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绍兴职业技术学院 绍兴职业技术学院 毕业论文 毕业论文 二级学院二级学院 机电工程学院 专 专 业业 计算机辅助设计与制造 班 班 级级 11 计辅 2 班 姓 姓 名名 陈豪 学 学 号号 113040215 题 题 目目 模具成型零件的设计与加工 指导教师指导教师 傅建钢 绍兴职业技术学院机电工程学院 绍兴职业技术学院机电工程学院 毕业设计综合实践任务书毕业设计综合实践任务书 岗位名称 技术员 岗位职责 负责曲型零件的设计与加工 岗位能力要求 熟练掌握曲型零件的设计与加工 具有良好的机械设计基础 掌握 UG 三维造型软件及 AutoCAD 制图软件 课题任务名称 模具成型零件的设计与加工 本课题完成的条件 1 按照自己所学的 UG 三维造型软件及 AutoCAD 制图软件进行设计和开发 2 学校辅导老师的帮助下完成此设计 3 熟悉掌握曲型零件的设计与加工和关键要素 本课题任务要求 技术应用设计要求 1 熟悉曲型零件的原理和过程 2 从设计实际需要出发 选择设计方案 3 制作完成整个试验机 4 撰写试验操作书一份 工艺操作技能要求 1 曲型零件的设计 并实际操作通过 2 企业现场设备安装 调试 维护 检测等操作实践训练 基本符合企业上岗要求 3 设计与论文相关参考文献资料 时间安排 1 毕业综合实践单位以及岗位的落实 2013 年 7 月 1 日开始 2 上传毕业综合实践任务书 2013 年 10 月 4 日前 3 毕业综合实践相关岗位顶岗实习过程并撰写实习周记 2013 年 7 月 2013 年 8 月期间 每两周一篇 2013 年 9 月 2014 年 4 月期间 每周一篇 合计最少 36 篇 周记撰写与系统录入 1 登陆系统提交实习周记 内容要求与实习期间工作 生活相关 不少于 200 字 在实习单位工作满 一月后要求提交一份企业所跟师傅或直属领导的评价 20 字以上 包含评价人联系方式 2 参加或更换实习单位要求一周内登陆系统更新相关信息并主动联系指导教师备案 绍兴职业技术学院 绍兴职业技术学院 机电工程学院毕业机电工程学院毕业设计 设计 论文论文 开题报告开题报告 学号 113040215 姓名 陈豪 专业方向 计算机辅助设计与 制造 课题名称 模具成型零件的设计与加工 完成课题起 止时间 2013 年 9 月 2014 年 1 月 一 选题目的和意义 曲型塑料制品已在工业 农业 国防和日常生活中的方面得到广泛应用 特别是在电子业中 则为突出 电子产品的外客大部分是曲型塑料制品 产品性能的提高要求高素质的塑料模具和塑 料性能 成型工艺和制品的设计 随着社会的发展 人类的需求 生活水平的提高 日常生活不 可缺少的产品的供不应求 为加大生产力度 对模具的设计越来越重视 我们常用的东西大都是 通过模具生产出来的 应用价值提高 这技术的重要 有必要为这们课题研究 更加有力的学习 这套工艺 对今后的发展有着可观的标志 在罗马尼亚则更为直接 模具就是黄金 可见模 具工业在国民经济中重要地位 我国对模具工业的发展也十分重视 早在 1989 年 3 月颁布的 关 于当前国家产业政策要点的决定 中 就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务 国模具工 业从基本上是以企业内部自产自配为主的 附属于产品生产的工装行业 发展成了有相当规模的 具有高技术行业特征的资金密集型 技术密集型装备制造产业 是模具的生产从主要以传统的 钳工师傅为主导的技艺型手工 目前 曲型零件的样式越来越多 外观也越来越复杂 因而模具的要求也越来越高 设备也 更先进 制造工艺也比以前要更有难度 在这样的市场中要有立足之地 对我们设计人员是一个 相当大的考验 设计人员必须多掌握几种软件 设计出来的东西要有创新才行 这样才不会被淘 汰 通过对本课题的设计 可以提高我们自身的理论分析与计算能力 同时提高我们的分析问题 和解决问题的能力 二 本课题要完成的主要内容 一 1 用 CAD 软件完成曲型零件的初期草图 2 用 MasterCAM 软件完成模具零件的自动编程 3 用宇航软件进行仿真加工 二 曲型零件模具在开模设计中 需要考虑分型面的选择 浇注系统的设计 主流道的设计 型腔数目的确定及型腔的排列 根据零件要求结构 完成模具的设计 同时用 MasterCAM 软 件完成数控加工的自动编程 并实现仿真模拟 三 对曲型零件的成型工艺和结构工艺进行分析 根据相关参数选择合理的成型设备 对模具 的工艺性进行分析 包括材料 结构特点等 对模具进行结构设计 包括分型面的位置 浇 注系统的结构 抽芯机构等 在对本模具的动作原理进行说明 最后是对本次毕业设计进行 总结 三 毕业论文提纲 1 毛坯和材料分析 2 CAM 软件制造模型 2 1 刀具选择 工艺卡片 2 2 具体铣削 3 宇航仿真加工 3 1 对刀 3 2 输入模拟程序 且得出结果 4 结论 5 致谢 6 参考文献 四 主要参考文献 1 陈海军 宋雪梅 主编 AutoCAD2009 机械绘图教化课程 治金工业出版社 2010 1 2 吴光明编著 塑料模具设计与数控加工设计技术 化学工业出版社 2009 1 3 颜新宁 主编 Mastercam 软件应用技术基础 电子工业出版社 2010 1 4 高为国 主编 模具材料 机械工业出版设 2010 7 5 闻邦椿主编 机械设计手册 机械工业出版社 2010 1 指导教师意见 同意开题 修改后重新评议 签章 年 月 日 目 目 录录 引言 1 1 数控加工概述 1 1 1 数控加工的定义 1 1 2 数控机床的特点 2 2 工艺分析 2 2 1 主轴转速和进给速度的计算 2 2 2 毛坯和材料分析 3 2 3 刀具选择 4 2 4 铣削加工 4 3 宇航软件加工 6 结论 9 致谢 9 参考文献 10 1 模具成型零件的设计与加工模具成型零件的设计与加工 113040215 陈豪 绍兴职业技术学院 机电工程学院 指导教师 傅建钢 摘 摘 要 要 通过本次毕业设计 对典型曲线零件的设计与加工又有很深的认识 本次设计概括了我所学的 知识加深了对本专业的认识水平 本次设计就是进行数控加工工艺设计中的曲型零件 侧重于设计该零 件的数控加工工艺和编程 主要设计内容有 完成该零件的工艺规程和主要工序的工装设计 并绘制零 件图 夹具图 关键词 关键词 曲型零件 数控编程 CAD CAM 引言引言 CAD 技术的发展极大地改变了人们的设计手段和方法 更为重要的是 CAD 技术的广泛应用显著提高 了设计的效率和质量 大大地降低了设计师的劳动强度 特别是三维 CAD 技术的日益广泛应用使其体现 得更为明显 MasterCAM 是由美国 CNCsoftware 公司推出的基于 PC 机平台的 CAD CAM 一体化软件 由于其卓越 的设计及加工功能 在世界上拥有众多的忠实用户 被广泛应用于机械 电子 航空等领域 目前在我 国制造业及教育业界 MasterCAM 由于其出色的表现 有着极为广阔的应用前景 作为一个 CAD CAM集成软件 MasterCAM系统包括有设计 CAD 和加工 CAM 两大部分 其中设计 CAD 部分主要由 Design 模块来实现 它具有完整的曲线曲面功能 不仅可以设计和编辑二维 三维空间曲线 还可以生成方程曲线 采用 NURBS PARAMETERICS 等数学模型 可以以多种方法生成曲面 并具有丰富 的曲面编辑功能 加工 CAM 部分主要由 Mill Lathe 和 Wire 三大模块来实现 并且各个模块本身都包 含有完整的设计 CAD 系统 其中 Mill 模块可以用来生成铣削加 TIJ 具路径 并可进行外形铣削 型腔 加工 钻孔加工 平面加工 曲面加工以及多轴加工等的模拟 Lathe 模块可以用来生成车削加工刀具 路径 并可进行粗 精车 切槽以及车螺纹的加工模拟 Wire 模块用来生成线切割激光加工路径 从而 能高效地编制出任何线切割加工程序 可进行 2 4 轴上下异形加工模拟 并支持各种 CNC 控制器 数控机床是集机械 电气 液压 气动 微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品 是机 械制造设备中具有高精度 高效率 高自动化和高柔性化等优点的工作母机 数控机床的技术水平高低 及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的 重要标志之一 数控车床是数控机床的主要品种之一 它在数控机床中占有非常重要的位置 几十年来 一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展 我国数控车床从 20 世纪 70 年代初进入市场 至今通过各大机床厂家的不懈努力 通过采取与国外著 名机床厂家的合作 合资 技术引进 样机消化吸收等措施 使得我国的机床制造水平有了很大的提高 其产量在金属切削机床中占有较大的比例 目前 国产数控车床的品种 规格较为齐全 质量基本稳定 可靠 已进入实用和全面发展阶段 1 1 数控加工概述 数控加工概述 1 1 1 1 数控加工的定义数控加工的定义 2 所谓数控加工就是用数控机床加工零件的方法 数控加工是伴随数控机床的产生 发展而逐步完善起来的一种应用技术 它是人们长期从事数控加 工实践的经验总结 1 2 1 2 数控机床的特点数控机床的特点 与普通机床相比 数控机床具有以下特点 1 适应性强 由于数控机床能实现多个坐标的联动 所以数控机床能完成复杂型面的加工 特别是对于可用数学 方程式和坐标点表示的形状复杂的零件 加工非常方便 当改变加工零件时 数控机床只需更换零件加 工的 NC 程序 不必用凸轮 靠模 样板或其它模具等专用工艺装备 且可采用成组技术的成套夹具 因 此 生产准备周期短 有利于机械产品的迅速更新换代 所以 数控机床的适应性非常强 2 加工质量稳定 对于同一批零件 由于使用同一机床和刀具及同一加工程序 刀具的运动轨迹完全相同 且数控机 床是根据数控程序自动进行加工 可以避免人为的误差 这就保证了零件加工的一致性好且质量稳定 3 生产效率高 数控机床上可以采用较大的切削用量 有效地节省了机动工时 还有自动换速 自动换刀和其他辅 助操作自动化等功能 使辅助时间大为缩短 而且无需工序间的检验与测量 所以 比普通机床的生产 率高 3 4 倍甚至更高 数控机床的主轴转速及进给范围都比普通机床大 目前数控机床的最高进给速度可达到 100m min 以上 最小分辨率达 0 01 m 一般来说 数控机床的生产能力约为普通机床的三倍 甚至更高 数控 机床的时间利用率高达 90 而普通机床仅为 30 50 4 加工精度高 数控机床有较高的加工精度 一般在 0 005 0 1mm 之间 数控机床的加工精度不受零件复杂程度的 影响 机床传动链的反向齿轮间隙和丝杠的螺距误差等都可以通过数控装置自动进行补偿 其定位 精 度同时还可以利用数控软件进行精度校正和补偿 5 工序集中 一机多用 数控机床特别是带自动换刀的数控加工中心 在一次装夹的情况下 几乎可以完成零件的全部加工 工序 一台数控机床可以代替数台普通机床 这样可以减少装夹误差 节约工序之间的运输 测量和装 夹等辅助时间 还可以节省车间的占地面积 带来较高的经济效益 6 减轻劳动强度 在输入程序并启动后 数控机床就自动地连续加工 直至零件加工完毕 这样就简化了工人的操作 使劳动强度大大降低 数控机床是一种高技术的设备 尽管机床价格较高 而且要求具有较高技术水平 的人员来操作和维修 但是数控机床的优点很多 它有利于自动化生产和生产管理 使用数控机床的经 济效益还是很高的 2 工艺分析 工艺分析 2 1 2 1 主轴转速和进给速度的计算主轴转速和进给速度的计算 在 Mastercam X2 铣削加工中 主轴转速和进给速度可以按以下方式计算 3 1 主轴转速的计算 主轴转速的计算公式为 d v n 1000 其中 n 主轴转速 v 铣刀切削速度 可以根据刀具材料与工件材料参照 金属加工工艺手册 查得 d 铣刀直径 2 进给速度的计算 进给速度的计算公式为 n z f v s f 其中 f v 加工时的进给速度 s f 每齿进给量 可以根据刀具材料与工件材料参照 金属加工工艺手册 查得 z 铣刀齿数 n 主轴转速 2 2 2 2 毛坯和材料毛坯和材料分析分析 本节主要对零件毛坯生产类型和如何选择毛坯的种类 跟零件图的尺寸确定毛坯的尺寸 毛坯的种 类和质量对零件加工质量 生产率 材料消耗以及加工成本都有密切关系 毛坯的选择应以生产批量的 大小 零件的复杂程度 加工表面及非加工表面的技术要求等几方面考虑 正确的选择毛坯的制造方式 可以使整个工艺过程更加经济合理 故应慎重对待 在通常情况下 主要以生产类型为主 毛坯为 88mm 100mm 26mm 45 钢 六面为已加工表面 如图 2 1 图 2 1 零件图 4 2 2 3 3 刀具选择刀具选择 表 2 1 工艺卡片 工序号 作业内容 刀号 刀具规格 主轴转速 r min 进给速度 mm min 备注 1 铣削顶面 T1 60 面铣刀 400 200 2 粗铣外轮廓 T2 10 立铣刀 500 100 3 粗铣外轮廓 T2 10 立铣刀 800 100 4 粗铣腰形槽 T2 8 键槽铣刀 500 100 5 精铣腰形槽 T2 8 键槽铣刀 800 100 6 钻中心孔 T3 B3 中心钻 900 50 7 钻孔 T4 9 3 钻头 400 120 8 铰孔 T5 10H8 绞刀 100 30 2 4 2 4 铣削加工铣削加工 1 先画出基本图形 然后选择机床类型 进行模拟的加工 如 2 2 图 2 2 草图 2 选择所需要的刀具 这里所选的是平底刀 刀具编号 1 刀口 20 夹头 20 刀柄 10 如图 2 3 5 图 2 3 刀具 3 刀具模拟路径 如图 2 4 2 5 图 2 4 外形加工路径 6 图 2 5 挖槽加工刀具路径 4 模拟结果 且得程序结论 如图 2 6 2 7 图 2 6 外形加工 图 2 7 挖槽加工 3 3 宇航软件加工宇航软件加工 在科技发展的时代 数控加工技术正在被广泛的应用 数控人才已成为社会急需的人才 如何尽快 地培养出满足社会需要的数控加工编程人才和操作人才成为数控教学工作者所必须研究的问题 数控机床品种多 价格高 数控机床的操作训练若完全依赖数控机床进行实作训练 投入大 消耗 多 成本高 即使是实力雄厚的学校没必要也无力承担起此种消耗与投入 因此运用数控加工仿真系统 教学是解决这一问题的重要途径 既能解决学生实习时不熟悉数控系统操作及控制面板的问题 又可以 大大提高学生的学习兴趣 还能提高学生的编程能力及对不同数控系统不同数控机床的适应能力 是一 种有效地进行数控实习的前期教学的一种良好尝试 也是进行数控加工专业技能考核的一种有效的手段 运用 YHCNC 宇航数控仿真技术对产品的数控加工过程进行真实加工前的观察 1 首先选择一块毛坯 大小为 80mm 100mm 26mm 材料选择 45 钢 然后选择装夹方式 选择平 口装夹 150L 130W 70H 然后把毛坯移至虎夹口的最上方 如图 3 1 7 图 3 1 工件装夹 2 选择合适的基准芯棒 H 100 D 20 端口 h 1 00mm 如图 3 2 图 3 2 工件对刀 输入从 CAM 模拟得到的程序 论文文档内有 且得出宇航加工模拟后磨具样子 如图 3 3 3 4 8 图 3 3 仿真加工 图 3 4 仿真加工结果 9 结论结论 在这次的曲型零件的设计与加工过程中 我觉得不足的地方是在建模时不怎么熟练 很多时候还要 翻书或者查找资料 甚至向别人求教 看来以后要加强对软件的训练 同时这一次是看着图片画的 如 果没有图片 自己能不能有更好地思路 在整个设计过程中 我觉得我们首先要对我们要设计的产品有 一个大体的模型或者思路 需要哪些功能 外观能不能吸引客户之类的 虽然不足的地方还很多 但是 收获也不少 这次实践过后 对 CAD CAM 宇航加工软件的操作更加熟练 对设计的思路更加多维化 感 谢这次机会 让我能够独立完整的依靠自己的想法做出属于自己的东西 我很有成就感 感谢老师 感 谢学校 致谢致谢 我的毕业论文是在傅建刚老师的精心指导和大力支持下完成的 他渊博的知识开阔的视野给了我深 深的启迪 论文凝聚着他的血汗 他以严谨的治学态度和敬业精神深深的感染了我对我的工作学习产生 了深渊的影响 在此我向他表示衷心的谢意这三年来感谢绍兴职业技术学院机电工程学院的老师对我专 业思维及专业技能的培养 他们在学业上的心细指导为我工作和继续学习打下了良好的基础 在这里我 要像诸位老师深深的鞠上一躬 特别是我的班主任褚宣老师 虽然他不是我的专业老师 但是在这三年 来 在思想以及生活上给予我鼓舞与关怀让我走出了很多失落的时候 明师之恩 诚为过于天地 重 于父母 对褚老师的感激之情我无法用语言来表达 在此向褚老师致以最崇高的敬意和最真诚的谢意 感谢这三年来我的朋友以及 11 计辅 2 班的 38 位同学对我的学习 生活和工作的支持和关心 三年来我 们真心相待 和睦共处 不是兄弟胜是兄弟 正是一路上有你们我的求学生涯才不会感到孤独 马上就 要各奔前程了 希望你们有好的前途 失败不要灰心 你的背后还有 11 计辅 2 班这个大家庭 最后我要感谢我的父母 你们生我养我 纵有三世也无法回报你们 要离开你们出去工作了 我在心里 默默的祝福你们平安健康 我不会让你们失望的 会好好工作回报社会的 10 参考文献参考文献 1 于文强 陈振辉 MastercamX 中文版基础教程与上机指导 北京 清华大学出版社 2009 2 郑红 数控加工编程与操作 北京 北京大学出版社 2006 3 张超英 数控车床 北京 化学工业出版社 2003 9 4 陈志雄 数控机床与数控编程技术 北京 电子工业出版社 2003 8 5 高德文 数控加工中心 北京 化学工业出版社 2003 9 6 赵长明等 数控加工工艺及设备 北京 高等教育出版社 2003 11 毕业设计 毕业设计 论文 进程检查评议表论文 进程检查评议表 课题名称 1 任务书和开题报告是否按时上交 2 选题是否与专业相关 3 设计方案是否合理可行 开题阶段 指导检查 开题阶段的评价 优秀 良好 合格 工作态度 学生对毕业论文的认真程度 纪律及出勤情况 认真 较认真 一般 不认真 1 是否建立模型 拟定实验方案 2 是否经过理论论证 3 概念表述是否清楚 条理是否清晰 4 是否有实验数据 数据是否真实可靠 图纸是否按照国家标准