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毕业设计
毕业设计
标题：
手机壳数控铣削加工工艺设计
学生姓名：
张志豪
系部：
机电工程系
专业：
数控
班级：
1201
指导教师：
唐利平周瑜飞
湖南汽车工程职业学院教务处制
摘要
近年来，我国手机行业的高速发展对数控工业，提出了越来越高的要求，塑料手机壳也成了一种重要方法，他主要用于提高提高用户手感体验。
本课题就是将手机外壳的后盖作为设计模型。
本设计对手机外壳后盖进行的数铣工艺设计，利用注塑模进行了实体的造型，对塑件件的结构进行了工艺分析。
明确了设计思路，确定了工艺过程并对各个具体部分进行了详细的计算和校核再继续用UG对其进行制图并加工。
关键词：
FANUC、数控加工、注塑模
Abstract
Inrecentyears, China's mobilephone industry istherapiddevelopmentof numericalcontrol industry, putforwardhigherrequirements, themetalcasing cover isalsoanimportant methodto improve theuser, he ismainlyusedfor handfeelingexperience. Thistopicisto cover mobilephone shell asadesignmodel. Thenumber of mobilephone backcoverofthecasing milling processdesign for thedesign, made ofsolidmodeling usingInjectionmoldsoftware, thepartsofthe structure analysisfortheprocess. Definedthedesign, determine the processandtoeach specificpartsof adetailedcalculationandchecking tocontinue usingcarriesonthe drawing andUG processing.
Keywords:
FANUC、CNCmachining、injectionmold
1、手机壳介绍
如图所示的塑件实物为一个手机后壳，该零件要求具有一定的强度与刚度，左表面两孔，上端一孔，下端一孔，该零件不透明，其形状主要由平面与孔构成，左右基本对称，具有良好的受力的性能如图1-1。
长=128.83mm宽=63.57mm厚=10.1mm
设计要求：
（1）确定塑件所用塑料品种：
（2）设计成型塑件的注塑模具：
（3）塑件的数控加工编程。
图1-1手机壳
2、工艺卡
单位名称
湖南汽车工程职业学院
产品名称代号
零件名称
零件图号
数控技术毕业设计
手机壳
工序号
工具及方法
使用设备
工步号
工步内容
备注
1
加热
电加热
XS-ZY-125
2
分模
一摸一腔
XS-ZY-125
3
浇注
XS-ZY-125
4
冷却
水冷却
XS-ZY-125
5
脱模
顶杆推板
6
装夹
专用夹具
XK6140
7
粗、精铣内型腔
¢5硬质合金立铣刀
XK6140
8
粗、精铣左型腔
¢2硬质合金立铣刀
XK6140
9
粗、精铣下端型腔
¢2硬质合金立铣刀
XK6140
10
去毛刺
11
送检
3、塑件塑料品种的确定和结构工艺性
3.1塑料品种的确定
所给塑件实物为银色不透明制件，根据塑件的要求，初步确定所用塑料应是工程塑料。
在工程塑料中有很多品种满足塑件的使用要求，如ABS、聚甲醛、聚碳酸酯等。
从成型工艺性和成本方面考虑聚甲醛的热稳定性较差，加工工艺要求较高；聚碳酸酯的分子链较刚硬，成型时的粘度较大，要求较高的注塑压力，制品中容易产生内应力等，加之两者的原料价格较高，最终确定采用ABS塑料。
3.2ABS塑料的性能
塑料ABS树酯是目前产量最大，应用最广泛的聚合物，它将PB，PAN，PS的各种性能有机地统一起来，兼具韧，硬，刚相均衡的优良力学性能。
ABS是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物，A代表丙烯腈，B代表丁二烯，S代表苯乙烯。
经过实际使用发现：
ABS塑料管材，不耐硫酸腐蚀，遇硫酸就粉碎性破裂。
由于具有三种组成，而赋予了其很好的性能；丙烯腈赋予ABS树脂的化学稳定性、耐油性、一定的刚度和硬度；丁二烯使其韧性、冲击性和耐寒性有所提高；苯乙烯使其具有良好的介电性能，并呈现良好的加工性。
大部分ABS是无毒的，不透水，但略透水蒸气，吸水率低，室温浸水一年吸水率不超过1%而物理性能不起变化。
ABS树脂制品表面可以抛光，能得到高度光泽的制品。
ABS具有优良的综合物理和机械性能，极好的低温抗冲击性能。
尺寸稳定性。
电性能、耐磨性、抗化学药品性、染色性、成品加工和机械加工较好。
ABS树脂耐水、无机盐、碱和酸类，不溶于大部分醇类和烃类溶剂，而容易溶于醛、酮、酯和某些氯代烃中。
ABS树脂热变形温度低可燃，耐候性较差。
熔融温度在217~237℃，热分解温度在250℃以上。
综合性能较好,冲击强度较高,化学稳定性,电性能良好；
与372有机玻璃的熔接性良好,制成双色塑件,且可表面镀铬,喷漆处理；
有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别；
流动性比HIPS差一点，比PMMA、PC等好，柔韧性好；
适于制作一般机械零件,减磨耐磨零件,传动零件和电讯零件。
3.3塑料的精度
塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度，即所获得塑件尺寸的准确度。
影响塑件尺寸精度的因素是模具的制造精度和模具的磨损程度，其次是塑件的收缩率波动及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和模具的结构形状等。
因此，塑件的尺寸精度往往不高，赢在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。
塑件的尺寸公差依据《工程塑料模塑料件尺寸公差标准》确定，改标准将塑件分成7个精度等级，其中MT1级精度要求较高，一般不采用。
材料为ABS时，选取精度等级为MT3，未标准公差尺寸的公差等级为MT5。
3.4塑件的表面粗糙度
塑件的外观要求越高，表面粗糙度值应越低。
在成型时从工艺上尽可能避免冷疤，云纹等瑕疵。
除此之外，主要取决于模具型腔磨损而使表面粗糙度不断加大，所以应随时予以抛光复原。
塑件的表面粗糙度可参考GB/T14232—1993《塑料件表面粗糙度标准》选取。
3.5型腔的确定
型腔的确定，与所要求的塑件质量、塑件的几何形状、塑件成本及交货期等因素有关。
从经济的角度出发，订货量大时可选用多型腔模具，对小型制件，型腔数量可由经验决定，当尺寸精度和重复性精度要求很高时，应尽量减少型腔的数目，在满足其他要求的前提下尽量采用单型腔模具。
针对本设计的塑件，由于尺寸精度和重复性精度要求不高，因此采用以模具中心对称的一模一腔较为合适。
4、注塑机的选择
塑件采用一模一腔形式，要去呀注射成型时的总注射量是注射剂最大注射量的80%以下初选注射机为XS-ZY-125,如图4-1
图4-1注射机XS-ZY-125
5、成型部分
5.1型腔数的确定
本设计为一摸一腔结构，综合塑件本身、工艺和生产成本考虑。
5.2加热方式的选择：
由于塑料为ABS塑料为树脂，吸水率低，室温浸水一年吸水率不超过1%而物理性能不起变化。
所以选取电加热。
5.3分模
1.创建模具型腔1、进入型腔模设计界面;2、组装参考零件;3、进入创建模型毛坯零件界面4、建立模型毛坯零件;5、设置模型的收缩率
5.4冷却
是用来储藏注射间隔期间产生的冷料头的，防止冷料进入型腔而影响塑件质量，并使熔料能顺利地充满型腔。
该模具的冷料穴形状为小圆柱型腔。
由于塑件为ABS塑料所以采用水冷却
5.5脱模
注射机的脱模机构又称推出机构，是由推出塑料件所需的全部结构零件组成。
如顶杆、顶杆板、顶杆固定板等零件。
这类零件使用时应便于脱出塑件，且不允许有任何使塑件变形、破裂和刮伤等现象。
其机构要求灵活、可靠、并要使更换、维修方便。
1、顶杆：
是为了从模具型腔内把塑料件顶出来的杆件。
2、推板：
是为了从模具型腔内把塑料件顶出来的板件。
在该套模具中同时应用了圆柱顶杆和推板两种形式，组成了脱模系统。
注塑成品：
图5-1注塑成品
6.塑件加工工艺分析
6.1塑件和加工工艺要求分析
该零件图主要由外轮廓及内轮廓组成，在本设计中，由于外轮廓及内轮廓都有注塑加工而成，型腔的加工精度要求也不高,可采用粗铣—精铣方案。
选择以上方法完全可以保证尺寸、形状精度和表面粗糙度要求。
6.2基准的选择
6.2.1粗基准的选择
粗基准选择应当满足以下要求：
（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。
目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。
如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。
以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
（2）选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。
例如：
机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。
因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。
这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。
（3）应选择加工余量最小的表面作为粗基准。
可以保证该面有足够的加工余量。
（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。
有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。
多次使用难以保证表面间的位置精度。
为了满足上述要求，基准选择以后钢板弹簧吊耳大外圆端面作为粗基准，先以后钢板弹簧吊耳大外圆端面互为基准加工出端面，再以端面定位加工出工艺孔。
在后续工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。
6.2.2精基准的选择
精基准的选择主要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应当进行尺寸换算。
6.4加工路线的设计
由于生产类型为大批生产，应尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应降低生产成本。
为此，设计了一套工艺路线，分别如表1所示。
工艺路线方案
工序1
粗、精加工内型腔
工序2
粗、精加工左型腔
工序3
粗、精加工上端型腔
工序4
冲下端方形孔
工序5
送检
6.5刀具选择
刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响加工质量。
编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。
与传统的加工方法相比，数控加工对刀具的要求更高，不仅要求精度高、刚度高、耐用度高，而且要求尺寸稳定、安装调整方便。
这就要求采用新型优质材料制造数控加工刀具，并优选刀具参数。
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。
生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀，加工凹槽时，选硬质合金刀具，对一些主体型面和斜角轮廓形的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓形刀、锥形刀和盘形刀。
曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而采用环形铣刀。
表2本设计中刀具的选择：
序号
刀具编号
刀具规格名称
数量
加工表面
刀尖半径/mm
备注
1
T01
¢5硬质合金立铣刀
1
粗、精铣削内型腔
2
T02
¢2硬质合金立铣刀
1
粗、精铣削左型腔，上型腔
3
T03
2.5X10方形硬质合金冲孔刀
1
下端面方形孔
编制
审核
批准
日期
6.6切削用量选择
切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。
切削用量的大小对切削力、切削速率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。
对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。
合理选择切削用量的原则是：
粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工或精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。
具体数值应根据机床说明书、切削用量手册，并结合经验而定。
该零件材料切削性能较好，铣削平面、外轮廓面时，留0.5mm精加工余量，其次一刀完成粗铣。
确定主轴转速时，先查切削用量手册，硬质合金铣刀加工铸（190-260HB）时的切削速度为45-90m/min，取v=70m/min,然后根据铣刀直径计算主轴转速，并填入工序卡中（若机床为有级调速，应选择与计算结果接近的转速）。
n=1000v/3.14D
确定进给率时，根据铣刀赤数、主轴转速和切削用量手册中给的每齿进给量，计算进给速度并填入工序卡片中。
Vf=Fn×Z×n
背吃刀量的选择应根据加工余量确定。
粗加工时，一次进给应尽可能切除全部余量。
在中等功率的机床上，背吃刀量可达8-10mm。
半精加工时，背吃刀量取为0.5-2mm。
精加工时背吃刀量取为0.2-0.4mm.
6.7 拟定数控切削加工工序卡
把零件加工顺序、所采用的刀具和切削用量等参数编入表3所示的加工工序卡中以指导编程和加工操作
表2-3数控加工工序卡
单位名称
湖南汽车工程职业学院
产品名称代号
零件名称
零件图号
数控技术毕业设计
工序号
程序编号
夹具名称
使用设备
车间
专用夹具
XK6140
数控中心
工步号
工步内容
刀具号
刀具规格
主轴转速
进给速度
背吃刀量
备注
01
粗、精加工内型腔
T01
¢5
320
20
0.2
02
粗、精加工左型腔
T02
¢2
320
20
0.2
03
粗、精加工上端型腔
T02
¢2
400
25
0.2
04
冲下端面方形孔
T03
2.5X10
0
25
0.2
编制
审核
批准
1页
6.8工序设计
（1）选择指定塑件如图二
（2）粗、精铣内型腔，用¢5mm立铣刀，主轴转速为800r/min，进给速度25mm/min，背吃刀量0.2mm。
（3）粗、精铣左型腔，用¢2mm立铣刀，主轴转速为800r/min，进给速度25mm/min，背吃刀量0.2mm。
（4）粗、精铣上型腔，用¢2mm立铣刀，主轴转速为800r/min，进给速度25mm/min，背吃刀量0.2mm。
（5）冲下方形孔，用2.5X10mm冲孔到，主轴转速为0，进给速度为300mm/min，背吃刀量0.2m
7.确定编程原点
铣床上编程坐标原点的位置是任意的，他是编程人员在编制程序时根据零件的特点来选定的，为了变成方便，一般要根据工件形状和标注尺寸的基准以及计算最方便的原则来确定的工件上某一点为坐标原点，具体选择注意如下几点：
（1）编程坐标原点应选在零件图的尺寸基准上，这样便于坐标值的计算，并减少计算错误。
（2）编程坐标原点应尽量选在精度较高的精度表面，以提高被加工零件的加工精度。
（3）对称的零件，编程坐标原点应设在对称中心上；不对称的零件，编程坐标原点应设在外轮廓的某一角上。
（4）Z轴方向的零点一般设在工件表面。
本设计选择零件中心处为工件编程X、Y轴原点坐标，Z轴原点坐标在工件上表面。
8操作步骤
8.1先开机床
接同通CNC和机床电源，系统启动后进入“加工”操作区JOG运行方式
检查机床
开启后发现机床会出现报警信号，这时，需按下复位键，使机床加上驱动力。
这时才能正常操作机床。
8.2回参考点
用机床控制面板上“回参考点键”启动回参考点。
在“回参考点”窗口中显示该坐标轴是否必须回参考点：
如出现灯亮，则说明未回参考点，如出现灯不亮，则说明已回参考点。
8.3参数设定
在CNC进行工作前，必须对一些参数进行设定，对机床和刀具进行调整：
（1）输入刀具参数及刀具补偿参数
（2）输入/修改零点偏置
（3）输入设定数值刀具参数包括刀具几何参数，磨损量参数、刀具量参数和刀具型号参数等。
有些参数如R参数则一般不需修改
（4）装夹工件
按照指定的装夹方式装夹工件
（5）对刀
把每一把刀具都调到自己设定的编程零点，把编程零点所在机床坐标值输入机床中
（6）输入程序
把自己编的程序输入机床定一个名字，对程序进行检查，确保程序本身没有错误以及也没有输入错误。
（7）模拟仿真
按编程仿真进入仿真系统，对程序进行仿真，检查仿真出的工件图形与要加工的工件有多大出入，并不断对程序进行修改，直到仿真的工件完全正确为止。
（8）实际加工
退出仿真系统，先按复位键，刚开始时可进行单步加工，按下步加工键。
这时要一手按启动键，一手按停止键，如发现异常情况应立即停止。
直到确定程序无误后方可按自动加工键，加工完成后，将刀具退到安全位置,最后取下工件。
致谢
时光如流水，毕业设计不知不觉就要接近尾声了，从选题写开题报告到查找资料，再到动手设计，足足花了好几个星期的时间和大部分的经历。
本次毕业设计使我对成型零部件的设计，零件的CNC加工工艺，主要工艺参数的校核，零件的总体结构设计及零部件的设计等都有了更进一步的理解和掌握。
从中体会到理论知识和实践动手方面的不同和相同，在设计中并不如想象中顺利，例如加工刀具选择错误和参数不科，制图过程中的错误，通过和同学的讨论修改，再经过老师各个阶段的检查和教导，这些错误都一个个被解决，从而可以把这次毕业设计按时地完成。
在此，完分感谢我们的指导老师-周鹏飞周老师，此次毕业设计给我很大的帮助。
在设计中不管遇到什么困难他都能够悉心教导，知道弄懂为止，并一次次严格的检查和督促使我顺利的完成毕业设计。
回想起设计过程中的种种，我的内心久久不能平静下来，回想起大学一起走过来的同窗，回想起大学专业的老师的教诲，心里的不舍之情越发不可控制。
毕业设计的完成，好像意味着大学已经结束，从一开始的作业，到后来的课程设计，直到现在的毕业设计，我们学到的东西越来越多，越来越复杂，我们得到的知识，友情也越来越多，经历就是财富，我们收获的不只是知识，还有友情，更有成长。
大学以来我知道我收获了什么，得到了什么，我学习到了那些我本不具备的。
成长了之后，我们就要面对不可知的未来了，在这个无数大学生迷茫的毕业季里，以平静淡定的心情，怀着坚定执着的信念，我们会塌向社会，创建更好的世界，期待未来！
毕业设计结束了，毕业季来了，然而，大学还在继续。
参考资料
〔1〕孙波.机械专业毕业设计宝典.【M】.西安.西安电子科技大学出版社.2003.8
〔2〕屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.【M】.北京.高等教育出版社.2008.3
〔3〕宋丽华.UGNX6模具设计与加工经典学习手册.【M】.上海.兵器工业出版社.2004
〔4〕曾向阳.《UGNX高级开发实例》.【M】.南京.电子工业出版社.2005.7
〔5〕刘文信.《机床数控技术》.【M】.湖南.机械工业出版社.2003.4
〔6〕张建纲.《数控技术》.【M】.广州.华中科技出版社.2004.6
〔7〕韩鸿鸾.《基础数控技术》.【M】.上海.机械工业出版社.2008.11
〔8〕叶久新.《塑料制品成型及模具设计》.北京.【M】.湖南科学技术出版社.2006
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