1536-數(shù)控銑床及加工中心產(chǎn)品加工

1536-數(shù)控銑床及加工中心產(chǎn)品加工,數(shù)控,銑床,加工,中心,產(chǎn)品 1數(shù)控銑床及加工中心產(chǎn)品加工［摘要］ 近年來數(shù)控加工在模具領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，本課題結(jié)合結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實選取煙灰缸下模進行數(shù)控編程與加工，從中探索與培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)知識解決生產(chǎn)現(xiàn)場實問題的能力。［關(guān)鍵字］數(shù)控加工 缸模具 編程 探索與培養(yǎng)[Abstract] In recent years the numerical control processing was getting more and more widespread in the mold domain application, this topic union union enterprise produced solid the selection ash-tray stamping die to carry on the numerical control programming and the processing, explored and the raise application studies the knowledge solution to produce the scene solid question ability[Keywords] numerical control processing Ash-tray mold Programs Exploration and raise2前言三年來通過對數(shù)控專業(yè)的學(xué)習(xí)和一段時間的實習(xí)，對數(shù)控機床和編程的操作有一定程度的了解和掌握，已經(jīng)可以進行獨立的編程和操作，這時就需要一次來鍛煉自己，檢驗自己的掌握程度。這次設(shè)計就達到了這樣的目的，使自己更了解數(shù)控機床，對它的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)等有了一定更進一步的掌握，使自己的理論水平和實際操作水平更上一層樓。根據(jù)數(shù)控崗位適應(yīng)性較強、需求量和緊缺性較大、有較強實際操作技能和較豐富加工工藝的數(shù)控技術(shù)人才目標，本課題對數(shù)控加工知識體系進行了整體優(yōu)化并結(jié)合模具設(shè)計的一些知識，選取了煙灰缸進行模具設(shè)計，最后開模，轉(zhuǎn)出下模IGES 并轉(zhuǎn)入 Mstercam 進行編程，后處理出程序，最后到數(shù)控加工中心對煙灰缸模具下模進行加工。其中包括零件的加工方案，加工工藝分析，工藝流程等。訓(xùn)練了我們的理論知識又訓(xùn)練了實踐要求，體現(xiàn)了理論與實踐的有機結(jié)合，具有廣泛的實用性及適應(yīng)性。通過這次設(shè)計還可以了解數(shù)控機床的日常維護與保養(yǎng)。這次設(shè)計是對我三年學(xué)習(xí)和實習(xí)的一次終結(jié)，也為畢業(yè)后從事數(shù)控及機械等專業(yè)方面的相關(guān)工作打下良好的基礎(chǔ)3目錄摘要……………………………………………………………………………………… （1）前言……………………………………………………………………………………… （3）目錄……………………………………………………………………………………… （4）第一章 概論………………………………………………………………………………（5）第二章 數(shù)控加工工藝分析 …………………………………………………………… （8）2.1 零件圖樣分析 …………………………………………………………… （8）2.2 工件的裝夾與定位 ……………………………………………………… （8）2.3 機床選擇……………………………………………………………………（9）2.4 加工工序是劃分 …………………………………………………………（9）2.5 刀具選擇 ………………………………………………………………… （9）2.6 切削用量的選擇………………………………………………………… （11）2.7 加工余量的選擇………………………………………………………… （11）2.8 擬訂數(shù)控加工 ………………………………………………………… （11）第三章 煙灰缸的模具設(shè)計 …………………………………………………………… （13）3.1 Pro/ENGINEER 介紹……………………………………………………… （13）3.2 煙灰缸產(chǎn)品的三維設(shè)計 ………………………………………………… （13）3.3 煙灰缸模具設(shè)計 ………………………………………………………… （14）3.4 從 Pro/ENGINEER 系統(tǒng)轉(zhuǎn)出 IGES 并轉(zhuǎn)入 Mstercam中……………………（15）第四章 煙灰缸下模數(shù)控編程與加工……………………………………………………（16）4.1 Mastercam 簡介 ………………………………………………………… （16）4.2 煙灰缸下模編程 4…………………………………………………………（16）4.3 煙灰缸下模數(shù)控加工 …………………………………………………… （17）第五章 數(shù)控機床日常保養(yǎng)與維護 …………………………………………………… （18）結(jié)論……………………………………………………………………………………… （20）致謝語…………………………………………………………………………………… （20）參考文獻………………………………………………………………………………… （20）第一章 概論數(shù)控機床是數(shù)字控制機床的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，從而使機床動作并加工零件。一、數(shù)控機床的組成數(shù)控機床一般由下列幾個部分組成： 1.主機，他是數(shù)控機床的主題，包括機床身、立柱、主軸、進給機構(gòu)等機械部件。他是用于完成各種切削加工的機械部件。 2.數(shù)控裝置，是數(shù)控機床的核心，包括硬件（印刷電路板、CRT 顯示器、鍵盒、紙帶閱讀機等）以及相應(yīng)的軟件，用于輸入數(shù)字化的零件程序，并完成輸入信息的存儲、數(shù)據(jù)的變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。 3.驅(qū)動裝置，他是數(shù)控機床執(zhí)行機構(gòu)的驅(qū)動部件，包括主軸驅(qū)動單元、進給單元、主軸電機及進給電機等。他在數(shù)控裝置的控制下通過電氣或電液伺服系統(tǒng)實現(xiàn)主5軸和進給驅(qū)動。當(dāng)幾個進給聯(lián)動時，可以完成定位、直線、平面曲線和空間曲線的加工。 4.輔助裝置，指數(shù)控機床的一些必要的配套部件，用以保證數(shù)控機床的運行，如冷卻、排屑、潤滑、照明、監(jiān)測等。它包括液壓和氣動裝置、排屑裝置、交換工作臺、數(shù)控轉(zhuǎn)臺和數(shù)控分度頭，還包括刀具及監(jiān)控檢測裝置等。 5.編程及其他附屬設(shè)備，可用來在機外進行零件的程序編制、存儲等。二、數(shù)控機床的優(yōu)缺點和傳統(tǒng)的機械加工手段相比數(shù)控加工技術(shù)具有以下優(yōu)點：1、加工效率高。 利用數(shù)字化的控制手段可以加工復(fù)雜的曲面。而加工過程是由計算機控制，所以零件的互換性強，加工的速度快。 2、加工精度高。 同傳統(tǒng)的加工設(shè)備相比，數(shù)控系統(tǒng)優(yōu)化了傳動裝置,提高分辨率,減少了人為誤差，因此加工的效率可以得到很大的提高。 3、勞動強度低。 由于采用了自動控制方式，也就是說加工的全部過程是由數(shù)控系統(tǒng)完成，不象傳統(tǒng)加工手段那樣煩瑣，操作者在數(shù)控機床工作時，只需要監(jiān)視設(shè)備的運行狀態(tài)。所以勞動強度很低。 4、適應(yīng)能力強。 數(shù)控加工系統(tǒng)就象計算機一樣，可以通過調(diào)整部分參數(shù)達到修改或改變其運作方式，因此加工的范圍可以得到很大的擴展。 5、工作環(huán)境好。 數(shù)控加工機床是機械控制、強電控制、弱電控制為一體高科技產(chǎn)物，對機床的運行溫度、濕度及環(huán)境都有較高的要求。和傳統(tǒng)的機械加工手段相比數(shù)控加工技術(shù)具有以下缺點：1、價格昂貴 一次投資較大，價格昂貴。2、維修和操作較復(fù)雜 數(shù)控機床要求具有較高技術(shù)水平的工人和維修人員進行操作和維修。數(shù)控機床是科學(xué)技術(shù)水平發(fā)展的結(jié)果。高技術(shù)產(chǎn)品，一定要求有較高水平的人才操作和維修。3、系統(tǒng)復(fù)雜，維護費用高。三、數(shù)控加工對象數(shù)控機床適用用與多品種中小批生產(chǎn)和對形狀比較復(fù)雜、精度要求較高的零件加工，也適用于對產(chǎn)品更新頻繁、生產(chǎn)周期要求短的零件加工。四、數(shù)控現(xiàn)狀近年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個領(lǐng)域，尤其是機械制造業(yè)中，普通機械正逐漸被高效率、高精度、高自動化的數(shù)控機械所代替。目前國外機械設(shè)備的數(shù)控化率已達到 85%以上，而我國的機械設(shè)備的數(shù)控化率不足 20%，隨著我國機制行業(yè)新技術(shù)的應(yīng)用，我國世界制造業(yè)加工中心地位形成，數(shù)控機床的使用、維修、維護人員在全國各工業(yè)城市都非常緊缺，再加上數(shù)控加工人員從業(yè)面非常廣，可在現(xiàn)代制造業(yè)的模具、鐘表業(yè)、五金行業(yè)、中小制造業(yè)、從事相應(yīng)公司企業(yè)的電腦繪圖、數(shù)控編程設(shè)計、加工中心操作、模6具設(shè)計與制造、 電火花及線切割工作，所以目前現(xiàn)有的數(shù)控技術(shù)人才無法滿足制造業(yè)的需求，而且人才市場上的這類人才儲備并不大，企業(yè)要在人才市場上尋覓合適的人才顯得比較困難，以至于導(dǎo)致模具設(shè)計、CAD/CAM 工程師、數(shù)控編程、數(shù)控加工等已成為我國各人才市場招聘頻率最高的職位之一。五、數(shù)控機床的分類數(shù)控技術(shù)除了廣泛用于各種機床上外，也用于各種機械的運動控制上。由于控制系統(tǒng)及傳感元件的發(fā)展，機床的智能化程度越來越高，工藝范圍也更廣。從控制原理和主要性能上看，可安下列分類。1．按工藝用途分類按工藝特點可分為普通數(shù)控機床和加工中心。普通數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控齒輪加工機床、數(shù)控壓力加工機床、數(shù)控電加工機床等等。加工中心是帶有刀庫和自動換刀機械手的數(shù)控機床，在機臺上可實現(xiàn)不同工藝加工，通?？赏瓿摄@、擴、絞、攻羅紋、鏜、銑等多工序加工，為擴大加工范圍和減少輔助時間，有些加工中心還能自動更換工作臺、刀庫和主軸。車銑中心由數(shù)控車床發(fā)展而來，它有車銑功能2．按加工路線分類（1） 點位控制數(shù)控機床 只要求機床的移動部件從一點到另一點的定位精度，對其移動的路線不做要求。（2） 輪廓加工數(shù)控機床 這種機床的數(shù)控系統(tǒng)能夠同時控制多個坐標軸聯(lián)合動作，多不同形狀的工件輪廓表面進行加工。3．按有無檢測裝置分類分為：開環(huán)、全閉環(huán)和半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床。（1）開環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床，沒有位置檢測裝置，因此加工精度較低，通常由步進電動機驅(qū)動。這種系統(tǒng)結(jié)果簡單、價格便宜，使用于精度要求不高的數(shù)控銑床。（2）全閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床裝有位置檢測裝置，且位置檢測裝置裝在機床和移動部件上，可以把坐標移動的準確位置檢測出來并反饋給計算機，因此裝有全閉環(huán)系統(tǒng)的數(shù)控機床的加工精度很高。（3）半閉環(huán)控制系統(tǒng)的數(shù)控機床也有位置檢測裝置元件，與全閉環(huán)控制的數(shù)控機床的不同之處是檢測元件為圓盤形，裝在伺服電機的尾部，用測量電動機轉(zhuǎn)角的方式檢測坐標位置。由于電動機到工作臺之間的傳動部件有間隙、彈性變形和熱變形等因素，因而檢測的數(shù)據(jù)與實際的坐標值有誤差。但是由于半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)價格比較便宜、結(jié)構(gòu)比較簡單，安裝調(diào)試比較方便、檢測元件不容易受到損害等優(yōu)點多用于加工精度要求不是很高的數(shù)控機床。4．按可聯(lián)動的坐標軸數(shù)分類有兩軸、三軸、四軸、五軸聯(lián)動的數(shù)控機床等等。由于可聯(lián)動的坐標軸數(shù)的不同使機床的加工能力區(qū)別大，例如鏜銑床，如果只有兩坐標軸聯(lián)動，則只能加工平面曲線表面。若能三坐標軸聯(lián)動，則能加工三維空間曲面。在加工多維曲面時，為使刀具能合理切削，刀具回轉(zhuǎn)中心線也要轉(zhuǎn)動，因此需要更多的坐標聯(lián)動。五軸聯(lián)動的鏜銑床能夠加工螺旋漿槳表面。在了解坐標軸聯(lián)動數(shù)時，要考查控制軟件的功能機床所具有的坐標軸數(shù)，不等于坐標軸聯(lián)動數(shù)。具有的伺服電動機數(shù)也不等于坐標軸聯(lián)動數(shù)。所謂坐標軸聯(lián)動數(shù)。所謂坐標軸聯(lián)動數(shù)是指由同一個插補程序控制的移動坐標軸數(shù)。這些坐標軸的移動規(guī)律是由所加工的輪廓表面來規(guī)定的。7第二章 數(shù)控加工工藝分析2.1 零件圖樣分析如圖 2-1 所示為煙灰缸下模具模形。8圖 2-1 煙灰缸下模零件名：煙灰缸下模材料：45#鋼，45#鋼是典型的中碳鋼，含碳 0.45%，硬度 HRC20-30技術(shù)要求：曲面的表面粗糙度 Ra1.6；拔模斜度 20 度與 30 度；形狀分析：該零件底下是一個六方體，上表面是模具的分形面；零件上部分是煙灰缸模型，拔模斜度 20 度 ，煙灰缸外圍四周曲面和分形面之間無圓角過度；煙灰缸頂面有三個帶倒角 R5 的煙槽，煙灰缸側(cè)面倒角 R12；里面是個裝煙灰的型腔，拔模斜度為 30 度，型腔四周曲面與低面之間過度圓角 R8；其余倒角為 R5。 2.2 工件裝夾與定位 工件定位與安裝的確定是工藝設(shè)計中不可缺少的環(huán)節(jié)，對任何加工方法來講都十分重要，合理地選擇工件的定位基準和夾壓方式是確定工件安裝的關(guān)鍵。工件安裝的好壞會直接影響工件的加工質(zhì)量。在工序高度集中的數(shù)控機床上加工零件，如何提高零件的定位精度，最大限度地減少零件的夾壓變形更為重要，應(yīng)給予足夠的重視。根據(jù)工件尺寸，坯料尺寸選擇 160mm×160mm×44mm，坐標原點為于工件上表面中心，工件材料 45#鋼，屬于叫容易切削的材料。坯料四周表面已經(jīng)在普通機床設(shè)備上加工到尺寸。工件裝夾在工作臺上，夾具用通用螺釘壓板，利用螺栓和壓板將工件固定在機床工作臺上即可。2.3 機床的選擇9不同類型的零件應(yīng)在不同的數(shù)控機床上加工，要根據(jù)零件的設(shè)計要求選擇機床本次加工選用的加工設(shè)備是大連機床集團研制生產(chǎn)的 VDL1000A 立式加工中心，該機床可實現(xiàn) X、Y、Z 三軸聯(lián)動，其主要技術(shù)參數(shù)如表 2-1 所示。表 2-1 機床參數(shù)數(shù)控系統(tǒng) FANUC-01 數(shù)控系統(tǒng)X 200mmY 500mm行程范圍Z 630mm主軸最高轉(zhuǎn)速 7500r/min主軸功率 7.5/11KW導(dǎo)軌類型 高精度直線滾動導(dǎo)軌2.4 加工工序的劃分數(shù)控加工工序的劃分一般可按下列方法進行：（1）刀具集中分序法 就是按所用刀具劃分工序，用同一把刀具加工完零件上所以可以完成的部位。在用第二、第三把刀完成它們可以完成的其他部位。這樣可以減少換刀次數(shù)，壓縮空程時間，減少不必要的定位誤差。（2）一加工部位分序法 對于加工內(nèi)容很多的零件，可按其結(jié)構(gòu)特點將加工部位分成幾個部位，如內(nèi)形、外形、曲面或平面等。一般先加工平面、定位面，后加工孔；先加工簡單的幾何形狀，再加工復(fù)雜的幾何形狀；先加工精度較低的部位，再加工精度要求較高的部位。（3）以粗、精加工分序法 對于易發(fā)生加工變形的零件，由于粗加工后可能發(fā)生的變形而需要進行校形，故一般來說凡要進行粗、精加工的都要將工序分開。所述，本次工序結(jié)合（3）進行劃分如下：（1）曲面挖槽粗加工（2）曲面平行粗加工（3）面面平行精加工（4）曲面等高外行精加工2.5 選擇刀具數(shù)控銑床切削加工具有高速、高效的特點，與傳統(tǒng)銑床切削加工相比較，數(shù)控銑床對切削加工刀具的要求更高，銑削刀具的剛性、強度、耐用度和安裝調(diào)整方法都會直接影響切削加工的工作效率；刀具的本身精度，尺寸穩(wěn)定性都會直接影響工件的加工精度及表面的加工質(zhì)量，合理選用切削刀具也是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容之一。加工中心的刀庫可以安裝很多把刀，在工件加工之前，必須把需要的刀具安裝到刀庫中，加工是再把所需刀具換到主軸上。刀具要有很高的幾何形狀精度和尺寸精度，主要是切削刃部分的形狀，尺寸精度和刀具長度的尺寸精度。精加工刀具要求應(yīng)高于 1微米。換刀以后數(shù)控系統(tǒng)用刀具補償指令把刀尖頂部設(shè)定在同一個平面上，用半徑補10償?shù)姆椒ūＷC不因刀具半徑的不同而影響零件編程軌跡的變化。加工時有時用到圓頭刀、球頭刀、圓弧銑刀等加工曲面，為了保證加工精度，這些刀具的幾何形狀和尺寸都要精確。不同刀具的，尺寸是不完全相同的，即使是同一把刀，重磨以后的尺寸也要變化。這是任何圖形交互式自動編程系統(tǒng)都不可能提供的，因此必須用人機交互的方法把刀具的參數(shù)輸入到系統(tǒng)中。在刀庫中每一把刀具都有一個號碼，數(shù)控機床換刀時根據(jù)程序中的刀號換刀。 1.銑削加工刀具1）鑲裝不重磨可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀片的銑刀主要用于銑削平面，粗銑時銑刀直徑選小一些，精銑時銑刀直徑選大一些，當(dāng)加工余量大且余量不均勻時，刀具直徑選小一些，否則會造成因接刀刀痕過深而影響工件的加工質(zhì)量。 2）對立體曲面或變斜角輪廓外形工件加工時，常采用球頭銑刀、環(huán)形銑刀、鼓形銑刀、錐形銑刀、盤形銑刀。 3）高速鋼立銑刀多用于加工凸臺和凹槽。如果加工余量較小，表面粗糙度要求較高時，可選用鑲立方氮化硼刀片或鑲陶瓷刀片的端面銑刀。 4）毛坯表面或孔的粗加工，可選用鑲硬質(zhì)合金的玉米銑刀進行強力切削。 5）加工精度要求較高的凹槽，可選用直徑比槽寬小的立銑刀，先銑槽的中間部分，然后利用刀具半徑補償功能銑削槽的兩邊。2.刀具的材料現(xiàn)今刀具材料，具體可分以下 6 種 。（1）高速鋼 高速鋼是指含有較多鎢、鉬、釩等合金元素的高合金工具鋼，俗稱鋒鋼或白鋼。高速鋼有較高的硬度（63-63HRC） 、耐磨性和耐熱性（約 600-660℃）有足夠的強度和韌性；有較好的工藝性。目前高速鋼已作為主要的刀具材料之一，廣泛用于制造形狀復(fù)雜的銑刀、鉆頭、拉刀和齒輪刀具等。高速鋼按其性能可分為通用高速鋼和高性能高速鋼。按其工藝方法的不同又可分為熔煉高速鋼和粉末冶金高速鋼。（2）硬質(zhì)合金 硬質(zhì)合金是由高硬度、高熔點的金屬碳化物（WC、TiC、TaC、NbC等）和金屬黏結(jié)劑（Co、Ni、Mo 等）用粉末冶金的方法制成的。碳化物決定硬質(zhì)合金的硬度、耐磨性、和耐熱性。黏結(jié)劑決定了硬質(zhì)合金的強度和韌性。與高速鋼相比，硬度高，耐磨性好，耐熱性高。允許切削的速度比高速鋼高 5-10 倍。制造工藝性比較差，但是硬質(zhì)合金作為一種優(yōu)異的刀具材料得到了廣泛的應(yīng)用。（3）涂層刀具 硬質(zhì)合金或高速鋼刀具通過化學(xué)或物理方法在其表面涂覆一層耐磨性好的難熔金屬化合物，這樣，既能提高刀具材料的耐磨性，又不降低其韌度。目前涂層材料有 TiC、TiN、Al2O3 和 TiN 與 TiC 的復(fù)合等材料。一般而言，相同的切削速度下，涂層高速鋼刀具的耐磨損性能比未涂層的提高 2-10 倍；涂層硬質(zhì)合金刀具的耐磨損性能比未涂層的提高 1-3 倍。（4）陶瓷 陶瓷材料的主要成分是 Al2O3。陶瓷是高壓下成行，高溫下燒結(jié)而成的。陶瓷刀具的硬度高，耐磨性好，耐熱性高，摩擦系數(shù)小，化學(xué)穩(wěn)定性好。到是，陶瓷的脆性大，抗彎強度低，只要一般硬質(zhì)合金的三分之一左右，不能受沖擊負荷。陶瓷刀具因其材質(zhì)的化學(xué)穩(wěn)定性好、硬度高，在耐熱合金等難加工材料的加工中有廣泛的應(yīng)用。（5）金剛石 金剛石分為天然和人造兩種，價格昂貴，應(yīng)用極少。（6）立方淡化硼 立方淡化硼是由軟的立方淡化硼在高壓、高溫條件下加入催化劑轉(zhuǎn)變而成。立方淡化硼硬度緊次于金剛石，耐磨性高，摩擦系數(shù)小。一般在干切削條件下，對鋼材進行加工。綜上所示選取刀具材料選取高速鋼。112.6 切削用量的選擇 在數(shù)控銑削中，對于高效率的金屬切削機床加工來說，被加工材料、切削刀具削用量是三大主要要素。這些條件決定著加工時間、刀具壽命和加工質(zhì)量。經(jīng)濟的、有效的加工方式，要求必須合理地選擇切削條件。編程人員在確定每道工序的切削用量時，應(yīng)根據(jù)被加工工件材料、硬度、刀具的耐用度和機床說明書中的規(guī)定去選擇合適的吃刀量和切削速度（進給速度和主軸轉(zhuǎn)速） ，也可以結(jié)合實際經(jīng)驗用類比法確定切削用量。1．切削深度 ap 的選擇原則：在粗加工中，往往是在刀具允許的前提下，盡量一次切完，但是前面提到切削深度 H<(1/4-1/6)ρmin 在需要做兩次切削的情況下，第一次切削去掉加工余量的 2/3 或者 3/4，采用遞減的原則。考慮切削深度還要考慮工件材料的易切削加工性及刀具材料的性能。 2．切削速度的選擇：切削速度越大，加工效率越高，刀具的耐用度越低； 當(dāng)切削塑性材料時，如果采用中速切削最容易產(chǎn)生積屑瘤，增加工件的粗糙度。應(yīng)該避免在這個區(qū)間內(nèi)選擇切削速度。當(dāng)?shù)毒卟牧蠟橛操|(zhì)合金時，切削速度可以比高速鋼刀具更高，因為硬質(zhì)合金刀具的紅硬性更好。在同樣刀具情況下，工件材料的易切系數(shù)大時，可以采用較高的速度切削，如鋁合金的易切系數(shù)大，當(dāng)其切削速度選擇 300m/min 時，45號正火鋼的易切系數(shù)比鋁合金小，其切削速度則選擇 100m/min。 3．進給速度 Feedrate 和 Plunge 的選擇：首先是選擇每個刀齒的進給深度 f，刀齒數(shù)為 Z，則每轉(zhuǎn)進給量為 fZ，每分鐘進給量則為F＝fZS， （1）式中 S 為主軸轉(zhuǎn)速。Feedrate 與 Plunge 都是進給速度，F(xiàn)eedrate 是水平方向的，而 Plunge 是垂直方向的。由于垂直方向的切削排屑更困難，往往取更小值 主軸轉(zhuǎn)速的計算式為：S＝1000V/DЛ（2） 式中單位：V－切削速度，m/min D－刀具直徑，mm S－r/min 確定切削用量的一般步驟為：首先確定背吃刀量，再根據(jù)工件和刀具材料確定切削速度，然后計算出主軸轉(zhuǎn)速，最后確定每分鐘進給速度 F。 特別要注意的是，程序中的轉(zhuǎn)速 S 發(fā)生改變時，其進給速度也要隨著改變。進給速度不是一個孤立的參數(shù)。 2.7 加工余量的選擇加工余量泛指毛坯實體尺寸與工件尺寸之差。工件加工就是把大于工件尺寸的毛坯試題加工掉，使加工后的工件尺寸、精度、表面粗糙度均能符合圖樣的要求。通常要經(jīng)過粗加工、半精加工、和精加工才能達到最終要求。因此工件總的加工余量應(yīng)等于中間工序加工余量之和。工序間加工余量的選擇應(yīng)按以下兩條原則進行。（1） 采用最小加工余量原則，以求縮短加工時間，降低工件的加工費用。（2） 應(yīng)有充分的加工余量，特別是最后的工序。加工余量應(yīng)能保證達到工件圖12上所規(guī)定的要求。在選擇加工余量時，還要考慮以下 3 種情況：（1） 由于工件的大小不同，切削力、內(nèi)硬力一起的變形差異，工件愈大，變形增加，因此要求加工余量也相應(yīng)地大一些。（2） 工件熱處理時引起的變形，適當(dāng)?shù)脑龃笠稽c加工余量。（3） 加工方法、裝夾方式和工藝裝備的剛性可能引起的工件變形，過大的加工余量也會由于切削力增大引起工件的變形。綜上結(jié)合一些現(xiàn)場加工經(jīng)驗本次粗加工余量留 0.3mm 精加工。2.8 擬定數(shù)控銑削加工查表確定切削速度和進給量，然后計算出機床主軸轉(zhuǎn)速和機床進給速度，詳見表 2-2煙灰缸下模數(shù)控加工工序卡片產(chǎn)品名稱 零件名稱材料 零件圖號廠名數(shù)控加工工序卡片煙灰缸 煙灰缸下模45#鋼工序號 程序號 夾具名 夾具編號 使用設(shè)備 車間工步號工步內(nèi)容 加工面 刀具號刀具規(guī)格mm主軸轉(zhuǎn)速r/min進給速度mm/min背吃刀量mm備注1 曲面挖槽粗加工余量 0.3整體粗加工T1 Φ20圓角刀1500 1200 23.72 曲面挖槽粗加工 清除余留殘料T2 Φ25 平刀1200 15003 曲面平行粗加工余留量 0.1凹曲面加工T3 Φ6 角刀2200 1000 5.14 曲面平行精加工 整體精加工T4 Φ6 球刀3000 800 0.35 曲面等高外形精加工余留殘料加工T5 Φ6 平刀3000 80013第三章 煙灰缸的模具設(shè)計3.1 Pro/ENGINEER 介紹Pro/ENGINEER 是 PRT（美國參數(shù)技術(shù)）公司開發(fā)的以“參數(shù)化”及“單一數(shù)據(jù)庫”為設(shè)計理念的全方位 3D 產(chǎn)品開發(fā)軟件，是當(dāng)今工業(yè)界熱門的 3D 設(shè)計系統(tǒng)。Pro/ENGINEER 參數(shù)式設(shè)計的觀念具體體現(xiàn)在以下幾個方面。1）3D 實體模型（Solid model）Pro/ENGINEER 是采用 3D 實體模型設(shè)計產(chǎn)品的典范，配合其系統(tǒng)預(yù)設(shè)參數(shù)功能，使設(shè)計者可以隨時計算出產(chǎn)品的體積、表面積、重心、慣性矩等物理參數(shù)，避免了傳統(tǒng)線架構(gòu)、面架構(gòu)設(shè)計的不足，減少了許多人為的計算時間。2） 采用特征設(shè)計方式（Feature-baseddesign）Pro/ENGINEER 模擬自然的思考方式從事設(shè)計工作如采用拉伸、旋轉(zhuǎn)、鉆孔、挖槽、圓角和倒圓角等基本特征單元進行零件設(shè)計，并可以在不違反集合基本原理的情況下任意調(diào)整特征的建構(gòu)順序、插入新的特征、刪除不合理的集合特征、修改特征尺寸以及從新定義特征等操作。3）單一數(shù)據(jù)庫（Songle database）Pro/ENGINEER 采用單一數(shù)據(jù)庫的架構(gòu)，使得設(shè)計者可以隨時由 3D 實體模型產(chǎn)生其2D 工程圖，并自動標注工程圖尺寸，不象傳統(tǒng)的多數(shù)據(jù)庫設(shè)計軟件那樣，需要另行設(shè)計 2D 工程圖。4）全相關(guān)參數(shù)式設(shè)計（Parametric design）由于 Pro/ENGINEER 采用參數(shù)式的設(shè)計理念，使得設(shè)計者可以借助關(guān)系式建立尺寸之間的參數(shù)關(guān)系，讓模型自動計算出應(yīng)有的外形，而借助于程序的使用，使得模型的自動設(shè)計成為可能。3.2 煙灰缸產(chǎn)品的三維造型在煙灰缸模具設(shè)計與加工之前，首先要利用 Pro/ENGINEER 系統(tǒng)下的（零件）模塊對煙灰缸進行三維造型，效果如圖所示。14圖 3-1 煙灰缸三維模型3.3 煙灰缸模具設(shè)計煙灰缸三維造型完成后，利用 Pro/ENGINEER 系統(tǒng)下的（制造）/（模具行腔）模塊進行模具組件設(shè)計，它包括參考模型的布局、收縮率的設(shè)置，毛坯工件的設(shè)計，分型面的設(shè)計、分割體積塊、抽取模具元件和鑄模及開模幾大部分，最后開模出煙灰缸的上、下模。如圖 3-2、3-3 所示。圖 3-2 煙灰缸上模15圖 3-3 煙灰缸下模3.4 從 Pro/ENGINEER 系統(tǒng)轉(zhuǎn)出 IGES，并轉(zhuǎn)如 Mstercam 中。模具設(shè)計完成后，將下模文件轉(zhuǎn)換為 IGES 格式文件，然后轉(zhuǎn)入 Mstercam 中進行編程。16第四章 煙灰鋼下模數(shù)控編程與加工4.1 Mastercam 簡介Mastercam 是美國 CNC Software 公司開發(fā)的基于 PC 平臺的 CAD/CAM 一體化軟件，其呀求的硬件配置低，句有良好的性價比，特別是其廣泛的“COM” （對接）功能、可編輯的后處理程式及良好的機床適應(yīng)性，使其受到廣大中小企業(yè)的青睞。Mastercam 功能強大，集二維工程圖、三維實體設(shè)計、曲面設(shè)計、CNC 銑床、CNC車床和 CNC 線切割等功能于一體，能夠與其他 CAD/CAM 軟件的輸出格式如DWG、IGES、STL、SAT 等良好地相容。安全、穩(wěn)定和精確的表現(xiàn)使 Mastercam 一直保持著 CAM（計算機輔助制造）代名詞的美譽。4.2 煙灰缸下模編程煙灰缸下模編程主要包括加工坯料、對刀點的確定，規(guī)劃曲面挖槽粗加工刀具路徑、規(guī)劃曲面平行粗加工刀具路徑、規(guī)劃曲面平行精加工刀具路徑以及規(guī)劃曲面等高外形精加工刀具路徑等內(nèi)容。具體分為以下幾個步驟：1 加工坯料及對刀點的確定 繪制邊界盒，確定頂面中心為對刀點，最后繪制曲面加工邊界，以及一些工件參數(shù)的設(shè)置。2 曲面挖槽粗加工 規(guī)劃煙灰缸下模曲面挖槽粗加工刀具路徑，目的是粗切除大部分的工件材料。內(nèi)容主要包括加工刀具的選擇、刀具參數(shù)的設(shè)置和加工參數(shù)（包括安全高度、下刀位置、下刀方式、切削量等）的設(shè)置。3 規(guī)劃曲面挖槽加工刀具路徑，將模具靠面加工到位 目的是清楚上一步曲面挖槽粗加工后在模具靠面余留下的殘料。4 規(guī)劃曲面平行粗加工刀具路徑 對頂面三個圓弧形凹槽進行粗加工。5 規(guī)劃曲面平行精加工刀具路徑 對曲面挖槽粗加工余留的殘料進行精切削。6 規(guī)劃曲面等高外形精加工刀具路徑 主要針對曲面底部的余留殘余料進行精加工。7 實體驗證 通過實體模擬加工，如圖 3-5 所示。17圖 3-5 實體模擬加工最后結(jié)果8 后處理出程序，程序名為 yhg.xiaomu.nc。4.3 煙灰缸下模的數(shù)控加工一、加工要求零件材料為 45#鋼 ，單件生產(chǎn)。零件毛坯已加工到尺寸，選用設(shè)備： VDL1000A 數(shù)控銑床二、操作步驟及內(nèi)容1、開機，各坐標軸手動回機床原點2、刀具安裝 根據(jù)加工要求選擇高速鋼，用彈簧夾頭刀柄裝夾后將其裝上主軸。刀具露出不要太長也不可太短，太長刀會擺動影響精度，太短會撞刀，本次露出應(yīng)大于24mm，在 26mm 左右。3、清潔工作臺，安裝夾具和工件 用百分表水平、垂直和表面。4、對刀設(shè)定工件坐標系 （1）用分中棒，確定 X 、 Y 向的零偏值，將 X 、 Y 向的零偏值輸入到工件坐標系 G54 中（2）將加工所用刀具裝上主軸，再將 Z 軸設(shè)定器安放在工件的上表面上，確定 Z 向的零偏值，輸入到工件坐標系 G54 中。5、設(shè)置刀具補償值 將刀具半徑補償值 5 輸入到刀具補償?shù)刂贰?、輸入加工程序 將計算機生成好的加工程序通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)綑C床數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)存中7、調(diào)試加工程序 把工件坐標系的 Z 值 沿 +Z 向平 移 100mm ，按下數(shù)控啟動鍵，適當(dāng)降低進給速度，檢查刀具運動是否正確。8、自動加工 把工件坐標系的 Z 值恢復(fù)原值，將進給倍率開關(guān)打到低檔，按下數(shù)控啟動鍵運行程序，開始加工。機床加工時，適當(dāng)調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速和進給速度，并注意監(jiān)控加工狀態(tài)，保證加工正常。9、取下工件，用游標卡尺進行尺寸檢測10、 清理機床11、 關(guān)機18第五章 數(shù)控銑床日常保養(yǎng)與維護日常保養(yǎng)內(nèi)容和要求定期保養(yǎng)的內(nèi)容和要求保養(yǎng)部位內(nèi)容和要求一、班前1．對重要部位進行檢查。2．擦拭外露導(dǎo)軌面按規(guī)定加油。3．空運轉(zhuǎn)，察看潤滑系統(tǒng)，是否正常。二．班后1、清掃鐵屑。2、擦拭機床。3、各部歸位。4、認真填寫好交接班記錄及其他記錄。一、表面1、清洗機床身表面死角，做到漆見本色，鐵見光。2、清除導(dǎo)軌面行刺，無研傷。二、主軸箱 1、清潔。2、潤滑好。三、工作臺1、調(diào)整夾緊間隙。2、潤滑良好。四、升降臺1、調(diào)整夾緊間隙。2、調(diào)整傘齒輪齒合間隙。3、潤滑良好。五、液壓1、液壓箱清潔，油量充足。2、調(diào)整壓力表。3、清洗油泵，濾油網(wǎng)。六、電氣1、擦拭電機，箱外無灰塵，油垢。192、各接觸點良好，不漏電。3、箱內(nèi)整潔，無雜物。數(shù)控系統(tǒng)日常維護1. 機床電氣柜的散熱通風(fēng)2. 盡量少開電氣控制柜門3. 紙帶閱讀機的定期維護4. 支持電池定期更換5. 備用印制線路板的定期通電20結(jié)論畢業(yè)論文是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的數(shù)控加工設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。雖然畢業(yè)設(shè)計內(nèi)容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標準，各種加工方式，我都是隨著設(shè)計的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟的角度對設(shè)計有了新的認識也對自己提出了新的要求。在設(shè)計過程中一些工藝的設(shè)計讓我很頭痛，原因是由于本身實踐的機會比少，而又必須考慮本專業(yè)的一些要求規(guī)范，從而形成了一些矛盾點，這些矛盾在處理上讓人很難斟酌，后來通過查閱大量的資料，通過對比，最后得出比較合理的加工工藝。提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計讓我積累了無數(shù)實際經(jīng)驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強的溝通力和理解力。順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。致謝語本設(shè)計論文是在我的導(dǎo)師鄭新建老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。他嚴肅的科學(xué)態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵著我。我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學(xué)、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意!最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們! 最后，再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)表示衷心地感謝！參考文獻1.《Pro/ENGINEER 模具設(shè)計與數(shù)控加工》 編著：何滿才 出版社：人民郵電出版社2.《數(shù)控技術(shù)》 主編：楊有君 出版社：機械工業(yè)出版社3.《數(shù)控加工技師手冊》 主編：《數(shù)控加工技師手冊》編委會 出版社：機械工業(yè)出版社4.《數(shù)控加工工藝》 主編：李正峰 出版社：上海交通大學(xué)出版社5.《金屬切削與刀具實用技術(shù)》 編著：劉杰華 任昭蓉 出版社：國防工業(yè)出版社16.《數(shù)控機床故障診斷及維護》 主編：王侃夫 出版社：機械工業(yè)出版社數(shù)控銑床及加工中心產(chǎn)品加工,近年來數(shù)控加工在模具領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，本課題結(jié)合結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)實際選取煙灰缸下模進行數(shù)控編程與加工，從中探索與培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)知識解決生產(chǎn)現(xiàn)場實問題的能力,形狀分析,該零件底下是一個六方體，上表面是模具的分形面；零件上部分是煙灰缸模型，拔模斜度20度 ，煙灰缸外圍四周曲面和分形面之間無圓角過度；煙灰缸頂面有三個帶倒角R5的煙槽，煙灰缸側(cè)面倒角R12；里面是個裝煙灰的型腔，拔模斜度為30度，型腔四周曲面與低面之間過度圓角R8；其余倒角為R5。,如圖所示為煙灰缸下模具模形,技術(shù)要求,材料：45#鋼，45#鋼是典型的中碳鋼，含碳0.45%，硬度HRC20-30 曲面的表面粗糙度Ra1.6；拔模斜度20度與30度,數(shù)控加工工藝分析,工件裝夾與定位 機床的選擇 加工工序的劃分 選擇刀具 切削用量的選擇 加工余量的選擇,工件裝夾與定位,根據(jù)工件尺寸，坯料尺寸選擇160mm×160mm×44mm，坐標原點為于工件上表面 中心。 工件裝夾在工作臺上，夾具用通用螺釘壓板，利用螺栓和壓板將工件固定在機床工作臺上即可。,機床的選擇,如圖大連機床集團研制生產(chǎn)的VDL1000A立式加工中,加工工序的劃分,本次工序以粗、精加工分序法 （1）曲面挖槽粗加工 （2）曲面平行粗加工 （3）面面平行精加工 （4）曲面等高外行精加工,選擇刀具,數(shù)控銑床切削加工具有高速、高效的特點，與傳統(tǒng)銑床切削加工相比較，數(shù)控銑床對切削加工刀具的要求更高 。 現(xiàn)今刀具材料，具體可分以下6種 （1）高速鋼 （2）硬質(zhì)合金 （3）涂層刀具 （4）陶瓷 （5）金剛石 （6）立方淡化硼 綜上各種刀具優(yōu)缺點，以及成本等問題最后刀具材料選取高速鋼,切削用量的選擇,進給速度的計算式為： F ＝fZS 進給深度f ，刀齒數(shù)為Z，每轉(zhuǎn)進給量為fZ 主軸轉(zhuǎn)速的計算式為： S＝1000V/DЛ V－切削速度 ， D－刀具直徑,煙灰缸下模數(shù)控加工工序卡片,工序卡片,煙灰缸的模具設(shè)計,用Pro/E畫出煙灰缸的三維模型。 利用Pro/ENGINEER系統(tǒng)下的（制造）/（模具行腔）模塊進行模具組件設(shè)計，它包括參考模型的布局、收縮率的設(shè)置，毛坯工件的設(shè)計，分型面的設(shè)計、分割體積塊、抽取模具元件和鑄模及開模幾大部分，最后開模出煙灰缸的上、下模。 從Pro/ENGINEER系統(tǒng)轉(zhuǎn)出IGES，并轉(zhuǎn)如Mstercam中。,煙灰鋼下模數(shù)控編程,具體分為以下幾個步驟 ： 1 加工坯料及對刀點的確定 2 曲面挖槽粗加工 3 規(guī)劃曲面挖槽加工刀具路徑 4 規(guī)劃曲面平行粗加工刀具路徑 5 規(guī)劃曲面平行精加工刀具路徑 6 規(guī)劃曲面等高外形精加工刀具路徑 7 實體驗證 8 后處理出程序,煙灰缸下模的數(shù)控加工,開機，各坐標軸手動回機床原點 刀具安裝 根據(jù)加工要求選擇高速鋼，用彈簧夾頭刀柄裝夾后將其裝上主軸。刀具露出不要太長也不可太短，太長刀會擺動影響精度，太短會撞刀，本次露出應(yīng)大于24mm，在26mm左右。 清潔工作臺，安裝夾具和工件 用百分表水平、垂直和表面。 對刀設(shè)定工件坐標系 （1）用分中棒，確定 X 、 Y 向的零偏值，將 X 、 Y 向的零偏值輸入到工件坐標系 G54 中（2）將加工所用刀具裝上主軸，再將 Z 軸設(shè)定器安放在工件的上表面上，確定 Z 向的零偏值，輸入到工件坐標系 G54 中。 設(shè)置刀具補償值 將刀具半徑補償值 5 輸入到刀具補償?shù)刂贰?輸入加工程序 將計算機生成好的加工程序通過數(shù)據(jù)線傳輸?shù)綑C床數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)存中 調(diào)試加工程序 把工件坐標系的 Z 值 沿 +Z 向平 移 100mm ，按下數(shù)控啟動鍵，適當(dāng)降低進給速度，檢查刀具運動是否正確。 自動加工 把工件坐標系的 Z 值恢復(fù)原值，將進給倍率開關(guān)打到低檔，按下數(shù)控啟動鍵運行程序，開始加工。機床加工時，適當(dāng)調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速和進給速度，并注意監(jiān)控加工狀態(tài)，保證加工正常。 取下工件，用游標卡尺進行尺寸檢測 清理機床 關(guān)機,數(shù)控系統(tǒng)日常維護,機床電氣柜的散熱通風(fēng) 盡量少開電氣控制柜門 紙帶閱讀機的定期維護 支持電池定期更換 備用印制線路板的定期通電,結(jié)論,畢業(yè)論文是大學(xué)學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實際相結(jié)合的機會，通過這次比較完整的數(shù)控加工設(shè)計，我擺脫了單純的理論知識學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實際設(shè)計的結(jié)合鍛煉了我的綜合運用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識，解決實際問題的能力，同時也提高我查閱文獻資料、設(shè)計手冊、設(shè)計規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過對整體的掌控，對局部的取舍，以及對細節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設(shè)計的目的所在。,致謝語,本設(shè)計論文是在我的導(dǎo)師鄭新建老師的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的。我還要感謝在一起愉快的度過畢業(yè)論文小組的同學(xué)們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個一個的困難和疑惑，直至本文的順利完成。 最后，再次對關(guān)心、幫助我的老師和同學(xué)以及在座的老師說聲，你們辛苦了！,