可以通過設置刀具路徑，生成零件的 數(shù)控程序。CAXACAM2013r2 具有強大的功能加工方式的多樣化。在型腔銃削、輪廓銃削以及 點位加工中心，MastterCAM 提供了多種走刀

24、方式；加工智能化。加工的刀具路徑與被加工零件的幾何模型一致。當零件幾何模型或加工參數(shù)被修改后，可以迅速準確地更新相應的刀具 路徑4.14.1零件的三維建模零件的三維 建模 零件模型的三維建模過程首先從零件工程圖紙開始， 分析零件的內(nèi)部結構和外部形狀，然后確定造型的方法和設計步驟。由圖可知，該零件為整件，零件結構簡單，幾何形狀規(guī) 則，零件模型的設計可通過實體造型方法完成，即在 X-Y 面繪制草圖，拉伸增料生成基本體，然 后由基本體拉伸除 料生成槽，即可快速完成零件實體模型。4.24.2實體切削驗證實體切削驗證（1）機床類型選擇銃削，刀路路徑選擇外形銃削，選擇 160x120,刀具的選 及 外形銃

25、削的工作參數(shù)的設定如下圖所示表4.1數(shù)控加工工序卡片工廠數(shù)控加工工序卡片 零件名稱材料零件圖號 45鍛彳01工 序號 程序編 號 夾具名稱使用設備車 間 01 O01- O04平口鉗 數(shù)控立式加工中心 工 步號 工步內(nèi)容加工面刀具號/mm刀具規(guī)格主軸轉速r/min 進給 量 mm/r 背 吃刀量/mm 備注01粗銃 R180 的圓弧 T0 1 8000.2 02粗外輪廓T0 1 8000.2 03粗銃內(nèi) 槽 T0 2 8000.2 04 精銃 T0 5 15000.2 05 鉆 2X012 的通 孔 T0 3 8000.2 06 鉆 2X 26 深 10 的階梯孔 T0 6 8000.2 07

26、 鉆 11.8 的孔 T0 4 8000.12 08 銃 SR25 的球面 T0 3 10000.12 09精銃孔 和球面 T0 2 20000.1工 廠 數(shù)控加 工 工序卡片 零件名稱材料零件圖號（2）外輪廓所選刀具如下 圖4-3外圓弧刀具參數(shù)設定圖45鍛件01圖4-4外圓弧仿真加工圖（3）內(nèi)槽刀具參數(shù)圖 圖4.-5外輪廓的刀具參數(shù)設定圖 圖4-6外輪廓仿真加工圖（4）內(nèi)槽所選刀具如下 圖4-7內(nèi)槽的刀具參數(shù)設定圖圖3-8內(nèi)槽仿真加工圖（5）鉆孔所選刀具如下圖4-9鉆孔的刀具參數(shù)設定圖圖4-10鉆孔防真加工圖（6）鉆孔所選刀具如下 圖4-11鉆孔的刀具參數(shù)設定圖 圖4-12鉆孔仿真加工圖（7

27、）球面銃削刀具圖 圖4-13球面的刀具參數(shù)設定圖圖4-14球面防真加工圖（6）工件生成的刀具路徑如下圖圖4-15零件刀具路徑圖4.34.3后處理后處理由于各種機床使用的數(shù)控系統(tǒng)各不相同，自動編程系統(tǒng)通常提供多種專用的或通用的后 處理文件，將已生成的刀位文件轉變成合適的數(shù)控加工程 序。即要得到CNC控制器可以解讀 的NC碼需進行后處理。 具體操作在操作管理器中單擊【后處理以選擇的操作】打開如圖所示的【后處理程式】對話框。圖4.20后處理圖點擊確定后將文件保存，再根據(jù)所用 數(shù)控系統(tǒng)更改其代碼與格式，如下圖所示圖4.21生成G代碼圖4.44.4 DNCDNC 傳送傳送 打開【后處理程式】對 話框中，

28、選中【將NC傳輸至】復選框后，單擊【傳輸參數(shù)】 按 鈕，進入傳輸參數(shù)設置對話框，如下圖所示，在該對話 框中可對傳輸NC文件的通訊參數(shù)進行 設置。圖4.22 DNC傳送設置圖5 5產(chǎn)品檢驗報告產(chǎn)品檢驗 報告表5.1產(chǎn)品檢驗報告 零件名稱技術要求測量工具 測量結果是否合格備注160±0.02 100200mm千分尺 160.014 合格 120d0.02 100200mm 千 分尺 120.010 合格 凸 模板 后后 記記 畢業(yè)設計到此已經(jīng)告一段落了，通過這個 產(chǎn)品從自動編程到數(shù)控加工的全過程，我對MastterCAM 這款軟件的自動生成程序有了更為深刻的理解。其中，在工藝編輯上采用了

29、螺旋下刀，分層銃削。通過數(shù)控工藝分析過程，從分析零件圖、工件到選擇毛 坯、裝夾方式、刀具等，這些都是以前所學知識的匯總，同時也知道自己還有很多沒掌握的知識，因為有的內(nèi)容是我 查閱了 大量的書籍才得到的，所以在許多方面還得努力。在數(shù)控程序的生成的過程中，怎樣用MastterCAM 自動 生成程序進行仿真加工然后進行實體加工，這些都是我以前不怎么熟悉應用的，經(jīng)過這次的畢業(yè)設計，我對此有了深 一步的 認識，對其操作也有了進一步的熟練。我覺得畢業(yè)設計是我們在大學的最大收獲，是一筆不小 的財富。因為設計的路程并不輕松，我們每跨一步都會遇到難題，這就需要獨立思考、或向老師請教、與同學討論，那么 在 這過程中我們則是受益匪淺的，同時也檢查由了自己知 識上的漏洞。我知道人生路上需要不 停的學習、追求知識，那我們才 能成功。參考文獻參考文獻1趙長明劉萬菊.數(shù)控加工工藝及設備M.北