烟灰缸设计Word格式.docx
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1.5.2功能介绍.............................................
1.6FANUC铣床编程........................................
1.6.1坐标系...............................................
1.6.2G代码命令、代码组及其含义..............................
第2章数控铣床刀具、夹具、量具的结构
2.1刀具的结构
2.1.1对刀具的基本要求
2.1.2刀柄的类型
2.1.3刀柄的结构
2.1.4刀具的选择
2.2夹具的结构
2.2.1夹具的选择
2.3量具的结构
第3章烟灰缸凹模塑件成型工艺分析
3.1塑件的使用要求
3.2塑件的材料分析
3.3塑件的尺寸精度、塑件表面质量、塑件的结构工艺性分析
3.3.1塑件的尺寸精度分析...........................................
3.3.2塑件的表面质量分析...........................................
3.3.3塑件的结构工艺分析...........................................
第4章MasterCAM软件基础知识...............................
4.1MasterCAM软件概述....................................
4.2CAD设计功能
4.3CAM加工功能
第5章MasterCAM的仿真加工及自动编程..................
5.1烟灰缸三维零件视图的绘制..............................
5.2烟灰缸视图导入MasterCAM软件中.......................
5.3烟灰缸凹模的仿真加工..................................
5.4MasterCAM软件对烟灰缸的自动编程......................
第6章烟灰缸凹模的斯沃数控仿真加工
6.1提出与分析任务
6.1.1提出任务
6.1.2分析任务
6.2任务实施
6.2.1选择数控系统
6.2.2定义毛坯
6.2.3选择夹具
6.2.4选择刀具
6.2.5导入程序
6.2.6自动加工
心得体会
致谢...............................................................
参考文献
第1章概述
1.1数控机床的产生
随着生产的科学技术发展，机械产品日益精密、复杂、，而且改型频繁，因此对制机械产品的机床提出三高要求，既高性能、高精度和高自动化.在机械产品中单体和小批量的产品约占到70%.由于这类产品的生产要机床与工艺装备具较强的适应变化的能力，通用机床无法满足要求.1946年第一台电子计算机的问世，为数控机床的产生奠定了基础。
数控机床最早产生于美国.1947年产生数控机床的设想，当时为了精确制作直升飞机叶片的样板.1949年美国PARSONS公司和麻省理工学院开始研制数控机床，于1952年试制成了世界上第一台3坐标镗铣床。
1.2FANUC机床的发展史
FANUC公司创建于1956年，1959年首先推出了电液步进电机，在后来的若干年中逐步发展并完善了以硬件为主的开环数控系统。
进入70年代，微电子技术、功率电子技术，尤其是计算技术得到了飞速发展，FANUC公司毅然舍弃了使其发家的电液步进电机数控产品，一方面从GETTES公司引进直流伺服电机制造技术。
1976年FANUC公司研制成功数控系统5，随时后又与SIEMENS公司联合研制了具有先进水平的数控系统7，从这时起，FANUC公司逐步发展成为世界上最大的专业数控系统生产厂家，产品日新月异，年年翻新。
1.3FANUC数控系统的特点
结构上长期采用大板结构，但在新的产品中已采用模块化结构。
采用专用LSI，以提高集成度、可靠性，减小体积和降低成本。
产品应用范围广。
每一CNC装置上可配多种上控制软件，适用于多种机床。
不断采用新工艺、新技术。
如表面安装技术SMT、多层印制电路板、光导纤维电缆等。
CNC装置体积减小，采用面板装配式、内装式PMC（可编程机床控制器）。
在插补、加减速成、补偿、自动编程、图形显示、通信、控制和诊断方面不断增加六代历史。
1.4斯沃数控仿真软件概述
1.4.1斯沃数控仿真软件简介
南京斯沃软件技术有限公司开发FANUC、SINUMERIK、MITSUBISHI、广州数控GSK、华中世纪星HNC、北京凯恩帝KND、大连大森DASEN数控车铣及加工中心仿真软件，是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的。
通过该软件可以使学生达到实物操作训练的目的，又可大大减少昂贵的设备投入。
斯沃数控仿真软件包括八大类，28个系统，62个控制面板。
具有FANUC、SIEMENS（SINUMERIK）、MITSUBISHI、广州数控GSK、华中世纪星HNC、北京凯恩帝KND系统、大连大森DASEN、南京华兴WA编程和加工功能，学生通过在PC机上操作该软件，能在很短时间内掌握各系统数控车、数控铣及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序加工，教师通过网络教学，可随时获得学生当前操作信息。
1.5斯沃数控仿真软件的功能
1.5.1控制器
1.实现屏幕配置且所有的功能与FANUC工业系统使用的CNC数控机床一样。
2.实时地解释NC代码并编辑机床进给命令。
3.提供与真正的数控机床类似的操作面板。
4.单程序块操作，自动操作，编辑方式，空运行等功能。
5.移动速率调整，单位毫米脉冲转换开关等。
1操作编程手册斯沃数控仿
图1—1FANUC0-MD（铣床）
（1）在左边工具框，选择毛坯功能键：
（2）选择基准芯棒选择
（3）选择基准芯棒规格和塞尺厚度如：
（4）直接对工件，根据左下角提示确定是否对好。
（5）Z坐标工件零点=当前Z坐标-基准芯棒长度-塞尺厚度
（6）把计算结果Z、Y、X、坐标工件零点输入G54～G59。
图1—2FANUC0i（铣床）
1.5.2功能介绍
1.国内第一款自动免费下载更新的数控仿真软件
2.真实感的三维数控机床和操作面板
3.动态旋转、缩放、移动、全屏显示等功能的实时交互操作方式
4.支持ISO-1056准备功能码（G代码）、辅助功能码（M代码）及其它指令代码
5.支持各系统自定义代码以及固定循环
6.直接调入UG、PRO-E、Mastercam等CAD/CAM后置处理文件模拟加工
7.Windows系统的宏录制和回放
8.AVI文件的录制和回放
9.工件选放、装夹
10.换刀机械手、四方刀架、八方刀架
11.基准对刀、手动对刀
12.零件切削，带加工冷却液、加工声效、铁屑等
13.寻边器、塞尺、千分尺、卡尺等工具
14.采用数据库管理的刀具和性能参数库
15.内含多种不同类型的刀具
16.支持用户自定义刀具功能
17.加工后的模型的三维测量功能
18.基于刀具切削参数零件光洁度的测
1.6FANUC铣床编程
1.6.1坐标系
编程坐标系采用右手直角笛卡尔坐标系如图1-3所示。
图1—3坐标系
安全距离:
此功能不属于坐标系，它仅仅显示移动命令发出后目的位置与当前机床位置之间的距离。
仅当各个轴的剩余距离都为零时，这个移动命令才完成。
图1—4安全距离示意图
1.6.2G代码命令、代码组及其含义
“模态代码”的功能在它被执行后会继续维持，而“一般代码”仅仅在收到该命令时起78操作编程手册FANUC铣床编程作用。
定义移动的代码通常是“模态代码”，像直线、圆弧和循环代码。
反之，像原点返回代码就叫“一般代码”。
每一个代码都归属其各自的代码组。
在“模态代码”里，当前的代码会被加载的同组代码替换。
表1—5G代码组及解释
（带*者表示是开机时会初始化的代码）
第2章数控铣床刀具、夹具、量具
2.1刀具的结构
2.1.1对刀具的基本要求
铣刀刚性要好。
要求铣刀刚性好目的，一是满足为提高生产效率而采用大切削用量的要求；
二是为适应数控铣床加工过程中难以调整切削用量的特点。
在数控铣削中，因铣刀刚性较差而断刀并造成零件损伤的事例是经常有的，所以解决数控铣刀的刚性是至关重要的。
铣刀的耐用度要高。
当一把铣刀加工的内容很多时，如果铣刀磨损较快，不仅会影响零件的表面质量和加工精度，而且会增加与对刀的次数，从而导致零件加工表面留下因对刀误差而形成的接刀台阶，降低零件的表面质量。
除上述两点之外，铣刀切削刃的几何角度参数的选择与排削性能等也是很重要的。
切削粘刀形成积削瘤在数控铣削中是十分忌讳的。
总之，根据被加工工件材料的热处理状态、切削性能及加工余量，选择刚性好、耐用度高的铣刀，是充分发挥数控铣床的生产效率并获得满意加工质量的前提条件。
2.1.2刀柄的类型
数控铣削刀柄系统标准，如图2-1所示:
图2-1刀柄的类型
2.1.3刀柄的结构
下面是一些典型的刀柄结构，如图2-2所示：
圆柱铣刀刀柄
锥柄钻头刀柄
盘铣刀刀柄
直柄钻头刀柄
镗刀刀柄
丝锥刀柄
图2-2数控铣床刀柄
2.1.4刀具的选择
在数控铣床上使用的刀具主要为铣刀，包括面铣刀、立铣刀、球头铣刀、三面刃盘铣刀、环形铣刀等，除此以外还有各种孔加工刀具，如钻头（锪钻、铰刀、镗刀等）、丝锥等。
下面是一些常用铣刀，如图2-3所示:
立铣刀
机夹式球头铣刀
机夹式环形铣刀
图2-3铣刀的类型
2.2夹具的结构
2.2.1夹具的选择
数控铣床可以加工形状复杂的零件，但数控铣床上的工件装夹方法与普通铣床一样，所使用的夹具往往并不很复杂，只要求有简单的定位、装夹机构就可以了。
但要将加工部位敞开，不能因装夹工件而影响进给和切削加工。
选择夹具时，应注意减少装夹次数，尽量做到在一次安装中能把零件上所有要加工的表面都加工出来，下面是一些典型的装夹结构，如图2-4所示：
气
动
卡
盘
平
口
钳
图2-4夹具的类型
2.3量具的结构
数控铣削加工零件的检测，一般常规尺寸仍可使用普通的量具进行测量，如游标卡尺、内径百分表等，也可以采用投影仪测量；
而高精度尺寸、空间位置尺寸、复杂轮廓和曲面的检验则只有采用三坐标测量机才能完成，如图2-5。
内径千分尺
外径千分尺
游标卡尺
高度游标卡尺
钢直尺
卷尺
图2-5量具的类型
第3章烟灰缸凹模塑件成型工艺分析
3.1塑件的使用要求
该塑件（烟灰缸）作为日常用品，由于要承受烟头的温度，要耐高温性性能好，且具备安全无毒，化学稳定性高，不易分解等特点和价格低廉的要求；
同时，要有一定的机械强度，在一定的高度掉下，不会出现裂纹的现象。
3.2塑件的材料分析
根据1.1中对塑件的分析要求，同时考虑原材料价格要低廉，现决定选用工程塑料PP。
PP聚丙烯是继尼龙之后发展的又一优良树脂品种，它是一种高密度、无侧链、高结晶必的线性聚合物，具有优良的综合性能。
未着色时呈白色半透明，蜡状；
比聚乙烯轻。
透明度也较聚乙烯好，比聚乙烯刚硬。
物料性能密度小，强度刚度，硬度耐热性均优于低压聚乙烯，可在100度左右使用.具有良好的电性能和高频绝缘性不受湿度影响，但低温时变脆，不耐模易老化.适于制作一般机械零件，耐腐蚀零件和绝缘零件。
PP聚丙烯的主要特点是密度小，约为0.9g/cm3。
它的力学性能如屈服强度、抗张强度、抗压强度及硬度等，均优于低压聚乙烯，并有很突出的刚性，耐热性较好。
可在100℃以上使用。
若不受外力，则温度升到150℃也不变形。
基本上不吸水，并且有较好的化学稳定性，除对浓硅酸、浓硝酸外，几乎都很稳定。
高频电性能优良，且不受温度影响，成形容易。
缺点是耐磨性不够高，成形收缩率较大，低温呈脆性。
热变形温度亦较低。
比重:
0.9-0.91克/立方厘米成型收缩率:
1.0-2.5%成型温度：
160-220℃成型特性：
1.结晶料，吸湿性小，易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解.
2.流动性好，但收缩范围及收缩值大，易发生缩孔.凹痕，变形.
3.冷却速度快，浇注系统及冷却系统应缓慢散热，并注意控制成型温度.料温低温高压时容易取向，模具温度低于50度时，塑件不光滑，易产生熔接不良，流痕，90度以上易发生翘曲变形
4.塑料壁厚须均匀，避免缺胶，尖角，以防应力集中。
结论：
经以上分析，PP塑料比较适合用作烟灰缸的原材料，而且其成型性能良好，适宜采用注射成型方法生产，成型前原料要充分干燥。
技术指标
值
密度（g/cm^-3）
0.90～0.91
收缩率（%）
1.0～3.0
透明度
半透明
比热容/（J·
kg^-1·
k^-1）
1930
吸水性（24小时）（%）
0.01～0.03
屈服强度/MPa
37
拉伸弹性模量/GPa
1.1～1.6
抗压强度/MPa
67
弯曲弹性模量/GPa
1.45
熔点℃
170～176
表1PP塑料的部分技术指表
3.3塑件的尺寸精度、塑件表面质量、塑件的结构工艺性分析
图3—1塑件模型
3.3.1塑件的尺寸精度分析
塑件的尺寸要求并不严格，各尺寸均为自由尺寸，故选取低的精度等级就能满足日常的使用要求，根据GB/T14486—1993，按MT5级塑料件精度来确定各尺寸的公差值。
3.3.2塑件的表面质量分析
该塑件用作盛烟灰﹑烟蒂的器皿，同时也是居家饰品，所以要求外表面光亮美观，塑件外表面应无尖锐的毛刺、斑点和明显的熔接痕。
考虑到塑件表面质量高时，其模具的加工成本也会增高，根据塑件的使用要求和模具加工成本综合考虑，塑件外表面的粗糙度取Ra=1.6，其余表面没有较高的粗糙度要求。
而成型其内表面的模具大型芯表面粗糙度定为Ra=3.2。
3.3.3塑件的结构工艺分析
从零件图（图1）可看出，该塑件为外形近似方形的壳类零件，其外形结构简单、对称。
腔体深20mm，除局部地方壁厚受结构影响外，总体壁厚均匀为3mm，在PP塑件壁厚推荐值中，塑件的总体尺寸适中，成型性能良好。
塑件中，在顶部边缘处有完全倒角，且在转角处也要倒圆角，倒圆角量相对较大。
由于采用是塑料PP，且该塑件属于小塑件，外表面质量要求较高，于是取脱模斜度为1°
。
第4章MASTERCAM软件的基础知识
4.1MasterCAM软件概述
MasterCAM是美国CNC系统公司开发的一套适用于机械产品设计、制造的运行在PC平台上的3DCAD/CAM交互式图形集成系统（图20）。
它不仅可以完成产品的设计，更能完成各种类型数控机床的自动编程，包括数控铣床（（2~5轴）、车床（可带C轴）、线切割机（（4轴）、激光切割机、加工中心等的编程加工。
图4—1MasterCAM软件的三维绘图工作界面
产品零件的造型可以由系统本身的CAD模块来建立模型，也可通过三坐标测量仪测得的数据建模。
系统提供的DXF，IGES，CADL，VDA，STL等标准图形接口可实现与其他CAD系统的双向图形传输，也可通过专用DWG图形接口直接与AUTOCAD进行图形传输。
系统具有很强的加工能力，可实现多曲面连续加工、毛坯粗加工、刀具干涉检查与消除、实体加工模拟、DNC连续加工以及开放式的通用后置处理功能。
4.2CAD设计功能
1）2D，3D设计及尺寸标注，输出工程图。
2）可构建3D线筐造型，曲面造型和实体造型。
3）曲面造型可生成直纹曲面、举升曲面、扫描曲面、旋转曲面、昆氏曲面、牵引曲面以及对曲面修整、熔接、投影、补正和多曲面倒圆角。
4）具有非均匀B样条NURBS曲面的构造能力，以满足复杂曲面的构造及制造需求。
5）实体造型可对实体布尔运算、倒圆角、延伸和修整。
6）可自定义方程式，构建复杂的2D，3D模型。
7）有动态导航功能，可动态捕捉特殊点。
8）具有多种过滤方式（图层、颜色、类型）来选择图素。
9）可对图形作镜像、旋转、缩放、平移等转换处理。
10）可构建Truetype的所有字符。
11）具有与C语言的二次开发接口。
12）对3D图形可作渲染、着色处理。
4.3CAM加工功能
1）2D，3D外形铣削加工包含刀具半径补偿和转角计算。
2）钻、攻、镗等固定循环加工。
3）带多岛的往复式及环绕式挖槽加工，可螺旋式下刀，外轮廓和岛屿可设定倾斜角加工。
4）单曲面、多曲面精加工和粗加工。
5）提供环绕等距加工、平行式加工、放射状加工、等高加工等加工方式。
6）提供残料及清角加工、播拉刀方式加工、投影加工、沿面加工、挖槽式加工、浅平面及陡斜面加工等加工方式。
7）支持高速加工方式。
8）曲面加工过切检查及消除。
9）建立具有相联性的操作管理，集刀具、工件材料、加工参数、刀具路径和串联的几何图素于一操作组。
任一参数修改不必从头做起，只要
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