毕业论文（设计）：汽车覆盖件模具的加工

毕业论文论文题目：汽车覆盖件模具的加工汽车覆盖件模具的加工摘要本文综述了汽车覆盖件模具的加工工艺过程。介绍了覆盖件模具的加工特点，以及加工过程中加工工艺的选择；通过分析一个拉延件模具的加工全过程，加深了对刀具的选择、以及在加工过程中遇到问题和解决问题的意识。讨论了加工过程中加工方法的选择，通过对上述的总结得到了以下一些经验：1．加工方法要选择合理；2．刀具要选择正确；3．加工时一定要采用大刀开粗、小刀清根、大刀光刀、小刀光刀的加工原则；4．操作机床过程中不能大意，遇到问题了更不能紧张、急噪，要清醒、冷静的去对待问题、解决问题。关键词：覆盖件；模具加工；加工方法；加工工艺；刀具选择目录第一章汽车覆盖件及其模具的概述１．汽车覆盖件的定义和分类……………………………………………………………………………………1２．覆盖件的特点及其模具的加工要求…………………………………………………………………………1３．覆盖件模具数控加工特点……………………………………………………………………………………2第二章汽车覆盖件模具的加工工艺第一节刀具及加工参数的选择原则……………………………………………………………………………3第二节汽车覆盖件模具的加工工艺……………………………………………………………………………3１．粗加工………………………………………………………………………………………………………4２．半精加工和精加工……………………………………………………………………………………………5３．清根加工………………………………………………………………………………………………………5４．后处理………………………………………………………………………………………………………6５．对加工程序的验证…………………………………………………………………………………………66.数控加工NC代码的生成……………………………………………………………………………………6第三章加工实例第一节模具UG／CAD建模………………………………………………………………………………………7第二节模具数控加工与编程……………………………………………………………………………………91．坐标系的确定…………………………………………………………………………………………………92．刀具选择………………………………………………………………………………………………………93．粗加工…………………………………………………………………………………………………………94．做底面加工的基准面…………………………………………………………………………………………95．底面加工……………………………………………………………………………………………………106．正面结构面加工………………………………………………………………………………………………107．清根加工………………………………………………………………………………………………………11第三节加工过程中出现的主要问题及解决方法………………………………………………………………11１．加工过程中出现的问题……………………………………………………………………………………11２．改善刀具的加工角度的两种方法…………………………………………………………………………11致谢…………………………………………………………………………………13参考文献……………………………………………………………………………14第一章汽车覆盖件及其模具的概述一．汽车覆盖件的定义和分类汽车覆盖件是指构成汽车车身或驾驶室、覆盖发动机和底盘的薄金属板料制成的异形体表面和内部零件。覆盖件组装后构成了车身或驾驶室的全部外部和内部形状，它既是外观装饰性的零件，又是封闭薄壳状的受力零件。覆盖件的制造是汽车车身制造的关键环节。按工艺特征分类如下：1.对称于一个平面的覆盖件。诸如发动机罩、前围板、后围板、散热器罩和水箱罩等。2.不对称的覆盖件。如车门的内、外板，翼子板，侧围板等。3.可以成双冲压的覆盖件。所谓成双冲压既指左右件组成一个便于成型的封闭件。4.具有凸缘平面的覆盖件。如车门内板，其凸缘面可直接选作压料面。5.压弯成型的覆盖件。二、覆盖件的特点及其模具的加工要求和特点(一)覆盖件的特点覆盖件具有材料薄、形状复杂、结构尺寸大和表面质量要求高等特点。(二)覆盖件模具的加工要求材料薄、形状复杂、结构尺寸大和表面质量要求高特点决定了覆盖件模具加工的特殊要求。1.尺寸形状覆盖件的形状多为空间立体曲面，其形状很难在零件图上完整准确地表达出来，因此覆盖件的尺寸形状常常借助主模型来描述。2.刚性覆盖件拉延成型时，由于其塑性变形的不均匀，会使某些部位刚性变差。刚性差的覆盖件受到振动时会产生噪声，汽车在高速行驶时就会发生振动，造成覆盖件损坏。3.工艺性覆盖件的结构形状和尺寸决定该件的工艺性。一个汽车覆盖件一般需要经过拉延、切边、冲孔、整形翻边等工序才能完成冲压成型，其中关键工艺是拉延工艺。拉延工序以后的工艺，仅仅是确定工序次数和安排工序顺序的问题。好的工艺性可以减少工序次数，进行必要的工序合并。前道工序为后续工序创造必要的条件，后道工序要注意和前道工序衔接好4.表面质量覆盖件表面不允许有波纹、皱折、凹痕、擦伤、边缘拉痕和其他破坏表面美感的缺陷。覆盖件上的装饰棱线和筋条要求清晰、平滑、左右对称和过渡均匀，覆盖件之间的棱线衔接应吻合流畅，不允许参差不齐。三．覆盖件模具的数控加工特点一个汽车覆盖件一般需要经过拉延、切边、冲孔、整形翻边等工序才能完成冲压成型，因此覆盖件模具也大致分为拉延模、切边冲孔模、整形翻边模。而每套模具又由不同的部分组成。具体如下：1.拉延模：凸模、凹模、压边圈、退料芯等。2.切边冲孔模：凸模、切边模、推进器等。3.整形翻边模：凹模、凸模等。因此，不同类型的模具其加工方式是不同的。同类型的模具也会因为其型面不同而采用不同的加工方式。覆盖件模具一般采用的加工方式有粗加工、精加工、轮廓加工、以及清根加工等。第二章汽车覆盖件模具的加工工艺第一节汽车覆盖件模具加工中的刀具选择一.刀具及加工参数的选择原则刀具的选择主要反映在模具的曲面、异形型腔加工方面。(一)选择合理的刀具种类：对于一些淬火后产生变形的修边模刃口，我们采用的方法是淬火前留下0.3mm的余量，淬火后采用大螺旋角六刃的超硬刀具加工，如日立的CEPR6200-TH-20-HHE及SANDVIK的R215.3A-10030-BC22H-1010，切削参数为：刀具直径为20mm、转速为1600r／min、进给速度为600mm／min、加工材料为7CrSi和Crl2MoV等、硬度在HRC55以上，取得了良好的效果。对于那些型面淬火后变形的模具，我们采用带有立方氮化硼涂层材料CBN的硬质合金刀片来加工，实际加工效果也很理想，其线速度可达500m／min以上。机夹刀的合金刀片要根据不同的加工材料来选用，错用将缩短刀片寿命。使用球头刀精加工时，在能满足曲面形状几何要求的前提下优先使用大直径刀。刀具使用当否直接关系到模具制造的成本、质量及效率。随着新型刀具的不断推出以及模具材料的不断变化，切削参数也在不断变化，另外。由于不同机床的结构不同，切削参数也不同。在汽车覆盖件模具加工过程中，3+2（五面体）的加工方式是刀具及机床发挥其功能的极佳方式。天津汽车模具有限公司使用较多的是日本BIG厂家的仿形铣刀，进口刀价格虽高但耐用，综合性价比高。粗加工多用可转位硬质合金球头刀、端铣刀和盘刀，精加工用单片硬质合金球头刀仿形刀和螺旋角刀，清根用清根刀。(二)选择合理的转速：人们通常更关心数控机床的转速，而往往忽略了刀具的额定线速度。实际上，每种刀具都有其适宜的加工范围，其线速度是一定的。以最常用的硬质合金球头刀为例，根据经验总结:直径为20mm的球头刀的线速度为200～300m／min时，其适宜的机床转速在5000～7000r／min之间，而这个线速度已接近该刀具的最高线速度了，因此，刀具的选择应当在转速和线速度之间找出最佳值，使刀具寿命和加工效率达到最理想的状态。第二节汽车覆盖件模具的加工工艺汽车覆盖件模具数控加工一般的粗框架工艺路线是粗加工--清根--半精加工--清根--精加工--清根.一．粗加工(一)粗加工的目的，是以较快的速度去除材料余量，使残留的毛坯接近零件形状。(二)粗加工的对象一般有两种情况：一种是方料毛坯，即从平面开始加工；另一种是铸钢件、钢板焊接件等带有一定零件形状的坯料，这是汽车车身模具中使用较多的。(三)粗加工中需要注意的问题(1)铸造、钢焊毛坯的粗加工，由于不是从平面开始，初始毛坯不易确定，如果简单地用分层加工的方法会有许多空跑刀，大大降低了效率。这时要仔细分析加工量，可先用投影线在型腔的典型部位分别拉几刀，测得实际加工量以后再酌情确定加工工艺。UG软件的粗加工可以对零件的不同范围分别设置不同的毛坯厚度及参数，自动计算加工层数，程序一次完成。(2)粗加工中出现的材料过切问题。1.不同的机床控制系统引起的过切问题机床的控制系统与NC程序不统一会引起过切问题。不同的机床控制系统，如日本的FANUC系统和日本的大隈系统，在G00运行时的方式有所不同，编程时应采取不同的解决方案，如图2-1所示：图2-1FANUC数控系统在G00指令代码时的运动路线从图中可以看出，从A点到B点程序的算法是运行点到点的直线，而机床控制系统走折线，当C点存在零件域时，看程序没有问题但实际加工却产生了过切。这种情况CAM软件自带的刀轨验证无法察觉，只有NC程序经过仿真验证软件的检查，在模拟加工中正确设置机床参数才能发现。解决方法：可适当加大层间抬刀的垂直参数（G00时避开折线点），例如将层间抬刀至安全平面，缺点是降低了效率。彻底的解决办法是用Rapid取代G00编程。2.切削方式引起的过切问题由于普通铣床的丝杠结构精度差，操作时一般多用逆铣方式，而数控机床的滚珠结构丝杠精度极高，顺铣不会崩刀，更不会出现过切，所以CAM软件里切削方式默认值一般都为顺铣。所以粗加工在绝大多数情况下应选择顺铣的切削方式。数控程序的原则是尽量保持连续切削，刀具频繁出入切削材料容易被损坏，同时增加了机床操作难度。对方料毛坯进行粗加工多采用分层切削的方法，每层环形走刀或平行走刀，层间螺旋下刀。切削层间下刀的角度取值一般小于15°，深度取刀直径的12－25％为宜，每层的步距根据模具材料不同一般不大于刀具直径的30％。我们的干法是：少拉快跑，活好刀好，即取较小的切削量、较快的进给速度，保证了工件的加工质量和效益，保护了刀具。对于复杂的型腔，可以采用大、小几把刀具分别开粗，把上一道工序加工完的几何体作为下一道工序的毛坯来使用，以提高加工效率和连续进刀率。汽车覆盖件模具的材料一般选用铬钼铸铁，毛坯采用实型铸造，加工余量比较大，通常有15-25mm。在整型翻边模中的镶块，其材料通常采用Cr12MnV。这些零件很难一次加工成型，必须进行粗加工,一般采用层切的方式进行粗加工，层切切削方式有很多。二．半精加工、精加工半精加工一般用于零件几何公差要求比较高时，为了给精加工留下较小的加工余量的切削，可根据零件公差要求及加工材料特点灵活使用。精加工是对型腔最后的切削运动，直接关系到加工质量的高低，不同的刀路程序会对零件加工出截然不同的精度效果，CAM软件提供了多种方式可选。一般在较为陡峭的面多选等高线加工方式，而其他曲面使用Contour_Area即可。值得一提的是在曲面加工刀路中的3D步距，可以克服在不同斜率的面上加工残留不均匀的问题，UG、Cimatron等软件都有此功能。缺点是刀轨较长，不适合在太复杂的曲面加工使用。图2-2是UG的3D步距刀轨示意图。图2-2步距刀轨示意图精加工时对精度的取值也要看具体情况，不要一味地追求精度而忽视了加工效率。据发达国家日、美的资料显示，其汽车覆盖件模具的设计制造周期主要取决于模具的研制时间，而他们的数控加工和抛光所需的时间占整个模具研制时间的60％以上。这也从一个方面提示了研究、做好数