毕业设计上盖产品数控编程、加工

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1、 毕业设计题目 上盖产品数控编程、加工 系 别 机电工程系 年级专业 08数控(1)班 一、毕业设计课题：上盖产品设计、模具制作二、毕业设计的内容及要求：1) 完成上盖模型的设计工作，按照产品设计的要求和标准进行上盖的产品造型，并进行模具分模设计、模具设计、电极设计，按行业要求绘制出标准的零件工程图和模具装配图。2) 完成上盖模具型腔、侧抽的数控加工，要求使用Cimatron工程软件保质保量地完成数控程式的编写，并正确加工出来，符合产品图纸的尺寸和表面质量要求。3) 按照标准论文格式完成毕业论文的写作，要求6000字以上，论点充分，论据准确，语言流畅，文字整洁。三、参考资料1) Cimatro

2、n数控编程入门与实例进阶，清华大学出版社，王卫兵编著。2) Cimatron零件模具设计入门与实例进阶，清华大学出版社，卫兵工作室编著。3) 现代机械制图，电子工业出版社，程时甘编著。四、毕业设计课题时间： 2011 年 3 月至 2011 年 6 月五、进度安排：周 次工作内容预定目标及检查方式第2周准备阶段完成毕业制作开题报告，确定制作项目并完成资料收集及整理。第2周产品设计完成上盖的设计与造型、分模工作。第3-4周数控编程完成加工工艺设计和数控编程（Cimatron）第4-6周数控加工完成上盖型腔、侧抽的数控加工。第7-9周论文写作完成造型设计、数控编程与加工的整理、修改和标准格式论文的

3、写作。六、备注：1、本任务书一式三份，系、指导教师和学生各执一份；2、学生须将此任务书按装订要求进行装订。 目 录摘要 关键词 1 第一章 上盖造型设计2 1.1 Cimatron软件简介21.2 上盖造型设计的零件图2 1.3 上盖的分模3 1.4 上盖凹模、凸模、侧抽三维效果图4第二章 上盖凹模的编程与加工52.1 毛坯选取52.2 刀具清单52.3 编程与加工5第三章 上盖电极的编程123.1 毛坯选取123.2 编程15第四章 总体加工工艺总结16参考文献 17摘要：本毕业设计使用CimatronE8.5软件对上盖模型进行造型设计、产品分模、模具型腔、侧抽数控编程与操作加工中心完成模具

4、制作。其中以模具型腔的数控编程作主要论述，并对各工序作工艺要点分析，灵活使用二次开粗、增加辅助面等多种编程技巧关键词：上盖 工艺分析 数控编程 第一章上盖造型设计1.1 Cimatron8.5零件绘制的软件介绍Cimatron软件系统是以色列Cimatron公司开发的CADCAM集成化的软件系统，它的前身是以色列为了研发幼狮战斗机而专门设计的CADCAM软件。Cimatron系统是一个关于计算机辅助设计、计算机辅助制造、数据转换接口、产品数据管理、系统二次开发的软件系统，适用于各行业模具设计和制造的全功能无缝集成系统。Cimatron在世界范围内的知名客户包括MOTOROLA、BENZ、BMW

5、等，在日本、美国、意大利、中国台湾等国家和地区是占有率第一的CADCAM软件。利用Cimatron系统强大的产品设计与数控编程的功能可以帮助我们将事情做得更多、更快、更好。Cimatron提供了灵活方便的轨迹编辑方法，可以对已有的刀具轨迹进行复制，还可以用手工的方式对生成的刀具轨迹进行方便的修改：删除选择的走刀步骤，裁减选择的走到步骤和增加用户指定的走刀，对刀具进行投影等。为了满足对加工质量和效率日益提高的要求，Cimatron提供了高速铣削技术。同时，还支持2.5轴、3轴、4轴、5轴、的数控机床程序编制，提供多种的刀轨形式。1.2上盖造型设计的零件图上盖造型设计的二维图如图1所示: 图1 根

6、据零件的二维图，利用CimatromE8.5进行零件设计，绘制出零件的三维图如图2图21.3上盖的分模设计造型完成以后，利用Cimatron对三维零件图进行分模，根据需要，将上盖分成3个分模面，如图3所示。然后，通过增加分模面、增加毛坯、切除毛坯等操作将零件分为凸模、凹模、侧抽三个部分。图31.4上盖凹模、凸模、侧抽三维效果图分模后，输出模具部件。如下图： 图4 图5 图6第二章 上盖凹模的编程与加工本部分是对上盖的凹模进行编程与铣削加工，根据需要，将凹模的加工分为粗加工、二次开粗、半精加工、精加工等7道工序。对于凹模底部三个小台阶（图7），以及两个U型凹槽（图8），由于用刀具加工无法达到要求

7、的效果，故不建议对其进行铣削加工，因此，铣削加工完成以后，对该部分没有加工到的地方进行电火花加工。 图7 图82.1 毛坯规格 凹模：150mm150mm50mm(45#钢)2.2 刀具清单 D16R0.8平底刀硬质合金D12平底刀钨钢D10平底刀钨钢D6平底刀钨钢R4球头刀钨钢2.3 编程与加工 2.3.1 工序1 D16R0.8刀粗加工工艺分析1. 由于本工序是粗加工，目的是为了快速去除材料，可以选用大吃刀量低转速低进给速度和小吃刀量高转速高进给速度两种加工方案，两者双比，后者虽然吃刀量小，但是高进给速度也可以提高加工速度，在加工速度相同的情况下，后者有一个好处，就是对刀具的磨损较小，可以

8、减小加工的成本，因此，我选择了小吃刀量高转速高进给速度的加工方案。根据加工方案和加工工件的形状、大小，我选用了D16R0.8硬质合金的刀片刀，它能够承受较大的进给速度，适合小吃刀量高转速高进给速度的加工。2. 由于凹模的下半部分不能采取外部进刀，而且刀片刀的底部没有切削刃，如果垂直下刀，刀具底部不能切削也不能排屑，容易造成刀具和机床损坏，为了避免“顶底”，需要采用螺旋下刀或者斜线下刀，另外，螺旋半径要比刀具半径大。 图9刀路图 图10仿真图加工参数加工方式体积铣-粗加工平行铣刀具规格D16R0.8刀具材质硬质合金主轴转速（r/min）1200进给速度（mm/min）800侧向步长9.6切削深度

9、0.8加工余量0.3曲面精度0.01 2.3.2 工序2 D10平底刀第一次二次开粗工艺分析：1. 由于二次开粗是为了把工序1中的大刀走不到的小地方和拐角余量较大的地方单独走一下，保证余量均匀。因此底部比较多的一部分材料没有切除，需要用小刀进行二次开粗。2. 由于材料比较多，直接用D6的刀来加工的话，切削量比较大，对刀具的损耗比较大，甚至会出现断刀，而且加工速度慢，耗时长，为确保不出现上述情况，保证加工安全，因此先选用D10的刀进行第一次的二次开粗。 图11刀路图 图12仿真图加工参数：加工方式体积铣-二次开粗刀具规格D10刀具材质钨钢主轴转速（r/min）1600进给速度（mm/min）16

10、00侧向步长7切削深度0.2-0.8加工余量0.30曲面精度0.52.3.3 工序3 D6平底刀第二次二次开粗工艺分析1. 通过上一工序的二次开粗，可以看出虽然已经进行了开粗工序，但还有部分地方没加工到位，因此，为确保下一步精加工的质量，需要再一次进行二次开粗加工。 图13刀路图 图14仿真图加工参数加工方式体积铣-二次开粗刀具规格D6刀具材质钨钢主轴转速（r/min）1600进给速度（mm/min）1600侧向步长4.2切削深度0.2-0.8加工余量0.30曲面精度0.052.3.4 工序4 R4球刀曲面精加工工艺分析1.本工序是精加工，主要针对两边的曲面而进行，由于该零件的曲面部位比较多，

11、若一次性把底部和两边的曲面一起精加工，其精度难于掌控，加工时间长，并且不能及时作出必要性的修改，因此有需要分开处理。2. 考虑到本工序加工的全是曲面，若用精铣所有的加工方法，则显得不够专一，所以选用根据角度精铣以达到曲面精铣目的。 图15刀路图 图16仿真图加工参数加工方式曲面铣根据角度精铣刀具规格R8刀具材质钨钢主轴转速（r/min）2000进给速度（mm/min）800水平步距0.2垂直步进0.1加工余量0曲面精度0.012.3.5 工序5 R4球刀曲面精加工工艺分析1. 该工序加工主要是对底部的曲面进行精铣，考虑到曲面性比较强，因此引用了两种加工工艺的对比。如下图。2. 对比后发现，使用

12、根据角度精铣的效果更佳。 图17 刀路图 图20 刀路图放大后 图18刀路放大图 图21 刀路放大图仿真后 图19仿真 图22仿真图加工参数：加工方式曲面铣根据角度精铣刀具规格R4刀具材质钨钢主轴转速（r/min）2000进给速度（mm/min）800水平步距0.2垂直步进0.1加工余量0 曲面精度0.012.3.6 工序6 D12平底刀精加工本工序主要是对凹模底部的各个水平区域进行精铣。工艺分析本工序精铣的水平区域精度要求一般，所以提高加工速度有利于节约加工时长。设置大步距可以减少加工过程中出现的刀痕。 图23刀路图 图24仿真图加工参数刀具规格D12刀具材质钨钢主轴转速（r/min）150

13、0进给速度（mm/min）1600侧向步长9切削深度0.8加工余量0曲面精度0.012.3.7 工序7 D8平底刀精加工工艺分析1. 由于该槽位要与滑块作滑动配合，配合的精度要求比较高，两者之间不可以太大间隙，以防止注塑料的时候出现漏胶的现象，加工的精度要求比较高。而且滑动要流畅，不能够出现“卡死”，因此，在既要保证配合度高，又要保证运动的流畅性的情况下，需要把表面粗糙度做得比较高。2. 本工序是对与滑块配合的凹槽进行精加工，按照走刀顺序，又可以细分为侧壁加工和底部加工两大部分。由于本工序出现侧壁与底部组合加工，避免由于刀具的侧刃与底刃同时受力使刀具产生产生振动而影响加工表面的质量，因此，选择

14、先加工底部，后加工侧壁。 图25刀路图 图26仿真图 图27仿真图加工参数底部精加工：加工方式曲面铣-精铣水平局域刀具规格D8刀具材质钨钢主轴转速（r/min）3500进给速度（mm/min）500侧向步长6.56切削深度-加工余量底部0 侧壁0.35曲面精度0.01侧壁精加工：加工方式2.5轴开放轮廓铣刀具规格D8刀具材质钨钢主轴转速（r/min）3500进给速度（mm/min）500侧向步长-切削深度6加工余量0曲面精度0.012.3.8 仿真加工最终效果图和实物图图28 仿真加工最终效果图 图29 实际加工最终效果图第三章 上盖电极的编程上盖凹模有CNC加工不到的细小复杂型腔和直角位置所

15、以要设计电极来腐蚀材料来得到所需要的工件。从下图1的高效仿真图可以看到绿色的小部分就是CNC加工不到的地方，所以就设计了图2的电极设计图，共有3个地方要拆电极。 图30 仿真图 图31 电极设计图3.1 毛坯选取：侧抽： 50mm50mm50mm（45#钢）3.2 编程步骤1：提取电极把谷位、槽位拆好，提取电极，然后中健确定变成绿色表示提取电极成功，右键激活电极，把当前的零件隐藏。如图3：图32步骤2：毛坯做毛坯时，对中、匹配大小和倒斜角，倒斜角的目的是给打火花机的人员辨别方向的；把放电坐标X、Y、Z改为整数，余量改为0。如图4：图33步骤3：自动轮廓自动轮廓会把最大的零件轮廓拿出来。步骤4：

16、延伸首先相切延伸1mm，应用；修改方向，选择 “2个方向”，因为有2个开口边，所以就用2个方向。然后，自动闭合起来，应用；选择方向，把电极直接拉到毛坯上。如图5：如图34步骤5：电极坐标添加电极加工时的坐标。如图6：图35步骤6：激活主装配显示毛坯，激活主装配。如图7：图36步骤7：做镜像电极在左边位置1-增加位置-通过增加部件，系统会默认为 “相同电极”，改成“不同电极”就会增加一个电极。然后再找个基准面做镜像，就得到第2个电极了。如图8： 图37 如图看到，因为轮廓较小，道具无法加工得到，所以这部分也要设计电极来放电腐蚀剩余的材料，达到所需要的零件轮廓。当腐蚀凸起来的轮廓，做凹下去的电极时

17、，通常会用到实体拆电极法。同样按照上述步骤得到电极。如下图 图38 图39第四章总体加工工艺策略总结上盖凹模（1） 对于侧壁与底面的组合加工，要先精加工底面（与侧壁保持安全距离）到位，然后精加工侧壁到底。以避免当侧壁加到底时，刀具的侧刃与底刃同时受力，使刀具产生产生振动而影响加工表面的质量。如工序5、工序6。参考图31 图32 图40 先底部后侧壁 图41 先侧壁后底部（2） 加工过程中要注意充分利用大刀开粗小刀清角原则。粗加工要选择直径足够大并有足够的切削能力的刀具，快速去除材料，后用小刀进行清角加工，选用不同大小、不同形状的刀具进行加工，才能提高加工效率、保证加工质量。；精加工尽量要使用较

18、小的刀具，能加工到每一个角落，把工件结构形状完全加工出来。 加工顺序按照：先大刀后小刀、先底部后侧壁、先平面后侧壁。（3） 加工时，若需要修改程序，必须先模拟仿真，确认无误后，重新输入程序到电脑。还有切换到下一工序时，务必谨慎，确认是否需要换刀，开机运行程序时，检查对刀了没有。否则就如图29 ，就是因为忘记对刀导致了工件致命性的错误。而且刀具也损毁浪费。参考文献1程时甘 现代机械制图 电子工业出版社2王卫兵 CimatronE数控编程入门 清华大学出版社，2007-023王卫兵 CimatronE零件模具设计入门 清华大学出版社，2007-044. 孟少农 机械加工工艺手册 机械工业出版社第17页 共17页