数码相机面壳模具的设计与数控加工【数控编程类课题毕业论文说明书设计全套】
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数码相机面壳模具的设计与数控加工【数控编程类课题毕业论文说明书设计全套】,数码相机,模具,设计,数控,加工,编程,课题,毕业论文,说明书,仿单,全套
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湖 南 农 业 大 学 高等教育自学考试本科生毕业设计 盖板零件的加工及制造工艺 学生姓名 ： 欧阳镇 考 籍 号： 专业 年级 ： 2009 级 模具设计与制造 指导老师及职称 ：欧 伟 老 师 学 院： 湖南农业大学工学院 湖南长沙 提交日期： 2011 年 6 月 摘 要： 当前国内外模具设计与数控加工领域中使用最为广泛的 件。二者的功能各有优缺点 ,联合应用可提高模具设计及其数控加工的质量和效率。本论文阐述了用 件进行数码相机面壳的模具设计 ,然后将图形数据转换到件中进行数控编程的具体实现方法 ,并利用 件生成数控加工代码并输送到加工中心或数控铣床进行加工的方法和主要工艺。通过此次注塑模的设计，掌握了相关模具设计的主要步骤，对于 件应用方 面有了进一步的提高。 关键词： 注塑模，模具设计，刀具路径，数控加工，凸、凹模 in C in AM of C s to of to C to C it to of C or C I of on AM NC 录 摘要 1 关键词 1 1 绪论 2 2 设计要求 2 3 用 件对数码相机面壳进行三维造型 2 码相机面壳的工艺性分析 3 码相机面壳结构尺寸 3 码相机面壳的精度 3 码相机面壳的材料 3 4 用 件对数码相机面壳进行模具设计 3 具设计 3 入模具参考模型 3 置收缩率 4 计毛坯工件 4 计分型面 4 割体积块 5 取模具元件 5 模 5 模 6 具的工艺性分析 6 具的结构尺寸 6 具的精度 6 具的材料 7 5 从 7 6 统转入 据文件 7 7 用 7 数码相机面壳凹模进行数控加工 7 数码相机面壳凸模进行数控加工 14 8 结束语 20 参考文献 21 致谢 22 湖南 生物机电职业技术学院专科 毕业设计 诚 信 声 明 本人郑重声明：所呈交的 毕业设计是本人在指导老师的指导下，进行研究工作所取得的成果，成果不存在知识产权争议。除文中已经注明引用的内容外，本 设计 不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体在文中均作了明确的说明并表示了谢意。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 毕业设计 作者签名： 戴博锋 2010 年 10 月 20 日 1 数码相机面壳的设计与数控加工 学 生： 欧阳镇 指导老师： （湖南 生物职业技术学院 ，长沙） 摘 要 ： 当前国内外模具设计与数控加工领域中使用最为广泛的 件。二者的功能各有优缺点 ,联合应用可提高模具设计及其数控加工的质量和效率。本论文阐述了用 件进行数码相机面壳的模具设计 ,然后将图形数据转换到件中进行数控编程的具体实现方法 ,并利用 件生成数控加工代码并输送到加工中心或数控铣床进行 加工的方法和主要工艺。通过此次注塑模的设计，掌握了相关模具设计的主要步骤，对于 件应用方面有了进一步的提高。 关键词： 注塑模，模具设计，刀具路径，数控加工，凸、凹模 in C in AM of C s to of to C to C it to of C or C I of on AM NC 2 1 绪论 现代制造业的发展，尤其是电子、电器、仪表、汽车等工业产品 的发展，几乎都离不开注塑模的发展，而且需求量相当大，对于注塑模的设计与制造的要求越来越高。2004 年，塑料模具在整个模具行业中所占比例已上升到 30%左右，在未来几年中还将保持较高速度发展，能否向社会提供更多的优质模具会直接影响工业产品的质量、生产成本和更新换代的速度，所以注塑模只有设计合理和精密加工，才能保证产品零件的各项技术指标达到要求， 向社会提供更多的优质模具，以加速新产品的投产及产品更新换代，提高经济效益及竞争力。 随着计算机技术的进步，机械行业的设计与加工技术发展迅速，工业设计领域的 件也得到了前所未有的发展，各种三维 件应运而生，且各具特色。 目前国内外模具设计与数控加工领域中使用最为广泛的 用软件。 有强大的曲面和实体参数化造型功能，在工业产品设计与模具设计方面有一定优势，但在加工方面因其参数设置较为繁琐，不利于学习和推广。而 产品造型及模具设计方面的能力远不如 在数控加工中因性价比高、易于上手及可靠的加工性能而被广泛使用，在中小企业有很大客 户群。科学、高效地配合使用两者进行模具设计及加工是目前模具行业中普遍的工作模式。 注塑 模的设计与制造在现代制造业中占有相当重要的地位，有简单的，有复杂的，就设计的总体过程来说 是一样的，只是不同的加工要求导致不同的工艺过程，本设计是根据注塑 件的要求， 利用计算机三维软件来设计、数控加工中心 来 制造 完成的。 2 设计要求 模具的具体设计要求为： （ 1） 利用 件对数码相机面壳进行三维造型及模具 设计 （ 2） 利用 件对 数码相机面壳注塑模 进行数控编程 （ 3） 利用 件生成数控加工代码 （ 4） 利用数控铣床对 数码相机面壳 凸模 进行 加工 3 用 件对数码相机面壳进行三维造型 在进行数码相机面壳模具设计与加工前，首先要利用 统下的【零件】模块对数码相机面壳进行三维造型。 效果如 图 1所示。 3 图 1 数码相机面壳实物示意图 码相机面壳的工艺性分析 码相机面壳结构尺寸 该面壳 结构比较复杂 ，尺寸为 110 64 20（ 壁厚 t=1寸 不大，适宜于注塑 加工。 码相机面壳的精 度 工件是 数码相机面壳 ，要求的精度较 高， 需 按照 数控机床加工 出 的 注塑模具 才能达到该工件所需要的精度。 码相机面壳的材料 工件 材料 选用 工程塑料 碳酸酯 +丙烯腈 苯乙烯共聚物 ） ，此材料的 流动性好，强度不错，价格适中。适用于绝大多数的数码相机和手机外壳，只要结构设计比较优化，强度是有保障的。较常用 4 用 件对数码相机面壳进行模具设计 数码相机面壳三维造型完成后，利用 统下的【制造】 /【 模具型腔】模块进行模具组件设计，它包括参考模型的布局、收缩率的设置、毛坯工件的设计、分型面的设计、分割体积块、抽取模具元件、铸模及开模几大部分。 具设计 入模具参考模型 隐藏参考模型自身的基准面和基准轴，只显示模具的三个基准面。 效果如图 2 所示。 4 图 2 只显示模具的三个基准面示意图 置收缩率 根据铸造理论，铸件在温度下降而凝固的过程中体积会缩小。因此在进行模具设计时，必须考虑材料对零件大小的影响，通常的做法是根据材料的特性适当加大参考模型的尺寸。这样在元件成型后会 略有收缩，最后生成的零件才能得到设计要求。该产品的收缩率设置为“ 计毛坯工件 效果如图 3 所示。 图 3 产生毛坯工件示意图 计分型面 模具型腔设计的重点在于分型面的创建，模具分型面是型芯与型腔的分界线，分型面的实质是曲面，是分割体积块创建模具元件的依据。 5 割体积块 在成功设计毛坯工件、设计分型面后，还须对模具进行分割。分割 模具就是以建立好的分型面为依据，分割出相应的凸模和凹模。效果分别如 图 4、图 5 所示。 图 4 凸模体积块示意图 图 5 凹 模体积块示意图 取模具元件 在 模具设计中，模具元件常常是通过用实体材料填充先前定义的模具体积块而形成的，我们将这一自动执行的过程称为抽取。完成抽取后，模具元件成为功能强大的 件，并在模型树中显示出来。 模 在创建完凸模和凹模之后，可以在模型中进行模拟浇注，产生一个模拟的塑料件，以便检查分型面的设计是否合理。效果如图 6所示。 6 图 6 铸模模型示意图 模 铸模完成后， 统能模拟开模过程，以 便更清晰地观看模具型腔和型芯系统的结构。效果如图 7所示。 图 7 铸模零件向上移动示意图 具的工艺性分析 具的结构尺寸 （ 1）凹模：尺寸为 140 100 25（ （ 2）凸模：尺寸为 140 100 35（ 该模具结构比较复杂，尺寸不大，适宜于注塑加工。 具的精度 工件是 数码相机面壳模具 ，要求的精度较高，需按照数控铣床加工的方式才能达到该工件所需要的精度。 7 具的材料 工件选用硬铝 12（ 2 材作为材料，此材料的抗拉强度 b=470服强度为 325劳强度为 105 长率为 10%，硬度为 120据以上分析该材料的综合性能好，硬度适中，适合数控切削加工。 5 从 统转出 据文件 模具设计完成后，将凸、凹模文件转换为 式文件，然后由 统转入进行加工。 （ 1）转出凸模 据文件 （ 2）转出凹模 据文件 6 统转入 据文件 从 模零件的 可以在 （ 1） 转入凸模 据文件 （ 2） 凸模 据文件的坐标处理 （ 3） 转入凹模 据文件 （ 4） 凹模 据文件的坐标处理 7 用 件对数码相机面壳进行数据加工 数码相机面壳凹模进行数控加工 （ 1）加工坯料及对刀点的确定 在规划数码相机面壳凹模加工刀具路径前，先确定加工几何图形所需要的坯料尺寸及加工边界，并将图形中心的最高点移到系统坐标原点，便于加工时以图形中心对刀。效果如图 8 所示。 图 8 结果示意图 8 （ 2） 规划曲 面挖槽粗加工刀具路径，预留 量“ 规划数码相机面壳凹模曲面挖槽粗加工刀具路径，目的是粗切除大部分的工件材料。效果如图 9 所示。 图 9 曲面挖槽粗加工刀具路径示意图 （ 3）工件参数设置 在数码相机面壳凹模进行曲面挖槽粗加工模拟前，先要对坯料工件参数进行设定。 （ 4） 曲面挖槽粗加工实体加工模拟 利用 统提供的实体加工模拟功能，对工件进行实体粗加工模拟，可以及时发现曲面挖槽粗加工中存在的问题，以便对不合理的粗加工参数加以改进。效果如图 10所示。 图 10 曲面挖槽粗加工结果示意图 （ 5） 规划曲面挖槽加工刀具路径，清除底部平坦部位残料 9 规划数码相机面壳凹模曲面挖槽加工刀具路径，目的是清除大刀加工后在底部平坦部位余留下的残料。效果如图 11、图 12 所示。 图 11 曲面挖槽加工刀具路径示意图 图 12 曲面挖槽粗加工结果示意图 （ 6）规划曲面平行粗加工刀具路径 规划数码相机面壳凹模曲面平行粗加工刀具路径，将针对圆弧形凹曲面进行粗切削。效果如图 13、图 14 所示。 10 图 13 曲面平行粗加工刀具路径示意图 图 14 平行粗加工结果示意图 （ 7）规划曲面平行精加工刀具路径 规划 数码相机面壳凹模曲面平行粗加工刀具路径，将针对圆弧形凹曲面进行精切削。效果如图 15、图 16 所示。 11 图 15 曲面平行精加工刀具路径示意图 图 16 平行精加工结果示意图 （ 8）规划曲面等高外形精加工刀具路径 规划数码相机面壳凹模曲面等高外形精加工刀具路径，主要针对较陡曲面的余留残料进行精加工。效果如图 17、图 18 所示。 图 17 曲面等高外形精加工刀具路径示意图 12 图 18 等高外形精加工结果示意图 （ 9） 生成加工 利用 统的 处理功能，自动生成加工数码相机面 壳凹模所需要的 码。 如下所示 %0000 108 . 13 . 66266630 （ 10） 传输 序 利用 统的 输功能，将系统自动生成的数码相机面壳凹模 （ 11） 加工参数设置 表 1 凹模加工参数设置 序号 刀 具 进 给 率（ mm/ 下刀速率（ mm/ 退刀速率（ mm/ 主轴转速(r/Z 轴进给量（ 加工余量（ (2) 6平铣刀 500 500 1500 1500 5) 6平铣刀 500 500 1500 1500 14 续表 1 (6) 10 球刀 900 900 2000 2000 7) 10 球刀 600 600 2000 2000 (8) 6球刀 750 750 2500 2500 数码相机面壳凸模进行数控加工 （ 1） 加工坯料及对刀点的确定 在规划数码相机面壳凸模加工刀具路径前，先确定加工几何图形所需要的坯料尺寸及 加工边界，并将图形中心的最高点移到系统坐标原点，便于加工时以图形中心对刀。 效果如 图 19 所示 。 图 19 产生结果示意图 （ 2）规划曲面挖槽粗加工刀具路径，预留 量“ 规划数码相机面壳凸模曲面挖槽粗加工刀具路径，目的是粗切除大部分的工件材料。效果如图 20 所示。 图 20 曲面挖槽粗加工刀具路径示意图 （ 3）工件参数设置 在数码相机面壳凸模进行曲面挖槽粗加工模拟前，先要对坯料工件参数进行设定。 （ 4）曲面挖槽粗加工实体加工模拟 15 利用 统提供的实体加工模拟功能，对工件进行实体 粗加工模拟，可以及时发现曲面挖槽粗加工中存在的问题，以便对不合理的粗加工参数加以改进。效果如图 21所示。 图 21 曲面挖槽粗加工结果示意图 （ 5）规划曲面挖槽加工刀具路径，将模具靠面加工到位 规划数码相机面壳凸模曲面挖槽加工刀具路径，目的是清除上一步曲面挖槽粗加工后在模具靠面余留下的残料。 效果如 图 22、图 23 所示。 图 22 曲面挖槽加工刀具路径示意图 图 23 曲面挖槽加工结果示意图 16 （ 6）规划曲面挖槽加工刀具路径，清除顶部平坦部位残料 规划数码相机面壳凸模曲面挖槽加工刀具路径，目的是清除第 一步曲面挖槽粗加工后在工件顶面余留下的残料。效果如图 24、图 25 所示。 图 24 曲面挖槽加工刀具路径示意图 图 25 曲面挖槽加工结果示意图 （ 7）规划外形加工刀具路径 规划数码相机面壳凸模外形加工刀具路径，将针对顶面曲面挖槽加工无法清除的残料进行切削。效果如图 26、图 27 所示。 17 图 26 外形加工刀具路径示意图 图 27 外形加工结果示意图 （ 8）规划曲面等高外形精加工刀具路径 规划数码相机面壳凸模曲面等高外形精加工刀具路径，主要针对较陡曲面的余留残料进行精加工。效果如图 28、图 29 所示 。 图 28 曲面等高外形精加工刀具路径示意图 18 图 29 等高外形精加工结果示意图 （ 9）规划曲面等高外形精加工刀具路径 规划数码相机面壳凸模曲面等高外形精加工刀具路径，主要针对前一等高外形精加工刀具路径在曲面下部余留的残料进行精加工，同时清角。效果如图 30、图 31所示。 图 30 曲面等高外形精加工刀具路径示意图 图 31 等高外形精加工结果示意图 19 （ 10）生成加工 码 利用 统的 处理功能，自动生成加工数码相机面壳凸模所需要的 码。效果如 下所示。 %0000 108130 . . 20 826682708274 （ 11）传输 序 利用 统的 输功能，将系统自动生成的数 码相机面壳凸模 （ 12）加工参数设置 表 2 凸模加工参数设置 序号 刀 具 进 给 率（ mm/ 下刀速率（ mm/ 退刀速率（ mm/ 主轴转速(r/Z 轴进给量（ 加工余量（ (2) 10 平铣刀 300 300 800 800 5) 10 平铣刀 300 300 800 800 (6) 8平铣刀 360 360 1000 1000 (7) 8平铣刀 360 360 1000 1000 (8) 10 球刀 700 700 2300 2300 (9) 6平铣刀 100 100 1500 1500 8 结束语 在 此次设计的过程中，培养了我的综合运用所学知识的能力，分析和解决实际中所遇到问题的能力，并且能巩固和深化我所学的专业知识，使我在调查研究和收集资料等方面有了显著的提高，同时在理解分析能力、制定设计计算和绘图能力方面有较大的进步；另外我的技术分析和组织工作的能力也有一定程度的提高。 21 参考文献 1 何满才 . 具设计与 控加工 M. 北京：人民邮电出版社， 2006 2 孙中柏 . 具设计与加工范例 M. 北京：清华大学出版社， 2006 3 戴向国 . 控加工基础教程 M. 北京：人民邮电出版社， 2004 4 龙马工作室 . 全自学手册 M. 北京：人民邮电出版社， 2003 5 蔡汉明 . 新编实用数控加工手册 M. 北京： 人民邮电 出版社 ， 2008 6 彭建生 . 模具设计与加工速查手册 M. 北京 2005 7 苏树珊 . 模具实用技术设计综
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