电动工具产品造型及模具型腔数字化设计及制造.docx
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电动工具产品造型及模具型腔数字化设计及制造
电动工具产品造型及模具型腔数字化设计与制造
摘要
数控这个东西对于技术的要求是很高的，用的最多的就是机械的加工了，那么在这个行业上班的人，对于机械加工的相关专业知识要非常了解才行，对于数控编程，还有使用的时候要非常熟悉才可以。
这篇论文设计的是生产零件时候的工艺，还有加工的时候对程序来进行编写。
图纸不是手画的，画啊好啊之后，怎啊加工就再弄出具体的办法来。
具体什么样儿加工定下来了，工艺卡，还有工序卡就都弄成来了。
之后用电脑上的软件把加工零件的程序写出来，写啊好啊之后，再来仿真，到这块效果图就出来了。
关键词：
加工工艺；编程；加工
Abstract
Numericalcontroltechnologyisahighlytechnicalwork,especiallyismostwidelyinapplicationinthefieldofmechanicalprocessing,sothisrequirespractitionerswithhighknowledgeofmachiningprocess,NCprogrammingandNCoperationskills.Thedesigntaskistothepartsprocessingprocessdesignandprogrammingandprocessing,usingUGsoftwarerenderingthe3Dgraphicsoftheconvexconcavemold,thendesignandprocessingscheme.Thescheme,thekeyistogeneratetheoptimaltoolpath,usingtheshortesttimeintheprocessingofpartsandprocessoptimization,processingoutofthepartsofthecraftwiththerequirementsofdesigndrawings.AccordingtotheserequeststoselecttheoptimumprocessingschemeFillin,processcards,processcard.Usingsoftwareprocessingprogram,andthesimulationresultoftheprocessingeffect.
Keywords:
processingtechnology;programming;processing
第一章绪论
现在这个社会，一个工业很发达的国家，对于机床这个行业重视度是非常高的，整个机床这个行当儿的方向是机床跟电合并，要成为一体，这样儿的话精确度就比原来好啊啦，效率亚比原来好啊啦，这样儿一来自动化的效果就更好啊来。
这样一来不管是行业也好，还是整个国家也好，都是非常快的。
国外那些发达国家现在在数控行业的竞争是非常厉害的，并且再加上电子行业，还有电脑行业发展的这么快，所以现在各个国家都在尽力对技术进行提升，进而让自己的市场变得更大。
这卡从市场的量来说，不管是技术也好，还是市场上销售状况也好，这个行当儿现在效率比原来高了若干了，精度更高的方向前进，所以现在要加强对数控机床的研究，让数字化在机床上的使用更加频繁，这样一来用这些机床的企业就变得更加数字化了，所以说现在看一个国家的加工技术是不是先进，就可以观察这个国家的数控技术怎么样来衡量了。
如今眼下生产的行当儿需要的水平高了若干，那么就要有更多高科技用到这个机床这个行当儿上来，比方说电脑的知识，管理的知识，物理，生物的知识等等，用了这么多学问，让切削加工的精密度更高，更加的先进。
一天天，一年年，数控机床都是在不断的向前发展的，速度更快，精度更高，更加的复合，更加的智能，更加的环保等等。
在如今这个社会上，要进行加工的东西啊实在是太多太多了，就算是把它拿到国际上来比的话，水平也是非常高级的啊，不过呢，我们自己生产的东西要是拿出去跟人家国家生产的东西一对比，只是一个比较好的地方就是工人的工资小，还有便宜的价格，还有那么多的资源，不管不管在提升产品的技术也好，还是在进行产品自主开发的时候，我们国家的水平跟国外的水平相差的不是一星半点。
所以虽然说我们国家的数控技术已经提升了一些，不管还不能松懈，还要继续努力，这样才能追上那些发达国家。
写了这篇论文之后，对于我来说也就是把理论跟实践进行很好的结合的。
在这个论文里边包含的知识点还是比较多的，有机械加工，有设计实体，设计软件，还有仿真的知识点。
所以说，对于我们来说这个实际上就是对大学期间学习的专业知识的运用，这个样儿一来，不管是对问题进行分析也好，还是对问题进行解决也好，自身的素质都提升了不少的。
第二章零件的工艺分析
2.1零件的结构特点分析
2.1.1型腔图结构分析
2.1这个里头就是零件，分析啊子生产的时候都有哪些工艺：
。
图2.1型腔CAD图
图2.2型腔三维图
这个其实就是型芯，图纸2.1里边可以清楚的看到它的组成部分。
看哈子这个图，能晓得，这个产品，它的这个面粗糙度是最高的，也就是Ra1.6um，别的地方粗糙度的大小都是Ra3.2um。
在这个零件的上头，公差的数值最小就是0.02mm，对它进行切削加工的时候，一定要注意零件不能发生形状的改变。
在加工的时候按照基准面的顺序来进行，先进行的加工是粗的，之后才是精加工的，不过要先加工了面之后，才能对孔进行加工，按照这个样儿的顺序才行。
弄数控机床来加工东西，一定要按照图纸的规定，不然的话，加工出来的东西人家是不会要的。
以下为本零件图纸的技术要求。
1、要是没有标出来这个极限偏差，这个时候怎么办呢，就要按照国家的标准来，精度正常来说是第六级；
2、要是形位公差没有标注出来，那么就根据GB/T1184-1996来标注，在这个里头不管是直线度，还是平面度，还有同轴度，他们的公差等级都是C级的；
3、没有进行标准的这个圆角，表面粗糙度的大小是0.5，棱角上头的毛刺要全部都弄掉；
2.1.2型芯图结构分析
如图2.1所示零件图（图若不清晰,详见CAD零件图），分析其加工工艺性。
图2.3型芯CAD图
图2.4型芯三维图
上头2.4里边展示的就是它的三维图纸，从图纸里边能够看到，这个零件的组成部分是凹槽，还有小凸台，这个凸台有三个，他们在配合的时候跟型腔来进行的。
这样的构造可以告诉我们，它一点都不复杂。
所以在进行生产的时候的时候，精度一定要能够满足要求，这样才能跟型腔匹配好。
2.3里头能发现它的表面粗糙度是1.6，除了这个地方，其他的粗糙度数值都是3.2。
2.2确定毛坯
2.2.1毛坯类型
不管你想生产哪一种零件，都要用毛坯来进行加工，在加工毛坯的时候办法很多，可以铸造，可以锻造，可以焊接，可以冲压，另外不管是哪一种型材都可以拿来当做是毛坯。
（一）铸件
这个坯子的构造啊难啊不得命，生产的话，要弄铸造这个办法才行。
现在好多的铸造部件在进行加工的时候用的是砂型的，要是对大小的要求非常高的，外形比较小的铸造零部件，可以用一些特别的方式来进行铸造加工。
（二）锻件
坯子在锻造了以后，就会在它的身长出现好多部分，这些部分都是连坐快儿的，还有匀称的不得了。
所说锻造加工出来的产品，它的力学性能很不错，一般都是用在受力非常复杂的产品上边。
在这个里边，进行自由锻造的产品，不管是精度也好，还是生产率也好是一点都不高，生产的数量不多，还有一些体积比较大的产品会用这样的零部件。
不管是大小精度也好，还是生产率也好，都是非常高的，一般用来生产的数量是非常多的，还有体积比较大的。
（三）型材
从加工的方式来说，有热轧的，有冷轧的。
通过热轧来加工的东西外形都打，并且精度还不高，所以加工的都是一般的。
来冷轧生产的，一般都没得那么大的，还有就是精度啊非常高，正常要是要求一般精度的，体积就不得那么大了。
（四）焊接件
它生产的产品数量不多，并且体积还不小，还能进行样品实验。
唯一不错的就是，生产的时候简单的不得了，还有用的时间又不长，还不浪费材料，这个东西还比较轻。
不好的就是呢，振动是不小的，还有形状弄得是乱七八糟，要先时效处理，这样儿之后才能再进行生产加工。
（五）其它毛坯
因为论文里边写的这个零部件对于精度的要求是没有太高的，板材就是它的零件，所以论文里边的毛坯用的就是型材。
2.2.2毛坯余量确定
在这个零件图纸的大小上确定毛坯图纸的大小，再把总共的加工余量加到这个零件大小的上边，这样毛坯的大小就有了，设计毛坯的面的标准跟零件图一定要一样。
但是写这篇文章的时候，能看的出来一点都达不到要求，这个坯子的大小，对比零部件的时候，可以不一样，不过呢:
（1）确保在进行生产的时候，它在粗加工的时候余量一定要合理，一定要匀称才行：
（2）不管是要加工的，还是不要加工的这些面，他们在哪块都必须要正确才行，还有一点大小也要差不多才行。
按照这个零件上头图纸的需要，因为零件一点都不唱，所以用的就是型材，按照这个毛坯的余量的大小确定这个它六个面的余量大小都是2.5mm。
2.2.3毛坯图
因为确定下来毛坯的余量了，那么定下来这个型腔用的这个毛坯的大小就是245×165×68mm，型芯使用的毛坯的大小就是245×165×45mm。
第三章零件的工艺规程设计
3.1加工顺序的安排
加工的这个东西，它的工艺路线里头肯定有切削，有热处理，还有一些别的。
所以，在设定它的工艺步骤的时候，不能不合理啊，不能片面啊。
切削加工工序的安排原则
1）基准先行面要是定下来是精准了，首先要先把价格弄下子，这样后头的工序就非常可靠了。
比方说轴这种零部件，它的中心孔，还有箱子的地面，齿轮里边的孔等等，他们在加工的时候都应该在最开始的工序里头进行。
2）先粗后精这些个面在加工的时候先是粗的，之后是半精的，最后才是精的，这样样儿一来精度也好，粗糙度也好，都是比较好的。
3）先主后次先对一些比较关键的面来进行加工，之后再对不太重要的面进行加工。
在加工零件的时候，一定要按照上头说的这些顺序来进行。
3.2定位基准的选择
（1）粗基准的选择：
坯子顶上的这个面，坯子下边的这个面，在这两个面中间弄一个，之后根据坯子外头的这个大小来选择，选什么呢，选一个来当粗基准就行啊了。
（2）精基准的选择：
用的就是下边的面，还有进行铣削加工之后外边的轮廓来当做它的精基准。
3.3夹具以及装夹方式具的选择
（1）夹具的选择
进行数控加工的时候，夹具的要求有两个：
夹具的精度要好，还有刚度也要好；另外一个，夹具在进行定位的时候基准一定要可靠。
定夹具要注意：
1）要选的这个夹具是尽量可以调整，不管是组合夹具也好，还是别的通用夹具也好，但是不能用专用夹具，这样一来加工之前进行准备的时间就没有多长了。
2）要是量特别大的话，夹具就要用专门儿的了，并且它还不能太难。
3）装产品也好，卸产品也好要快，要便利，这样一来机床就不会经常停下来了。
4）机床上头装夹具的时候，一定要准，可靠性也要高，这样一来工件装的地方才对。
图3.1精密平口钳
这次论文里边用数控铣床加工的是型腔还有型芯，并且基本上都是板类的，通过这个零件图可以知道，精密的平口钳稳定性更好，并且装起来也简单一点。
那么论文里头用的这个平口钳，图纸3.1里边展示的就是，既方便又快，这样一来生产花的时间就短了，并且花的钱就少了。
因为论文里头加工的零部件数量不多，所以生产效率这些东西就不要去想了，只要可以确保精度就行了，这个样儿的话，机床就好定哈来了，但是换这个刀的状况下，不能量太大，按照现在用的数控机床，定下来用XD-80这个型号，这个机床是现在最高科技的。
3.4选择刀具与切削用量
3.4.1选择切削刀具
图3.1里边展示的就是刀具的怎么去选的：
表3.1型腔型芯加工刀具卡片
刀具编号
刀具名称
刀具规格
刀片材料
加工表面
T01
Φ50面铣刀
Φ50
YT15
铣表面
T02
Φ20立铣刀
Φ20
硬质合金
铣轮廓
T03
Φ8立铣刀
Φ8
硬质合金
铣轮廓
T04
Φ6球刀
Φ6R3
硬质合金
曲面
3.4.2选择切削用量
切削用量定的时候要注意：
（1）切削加工生产率
在进行切削的时候，金属的切除率跟切削用量一定要都是线性的关系。
只是呢刀不可能老用啊，无论是哪一边的数值变啊大啊了，其他的数值就小啊了。
这么说，确定这个切削用量的时候，他们要组在一起，这样发挥的作用才是最大的，产生的生产力才是最高的。
（2）刀具寿命
刀用的时间究竟有多长，跟这个切削用量的三个要素关系是不小的，所以说，要想这个刀用的时间长，那么在定下来这个切削用量的时候，还要让背吃刀量尽量大一点才行；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
加工起来的话，只要进给量出现大了的状况，那么面的粗糙度亚就跟着大了。
也就是说，要是加工精度是非常高的话，生产率也就跟它一样，是非常高的。
在进行切削的时候，金属的切除率跟切削用量一定要都是线性的关系。
只是呢刀不可能老用啊，无论是哪一边的数值变啊大啊了，其他的数值就小啊了。
这么说，确定这个切削用量的时候，他们要组在一起，这样发挥的作用才是最大的，产生的生产力才是最高的。
查询相关手册，确定该零件的切削用量，本次主要对Φ50面铣刀、Φ20立铣刀、Φ8立铣刀进行计算。
（1）Φ50面铣刀，确定粗加工的背吃刀量大小是ap=1mm。
由文献查得进给量f=0.2~0.5mm/r，初步确定f=0.3mm/r。
选择切削速度
由文献查得
=1.5~1.83m/s，取
=1.5m/s=90m/min。
计算主轴转速s=
=
m/min=573r/min取s=600r/min。
算出来进给时候速度的快慢F=Sf=180㎜/min。
（2）Φ20立铣刀，确定粗加工的时候背吃刀量的大小ap=1mm，进行精加工的时候，背吃刀量的大小就是ap=0.5mm。
进行粗加工的时候，可以定下来进给量的大小f=0.4mm/r。
切削速度
由文献查得
=1.5~1.83m/s，取
=1.5m/s=90m/min。
计算主轴转速s=
=
m/min=1433r/min取s=1400r/min。
算进给速度F=Sf=570㎜/min。
加工精度高，定哈来进给量f=0.2mm/r。
切削速度
，取
=100m/min。
计算主轴转速s=
=
m/min=1592r/min取s=1600r/min。
算下来进给速度的大小F=Sf=318㎜/min。
（3）Φ8站着的这个铣刀，粗加工啊之后，背吃刀量就是ap=1mm，在进行精加工的时候，背吃刀量的大小就是ap=0.5mm。
粗加工：
进给量f=0.2mm/r。
切削速度
由文献查得取
=70m/min。
计算主轴转速s=
=
m/min=2786r/min取s=2800r/min。
算下来进给速度的快慢F=Sf=550㎜/min。
精加工：
进给量f=0.1mm/r。
切削速度
，取
=80m/min。
计算主轴转速s=
=
m/min=3184r/min取s=3200r/min。
算进给速度F=Sf=318㎜/min。
3.5切削液选择
选这个切削液的时候，一定要恰当啊，这个样儿的话，工具跟加工的东西的摩擦就简单啊了，那么对于切削的时候力是多大就没得关系了，切削的温度也好都变小了，这样的话就可以减轻刀具的摩损和减小工件的热变形，这个样儿的话，刀就能用的时间更长了，这个样儿一来这个机床不管是效率亚好，哈是这个生产的东西亚好，都是非常不错的。
切削液能够冷下来温度，可以进行润滑，可以清理，也可以避免生锈，所以说在进行数控生产的时候，切削液在选择的时候就一定要注意。
3.2里头展示的就是冷却液的种类：
表3.2常用冷却液
冷却液名称
主要成份
主要作用
水溶液
水、防锈添加剂
冷却
乳化液
水、油、乳化剂
冷却、润滑、清洗
切削油
矿物油、动植物油、
极压添加剂或油性
润滑
在选择这个切削液的时候，要按照什么工件的材料，还有刀用什么材料，怎么加工，什么技术这些来进行选择。
下述几条供参考：
1、速度非常快的刀子，硬度也不好，所以用的就是切削液，合金刀非常硬，红啊不得了，一般的话不要弄这个液加到里头，不能把它断哈来，要往那个上头浇才行。
2、切削铸铁的那个档儿，切铝合金，不出意外的话弄得都是煤油。
7、粗加工的时候，主要就是进行冷却，用的基本上就是水溶液，还有浓度不高的乳化液，这样精加工的时候，主要用的是润滑，那么可以选择的乳化液就是切削油，还有一些浓度比较高的乳化液。
8、一点都不快的状况下，油不少啊；切削很重的时候，用的切削液是极压的。
综上所述：
用的钢型号是85的，并且要想让它温度低哈来，就要弄乳化液才行。
它的主要作用是：
让零件冷下来，对它进行润滑，对它进行打扫，这样就不会出现生锈的情况。
3.6机床的选择
加工零件的时候，所有的工序都是可以在数控机床上进行，在对这个零件的外表进行铣削的时候，用的铣刀是立式的；加工型腔的时候，用立式的铣刀对它来进行；台阶要是大点的，那么用的还是立铣刀，这样一来切进去的次数就要少一点了，这个样儿一来生产的时候效率就变高了。
图3.2XD-80A加工中心
3.7填写工艺卡片
3.7.1型腔加工工艺卡片
头上的这些数都拿的来分析，再把它们综合到一起，这个样儿的话工序卡不就出来了嘛。
表3.3机械加工工艺过程卡
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
下料
钢件245×165×68mm型材板料切割。
锯床
2
铣削加工
初铣六面，保证尺寸245.5×165.5×63.5mm（用角度尺取1边直角为基准粗铣备料，铣出所要外型尺寸，留0.5mm为磨削余量）。
数控铣床
3
热处理
热处理退火（消除切削力）。
热处理炉
4
磨削
磨上下平面至63.2mm，磨上平面中间面与下底面留0.2mm余量。
平面磨床
5
铣削
按基准定位，周边均匀铣去坯料余量达到图纸尺寸，按基准校正铣削型芯定位孔，铣削成型台阶部位。
数控铣
6
电火花
用矩形紫铜电极和T行电极精加型芯凹槽进行清角。
电脉冲机床
7
钳工
周边各棱角倒钝去毛刺，型腔抛光到Ra1.6um
钳工台
8
热处理
渗氮处理，硬度达58HRC～62HRC
渗氮炉
9
磨削
磨削各平面达图纸要求。
平面磨床
10
检验
最后检验各尺寸精度和形状位置精度要求是否达到图纸要求
工作台
表3.4数控加工工艺卡
单位
名称
产品名称或代号
零件名称
零件图号
型芯
01
序号
加工内容
刀具号
主轴转速（r/min）
进给速度（mm/min）
背吃刀量
备注
1
铣毛坯六面至尺寸240.5X160.5X63.5mm
T01
600
180
1
手动
2
型腔铣粗加工；
T02
1400
570
1
自动
2
型腔铣精加工；
T03
2800
550
0.5
自动
3
固定轴曲面精加工
T04
3000
600
0.2
自动
编制
审核
批准
共1页
第1页
3.7.2型腔加工工艺卡片
头上的这些数都拿的来分析，再把它们综合到一起，这个样儿的话工序卡不就出来了嘛。
表3.5机械加工工艺过程卡
工序号
工序名称
工序内容
设备
1
下料
钢件245×165×45mm型材板料切割。
锯床
2
铣削加工
初铣六面，保证尺寸240.5×160.5×40.5mm（用角度尺取1边直角为基准粗铣备料，铣出所要外型尺寸，留0.5mm为磨削余量）。
数控铣床
3
热处理
热处理退火（消除切削力）。
热处理炉
4
磨削
磨上下平面至40.2mm，磨上平面中间面与下底面留0.2mm余量。
平面磨床
5
铣削
按基准定位，周边均匀铣去坯料余量达到图纸尺寸，按基准校正铣削型芯定位孔，铣削成型台阶部位。
数控铣
6
电火花
用矩形紫铜电极和T行电极精加型芯凹槽进行清角。
电脉冲机床
7
钳工
周边各棱角倒钝去毛刺，型腔抛光到Ra1.6um
钳工台
8
热处理
渗氮处理，硬度达58HRC～62HRC
渗氮炉
9
磨削
磨削各平面达图纸要求。
平面磨床
10
检验
最后检验各尺寸精度和形状位置精度要求是否达到图纸要求
工作台
表3.6数控加工工艺卡
单位
名称
产品名称或代号
零件名称
零件图号
型腔
01
序号
加工内容
刀具号
主轴转速（r/min）
进给速度（mm/min）
背吃刀量
备注
1
铣毛坯六面至尺寸240.5X160.5X40.5mm
T01
600
180
1
手动
2
型腔铣粗加工；
T02
1400
570
1
自动
2
型腔铣精加工；
T03
2800
550
0.5
自动
3
固定轴曲面精加工
T04
3000
600
0.2
自动
编制
审核
批准
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第四章 零件的程序编制及仿真
4.1数控编程的定义及分类
4.1.1数控编程的定义
什么是编程，就是说在对零件进行加工的时候，把它的步骤，还有刀是怎么进行运动的，数据是什么，还有工艺的数据是什么，还有一些其他的工作步骤都输到机器里边去，在输进去的时候用文字，或者是数字，符号来进行。
4.1.2数控编程的分类
编这个程序办法哈比较多，可以手动进行，也可以自动进行。
（1）要是人工来编写程序的话，写的这个人一定要专业知识非常丰富，哈有就是代码要熟悉，不然容易弄啊错了，另外算的本事还要高。
要是这个零件不管是点加工，还是它的构造简单的，那么它在进行程序的编制的时候，计算一点都不难，而且程序也少，所以手工来写就可以了。
（2）编程自动化进行电脑把输进去的这些数据也好，图片也好来进行处理，这样程序就可以有了，这样一来就不需要人工来对程序进行编制了。
4.2编程原点的确定
编程原点选择原则
（1）程序编制的时候，在原点的这个部件，不管是设计时候的基础，还是工艺加工的基准，一定要可以重合才行，防止有变差，还要对大小进行更换计算。
（2）找起正来，刀对起来失误都没得多大。
（3）编程方便。
（4）零件要是对称的，那么在进行程序编制的时候，这个原点应该放在这个零部件的中心点上边。
（5）在确定毛坯上头进行编程的那个点的时候，要简单，并且要对，那么在进行生产的时候余量一定要匀称。
要想生产的时候简单点，这个原点应该在X跟Y相交的这个点上头，Z这个方向上世纪上就是这个产品的这个面。
4.3数控加工程序代码的编写
4.3.1型芯的自动编程
1.按
，这个样儿一来界面就来啊了，4.1里头就是这个，再选
，这个样儿这亚东西就都到里头去啊了。
进到对话框里头去，把刀的数据都输进去，图4.2里面展示的就是，它的直径大小就是20，刀的长是75，刀刃的长是2。
后面的刀具也以
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