1、 毕业设计用纸共 36 页 第 1 页摘要随着科学技术飞速发展和经济竞争的日趋激烈，机械产品的更新速度越来越快，数控加工技术作为先进生产力的代表，在机械及相关行业领域发挥着重要的作用，机械制造的竞争，其实质是数控技术的竞争。本次设计就是胎帽的数控加工工艺与编程，侧重于该零件的工艺分析、加工路线的确定及加工程序的编制。并绘制零件图、加工路线图。用 G 代码编制该零件的数控加工程序，并附以编程尺寸的计算方法，其中零件工艺规程的分析是此次论文的重点和难点。关键词：工艺分析 加工方案 进给路线 控制尺寸毕业设计用纸共 36 页 第 2 页目录摘要-1第一章 前言-2第二章 胎帽加工工艺的分析-42.1
2、 胎帽的零件图 -42.2 胎帽的零件图分析-42.3 定位基准的选择析-52.4 毛坯-52.5 胎帽的技术分析-52,5.1 胎帽工艺方案的拟定-52.5.2 加工顺序-52.5.3 确定工序尺寸-6第三章 加工设备与刀具的选择-73.1 立式加工中心/数控镗铣床 - TK7640/7650-73.2 装夹方案和夹具的选择-73.3 选择刀具-73.3.1 选择数控刀具的原则-73.3.2 选择数控车削用刀具-83.3.3 设置刀点和换刀点-83.4 确定切削用量-93.5 量具的选择-10第四章 胎帽的数控加工-114.1 胎帽走刀路线的确定-114.2 胎帽的数控加工程序-224.3数
3、控加工程序说明-34致辞-35参考文献-36附录-毕业设计用纸共 36 页 第 3 页第一章 前言所加工零件是胎帽的凸模，是铣削类加工的零件，单件生产，结构形状复杂，是适合数控铣削加工的一种典型零件。由零件的简图可知，该零件形状复杂，较难用一般的平面 CAD 软件来绘制，相对应的模具型腔表面也较复杂，采用纯手工制作比较繁，因此采用三维软件来生成零件图，同时利用三维软件的分型功能，生成上下模具，然后利用自动编程软件，对生成的凸模型腔面进行自动编程，再把程序输入数控机床，进行加工，基本达到型面要求，最后进行钳工修模、配模。这样加工过程相对要简单很多，而且效率较高正面反面毕业设计用纸共 36 页 第
4、 4 页第二章 胎帽的加工工艺分析2.1 胎帽的零件图2.2 胎帽的零件图分析1结构分析如图所示胎帽的凸模零件由圆柱面、球面、曲面、平面等构成。2精度分析由于胎帽的表面粗造度要求比较高为 1.6，所以胎帽凸模的所有面要求粗造度应高于 1.6，由于胎帽的材料为工程塑料，考虑到塑料的伸缩率为 0.5-0.6mm，由于凹模的粗造度要求比较高，所以用数控机床加工的曲面很难达到要求，需要模具钳工对模具进行抛光修模。还有模具的拐角部分用数控机床的刀具很难加工，还需要用电级进行加工，所以数控铣床精加工时需留 0.02-0.05mm 的加工余量给钳工进行抛光等后处理。3结构工艺性分析构成胎帽凸模的几何元素的条
5、件充分，几何模型复杂、完善、光滑。毕业设计用纸共 36 页 第 5 页2.3 定位基准选择由于胎帽的凸模是单件生产，不便于设计专用夹具，所以选用毛坯底面钻孔攻螺纹吊工装板作为夹具，以底面和压板作为定位基准，板料底面约束工件 Z 轴,移动X、Y 轴旋转三个自由度，后表面约束 Y 轴、移动 Z 轴旋转两个自由度。X 轴移动作为对刀自由度2.4 毛坯简介：特性 :真空脱气、钢质纯净，适合要求抛光或蚀纹加工塑胶模；经锻轧制加工、组织致密，100%超声波检验，无气孔、针眼缺陷； 预硬状态供货，不需再热处理可直接用于模具加工，缩短工期。 用途 :热塑性塑胶注塑模具，挤压模具； 热塑性塑料吹塑模具； 重载模
6、具的主要部件； 结构制件； 常用制造电视机壳、洗衣机、冰箱内壳、水桶等。 使用方法 :直接制模 已预先硬化处理至 260-320HB，可直接用于制模加工，并具有尺寸稳定性好的特点，预硬钢材可满足一般用途需求，模具寿命可达到 50 万模次。 加硬处理 :为提高模具寿命达到 80 万模次以上，可对预硬钢实施淬火加低温回火的加硬方式来实现。淬火时先在 500-600预热 2-4 小时，然后在 850-880保温一定时间（至少 2 小时） ，放入油中冷却至 50-100出油空冷，淬火后硬度可达 50-52HRC，为防止开裂应立即进行 200低温回火处理，回火后，硬度可保持48HRC 以上。该胎帽的材料
7、为 P20+Ni 高级预硬塑料模具钢， 450450802.5 胎帽的技术分析2.5.1 胎帽工艺方案的拟定通过查阅数控加工工艺教科书和操作加工的经验，得出各部位的加工方案粗铣半精铣精铣电脉冲抛光2.5.2 加工顺序（工步顺序）该工序的工步有五步：粗、半精、精铣削、抛光、修模等加工模具，根据先粗后精原则：工步 1：粗铣削加工模具加工内容是整个模具，由于模具的造型比较复杂所以用的是 UGCAM 对加工的模具进行编程，对模具进行加工，整个零件留 0.8mm 的余量,此次粗加工分三步进行，第一次粗加工选用 35R5 的圆鼻刀，切削的力比较大能够满足粗加工的要求，去除大量的加工余量，第二次粗加工用的是
8、 16R0.8 的立铣刀，加工的部位是第一把刀的残余加工，为后面的半精加工做好准备。第三把刀选用的是 8 的端面立铣刀，加工的部位是前两吧到加工不到的小的部位。工步 2：半精铣削加工模具加工内容是整个模具，用的是 UGCAM 对加工的模具进行编程，对模具进行加工，毕业设计用纸共 36 页 第 6 页整个零件留 0.3mm 的余量。此道工步分三次加工，先加工所有的侧壁,选用 6 的端面立铣刀；再加工所有的球面及曲面，选用 4R2 球刀；再加工内圆腔侧面选用 4R2球刀。工步 3：精铣削加工模具加工内容是整个模具，用的是 UGCAM 对加工的模具进行编程，对模具进行加工，除了部分球面 留 0.05
9、mm 的余量留给模具钳工进行抛光等后处理，其余的地方不留余量。工步 4：电脉冲加工加工内容是：数控机床加工不到的部分拐角用电脉冲进行加工。工步 5： 抛光等后处理加工内容：用数控机床加工的部分球面的表面粗造度达不到要求，需要进一步的抛光等后处理。2.5.3 确定工序尺寸因为用 UGCAM 对模具进行编程,然后对其进行加工,所以工序尺寸由 UG 软件控制。粗加工留 0.5mm 的加工余量，半精加工留 0.2mm 的加工余量，精加工时曲面留 0.02mm 的加工余量给钳工进行抛光、修配等后处理，底面、平面、圆台侧面、圆腔侧面不留加工余量。毕业设计用纸共 36 页 第 7 页第三章 加工设备与刀具的
10、选择3.1.立式加工中心/数控镗铣床 - TK7640/7650主要技术参数：TK7640 TK7650工作台尺寸（长 X 宽）: 800X400mm 900X500mm工作台行程（X 向）: 600mm 600mm工作台行程（Y 向）: 400mm 500mm主轴头垂直行程（Z 向）: 600mm 500mm主轴端面距工作台面距离: 180-780mm 180-680mm主电机功率: 5.5kw 5.5kw主轴转速范围（无级调速）: 63-3000r/min 63-3000r/min主轴最大输出扭距: 150NM 150NM主轴最大轴向抗力: 10000N 10000N快速移动速度（X、Y、
11、Z 方向）: X、 Y:12m/min Z:6m/minX、 Y:12m/min Z:6m/min进给速度范围: 1-2500mm/min 1-2500mm/min工作台承重: 400kg 400kg刀柄: BT40 BT40坐标定位精度: X:0.025,Y/Z:0.022 X:0.025,Y/Z:0.022重复定位精度: X:0.015,Y/Z:0.012 X:0.015,Y/Z:0.012坐标控制: 三轴控制 三轴控制数控系统: SIEMENS 802D SIEMENS 802D3.2 装夹方案和夹具的选择由于胎帽的凸模是单件生产不便于设计专用夹具，价格昂贵，所以选用毛坯底面钻孔攻丝吊工
12、装板作为夹具，以底面和压板作为定位基准，板料底面约束工件 Z 轴移动 X、Y 轴旋转三个自由度，后表面约束 Y 轴移动 Z 轴旋转两个自由度。X 轴移动作为对刀自由度。3.3 选择刀具3.3.1 选择数控刀具的原则刀具寿命与切削用量有密切关系。在制定切削用量时，应首先选择合理的刀具寿毕业设计用纸共 36 页 第 8 页命，而合理的刀具寿命则应根据优化的目标而定。一般分最高生产率刀具寿命和最低成本刀具寿命两种，前者根据单件工时最少的目标确定，后者根据工序成本最低的目标确定。 选择刀具寿命时可考虑如下几点根据刀具复杂程度、制造和磨刀成本来选择。复杂和精度高的刀具寿命应选得比单刃刀具高些。对于机夹可
13、转位刀具，由于换刀时间短，为了充分发挥其切削性能，提高生产效率，刀具寿命可选得低些，一般取 15-30min。对于装刀、换刀和调刀比较复杂的多刀机床、组合机床与自动化加工刀具，刀具寿命应选得高些，尤应保证刀具可靠性。车间内某一工序的生产率限制了整个车间的生产率的提高时，该工序的刀具寿命要选得低些当某工序单位时间内所分担到的全厂开支 M 较大时，刀具寿命也应选得低些。大件精加工时，为保证至少完成一次走刀，避免切削时中途换刀，刀具寿命应按零件精度和表面粗糙度来确定。与普通机床加工方法相比，数控加工对刀具提出了更高的要求，不仅需要冈牲好、精度高，而且要求尺寸稳定，耐用度高，断和排性能坛同时要求安装调
14、整方便，这样来满足数控机床高效率的要求。数控机床上所选用的刀具常采用适应高速切削的刀具材料(如高速钢、超细粒度硬质合金)并使用可转位刀片。33. 2 选择数控车削用刀具数控车削车刀常用的一般分成型车刀、尖形车刀、圆弧形车刀以及三类。成型车刀也称样板车刀，其加工零件的轮廓形状完全由车刀刀刃的形伏和尺寸决定。数控车削加工中，常见的成型车刀有小半径圆弧车刀、非矩形车槽刀和螺纹刀等。在数控加工中，应尽量少用或不用成型车刀。尖形车刀是以直线形切削刃为特征的车刀。这类车刀的刀尖由直线形的主副切削刃构成，如 90内外圆车刀、左右端面车刀、切槽(切断)车刀及刀尖倒棱很小的各种外圆和内孔车刀。尖形车刀几何参数(
15、主要是几何角度)的选择方法与普通车削时基本相同，但应结合数控加工的特点(如加工路线、加工干涉等)进行全面的考虑，并应兼顾刀尖本身的强度。二是圆弧形车刀。圆弧形车刀是以一圆度或线轮廓度误差很小的圆弧形切削刃为特征的车刀。该车刀圆弧刃每一点都是圆弧形车刀的刀尖，应此，刀位点不在圆弧上，而在该圆弧的圆心上。圆弧形车刀可以用于车削内外表面，特别适合于车削各种光滑连接(凹形)的成型面。选择车刀圆弧半径时应考虑两点车刀切削刃的圆弧半径应小于或等于零件凹形轮廓上的最小曲率半径，以免发生加工干浅该半径不宜选择太小，否则不但制造困难，还会因刀尖强度太弱或刀体散热能力差而导致车刀损坏。3.3.3 设置刀点和换刀点
16、刀具究竟从什么位置开始移动到指定的位置呢?所以在程序执行的一开始，必须确定刀具在工件坐标系下开始运动的位置，这一位置即为程序执行时刀具相对于工件运动的起点，所以称程序起始点或起刀点。此起始点一般通过对刀来确定，所以，该点毕业设计用纸共 36 页 第 9 页又称对刀点。在编制程序时，要正确选择对刀点的位置。对刀点设置原则是:便于数值处理和简化程序编制。易于找正并在加工过程中便于检查，引起的加工误差小。对刀点可以设置在加工零件上，也可以设置在夹具上或机床上，为了提高零件的加工精度，对刀点应尽量设置在零件的设计基准或工艺基谁上。实际操作机床时，可通过手工对刀操作把刀具的刀位点放到对刀点上，即“刀位点
17、”与“对刀点”的重合。所谓“刀位点”是指刀具的定位基准点，车刀的刀位点为刀尖或刀尖圆弧中心。平底立铣刀是刀具轴线与刀具底面的交点。球头铣刀是球头的球心，钻头是钻尖等。用手动对刀操作，对刀精度较低，且效率低。而有些工厂采用光学对刀镜、对刀仪、自动对刀装置等，以减少对刀时间，提高对刀精度。加工过程中需要换刀时，应规定换刀点。所谓“换刀点”是指刀架转动换刀时的位置，换刀点应设在工件或夹具的外部，以换刀时不碰工件及其它部件为准。 综上所述：工步号工步内容刀具号1 粗铣胎帽凸模 T012 粗铣胎帽凸模 T023 粗铣胎帽凸模 T034 半精铣胎帽凸模所有平面 T045 半精铣胎帽凸模曲面 T056 半精
18、铣胎帽凸模圆台侧壁 T067 半精铣胎帽凸模 8 个小圆腔 T038 精铣胎帽凸模底平面 T079 精铣胎帽凸模 10 个圆腔底平面 T0710 精铣胎帽凸模部分槽 T0811 精铣胎帽凸模曲面 T0512 精铣胎帽凸模圆台侧壁 T0613 半精铣胎帽凸模 8 个小圆腔 T033.4 确定切削用量 数控编程时，编程人员必须确定每道工序的切削用量，并以指令的形式写人程序中。切削用量包括主轴转速、背吃刀量及进给速度等。对于不同的加工方法，需要选用不同的切削用量。切削用量的选择原则是:保证零件加工精度和表面粗糙度，充分发毕业设计用纸共 36 页 第 10 页挥刀具切削性能，保证合理的刀具耐用度，并充
19、分发挥机床的性能，最大限度提高生产率，降低成本。1粗铣削加工模具所用刀具为 T01，圆鼻刀，刀具直径 35，型号是 CRT-6R35200 刀齿数为 3，加工余量为 0.5mm。因为加工量比较大，所以要几次走刀才能切除全部余量，背吃刀量为 0.5，因为为平底立铣刀铣平面，选择刀具重合度为 80%，即行距为 26mm。根据 FANUC 数控铣床加工中心一书表 2-1 查得，硬质合金刀片每齿进给量为 0.07mm，在此因为表面粗糙度要不高，切削速度取 27m/min，因此 S=100027/16=537(r/min)。2精铣轮廓工步号 工步名称 刀具号或刀具名称切削速度或主轴转速(r/min)进给
20、量或进给速度(mm/min)背吃刀量1 铣圆台及底面 T02 2500 1000 0.152 铣削加工球面 T03 3000 1500 0.153 铣削圆台侧面 T05 7000 1000 0.15根据上述分析，填写数控加工工序卡片（附表 2） 、数控加工刀具卡片（附表 3） 、数控加工进给路线图（附表 4）35 量具的选择一种测量长度、内外径、深度的量具。游标卡尺由主尺和附在主尺上能滑动的游标两部分构成。若从背面看，游标是一个整体。主尺一般以毫米为单位，而游标上则有 10、20 或 50 个分格，根据分格的不同，游标卡尺可分为十分度游标卡尺、二十分度游标卡尺、五十分度格游标卡尺等。游标卡尺的主尺和游标上有两副活动量爪，分别是内测量爪和外测量爪，内测量爪通常用来测量内径，外测量爪通常用来测量长度和外径。深度尺与游标尺连在一起，可以测槽和筒的深度综上所述：胎帽的量具需要用到游标卡尺。
