手机模 数控.docx

1、手机模 数控目 录目 录 1绪论 2毕业设计（论文）任务书 31零件分析 42. 零件凸模的实体造型 43. 数控加工工艺设计 53.1采用数控机床加工的优势及特点 53.2 零件的工艺分析 63. 2.1 零件图尺寸标注及加工基准的选择 63. 2.2定位基准的选择 63.3 数控加工的工艺过程设计 63. 3.1加工工序划分 63. 3.2加工顺序的安排 63.4凸模零件加工路线的设计 73. 4.1确定加工路线的原则 73. 4.2凸模零件加工路线的选择 73.5工件的安装与夹具的选择 73. .1工件的安装 83. .2 夹具的选择 84工艺分析与选择 84.1零件图工艺分析 84.2

2、确定装夹方案 84.3确定进给路线 94.4确定加工顺序 94.5 确定加工余量 105. 数控机床的选择 116 刀具的选择与装夹 117. 切削用量的选择与确定 117.1切削用量的合理选择 117. 1.1制订切削用量时考虑的因素 117.1.提高切削用量的途径 117.2切削用量的确定 117. 2.1切削用量 117. 2.粗精加工时切削用量的选择 118切削油的的合理选择 148.1 切削液的构成 148.2 切削液对生态环境的影响 149刀具的选择 1410 加工工艺卡片 1611手机凸模实体加工过程 1712CAD/CAM系统数控自动编程后置处理 2013加工程序 2214.

3、致谢词 33参考文献 34绪论自从1958年我国应用数控技术以来，随着电子技术、计算机技术、自动控制和精密测量技术的发展，数控机床得到迅速的发展和更新换代。数控机床的发展先后经历了电子管、晶体管、小规模集成电路、大规模集成电路及小型计算机和微处理机或微型计算机等五代数控系统。前三代系统采用专用电子线路实现的硬件实现的硬件式数控系统。一般称为普通数控系统。简称NC。第四代和第五代系统是采用微处理器及大规模或超大规模集成电路组成的软件式数控系统，简称CNC和MNC。由于现代数控系统的控制功能大部分由软件技术来实现，因而使硬件进一步得到了简化。系统可靠性提高功能更加灵活和完善。目前现代数控系统几乎完

4、全取代了以往的普通数控系统。随着科学技术的发展，世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，超高速切削、超精密加工等技术的应用，对数控机床的各个组成部分提出了更高的性能指标当今的数控机床正在不断采用最新技术成就，朝着高速化、高精度化、多功能化、智能化、系统化与高可靠性等方向发展。我国“十五”期间，通过国家相关计划的支持，我国在中高档数控机床关键技术研究方面有了较大突破，创造了一批具有自主知识产权的研究成果和核心技术，打破国外的技术封锁，在五轴联动加工机床、车铣复合加工机床、高速加工机床、纳米级分辨率数控车床等重大数控装备上均有突破。开发出多种中档数控机床产品，多轴控制的开

5、放式数控系统等实现了商品化。各类功能部件，如转塔刀架、电主轴、刀库、滚珠丝杠等发展迅速，数控机床的技术水平、质量水平、可靠性、外观及工艺水平等取得了长足进步，促进了数控机床产品的结构升级和产业化。 数控加工工艺路线的合理制定，夹具、刀具的合理选择与装夹，切削用量的合理选择，轮廓节点的正确计算，数控程序的合理编制，并通过对各典型机床零件的工艺过程、装夹方法、常见工艺问题的逐步分析，体现数控加工工艺理论的应用，从而提高学生的应用能力和工艺设计能力。毕业设计（论文）任务书1、 题目来源：数控竞赛2、 题目类型：计算机辅助设计制造3、 设计拟达到的主要目标及技术参数；1) 用MasterCAM软件完成

6、零件造型及仿真加工；2) 用数控铣或加工中心进行实物加工；3) 撰写毕业设计任务书。4、 设计具体任务：1） 零件三维造型图；2） 零件二维工程图；3） 用MasterCAM软件制定工艺规划，含刀具、夹具、工序工步、切削参数等；4） 生成零件加工程序5） 撰写毕业设计任务书；6） 实物加工。5、 设计要求：整个设计过程为基于CAD/CAM系统的应用，相关图形严格符合中国国家制图标准；三维造型准确合理，方法正确，简洁明了，能充分体现CAD的优点；二维工程图符合国家标准，完整清楚，简洁明快；工艺分析完整准确，工艺参数设置合理，图表规范、简洁清楚；NC代码符合规范，零件尺寸、精度、公差符合要求。6、

7、 技术难点；工艺设计，切削加工，尺寸公差及表面精度控制。7、 时间安排；1月 6日3月22日 实习；文献检索和熟悉内容3月23 日4月16日 造型设计，输出工程图4月 16日5月 9 日 工艺设计，零件加工5月 9日5月20日 修改图样和整理设计说明书8、 重要提示：三维造型：方法要合理，关系要明确；二维工程图：严格遵守中国国家标准，注意模板的合理应用；工艺设计、参数选择以实验室条件为准，工艺文件格式要一致规范；生成NC代码的后处理器选择以以实验室条件为准。9、 参考文献。MasterCAM软件使用相关书籍；工装夹具设计手册；刀具切削相关书籍；数控切削机床操作手册；数控切削机床编程手册；其他机

8、械加工工艺手册等。1零件分析对以上零件图进行分析，若要进行实物加工存在着相当的技术难度，而且还会出现加工成本过高等一系列的问题，所以我们采用相关的模具知识来加工以上的零件，把它分成是由上模和下模组成的，我们按照上图中的零件图来设计和制造相应的模具，从而加工出我们所需要的零件。在设计模具的同时由于各个按键间的间距以及听筒与显示屏的间距过于小，用刀具难于进行加工，所以我把按键和听筒设计在凹模上，并将凹模与按键进行分开设计。由于此零件主要是凸模，所以这里只对凸模零件进行设计和加工。2. 零件凸模的实体造型3. 数控加工工艺设计数控加工工艺设计是对工件进行数控加工前期的工艺准备工作，它必须在程序编制工

9、作开始以前完成。3.1采用数控机床加工的优势及特点 （1）可以加工具有复杂型面的工件 数控机床的刀具运动轨迹是由加工程序决定的，因此只要能编制出程序，无论工件的型面多么复杂都能加工。例如采用多轴联动复杂空间曲面。 （2）加工精度高 一般数控机床的定位精度为0.01 mm ，重复定位精度为0.005 mm ，在加工过程中操作人精度全部由机床保证，消除了操作者的人为误差。因而加工出来的工件精度高、质量稳定。 （3）生产效率高 数控机床的主轴转速、进给速度和快速定位速度快，通过合理选择切削参数，充分发挥刀具的切削性能，减少切削时间，不需要在加工过程中进行中间测量，就能连续完成整个加工过程，减少了辅助

10、动作时间和停机时间。（4）数控机床的生产可以减轻工人劳动强度 实现一人多机操作一般数控机床加工出第一个合格工件后，工人只需要进行工件的装卡和启动机床，因此减轻了工人的劳动强度。现在的数控机床可靠控系统有自诊断和自停机功能，因此当一个工件的加工时间超出工件的装卡时间时，就能实现一人多机操作。 （5）可以精确计算成本和安排生产进度在数控机床上，加工所需要的时间是可以预计的，并且加工相同工件时所用时间基本一致，有利于精确编制生产进度表，有利于均衡生产和取得更高的预计产量。3.2 零件的工艺分析数控加工工艺性涉及面广，我们从数控加工的可能性与方便性两方面来进行分析。3. 2.1 零件图尺寸标注及加工基

11、准的选择零件图上的尺寸我们从同一基准引注或直接给出坐标尺寸，以方便编程。所以在设计凸模零件把所有尺寸从凸台的顶部标出，并在加工是以其为加工零面，这样统一基准标注加工时就不会产生较大尺寸误差和基准误差，从而提高加工精度及重复定位精度。3. 2.2定位基准的选择数控机床高生产率及高精度要求可靠的定位，否则可设辅助基准。所以在加工时我们选用凸模的底部以及其侧面作为我们的定位基准面进行加工。3.3 数控加工的工艺过程设计 数控加工工艺过程是数控加工工序设计的基础，其设计的合理性直接影响零件加工精度和生产率，所以我们要选择最合理的加工工艺过程。因此，在数控加工工艺过程设计中应注意工序划分和加工顺序的安排

12、。3. 3.1加工工序划分数控机床与普通机床加工相比较，加工工序更集中(1)以一次安装加工作为一道工序 适应加工内容不多的工件。.(2)以同一把刀具加工的内容划分工序 适合一次装夹的加工内容很多，程序很长的工作，减少换刀次数和空程时间。(3)以加工部位划分工序 适应加工内容很多的工件。按零件的结构特点将加工部位分成几部分，如内形、外形、曲面或平面等，每一部分的加工都作为一个工序。(4)以粗、精加工划分工序 对易产生加工变形的工件，应将粗、精加工分在不同的工序进行。 按照以上加工工序的划分原则，在加工本凸模零件时我们以安装次数来划分工序，我们只对工件安排一次装夹，所以在此过程中只划为一道加工工序

13、。 3. 3.2加工顺序的安排 加工顺序的安排应根据工件的结构和毛坯状况，选择工件定位和安装方式，重点保证工件的刚度不被破坏，尽量减少变形，因此加工顺序的安排应遵循以下原则：(1)上道工序的加工不能影响下道工序的定位与夹紧；(2)先加工工件的内腔后加工工件的外轮廓；(3)尽量减少重复定位与换刀次数；(4)在一次安装加工多道工序中，先安排对工件刚性破坏较小的工序。遵循以上的加工顺序安排原则，对凸模零件安排相关的加工顺序，我们先安排加工零件的顶部平面，然后加工凸台轮廓，最后进行倒角加工。3.4凸模零件加工路线的设计3. 4.1确定加工路线的原则 加工路线的设定是一个很重要的环节，加工路线是刀具在切

14、削加工过程中刀位点相对于工件的运动轨迹，它不仅包括加工工序的内容，也反映加工顺序的安排，因而加工路线是编写加工程序的重要依据。(1)加工路线应保证被加工凸台表面的精度和表面粗糙度。(2)选择的加工路线要减少空行程时间，提高加工效率。(3)简化数值计算和减少程序段，减少编程工作量。(4)根据工件的形状、刚度、加工余量、机床系统的刚度等情况，确定循环加工次数。(5)合理设计刀具的切入与切出的方向。采用单向趋近定位方法，避免传动系统反向间隙而产生的定位误差。(6)合理选用铣削加工中的顺铣或逆铣方式。一般来说，数控机床采用滚珠丝杠，运动间隙很小，因此顺铣优点多于逆铣3. 4.2凸模零件加工路线的选择我

15、们选择键槽铣刀铣削凸台顶部时，从凸台的顶部边缘直线下刀；采用键槽铣刀侧刃铣削凸模零件外轮廓时，从其顶部直线下刀，并沿着凸模外轮廓曲线的切向延长线切入或切出，避免切痕，保证零件曲面的平滑过渡；加工按键底面弧行面时，我们采用沿弧行面进刀的路线，并在粗加工时与坐标方向成45夹角切入进行加工，在精加工时与坐标方向成45夹角切入进行加工，这样是两加工路线交叉，以提高加工精度，降低表面粗糙度。3.5工件的安装与夹具的选择3. .1工件的安装在装夹毛坯时，只采用一次装夹，这样可以减少定位误差，以提高加工精度，并选用凸模的底部以及其侧面作为工件的定位基准面进行安装装夹，这样能在一次装夹下加工到全部的待加工表面

16、。3. .2 夹具的选择此次设计的加工凸模零件属于小批量加工零件，我们尽量采用组合夹具，可调式夹具以及其它通用夹具。若是成批生产考虑采用专用夹具，力求装卸方便，装卸零件要方便可靠，成批生产时可采用气动夹具、液压夹具和多工位夹具。我们在选择夹具的定位及夹紧机构元件不能影响刀具的走刀运动。综合各个方面及整体因素，以及现实状况，在加工本凸模零件时，我们采用通用的平口钳作为我们的加工夹具。装夹工具准备序号工具名称大小数量备注1压板、垫铁若干2木榔头13紫铜皮0.020.5mm若干保护工件表面4平口钳1夹紧工件4工艺分析与选择由于手机凸模和凹模的加工工艺和方法较为相近，手机凸模为手机主要成型模，又由于此

17、次设计的篇幅较短和时间有限，所以此次只讨论凸模的加工。4.1零件图工艺分析此零件属于手机凸凹模数控加工，主要由外轮廓、曲面、凸台组成。根据工件的外形尺寸长、宽、高分别是120mm、70mm、28mm。所以毛坯的长、宽、高分别可设为120mm、70mm、32mm。由于该零件的结构简单，根据零件加工原则，手机外轮廓可采用先粗后精方案。手机凸模顶部平面、整体外轮廓以及屏幕，采用腔槽加工或外型加工都可以，键盘底面弧行面采用曲面加工，手机凹模采用型腔铣削。选择上述方法，可以保证尺寸、形状精度和定位基准及毛坯的要求。4.2确定装夹方案数控机床可以加工形状复杂的零件，只要求有简单的定位和夹紧机构，选用定位基

18、准时，应注意减少装夹的次数，尽量做到在一次安装中能把零件的所有要加工的表面都加工出来，该手机零件结构简单，故可选用台台试平口钳夹紧，其结构相对简单，可保证工件的加工要求。工件装夹如下图所示：工件装夹示意图4-14.3确定进给路线进路线分为平面进给和深度进给。数控铣削加工中进给路线对零件的加工精度和表面质量有直接的影响。因此，确定好进给路线是保证铣削加工精度和表面质量的工艺措施之一。进给路线的确定与工件表面状况、要求的零件表面质量、机床进给机构的间隙、刀具耐用度以及零件轮廓形状等有关。粗加工时采用逆铣，保证加工时无间隙。精加工时采用顺铣。保证其加工精度。对外凸轮廓，按顺时针方向铣，对内凹轮廓按逆

19、时针方向铣削。铣削按键底部曲面轮廓时，一般采用球头刀切削，刀具切入零件时，应避免沿零件外轮廓的法向切入，以避免在切入处产生刀具的刻痕；在加工凸汰外围轮廓时，则应沿切削起始点延伸线逐渐切入，可保证曲面平滑过渡。4.4确定加工顺序加工顺序的选择直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本，遵循先粗后精、先面后孔、先主后次的原则，所以该零件选择加工顺序依次为：凸台顶部平面凸台四周外轮廓手机显屏幕凸台手机键盘底部弧行曲面手机底部斜面倒四周圆角。根据“先面后孔，先主要表面后次要表面，先粗加工后精加工”的原则，将毛坯的上表面、凸轮廓内形先进行粗加工，然后精加工，最后进行倒圆角。加工工艺路线如下：工序号工

20、序 内 容102030405060708090100110120130铸造时效涂漆粗铣毛坯上表面精铣毛坯上表面粗铣凸台四周外轮廓精铣凸台四周外轮廓粗铣手机显屏幕凸台精铣手机显屏幕凸台粗铣手机键盘底部弧行曲面精铣手机键盘底部弧行曲面粗铣手机底部斜面精铣手机底部斜面粗倒圆弧角边精倒圆弧角边检验4.5 确定加工余量加工余量是指加工过程中，所切去金属层厚度。余量分为工序余量和加工总余量两种。工序余量是相邻邻工序的工序尺寸之差；加工总余量是毛坯尺寸与零件图的设计尺寸之差，它等于各工序余量之和。经查阅参考文献(1),确定各工序的加工余量如表3-1表3-1各工序加工余量工序总余量粗铣余量半精铣余量精铣余量粗

21、铣毛坯上表面431 精铣毛坯上表面1粗铣凸台四周外轮廓16124精铣凸台四周外轮廓4粗铣手机显屏幕凸台1.50.5精铣手机显屏幕凸台0.5 粗铣手机键盘底部弧行曲面0.3精铣手机键盘底部弧行曲面0.3粗铣手机底部斜面 0.4精铣手机底部斜面0.4 粗倒圆弧角边 0.2精倒圆弧角边0.2 5. 数控机床的选择由于零件只需加工上表面，故选择立式机床。从零件的表面粗糙度要求来分析和机床的钢性等多方面的考虑，选择数控加工中心FANUC 系统，型号为GP-850。6 刀具的选择与装夹由于毛坯材料为45#钢，故刀具材料我们选择高速钢。加工中心用立铣刀大多采用弹簧夹套装夹方式，使用时处于悬臂状态。在铣削加工

22、过程中，有时可能出现立铣刀从刀夹中逐渐伸出，甚至完全掉落，致使工件报废的现象，其原因一般是因为刀夹内孔与立铣刀刀柄外径之间存在油膜，造成夹紧力不足所致。立铣刀出厂时通常都涂有防锈油，如果切削时使用非水溶性切削油，刀夹内孔也会附着一层雾状油膜，当刀柄和刀夹上都存在油膜时，刀夹很难牢固夹紧刀柄，在加工中立铣刀就容易松动掉落。所以在立铣刀装夹前，应先将立铣刀柄部和刀夹内孔用清洗液清洗干净，擦干后再进行装夹。当立铣刀的直径较大时，即使刀柄和刀夹都很清洁，还是可能发生掉刀事故，这时应选用带削平缺口的刀柄和相应的侧面锁紧方式。立铣刀夹紧后可能出现的另一问题是加工中立铣刀在刀夹端口处折断，其原因一般是因为刀

23、夹使用时间过长，刀夹端口部已磨损成锥形所致，此时应更换新的刀夹。7. 切削用量的选择与确定7.1切削用量的合理选择切削用量不仅是在机床调整前必须确定的重要参数，而且其数值合理与否对加工质量、加工效率、生产成本等有着非常重要的影响。所谓“合理的”切削用量是指充分利用刀具切削性能和机床动力性能(功率、扭矩)，在保证质量的前提下，获得高的生产率和低的加工成本的切削用量。7. 1.1制订切削用量时考虑的因素（1）切削加工生产率在切削加工中，金属切除率与切削用量三要素ap、f、v均保持线性关系，即其中任一参数增大一倍，都可使生产率提高一倍。然而由于刀具寿命的制约，当任一参数增大时，其它二参数必须减小。因

24、此，在制订切削用量时，三要素获得最佳组合，此时的高生产率才是合理的。 （2）刀具寿命切削用量三要素对刀具寿命影响的大小，按顺序为v、f、ap。因此，从保证合理的刀具寿命出发，在确定切削用量时，首先应采用尽可能大的背吃刀量；然后再选用大的进给量；最后求出切削速度。 （3）加工表面粗糙度精加工时，增大进给量将增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工时抑制生产率提高的主要因素。7.1.提高切削用量的途径在保证工件机械性能的前提下，改善工件材料加工性；改善冷却润滑条件；改进刀具结构，提高刀具制造质量。7.2切削用量的确定7. 2.1切削用量切削用量包括切削速度Vc (或主轴转速n)、切削深度ap和进给量

25、f，选用原则与普通机床相似：粗加工时，以提高生产率为主，可选用较大的切削量；半精加工和精加工时，选用较小的切削量，以保证工件的加工质量。数控铣床的切削用量包括切削速度vc 、进给速度vf 、背吃刀量ap和侧吃刀量ac。切削用量的选择方法是考虑刀具的耐用度，先选取背吃刀量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。7. 2.1.1切削深度背吃刀量ap（端铣）或侧吃刀量ac（圆周铣）；背吃刀量ap为平行于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm；侧吃刀量ac 为垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸，单位为mm；端铣背吃刀量和圆周铣侧吃刀量的选取主要由加工余量和对表面质量要求决定。7. 2.1.2进给速度

26、vf 进给速度指单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/min。它与铣刀转速n、铣刀齿数Z及每齿进给量fz(单位为mm/z)有关。进給速度的计算公式： vf = fz Z n式中: 每齿进给量fz的选用主要取决于工件材料和刀具材料的机械性能、工件表面粗糙度等因素。当工件材料的强度和硬度高，工件表面粗糙度的要求高，工件刚性差或刀具强度低，fz值取小值。硬质合金铣刀的每齿进给量高于同类高速钢铣刀的选用值，可查表选用。7. 2.1.3切削速度切削速度是指主运动的线速度，单位为m/s（或m/min）。V = Dn/1000式中：D铣：刀具最大切削直径（mm）n铣：刀具的转速（r/s或r/

27、min，应与V对应）铣削的切削速度与刀具耐用度T、每齿进给量fz 、背吃刀量ap 、侧吃刀量ac 以及铣刀齿数Z成反比，与铣刀直径d成正比。其原因是fz 、 ap 、 ac 、Z增大时，使同时工作齿数增多，刀刃负荷和切削热增加，加快刀具磨损，因此,刀具耐用度限制了切削速度的提高。如果加大铣刀直径,则可以改善散热条件，相应提高切削速度。7. 2.粗精加工时切削用量的选择切削用量是指在切削过程中，选取的切削速度、进给量和切削深度的具体数值。合理选择切削用量，对于保证质量、提高生产率和降低成本具有重要作用。合理选择切削用量，就是在一定条件下选择切削用量三要素的最佳组合。7. 2.1粗加工时切削用量的

28、选择粗加工时应尽快地切除多余的金属，同时还要保证规定的刀具耐用度。实践证明，对刀具耐用度影响最大的是切削速度，影响最小的是切削深度。（1）切削深度的选择 在机床有效功率允许的条件下，应尽可能选取较大的切削深度，使大部分余量在一次或少数几次走刀中切除。在切削表层有硬皮的铸、锻件或切削不锈钢等加工硬化较严重的材料时，应尽量使切削深度越过硬皮或硬化层深度。（2）进给量的选择 根据机床-夹具-工件-刀具组成的工艺系统的刚性，尽可能选择较大的进给量。（3）切削速度的选择 根据工件材料和刀具材料确定切削速度，使之在已选定的切削深度和进给量的基础上能够达到规定的刀具耐用度。粗加工的切削速度一般选用中等或较低

29、的数值。7. 2.2精加工时切削用量的选择精加工时，首先应保证零件的加工精度和表面质量，同时也要考虑刀具耐用度和获得较高的生产率：（1）切削深度的选择 精加工通常选用较小的切削深度来保证加工精度；（2）进给量的选择 进给量的大小主要依据表面粗造度的要求选取，表面粗造度Ra的数值较小时，一般选取较小的进给量；（3）切削速度的选择 精加工的切削速度选择应避开积屑瘤形成的切削速度区域，硬质合金刀具一般多采用较高的切削速度，高速钢刀具则采用较低的切削深度。8切削油的的合理选择近几年来为了适应机械加工技术的不断进步，对切削液也提出了更高的要求。此外，为了达到环境保护的目的，切削液还需要尽可能地对环境不产

30、生污染。 从机械加工经济效益出发，当然要求在使用切削液之后可以提高加工效率和降低生产成本。实际上，现在已经有许多切削液在提高经济效益方面发挥了作用。但这里非常重要的是只有选用适宜的切削液才能发挥上述作用，如果选用不当，则可能适得其反。8.1 切削液的构成切削液可分为水基和油基两大类。水基切削液具有较强的冷却能力，其主要成分为水、化学合成液或乳化液，通常添加有防锈剂、极压添加剂等；油基切削液具有较好的润滑性能，其主要成分为各种矿物油、动物油、植物油或复合油，可视需要添加极压添加剂、油性添加剂等。8.2 切削液对生态环境的影响切削液对生态环境的危害主要表现为废切削液（废油、废液）对水资源的污染。在切削加工中产生的废油、废液如未经有效处理而直接排放，将会造成严重的水污染。此外，切削加工中使用的切削液会或多或少存留在切屑上，大量堆积的切屑上带有的切削液会污染土壤；对切屑再生利用时切削液的有毒、有害成分也会污染环境。