畢業(yè)設計---充電器產(chǎn)品造型、分模與模具制造

1、<p><b>　　畢業(yè)設計</b></p><p>　　題目 充電器產(chǎn)品造型、分模與模具制造</p><p>　　系 別 機電工程系 </p><p>　　年級專業(yè) </p><p>　　學生姓名

2、 </p><p>　　指導教師 </p><p>　　專業(yè)負責人 </p><p>　　答辯日期 2010年6月6日 </p><p>　　機電工程系 數(shù)控技術 專業(yè) 08數(shù)控01 班 同學： </p><p

3、><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 關鍵詞 ……………………………………………………………1 </p><p>　　第一章 充電器上殼造型設計………………………………………… 2 </p><p>　　1.1 Cimatron軟件簡介…………………………………………………2</p><p>　

4、　1.2 充電器上殼造型設計的零件圖………………………………………2 </p><p>　　1.3 充電器上殼的分?！? </p><p>　　1.4 充電器上殼凹模與滑塊的零件圖………………………………… 4</p><p>　　第二章 充電器上殼凹模的編程與加工………………………………4 </p><p&g

5、t;　　2.1 毛坯選取…………………………………………………………4</p><p>　　2.2 刀具清單…………………………………………………………4</p><p>　　2.3 編程與加工………………………………………………………4</p><p>　　第三章 充電器上殼側抽的編程與加工………………………………11</p><p>

6、;　　3.1 毛坯選取…………………………………………………………11</p><p>　　3.2 刀具清單…………………………………………………………12</p><p>　　3.3 編程與加工………………………………………………………12</p><p>　　第四章 總體加工工藝總結……………………………………………14</p><p&

7、gt;　　參考文獻……………………………………………………………… 16</p><p>　　摘要：本畢業(yè)設計使用CimatronE8.5軟件對充電器上殼模型進行造型設計、產(chǎn)品分模、模具型腔、滑塊數(shù)控編程與操作加工中心完成模具制作。其中以模具型腔的數(shù)控編程作主要論述，并對各工序作工藝要點分析，靈活使用二次開粗、增加輔助面等多種編程技巧</p><p>　　關鍵詞：充電器上殼 數(shù)控編程

8、 工藝分析</p><p>　　第一章充電器上殼造型設計</p><p>　　1.1 Cimatron8.5零件繪制的軟件介紹</p><p>　　Cimatron軟件系統(tǒng)是以色列Cimatron公司開發(fā)的CAD／CAM集成化的軟件系統(tǒng)，它的前身是以色列為了研發(fā)幼獅戰(zhàn)斗機而專門設計的CAD／CAM軟件。Cimatron系統(tǒng)是一個關于計算機輔助設計、計算機輔助制造、

9、數(shù)據(jù)轉換接口、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)二次開發(fā)的軟件系統(tǒng)，適用于各行業(yè)模具設計和制造的全功能無縫集成系統(tǒng)。Cimatron在世界范圍內(nèi)的知名客戶包括MOTOROLA、BENZ、BMW等，在日本、美國、意大利、中國臺灣等國家和地區(qū)是占有率第一的CAD／CAM軟件。利用Cimatron系統(tǒng)強大的產(chǎn)品設計與數(shù)控編程的功能可以幫助我們將事情做得更多、更快、更好。Cimatron提供了靈活方便的軌跡編輯方法，可以對已有的刀具軌跡進行復制，還可以用手工的

10、方式對生成的刀具軌跡進行方便的修改：刪除選擇的走刀步驟，裁減選擇的走到步驟和增加用戶指定的走刀，對刀具進行投影等。為了滿足對加工質量和效率日益提高的要求，Cimatron提供了高速銑削技術。同時，還支持2.5軸、3軸、4軸、5軸、的數(shù)控機床程序編制，提供多種的刀軌形式。</p><p>　　1.2充電器上殼造型設計的零件圖</p><p>　　充電器上殼造型設計的二維圖如圖1所示:<

11、/p><p><b>　　圖1</b></p><p>　　根據(jù)零件的二維圖，利用CimatromE8.5進行零件設計，繪制出零件的三維圖如圖2</p><p><b>　　圖2</b></p><p>　　1.3充電器上殼的分模</p><p>　　設計造型完成以后，利用Cim

12、atron對三維零件圖進行分模，根據(jù)需要，將充電器上殼分成5個分模面，如圖3所示。然后，通過增加分模面、增加毛坯、切除毛坯等操作將零件分為型腔、型芯、滑塊、鑲件和鑲針5個部分。</p><p><b>　　圖3</b></p><p>　　1.4充電器上殼凹模與滑塊的零件圖</p><p>　　圖4

13、 圖5</p><p>　　第二章 充電器上殼凹模的編程與加工</p><p>　　本部分是對充電器上殼的凹模進行編程與銑削加工，根據(jù)需要，將凹模的加工分為粗加工、二次開粗、半精加工、精加工等8道工序。對于凹模底部較小的槽，刀具太大，無法進入，進行銑削加工，因此，銑削加工完成以后，對沒有加工到的地方進行電火花加工。</p><p>　　2.1

14、毛坯選取 200mm×120mm×40mm(45#鋼)</p><p>　　2.2 刀具清單 </p><p>　　2.3 編程與加工 </p><p>　　2.3.1 工序1 D16R0.8刀粗加工</p><p><b>　　工藝分析</b></p><p>

15、;　　由于本工序是粗加工，目的是為了快速去除材料，可以選用大吃刀量低轉速低進給速度和小吃刀量高轉速高進給速度兩種加工方案，兩者雙比，后者雖然吃刀量小，但是高進給速度也可以提高加工速度，在加工速度相同的情況下，后者有一個好處，就是對刀具的磨損較小，可以減小加工的成本，因此，我選擇了小吃刀量高轉速高進給速度的加工方案。根據(jù)加工方案和加工工件的形狀、大小，我選用了D16R0.8硬質合金的刀片刀，它能夠承受較大的進給速度，適合小吃刀量高轉速高進

16、給速度的加工。</p><p>　　由于凹模的下半部分不能采取外部進刀，而且刀片刀的底部沒有切削刃，如果垂直下刀，刀具底部不能切削也不能排屑，容易造成刀具和機床損壞，為了避免“頂?shù)住?，需要采用螺旋下刀或者斜線下刀，另外，螺旋半徑要比刀具半徑大。</p><p>　　圖6刀路圖 圖7仿真圖</p><p><

17、;b>　　加工參數(shù)</b></p><p>　　2.3.2 工序2 D8平底刀二次開粗</p><p><b>　　工藝分析：</b></p><p>　　開粗時為提高加工的速度，用比較大的刀，因此底部有比較多的一部分材料沒有切除，需要用小刀進行二次開粗。</p><p>　　由于材料比較多，直接用

18、D6的刀來加工的話，切削量比較大，對刀具的損耗比較大，甚至會出現(xiàn)斷刀，而且加工速度慢，因此先選用D8的刀進行二次開粗。</p><p>　　圖8刀路圖 圖9仿真圖</p><p><b>　　加工參數(shù)：</b></p><p>　　2.3.3 工序3 D6平底刀二次開粗</p>

19、;<p><b>　　工藝分析</b></p><p>　　通過上一工序的二次開粗，底部已經(jīng)剩下很少材料，可以用D6的平底刀進行清角加工，以減少電極加工的腐蝕量。</p><p>　　因為這次進行的只是清角加工，所以，為了避免重復走已經(jīng)去除材料的地方的刀路，浪費時間，在編程的時候，我們將程序的Z值進行限制，Z值就是上一工序的程序的最低點的Z值，將這一點以

20、上的刀路去除。</p><p>　　圖10刀路圖 圖11仿真圖</p><p><b>　　加工參數(shù)</b></p><p>　　2.3.4 工序4 D8平底刀曲面半精加工</p><p><b>　　工藝分析</b></p>

21、;<p>　　本工序是半精加工，主要針對開粗的垂直步距比較大，而且刀具帶有圓角，開粗后曲面留下的臺階比較大，如果直接進行精加工的話，每一刀之間的余量差距太大，刀具的受力變化太大，對刀具的損耗較大，甚至會斷刀，而且加工出來的精度和粗糙度也不好。進行曲面的半精加工可以將開粗留下的臺階去掉，使得精加工時候每一刀的余量減小，受力趨向平穩(wěn)，為精加工做準備。</p><p>　　圖12刀路圖

22、 圖13仿真圖</p><p><b>　　加工參數(shù)</b></p><p>　　2.3.5 工序5 D8平底刀精加工</p><p><b>　　工藝分析</b></p><p>　　1. 由于該槽位要與滑塊作滑動配合，配合的精度要求比較高，兩者之間不可以太大間

23、隙，以防止注塑料的時候出現(xiàn)漏膠的現(xiàn)象，加工的精度要求比較高。而且滑動要流暢，不能夠出現(xiàn)“卡死”，因此，在既要保證配合度高，又要保證運動的流暢性的情況下，需要把表面粗糙度做得比較高。</p><p>　　2. 本工序是對與滑塊配合的凹槽進行精加工，按照走刀順序，又可以細分為側壁加工和底部加工兩大部分。由于本工序出現(xiàn)側壁與底部組合加工，避免由于刀具的側刃與底刃同時受力使刀具產(chǎn)生產(chǎn)生振動而影響加工表面的質量，因此，選

24、擇先加工底部，后加工側壁。</p><p>　　圖14刀路圖 圖15仿真圖</p><p><b>　　加工參數(shù)</b></p><p><b>　　底部精加工：</b></p><p><b>　　側壁精加工：</b>&l

25、t;/p><p>　　2.3.6 工序6 D6平底刀精加工</p><p>　　本工序主要是對凹模底部的各個水平區(qū)域和側壁進行精加工，包括凹模底部水平區(qū)域加工、兩個圓臺頂面精加工、孔底部精加工、兩個圓臺側壁精加工四個部分。</p><p><b>　　工藝分析</b></p><p>　　本工序精度要求比較高的是Z方向的

26、精度，如果太高的話圓臺會把凸模頂起來，上下模合起來周圍會不密封，注塑料的時候周邊會漏膠出來：但是如果太低的話，圓臺與凸模之間有間隙，注塑料的時候也會漏膠，把塑料件的孔封閉了。因此，加工的時候需要控制好凹模底部水平區(qū)域，孔底部和兩個圓臺頂面的精度。</p><p>　　圖16刀路圖 圖17仿真圖</p><p><b>

27、;　　加工參數(shù)</b></p><p>　　底部水平區(qū)域精加工 （曲面銑—精銑水平區(qū)域）</p><p>　　圓柱臺頂面精加工 （曲面銑—精銑水平區(qū)域）</p><p>　　圓孔底部精加工 （曲面銑—精銑水平區(qū)域）</p><p>　　圓柱側壁精加工 （ 2.5軸—封閉輪廓銑 ）</p>&l

28、t;p>　　2.3.7 工序7 R4球頭刀精加工</p><p><b>　　工藝分析</b></p><p>　　1. 由于加工的曲面在方形槽的位置有一個缺口，生成出來的刀路加工到缺口的時候會抬刀跳過，會降低加工的速度和精度，為了優(yōu)化加工的刀路，在編程之前，需要做一個輔助曲面，把缺口封閉起來，并將輔助曲面選為加工表面，生成的刀路會變得連續(xù)、清晰，提高加工的

29、速度和精度。</p><p>　　2. 本工序主要考慮的是最低的刀路的位置，因為開粗的時候底部 有一部分平底刀無法加工到的，為防止精加工的時候球頭刀切入沒有開粗的部分而產(chǎn)生“包刀”，導致崩刀或者斷刀。所以，一定要對刀路最小的Z值進行限制，而Z值就是D6平底刀二次開粗最低一層刀路的Z值。</p><p>　　3. 為了使曲面和底部水平局域邊界準確連接和過渡，讓曲面精加工與底部水平局域精加工的

30、刀路有一部分重合</p><p>　　圖18刀路圖 圖19仿真圖</p><p><b>　　加工參數(shù)</b></p><p>　　2.3.8 工序8 R1.5球頭刀精加工</p><p><b>　　工藝分析：</b></p><

31、;p>　　本工序加工的是底部圓孔的側壁和圓角，由于圓角要與孔底部光滑過渡，要增加一部分刀路與孔底部精加工的刀路重合。</p><p>　　圖20刀路圖 圖21仿真圖</p><p><b>　　加工參數(shù)：</b></p><p>　　圖22 仿真加工最終效果圖</p><p&g

32、t;　　圖23 實際加工最終效果圖</p><p>　　第三章 充電器上殼側抽滑塊的編程與加工</p><p>　　3.1 毛坯選取：28.32mm×8.2mm×20.64mm（45#鋼）×2</p><p>　　因為滑塊要與上下模之間作配合，而且配合的效果要比較高，兩者之間不可以有間隙，以防止注塑料的時候出現(xiàn)漏膠的現(xiàn)象；滑塊和上下

33、模之間的滑動要流暢，不能夠出現(xiàn)“卡死”，因此，在既要保證配合度高，又要保證運動的流暢性的情況下，需要把加工的精度和表面粗糙度做得比較高。在銑削加工之前，需要按照上面的尺寸開料，而且單邊要留0.05mm~0.1mm的余量進行磨削精加工，精加工是要考慮凹模槽位的誤差進行配做。</p><p>　　3.2 刀具清單：</p><p>　　3.3 編程與加工</p><p&

34、gt;　　3.3.1 工序1 D4平底刀粗加工</p><p>　　圖24 刀路圖 圖25仿真圖</p><p><b>　　加工參數(shù)：</b></p><p>　　3.3.2 工序2 R1.5平底刀半精加工</p><p><b>　　工藝分

35、析：</b></p><p>　　本工序是半精加工，主要針對開粗的垂直步距比較大，開粗后曲面留下的臺階較大，如果直接進行精加工的話，每一刀之間的余量差距太大，刀具的受力變化太大，對刀具的損耗較大，刀具的直徑比較小，很容易會斷刀而且加工出來的精度和粗糙度也不好。進行曲面的半精加工可以將開粗留下的臺階去掉，使得精加工時候每一刀的余量差距減小，受力趨向平穩(wěn)，為精加工做準備。</p><p

36、>　　圖26 刀路圖 圖27 仿真圖</p><p><b>　　加工參數(shù)：</b></p><p>　　3.3.3 工序3 R1.5球刀精加工</p><p>　　圖28 刀路圖 圖29 仿真圖</p>&

37、lt;p><b>　　加工參數(shù)：</b></p><p>　　第四章總體加工工藝策略總結</p><p>　　充電器上殼凹模、滑塊的實際加工總結如下：</p><p>　　充分利用大刀開粗小刀清角原則。粗加工要選擇直徑足夠大并有足夠的切削能力的刀具，快速去除材料，后用小刀進行清角加工，選用不同大小、不同形狀的刀具進行加工，才能提高加工效率

38、、保證加工質量。；精加工盡量要使用較小的刀具，能加工到每一個角落，把工件結構形狀完全加工出來。 加工順序按照：先大刀后小刀、先底部后側壁、先平面后側壁。</p><p>　　注意保持刀具在切削過程中負荷基本穩(wěn)定。對于大刀開粗后工藝死角位，要先用較小刀具清角，沒有進行開粗的地方不能直接用球刀進行精加工，以免球刀精加工到底部時，刀刃與工件的接觸寬度急劇增加，球刀的整個圓弧刀刃受力，負荷突然變大而振動引起崩刃甚至斷刀。

39、如工序7。參考圖30</p><p><b>　　圖30 包刀</b></p><p>　　對于側壁與底面的組合加工，要先精加工底面（與側壁保持安全距離）到位，然后精加工側壁到底。以避免當側壁加到底時，刀具的側刃與底刃同時受力，使刀具產(chǎn)生產(chǎn)生振動而影響加工表面的質量。如工序5、工序6。參考圖31 圖32</p><p>　　圖31 先底

40、部后側壁</p><p>　　圖32 先側壁后底部</p><p>　?。?）由于型腔曲面在方形槽的位置有一個缺口，生成出來的刀路加工到缺口的時候會抬刀跳過，減低加工速度，而且抬刀跳過以后再下刀的時候可能會由于機床的誤差使Z值改變，會降低加工的精度，或者刀路會走進槽里面，會把方形槽的銳邊倒鈍。為了優(yōu)化加工的刀路，在編程之前，需要做一個輔助曲面，把缺口封閉起來，參考圖33，并將輔助曲面

41、選為加工表面，生成的刀路會變得連續(xù)、清晰，提高加工的速度和精度</p><p><b>　　圖33</b></p><p>　　圖34 沒有增加輔助曲面的刀路</p><p>　　圖25 增加了輔助曲面的刀路</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>