手机充电器上盖凸模的编程

手机充电器上盖凸模的编程 - 1 - 题 目: 手机充电器上盖凸模的编程 姓 名: 系 别: 机械与电子系 专业班级: 数控技术与应用 指导教师: - 2 - 评语: - 3 - 目录 一、 摘要………………………… 3 二、 关键词………………………… 3 三、 引言………………………… 3 四、 手机充电器上盖凸模的零件分析……………… 3 1零件结构分析 2凸模的工艺性分析 (1)、毛坯选用 (2)、工艺路线的拟订 (3)、选择安装基准、确定装夹方式 (4)、选择数控刀具及切削用量 五、 零件加工编程及参数设置…………………………… 5 a) 手机充电器上壳凸模的工件参数设定 b) 零件的开粗 六、 CAM编程过程中的参数选项设置……………… 6 七、 Mastercam后置处理………………………… 8 八、 机床操作………………………………………… 8 九、 加工过程遇到的问题与解决方法………………… 9 十、 加工后存在的问题………………………… 9 十一、 毕业感想………………………… 9 十二、参考文献………………………… 10 - 4 - 一.摘 要: 本文主要论述了手机充电器上盖凸模的数控编程加工,通过在MasterCAM 环境下进行了数控编程加工,并生成了NC加工程序,探讨数控编程与加工操作中遇到的一些问题及解决办法。 二.关键词: 零件结构分析, 工艺路线的拟订, 零件加工编程及参数设置 三.引言 在当前，计算机辅助设计与制造已成为了现代制造技术中的一项关键技术,特别在机械制造和数控加工领域得到了越来越广泛的应用。而其数控编程又是在数控加工领域中占有极其重要的地位,其中Mastercam更具代表性.使用Mastercam,只要CAD部分绘制零件的二维或三维图形,便可在CAM的刀具路径中选择适合的加工模组,编写刀具路径NCI文件,再通过后处理见NCI的二进文件变为NC文件,即G码.数控机床能接受G码,然后进行编辑和修改,送入数控机床,使用相应的刀具,便可进行各种不同的曲面加工.无论多么复杂的机械零件,只要将它的三维图形会出,再选用不同曲面加工方法,编制刀具路径,就可以完成加工制作,这是以前在机械加工中难以想象的一种新加工方法.它取代了烦琐和复杂的编程工作,大大提高了数控的加工效率,降低了制造成本,给开发新产品节省了宝贵时间. 四、手机充电器上盖凸模的零件分析 零件图样分析主要分析零件的形状、尺寸、和技术要求、定位基准及毛坯等。 ,、零件结构分析 该零件是一个比较简单的手机充电器上盖!建模也不是很复杂!只是曲面有点难度.而且零件的特征也不多,只有槽和倒圆角.不过曲面不是很平滑!而且其中一个槽比较窄,加工较难. 图1 手机充电器上盖凸模加工实体 2、凸模的工艺性分析 (1)、毛坯选用 - 5 - 这次毕业设计所做出的零件需要注塑,选用的毛坯经加工后的尺寸是210x100x38.5的45#钢。但考虑到加工零件时毛坯是否便于定位和装夹，是否需要热处理。毛坯尺寸要考虑到零件的尺寸，是否留有足够的加工余量等问题。判断毛坯加工的难易程度，为刀具材料和切削用量的选择提高依据。零件的加工范围是215x105x40 (2)、工艺路线的拟订 1)选择定位基准:在普通铣床上加工，选作粗基准的表面应平整光洁，可选一大端面作为定位粗基准;在数控铣削加工工序中，为保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便的原则，选择底面、两个磨过侧面为定位基准，相应的夹具为虎钳装夹，有利于采用加工中心加工。以四面分中确定工件原点确定各表面的加工方法，划分加工阶段加工,相同工位集中加工，应尽量按就近位置加工，以缩短刀具移动距离，减少空运行时间。 2)拟订加工工艺路线:毛坯材料?粗铣六面?刨棱边倒角?磨上下表面?中间检验?数控外形铣削?曲面粗加工?挖槽?曲面精加工?检验?研磨抛光?最终检验。 3)选择夹、量具，夹具:虎钳，垫铁。量具:百分表或千分表、游标卡尺. (3)、选择安装基准、确定装夹方式 在普通铣床中铣一个长方体，再在磨床上磨出定位基准。在装夹时,正确选择定位基准 对保证表面间的位置要求(位置尺寸和位置精度)和安排加工顺序都有很大的影响。一个零件加工的基准包括设计基准、定位基准和装配基准。一般都是采用设计基准作为定位基准的基准重合原则，这样可以避免基准之间的误差。选择装夹时，在数控加工中心中夹具主要任务就是保证零件的加工精度，夹具要有足够的刚性和强度。 (4)、选择数控刀具及切削用量 在数控机床中加工，特别是加工中心，其主轴转速一般比普通机床的主轴转速高2—5 /秒，更甚都高达1万转/分，所以对倍，我们实训中心的加工中心主轴转速一般是3000转 刀具的要求也相对高点，刀具要具有较高的刚度和良好的断屑性能，刀头材料热脆性要好。加工一般都是按照先粗后精的步骤来加工零件。对于我们加工的凸模零件材料，开粗时使用的是合金刀，因为合金刀的硬度使吃刀量可以大点,这样就节省了很多时间。我们这次加工一般用的都是三刃、四刃立铣刀。加长或是磨过的球刀、合金刀。刀具的选择主要是根据零件材料切削加工性，工件表面几何形状和尺寸大小。而切削用量则根据零件材料特点、刀具性能及加工精度要求来确定，一般为了提高切削效率要尽量选用大直径的铣刀，侧吃刀量取刀具直径三分之一到二分之一，背吃刀量应大于冷硬层厚度。切削速度和进给速度应视加工情况来选取效率和刀具的综合最佳值，精铣时切削速度应高一些。 五、零件加工编程及参数设置 MasterCAM 是一套基于Windows 的PC级CAD/ CAM软件。它具有优秀的数控编程功能,有效地解决了几何造型、零件几何形状的显示,交互设计、修改及刀具轨迹生成,走刀过程的仿真显示、验证等问题。本文采用MasterCAM 对由Pro/E所生成的手机充电器上壳凸模进行NC 加工，如图1所示。参照前面手机充电器壳凸模的零件分析,考虑到精度问题，采用粗精加工相结合，进行不同方式的加工达到要求。 1、手机充电器上壳凸模的工件参数设定 在对手机充电器上壳凸模进行粗加工模拟前，先要对坯料工件参数进行设定。如下图所示，工件是210x100x38.5的45#钢。工件的原点是设在(0，0，38.5)。 - 6 - 图2工件参数设定 2零件的开粗 拿到一个零件，我们想到的就是要分析这个零件的工艺性，想想其工序应该如何安排，才能保证在加工过程中得心应手。当然，在编程当中，我们首当其冲想到的就是对零件开粗。在这次毕业设计中，由于学校条件的限制，所有的刀具都是高速钢铣刀。在开粗时，我们选择了直径为18MM的立铣刀，主轴转速为1000，进给率为500，下刀速率为200，提刀速率为3000，安全高度设为绝对坐标55，下刀高度设为绝对值5，留余量为0.2,Z向深度每层进给1，双向切削，切削间距为12，螺旋下刀。如图3所示. 图3 外形铣削 图4曲面粗加工 图5挖槽 图6曲面精加工 对于这个零件我第二步对它做曲面粗加工，选用直径为18平刀，设Z下刀量为0.3mm主轴转速为1000、进给速度500、Z轴下刀速率200，余量留0.2mm。整体误差0.05mm,双向切削. 如图4图9所示. 由于第二步的曲面粗加工的刀具直径大，所以还留有大量的余量。因此，需要对它进行半精加工。选用直径为6的平刀，设Z下刀量为0.1mm、主轴转速为1800、进给速度900、 - 7 - Z轴下刀速率450，提刀速率3000.余量留0.2mm。整体误差0.05mm. 第三步是进行挖槽粗加工。选用直径为10的平刀，设Z下刀量为0.8mm、主轴转速为1400、进给速度680、Z轴下刀速率340，提刀速率3000.XY方向余量留0.02mm. 方向余量留为0.1mm. 如图5所示 第四步零件进行曲面等高外形精加工.选用的刀具是半径为2的球刀. 设Z下刀量为0.08mm、主轴转速为3500、进给速度1750、Z轴下刀速率600，提刀速率3000.没有余量. 如图6所示. 除了这4大步还有几步就不一一说明了. 六、CAM编程过程中的参数选项设置 MasterCAM中的加工参数的设计是非常重要的，合适的参数要通过理论与实践的相结合得出来的，不同材料的加工参数也不同，具体情况具体分析。在CAM编程过程中的参数选项设置都是通过查表和经验相结合而设订的。比如说我们选用平刀直径加工编程30的合金刀，对整个外形做三维曲面挖槽粗加工。那我们可以在切削用量选择表中输入刀具的直径，就可以得到相应的参数。但是我们的切削深度设得很小，所以我们的进给速度也可以相应的设大一些。 图7切削用量选择表 - 8 - 图8刀具参数的设定 图9外形粗加工对话框 七、 Mastercam后置处理 - 9 - Mastercam后置处理主要是使编程软件的代码和机床的编程代码相一致。一般不同型号的机床使用的代码也不尽相同。所以我们编程时首先要熟悉所使用的机床编程软件的代码。我们学校的加工中心的喷油的代码为M07，而CAM编程时的代码是M09。在Mastercam后置处理时我们就需要把M09改为M07。 图10 在用MasterCAM编程完程序后，接下来的下一步我们应该生成NC程序。在生成NC程序时，我们首先选中要生成NC程序的步骤，然后再点击POST(后处理)，接下来大家就可以进入到一个后处理对话框，如图10所示，我们在对话框中可以看到Active post一栏，这里就是要求我们选择与机床相对应的处理器。在实训中心我们的机床选用的是FANUC系统，相对应的处理器就是MPFAN。在NC file一栏，就是要我们选择是否编程NC程序。因为在生成NC程序时，会生成一些不必要的程序段，我们可以删除它，因此我们就必须勾选上Edit。点击OK，等系统计算一些时间后，便可以编程程序了，然后再保存即可。在编程程序过程中，必须说明的是，你必须先知道你所用的机床代码与所生成的个别代码有何不同，这样就必须把生的代码改成与机床相对应的代码。 八、机床操作 我们学校用的数控机床是FANCE系统，首先开机. 开机之后应对机床回零.这样才不会应该外界原因而影响零件精度.回零应注意机床的X,Y,Z机械坐标是不是都已经超过-150.如果不是那就应该先用手轮调到-150以外再回零.回零后装毛坯.毛坯的顶面应该是平的!应用杆杠百分表对上表面X,Y轴进行校正. 杆杠百分表从左边移到右边.如果表针顺时针转,那么说明零件的右边高.那么就应用铜块敲零件的右边.敲多少要看表针转了多少.敲得多少是表针转的一半.Y轴和X轴一样.这就是对上顶面的校正的方法. 然后对零件进行四面分中.用 的工具是寻边器.装上寻边器后设 置主轴转速让它转起来!再用手轮 方式向零件的侧面移动.当第一次 寻边器与零件接触时而且寻边器 不叉开.把这时的坐标设为零.再 把寻边器移到同轴的另一边.同样 的方法记下这边的数据.再移到数 据一半的地方复位.这个轴的中心 就找完了.找另一个轴的中心方法 和刚才的一样. - 10 - 四面分中以后就是对刀了,先把控制版面的调到手轮位置.只有这样才能把刀装上去.由于凸模曲面不好对刀.就用垫块来对刀.可以根据垫块和零件表面的差值来设置.不过我们是操作中没有设置自动换刀系统.所以每换一把刀要对一次刀.对刀用的是10的平刀. 九、 加工过程遇到的问题与解决方法 粗加工之后的清除侧边余量注意要点是换刀后，原本对刀上表面已被加工，Z轴的对刀可由NC程序的Z轴最低点确定工件已加工表面的坐标。 等高半精加工注意要点是避免等高加工的插刀现象，因为工件的中间部分有凹下去的曲面，刀具又无法从外面进刀，可作辅助补面限制等高加工对其凹下去部分加工，以后工序再加工。 在编程加工过程中所设的参数不够完善，导致加工出来的零件精度不高。而且零件上的顶面虽然是用了十字铣.但是加工出来也光滑度不是很好啊.有过切的现象. 十、 加工后存在的问题 总结以下几点机床操作需要注意的地方:1使用寻边器记得设置转速,一般S300左右;2回零时的顺序一般情况是Z轴优先;3加工的开始必须把进给速度设置到最低，再慢慢调上去;4钻孔一定要切记加工孔位置的坐标及工件装夹的位置。如果有台阶的话，必须考虑钻孔循环抬高的高度，如果是通孔的话，必须考虑低下垫块的位置;5换刀之后程序运行之前，记得Z轴的对刀或者刀补的设置;6压板装夹时，记得垫块支撑只压住少许，螺杆不要碰到垫块，这样使得压板有足够的压力压住工件;7刀具装夹时，记得刀具装夹的长度及剩下的长度，保证装夹头不会碰到工件。通过这次毕业设计一些经验的积累，为以后的工作打下了基础，特别是一些细节的问题，在加工中更应引起重视。 。 十一、 毕业设计感想 在这毕业设计的三个多月里，通过我们的实际操作，感觉到自己的编程水平和机床操作能力有了明显的提高。刚开始是对零件测点.由于零件有很多曲面,在我们的范围外.我们不能测出.但是可以在数控雕刻上测点.不过是很麻烦而且我们也是第一次试也应该不是很正确.但是我们再学到了一些尝试的方法.在我们实际建模和加工过程中遇到的问题更使我掌握了更多的知识，促进了我的学习和思考空间。在,RO/E建模中,有很多曲面而且是不可能一次建好的.而且曲面与曲面的光滑度也不是很好.所以曲面建得不好.不过在这三个月中提高了曲面建模.比如在,RO/E的分模。还有就是编程时的修补面，在数控编程里补面是一个非常重要的环节。补面不管在加工效率还是刀具的寿命上都有着密切的关系。还有在程序的编排上也是有很大的学问。与此同时，我也看到了自己不足之处，对软件的认识与掌握不够，在编程方面没有很大的进步;对工艺的分析了解不够等。 通过这次毕业设计，使我明白做为数控编程员光有理论知识是不够的，还需要真正的加工经验和严密的思路。在加工过程中就可以发现没有实际的操作经验所编的程序有很多地方都是不够完善的，经常会出现断刀的现象。 在以后的日子里，我将吸取这次毕业设计的经验及教训，使自己的专业知识得到更进一步的提高。 - 11 - 十二、参考文献: [1] 詹友刚 编著 Pro/ENGINEER2.0基础教程 清华大学出版社 2005.3 [2] 徐宏海 编著 数控加工工艺 化学工业出版社 2003.11 [3] 刘艳芳 编著 数控加工编程实用技术 机械工业出版社 2000.7 [4] 严烈 编著 M astercam9应用基础教程 冶金工业出版社 2003.9