餐巾纸盒上盖造型设计与数控编程设计说明书.docx
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餐巾纸盒上盖造型设计与数控编程设计说明书
餐巾纸盒上盖造型设计与数控编程
摘要:
数控加工技术是现代制造业的典型代表,在制造业的各个领域,如航空航天,模具,精密机械,家用电气等有着日益广泛的应用,已成为这些行业中不可缺少的加工手段。
伴随着全球制造业向我国逐步转移的发展趋势,我国机械产品生产加工能力不断增强,正在成为世界制造业大国。
随着计算机技术的进步各种以计算机,特别是以PC为运行平台的三维设计与加工软件应运而生,他们的发展大大超出了设计师们的预想,不得不重新审视传统的设计与加工方式,转而采用以兴型的CAD/CAM软件技术为核心的现代集成制造系统来迎接带有“E时代”鲜明特征的“新产业”时代的到来。
本文主要通过PRO/ENGINEER软件对餐巾纸盒上盖进行造型设计,再通过数据接口,将其导入MASTERCAM软件进行凹凸的设计以及数控编程。
关键词:
Pro/ENGINEER,造型,工程图,数控加工
1前言
在现代集成制造系统中,CAM/CAD软件技术是核心,而PRO/ENGINEER和MASTERCAM无疑是CAD/CAM软件王国中的奇芭,两个系统在先进制造企业有着举足轻重的地位。
本次毕业设计面巾纸盒模具,对模具设计技术的三年学习总结,本设计应用Pro/E对面巾纸盒上盖进行三维实体造型设计,如图1所示,再利用MASTERCAM进行分模并进行数控编程。
图1面巾纸盒上盖
2产品造型设计
应用PRO/E三维软件,对面巾纸盒上盖外型进行设计,主要通过拉伸,混合,旋转特征等命令进行外壳设计,最终的结果如图2所示。
图2面巾纸盒上盖模型
3数控加工
3.1数控加工工艺简述
1.机床的选择
在选择机床的时候必须考虑到几点:
1).机床的精度与工件精度相适应;
2).机床的规格与工件的外形大小相适应;
3).与现在加工条件相适应,如设备负荷和平衡等;
2.刀具的选择
1、数控加工刀具种类
数控刀具的分类有多种方法。
根据刀具结构可分为:
①整体式;2镶嵌式,采用焊接或机夹式连接,机夹式又可分为不转位和可转位两种;3特殊型式,如复合式刀具、减震式刀具等。
根据制造刀具所用的材料可分为:
1高速工具钢;2硬质合金刀具;3金刚石刀具,4其他材料刀具,如立方氮化硼刀具,陶瓷刀具等。
从切削工艺上可分为:
车削刀具,分外圆、内孔、螺纹、切割刀具等多种;2钻削刀具,包括钻头、绞刀、丝锥等;3镗削刀具;4铣削刀具等,根据铣刀形状可分为:
1平底到;2球头刀;3锥度刀;4T形;5桶状刀;6异形刀。
为了适应数控机床对刀具耐用、稳定、易调、可换等要求,进几年机夹式可转位刀具得到广泛的应用,在数量上达到整个数控刀具的30%~40%,金属切除量占总数的80%~90%。
特别是可转位铣刀已广泛应用于各行业的高效、高精度铣削加工,其种类已基本覆盖了现有的全部铣刀类型。
由于可转位刀具的切削效率高,辅助时间少,能极大提高工效;可转位刀具的刀体可重复使用,可节约钢材和制造费用,因此其经济性好;可转位刀具大多可以进行干切削,能节省冷却液的费用,并可保持机床整洁,减少辅助时间;同时可转位刀具体的系列化、标准化又使其具有广泛的适用性。
因此在数控加工中被最广泛地应用,在实际加工中,应优先考虑使用可转位刀具。
2.加工不同形状工件的刀具选择
加工中心上用的立铣刀主要有三钟形式:
球头刀(R=D/2)、端铣刀(R=0)R刀(R<D/2=(俗称“牛鼻刀”或“圆鼻刀”),如图3所示,其中D为刀具的直径的刀具直径,R为刀尖圆角半径。
某些刀具还带有一定的锥度A。
球刀
圆角刀
平刀
图3刀具类型
选择刀具时,要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸相适应。
刀具直径的选用主要取决于设备的规格和工件的加工尺寸,还需要考虑刀具所需功率应在机床功率范围之内。
生产中,平面零件周边轮廓的加工,常采用立铣刀;加工凸台、凹槽时,选高速立铣刀;加工毛坯表面或粗加工孔时,可选取镶硬质合金刀片的玉米铣刀;对一些立体型面和变斜角轮廓外形的加工,常采用球头铣刀、环形铣刀、锥形铣刀和盘形铣刀。
平面铣削应选用不重磨硬质合金端铣刀或立铣刀,可转位面铣刀。
一般采用二次走刀,第一次走刀最好用端铣刀粗铣,沿工作表面连续走刀。
选好每次的宽度和铣刀的直径,是接痕不影响精铣精度。
因此,加工余量大又不均匀时,铣刀的直径要选小些。
精加工时,铣刀直径要选的大些,最好能够包容加工面的整个宽度。
表面要求高时,还可以选择使用具有修光效果的刀片。
在实际工作中,平面的精加工,一般用可转位密齿面铣刀,可以达到理想的表面加工质量,甚至可以实现以铣代磨。
密布的到齿使进给速度大大提高,从而提高切削效果。
精切平面时,可以设置6~8个刀齿,直径大的刀具甚至可以超过10个刀齿。
加工空间曲面和变斜角轮廓外形时,由于球头刀具的球面端部切削速度为零,而且在走刀时,每两行刀位之间,加工表面不可能重叠,总存在没有被加工去除的部分,每两行刀位之间的距离越大,没有被加工去除的部分就越多,其高度(通常称为“残余高度”)就越大,加工出来的表面与理论表面的误差就越大,表面质量也就越差。
加工精度要求越高,走刀步长和切削行距越小,编程加工效率越低。
因此,应在满足加工精度要求的前提下,尽量加大走刀步长和行距,以提高编程和加工效率。
而在2轴及2.5轴加工中,为提高效率,应尽量采用端铣刀,由于相同的加工参数,利用球刀,调整好加工参数也可以达到较好的效果。
镶硬质合金刀片的端铣刀和立铣刀主要用于加工凸台\凹槽和箱口面.为了提高槽宽的加工精度,减少铣刀的种类,加工时采用直径比槽宽小的铣刀,先铣槽的中间部分,然后在利用刀具半径补偿(或称直径补偿)功能对槽的两边进行铣加工。
对于要求较高的细小部位的加工,可使用整体式硬质合金刀,它可以取得较高的加工精度,但是注意刀具悬升不能太大,否则刀具不但让刀量大,易磨损,而且会有折断的危险。
铣削盘类零件的周边轮廓一般采用立铣刀。
所用的立铣刀的刀具半径一定要小于零件内轮廓的最小曲率半径。
一般取最小曲率半径的0.8~0.9倍即可。
零件的加工高度(Z方向的吃刀深度)最好不要超过刀具的半径。
若是铣毛坯面时,最好选用硬质合金波纹立铣刀,它在机床、刀具、工件系统允许的情况下,可以进行强力切削。
钻孔时,要先用中心钻或球头刀打中心孔,用以引正钻头。
先用较小的钻头钻孔至所需深度Z,在用较大的钻头进行钻孔。
最后用所需的钻头进行加工,以保证孔的精度,在进行较深的孔加工时,特别要注意钻头的冷却和排屑问题,一般利用深孔钻削循环指令G83进行编程,可以工进一段后,钻头快速退出工件进行排屑和冷却,再工进,再进行冷却和排屑直至孔深钻削完成。
加工中心机床刀具是一个较复杂的系统,如何根据实际情况进行正确选用,并在CAM软件中设定正确的参数,是数控编程人员必须掌握的。
只有对加工中心刀具结构和选用有充分的了解和认识,并且不断积累经验,在实际工作中才能灵活运用,提高工作效率和生产效益并保证安全生产。
3.2切削速度的计算与确定
1.切削速度νc
切削速度是切削刃上选定点相对于工件的主运动线速度。
当主运动为旋转运动时,其切削速度为νc(单位为m/min)
νc=πdn/1000
式中d——完成主运动的工件或刀具的最大直径(单位为mm);
N——主运动的转速(单位为r/min)。
2.进给量f
当主运动旋转一周时,刀具(或工件)沿进给方向上的位移量f。
进给量f的大小反映着进给速度νf(单位为mm/min)的大小,关系为
νf=fn
3.背吃刀量αp
车削时αp(单位为mm)是工件上待加工表面与已加工表面间的垂直距离:
αp=dw—dm/2
式中dw——工件待加工表面的直径,单位为mm;
dm——工件已加工表面的直径,单位为mm。
4.切削用量
①粗铣时:
αp=1~3mm,f=0.3~0.6mm/r,νc=60m/min。
②半精铣时:
αp=1~1.5mm,f=0.3~0.4mm/r,νc=60~120m/min。
③精铣时:
αp=0.5~1mm,f=0.08~0.2mm/r,νc=100~120m/min。
4凸模编程
4.1对面巾纸盒凸模进行设计
在实体完成后把文件转换为IGES格式文件,然后有MASTERCAM转入进行加工,然后,进行分模。
首先将凸模曲面提前取出来再通过旋转,平移命令将凸模移到如图所在位置。
最后通过曲面修整命令创建分型面,如图4所示。
图4凸模
4.2对面巾纸盒凸模进行数控编程
以下通过MASTERCAM,对面巾纸盒上盖的凸模进行加工,主要加工参数如表1所示。
接下来再具体对加工操作过程进行简单的介绍。
序号
作业内容
刀具号
主轴转速
进给速度
1
挖槽整体粗加工
D32R6
1000
1200
2
浅平面进行分型面精加工
D32R6
1200
1000
3
平行铣削进行顶面精加工
D12R6
1800
1000
4
等高外形进行侧面精加工
D12R6
1200
1000
5
等高外形进行底面清角加工
D10
1800
600
6
等高外形进行顶面凹槽清角
D10
1800
600
4.2.1挖槽粗加工
1.单击刀具路径→曲面加工→粗加工→挖槽粗加工→窗选所加工的零件→在串联边界。
2.在打开刀具选项卡设置刀具参数(选用θ32R6的圆角刀,进给率1200,Z轴进给率300,刀具半径6,主轴转速1000)如图5所示。
3.在打开曲面加工参数卡(参照高度50,在加工预留量0.3)如图6所示。
4.在打开挖槽加工参数对话框(最大Z轴进给量为1.5,选用等距环切,顺铣,在打开切削深度选择相对坐标顶部预留量0.2,顶部预留量0.2)如图7所示。
5.刀具路径生成。
单击“确定”按扭生成刀具路径,如图8所示。
6.关闭该刀具路径的显示。
在单击实体验证就有加工图了,如图9所示。
图5图6
图7
图8图9
4.2.2浅平面精加工
1.单击刀具路径→曲面加工→精加工→浅平面加工→选择分型面→在串联边界。
2.在打开刀具选项卡设置刀具参数(选用θ32R6的圆角刀,进给率1200,Z轴进给率300,刀具半径6,主轴转速1200)如图10所示。
3.在打开曲面加工参数卡(参照高度50,在加工预留量0)如图11所示。
4.在打开浅平面加工参数对话框(最大切削参数5,切削方式3D环绕切削,精铣方向顺铣,限制深度最高点-72最底点-80)如图12所示。
5.刀具路径生成。
单击“确定”按扭生成刀具路径,如图13所示。
6.关闭该刀具路径的显示。
在单击实体验证就有加工图了。
如图14所示。
图10图11
图12
图13图14
4.2.3平行铣削精加工
1.单击刀具路径→曲面加工→精加工→平行铣削→选择上表面→在串联边界。
2.在打开刀具选项卡设置刀具参数(选用θ12的球刀,进给率1000,Z轴进给率300,刀具半径6,主轴转速1800)如图15所示。
3.在打开曲面加工参数卡(参照高度50,在加工预留量0)如图16所示。
4.在打开平行铣削精加工参数对话框(最大切削间距0.4,切削方式双向切削,加工角度45度,限制深度最高点0最底点-24)如图17所示。
5.刀具路径生成。
单击“确定”按扭生成刀具路径,如图18所示。
6.关闭该刀具路径的显示。
在单击实体验证就有加工图了。
如图19所示。
图15图16
图17
图18图19
4.2.4等高外形精加工
1.单击刀具路径→曲面加工→精加工→等高外形→选择零件两侧面→在串联边界。
2.在打开刀具选项卡设置刀具参数(选用θ12的球刀,进给率1000,Z轴进给率300,刀具半径6,主轴转速1
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