畢業(yè)設(shè)計(jì)-----上蓋產(chǎn)品數(shù)控編程、加工

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題目 上蓋產(chǎn)品數(shù)控編程、加工</p><p>　　系 別 機(jī)電工程系 </p><p>　　年級專業(yè) 08數(shù)控(1)班 </p><p><b>　　目 錄</b></p>

2、<p>　　摘要 關(guān)鍵詞 ……………………………………………………………1 </p><p>　　第一章 上蓋造型設(shè)計(jì)……………………………………………………2 </p><p>　　1.1 Cimatron軟件簡介…………………………………………………2</p><p>　　1.2 上蓋造型設(shè)計(jì)的零件圖………………………………………………2 </

3、p><p>　　1.3 上蓋的分模…………………………………………………………3 </p><p>　　1.4 上蓋凹模、凸模、側(cè)抽三維效果圖…………………………………4</p><p>　　第二章 上蓋凹模的編程與加工…………………………………………5</p><p>　　2.1 毛坯選取…………………………………………………………5<

4、/p><p>　　2.2 刀具清單…………………………………………………………5</p><p>　　2.3 編程與加工………………………………………………………5</p><p>　　第三章 上蓋電極的編程……………………………………………12</p><p>　　3.1 毛坯選取…………………………………………………………12</

5、p><p>　　3.2 編程……………………………………………………………15</p><p>　　第四章 總體加工工藝總結(jié)……………………………………………16</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………… 17</p><p>　　摘要：本畢業(yè)設(shè)計(jì)使用CimatronE8.5軟件對上蓋模型進(jìn)行造型設(shè)計(jì)、產(chǎn)品分

6、模、模具型腔、側(cè)抽數(shù)控編程與操作加工中心完成模具制作。其中以模具型腔的數(shù)控編程作主要論述，并對各工序作工藝要點(diǎn)分析，靈活使用二次開粗、增加輔助面等多種編程技巧</p><p>　　關(guān)鍵詞：上蓋 工藝分析 數(shù)控編程 </p><p><b>　　第一章上蓋造型設(shè)計(jì)</b></p><p>　　1.1 Cimatron8.5零件繪制的軟

7、件介紹</p><p>　　Cimatron軟件系統(tǒng)是以色列Cimatron公司開發(fā)的CAD／CAM集成化的軟件系統(tǒng)，它的前身是以色列為了研發(fā)幼獅戰(zhàn)斗機(jī)而專門設(shè)計(jì)的CAD／CAM軟件。Cimatron系統(tǒng)是一個(gè)關(guān)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)二次開發(fā)的軟件系統(tǒng)，適用于各行業(yè)模具設(shè)計(jì)和制造的全功能無縫集成系統(tǒng)。Cimatron在世界范圍內(nèi)的知名客戶包括MOTOROLA、BENZ、

8、BMW等，在日本、美國、意大利、中國臺灣等國家和地區(qū)是占有率第一的CAD／CAM軟件。利用Cimatron系統(tǒng)強(qiáng)大的產(chǎn)品設(shè)計(jì)與數(shù)控編程的功能可以幫助我們將事情做得更多、更快、更好。Cimatron提供了靈活方便的軌跡編輯方法，可以對已有的刀具軌跡進(jìn)行復(fù)制，還可以用手工的方式對生成的刀具軌跡進(jìn)行方便的修改：刪除選擇的走刀步驟，裁減選擇的走到步驟和增加用戶指定的走刀，對刀具進(jìn)行投影等。為了滿足對加工質(zhì)量和效率日益提高的要求，Cimatron

9、提供了高速銑削技術(shù)。同時(shí)，還支持2.5軸、3軸、4軸、5軸、的數(shù)控機(jī)床程序編制，提供多種的刀軌形式。</p><p>　　1.2上蓋造型設(shè)計(jì)的零件圖</p><p>　　上蓋造型設(shè)計(jì)的二維圖如圖1所示:</p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　根據(jù)零件的二維圖，利用CimatromE8.5進(jìn)行零件設(shè)

10、計(jì)，繪制出零件的三維圖如圖2</p><p><b>　　圖2</b></p><p><b>　　1.3上蓋的分模</b></p><p>　　設(shè)計(jì)造型完成以后，利用Cimatron對三維零件圖進(jìn)行分模，根據(jù)需要，將上蓋分成3個(gè)分模面，如圖3所示。然后，通過增加分模面、增加毛坯、切除毛坯等操作將零件分為凸模、凹模、側(cè)抽三

11、個(gè)部分。</p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　1.4上蓋凹模、凸模、側(cè)抽三維效果圖</p><p>　　分模后，輸出模具部件。如下圖：</p><p><b>　　圖4 </b></p><p>　　圖5

12、 圖6</p><p>　　第二章 上蓋凹模的編程與加工</p><p>　　本部分是對上蓋的凹模進(jìn)行編程與銑削加工，根據(jù)需要，將凹模的加工分為粗加工、二次開粗、半精加工、精加工等7道工序。</p><p>　　對于凹模底部三個(gè)小臺階（圖7），以及兩個(gè)U型凹槽（圖8），由于用刀具加工無法達(dá)到要求的效果，故不建議對其進(jìn)行銑削加工，因此，銑削

13、加工完成以后，對該部分沒有加工到的地方進(jìn)行電火花加工。</p><p>　　圖7 圖8</p><p>　　2.1 毛坯規(guī)格 凹模：150mm×150mm×50mm(45#鋼)</p><p>　　2.2 刀具清單 </p><p>　

14、　2.3 編程與加工 </p><p>　　2.3.1 工序1 D16R0.8刀粗加工</p><p><b>　　工藝分析</b></p><p>　　由于本工序是粗加工，目的是為了快速去除材料，可以選用大吃刀量低轉(zhuǎn)速低進(jìn)給速度和小吃刀量高轉(zhuǎn)速高進(jìn)給速度兩種加工方案，兩者雙比，后者雖然吃刀量小，但是高進(jìn)給速度也可以提高加工速度，在加工

15、速度相同的情況下，后者有一個(gè)好處，就是對刀具的磨損較小，可以減小加工的成本，因此，我選擇了小吃刀量高轉(zhuǎn)速高進(jìn)給速度的加工方案。根據(jù)加工方案和加工工件的形狀、大小，我選用了D16R0.8硬質(zhì)合金的刀片刀，它能夠承受較大的進(jìn)給速度，適合小吃刀量高轉(zhuǎn)速高進(jìn)給速度的加工。</p><p>　　由于凹模的下半部分不能采取外部進(jìn)刀，而且刀片刀的底部沒有切削刃，如果垂直下刀，刀具底部不能切削也不能排屑，容易造成刀具和機(jī)床損壞，

16、為了避免“頂?shù)住?，需要采用螺旋下刀或者斜線下刀，另外，螺旋半徑要比刀具半徑大。</p><p>　　圖9刀路圖 圖10仿真圖</p><p><b>　　加工參數(shù)</b></p><p>　　2.3.2 工序2 D10平底刀第一次二次開粗</p><p><

17、;b>　　工藝分析：</b></p><p>　　由于二次開粗是為了把工序1中的大刀走不到的小地方和拐角余量較大的地方單獨(dú)走一下，保證余量均勻。因此底部比較多的一部分材料沒有切除，需要用小刀進(jìn)行二次開粗。</p><p>　　由于材料比較多，直接用D6的刀來加工的話，切削量比較大，對刀具的損耗比較大，甚至?xí)霈F(xiàn)斷刀，而且加工速度慢，耗時(shí)長，為確保不出現(xiàn)上述情況，保證加工安

18、全，因此先選用D10的刀進(jìn)行第一次的二次開粗。</p><p>　　圖11刀路圖 圖12仿真圖</p><p><b>　　加工參數(shù)：</b></p><p>　　2.3.3 工序3 D6平底刀第二次二次開粗</p><p><b>　　工藝分析<

19、/b></p><p>　　通過上一工序的二次開粗，可以看出雖然已經(jīng)進(jìn)行了開粗工序，但還有部分地方?jīng)]加工到位，因此，為確保下一步精加工的質(zhì)量，需要再一次進(jìn)行二次開粗加工。 </p><p>　　圖13刀路圖 圖14仿真圖</p><p><b>　　加工參數(shù)</b></p&

20、gt;<p>　　2.3.4 工序4 R4球刀曲面精加工</p><p><b>　　工藝分析</b></p><p>　　1.本工序是精加工，主要針對兩邊的曲面而進(jìn)行，由于該零件的曲面部位比較多，若一次性把底部和兩邊的曲面一起精加工，其精度難于掌控，加工時(shí)間長，并且不能及時(shí)作出必要性的修改，因此有需要分開處理。</p><p&g

21、t;　　2. 考慮到本工序加工的全是曲面，若用精銑所有的加工方法，則顯得不夠?qū)Ｒ?，所以選用根據(jù)角度精銑以達(dá)到曲面精銑目的。</p><p>　　圖15刀路圖 圖16仿真圖</p><p><b>　　加工參數(shù)</b></p><p>　　2.3.5 工序5 R4球刀曲面精加工</p&

22、gt;<p><b>　　工藝分析</b></p><p>　　該工序加工主要是對底部的曲面進(jìn)行精銑，考慮到曲面性比較強(qiáng)，因此引用了兩種加工工藝的對比。如下圖。</p><p>　　對比后發(fā)現(xiàn)，使用根據(jù)角度精銑的效果更佳。</p><p>　　圖17 刀路圖 圖20

23、 刀路圖</p><p><b>　　放大后</b></p><p>　　圖18刀路放大圖 圖21 刀路放大圖</p><p><b>　　仿真后</b></p><p>　　圖19仿真

24、 圖22仿真圖</p><p><b>　　加工參數(shù)：</b></p><p>　　2.3.6 工序6 D12平底刀精加工</p><p>　　本工序主要是對凹模底部的各個(gè)水平區(qū)域進(jìn)行精銑。</p><p><b>　　工藝分析</b></p><p>　　本

25、工序精銑的水平區(qū)域精度要求一般，所以提高加工速度有利于節(jié)約加工時(shí)長。設(shè)置大步距可以減少加工過程中出現(xiàn)的刀痕。</p><p>　　圖23刀路圖 圖24仿真圖</p><p><b>　　加工參數(shù)</b></p><p>　　2.3.7 工序7 D8平底刀精加工</p>

26、;<p><b>　　工藝分析</b></p><p>　　1. 由于該槽位要與滑塊作滑動配合，配合的精度要求比較高，兩者之間不可以太大間隙，以防止注塑料的時(shí)候出現(xiàn)漏膠的現(xiàn)象，加工的精度要求比較高。而且滑動要流暢，不能夠出現(xiàn)“卡死”，因此，在既要保證配合度高，又要保證運(yùn)動的流暢性的情況下，需要把表面粗糙度做得比較高。</p><p>　　2. 本工序是

27、對與滑塊配合的凹槽進(jìn)行精加工，按照走刀順序，又可以細(xì)分為側(cè)壁加工和底部加工兩大部分。由于本工序出現(xiàn)側(cè)壁與底部組合加工，避免由于刀具的側(cè)刃與底刃同時(shí)受力使刀具產(chǎn)生產(chǎn)生振動而影響加工表面的質(zhì)量，因此，選擇先加工底部，后加工側(cè)壁。</p><p>　　圖25刀路圖 圖26仿真圖</p><p><b>　　圖27仿真圖</

28、b></p><p><b>　　加工參數(shù)</b></p><p><b>　　底部精加工：</b></p><p><b>　　側(cè)壁精加工：</b></p><p>　　2.3.8 仿真加工最終效果圖和實(shí)物圖</p><p>　　圖28 仿真

29、加工最終效果圖</p><p>　　圖29 實(shí)際加工最終效果圖</p><p>　　第三章 上蓋電極的編程</p><p>　　上蓋凹模有CNC加工不到的細(xì)小復(fù)雜型腔和直角位置所以要設(shè)計(jì)電極來腐蝕材料來得到所需要的工件。從下圖1的高效仿真圖可以看到綠色的小部分就是CNC加工不到的地方，所以就設(shè)計(jì)了圖2的電極設(shè)計(jì)圖，共有3個(gè)地方要拆電極。</p>&l

30、t;p>　　圖30 仿真圖 圖31 電極設(shè)計(jì)圖</p><p>　　3.1 毛坯選?。簜?cè)抽： 50mm×50mm×50mm（45#鋼）</p><p><b>　　3.2 編程</b></p><p><b>　　步驟1：提取電極</b></

31、p><p>　　把谷位、槽位拆好，提取電極，然后中健確定變成綠色表示提取電極成功，右鍵激活電極，把當(dāng)前的零件隱藏。如圖3：</p><p><b>　　圖32</b></p><p><b>　　步驟2：毛坯</b></p><p>　　做毛坯時(shí)，對中、匹配大小和倒斜角，倒斜角的目的是給打火花機(jī)的人員辨

32、別方向的；把放電坐標(biāo)X、Y、Z改為整數(shù)，余量改為0。如圖4：</p><p><b>　　圖33</b></p><p><b>　　步驟3：自動輪廓</b></p><p>　　自動輪廓會把最大的零件輪廓拿出來。</p><p><b>　　步驟4：延伸</b></p&

33、gt;<p>　　首先相切延伸1mm，應(yīng)用；修改方向，選擇 “2個(gè)方向”，因?yàn)橛?個(gè)開口邊，所以就用2個(gè)方向。</p><p>　　然后，自動閉合起來，應(yīng)用；選擇方向，把電極直接拉到毛坯上。如圖5：</p><p><b>　　如圖34</b></p><p><b>　　步驟5：電極坐標(biāo)</b></p

34、><p>　　添加電極加工時(shí)的坐標(biāo)。如圖6：</p><p><b>　　圖35</b></p><p><b>　　步驟6：激活主裝配</b></p><p>　　顯示毛坯，激活主裝配。如圖7：</p><p><b>　　圖36</b></p>

35、;<p><b>　　步驟7：做鏡像電極</b></p><p>　　在左邊位置1---增加位置---通過增加部件，系統(tǒng)會默認(rèn)為 “相同電極”，改成“不同電極”就會增加一個(gè)電極。然后再找個(gè)基準(zhǔn)面做鏡像，就得到第2個(gè)電極了。如圖8：</p><p><b>　　圖37</b></p><p>　　如圖看到，因?yàn)?/p>

36、輪廓較小，道具無法加工得到，所以這部分也要設(shè)計(jì)電極來放電腐蝕剩余的材料，達(dá)到所需要的零件輪廓。當(dāng)腐蝕凸起來的輪廓，做凹下去的電極時(shí)，通常會用到實(shí)體拆電極法。同樣按照上述步驟得到電極。如下圖</p><p>　　圖38 圖39</p><p>　　第四章總體加工工藝策略總結(jié)</p><p><

37、b>　　上蓋凹模</b></p><p>　　對于側(cè)壁與底面的組合加工，要先精加工底面（與側(cè)壁保持安全距離）到位，然后精加工側(cè)壁到底。以避免當(dāng)側(cè)壁加到底時(shí)，刀具的側(cè)刃與底刃同時(shí)受力，使刀具產(chǎn)生產(chǎn)生振動而影響加工表面的質(zhì)量。如工序5、工序6。參考圖31 圖32</p><p>　　圖40 先底部后側(cè)壁</p><p>　　圖41 先側(cè)壁后底

38、部</p><p>　　加工過程中要注意充分利用大刀開粗小刀清角原則。粗加工要選擇直徑足夠大并有足夠的切削能力的刀具，快速去除材料，后用小刀進(jìn)行清角加工，選用不同大小、不同形狀的刀具進(jìn)行加工，才能提高加工效率、保證加工質(zhì)量。；精加工盡量要使用較小的刀具，能加工到每一個(gè)角落，把工件結(jié)構(gòu)形狀完全加工出來。 加工順序按照：先大刀后小刀、先底部后側(cè)壁、先平面后側(cè)壁。</p><p>　　加工時(shí)，若

39、需要修改程序，必須先模擬仿真，確認(rèn)無誤后，重新輸入程序到電腦。還有切換到下一工序時(shí)，務(wù)必謹(jǐn)慎，確認(rèn)是否需要換刀，開機(jī)運(yùn)行程序時(shí)，檢查對刀了沒有。否則就如圖29 ，就是因?yàn)橥泴Φ秾?dǎo)致了工件致命性的錯(cuò)誤。而且刀具也損毀浪費(fèi)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1．程時(shí)甘 現(xiàn)代機(jī)械制圖 電子工業(yè)出版社</p><p&