畢業(yè)設(shè)計(jì)---充電器產(chǎn)品造型、分模與模具制造

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)</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(jī)電工程系 </p><p>　　年級(jí)專業(yè) </p><p>　　學(xué)生姓名

2、 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　專業(yè)負(fù)責(zé)人 </p><p>　　答辯日期 2010年6月6日 </p><p>　　機(jī)電工程系 數(shù)控技術(shù) 專業(yè) 08數(shù)控01 班 同學(xué)： </p><p

3、><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要 關(guān)鍵詞 ……………………………………………………………1 </p><p>　　第一章 充電器上殼造型設(shè)計(jì)………………………………………… 2 </p><p>　　1.1 Cimatron軟件簡(jiǎn)介…………………………………………………2</p><p>　

4、　1.2 充電器上殼造型設(shè)計(jì)的零件圖………………………………………2 </p><p>　　1.3 充電器上殼的分模…………………………………………………3 </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(cè)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(jié)……………………………………………14</p><p&

7、gt;　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………… 16</p><p>　　摘要：本畢業(yè)設(shè)計(jì)使用CimatronE8.5軟件對(duì)充電器上殼模型進(jìn)行造型設(shè)計(jì)、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(duì)各工序作工藝要點(diǎn)分析，靈活使用二次開(kāi)粗、增加輔助面等多種編程技巧</p><p>　　關(guān)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(shè)計(jì)</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(kāi)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(jī)而專門設(shè)計(jì)的CAD／CAM軟件。Cimatron系統(tǒng)是一個(gè)關(guān)于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助制造、

9、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換接口、產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理、系統(tǒng)二次開(kāi)發(fā)的軟件系統(tǒng)，適用于各行業(yè)模具設(shè)計(jì)和制造的全功能無(wú)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(guó)、意大利、中國(guó)臺(tái)灣等國(guó)家和地區(qū)是占有率第一的CAD／CAM軟件。利用Cimatron系統(tǒng)強(qiáng)大的產(chǎn)品設(shè)計(jì)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(duì)已有的刀具軌跡進(jìn)行復(fù)制，還可以用手工的

10、方式對(duì)生成的刀具軌跡進(jìn)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(duì)刀具進(jìn)行投影等。為了滿足對(duì)加工質(zhì)量和效率日益提高的要求，Cimatron提供了高速銑削技術(shù)。同時(shí)，還支持2.5軸、3軸、4軸、5軸、的數(shù)控機(jī)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(shè)計(jì)的零件圖</p><p>　　充電器上殼造型設(shè)計(jì)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(jìn)行零件設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)造型完成以后，利用Cim

12、atron對(duì)三維零件圖進(jìn)行分模，根據(jù)需要，將充電器上殼分成5個(gè)分模面，如圖3所示。然后，通過(guò)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(gè)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(duì)充電器上殼的凹模進(jìn)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(kāi)粗、半精加工、精加工等8道工序。對(duì)于凹模底部較小的槽，刀具太大，無(wú)法進(jìn)入，進(jìn)行銑削加工，因此，銑削加工完成以后，對(duì)沒(méi)有加工到的地方進(jìn)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(zhuǎn)速低進(jìn)給速度和小吃刀量高轉(zhuǎn)速高進(jìn)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(jìn)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(gè)好處，就是對(duì)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(zhuǎn)速高進(jìn)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(zhì)合金的刀片刀，它能夠承受較大的進(jìn)給速度，適合小吃刀量高轉(zhuǎn)速高進(jìn)

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(jìn)刀，而且刀片刀的底部沒(méi)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(jī)床損壞，為了避免“頂?shù)住保枰捎寐菪碌痘蛘咝本€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(kāi)粗</p><p><b>　　工藝分析：</b></p><p>　　開(kāi)粗時(shí)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(méi)有切除，需要用小刀進(jìn)行二次開(kāi)粗。</p><p>　　由于材料比較多，直接用

18、D6的刀來(lái)加工的話，切削量比較大，對(duì)刀具的損耗比較大，甚至?xí)霈F(xiàn)斷刀，而且加工速度慢，因此先選用D8的刀進(jìn)行二次開(kāi)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(kāi)粗</p>

19、;<p><b>　　工藝分析</b></p><p>　　通過(guò)上一工序的二次開(kāi)粗，底部已經(jīng)剩下很少材料，可以用D6的平底刀進(jìn)行清角加工，以減少電極加工的腐蝕量。</p><p>　　因?yàn)檫@次進(jìn)行的只是清角加工，所以，為了避免重復(fù)走已經(jīng)去除材料的地方的刀路，浪費(fèi)時(shí)間，在編程的時(shí)候，我們將程序的Z值進(jìn)行限制，Z值就是上一工序的程序的最低點(diǎn)的Z值，將這一點(diǎn)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(duì)開(kāi)粗的垂直步距比較大，而且刀具帶有圓角，開(kāi)粗后曲面留下的臺(tái)階比較大，如果直接進(jìn)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(duì)刀具的損耗較大，甚至?xí)嗟?，而且加工出?lái)的精度和粗糙度也不好。進(jìn)行曲面的半精加工可以將開(kāi)粗留下的臺(tái)階去掉，使得精加工時(shí)候每一刀的余量減小，受力趨向平穩(wěn)，為精加工做準(zhǔn)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(dòng)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(shí)候出現(xiàn)漏膠的現(xiàn)象，加工的精度要求比較高。而且滑動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(duì)與滑塊配合的凹槽進(jìn)行精加工，按照走刀順序，又可以細(xì)分為側(cè)壁加工和底部加工兩大部分。由于本工序出現(xiàn)側(cè)壁與底部組合加工，避免由于刀具的側(cè)刃與底刃同時(shí)受力使刀具產(chǎn)生產(chǎn)生振動(dòng)而影響加工表面的質(zhì)量，因此，選

24、擇先加工底部，后加工側(cè)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(cè)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(duì)凹模底部的各個(gè)水平區(qū)域和側(cè)壁進(jìn)行精加工，包括凹模底部水平區(qū)域加工、兩個(gè)圓臺(tái)頂面精加工、孔底部精加工、兩個(gè)圓臺(tái)側(cè)壁精加工四個(gè)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(tái)會(huì)把凸模頂起來(lái)，上下模合起來(lái)周圍會(huì)不密封，注塑料的時(shí)候周邊會(huì)漏膠出來(lái)：但是如果太低的話，圓臺(tái)與凸模之間有間隙，注塑料的時(shí)候也會(huì)漏膠，把塑料件的孔封閉了。因此，加工的時(shí)候需要控制好凹模底部水平區(qū)域，孔底部和兩個(gè)圓臺(tái)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(tái)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(cè)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(gè)缺口，生成出來(lái)的刀路加工到缺口的時(shí)候會(huì)抬刀跳過(guò)，會(huì)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(gè)輔助曲面，把缺口封閉起來(lái)，并將輔助曲面選為加工表面，生成的刀路會(huì)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?yàn)殚_(kāi)粗的時(shí)候底部 有一部分平底刀無(wú)法加工到的，為防止精加工的時(shí)候球頭刀切入沒(méi)有開(kāi)粗的部分而產(chǎn)生“包刀”，導(dǎo)致崩刀或者斷刀。所以，一定要對(duì)刀路最小的Z值進(jìn)行限制，而Z值就是D6平底刀二次開(kāi)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(zhǔn)確連接和過(guò)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(cè)壁和圓角，由于圓角要與孔底部光滑過(guò)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(shí)際加工最終效果圖</p><p>　　第三章 充電器上殼側(cè)抽滑塊的編程與加工</p><p>　　3.1 毛坯選?。?8.32mm×8.2mm×20.64mm（45#鋼）×2</p><p>　　因?yàn)榛瑝K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(shí)候出現(xiàn)漏膠的現(xiàn)象；滑塊和上下

33、模之間的滑動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(kāi)料，而且單邊要留0.05mm~0.1mm的余量進(jìn)行磨削精加工，精加工是要考慮凹模槽位的誤差進(jìn)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(duì)開(kāi)粗的垂直步距比較大，開(kāi)粗后曲面留下的臺(tái)階較大，如果直接進(jìn)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(duì)刀具的損耗較大，刀具的直徑比較小，很容易會(huì)斷刀而且加工出來(lái)的精度和粗糙度也不好。進(jìn)行曲面的半精加工可以將開(kāi)粗留下的臺(tái)階去掉，使得精加工時(shí)候每一刀的余量差距減小，受力趨向平穩(wěn)，為精加工做準(zhǔn)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(jié)</p><p>　　充電器上殼凹模、滑塊的實(shí)際加工總結(jié)如下：</p><p>　　充分利用大刀開(kāi)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(jìn)行清角加工，選用不同大小、不同形狀的刀具進(jìn)行加工，才能提高加工效率

38、、保證加工質(zhì)量。；精加工盡量要使用較小的刀具，能加工到每一個(gè)角落，把工件結(jié)構(gòu)形狀完全加工出來(lái)。 加工順序按照：先大刀后小刀、先底部后側(cè)壁、先平面后側(cè)壁。</p><p>　　注意保持刀具在切削過(guò)程中負(fù)荷基本穩(wěn)定。對(duì)于大刀開(kāi)粗后工藝死角位，要先用較小刀具清角，沒(méi)有進(jìn)行開(kāi)粗的地方不能直接用球刀進(jìn)行精加工，以免球刀精加工到底部時(shí)，刀刃與工件的接觸寬度急劇增加，球刀的整個(gè)圓弧刀刃受力，負(fù)荷突然變大而振動(dòng)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(duì)于側(cè)壁與底面的組合加工，要先精加工底面（與側(cè)壁保持安全距離）到位，然后精加工側(cè)壁到底。以避免當(dāng)側(cè)壁加到底時(shí)，刀具的側(cè)刃與底刃同時(shí)受力，使刀具產(chǎn)生產(chǎn)生振動(dòng)而影響加工表面的質(zhì)量。如工序5、工序6。參考圖31 圖32</p><p>　　圖31 先底

40、部后側(cè)壁</p><p>　　圖32 先側(cè)壁后底部</p><p>　　（4）由于型腔曲面在方形槽的位置有一個(gè)缺口，生成出來(lái)的刀路加工到缺口的時(shí)候會(huì)抬刀跳過(guò)，減低加工速度，而且抬刀跳過(guò)以后再下刀的時(shí)候可能會(huì)由于機(jī)床的誤差使Z值改變，會(huì)降低加工的精度，或者刀路會(huì)走進(jìn)槽里面，會(huì)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(gè)輔助曲面，把缺口封閉起來(lái)，參考圖33，并將輔助曲面

41、選為加工表面，生成的刀路會(huì)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(méi)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(xiàn)</b></p><p>