创意烟灰缸数控加工工艺分析

第1页共29页顺德职业技术学院毕业设计题目创意烟灰缸数控加工工艺分析系别机电工程系年级专业学生姓名指导教师专业负责人答辩日期2013年6月11日第2页共29页页顺德职业技术学院毕业设计任务书（学生任务书-----由指导教师填写）机电工程系数控技术专业11数控02班同学：谢家伟一、毕业设计课题：创意烟灰缸数控加工工艺分析二、毕业设计的内容及要求：1)完成烟灰缸模型的设计工作，按照产品设计的要求和标准进行烟灰缸的产品造型。2)完成烟灰缸的数控加工，要求使用Cimatron工程软件保质保量地完成数控程式的编写，并用数控机床地正确加工出来。符合产品图纸的尺寸和表面质量要求。3)按照标准论文格式完成毕业论文的写作，论点充分，论据准确，语言流畅，文字整洁。三、参考资料1)Cimatron数控编程入门与实例进阶，清华大学出版社，王卫兵编著。2)Cimatron零件模具设计入门与实例进阶，清华大学出版社，卫兵工作室编著。3)现代机械制图，电子工业出版社，程时甘编著。四、毕业设计课题时间：2012年3月至2012年6月五、进度安排：周次工作内容预定目标及检查方式第3周准备阶段完成毕业制作开题报告，确定制作项目并完成资料收集及整理。第3周产品设计完成闹钟的设计与造型工作。第3-4周数控编程完成加工工艺设计和数控编程（Cimatron）第4-6周数控加工完成设计烟灰缸的数控加工。第7-12周论文写作完成造型设计、数控编程与加工的整理、修改和标准格式论文的写作。六、备注：1、本任务书一式三份，系、指导教师和学生各执一份；2、学生须将此任务书按装订要求进行装订。指导教师：袁华系主任：陈学峰11级数控专业毕业设计制作说明书第3页共29页目录摘要…………………………………………………………………………………4第一章创意烟灰缸的分析……………………………………………………51.1Cimatron8.5零件绘制软件介绍……………………………………………51.2烟灰缸的工程图分析与设计思路……………………………………………5第二章烟灰缸的编程加工与工艺分析……………………………………72.1制定加工工艺路线…………………………………………………………72.2机床选取……………………………………………………………………82.3毛坯选取………………………………………………………………………82.4刀具清单……………………………………………………………………82.5装夹方式和定位基准………………………………………………………82.6加工步骤……………………………………………………………………92.7数控机床加工烟灰缸上盖的编程与加工…………………………………92.8数控机床加工烟灰缸底座的编程与加工……………………………………19第三章烟灰缸的工艺总结………………………………………………………283.1烟灰缸加工工艺总结……………………………………………………………283.2成品形状图………………………………………………………………………28致谢…………………………………………………………………………29参考文献……………………………………………………………………30第4页共29页页摘要通过采用CimatronE软件对烟灰缸进行外形设计、数控编程，并进行加工产品；采用自动编程方法加工，在加工产品中可以大大缩短加工效率；设计产品为装配类产品。由于产品为装配类工件，编程时应注意工件上盖和底盖配合关系，在加工操作中要注意装夹，防止损坏产品表面精度。关键词：烟灰缸；Cimatron软件；数控编程；加工操作11级数控专业毕业设计制作说明书第5页共29页第一章烟灰缸的分析烟灰缸是盛烟灰、烟蒂的工具，产生于19世纪末。纸烟问世后，烟灰、烟蒂随地弹扔有碍卫生，烟灰缸就应运而生了。最初，有人称烟灰缸为烟碟，以陶、瓷质为多见，也有以玻璃或金属材料制作的。其形状、大小均无固定，但都有明显的标记，那就是烟灰缸上均有几道烟支粗细的槽，是专为放置烟卷而设计的。烟灰缸除了具备实用功能之外，还是一种艺术品，具有一定艺术欣赏价值。根据上述的资料背景，本人这次毕业设计的烟灰缸，主要是追求外形独特。图1-1图1-21.1CimatronE8.5零件绘制软件介绍Cimatron软件系统是以色列Cimatron公司开发的CAD／CAM集成化的软件系统，它的前身是以色列为了研发幼狮战斗机而专门设计的CAD／CAM软件。Cimatron系统是一个关于计算机辅助设计、计算机辅助制作、数据转换接口、产品数据管理、系统二次开发的软件系统，适用于各行业模具设计和制作的全功能无缝集成系统。Cimatron在世界范围内的知名客户包括MOTOROLA、BENZ、BMW等，在日本、美国、意大利、中国台湾等国家和地区是占有率第一的CAD／CAM软件。利用Cimatron系统强大的产品设计与数控编程的功能可以帮助我们将事情做得更多、更快、更好。Cimatron提供了灵活方便的轨迹编辑方法，可以对已有的刀具轨迹进行复制，还可以用手工的方式对生成的刀具轨迹进行方便的修改：删除选择的走刀步骤，裁减选择的走到步骤和增加用户指定的走刀，对刀具进行投影等。为了满足对加工质量和效率日益提高的要求，Cimatron提供了高速铣削技术。同时，还支持2.5轴、3轴、4轴、5轴、的数控机床程序编制，提供多种的刀轨形式。1.2烟灰缸的工程图分析与设计思路利用Cimatron软件设计出产品外形：产品设计思路是以动漫为主题，选取变形金刚头像为主要外形，产品底盖部分中间部分加了一个凹形“肺部”形状，外形生动，可用于提醒吸烟者吸烟有坏身体健康。1.2.1烟灰缸设计的零件尺寸图见图1-3、图1-4第6页共29页页图1-3烟灰缸上盖图1-4烟灰缸底座11级数控专业毕业设计制作说明书第7页共29页根据零件的CAD二维图，利用Cimatron软件绘制出零件的三维图，如下图所示。图1-5烟灰缸上盖三维图图1-6烟灰缸底盖三维图第二章烟灰缸的编程加工与工艺分析2.1制定加工工艺路线烟灰缸上盖加工工艺过程表，见表2-1表2-1烟灰缸上盖加工工艺过程表工序号选用刀具工序内容设备1D12平底刀精铣上平面数控加工中心2D12平底刀粗铣上盖外形3D12平底刀精铣上平面4D12平底刀精铣上盖外形5D3平底刀二次粗铣上盖眼部位置6D2平底刀粗铣上盖细槽7D2平底刀精铣上盖细槽8D2球刀倒上盖圆角R29拆工件，换上盖下部分加工10D12平底刀粗铣上盖下部分11D12平底刀粗铣上盖4个凸点12D12平底刀精铣上盖下部分13D12平底刀精铣上盖4个凸点第8页共29页页烟灰缸底座加工工艺过程表，见表2-2表2-2烟灰缸底座加工工艺过程表工序号选用刀具工序内容设备1D12平底刀粗铣底座外形数控加工中心2D12平底刀精铣底座外形3D4平底刀粗铣底座内部键槽4D4平底刀粗铣底座侧边四凹槽5D6球刀粗铣底座内部“肺部”外形6D6球刀精铣底座内部“肺部”外形7拆工件，换底盖下部分加工8D12平底刀粗铣底座下部分9D12平底刀精铣底座下部分2.2机床选取铣床的种类很多，根据结构特点及用途可以分为：升降台式铣床、龙门铣床、万能工具铣床和各种专门化铣床等。本次毕业设计根据学校现有设备选用南通机床法兰克系统的数控加工中心。2.3毛坯选取根据产品设计要求，毛坯材料选取铝件。铝件常用于配置铝合金或制作强度要求不高但有具有导热、耐大气腐蚀的器皿，而且铝件具有银白色金属光泽，很适合本产品外观上的要求。毛坯选取：120×110×40两件2.4刀具清单表2.1选用刀具D12平底刀硬质合金D10平底刀硬质合金D4平底刀硬质合金D3平底刀硬质合金D2球头刀硬质合金D6球头刀硬质合金2.5装夹方式和定位基准装夹方式：尽量减少装夹次数，尽可能一次定位装夹后，加工出全部待加工表面；因本产品加工批量不大，应该采用虎钳夹紧。定位基准：力求设计基准、工艺基准和编程计算基准统一；2.6加工步骤1、烟灰缸在加工中心上的装夹11级数控专业毕业设计制作说明书第9页共29页（1）把虎钳装在机床上；（2）调整虎钳使其与工作台平行后，将它锁紧在工作台；（3）把工件装夹在虎钳上，用高垫铁把工件底面垫起，并使工件加工部位最低处高于虎钳顶面（避免加工时刀具撞到虎钳）；（4）夹紧工件，如果是未加工平面，应该使毛坯表面与虎钳尽量保持平行；如果是已加工平面，要在加工平面上垫些东西防止损坏工件；2、加工中心对刀采用方法本次加工都采用碰刀对刀法：（1）X、Y向对刀①启动机床主轴中速旋转，快速移动工作台和主轴，让刀具快速移动到靠近工件左侧有一定的安全距离的位置，然后降低速度移动至接近工件左侧。靠近工件时，应改用微调操作，让刀具慢慢地接近工件左侧，使刀具恰好接触到工件左侧（听取切削声音和观察工件左侧表面，如出现异常声音和表面出现切痕或者切屑，即表示刀具接触到工件）。记下此时机床坐标系中显示的X坐标值，如（-250,500）等。沿Z正方向退刀。至工件表面一上，用同样方法接近工件右侧，记下此时机床坐标系中显示X的坐标值，如（-350,500）等。据此可得工件坐标系原点在机床坐标系中X坐标值为{（-250,500）+（-350,500）}/2=（-300,300）。②同理可得工件坐标系原点W在机床坐标系的Y坐标值。（2）Z向对刀将刀具快速移至工件上方，启动主轴中速旋转，快速移动工作台和主轴，让刀具快速移动到靠近工件上表面有一定的安全距离的位置，然后降低速度移动让刀具端面接近工件上表面。靠近工件时改用微调操作，让刀具端面慢慢接近工件表面，使刀具端面恰好碰到工件上表面（听取切削声音和观察工件上表面，如出现异常声音和表面出现切痕或者切屑，即表示刀具接触到工件），记下此时机床坐标系中的Z值，如（-140,300）等，则工件坐标系原点W在机床坐标系中的Z坐标值为（-140,300）。（3）数据存储将测得的X、Y、Z值输入到机床工件坐标系存储地址到G54中。3、用CimatronE8.5软件输出自动加工程序，在用CIMCOEditv5软件将已输出的自动加工程序从电脑中输入到数控加工中心加工。2.7数控机床加工烟灰缸上盖的编程与加工本部分对烟灰缸上盖加工，需要选对一面进行加工，然后反面再加工，直到工件加工出来，因上盖上表面要求表面粗糙度很高，故反面加工时，要加东西垫着已加工好的平面，上盖上表面加工，因有较小的槽，对刀具选择要求也高，要硬度高。由Cimatron8.5软件的测量工具选项中可以测出。得到的结果选出最小刀具，又有工件的高度，选出最大刀具和最合适刀具。2.7.1创建加工坐标在Cimatron8.5软件主菜单中选择“文件”--“输出”--“加工到”，点击“确定”。2.7.2创建道具库点击“刀具”，选择刀具库，导入直径为2、3和12的平底刀2.5.2创建刀路轨迹第10页共29页页点击“刀具轨迹”，选择“3轴”，输入Z=（安全平面）50，点击“确定”按钮，如图2-2所示。2.5.3构建初始毛胚点击右边的“毛胚”，毛胚类型选择“曲面”，点击“确定”按钮，建立毛胚如图2-3所示。图2-2图2-32.5.4加工程序的创建一、精加工烟灰缸上盖上平面点击“加工程序”，选择“2.5轴”——“型腔铣削-环切”（1）点击“进刀和退刀”，弧线半径5（2）点击“进刀和退刀点，”进刀角度2（3）点击“精度和曲面偏移”，零件加工余量0.3，轮廓精度0.01（4）点击“刀路轨迹”，Z值最大值0.2，Z值最小值-1，切削深度1，精铣侧向间距，切削方向“混合铣”，铣削方向“由外向内”，清理行间间隙，铣削外部轮廓（5）点击“刀具与卡头”，选择D12（直径为12的平底刀）刀具。（6）点击“机床参数”,输入主轴转速1000，进给500。（7）点击“零件”，零件轮廓，选取工件上限定的矩形，按鼠标中键确定，如图2-4所示。11级数控专业毕业设计制作说明书第11页共29页图2-4二、粗加工烟灰缸上盖的外形点击“加工程序”，选择“体积铣”——“粗加工环行铣”（1）点击“进刀和退刀”→进刀角度输入“5”（2）点击“精度和