數(shù)碼相機外殼注塑模具設計與數(shù)控加工

1、日照市技師學院 RIZHAO TECHNICIAN COLLEGE 畢業(yè)論文(設計)題 目: 數(shù)碼相機外殼注塑模具 設計與數(shù)控加工 院（系): 機械技術系 專業(yè)年級: 數(shù)控加工2012級 姓 名: 丁子霖 學 號: 051210101 指導教師: 萬 露 2013年06月20日數(shù)碼相機外殼注塑模具設計與數(shù)控加工摘要隨著現(xiàn)代機械行業(yè)的發(fā)展，機械自動化程度越來越高.各種先進的機械加工設備和機械加工工藝讓給現(xiàn)代制造業(yè)有了長足的發(fā)展。隨著人們物質生活的提高，對產品的多樣性及實用性提出要求，一部分新產品的設計任務就交給了機械工作者?，F(xiàn)代生活中人們對于塑料制品的需求越來越大，而且對塑料制品的外形結構與工藝

2、水品提出了更高的要求。這就要求設計人員能夠熟練運用注塑模具的設計知識以及模具的生產加工知識.其中包括數(shù)控加工技術和計算機輔助制造（CAM），以及各種二維和三維輔助設計軟件的應用.在設計過程中要不斷發(fā)現(xiàn)錯誤,修改尺寸參數(shù),以求設計出符合質量要求以及工藝要求的產品來.設計出來的注塑模具要滿足生產需要.也要便于模具的生產加工.在模具的加工過程中要合理選擇加工參數(shù)保證模具的加工精度,尤其是表面粗糙度.表面粗糙度對模具的質量影響非常大,因此一定要把握好模具制造的質量，制造出符合要求的產品來。關鍵詞：注塑模具 數(shù)控銑床 CAM UG 加工編程目錄RIZHAO TECHNICIAN COLLEGE1緒論1第

3、一章 數(shù)碼相機外殼模具設計21.1數(shù)碼相機外殼零件模型21.2用Mold Wizard 模塊進行模具設計31.2.1 分型前的準備31.2.2 塑件分型設計4第二章 數(shù)碼相機外殼凸模加工72.1 毛坯的選擇72.1.2數(shù)控加工工序卡片82.1.3數(shù)控加工刀具卡片92.2數(shù)控加工仿真92.2.1加工前的準備92.2.2加工參數(shù)設置102.2.3軌跡仿真加工132.3生成數(shù)控加工代碼132.4機床實際操作加工142.4.1機床的開機、回零操作142.4.2首件試切加工15第三章 數(shù)碼相機外殼凹模模加工162.1 數(shù)控加工工藝162.1.1數(shù)控加工工藝過程設計222.1.2數(shù)控加工工序卡片222.1

4、.3數(shù)控加工刀具卡片222.2數(shù)控加工仿真232.2.1加工前的準備232.2.2加工參數(shù)設置242.2.3軌跡仿真加工262.3生成數(shù)控加工代碼272.4機床實際操作加工27總結28參考文獻31致謝1 緒論隨著CAD/CAM、數(shù)控加工、快速成型等先進制造技術的不斷發(fā)展，模具設計與制造行業(yè)正發(fā)生著深刻的技術革命，傳統(tǒng)的設計及加工方式越來越不適應現(xiàn)代化生產和集成化技術的要求，模具供應商必須運用先進的設計及制造手段，才能滿足客戶對產品的多變性及多樣性要求。特別是現(xiàn)今塑料模具多為復雜曲面構建，普通的制造手段已難以精確加工成型，因此模具數(shù)字化制造勢在必行，使用 UG 中優(yōu)化的NC程序更能提高模具的加工

5、質量，縮短現(xiàn)場加工時間，提高設備利用率，減少刀具、機床的磨損。推廣CAD/CAM/CAE技術；模具CAD/CAM/CAE技術是模具技術發(fā)展的一個重要里程碑。實踐證明，模具CAD/CAM/CAE技術是模具設計制造的發(fā)展方向，可顯著地提 高模具設計制造水平。數(shù)控技術是用數(shù)字信息對機械運動和工作過程進行控制的技術，數(shù)控裝備是以數(shù)控技術為代表的新技術對傳統(tǒng)制造產業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機電一體化產品，其技術范圍覆蓋很多領域：(1)模具制造技術；(1)機械加工技術；(2)信息處理、加工、傳輸技術；(3)自動控制技術；(4)伺服驅動技術；(5)傳感器技術；(6)軟件技術等。未來國內外塑性模具的制造技術和

6、成型技術有如下發(fā)展趨勢：1：在模具設計制造中廣泛應用CAD/CAE/CAM技術；2：高速銑削加工將得到更廣泛地應用；3：在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術；4：提高模具標準化水平和模具標準件的使用率；5：研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程；6：虛擬技術將得到發(fā)展；7：模具自動加工系統(tǒng)的研制和發(fā)展第一章 數(shù)碼相機外殼模具設計1.1數(shù)碼相機外殼零件模型數(shù)碼相機外殼結構比較簡單，設計過程中需要協(xié)調數(shù)碼相機外殼的尺寸外形，否則會出現(xiàn)不搭配的現(xiàn)象，外形設計的合理性是決定模具制造的復雜性、工藝性、制造成本的決定性因素。1.2用Mold Wizard 模塊進行模具設計Mold

7、 Wizard是UG的一個應用模塊，專門用于注塑模具的設計，是一個功能強大的注塑模具設計軟件。Mold Wizard提供了從零件的加載，坐標系、工件等的設置，到模具系統(tǒng)制的一系列工具。我們可以非常方便地使用這些模具設計工具來完成任意復雜模具的設計，其模具設計流程如圖1所示。圖1.1 Mold Wizard設計流程1.2.1 分型前的準備模具設計工作的第一步是導入要做成模具的零件成品，在此導入鼠標外殼的塑件模型，進行初始化項目，設置使用的單位為毫米，如圖2所示。這個塑件由UG的建模模塊建立，通過基本的造型命令，如參數(shù)化草圖、拉伸、倒角、圓角、抽殼、特征鏡像等命令即可實現(xiàn)。鼠標CAD模型是后續(xù)工作

8、(分型處理、生成型芯、型腔及導入UG CAM模塊進行數(shù)控加工等)的基礎。接下來要做的準備工作是模具坐標系的建立、確定產品的收縮率以及確定模具工件大小等。 模具的坐標系：定義模具的坐標系在模具設計中非常重要，UG Mold Wizard中規(guī)定，坐標系原點位于模架的動模板和定模板接觸面的中心，一般定義XC-YC平面是模具裝配的主分型平面，即最大輪廓線所在的平面，ZC軸的正方向指向模具正向噴嘴，即為開模頂出方向。為了使調用的產品模型與UG中的模具坐標一致，在調入產品時需要通過“動態(tài)WCS”按鈕來調整產品模型的WCS坐標位置，之后再使用模具坐標系來定義。確定產品的收縮率：由于塑料受熱膨脹，遇冷收縮，因

9、而用受熱加工方法制得的塑件，冷卻定型后其尺寸一般小于相應部件的模具尺寸，所以在設計模具時，必須把塑件的收縮量補償?shù)侥＞叩南鄳叽缰?，這樣才可得到符合要求的塑件。一般要求的塑件通常按有關塑料模具設計手冊或者資料來大致確定塑件收縮率的大小，對于精度要求較高的塑件，應按照實際工藝條件精確地測定塑件的收縮率，同時在設計模具時要留有試模后的修正余量。工件：工件是指在零件外形的基礎上向各方向都增加一定的尺寸，以便用來生成模具中的型芯和型腔實體的部分。工件的實體按系統(tǒng)通過鏈接預先定義的種子塊生成，該種子塊是長方體，根據(jù)部件最大輪廓確定該長方體的具體尺寸。1.2.2 塑件分型設計在注塑模中，用于取出塑件或澆注

10、系統(tǒng)凝料的面，通常稱為分型面。分型面的位置選擇與形狀設計是否合理，不僅直接影響模具的復雜程度，也影響模具的質量、工作狀態(tài)和操作的方便程度，因此分型面設計是模具設計中的重要一步。其設置決定了模具的結構和制造工藝，并影響熔體的流動及塑件的脫模分型?？偟倪x擇原則是保證塑件質量，簡化模具結構，有利于脫模。因此在選擇分型面時，應遵循下列原則：（1）分型面應選擇在最大截面處，且有利于脫模；（2）盡可能將型芯塑件保留在動模一側，塑件冷卻收縮后會包緊型芯，使塑件留在動模，有利于脫模；（3）應有利于保證塑件的尺寸精度和保證塑件外觀質量；（4）塑件有側套凹或側孔時，側向滑塊型芯應放在動模一側，這樣使模具結構比較簡

11、單，同時還應盡量減小塑件在合模平面上的投影面積，以減小所需鎖模力；（5）應有利于排氣，有利于簡化模具結構，便于模具加工。1.2.1.1 修補創(chuàng)建分型線對數(shù)碼相機外殼的通孔進行修補，并進行修剪，合并到鼠標上蓋中。單擊分型中的自動搜索分型線按鈕，系統(tǒng)默認選取視圖中的產品模型，系統(tǒng)自動顯示搜索到的分型線，創(chuàng)建的分型線和兩個轉角過渡點如圖2所示。 圖1.2 分型線1.2.1.2 創(chuàng)建分型面完成分型線與過渡點建構之后，在曲線類型中選取“拉伸”按鈕，可以向X-Y平面的四個方向拉伸或者利用“擴展面”按鈕，拖動滑動條，使分型面擴展并完成分割工作。系統(tǒng)將擴建分型面，并沿著引導線自動創(chuàng)建分型面，與原拉伸分型面之間

12、的過渡曲面進行連接，合并成一張曲面，如圖3所示。 圖1.3 分型面1.2.1.3 建構型芯與型腔建立好分型面以后，使用“抽取區(qū)域和分型線”按鈕功能，檢查“總面數(shù)”210=“型腔面”73+“型芯面”137，從而可知設計正確合理。否則不相等，可能存在未修補的通孔或可能創(chuàng)建了一個空的區(qū)域，需要進行修補或刪除，以便在處理前改正錯誤。圖4和圖5為分割后得到的型腔和型芯。 圖1.4 型腔 圖1.5 型芯1.2.3 后續(xù)處理工作在Mold Wizard中將零件分型完畢并生成凹凸模后，將要作裝配設計，包括模架的組建支撐、頂出機構、抽芯機構、澆口、流道、冷卻系統(tǒng)等，所有的這些零部件的選用與設計構成了注塑模具的后

13、續(xù)處理工作。具體的后處理工作在此不再詳述。 圖1.6 模具實體模型第二章 數(shù)碼相機外殼凸模加工2.1 毛坯的選擇毛配選擇尺寸為160×115×42（mm）的模具鋼，對模具鋼的要求是：1.高耐蝕性 很多樹脂和添加劑對型腔表面都有腐蝕作用， 這種腐蝕使型腔表面金屬溶蝕、剝落，表面狀況變壞、塑件質量變差。所以，最好使用耐蝕鋼，或對型腔表面進行鍍鉻、鈸鎳處理。 2.耐磨性好 注塑塑件表面的光澤度和精度都和注塑模具型腔表面的耐磨性有直接關系，特別是有些塑料中加人了玻纖、無機填料及某些顏料時，它們和塑料熔體一起在流道、模腔中髙速流動，對型腔表面的摩擦很大，若材料不耐磨，很快就會磨損，使

14、塑件質量受到損傷。 3.良好的尺寸穩(wěn)定性 在注塑成型時，注塑模具型腔的溫度要達到300以上。為此，最好選用經(jīng)適當回火處理的工具鋼（熱處理鋼）。否則會引起材料微觀結構的改變，從而造成注塑模具尺寸的變化。 4.易于加工 模具零件多為金屬材料制成，有的結構形狀還很復雜，為了縮短生產周期、提高效率，要求模具材料易于加工成圖紙所要求的形狀和精度。5.拋光性能好 注塑塑件通常要求具有良好的光澤和表面狀態(tài)， 因此要求型腔表面的粗糙度非常小，這樣，對型腔表面必須進行表面加工，如拋光、研磨等。所以，選用的鋼材不應含有粗糙的雜質和氣孔等。6.受熱處理影響小 為了提髙硬度和耐磨性，一般對注塑模具要進行熱處理，但這種

15、處理應使其尺寸變化很小。因此，最好采用能切削加工的預硬化鋼。注塑模具就材料而言還分軟模和硬模之分，軟模一般用P-20預硬鋼，也有此落后的地方用45號以上的碳素鋼做，產能一般在50萬次左右；硬模是用H-13（鉻鋼）或420（不銹鋼）等熱作模鋼做的，要經(jīng)熱處理加工工藝，材料和加工成本貴一倍以上，產能在一百萬次以上。綜上所述選取3Cr2Mo作為模具材料。適用特性及范圍：熱作模具鋼，是引進美國的P20中碳Cr-Mo系列塑料模具鋼，適用于制作塑料模具和壓鑄低熔點金屬的模具材料。此鋼有良好的可切削性及鏡面研磨性。熱變形模具在工作中除要承受巨大的機械應力外，還要承受反復受熱和冷卻的做用，而引起很大的熱應力。

16、熱作模具鋼除應具有高的硬度、強度、紅硬性、耐磨性和韌性外，還應具有良好的高溫強度、熱疲勞穩(wěn)定性、導熱性和耐蝕性，此外還要求具有較高的淬透性，以保證整個截面具有一致的力學性能。對于壓鑄模用鋼，還應具有表面層經(jīng)反復受熱和冷卻不產生裂紋，以及經(jīng)受液態(tài)金屬流的沖擊和侵蝕的性能2.1.1數(shù)控加工工藝過程設計數(shù)控加工設備的選用：這里選擇FANUC-Oi數(shù)控系統(tǒng)，裝夾定位采用平口鉗夾緊機構，以銑床工作臺面作為定位面，用百分表和光電感應裝置進行工件的找正。機床操作過程：開機、系統(tǒng)上電、機床回零、試運轉、輸入數(shù)控程序、程序校驗、自動循環(huán)啟動、試加工、檢測零件尺寸，記錄數(shù)據(jù)修改完善程序。2.1.2數(shù)控加工工序卡片

17、日照市技師學院產品名稱零件名稱零件圖號模具凸模型芯01工序號程序號夾具名稱使用設備車間001%10000數(shù)控實訓基地工步工步內容刀具號背吃刀量主軸轉速進給速度備注1粗銑輪廓T013mm3000(r/min)250自動2精銑輪廓T020.1mm3500(r/min)1000自動3精銑凹槽T030.2mm2500(r/min)100自動4精銑凸臺T041mm3000(r/min)300自動5曲面銑T050.05mm4000(r/min)1000自動2.1.3數(shù)控加工刀具卡片產品名稱數(shù)碼相機外殼注塑模具零件名稱模具型芯（凸模）序號刀具號刀具規(guī)格刀具名稱加工方法刀角半徑1T01D6mm立銑刀型腔銑02

18、T02D6mm立銑刀深度加工03T03D1mm立銑刀深度加工04T04D2mm立銑刀深度加工05T05D6mm球頭刀固定輪廓銑32.2數(shù)控加工仿真利用UG6.0進行仿真加工；傳統(tǒng)的模具制作方法大都是采用原件改制、人工敲制或手工刻制等方式, 工藝落后, 精度很低, 制造周期長。數(shù)控技術的出現(xiàn)則讓模具的制造實現(xiàn)了質的飛躍。數(shù)控編程的核心是刀位點的計算, 對于復雜的產品尤其是具有眾多復雜曲面的產品, 其數(shù)控加工刀位點的人工計算十分困難。而UG CAM模塊自動編程很好的解決了這一問題。利用UGCAD模塊生成的產品三維造型包含了數(shù)控編程所需要的完整的產品表面幾何信息, 軟件可以針對這些信息進行數(shù)控加工刀

19、位的自動計算。整個過程都以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和文件傳輸格式為基礎, 實現(xiàn)了信息集成和數(shù)據(jù)共享, 不僅能夠快速提高加工效率, 而且能夠保證質量, 降低成本。2.2.1加工前的準備首先打開UG6.0，選擇文件-打開加載數(shù)碼相機外殼凸模部件選擇創(chuàng)建刀具，選用直徑為6的4刃硬質合金刀具（如圖2.1所示）調整為幾何視圖，建立工件坐標系、指定部件、指定毛坯（如圖2.2所示）。 圖2.1刀具參數(shù) 圖2.2 部件、毛坯2.2.2加工參數(shù)設置2.2.2.1粗銑輪廓-型腔銑型腔銑加工量比較大，采用分層進給銑削可以減小機床負荷，延長刀具使用壽命。采用型腔銑沿零件外形清除模型加工模式，加工出零件的大致外形。刀具選擇硬質合金

20、帶涂層銑刀6(r1)mm，轉速3000 r/min，進給速度250 mm/min（圖2.3)，每層切削深度設置為6 mm，刀具進給百分比為50%，為了減小刀具磨損，刀具下刀方式采用螺旋線進刀，圖2.4為粗加工刀具軌跡。 圖2.3加工參數(shù) 圖2.4加工軌跡2.2.2.2精銑輪廓-深度加工輪廓型芯表面粗加工之后，對輪廓采用深度精加工。刀具選擇硬質合金帶涂層球銑刀6 mm，轉速4000 r/min，進給速度1000 mm/min，最小切削深度設置為0.01mm，全局每刀深度設置為0.05 mm，選取需要加工的側表面，部件側面余量為0，部件底部面余量為0.1，圖2.5為精加工刀具軌跡。 圖2.5 精加

21、工刀具軌跡。2.2.2.3精銑凹槽-深度加工輪廓型芯表面粗加工之后，對凹槽采用深度精加工。刀具選擇硬質合金帶涂層球銑刀1 mm，轉速2500 r/min，進給速度100 mm/min，最小切削深度設置為0.1 mm，全局每刀深度設置為0.2 mm，選取需要加工的側表面，部件側面余量為0，部件底部面余量為0，圖2.6為精加工刀具軌跡 圖2.6 精加工刀具軌跡2.2.2.4精銑凸臺-深度加工輪廓型芯表面粗加工之后，對凸臺采用深度精加工。刀具選擇硬質合金帶涂層球銑刀2mm，轉速3000 r/min，進給速度300 mm/min，最小切削深度設置為0.1 mm，全局每刀深度設置為0.8 mm，選取需要

22、加工的側表面，部件側面余量為0，部件底部面余量為0，圖2.7為精加工刀具軌跡。 圖2.7精加工刀具軌跡。2.2.2.5曲面銑-固定輪廓銑在采用型腔銑加工模式加工中，分層加工立銑刀會留有階梯狀刀痕，所以一般在初步加工過曲面后采用固定軸加工，采用半精加工與精加工方式，精修曲面，以提高工件的表面質量。選擇使用最佳固定軸曲面區(qū)域加工的型芯表面作為加工區(qū)域，刀具選擇硬質合金帶涂層球銑刀6 mm，轉速4000 r/min，進給速度1000 mm/min，刀具進給百分比為1%，采用與水平成45°或-45°往復式半精加工與精 加工方式來加工型芯表面。圖2.8為精加工刀具軌跡 圖2.8 精加

23、工刀具軌跡。2.2.3軌跡仿真加工在“型腔銑”對話框“操作欄”中，單擊“生成”圖標，系統(tǒng)生成型腔銑的切削路線（刀軌）。在“型腔銑”對話框“操作欄”中，單擊“確認”圖標，系統(tǒng)彈出刀軌可視化對話框。選擇“3D動態(tài)”選項卡，單擊“播放”圖標。系統(tǒng)模擬實體切削。2.3生成數(shù)控加工代碼在用UG生成數(shù)控程序之后, 必須對數(shù)控程序進行后處理, 才能滿足不同機床、不同控制系統(tǒng)的特定要求。這是因為由UG生成的刀軌文件只是通用性文件, 而每臺機床、控制系統(tǒng)對程序格式和指令都有不同的要求。最后, 將后處理之后的程序傳入特定數(shù)控機床完成數(shù)控加工。在FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的情況下, 利用UG /Post完成后處理的精加工

24、程序。1、單擊“后處理”圖標，系統(tǒng)彈出后處理對話框。2、根據(jù)提示“選擇機床并指定輸出文件”，選擇“FANUC”后處理器，并按需要選擇輸出文件位置，單擊“確定”按鈕。3、系統(tǒng)彈出“信息”窗口。 2.4機床實際操作加工2.4.1機床的開機、回零操作2.4.1.1開機前的注意事項（1）操作人員必須熟悉該數(shù)控機床的性能，操作方法。經(jīng)機床管理人員同意方可操作機床。（2）機床通電前，先檢查電壓、氣壓、油壓是否符合工作要求。（3）檢查機床可動部分是否處于可正常工作狀態(tài)。（4）檢查工作臺是否有越位，超極限狀態(tài)。（5）已完成開機前的準備工作后方可合上電源總開關。2.4.1.2 開機、關機過程中的注意事項(1)嚴

25、格按機床說明書中的開機順序進行操作。 (2)一般情況下開機過程中必須先進行回機床參考點操作，建立機床做標系。2.4.1.3 機床回參考點、對刀操作（1）當機床電源接通開始工作之前或機床停電后再次接通數(shù)控系統(tǒng)的電源或是機床在急停信號或超程報警信號解除之后恢復工作時，都必須進行返回機床參考點的操作。（2）對刀就是告訴機床工件裝夾在工作臺的什么地方，是通過確定對刀點在機床坐標系中的位置來實現(xiàn)。加工中心中的對刀方法主要有采用尋邊器對刀、碰刀（或試切）方式對刀、機外對刀儀對刀等。分析該零件的加工實際及精度等要求，選擇用試切的方式進行對刀。在對刀操作過程中，還要分別測出所用刀刀位相對于理想刀位的

26、刀位偏差值，存入對應的的刀補號位置。2.4.2首件試切加工首件試切加工準備工作及注意事項：（1）編輯、修改、調試好程序。首件試切必須進行空運行，確保程序正確無誤。（2）按工藝要求安裝、調試好夾具，并清除各定位面的鐵屑和雜物。（3）按定位要求裝夾好工件，確保定位夾緊正確可靠。不得在加工過程中發(fā)生工件松動現(xiàn)象。（4）安裝好所要用的刀具，使用加工中心，則必須使刀具在刀庫上的刀位號與程序中的刀號嚴格一致。（5）按工件的編程原點進行對刀，建立工件坐標系。若用多把刀具，則其余各把刀具分別進行長度補償或刀尖位置補償。（6）設置刀具長度補償值和刀具半徑補償值。（7）確認冷卻液輸出通暢，流量充足。（8）再次檢查

27、所建立的工件坐標系和刀具長度補償值、刀具半徑補償值是否正確。以上各項準備好后方可進行首件試切加工。第三章 數(shù)碼相機外殼凹模模加工2.1 數(shù)控加工工藝確定加工工藝路線、加工順序 加工順序的選擇直接影響到零件的加工質量、生產效率和加工成本，因此我們必須很好的分析零件圖、分析加工工藝路線以確定最好、最高效率的加工順序。一般情況一個零件的加工順序應按照基面先行、先面后孔、先主后次、先粗后精的原則來確定，因此，根據(jù)零件圖可知其加工順序為先外形輪廓開粗和表面大面積挖槽開粗，然后對上一步進行精銑。其次是對中小形的槽進行粗精加工。最后是孔系加工。選擇加工用的刀具。 加工刀具必須適應數(shù)控機床高速、高效和自動化程

28、度高的特點，一般應包括通用刀具、通用連接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸標準化和系列化。數(shù)控刀具的分類有多種方法。根據(jù)刀具結構可分為：整體式；鑲嵌式，采用焊接或機夾式連接，機夾式又可分為不轉位和可轉位兩種；特殊型式，如復合式刀具，減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：高速鋼刀具；硬質合金刀具；金剛石刀具；其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。從切削工藝上可分為：車削刀具，分外圓、內孔、螺紋、切割刀具等多種；鉆削刀具，包括鉆頭、鉸刀、絲錐等；鏜削刀具；銑削刀具等。為了適應數(shù)控機床對刀具耐用、穩(wěn)定、易調、可換等的要求，近幾年機夾式可轉位刀具得到廣泛的應用

29、，在數(shù)量上達到整個數(shù)控刀具的30%40%，金屬切除量占總數(shù)的80%90%。在數(shù)控銑削加工中，刀具的選擇直接影響著零件的加工質量、加工效率和加工成本，因此正確選擇刀具有著十分重要的意義。刀具的選擇應遵循以下原則：1、根據(jù)被加工型面形狀選擇刀具類型平面輪廓加工一般選用平底立銑刀或圓角立銑刀，曲面交給你一般選用球頭刀。2、根據(jù)工件材料及加工要求選擇刀具材料及尺寸（1）選擇刀具材料 正確選擇刀具材料，需要全面掌握金屬切削的基本知識和規(guī)律，其中最主要的是了解刀具材料的切削性能和工件材料的切削加工性能與加工條件，緊緊抓住切削中的主要矛盾，同時兼顧經(jīng)濟性來決定取舍，一般遵循以下原則：1）加工普通材料工件時，

30、一般選用普通高速鋼和硬質合金刀具；加工難加工材料時，可選用高性能和新型刀具材料。只有在加工高硬質材料或精密加工中，常規(guī)刀具材料不能滿足加工精度要求時，才考慮用立方氮化硼（簡稱CBN）刀片和聚晶人造金剛石（簡稱PCD）刀片。PCD的硬度可達600010000HV，CBN是硬度僅次于金剛石的一種人工合成無機晶體材料。2）任何刀具材料的強度、韌性和硬度、耐磨性等方面總是難以完全兼顧的，在選擇刀具時，可根據(jù)工件材料切削加工性何加工條件，通常先考慮耐磨性，崩刃問題盡可能用刀具合理參數(shù)解決。如果因刀具材料太大造成崩刃，才考慮耐磨性要求，選用強度和韌性較好的刀具。一般情況下，低速切削時，切削過程不穩(wěn)定，容易

31、產生崩刃現(xiàn)象，宜選用強度韌性好的刀具材料；高速切削時，切削溫度對刀具材料的磨損影響最大，應選擇耐磨性好的刀具材料。（2）選擇刀具尺寸 使用環(huán)形銑刀銑削內槽底部時，由于槽底兩次進給路線需要搭接，而刀具底刃起作用的半徑Re=0.95（R-r），式中的因數(shù)0.95是為了保證刀具微小磨損時仍能搭接而設置的保險因數(shù)。立銑刀的尺寸參數(shù)，推薦按下述經(jīng)驗數(shù)據(jù)選?。?）刀具半徑應小于或等于被加工零件內輪廓面得最小曲率半徑min，一般取R=（0.80.9）min。2）銑刀的每刀加工深度（即零件的加工高度）H（1/41/6）R，以保證刀具有足夠的剛度。3）加工不通孔（深槽）時，選取刀具切削部分的長度為L=H+（51

32、0）mm。4）加工外型及通槽時，選取L=H+r+（510）mm（r為端刃圓角半徑）。5）粗加工內輪廓時，銑刀最大直徑D可按下式計算： D=2（sin0.5-1）/（1-sin0.5）D1式中D1輪廓的最小凹圓角直徑（mm）； 圓角鄰邊夾稱等分線上的精加工余量（mm）；1精加工余量（mm）； 圓角兩鄰邊的最小夾角（°）。3、根據(jù)從大到小的原則選取刀具尺寸如果被加工零件上的內輪廓角半徑min過小，為提高加工效率，可先采用大直徑的刀具進行粗加工，再按上述要求選擇較小的刀具對輪廓上殘留余量過大的局部區(qū)域進行處理，然后再對整個輪廓進行精加工。合理選擇切削用量、切削液、切削方法隨著數(shù)控機床在生產

33、實際中的廣泛應用，數(shù)控編程已經(jīng)成為數(shù)控加工中的關鍵問題之一。在數(shù)控程序的編制過程中，要在人機交互狀態(tài)下即時選擇刀具和確定切削用量。因此，編程人員必須熟悉刀具的選擇方法和切削用量的確定原則，從而保證零件的加工質量和加工效率，充分發(fā)揮數(shù)控機床的優(yōu)點，提高企業(yè)的經(jīng)濟效益和生產水平。1、切削用量包括主軸轉速n、切削深度t或寬度B、進給速度vf和背吃刀量ap等。切削用量的大小對切削力、切削功率、刀具磨損、加工質量和加工成本均有顯著影響。對于不同的加工方法，需選擇不同的切削用量，并應編入程序單內。以下是編程時幾種切削用量參數(shù)的設定參考（1）切削深度t。在機床、工件和刀具剛度允許的情況下，t就等于加工余量，

34、這是提高生產率的一個有效措施。為了保證零件的加工精度和表面粗糙度，一般應留一定的余量進行精加工。數(shù)控機床的精加工余量可略小于普通機床。（2）切削寬度B。銑削寬度B，又稱步距，是指銑刀在一次進給中切掉工件表層的寬度。一般銑削寬度B與刀具直徑d成正比，與背吃刀量成反比。在粗加工中，步距取大些有利于提高加工效率。經(jīng)濟型數(shù)控加工中，使用平底刀時一般的取值范圍為：B=（0.60.9）d；使用圓鼻刀進行加工時，刀具直徑應扣除刀尖的圓角部分，即d=D-2r（D為刀具直徑，r為刀尖圓角半徑），故B的取值范圍為：B=（0.80.9）d；使用球頭刀進行精加工時，步距的確定應首先考慮所能達到的精度和表面粗糙度。（3

35、）進給速度vf。銑削時的進給量有三種表示方法：每齒進給量fz、每轉進給量f和進給速度vf。粗銑時影響 進給量選擇的主要因素是工藝系統(tǒng)剛性、高生產率的要求，故應按每齒進給量進行選擇（除了上述要求，還要考慮刀齒強度、切削層厚度、容屑情況等）。精銑時影響進給量選擇的主要因素是加工精度和表面粗糙度的要求，而每轉進給量與已加工表面粗糙度關系密切，故半精銑和精銑時按每轉進給量進行選擇。由于數(shù)控銑床主運動和進給運動是由兩個伺服電動機分別傳動，它們之間沒有內在聯(lián)系，因此無論按每齒進給量fz還是按每轉進給量選擇，最后均需計算出進給速度vf。進給速度與每齒進給量及每轉進給量之間的關系是： vf=n =nZfz式中

36、n銑床主軸轉速（r/min）; Z銑刀齒數(shù)。vf應根據(jù)零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具和工件材料來選擇。vf的增加也可以提高生產效率。加工表面粗糙度要求低時，vf可選擇得大些。在加工過程中，也可通過機床控制面板上的修調開關進行人工調整，但是最大進給速度要受到設備剛度和進給系統(tǒng)性能等的限制。（4）主軸轉速n(r/min)。主軸轉速一般根據(jù)切削速度來計算，其計算公式為 n=1000vc/d式中d刀具直徑（mm）； vc切削速度（m/min)。數(shù)控機床的控制面板上一般備有主軸轉速修調（倍率）開關，可在加工過程中對主軸轉速進行整倍數(shù)調整。（5）背吃刀量背吃刀量的選取主要根據(jù)機床、夾具、刀具和工件

37、所組成的加工工藝系統(tǒng)的剛性、加工余量及對表面質量的要求來確定。1）當工件表面粗糙度值要求為Ra=12.525m時，加工余量較?。?6mm），粗銑一次就可以達到要求；但當余量較大、工藝系統(tǒng)剛性較差或機床動力不足時，可分兩次銑削完成。第一次背吃刀量應取大些，其好處是可以避免刀具在表面缺陷層內切削（余量大時往往余量不均勻），同時可減輕第二次銑削進給的負荷，有利于獲得較好的表面質量。一般粗銑鑄鋼或鑄鐵時，ap取1.57mm；粗銑五無硬皮的鋼料時，ap=35mm。2）當工件表面粗糙度值要求為Ra=3.212.5m時，可分為粗銑和半精銑兩步進行。粗銑時ap的選取同前述；粗銑后留0.51mm余量，在半精銑時

38、切除。3）在工件表面粗糙度值要求為Ra=0.83.2m時，可分為粗銑、半精銑、精銑三步進行。半精銑時ap取1.52mm，精銑時ap取0.20.5mm。銑刀每齒進給量參考值工件材料每齒進給量fz (mm/t)粗銑精銑高速鋼銑刀硬質合金銑刀高速鋼銑刀硬質合金銑刀鋼0.100.150.100.250.020.050.100.15鑄鐵0.120.200.150.30銑削速度參考值工件材料硬度（HBW）銑削速度vc (m/min)高速鋼銑刀硬質合金鋼低、中碳鋼2202140801502252901536601153004259204075合金鋼220153555120225325102440803254

39、25593060灰鑄鐵19021366615019026091845901603204.51021302、切削液的選用原則切削液的效果除由本身的性能決定外，還與工件材料、刀具材料、加工方法等因素有關，應該綜合考慮，合理選擇，以下是一般的選用原則。（1）粗加工 粗加工時，切削用量大，產生的切削熱量多，容易使刀具迅速磨損。此類加工一般采用冷卻為主的切削液。切削速度較低時，刀具以機械磨損為主，宜選用潤滑為主的切削液；切削速度較高時，刀具磨損主要是熱磨損，應選用冷卻為主的切削液。硬質合金刀具耐熱性好，熱裂敏感，可以不用切削液，如采用切削液，必須連續(xù)、充分澆注，以免冷熱不均產生熱裂紋而損傷刀具。（2）精

40、加工 精加工時，切削液的主要作用是提高工件表面加工質量和加工精度。加工一般鋼件，在較低的速度（6.030m/min）下，宜選用極壓切削油或10%12%極壓乳化液，以減小刀具與工件之間的摩擦和粘結，抑制積屑瘤的產生。精加工銅及其合金、鋁及合金或鑄鐵時，宜選用粒子型切削液或10%12%乳化液，以降低加工表面粗糙度。注意加工銅材料時，不宜采用含硫切削液，因為硫對銅有腐蝕作用。另外，加工鋁時，也不適于采用含硫與氯的切削液，因為這兩種元素易與鋁形成強度高于鋁的化合物，反而增大刀具與切屑間的摩擦，也不宜采用水溶液，因高溫時水會使鋁產生針孔。2.1.1數(shù)控加工工藝過程設計數(shù)控加工設備的選用：這里選擇FANU

41、C-Oi數(shù)控系統(tǒng)，裝夾定位采用平口鉗夾緊機構，以銑床工作臺面作為定位面，用百分表和光電感應裝置進行工件的找正。機床操作過程：開機、系統(tǒng)上電、機床回零、試運轉、輸入數(shù)控程序、程序校驗、自動循環(huán)啟動、試加工、檢測零件尺寸，記錄數(shù)據(jù)修改完善程序。2.1.2數(shù)控加工工序卡片日照市技師學院產品名稱零件名稱零件圖號模具凸模型芯01工序號程序號夾具名稱使用設備車間001%10000數(shù)控實訓基地工步工步內容刀具號背吃刀量主軸轉速進給速度備注1粗銑輪廓T013mm3000(r/min)250自動2精銑輪廓T020.1mm4000(r/min)1000自動3精銑凸臺T031mm2500(r/min)100自動4精

42、雕文字T040.2mm3000(r/min)300自動5曲面銑T050.05mm4000(r/min)1000自動2.1.3數(shù)控加工刀具卡片產品名稱數(shù)碼相機外殼注塑模具零件名稱模具型芯（凸模）序號刀具號刀具規(guī)格刀具名稱加工方法刀角半徑1T01D6mm立銑刀型腔銑02T02D6mm立銑刀深度加工03T03D3mm立銑刀深度加工04T04D1.2mm立銑刀深度加工05T05D6mm球頭刀固定輪廓銑32.2數(shù)控加工仿真利用UG6.0進行仿真加工；傳統(tǒng)的模具制作方法大都是采用原件改制、人工敲制或手工刻制等方式, 工藝落后, 精度很低, 制造周期長。數(shù)控技術的出現(xiàn)則讓模具的制造實現(xiàn)了質的飛躍。數(shù)控編程的

43、核心是刀位點的計算, 對于復雜的產品尤其是具有眾多復雜曲面的產品, 其數(shù)控加工刀位點的人工計算十分困難。而UG CAM模塊自動編程很好的解決了這一問題。利用UGCAD模塊生成的產品三維造型包含了數(shù)控編程所需要的完整的產品表面幾何信息, 軟件可以針對這些信息進行數(shù)控加工刀位的自動計算。整個過程都以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和文件傳輸格式為基礎, 實現(xiàn)了信息集成和數(shù)據(jù)共享, 不僅能夠快速提高加工效率, 而且能夠保證質量, 降低成本。2.2.1加工前的準備首先打開UG6.0，選擇文件-打開加載數(shù)碼相機外殼凸模部件選擇創(chuàng)建刀具，選用直徑為6的4刃硬質合金刀具（如圖3.1所示）調整為幾何視圖，建立工件坐標系、指定部件

44、、指定毛坯（如圖3.2所示）。 圖3.1 刀具參數(shù) 圖3.2 部件、毛坯2.2.2加工參數(shù)設置2.2.2.1粗銑輪廓-型腔銑型腔銑加工量比較大，采用分層進給銑削可以減小機床負荷，延長刀具使用壽命。采用型腔銑沿零件外形清除模型加工模式，加工出零件的大致外形。刀具選擇硬質合金帶涂層銑刀6(r1)mm，轉速3000 r/min，進給速度250 mm/min（ 圖3.3 )，每層切削深度設置為5 mm，刀具進給百分比為30%，為了減小刀具磨損，刀具下刀方式采用螺旋線進刀，圖3.4為粗加工刀具軌跡。 圖3.3 加工參數(shù) 圖3.4 加工軌跡2.2.2.2精銑輪廓-深度加工輪廓型芯表面粗加工之后，對輪廓采用

45、深度精加工。刀具選擇硬質合金帶涂層銑刀6 mm，轉速4000 r/min，進給速度1000 mm/min，最小切削深度設置為0.01mm，全局每刀深度設置為0.05 mm，選取需要加工的側表面，部件側面余量為0，部件底部面余量為0.1，下圖為精加工刀具軌跡。 2.2.2.3精銑凸臺-深度加工輪廓型芯表面粗加工之后，對凹槽采用深度精加工。刀具選擇硬質合金帶涂層銑刀3 mm，轉速2500 r/min，進給速度100 mm/min，最小切削深度設置為0.1 mm，全局每刀深度設置為0.2 mm，選取需要加工的側表面，部件側面余量為0，部件底部面余量為0，圖3.6為精加工刀具軌跡。 圖3.6 精加工刀

46、具軌跡2.2.2.4精雕文字-深度加工輪廓型芯表面粗加工之后，對文字采用深度精加工。刀具選擇硬質合金帶涂層銑刀1.2mm，轉速3000 r/min，進給速度300 mm/min，最小切削深度設置為0.1 mm，全局每刀深度設置為0.2mm，選取需要加工的側表面，部件側面余量為0，部件底部面余量為0，圖3.7為精加工刀具軌跡。 圖3.7精加工刀具軌跡。2.2.2.5曲面銑-固定輪廓銑在采用型腔銑加工模式加工中，分層加工立銑刀會留有階梯狀刀痕，所以一般在初步加工過曲面后采用固定軸加工，采用半精加工與精加工方式，精修曲面，以提高工件的表面質量。選擇使用最佳固定軸曲面區(qū)域加工的型芯表面作為加工區(qū)域，刀

47、具選擇硬質合金帶涂層球銑刀6 mm，轉速4000 r/min，進給速度1000 mm/min，刀具進給百分比為1%，采用與水平成45°或-45°往復式半精加工與精 加工方式來加工型芯表面。圖3.8為精加工刀具軌跡。 圖3.8 精加工刀具軌跡。2.2.3軌跡仿真加工1. 在“型腔銑”對話框“操作欄”中，單擊“生成”圖標，系統(tǒng)生成型腔銑的切削路線（刀軌）。2. 在“型腔銑”對話框“操作欄”中，單擊“確認”圖標，系統(tǒng)彈出刀軌可視化對話框。3. 選擇“3D動態(tài)”選項卡，單擊“播放”圖標。系統(tǒng)模擬實體切削。2.3生成數(shù)控加工代碼在用UG生成數(shù)控程序之后, 必須對數(shù)控程序進行后處理,

48、才能滿足不同機床、不同控制系統(tǒng)的特定要求。這是因為由UG生成的刀軌文件只是通用性文件, 而每臺機床、控制系統(tǒng)對程序格式和指令都有不同的要求。最后, 將后處理之后的程序傳入特定數(shù)控機床完成數(shù)控加工。在FANUC 數(shù)控系統(tǒng)的情況下, 利用UG /Post完成后處理的精加工程序。1、單擊“后處理”圖標，系統(tǒng)彈出后處理對話框。2、根據(jù)提示“選擇機床并指定輸出文件”，選擇“FANUC”后處理器，并按需要選擇輸出文件位置，單擊“確定”按鈕。3、系統(tǒng)彈出“信息”窗口。 2.4機床實際操作加工將生成的數(shù)控加工代碼傳送到數(shù)控機床進行實際的加工操作，現(xiàn)在數(shù)控機床上模擬加工程序，以檢驗程序的正確性。在加工時要合理的

49、選擇刀具，以及加工參數(shù)（主軸轉速，進給量，被吃刀量），要進行毛坯的準確定位和夾緊，既不能過定位也不能欠定位，這樣才能保證加工零件的尺寸精度和表面粗糙度。保證模具有較好的表面質量，從而使得模具加工出來的塑料產品也具有較好的質量總結 不管把握與否，學院生活已接近尾聲，它在我的人生軌道上已留下痕跡，再過幾天我就要告別自己的學習生涯，迎來自己人生中的另一個開始，心中喜憂參半，寫下這篇文章記載我這兩個多月來做畢業(yè)設計乃至學院三年的一些感受和認知。 在這三年的時間里，我們學到了不少的東西，如：機械制圖，金屬材料與熱處理，數(shù)控銑床編程與操作，機械基礎，數(shù)控工藝與編程以及各種的CAD/CAM 軟件等等，我們還

50、去過校培訓中心進行現(xiàn)場的實習，親自動手制作工藝、編程及操作。這次畢業(yè)設計正是檢驗我們在這三年中是否真正學到、學會了知識，是否真正掌握了數(shù)控技術，是否真正學到了一門技能的絕好機會。這不僅是自我考驗的機會，更是自我展示的機會，用我們所學過的東西去展示自我?？蓪W習了三年，學了不少，自我感覺也良好，但這次的設計中明顯感到自己在專業(yè)知識方面還是很匱乏的。所以學校只是將我們領進了數(shù)控技術的大門，真正的成功還需自己在將來的工作中不斷努力學習慢慢經(jīng)驗而逐漸進步的。 在剛開始的時候，我對畢業(yè)設計很茫然，有點措手無策，不知如何去下手，或者說心很浮躁，根本靜不心來去好好思考。當時把大學所有的課本重新整理溫習了一遍，

51、平靜了不少。 在指導老師的幫助下，我漸漸靜下心來慢慢進入狀態(tài)。先去圖書館借了一些參考資料，仔細的看了上面零件加工的設計過程，這些資料為我以后的設計起了相當重要的作用，幫助我找到了一些問題的正確答案，而且在設計中給了我一個比較明確的方向和方法。仔細地閱讀分析了一遍設計圖紙，再把畢業(yè)設計要求和任務書很好的閱讀了一遍，把畢業(yè)設計中要做的工作劃分階段，逐個地，有計劃地去完成。 有了這些準備和計劃后，我開始了畢業(yè)設計的制作過程。首先，要完成零件的軟件制圖。在以前的學習過程中，我們學習了幾種軟件，結合自己的零件圖對于軟件的使用也有了基本的掌握。通過完成畢業(yè)設計任務，我熟悉了UG 軟件的使用，把以前對軟件使

52、用方法上存在的很多疑惑給弄清楚了。這些CAD/CAM 軟件很大程度上減輕了工作的強度，在實際工作中起到了重要作用。所以，我覺得很有必要把這些軟件再好好練習，能做到熟練使用。在后面的設計工作中很多工作都需要用到這些軟件，如軟件編程。它是對所繪制的零件進行軌跡仿真，并自動生成加工程序。在工作中能夠劃出圖形并做出仿真軌跡就足夠了，其實不然，編程才是加工零件最重要的階段。所以我們也必須對程序也充分的熟練，才能在最短的時間內加工出合格的零件。而自動生成的將共軌跡程序往往會出現(xiàn)許多不必要的多于程序，從而延長了加工的時間，無法提高加工效率。 接下來就是編制數(shù)控機械加工工藝，這是一項既復雜又繁重的工作，這也是

53、本次畢業(yè)設計的重點，所以我特別重視。我查閱了很多有關畢業(yè)設計方面的資料，參考了一些例子，希望把這個任務做得更加規(guī)范些。在剛開始時也是特別迷茫，因為在以前的學習中這方面比較欠缺，所以在起步階段有些困難。但經(jīng)過一段時間的熟悉，漸漸地明白了工作要求。作為一個數(shù)控專業(yè)的畢業(yè)生，搞工藝是我們需要掌握的基礎知識。在以后的學習工作中占有很重要的地位。數(shù)控加工中如果工藝安排不妥當，將會對整個加工產品的質量產生嚴重影響。所以這次鍛煉對于我們這些實際動手能力還比較弱的大學生來說很有實際意義。在手工編制數(shù)控程序階段，也是很重要的工作，我又重新復習了一遍數(shù)控編程教材，把以前一些不明白的或掌握不牢靠的知識點都得重新學習和消化吸收。溫故而知新，而且改正了以前的一些錯誤觀點，鞏固了基礎知識。在確定好數(shù)控機械加工工藝基礎上，才能編制出正確的數(shù)控程序。手工編