鼠标盒盖上下模数控加工及工艺分析【2CAD图纸 / 16000字】【优秀机械毕业设计论文】
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鼠标
盒盖
上下
数控
加工
工艺
分析
优秀
优良
机械
毕业设计
论文
- 资源描述：
-
文档包括:
说明书一份,42页,16000字左右.
任务书一份.
开题报告一份.
凹模工序卡[3张]
凸模工序卡[7张]
工艺卡[2张]
检验卡[2张]
图纸:
盒盖凹模.dwg
盒盖凸模.dwg
摘 要
鼠标模具作为鼠标生产的重要模型，其加工工艺与精度的好坏直接影响鼠标的生产与销售，如何生产出高质量的鼠标模具已经成为各个生产厂家关注的重点。
数控技术作为现代制造的进行技术，它采用数字化信息控制的机床的运动进行零件的加工特别适合空间曲线曲面的加工。本设计中的鼠标模具是由复杂的曲线曲面组成的若采用传统的机床将无法加工或是加工精度得不到保证劳动强度大而数控技术确能很好的解决了这一问题且已成为厂家的首选项。
本设计借助Pro/ENGINEER强大的造型功能进行产品的造型与模具设计，利用Master CAM里丰富的参数功能进行参数的设定与模拟加工，充分体现了数控技术与造型软件与编程软件在现代制造业中的优越性。
关键词：数控技术、Pro/ENGINEER、Master CAM
摘 要 1
1 绪 论 4
1.1 数控机床的组成及工作原理 4
1.2 数控机床的分类及优点 5
1.2.1常见的数控机床的类型 5
1.2.2数控机床的优点 6
1.3现代数控技术的发展趋势 6
1.3.1高速化与高精度化 7
1.3.2复合化 7
1.3.4高柔性化 8
13.5智能化 8
1.3.6高可靠性 9
1.4本课题研究的主要内容 9
2 数控加工工艺分析 10
2.1 毛坯的制作及热处理 10
2.1.1毛坯的制作 10
2.1.2 毛坯热处理 14
2.2 夹具的选择 15
2.3凹模图工艺性分析 15
2.3.1 结构分析 15
2.3.2 机床设备的选择 17
2.3.3 确定凹模的加工顺序及进给路线 18
2.4凸模图工艺性分析 18
2.4.1 结构分析 18
2.4.2 机床设备的选择 19
2.4.3 确定凸模加工顺序及进给路线 20
2.5走刀路线及加工顺序 20
2.7走刀方式和铣削方式的确定 25
2.8进退刀方式的确定 28
2.9切削用量与刀具的选择 29
2.9.1切削用量选择 29
2.9.2刀具的选择 31
3 MasterCAM编程与应用程序 33
3.1 概述 33
3.2MasterCAM刀具的设定与参数的设定 34
3.3 应用加工程序 36
4 结论与展望 5
4.1 设计总结 5
4.2 将来展望 5
致 谢 6
- 内容简介：
-
河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 2、 3 工件 01 工序名称 粗、精铣毛坯 1 取任一面为基准采用平行切削的方式粗铣毛坯四周留 加工余量 2 以加工过的任一底面为精基准以环切方式精铣各面，保证各面的垂直度在 内， 配合面平行度 1000 料 45 钢 设 备 名 称 数控铣床 型 号 西门子 802D 具名称 机用虎钳 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 圆角刀 25 1 平刀 16 1 游标卡尺 0160 百分表 1 编 制 温剑伟 校 核 杨 瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 7 张 第 1 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 4、 5、 6 工件 02 工序名称 铣型腔 1 以往复走刀方式对型腔进行粗、半精铣削留 加工余量。 2 以螺旋铣削方式对型腔进行精加工。 材 料 45 钢 设 备 名 称 数控铣床 型 号 西门子 802D 具名称 机用虎钳 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 球头刀 16、 8 各 1 把 圆角刀 16 1 百分表 1 游标卡尺、 1160 样板 1 编 制 温剑伟 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 7 张 第 2 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 7、 8 阶梯孔 工序名称 粗、精铣深孔 1 以 A 面为装夹面如图所示，铣四方阶梯孔通至型腔底部 C 45 钢 设 备 名 称 数控铣床 型 号 西门子 802D 具名称 机用虎钳 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 球头铣刀 8、 5 各 1 把 游标卡尺 1160 内卡钳 1 编 制 温剑伟 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 7 张 第 3 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 4、 5、 6 型芯 工序名称 铣型芯 1 以等高外形加工方式粗铣整个型芯留 加工余量 2 以等高外形加工方式半精铣整个型芯留 加工余量 3 以螺旋铣削方式精加工整个型芯 材 料 45 钢 设 备 名 称 数控铣床 型 号 西门子 802D 具名称 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 圆角刀 16 1 球头铣刀 5、 8 各 1 把8 游标卡尺 0160 圆角规 1 百分表 1 样板 1 编 制 温剑伟 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 7 张 第 5 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 7、 8 工序名称 粗、精挖槽 1 以挖槽的加工方式对如图所示的 A、 B 两处进行粗、精加工保证图纸要求尺寸 材 料 45 钢 设 备 名 称 数控铣床 型 号 西门子 802D 具名称 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 球头铣刀 5 1 游标卡尺 0160 编 制 温剑伟 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 7 张 第 6 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 9、 10 工序名称 粗、精铣深孔 1 铣型芯表面上的四个深孔至图纸要求的尺寸，注意要保证两孔 之间的距离。 材 料 5 钢 设 备 名 称 数控铣床 型 号 西门子 802D 铣床 夹具名称 机用虎钳 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 圆角刀 2 1 游标卡尺 0160 编 制 温剑伟 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 7 张 第 7 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 2、 3 工件 工序名称 粗、精铣毛坯 1 取任一面为基准采用平行切削的方式粗铣毛坯四周留 加工余量 2 以加工过的任一底面为精基准以环切方式精铣各面，保证各面的垂直度在 内， 配合面平行度 1000 料 45 钢 设 备 名 称 数控铣床 型 号 西门 子 802D 具名称 机用虎钳 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 圆角刀 25 1 平刀 16 1 标卡尺 0160 百分表 1 编 制 温剑伟 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 7 张 第 4 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 2、 3 工件 01 工序名称 粗、精铣毛坯 1 取任一面为基准采用平行切削的方式粗铣毛坯四周留 加工余量 2 以加工过的任一底面为精基准以环切方式精铣各面，保证各面的垂直度在 内， 配合面平行度 1000 料 45 钢 设 备 名 称 数控铣床 型 号 西门子 802D 具名称 机用虎钳 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 圆角刀 25 1 平刀 16 1 游标卡尺 0160 百分表 1 编 制 温剑伟 校 核 杨 瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 7 张 第 1 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 4、 5、 6 工件 02 工序名称 铣型腔 1 以往复走刀方式对型腔进行粗、半精铣削留 加工余量。 2 以螺旋铣削方式对型腔进行精加工。 材 料 45 钢 设 备 名 称 数控铣床 型 号 西门子 802D 具名称 机用虎钳 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 球头刀 16、 8 各 1 把 圆角刀 16 1 百分表 1 游标卡尺、 1160 样板 1 编 制 温剑伟 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 7 张 第 2 张 河南工业职业技术学院 工 序 卡 片 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 7、 8 阶梯孔 工序名称 粗、精铣深孔 1 以 A 面为装夹面如图所示，铣四方阶梯孔通至型腔底部 C 45 钢 设 备 名 称 数控铣床 型 号 西门子 802D 具名称 机用虎钳 刀 量 辅 具 名 称 规 格 数 量 球头铣刀 8、 5 各 1 把 游标卡尺 1160 内卡钳 1 编 制 温剑伟 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 7 张 第 3 张 河南工业职业技术学院 工 艺 过 程 卡 片1 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 01 鼠标盒盖凹模 01 材 料 45 钢 毛 坯 种 类 锻造 毛 坯 尺 寸 118一毛坯可制零件数 1 工序序号 工序 名称 工 序 内 容 设 备 夹 辅 具 名 称 刀 具 名 称 规 格 量 具 名 称 及 规 格 1 备料 仓库 2 粗铣六 面体 铣各平面为 113余量为 西门子 802D 铣床 虎钳 25 圆角刀 游标卡尺 3 精铣六 面体 铣各平面余量为 0，保证直角度 内，配合面平行度 1000门子 802D 铣床 虎钳 16 平刀 游标卡尺、百分表 4 粗铣 粗铣整个型腔 西门子 802D 铣床 虎钳 16 圆角刀 # 圆角规 5 半精铣 铣整个型腔留 加工余量 西门子 802D 铣床 虎钳 16 球头铣刀 游标卡尺、百分表、圆角规 7 粗铣 粗铣侧活动型芯通口预留 西门子 802D 铣床 虎钳 8 球头铣刀 游标卡尺 9 热处理 淬火硬度 56 60 6 精铣 精铣整个型腔余量为 0 西门子 802D 铣床 虎钳 8 球头铣刀 圆角规、游标卡尺、 样板 8 精铣 精铣侧活动型芯通口加工余量为 0 西门子 802D 铣床 虎钳、 5 球头铣刀 内卡钳 编制 温剑伟 校对 杨瑞兰 审 查 共 2 张 第 1 张 河南工业职业技术学院 工 艺 过 程 卡 片2 产 品 代 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 02 鼠标盒盖凸模 02 材 料 45 钢 毛 坯 种 类 锻造 毛 坯 尺 寸 118一毛坯可制零件数 1 工序序号 工序 名称 工 序 内 容 设 备 夹 辅 具 名 称 刀 具 名 称 规 格 量 具 名 称 及 规 格 1 备料 仓库 2 粗铣六 面体 铣各平面为 113余量为 西门子 802D 铣床 虎钳 25 圆角刀 游标卡尺 3 精铣六 面体 铣各平面余量为 0，保证直角度 内配合面平行度 1000门子 802D 铣床 虎钳 16 平刀 游标卡尺、百分表 4 粗铣 粗铣整个型芯留 加工余量 西门子 802D 铣床 虎钳 16 圆角刀 # 游标卡尺、圆角规 7 粗挖槽 粗铣各槽留 加工余量 西门子 802D 铣床 虎钳 5 球头铣刀 游标卡尺 5 半精铣 铣整个型芯留 加工余量 西门子 802D 铣床 虎钳 8 球头铣刀 游标卡尺、百分表、圆角规 11 热处理 淬 火硬度 56 60 9 粗铣深 孔 留 加工余量 西门子 802D 铣床 虎钳 2 圆角铣刀 6 精铣 精铣整个型芯余量为 0 西门子 802D 铣床 虎钳 5 球头铣刀 圆角规、游标卡尺、 样板 8 精挖槽 精铣各槽到图纸尺寸 西门子 802D 铣床 虎钳 5 球头铣刀 游标卡尺 10 精铣深 孔 精铣深孔到图纸尺寸 西门子 802D 铣床 虎钳、 2 圆角铣刀 游标卡尺 编制 温剑伟 校对 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 2 张 第 2 张 河南工业职业技术学院 工 艺 规 程 零（部）件名称 鼠标模具 专 业 数控技术及应用 班 级 04143 班 姓 名 温剑伟 指 导 教 师 杨瑞兰 2007 年 6 月 10 日 河南工业职业技术学院 检 验 卡 片 产 品 型 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 2 8 鼠标盒盖凹模工序名称 铣削 序号 检验内容及技术要求 2 粗铣后，达到该工序尺寸 3 精铣后，达到规定的设计尺寸、平行 度符合要求 4、 5 粗糙度 3 2；要留有足够的精加工余量 7 保证本工序的加工尺寸 6 粗糙度、外形达到设计要求 8 粗糙度、尺寸达到设计要求 设备及工艺装置 序号 名称 型号 1 西门子 802D 游标卡尺 0 3 游标卡尺、百分 表 0 、 4、 5 百分表、游标卡 尺、圆角规 0 、0 游标卡尺 0 6 游标卡尺、 样板 0 8 游标卡尺 0 编 制 温剑伟 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 2 张 第 1 张 河南工业职业技术学院 检 验 卡 片 产 品 型 号 零 （部） 件 名 称 零 （部） 件 代 号 工序号 2 10 鼠标盒盖凸模工序名称 铣削 序号 检验内容及技术要求 2 粗铣后，达到该工序尺寸 3 精铣后，达到规定的设计尺寸、平行 度符合要求 4、 5 粗糙度 3 2；要留有足够的精加工 余量 7 加工达到本工序尺寸 6 粗糙度、外形达到设计要求 9、 10 精铣各槽到图纸尺寸 设备及工艺装置 序号 名称 型号 1 西门子 802D 游标卡尺 0 3 游标卡尺、百分 表 0 、0、 5 游标卡尺、百分 表、圆角规 0 、0 圆角规、游标卡 尺、 样板 0 、0、 10 游标卡尺 0 编 制 温剑伟 校 核 杨瑞兰 审 查 杨瑞兰 共 2 张 第 2 张 河南工业职业技术学院 机械工程系 2007 届毕业生毕业设计 任 务 书 二 年十 二 月 姓名： 温剑伟 班级： 04143 专业： 数控技术及应用 学号： 42 号 设计题目： 鼠标盒盖上下模 数控加工 进度安排： 一、找设计题材（ 7 天 ） 二 、 零件实体造型（ 10 天） 三、工艺分析（ 7 天） 四、模拟加工、编写工艺文件（ 8） 五、编写毕业论文（ 15 天） 六、材料呈给导师审批（ 1 天） 七、毕业打印（ 1 天） 八、交毕业论文（ 1 天） 毕业设计 (论文 )开题报告 题目 名称 ： 数控铣削加工工艺规程设计 学生姓名： 学 号： 系 /专业 ： / 班 级 ： 指导教师： 年 月 日 毕 业 设 计 （论文） 开 题 报 告 1本课题的背景及意义 随着社会的进步，制造业的发展越来越迅速，数控技术和数控装备是制造工业现代化的重要基础。这个基础是否牢固直接影响到一个国家的经济发展和综合国力，关系到一个国家的战略地位。因此，世界上各工业发达国家均采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业。 在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。数控机床发展很快，本设计以数控铣削加工 零件为例介绍数控铣床 的特点及 编程 过程。 2 本课题的基本内容及关键问题 1基本内容： （ 1） 学习和掌握数控机床加工的特点尤其是数控铣 床的特点 ,以及编程 码的生成 。 （ 2） 以实例介绍数控铣 床加工零件的特点及 程 。 2关键问题： 数控机床加工特点及数控编程 毕 业 设 计（论文）开 题 报 告 3 本课题调研情况综述 仔细了解课题 ，认真分析零件图 ,培养我们独立识图能力 ,增强我们对零件图的认识和了解 ， 不仅能增强我们的绘图能力和 掌握编程 软件的能力。 在 设计 过程中熟悉加工过程中的刀具组合、工件材料、主轴转速、进 给速率、刀具轨迹、切削深度、步长、加工余量等加工参数 。 4本课题的完成的任务量 设计说明书一份；任务书一份；开题报告一份。 毕 业 设 计（论文）开 题 报 告 指导教师意见： （对本课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： （亲笔签名） 年 月 日 河南工业职业技术学院毕业论文 题 目： 鼠 标 盒 盖 上下模 数 控加工及工艺分析 班 级： 04143 姓 名： 温 剑 伟 专 业 ： 数 控技 术 及 应 用 指 导 教 师 ： 杨 瑞 兰 答 辩 日期： 2007 年 6 月 20 日 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 1 摘 要 鼠标模具作为鼠标生产的重要模型，其加工工艺与精度的好坏直接影响鼠标的生产与销售，如何生产出高质量的鼠标模具已经成为各个生产厂家关注的重点。 数控技术作为现代 制造的进行技术，它采用数字化信息控制的机床的运动进行零件的加工特别适合空间曲线曲面的加工。本 设计中的 鼠标模具是由复杂的曲线曲面组成的若采用传统的机床将无法加工或是加工精度得不到保证劳动强度大而数控技术确能很好的解决了这一问题且已成为厂家的首选项。 本设计借助 大的造型功能进行产品的造型与模具设计，利用丰富的参数功能进行参数的设定与模拟加工，充分体现了数控技术与造型软件与编程软件在现代制造业中的优越性。 关键词 ： 数控技术、 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 2 摘 要 . 1 1 绪 论 . 3 控机床的组成及工作原理 . 3 控机床的分类 及优点 . 4 见的数控机床的类型 . 4 控机床的优点 . 5 代数控技术的发展趋势 . 5 速化与高精度化 . 6 合化 . 6 柔性化 . 7 能化 . 7 可靠性 . 8 课题研究的主要内容 . 8 2 数控加工工艺分析 . 9 坯的制作及热处理 . 9 坯的制作 . 9 坯热处理 . 13 具的选择 . 14 模图工艺性分析 . 14 构分析 . 14 床设备的选择 . 16 定凹模的加工顺序及进给路线 . 17 模图工艺性分析 . 17 构分析 . 17 床设备的选择 . 18 定凸模加工顺序及进给路线 . 19 刀路线及加工顺序 . 19 刀方式和铣削方式的确定 . 24 退刀方式的确定 . 27 削用量与刀具的选择 . 28 削用量选择 . 28 具的选择 . 30 3 程与应用程序 . 32 述 . 32 具的设定与参数的设定 . 33 用加工程 序 . 35 4 结论与展望 . 5 计总结 . 5 来展望 . 5 致 谢 . 6 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 3 1 绪 论 控机床的组成及工作原理 控机床的组成 数字控制（ 简称 术是用数字化信息进行控制的自动控制技术。采用数控技术的机床，或者说装备了数控系统的机床，称之为数控机床。数控机床是机电一体化的典型产品，是集机床、计算机、电机及拖动、自动控制、检测等技术为一体的自动化设备。一般来说数 控机床基本组成包括数控装置、伺服系统、输入输出装置、辅助控制装置、回馈系统、可编程控制器 床本体等主要装置。如下图 1数控机床的组成框图： 图 数控机床的组成框图 控机床的工作原理 数控机床进行工件的加工，首先必须将工作的几何数据和工艺数据按规定的代码和格式编制成数控加工程序，并用适当的方法将加工程序输入数控系统。数控系 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 4 统对输入的加工程序 进行数据处理，输出各种信息和指令，控制机床各部分按规定有序地动作。这些信息和指令最基本的包括：各坐标轴的进给速度、进给方向和进给位移量，各状态控制的 I/O 信号等。 目前加工程序的生成有以下方法 ： 1）手工编程 分析零件图样，根据图样对零件材料、尺寸、形状、加工精度及热处理要求来确定加工方案，进行工艺处理和数值计算。在此基础上，根据数控系统规定的功能指令代码和程序格式编写出数控加工程序单。但此方法只适用于形状简单零件的编程。 2） 对于形状复杂，人工难以胜任或是根本无法编程的零件特别是像模具的 凸凹模的加工这类零件往往有较高的精度要求，为了保证能够加工出符合图样要求的零件这就必需采用计算机辅助设计和计算机辅助制造（ 行零件编程的处理，由计算机自动生成数控加工程序。 3） 人 机 对话 通 过数 控系 统显 示器（ 的 图 形提示和 参数 确定， 在数 控系 统 中自 动 生成加工程序。 控机床的分类及优点 见的数控机床的类型 数 控机床是在普通机床的基 础 上 发 展起 来 的，各种 类 型的 数 控机床基本上起源于同 类 型的普通机床， 从应 用角度出 发， 常 见 的 数 控机 车 有以下几种： 1） 数 控 车床 数控车床分为立 式和卧式两种。立式数控车床用于回转直径较大的盘类零件的车削加工，卧式数控车床用于轴向尺寸较长或小型盘类零件的车削加工。 2）数控铣床 数 控 铣 床按机构形式可以分 为 立式、 卧 式、 龙门铣 床，按控制 轴数 可以分 为 三 轴 、 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 5 四 轴 和多 轴数 控 铣 床。 3）加工中加工中心 车削 加工中心 车削 加工中心是在普通 卧 式 数 控 车床 的基 础 上，增加了 C 轴（刀 具的旋 转） 和动 力 头 ，更高 级 的 车削 加工中心 还带 有刀 库 。除工件旋 转运动 外， 车削 加工中心 还可控制刀具的 纵向、横 向 进给运动 和旋 转运动 ， 这 使其加工能力大大的增 强 ，除可以 进 行一般的 车削 加工外 还 可以 进 行 径向 和 轴向铣 削以及中心 线 不在零件回 转 中心的孔和 径向 孔的 钻 削等加工。 铣 削加工中心 铣削加工中心是在数控铣床的基础上增加了刀库和自动换刀装置，刀库可容纳16100 把左右的刀具。由于具有自动换刀功能，工件一次装夹后，加工中心能自动的完成或接近完成工件各面的所有加工工序。铣削加工中心按结构形式可分为立式加工中心和卧式加工中 控机床的优点 1）数控系统取代了普通机床的手工操作，具有充分的柔性，只要编制或零件程序就能加工出新的零件。 2）零件加工精度一致性好，避免了普通机床加工时人为因素的影响。 3）生产周期 短，特别适合小批量、单件零件的加工。 4）可加工复杂形状的零件，如二维或三维轮廓加工。 5）易于调整机床，与其它制造方法（如自动机床、自动生产线）相比，所需调整时间较少。 代数控技术的发展趋势 随着 科 学技术的发 展，世界先 进 制造技 术 的 兴 起和不 断 成熟， 现 代 数控技术的总发展趋势是：高速化与高精度化、复合化、小型化与开放式结构、高柔性化、智 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 6 慧化 。 速化与高精度化 实现数 控机床高速化，首先要求 计 算机系 统读 入加工指令 数 据后能高速 处 理并计 算出伺服 电动 机的移 动 量，并要求伺服系 统 能快速地作出反 应 ； 为 使 数 控机床在极短的空程 内 由零加速到高速度和高行程速度下保持高定位精度，必 须 具有高（ 减 ）速、高精度的位置 检测 系 统 和伺服 质 量。所以必 须 重新考 虑 主 轴 、 进给 系 统、 刀具交 换系统、 托 盘交换系统等 各种 关键 部分的全部特性，即 从 机床的基 础 部件到刀架等。日本 司的 卧 式加工中心，其最大加（ 减 ）速度 为 轴最高转 速 为 15000r/由于有大的角加（ 减 ）速度， 仅 需 主 轴转 速即可 从 0r/速到 15000r/ 换 刀 时间为 到刀）和 削到切削）。 数 控 机床的加工精度的提高，一般通 过减 少 数 控系 统的误 差和采用 补偿 技 术来达 到。在 减 少系 统 控制 误 差方面、通常采用的是 提高数 控系 统 的分 辩率 ，以微小程序段 实现连续进给 ，使 制单 位精 细 化，提高位置 检测 精度，以及在位置伺服系 统 中采用前 馈 控制与非 线 性控制等方法。研究 结 果表明 ，综 合 误 差 补偿 技 术 的 应用 可将 加工 误 差 减 少 60%80%。由于 计 算机 运 算速度和主 轴转 速的 较 大提高，具有真正零跟 踪误 差的 现 代 数 控 装 置已 被开发 出 来 ，能 满 足 现 代机床工作的要求，使机床可以 进 行同 时 具 备 高 进给 速度和高精度的加工。 合化 复合化包 含工序复合化和功能复合化，例如工件在一台 设备 上一次 装夹 后，可通过 自 动换 刀等各种措施 来 完成多任 务 序和多表面的加工。 在一台数 控 设备 上能完成多任 务 序切削加工（ 如车、铣、镗 、 钻 等）的加工中心，可代替多机床和多 装夹 的加工， 这样 既能 减 少 装 卸 时间 ，省去工件搬 运时间 ，提高每台机床的加工能力，又能保 证 和提高形位精度， 从 而打破了 传统 的工序界限和分散加工的 工艺规 程，如主轴头 立 卧 自 动转换 的加工中心、 车铣 加工中心等。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 7 型化与开放式结构 由于 数 控技 术 中大量采用了 计 算机新技 术 ，新一代 数 控系 统 的体系 结 构向 开 放式系 统发 展。自 20 世 纪 80 年代末以 来 ，主要 数 控系 统 和 数 控 设备 生 产国 及其厂 家竞 相 开发 其于基于 开 放式 统 ， 开 展了 针对开 放式 统 的前、后台标 准的研究。基于 开 放式 致可分 为 四 类 ： 接型、 装 型、 内装 型 纯软 件型 统 。其系 统 以通用 的体系 结 构 为基础 ，构成了 总线 式（多 总线 ）模 块 、 开 放型、嵌入式的体系 结 构；其 软 硬件和 总线规 范均是 对 外 开 放的，硬件可即插即用 ，还 可向系 统 添加在 境下使用的 标 准 软 件或用 户软 件， 为数 控 设备 制造厂家和用 户进 行集成 给 予了有力的支持 ，也便于主机厂 进 行二次 开发 以 发挥其 技 术 特色。 经过 加固的 工业级 已在 工业 控制 领 域得到了 广泛 的 应 用，并 逐渐成国主 流，其技 术 上的成熟度使其可靠性大大超过了 以往的 专用 件。 柔性化 柔性是指 数 控机床 适应 加工 对 象 变 化的能力。 数 控机床 发 展到今天，已 对满 足加工 对 象 变 化有了很 强 的适 应 能力。在提高 单 机柔性化的同 时 ， 数 控机床也朝 着单元柔性化（如柔性加工 单 元 系 统 （柔性制造系 统 向 发 展。 能化 1） 引 进自适应 控制技 术 自 适应 控制 术 的目 的是要求 在随 机 变 化的加工 过 程中，通 过 自 动调节加 工 过 程中所 测 得的工作 状态 、特性，按照 给 定的 评 价指 标 自 动 校正自身的工作 参数 ，以 达 到或接近最佳工作 状态 由干在 实际 加工 过 程中，大 约 有 30 余种 变 量直接或 间 接地影 响 加工效果，如工件毛坯余量不均 匀 、材料硬度不均 匀 、刀具磨 损 、工件 变形 、机床 热变形 等。 这 些 变 量事先难 以 预 知， 编 制加工程序 时只 能依据 经验数 据，以至在 实际 加工中，很 难 用最 佳参数进 行切削。而自 适应 控制系 统则 能根据切削 条 件的 变 化，自 动调节 工作 参数 ，如 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 8 伺服 进给参数 、切削用量等，使加工 过 程中能保持最佳工作 状态 ， 从 而得到 较 高的加工精度和 较 小的表面粗糙度，同 时 也能提高刀具的使用 寿命 和 设备 的生 产 效率。 2） 采用故障 自诊断 、自修复功能理论 这 主要是指利用 统 的 内装 程序实现在线 故障 诊断 ，一旦出 现 故障 时 ，立即采取停机等措施，并通 过 行故障报 警，提示 发 生故障的部位、原因等。并利用 “冗余 ”技 术 ，自 动 使故障模 块脱 机，接通 备 用模 块 。 3）刀具 寿命 自 动检测和 自 动换 刀功能利用 红 外、 声发射 （ 、激光等 检测手段， 对 刀具和工件 进 行 检测 发现 工件超差、刀具磨 损 、破 损 等， 进 行 及时报警、自 动补偿 或更 换备 用刀具， 以保 证产品质 量。 4）引 进 模式 识别 技 术应 用 图 像 识别 和 声 控技 术 ，使机器自己 辨识图样 ，按照自然语 言命令 进 行加工。 可靠性 数 控机床的可靠性一直是用 户 最 关 心的主要指 针 ，它取 决 于 数 控系 统 和各伺 服驱动单 元的可靠隆， 为 提高可靠性，目前主要采取以下几 个 方面的措施。 1） 高系 统 硬件 质 量。 2） 用硬件 结 构模 块 化 、标 准化、通用化方式。 3） 增 强 故障 自诊断 、自恢复和保 护功 能。 课题研究的主要内容 本课题以鼠标上下模加工为研究内容，着重讨论在数控加工过程中毛坯的选择、工艺的设计、基准的选择、夹具的选择、刀具的选择、加 工工艺分析等工艺参数。本设计模型主要是利用 件加工主要以数控铣削为重点。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 9 2 数控加工工艺分析 坯的制作及热处理 坯的制作 该模具用于注射成形，由于锻件毛坯具有很高的强度和冲击韧性且适用于在大载荷或冲击载荷的场合工作。锻压加工的主要形式为自由锻造和热模锻造。前者所得毛坯精度低、表面粗糙度大、生产率低，故适用于单件、小批生产；热模锻造是一种生产率高和加工质量较好的锻造方法，可以使机械加工余量 13照热模锻特点和所用设备不同以可分为锤上模锻，压力机上模锻，胎模锻，卧式锻造机模锻等。锻造方法、生产批量和毛坯形状尺寸的要求对零件结构形状的要求也不相同，有如下原则而考虑； 1）锻造毛坯应形状简单，对称，避免柱体部分交贯和主要表面上有不规则凸台，毛坯形状应允许有水平分模面 ,最大尺寸在分模面上，以简化锻模结构。 2）毛坯应有拔模斜度和圆角，槽和凹口只允许沿模具运动方向分部，以便于毛坯从模具中取出，防止锻造缺陷并延长模具寿命。 3）毛坯形状不应引起模具侧向移动，使上下模错位。 4）零件壁厚差不能太大，因为薄壁 冷却较快，会使模具产生缩孔或裂纹等，降低模具寿命。 由于模锻重量要求并没什么限制，形状简单，材料一般为碳素钢，合金钢，成批量生产，所以本设计采用模锻制作毛坯。下表为不同锻造方法的工艺特点： 毛坯的制件方法 最大重量 N 最小壁厚 材料 形状的复杂性 精度等级 表面 它 自由锻造 不限制 不限制 碳素钢 合简单 1416 生产低，余量大，适用于 机械修理厂和 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 10 金钢 重型机械厂 模锻 （利用锻锤） 通常至 1000 素钢 合金钢 由锻模制造 难易而定 1214 生产率高， 不需高级技工， 材料消耗少 模锻 （利用卧式锻造机 0 通常至 1000 素钢 合金钢 由锻模制造 难易而定 1214 生产率高，压力不与地 面垂直对轴基要求不高 精密模锻 通常至 1000 素钢 合金钢 由锻模制造 难易而定 1112 光压后的锻件可不经机 械加工直接进行加工 表 件材料的物理力学性能、金相组织，及其组织是否均匀和有无杂质等因素，对切削获得加工表面质量有很大的影响。为了满足产品的生产要求、切削加工性能及经济性和我国的资源状况等综合考虑，本设计采用 45 钢（ 45 钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。） ，其各主要性能如下图所示： 技术条件 C n S P i 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 11 45 钢化学成份 密度， t/点， 临界点 1433 721(724) 778(780) 723(751) 619(682) 温度 , 室温 100 200 300 400 500 弹性模量 E,105 导率 ,W/(m k) 48 45 44 40 39 38 线膨胀系数 1，10 20之间） 松比 热容 c,kJ(K) 变模具 G， 104阻率 ,10m 扩散率， 10s 变模具 G， 104阻率 ,10m 扩散率， 10s 45 钢物理性能 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 12 热处理 s, b, 5,% ,% , b, 50正火 377 624 75 840水淬 ,560回火 501 710 52 216 539 737 45 206 515 759 61 223 热处理 s, b, 5,% ,% , b, 40油淬 ,510回火 716 934 54 528 829 850油淬 ,450回火 803 970 0 313 度800250 355 600 16 40 39 未热处理 229退火197 14 35 表 45 钢力学性能 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 13 坯热处理 毛坯材料在进行铣削前应先安排热处理以消除在锻造过程中产生的内应力。另外，通过热处理能改善工件材料的加工性能如调质处理，可适当提高材料硬度，使塑性变形小，内部金相组织变得均匀，通过材料切削加工的改善，进而提高工件的加工质量。热处理分为退火、淬火、回火等，据本例的需要为了提高产品的硬度、耐磨性和经济性而选用淬火。 45 钢淬火温 度在 3050) ，在实际操作中，一般是取上限。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少，且能提高工效。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间。如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。我们认为，如装炉量大于工艺文件的规定，加热保温时间需延长 1/5。 因为 45 钢淬透性低，故应采用冷却速度大的 10%盐水溶液。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷 透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到 180 左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取缓冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。 45 钢调质件淬火后的硬度应该达到 9，截面大的可能性低些，但不能低于 然，就说明工件未 得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中，达不到调质的目的。 45 钢淬火后的高温回火，加热温度通常为 560600 ，硬度要求为 4。因为调质的目的是得到综合机械性能，所以硬度范围比较宽。但图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。如有些轴类零件要求强度高，硬度要求就高；而有些齿轮、带键槽的轴类零件，因调质后还要进行铣、插加工，硬度要求就低些。关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，我们认为，回火后的硬度取决于回火温度，与 回火时间关系不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以上。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 14 具的选择 夹具，尤其是机床夹具，在机械制造业中应用很广，它能迅速工作的装夹和定位并且在加工过程中保证与工作的相对位置不变。夹具作为机床的重要工艺装备，在生产过程中尽量优先选用通用夹具再考虑组合夹具、专用夹具等，夹具的作用有： 1）提高加工精度和保证质量。 2）提高劳动生产率和降低成本。 3）扩大机床的工艺加工范围。 4）减轻工人的劳动强度。 综上根据毛坯的结构特点生产周期等因素本设计选用机用虎钳，如 下图所示 图 模图工艺性分析 构分析 该凹模材料为 45 钢，外形为一个六面体，型腔面复杂。该型腔主要是由多个曲面组成，四周斜面与底面采用圆弧过度，在上顶部的中间有一个侧活动型芯口，模具的外部结构较为简 单，是一个标准的长方体。因此工件以型腔加工为重点。 工件毛坯在进行数控加工前已经过 通立式铣床铣削加工过 6 个面。 下图为 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 15 用 接生成的凹模图 图 模工程图 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 16 图 模轴视图 床设备的选择 根据被加工零件的形状、材料和加工精度等条件，选用西门子 802D 数控立式铣床进行铣削加工。由于毛坯为规则形状的长方体故在这里不需要再用进行夹具的设计与制造，也不需采用专用夹具或组合夹具而选用通用的机用虎钳即可满 足需要，毛坯两侧用机用虎钳夹紧，固定于机床工件台上。 零件以底面为定位基准，两侧用机用虎钳进行夹紧，固定于机床工件台上。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 17 定凹模的加工顺序及进给路线 1）铣配合面。 2) 铣型腔。 3）铣活动型芯通口。 模图工艺性分析 构分析 该凸模与凹模配对使用，为了保证凸凹的使用性能和选材一致性原则，所以选材也为 45 钢，凸模外形为一个六面体上部复杂。主要结构是由多个曲面组成且有多个侧型芯滑块，如若采用普通机床则不容易达到要求加工也是不明智的选择。模具的外部结构较为简单，是一 个标准的长方体，因此工件的加工以型芯为重点。 工件毛坯已经过 通铣床铣削加工过 6 个面。 下图为用 接生成的凸模图。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 18 图 模工程图 图 模轴测图 床设备的选择 根据工件图样的要求及加工过程中对设备的了解的程度加以考虑，本设计选用西门子 802D 立式数控铣床进行铣削加工。 由于毛坯为规则形状的长方体故在这里不需要再用进行夹具的设计与制造，也不需采用专用夹具或组合夹具而选用通用的机用虎钳即可满足需要，毛坯两侧用机用虎钳夹紧，以毛坯底面定位，固定于机床工件台上。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 19 定凸模加工顺序及进给路线 由于该凸模零件加工余量较大，首先要进行粗加工；粗加工后，在局部区域还存在较大的加工余量，并存在应力变形等因素，为保证精加工的加工质量，对该型芯进行半精加工以使零件的周边保留均匀的加工余量；半精加工后即可进行型芯最终工序的精加工。路线如下所示： 1）铣毛坯尺寸至图纸要求的尺寸。 2）铣型芯。 3）挖槽加工凹口。 4）铣深孔。 刀路线及加工顺序 在选择了数控加工工艺内容和确定了零件加工路线后，即可进行数控加工工序的设计 。数控 加工 工序设计的主要任务是进一步把本工序的加工内容、切削用量、工艺装备、定位夹紧方式及刀具运动轨迹确定下来，为编制加工程序作 的准备。 走 刀路线就是 数控加工过程中 刀具相对于被加工工件的运动轨迹和方向；走刀路线的选择确定非常重要，因为它与零件的加工精度和表面质量密切相关， 它不但包括了工步的内容，也反映出工步顺序。走刀路线是编写程序的依据之一 ， 确定走刀路线 的一般原则有以下几点： 1）保证零件的加工精度和表面粗糙度。 2）方便数值计算，减少编程工作量。 3）缩短走刀路线，减少进退刀时间和其他辅助时间 。 4） 尽量减少程序段数。 同时 应注意以下几点 ： 1）寻求最短加工路线 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 20 如加工 下 图 a 所示零件上的孔系。 b 图的走刀路线为先加工完外圈孔后，再加工内圈孔。若改用 c 图的走刀路线，减少空刀时间 ， 则可节省定位时间近一倍 ， 提高了 加工效率。 a)零件图样 b)路线 1 c)路线 2 图 最短走刀路线的设计 2）最终轮廓一次走刀完成 为保证工件轮廓表面加工后的粗糙度要求，最终轮廓应安排在最后一次走刀中连续加工出来。 如 下 图 a 为用行切方式加工内腔的走刀路线，这种走刀能切除内腔中的全部余量，不留死角，不 伤轮廓。但行切法将在两次走刀的起点和终点间留下残留高度，而达不到要求的表面粗糙度。所以如采用 b 图的走刀路线，先用行切法，最后 沿周向 环切一刀，光整轮廓表面，能获得较好的效果。图 c 也是一种较好的走刀路线方式。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 21 a)路线 1 b)路线 3 c)路线 3 图 削 内腔的三种走刀路线 3）选择切入切出点 切入点的选择原则： 粗加工选择曲面内的最高角点作为切入点。 精加工选择曲面内某个曲率比较平缓的角点作为切入点。 总之避免铣刀当钻头使用，否则因受力大而损坏。 切出点的选择原则： 能 连续完整的加工曲面。 非加工时间短。 4） 切入切出路径 在铣削轮廓表面时一般采用立铣刀侧面刃口进行切削，由于主轴系统和刀具的刚度变化，当沿法向切入工件时，会在切入处产生刀痕，所以应尽量避免沿法向切入工件。 图 铣削外轮廓的切入切出路径 5） 选择使工件在加工后变形小的路线 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 22 对横截面积小的细长零件或薄板零件应采用分几次走刀加工到最后尺寸或对称去除余量法安排走刀路线。安排工步时，应先安排对工件刚性破坏较小的工步。 （ 2） 确 定定位和夹紧方案 在确定定位和夹紧方案时应注意以下几个问题： 1） 尽可能做到设计基准、工艺基准与编程计算基准的统一。 2） 尽量将工序集中，减少装夹次数，尽可能在一次装夹后能加工出全部待加工表 。 3） 避免采用占机人工调整时间长的装夹方案。 4） 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位。 （ 3）确定对刀点与换刀点 对于数控机床来说，在加工开始时，确定刀具与工件的相对位置是很重要的，它是通过对刀来实现的。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 23 对刀点 是指通过对刀确定刀具与工件相对位置的基准点。对刀点可以设置在被加工零件上，也可以设 置 在夹具上与零件定位基准有一定尺寸联系的某一位置，对刀点往往就 选择在 零件的加工原点。对刀点的选 择原则如下： 1）所选的对刀点应使程序编 制简单； 2）对刀点应选择在容易找正、便于确定零件加工原点的位置； 3）对刀点应 选 在加工时检验方便、可靠的位置； 4） 对刀点的选择应 有利于提高加工精度。 刀位点 是 指确定刀具位置的基准点 平头立铣刀的刀位点一般为端面中心；球
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