游戏手柄注塑模具的设计、加工分析和型腔模具加工.doc

摘 要 0 编号 淮安信息职业技术学院淮安信息职业技术学院 毕毕业业论论文文 题 目 游戏手柄注塑模具的设计 加工分析和型腔模具加工 学生姓名 学 号 系 部 系 专 业数控技术 班 级 指导教师 顾问教师 二 一二年六月 摘摘 要要 本文主要介绍了数控技术的发展和 UG 软件的特点 并应用 UG 软件完成了 游戏手柄外壳注模的三维造型和模具型腔的数控加工等 由此我们首先对游戏 手柄注模模具的结构特征和工艺进行了仔细的分析 然后确定了一套合理的加 工方案 加工方案要求简单 合理 操作方便 并能保证零件的加工质量 通过对游戏手柄注模外壳的加工工艺分析之后 将会选用铣床来进行加工 完成 缩短加工时间 提高加工质量 取得较好的效益等 数控铣床的编程可 以使用手动与自动两种方式 由于本论文使用的是 UG 软件的自动编程 所以 我选择的后者 关键词关键词 游戏手柄注模 注模造型设计 数控加工 UG 自动编程 目 录 目目 录录 摘 要 I 目 录 II 第一章 绪论 1 1 1 数控知识简介 1 1 2 本课题研究的背景 1 1 3 本课题研究的内容 1 1 4 本论文所做的工作 1 第二章 游戏手柄的注塑模具的造型设计 2 2 1 游戏手柄上壳注模模型的分析 2 2 2 游戏手柄外壳注模设计 2 2 2 1 游戏手柄上壳的模具造型设计 2 2 2 2 游戏手柄下壳的注模造型设计 7 2 3 按键的造型设计 8 2 3 1 左键的造型 8 2 3 2 中键的造型 10 2 3 3 按键 A 的造型 11 2 3 4 按键 B C D 的造型 12 2 3 5 手柄按键注模分模 13 第三章 游戏手柄型腔模具数控加工工艺分析 15 3 1 游戏手柄上壳下模的外形设计 15 3 2 游戏手柄上壳下模的型腔模具的数控加工工艺分析与设计 15 3 2 1 游戏手柄上壳下模型腔模具的外形分析 15 3 2 2 游戏手柄上壳型腔模具加工零件毛坯的确定 15 3 2 3 确定加工顺序 15 3 2 4 刀具选择 16 3 2 5 主轴切削用量的选用 17 3 2 6 数控铣床的选用 18 3 2 7 夹具的选用 18 3 2 8 加工工艺路线的制定 18 3 2 9 机械加工工艺卡片 19 第四章 模具型腔加工 22 4 1 游戏手柄型腔模具上壳上模加工 22 4 1 1 粗加工 22 目 录 4 1 2 半精加工 24 4 1 3 精加工 27 4 1 4 仿真加工 30 4 1 5 进行比较 30 4 2 游戏手柄上壳下模型腔模具加工 31 4 2 1 一次粗加工 31 4 2 2 二次粗加工 34 4 2 3 轮廓半精加工 34 4 2 4 平面精加工 36 4 2 5 竖直面精加工 37 4 2 6 圆弧面精加工 38 4 2 7 清根 38 4 2 8 按键部分精加工 39 4 2 9 仿真加工 39 4 2 10 比较 40 4 2 11 按键部分加工说明 40 4 3 游戏手柄下壳上模型腔模具加工 41 4 4 游戏手柄下壳下模型腔模具加工 41 4 5 游戏手柄按键模具加工 42 第五章 总结与展望 43 5 1 本文总结 43 5 2 将来展望 43 致 谢 44 参考文献 45 学院毕业设计论文 0 第一章 绪论 1 11 1 数控知识简介数控知识简介 数控技术是数字控制 NC Numerical Control 技术的简称 它是一种 用数字化的信息 数字 字母和符号 对某一工作过程进行可编程的自动控制 技术 它是数控技术的载体 它是相对于模拟控制而言的 数控机床是指应用数控技术对机床加工过程进行控制的机床 具体地说 凡是将刀具相对于工件的移动轨迹和相关的工艺信息用代码进行编程 然后送 入数控系统经过数字运算 处理 并通过高性能的驱动单元控制机床的刀具与 工件的相对运动 加工出所需工件的一类机床即为数控机床 1 21 2 本课题研究的背景本课题研究的背景 游戏手柄上下壳注模模具来源于淮安盛科智能有限公司 该零件凸台上的 两个孔起主要作用 左边孔是安装上下左右按键 右边孔则安装 A B C D 按键 该零件在车间单件生产 本文根据游戏手柄上壳注模模具的零件图 全 面合理的进行工艺分析和进行数控编程 1 31 3 本课题研究的内容本课题研究的内容 游戏手柄注模模具的加工工艺与编程为本课题的研究内容 对此研究查阅 的大量的资料 首先明白机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状 尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度 粗糙度等的零件 1 41 4 本论文所做的工作本论文所做的工作 本文根据游戏手柄上壳注模模具零件的图纸及技术要求 选择合适的毛坯 确定定位基准 制定走到路线 选择合适的刀具 确定切削用量 在所选的机 床上加工零件 最后用自动来编制零件的程序 具体如下所列 1 运用绘图软件绘制完整的零件图 要求零件图纸表述正确 标注清晰 绘图规范 2 对零件的数控工艺进行详细的分析 审查零件图纸的完整性和结构合理 性 分析零件的技术要求 包括加工表面的尺寸精度要求 相互位置精度要求 形状精度要求和表面质量要求等 3 制定零件的加工路线 划分零件的加工工序 加工工步 4 合理的选择加工设备 加工刀具和夹具 制定装夹方案 5 制定零件的工序卡片及刀具卡片 6 运用手工或自动编程编写该零件数控加工程序 第一章 绪论 1 第二章第二章 游戏手柄的注塑模具的造型设计游戏手柄的注塑模具的造型设计 2 12 1 游戏手柄上壳注模模型的分析游戏手柄上壳注模模型的分析 在设计之前要对游戏手柄注模模型进行结构分析 对各个部位的尺寸要进 行测量 由于游戏手柄模型是塑料制品所以要考虑在模压的时候所产生的各种 问题 还要对塑料制品的结构工艺性进行分析也是必须考虑的 游戏手柄模型 如下图所示 游戏手柄实体模型 2 22 2 游戏手柄外壳注模设计游戏手柄外壳注模设计 2 2 12 2 1 游戏手柄上壳的模具造型设计游戏手柄上壳的模具造型设计 1 打开界面 先打开 UG 软件 图 2 1 是 UG 软件工作窗口 在点击 新建 命令 来新 建一个新的文件 在点击 建模 命令进入建模状态 然后点击 命令 选择 XY 平面做工作平面进行画草图 如图 2 1 所示 图 2 1UG 软件工作界面 图 2 2 草图 2 画出零件草图 点击 命令 画手柄上壳的俯视草图 然后点击完成草图 如图 2 2 所示 3 草图拉伸 学院毕业设计论文 2 点击完成草图 把草图进行拉伸 拉伸距离为 6 00mm 在拉伸的图形上 按照模型尺寸进行边倒圆 倒圆半径为 5 00 mm 如图 2 3 所示 4 创建凸台 点击在台上建两个凸台 两个凸台直径都为 28 00mm 高度为 2 00mm 如图 2 4 所示 图 2 3 拉伸和倒角 图 2 4 创建凸台 5 抽壳 点击进行抽壳 以底面为冲裁面 厚度为 2 00mm 进行抽壳 如图 2 5 所示 6 创建简单孔 点击 完成孔的操作 如图 2 6 所示 图 2 5 抽壳 图 2 6 创建孔 7 画草图 点击 进入草图 插入椭圆和完成草图 完成后如图 2 7 所示 8 拉伸求差 点击 完成拉伸求差 完成后如图 2 8 所示 第二章 游戏手柄的注塑模具的造型设计 1 图 2 7 草图 图 2 8 拉伸求差 9 边倒圆 点击 完成边倒圆 倒圆半径分别为 5 00mm 2 00mm 完成后如图 2 9 所示 图 2 9 倒圆 10 拉伸求差 这一步为了减少装配间隙 能够更好的完成装配 所以增加这一操作 下 壳同样有这一步 调出轮廓草图 向里偏置 1 00mm 用这草图拉伸求差 最 后 对壳内进行倒圆 半径为 5 00mm 完成上壳的造型 完成后如图 2 10 所示 图 2 10 拉伸求差 11 抽取片体和延伸 对模型进行抽取 在插入下拉菜单中选择抽取命令 对手柄上壳模型抽取 上模的片体 对片体的外面进行扩大 插入 有界平面 修剪片体 再点击 对所有片体进行缝合 如图 2 11 所示 学院毕业设计论文 2 图 2 11 抽取的片体 图 2 12 草图 12 画草图 点击进入草图 选择草图平面为 XC YC 平面 单击确定按钮进入草图模 式 完成后如图 2 12 所示 13 拉伸实体进行分模 点击进入拉伸命令 拉伸面上的边在插入平面选择 XY 平面为主平面 对 极限进行设置 结束选择对称值 然后选择偏置距离 20 00mm 点击确定 如图 2 13 所示 图 2 13 拉伸实体 14 修剪体 点击命令修剪刚拉伸出来的实体 选择实体为目标 选择片体为刀具 如图 2 14 所示 第二章 游戏手柄的注塑模具的造型设计 3 图 2 14 修剪体 图 2 15 上壳上模 15 完成分模 把片体移到 61 层 上壳的上模分模成功 得到上模如图 2 15 所示 16 下模分模过程跟上模大同小异 过程如下 1 抽取片体和延伸 对模型进行抽取 在插入下拉菜单中选择抽取命令 对手柄上壳模型抽取 下模的片体 对片体的外面进行扩大 插入 裁剪 修剪与延伸 再点击对 所有片体进行缝合 如图 2 16 所示 图 2 16 抽取的片体 图 2 17 草图 2 画草图 点击进入草图 选择草图平面为 XC YC 平面 单击确定按钮进入草图模 式 完成后如图 2 17 所示 3 拉伸实体 点击进入拉伸命令 拉伸面上的边在插入平面选择 XY 平面为主平面 对 极限进行设置 结束选择对称值 然后选择偏置距离 20 00mm 点击确定 如图 2 18 所示 学院毕业设计论文 4 图 2 18 拉伸实体 4 修剪体 点击命令修剪刚拉伸出来的实体 选择实体为目标 选择片体为刀具 如图 2 19 所示 图 2 19 修剪体 图 2 20 上壳下模 5 完成分模 把片体移到 61 层 上壳的下模分模成功 得到下模如图2 20 所示 2 2 22 2 2 游戏手柄下壳的注模造型设计游戏手柄下壳的注模造型设计 1 画零件草图 首先点击进入草图画出图形 如图 2 21 所示 2 拉伸零件草图 点击拉伸命令进行拉伸操作 拉伸距离为 7 00mm 如图 2 22 所示 第二章 游戏手柄的注塑模具的造型设计 5 图 2 21 草图 图 2 22 拉伸 3 抽壳 点击 对实体进行抽壳操作 以底面为冲裁面 抽壳厚度为 2 00mm 如 图 2 23 所示 4 倒圆 点击下壳外部进行倒圆处理 倒圆半径为 4 50mm 如图 2 24 所示 图 2 23 抽壳 图 2 24 倒圆 再对下壳内部进行倒圆操作 倒圆半径为 3 00mm 如图 2 25 所示 5 偏置曲线 调出草图图层 点击对草图进行偏置操作 向外偏置距离为 1 00mm 如图 2 26 所示 图 2 25 倒圆 图 2 26 偏置曲线 6 拉伸求差 这一步和上一步为了能减少装配间隙 使上壳跟下壳能够更好的完成装配 增加这 2 步 最后 点击进入拉伸命令 对偏置出来的那条曲线进行拉伸求 差操作 进行偏置设置 偏置两侧 开始距离为 0 00mm 结束为 1 00mm 并进行布尔求差 完成游戏手柄下壳的造型 如图 2 27 所示 学院毕业设计论文 6 图 2 27 拉伸求差 7 7 手柄上 下壳注模分模 手柄上 下壳注模分模 下壳的分模过程比较简单 运用抽取 有界平面 修剪片体 拉伸 修剪 体等命令完成分模 附上上 下壳注模 如图 2 28 2 29 所示 图 2 28 下壳上模 图 2 29 下壳下模 2 32 3 按键的造型设计按键的造型设计 2 3 12 3 1 左键的造型左键的造型 1 画零件草图 图 2 30 草图 图 2 31 拉伸求和 点击进入草图画出图形 如图 2 30 所示 2 拉伸求和 点击拉伸命令进行拉伸操作 直径为 20 00mm 圆拉伸距离为 3 50mm 直径为 21 00mm 圆拉伸距离为 0 50mm 方向相反 并求和 如图 2 31 所示 3 再画零件草图并拉伸求和 点击进入草图画出图形 如图 2 32 所示 点击拉伸命令进行拉伸操 作 选择外轮廓那条线 拉伸距离为 4 00mm 并布尔求和 然后对 4 个三角 形进行拉伸求差 开始距离为 3 90mm 结束为 5 00mm 并布尔求差 完 成后如图 2 33 所示 第二章 游戏手柄的注塑模具的造型设计 7 图 2 32 草图 图 2 33 拉伸求和 4 画零件草图并回转 点击进入草图画出图形 如图 1 34 所示 点击回转命令进行回转操作 截面线选择草图里那条圆弧 矢量选择 Z 轴 并进行布尔求和 如图 1 35 所示 图 2 34 草图 图 2 35 回转求和 5 倒圆 点击对实体进行倒圆 高亮显示部分倒圆半径为 0 50mm 如图 2 36 所示 其他部分倒圆半径为 0 10mm 如图 2 37 所示 图 2 36 倒圆 图 2 37 倒圆 6 抽壳 点击对实体进行抽壳操作 以底面为冲裁面 抽壳厚度为 1 20mm 如 图 1 38 所示 学院毕业设计论文 8 图 2 38 抽壳 图 2 39 草图 2 3 22 3 2 中键的造型中键的造型 1 画零件草图 点击进入草图 画出零件草图 并偏置草图 如图 2 39 所示 2 拉伸零件草图 点击拉伸命令进行拉伸操作 小椭圆拉伸距离为 4 00mm 大椭圆拉伸 距离为 0 50mm 方向相反 并求和 如图 2 40 所示 图 2 40 拉伸求和 图 2 41 倒圆 3 倒圆 点击对实体进行倒圆 顶部倒圆半径为 0 50mm 底部倒圆半径为 0 1mm 如图 2 41 所示 4 抽壳 点击对实体进行抽壳操作 以底面为冲裁面 抽壳厚度为 1 20mm 如 图 2 42 所示 图 2 42 抽壳 2 3 32 3 3 按键按键 A A 的造型的造型 1 画零件草图 第二章 游戏手柄的注塑模具的造型设计 9 点击进入草图画出图形 如图 2 43 所示 图 2 43 草图 图 2 44 拉伸求和 2 拉伸零件草图 点击 拉伸命令进行拉伸操作 直径为 8 00mm 圆拉伸距离为 4 00mm 直径为 8 40mm 圆拉伸距离为 0 50mm 方向相反 并求和 如图 2 44 所示 3 倒圆 点击对实体进行倒圆 顶部倒圆半径为 0 50mm 底部倒圆半径为 0 10 mm 如图 2 45 所示 图 2 45 倒圆 图 2 46 文本属性 4 创建文本 点击插入 曲线 文本 进行创建文本 类型为 平面的 放置点在坐标 中心 高度宽度都是 3 00mm 文本属性如图 2 46 所示 点击确定 完成后 如图 2 47 所示 图 2 47 创建文本 图 2 48 倒圆 5 拉伸零件草图并求差 点击拉伸命令进行拉伸操作 选择 A 轮廓线 开始距离为 3 90mm 结 束为 5 00mm 并布尔求差 点击确定 然后对它进行倒圆 倒圆半径为 0 1mm 完成后如图 2 48 所示 学院毕业设计论文 10 6 抽壳 点击对实体进行抽壳操作 以底面为冲裁面 抽壳厚度为 1 20mm 完 成 A 键的造型 如图 2 49 所示 图 2 49 抽壳 图 2 50 B 键实体 2 3 42 3 4 按键按键 B C DB C D 的造型的造型 B 键 C 键 D 键的造型跟 A 键的方法基本相同 就是在创建文本的时候文 本内容改下就可以 所以不多做介绍了 B 键 C 键 D 键 如图 2 50 图 2 51 图 2 52 所示 图 2 51 C 键实体 图 2 52 D 键实体 2 3 52 3 5 手柄按键注模分模手柄按键注模分模 按键的分模过程跟外壳分模过程基本上是一样的 运用抽取面 修剪与延伸 拉伸 修剪 求差等命令完成的 在这里就不多介绍了 1 左键分模 附上左键上下模 如图 2 53 图 2 54 所示 第二章 游戏手柄的注塑模具的造型设计 1 图 2 53 左键下模 图 2 54 左键上模 2 中键分模 附上中键上下模 如图 1 55 图 1 56 所示 图2 55 中键下模 图2 56 中键上模 3 按键 A B C D 分模 附上按键 A B C D 上下模 如图 2 57 图 2 58 图 2 59 图 2 60 图 2 61 图 2 62 图 2 63 图 2 64 所示 图 2 57 A 键下模 图 2 58 A 键上模 图 2 59 B 键下模 图 2 60 B 键上模 学院毕业设计论文 2 图 2 61 C 键下模 图 2 62 C 键上模 图 2 63 D 键下模 图 2 64 D 键上模 学院毕业设计论文 0 第三章第三章 游戏手柄型腔模具数控加工工艺分析游戏手柄型腔模具数控加工工艺分析 3 13 1 游戏手柄上壳下模的外形设计游戏手柄上壳下模的外形设计 游戏手柄上壳下模外形设计图 3 1 3 23 2游戏手柄上壳下模的型腔模具的数控加工工艺分析与设计游戏手柄上壳下模的型腔模具的数控加工工艺分析与设计 3 2 13 2 1 游戏手柄上壳下模型腔模具的外形分析游戏手柄上壳下模型腔模具的外形分析 游戏手柄是一种常见电子游戏机的部件 通过操纵其按钮等 实现对电 脑上模拟角色等的控制 手柄设计左侧为方向键 右侧有4 个功能键 顶 端有两个按键 3 2 23 2 2 游戏手柄上壳型腔模具加工零件毛坯的确定游戏手柄上壳型腔模具加工零件毛坯的确定 根据第一章中图 2 1 草图可以确定游戏手柄的长为 100mm 宽 40mm 图 1 3 1 4 可以确定上壳的高度为 8mm 图 3 1 可以确定下壳的高度为 9mm 可以选 定毛坯为 115 70 30 的铝材料 3 2 33 2 3 确定加工确定加工顺序顺序 加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量 生产效率和加工成本 因此 我们必须很好的分析零件图 分析加工工艺路线以确定最好 最高效率的加工 顺序 第三章 游戏手柄型腔模俱数控加工工艺分析 1 一般情况一个零件的加工顺序应按照基面先行 先面后孔 先主后次 先 粗后精的原则来确定 因此 根据模型图可知其加工顺序为先外形轮廓开粗和 表面 大面积挖槽开粗 然后对上一步进行精铣 其次是对中小形的槽进行粗精 加工 最后是孔系加工 3 2 43 2 4 刀具选择刀具选择 刀具的选择和切削用量的确定是数控加工工艺的重要内容 它不仅影响数 控机床的加工效率 而且直接影响加工质量 加工刀具必须适应数控机床高速 高效和自动化程度高的特点 一般包括 通用刀具 通用连接刀柄及少量专用刀柄 刀柄要连接刀具并装在机床动力头 上 因此已逐渐标准化和系列化 数控刀具的分类有多种方法 根据刀具的结 构可分为 整体式 镶嵌式 采用焊接或机夹式连接 根据制造刀具所用的材 料可分为 高速钢刀具 硬质合金刀具 金刚石刀具 其它材料刀具 如陶瓷刀 具 立方氮化硼刀具等 为了适应数控机床对刀具耐用 稳定 易调 可换等 地要求 近几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用 在数量上达到整个数控刀 具的 30 40 金属切除量占总数的 80 90 数控刀具与普通机床上所用的刀具相比 有许多不同的要求 主要有以下 特点 1 刚性好 尤其是粗加工刀具 精度高 抗震及热变形小 2 互换性好 便于快速换刀 3 寿命高 切削性能稳定 可靠 4 刀具的尺寸便于调整 以减少换刀调整时间 5 刀具应能可靠地断屑或卷屑 以利于切屑的排除 6 系列化 标准化 以利于编程和刀具管理 以下是常用的铣刀种类 圆柱形铣刀 一般用于加工较窄的平面 立铣刀 用于加工各种凹槽 台阶面及成形表面 其主切削刃位于圆周 面上 端面上的切削刃是副切削刃 因此切削时一般不宜沿轴线方向进 给 键槽铣刀 用于加工封闭键槽 外形类似于立铣刀 有两个齿 端面切 削刃为主切削刃 圆周的切削刃是副切削刃 模具铣刀 属于立铣刀类 主要用于加工模具型腔或凸模成行表面 本设计中的注模模具是铝合金的 所以选用硬质合金刀具即可 刀具选择 有 12R0 8 飞刀 10 8 4 2 硬质合金立铣刀 R3 R1 5 球刀 16R0 8 飞刀 第三章 游戏手柄型腔模俱数控加工工艺分析 1 12R0 8 飞刀粗铣 半精加工轮廓 10 立铣刀用于下壳上模的底面精加 工 8 用于平面的精加工 4 小平面和平缓面的精加工 2 用于按键部分 的精加工 R3 球刀用于平缓面精加工 R1 5 球刀用于清根 16R0 8 飞刀用于 游戏手柄下壳上模的开粗 3 2 53 2 5 主轴切削用量的选用主轴切削用量的选用 合理选择切削用量的原则是 粗加工时 一般以提高生产率为主 但也 应考虑经济性和加工成本 半精加工和精加工时 应在保证加工质量的前提下 兼顾切削效率 经济性和加工成本 具体数值应根据机床说明书 切削用量手 册 并结合经验而定 具体要考虑以下几个因素 1 切削深度 t 在机床 工件和刀具刚度允许的情况下 t 就等于加工 余量 这是提高生产率的一个有效措施 为了保证零件的加工精度和表面粗糙 度 一般应留一定的余量进行精加工 数控机床的精加工余量可略小于普通机 床 2 切削宽度 L 一般 L 与刀具直径 d 成正比 与切削深度成反比 经济 型数控机床的加工过程中 一般 L 的取值范围为 L 0 6 0 9 d 3 切削速度 v 提高 v 也是提高生产率的一个措施 但 v 与刀具耐用度 的关系比较密切 随着 v 的增大 刀具耐用度急剧下降 故 v 的选择主要取决 于刀具耐用度 另外 切削速度与加工材料也有很大关系 例如用立铣刀铣削 合金刚 30CrNi2MoVA 时 v 可采用 8m min 左右 而用同样的立铣刀铣削铝合 金时 v 可选 200m min 以上 4 在选择主轴的转速时 首先查看切削用量手册 在切削用量手册中确 定切削速度和每齿的进给量 然后按照公式和 Vf nZfz 计算主轴转 w c d v n 1000 速与进给速度的大小 主轴转速主要根据允许的切削速度选取 而刀具的切削速度主要根据已经 选定的背吃刀量 进给量 刀具的耐用度来 工件材料的强度和硬度以及切削 加工性来选取 而切削速度与主轴转速的关系如下公式所示 式中 切削刃选定点处所对应的工件或刀具的最大回转直径 单位为 mm w d n 主轴转速 单位为 r min 切削速度 单位为 m min c v 12 立铣刀 同 1 可以计算出 粗铣时主轴转速取 铣削外轮廓总深度为 9mm 粗铣时分沉铣削深度 为 8 8mm n 1000V 3 14 do 1000 60 3 14 12 1612r min 进给速度 Vf nZfz 1500 所以粗加工速度可按经验可选 2000r min 8 4 2 的立铣刀可取 学院毕业设计论文 2 800r min 精铣时主轴转速取 铣削深度 0 2mm min 5 2388 1614 3 12010001000 0 r d V n 所以主轴转速 n 取 2500r min 进给量 f V min1000mmnzfV zf 5 进给速度 vF vF 应根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具 和工件材料来选择 vF 的增加也可以提高生产效率 加工表面粗糙度要求低时 vF 可选择得大些 在加工过程中 vF 也可通过机床控制面板上的修调开关进行 人工调整 但是最大进给速度要受到设备刚度和进给系统性能等的限制 3 2 6 6 数控铣床的选用数控铣床的选用 1 数控铣床的分类 数控铣床的种类很多 常用的分类方法有以下两种 1 主轴的分布形式分类 立式数控铣床 立式数控铣床的主轴轴线垂直于水平面 它是铣床中数量 最多的一种 应用范围也最广 立式数控铣床中又以三坐标 X Y Z 联动的数 控铣床居多 卧式数控铣床 卧式数控铣床的主轴轴线平行于水平面 为了扩大其功能 和加工范围 通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现四轴或五轴加工 立式两用数控铣床 2 按数控系统的功能分类 两轴半坐标联动数控机床 三坐标联动数控机床 四坐标联动铣床 五坐标联动铣床 立式数控铣床可以对工件进行铣削 钻削 铰削 锪削 以及攻螺纹等加 工 但从实际应用效果看 数控铣床更多的用于复杂曲面的加工 形状复杂 尺寸繁多 划线与检测较困难 在普通机床上加工又难以观察和控制 高精度 一致性要求好的零件 下面有这几种机床符合加工情况 XK713A XK714A XK716 XK5032B XK713A 加工的最大长度是 800 宽度是 500 主轴最高转速为 4000r min 而且由于加工我所加工的游戏手柄注模造型内容集中内容集中在上平面内 只 需单工位加工即可完成 再根据所要加工的零件的材料和和加工精度 故选择 立式加工中心 选用铣床 型号为 XK713A 最为经济 工件一次装夹中自动完成 粗 半精 精加工 第三章 游戏手柄型腔模俱数控加工工艺分析 3 3 2 7 7 夹具的选用夹具的选用 由于加工的游戏手柄的上壳注模模型是长方体 而且是一次装夹 所以选 普通的装夹工具即可 即选用平口虎钳装夹 3 2 83 2 8 加工工艺路线的制定加工工艺路线的制定 加工工艺路线的制订的合理与否直接影响到加工工艺规程的合理性 科学 性和经济性 在制定零件机械加工工艺规程时 首先要对照产品装配图分析零件图 熟 悉产品的用途 性能及工作条件 明确零件在产品中的位置和功用 搞清各项 技术条件制定的依据 找出主要技术要求与技术关键 以便在制定工艺规程时 采取适当的工艺措施加以保证 零件的加工质量要求较高时 都应划分加工阶段 一般划分为粗加工 半 精加工和精加工三个阶段 由于零件要求的精度较高 还应增加光整加工和超 精密加工阶段 粗加工阶段 主要是切除毛坯上各加工表面的大部分加工余量 使毛坯的 形状和尺寸上接近零件成品 其目标是提高生产率 半精加工阶段 达到一定的精度要求 并保证留有一定的加工余量 为主 要表面的精加工作准备 同时完成一些次要表面的加工 如紧固孔的钻削 功 螺纹 铣键槽等 精加工阶段 主要任务是保证零件个主要表面达到图纸规定的技术要求 主要目标是全面保证加工质量 零件的粗加工采用型腔铣 其目的是切除大部分的余量 所以应采用半径 较大的立铣刀进行加工 所以选用直径为 12 的立铣刀进行粗加工 零件的 承载平面也用其进行半精加工和精加工精加工 零件的具体曲面的半精加工运 用半径为 3 的球头刀进行就可以满足加工要求 其精加工运用半径为 1 5 的球头刀进行加工 具体如下 1 运用型腔铣进行粗加工切除大部分余量 留有余量 0 5 2 运用固定轮廓铣进行顶面和侧面的半精加工留有余量 0 2 3 运用固定轮廓铣进行顶面和侧面的精加工留有余量 0 4 运用深度加工轮廓进行主体曲面的半精加工留有余量 0 2 5 运用深度加工轮廓进行底面精加工留有余量 0 6 运用固定轮廓铣进行零件顶部曲面和边槽轮廓的精加工 留有余量 0 3 2 93 2 9 机械加工工艺卡片机械加工工艺卡片 学院毕业设计论文 4 表 1 游戏机手柄上壳上模加工工序卡片 工 序 号 工序 名称 工序内容 刀 具 号 刀具 主轴 转速 r min 进给 速度 mm min 切削 深度 mm 1 铣粗铣轮廓 T01 12R0 8 飞刀 200015000 5 2 铣陡峭面半精加工 T02 12R0 8 飞刀 200015000 3 3 铣平缓面半精加工 T03 R3 球刀 20005000 3 4 铣平面精加工 T04 8 立铣刀 20005000 2 5 铣陡峭面精加工 T02 12R0 8 飞刀 250010000 2 6 铣平缓面精加工 T03 R3 球刀 25005000 2 7 铣清根 T05 R1 5 球刀 10005000 1 表 2 游戏机手柄上壳下模加工工序卡片 工 序 号 工序 名称工序内容 刀 具 号 刀具 主轴 转速 r min 进给 速度 mm min 切削 深度 mm 1 铣一次粗铣轮廓 T01 16R0 8 飞 刀 200010000 5 2 铣二次粗铣轮廓 T02 4 立铣刀 8005000 5 3 铣轮廓半精加工 T02 4 立铣刀 8005000 3 4 铣大平面精加工 T03 12 立铣刀 10005000 2 5 铣小平面精加工 T04 4 立铣刀 8005000 2 6 铣竖直面精加工 T04 4 立铣刀 8005000 2 7 铣圆弧面精加工 T05 R3 球刀 10005000 2 第三章 游戏手柄型腔模俱数控加工工艺分析 5 8 铣清根 T06 8 立铣刀 8005000 2 9 铣按键部分精加工 T07 2 立铣刀 8003000 1 表 3 游戏机手柄下壳上模加工工序卡片 工 步 号 工序 名称工序内容 刀 具 号 刀具 主轴 转速 r min 进给 速度 mm min 切削 深度 mm 1 铣粗铣轮廓 T01 16R0 8 飞 刀 200010000 5 2 铣内壁半精加工 T02 12R0 8 飞 刀 200010000 3 3 铣底面精加工 T03 10 立铣刀 8005000 2 4 铣陡峭面精加工 T02 12R0 8 飞 刀 200015000 2 5 铣平缓面精加工 T04 R3 球刀 10005000 2 表 4 游戏机手柄下壳下模加工工序卡片 工 步 号 工序 名称工序内容 刀 具 号 刀具 主轴 转速 r min 进给 速度 mm min 切削 深度 mm 1 铣粗铣轮廓 T01 12R0 8 飞 刀 200010000 5 2 铣轮廓半精加工 T02 12R0 8 飞 刀 200010000 3 3 铣上平面精加工 T02 12R0 8 飞 刀 200010000 2 4 铣轮廓精加工 T03 R3 球刀 10005000 2 5 铣清根 T04 4 立铣刀 8005000 2 学院毕业设计论文 6 在实际加工过程中 如果精加工的刀具跟粗加工的刀具规格一样时 应该 错开使用 第四章第四章 模具型腔加工模具型腔加工 4 14 1 游戏手柄型腔模具上壳上模加工游戏手柄型腔模具上壳上模加工 4 1 14 1 1 粗加工粗加工 1 进入加工 先点击命令 在弹出的选项中选 加工 进入到加工环境 在弹出的 选项框中选择 MILL CONTOUR 为初始化命令 就进入到了加工环境 把工件 用引用集导进来 如图 4 1 所示 图 4 1 上壳上模模型 图 4 2 创建加工坐标系和安全距离 2 建立坐标系 进入到加工环境然后添加加工坐标系 和加工刀具离工件的安全距离 在 几何视图目录下 双击 进行设置 加工坐标系放在毛坯顶部表 面中心 安全距离为 5 00mm 如图 4 2 所示 3 选择毛坯和工件 在几何视图目录下 双击 进入进行设置 单击 指定部件 点击确定 然后单击 选择自动阻止 点击确定 如图 4 3 4 4 所示 第三章 游戏手柄型腔模俱数控加工工艺分析 7 图 4 3 指定部件 图 4 4 指定毛坯 4 创建刀具 在快捷栏中点击命令 创建 4 把刀具 分别为 D12R0 8 飞刀 R3 球刀 8 立铣刀 R1 5 球刀 5 创建操作 单击创建操作命令 选择 把里面的参数修改好 切削区域为整个需 要加工的型腔 切削模式为 跟随周边 步距为 刀具直径 百分比为 70 00 全局每刀深为 0 50mm 如图 4 5 图 4 6 所示 图 4 5 创建操作 图 4 6 刀轨设置 6 切削参数设置 学院毕业设计论文 8 点击进行切削参数设置 切削方向 顺铣 切削顺序 深度优先 图 样方向 向内 开启岛清理 壁清理为 自动 如图 4 7 图 4 8 图 4 9 所 示 图 4 7 策略设置 图 4 8 余量 图 4 9 空间范围 7 非切削参数修改 点击 修改参数 进刀类型为螺旋下刀 如图 4 10 所示 图 4 11 所示 图 4 10 下刀设置 第四章 模具型腔加工 9 图 4 11 传递快速设置 图 4 12 进给与速度 8 进给与速度 点击进入设置 主轴转速为 2000 00r mm 进给速度为 1000 00mm mim 如图 4 12 所示 9 生成刀路 点击 命令 生成粗加工刀路 如图 4 13 所示 图 4 13 粗加工刀路 4 1 24 1 2 半精加工半精加工 对内壁进行半精加工分为两步 陡峭面的半精加工方法为深度加工轮廓 平缓面的半精加工方法为区域洗削 1 陡峭面的半精加工 1 创建操作 对内壁陡峭面的半精加工方法为深度加工轮廓 单击创建操作命令 选 择 把里面的参数修改好 选择 12R0 4 的刀具 陡峭空间范围选择 仅陡峭面 角度 60 00 度 全局每刀深为 0 30 mm 如图 4 14 图 4 15 所示 学院毕业设计论文 10 图 4 14 创建操作 图 4 15 刀轨设置 2 切削参数设置 点击进行切削参数设置 切削方向选择 顺铣 切削顺序选择 深度优 先 部件侧面余量为 0 1mm 部件底部面余量为 0 05mm 如图 4 16 所 示 图 4 16 切削参数设置 3 非切削参数设置 点击修改非切削参数 进刀类型为 螺旋下刀 螺旋角度为 3 00 度 最小安全距离为 1 00mm 最小倾斜长度为 刀具的百分之 40 区域之间传 递类型为 前一平面 区域内传递类型为 前一平面 两者的安全距离都为 3 00mm 如图 4 17 所示 图 4 17 非切削参数设置 4 进给和速度 第四章 模具型腔加工 11 点击进入设置 主轴转速为 2000 00r mm 进给速度为 1000 00mm mim 如图 4 18 所示 图 4 18 进给和速度 图 4 19 陡峭面半精加工刀路 5 生成刀路 点击命令 生成陡峭面半精加工刀路 如图 4 19 所示 2 平缓面的半精加工 1 创建操作 对内壁平缓面的半精加工方法为轮廓区域 单击创建操作命令 选择 把里面的参数修改好 刀具选择 R3 再点击编辑驱动方法 陡峭空间范围 为 非陡峭 陡角为 68 度 切削模式为 跟随周边 步距为 0 30mm 步距已应用为 在部件上 如图 4 20 所示 图 4 20 创建操作 2 切削参数设置 学院毕业设计论文 12 点击进行切削参数设置 切削方向选择 顺铣 图样方向为 向内 部件余量为 0 10mm 如图 4 21 所示 图 4 21 切削参数设置 3 进给和速度 点击进入设置 主轴转速为 1000 00r mm 进给速度为 500 00mm mim 如图 4 22 所示 图 4 22 进给和速度 图 4 23 平缓面半精加工刀路 4 生成刀路 点击命令 生成平缓面半精加工刀路 如图 4 23 所示 4 1 34 1 3 精加工精加工 平面的精加工方法为平面铣 对内壁进行精加工分为两步 陡峭面的精加 工方法为深度加工轮廓 平缓面的精加工方法为区域洗削 1 平面的精加工 1 创建操作 对平面的精加工方法为平面铣 单击创建操作命令 选择 把里面的参数 修改好 切削区域为型腔底面 3 个平面 刀具选择 8 切削模式为 往复 步 距为 刀具的百分之 75 00 如图 4 24 所示 第四章 模具型腔加工 13 图 4 24 创建操作 2 切削参数设置 点击进行切削参数设置 切削方向选择 顺铣 切削角为 用户自定 义 度数为 45 00 度 壁清理为 在终点 部件余量为 0 00mm 如图 4 25 所示 图 4 25 切削参数设置 3 非切削参数设置 点击修改非切削参数 进刀类型为 螺旋下刀 螺旋角度为 3 00 度 最小安全距离为 1 00mm 最小倾斜长度为 刀具的百分之 40 区域之 间传递类型为 前一平面 区域内传递类型为 前一平面 两者的安全距离 都为 3 00mm 如图 4 26 所示 图 4 26 非切削参数设置 学院毕业设计论文 14 4 进给和速度 点击进入设置 主轴转速为 1000 00r mm 进给速度为 500 00mm mim 如图 3 27 所示 图 4 27 进给和速度 图 4 28 平面精加工刀路 5 生成刀路 点击命令 生成平面精加工刀路 如图 4 28 所示 2 陡峭面的精加工 选定陡峭面半精加工程序 单击右键 选择复制按钮 然后选定 单击右键 选择内部粘贴按钮 再双击该程序 进行修改 选择 D12R0 8 的刀具 全局每 刀深为 0 20mm 点击进行切削参数设置 部件侧面余量为 0 00mm 部件 底部面余量为 0 00mm 点击进入设置 主轴转速为 2000 00r mm 进给速 度为 1500 00mm mim 点击命令 生成陡峭面精加工刀路 如图 4 29 所示 图 4 29 陡峭面精加工刀路 3 平缓面的精加工 选定平缓面半精加工程序 单击右键 选择复制按钮 然后选定 单 击右键 选择内部粘贴按钮 再双击该程序 进行修改 刀具选择 R3 点击 进行切削参数设置 部件余量为 0 00mm 点击进入设置 主轴转速为 1000 00r mm 进给速度为 500 00mm mim 点击命令 生成平缓面精 加工刀路 如图 4 30 所示 第四章 模具型腔加工 15 图 4 30 平缓面精加工刀路 4 清根 选定平缓面精加工程序 单击右键 选择复制按钮 然后选定 单击 右键 选择内部粘贴按钮 再双击该程序 进行修改 驱动方法为 清根 刀 具选择 R1 5 再点击编辑清根驱动方法 清根类型为 参考刀具偏置 步距为 0 10mm 参考刀具直径为 12 00mm 点击命令 生成清根刀路 如图 3 31 所示 图 4 31 清根刀路 4 1 44 1 4 仿真加工仿真加工 点击命令 选择 2D 动态 再点击进行仿真加工 仿真加工效果图如 图 4 32 所示 学院毕业设计论文 16 图 4 32 上壳上模仿真加工效果图 4 1 54 1 5 进行比较进行比较 在第四步的基础上 再点击 按钮 将仿真加工出来的上壳 上模和标准模具进行比较 比较结果如图 4 33 所示 图 4 33 比较结果 4 1 64 1 6 上壳上模粗加工程序图上壳上模粗加工程序图 4 344 34 图 4 34 上壳上模粗加工程序 4 24 2 游戏手柄上壳下模型腔模具加工游戏手柄上壳下模型腔模具加工 4 2 14 2 1 一次粗加工一次粗加工 1 进入加工 先点击命令 在弹出的选项中选 加工 进入到加工环境 在弹出 的选项框中选择 MILL CONTOUR 为初始化命令 就进入到了加工环境 2 建立坐标系 第四章 模具型腔加工 17 进入到加工环境然后添加加工坐标系 和加工刀具离工件的安全距离 在 几何视图目录下 双击 进行设置 加工坐标系放在毛坯顶部表面中心 安全距 离为 5 00mm 如图 4 35 所示 图 4 35 创建加工坐标系和安全距离 3 选择毛坯和工件 在几何视图目录下 双击 进入进行设置 单击 指定部件 点击确定 然后单击 选择自动块 点击确定 如图 4 36 图 4 37 所示 图 4 36 指定部件 学院毕业设计论文 18 图 4 37 指定毛坯 4 创建刀具 在快捷栏中点击命令 创建 6 把刀具 分别为 16R0 8 立铣刀 4 立 铣刀 12 立铣刀 R3 球刀 8 立铣刀 D2 平刀 5 创建操作 单击创建操作命令 选择 把里面的参数修改好 切削区域为整个需 要加工部分 切削模式为 跟随周边 步距为 刀具直径 百分比为 70 00 全局每刀深为 0 500mm 如图 4 38 所示 图 4 38 创建操作 6 切削参数设置 点击进行切削参数设置 切削方向 顺铣 切削顺序 深度优先 图 样方向 向内 如图 4 39 图 4 40 图 4 41 所示 第四章 模具型腔加工 19 图 4 39 切削设置 图 4 40 余量 图 4 41 空间范围 图 4 42 进刀设置 7 非切削移动参数修改 点击修改参数 如图 4 42 所示 图 4 43 所示 图 4 43 传递快速设置 图 4 44 进给和速度 8 进给与速度 点击进入设置 主轴转速为 2000 00r mm 进给速度为 1500 00mm mim 如图 3 44 所示 9 生成刀路 点击命令 生成一次粗加工刀路 如图 4 45 所示 学院毕业设计论文 20 图 4 45 一次粗加工刀路 4 2 24 2 2 二次粗加工二次粗加工 二次粗加工选用 D4 的平刀 加工方法和切削区域跟一次开粗一样 切 削模式为 跟随周边 步距为 刀具直径 百分比为 70 00 全局每刀深 为 0 500mm 处理中的工件为 使用基于层的 主轴转速为 800 00r mm 进给速度为 300 00mm mim 二次开粗刀路如图 4 46 所示 图 4 46 二次开粗刀路 4 2 34 2 3 轮廓半精加工轮廓半精加工 1 创建操作 单击创建操作命令 选择 把里面的参数修改好 切削区域为整个加 工部分 全局每刀深为 0 30mm 如图 4 47 所示 第四章 模具型腔加工 21 图 4 47 创建操作 2 切削参数设置 点击进行切削参数设置 切削方向 顺铣 切削顺序 深度优先 侧 面余量为 0 10mm 底面余量为 0 05mm 如图 4 48 所示 图 4 48 切削参数设置 3 非切削参数修改 点击修改参数 下刀为螺旋下刀 如图 4 49 所示 图 4 49 非切削参数设置 4 进给与速度 点击进入设置 主轴转速为 800 00r mm 进给速度为 500 00mm mim 如图 4 50 所示 学院毕业设计论文 22 图 4 50 进给和速度 图 4 51 半精加工刀路 5 生成刀路 点击命令 生成半精加工刀路 如图 4 51 所示 4 2 44 2 4 平面精加工平面精加工 平面精加工分两块进行加工 刀具分别用 12 和 4 的立铣刀 步骤都一 样 就是切削区域不同 故只对大平面的精加工详细说明 1 创建操作 单击创建操作命令 选择 把里面的参数修改好 切削区域为大平面 切削模式为 往复 步距为 刀具的 75 如图 4 52 所示 图 4 52 创建操作 第四章 模具型腔加工 23 2 切削参数设置 点击进行切削参数设置 切削方向 顺铣 切削角 用户定义 度 数 45 00 度 壁清理 在终点 部件余量为 0 00mm 如图 4 53 所示 图 4 53 切削参数设置 3 非切削参数修改 点击 修改参数 进刀为螺旋下刀 如图 4 54 所示 图 4 54 非切削参数设置 4 进给与速度 点击进入设置 主轴转速为 1000 00r mm 进给速度为 500 00mm mim 如图 4 55 所示 图 4 55 速度和进给 图 4 56 平面精加工刀路 5 生成刀路 点击命令 生成平面精加工刀路 如图 4 56 示 学院毕业设计论文 24 4 2 5 竖直面精加工 加工方法为 深度加工轮廓 刀具选择 4 立铣刀 切削区域为竖直 面 全局每刀深为 0 20mm 切削方向为 顺铣 切削顺序为 深度优先 余量为 0 00mm 主轴转速为 800 00r mm 进给速度为 500 00mm mim 刀路如图 4 57 示 图 4 57 竖直面精加工刀路 4 2 64 2 6 圆弧面精加工圆弧面精加工 加工方法为 轮廓区域 刀具选择 R3 立铣刀 切削区域为圆弧面 图 样为 跟随周边 图样方向 向外 切削方向 顺铣 步距 恒定 步距 0 20mm 步距已应用为 在部件上 主轴转速为 1000 00r mm 进给速 度为 500 00mm mim 余量为 0 00mm