游戲手柄型芯的數(shù)控加工論文

PAGE姓名專業(yè)班級論文名稱《游戲手柄型芯的數(shù)控加工》指導教師

畢業(yè)設計任務書專業(yè)（班）：07精密姓名：朱濤●課題名稱、主要內容和基本要求課題名稱：游戲手柄型芯的數(shù)控加工主要內容：用cimatrol繪圖軟件中的加工模塊，制訂出合理的,優(yōu)化的加工工藝,生成適合華中數(shù)控加工中心讀取的nc文件。加工出游戲手柄型芯?；疽螅?.毛胚分析2.裝夾分析3．加工工藝的制訂和零件的加工4.完成畢業(yè)論文（5000字以上）●進度安排周次工作內容執(zhí)行情況1~2熟悉設計加工軟件的使用3對工件進行分析制訂最優(yōu)加工工藝,用軟件反復驗證加工路徑的正確性.生成加工程序.4~11熟悉華中數(shù)控加工中心機床的使用,加工游戲游戲手柄型芯12~13對畢業(yè)設計進行檢查完善，畢業(yè)論文的撰寫13做好畢業(yè)論文的答辯準備工作●指導教師評語指導教師簽名：●評閱教師評語評閱教師簽名：●畢業(yè)設計（論文）成績答辯小組組長簽名：年月日

摘要本文對數(shù)控機床加工中的典型自由曲面加工進行了研究，以游戲機手柄的加工為實例，比較具體、形象、貼近生產的對自由曲面的實體建模，在三軸數(shù)控銑床上的加工，以及加工工藝分析進行研究。對游戲機手柄的加工分析包括裝夾分析、毛胚分析和加工路徑的分析。本文中的手柄通過cimatron繪圖軟件中的加工模塊，生成適合華中數(shù)控加工中心讀取的nc文件。目錄1 零件工藝分析 11.1 零件三維圖 11.2 零件的組成表面分析 21.3 零件結構分析 21.4 工藝分析 22 毛坯的準備 32.1 氣割毛坯 32.2 銑六端面 33 加工工藝分析 53.1 零件的裝夾 53.2 對刀 53.3 加工參數(shù)設定 63.3.1 粗加工 63.3.2 二次開粗 83.3.3 半精加工 93.3.4 精加工 104 總結 115 參考文獻 126 附件 126.1 機械加工工藝過程卡 136.2 機械加工工序卡 15前言在加工制造業(yè)中，一般常用的制造技術主要是數(shù)控加工制造技術，也就是所謂的NC（NumericalControl加工制作技術。NC加工制造技術在生產制造方面具有下列優(yōu)點：減少加工前的準備工作：利用數(shù)控加工機床進行NC加工制作，并配合計算機輔助工具，可以有效的減少家具的設計與制造、工件的設計與定位等準備工作。減少操作人員及誤差：利用NC加工制作技術，可讓加工機床按照設定的加工程序自動進行加工工作，以大幅度減少人力資源及認為的誤差，進而提高生產的效率。提高加工靈活性：配合各種多軸數(shù)控加工機床，可在同一加工機床上對復雜的三維幾何工件按照各種不同的程序進行加工制作。減少產品的檢驗所需的成本：NC加工制作技術可事先在計算機上模擬加工過程，以減少初次進行加工時產生錯誤的機會，進而降低生產成本。生產時間容易控制：數(shù)控加工機床按照所設計的加工程序進行加工動作，可準確的估計加工時間，以控制產品在生產制造上的時間。產品精度高：利用NC加工制造技術，加工機械可準確的進行加工動作，配合適當?shù)募庸こ绦?，可以提高產品精度。加工重復性好：設計的加工程序數(shù)據(jù)可重復使用，利用相同的加工條件可制造出相同的產品。因為NC加工制作技術具有上述特性，因此在模具制造業(yè)及航空航天加工業(yè)中，數(shù)控加工時所有生產技術中相當重要的一環(huán)。尤其是針對模具產品或航天零件，其幾何外形復雜且精度要求高，因此更顯出NC加工制作技術的特點?，F(xiàn)今的數(shù)控加工已經發(fā)展成單一機種可進行多項加工技術及各種加工動作的綜合加工中心。人們可在同一臺加工機床中進行各類的加工制造工藝，甚至可以利用高級的控制技術及機器人，將各類加工中心組合成自動化加工生產線。PAGE3零件工藝分析零件三維圖使用CimatronE繪圖軟件，建立游戲手柄的三維模型。如下圖圖一 圖二零件的組成表面分析零件工藝性分析首先必須分析零件由哪些表面組成。任何一個零件盡管形狀、尺寸、結構不同，但都是有一些基本表面（內外回轉面、平面、曲面等）和特型表面（螺旋、齒面等）組成。在分析組成表面的基礎上，根據(jù)基本表面和特形表面選擇出限時相應的加工方法。經過觀察我們的手柄三維圖，可以知道它由大量曲面和極少數(shù)的平面組成。零件結構分析零件結構分析就是對零件表面的組合情況和尺寸的大小進行分析。零件結構的差異引起加工方法和方案（方法的組合）有很大的差異。游戲手柄的形體上有許多尺寸比較小的槽，數(shù)控銑床上我們沒有辦法加工出這些尺寸。還有一些型腔我們需要它們的四個角都是90度，可是我們的銑刀都是圓柱體的因此在拐角處加工不出直角。這些銑床加工不了的我們需要用電火花機床加工。數(shù)控銑床加工與電火花加工相結合的方法加工游戲手柄。工藝分析游戲手柄的尺寸大小為206*106*60，整個工件除了底平面和四個側平面外，其外形由713個曲面組成。零件最深處為44mm，最窄處為8mm。零件的加工要用到D16的平底刀開粗去除大部分余量，D5的平底刀進行二次開粗將因工件較窄開粗刀具進入不了加工而留下的余量去除、R2.5進行半精加工和精加工。由于工件表面比較陡峭，為保證工件表面質量，半精加工和精加工均采用平行銑削方式且夾角為45度和135度。PAGE4毛坯的準備氣割毛坯 根據(jù)手柄的三維模型測量其尺寸為206*106*60。準備的毛坯尺寸應比各個測量尺寸大10mm—20mm。毛坯使用45號鋼。毛坯如下圖所示圖三毛坯三視圖銑六端面設備:立式升降臺銑床量具：深度尺、游標卡尺、三角尺加工條件：主軸順時針旋轉S=400進給F=380步驟：1）裝夾夾住兩端面，銑屑四側面中的一個。2）對刀搖動機床手柄移動工件。把工件移動至端銑刀正下方，此時端銑刀應有1/3的面積覆蓋在工件表面上方．銑刀位于工件的右邊．按下主軸正轉開關，順時針床Ｚ軸移動的手柄工件向著銑刀的方向移動．當工件表面距離銑刀很近時，我們應該一格一格的轉動手柄。聽到刀具與工件接觸的聲音時放開手柄。將Ｘ方向的自動進給打向左邊按下操作面板上的快速進給按鈕，使工件與銑刀間隔10ｍｍ左右。3）銑端面將工件向上移動3mm，Ｘ方向的自動進給打向右邊。開始銑屑。使用上述相同方法銑屑其余5個端面。將第一個銑好的端面作為基準，用三角尺校正保證第二個端面與其垂直。以此類推，銑屑其他端面要保證它們之間的垂直度。PAGE12加工工藝分析零件的裝夾本工件除上表面是復雜曲面構型外，其余五個表面為相互垂直的大平面。因此，使用華中數(shù)控加工中心銑床上的平口鉗即可裝夾。將工件毛坯輕輕地放到平口鉗內，在毛坯下放置適當高度的墊片，使毛坯的上表面距離平口鉗上表面約45mm。將平口鉗輕輕的夾緊工件，使用三角尺校正工件的垂直度，用橡膠錘輕輕的擊打工件上表面，使工件垂直度符合要求。用橡膠錘用力擊打扳手手柄，使夾緊工件。工件裝夾俯視圖和左視圖如下：圖四裝夾位置圖對刀將裝有完好分中棒的刀柄裝到機床主軸上，關閉加工中心的機床門。使用控制面板上的MDI功能，輸入程序：S500M03按下ENTER鍵，主軸以500r/min的轉速正轉。（注：主軸轉動前一定要關閉機床門，以防主軸轉速過快分中棒損壞飛出加工中心傷人。）使用手控盒將分中棒移動到工件最左邊中間，將分中棒緩慢下移至合適位置，慢慢移動分中棒向工件靠近，仔細觀察分中棒與工件間的距離。當距離很近時，調小移動倍率，然后慢慢移動直至兩者接觸。這時記下顯示屏上X軸的第一個值X1。同樣的方法測量X軸的第二個值X2和Y軸的兩個值Y1、Y2。即工件坐標系X軸坐標為：x=（X1+X2）/2。Y軸坐標為：y=（Y1+Y2）/2關于z軸對刀，由于加工中需要使用多把刀具而工件上表面為曲面組成。所以不能作為z軸的對刀基準面，要使用平口鉗的裝夾平面為基準面。將裝置粗加工的刀具移動至工件中間位置，當?shù)毒呔嚯x表面20mm高時停止移動。這時將移動倍率調到最小，用直徑為20mm的刀具刀柄在刀具下滾動，慢慢調節(jié)z軸高度使刀柄剛剛能從刀具下滾過。記錄下此時z軸的值Z1。將刀具移動到裝夾平面上方約20mm處，同樣的方法得到此時z軸的值為Z2。將z軸抬到安全位置。經計算得工件上表面的z軸坐標為：z=Z1-20。工件表面到裝夾表面的距離H=Z1-Z2。將上述所得x、y、z軸的數(shù)據(jù)輸入到G54和工件坐標系中。使用MDI功能，編寫程序：G90G00G加工參數(shù)設定粗加工零件進行粗加工的目的是為了去除大部分的加工余量。因此，粗加工時要盡可能的使用大的刀具。本次零件加工采用硬質合金刀具，這種刀具耐磨性好工作效率高，適合長時間不間斷的加工。經分析，手柄型芯最深處為44mm最窄處為8mm。所以開粗使用的d16的硬質合金刀最合適一般將抬刀的安全平面設置為高于零件表面20mm處。粗加工的余量可以設置為1mm。手柄的有些表面比較陡峭，因而加工方式選為粗加工環(huán)形銑。刀具直徑較大，刀的強度較好，可以采用低轉速高進給的方法提高加工效率。但Z軸方向上每次進刀量為0.5~0.8mm。切削量太大，加劇刀具的磨損，甚至會發(fā)生崩刀威脅自身安全。機床參數(shù)設置如下圖：圖五長時間的工作刀具肯定會有所磨損，此時我們要更換刀具上的刀粒。這時機床就要停止加工，更換刀粒之后重新將Z軸對刀，為了不將重頭開始將換刀之前的程序空走一遍浪費時間。我們可以使用“刀路參數(shù)”中的“限制Z軸”選項，將“缺省參數(shù)”更改為“僅底部”設置Z值最小值為換刀時的Z值。下圖為粗加工的刀具路徑圖：圖六二次開粗由于粗加工使用的刀具比較大，工件上較窄的部位仍然留有很多余量。為了不影響后續(xù)的半徑加工,精加工,所以需要進行二次粗加工去除多余的余量。二次粗加工的創(chuàng)建是在粗加工的刀具基礎之上，且其加工刀具直徑要小于粗加工的刀具，根據(jù)余量最多部位的尺寸確定刀具大小。本次加工選用D5的平頭刀。二次開粗的創(chuàng)建過程為：刀具路徑主選擇體積銑子選擇二次開粗。加工余量留0.3mm。由于加工的刀具半徑比較小，刀具的強度較小。因此要采用高轉速低進給的原則。安裝刀具時，要盡可能的將刀具裝入刀柄內，以防加工中刀具的擺動影響加工質量減少刀具的使用壽命。機床參數(shù)設置如下圖：圖七下圖為二次開粗的路徑圖：圖八半精加工半精加工使用R2.5的球頭刀。手柄型芯的最深處為45mm。由于刀具較短小，而平時加工使用的圓錐形刀柄與刀具的有效長度加工到45mm處會與工件發(fā)生碰撞致使刀具和工件毀壞。因此需使用直徑為28mm的圓柱形刀柄。由于加工的刀具半徑比較小，刀具的強度較小。因此要采用高轉速低進給的原則。安裝刀具時，要盡可能的將刀具裝入刀柄內，以防加工中刀具的擺動影響加工質量減少刀具的使用壽命。半精加工采用平行銑削方式，夾角為45度。加工間距為0.2mm半精加工路徑圖如下：圖九精加工精加工使用R2.5的球頭刀。采用平行銑削且夾角為135度。為保證加工表面質量使用轉速4500r/min進給300mm/min間距0.1mm的加工條件。圖十總結在經歷了一次次的翻閱資料，加上一次次的總結經驗，我最終完成了交給我的任務，完成了我們所需要的電極，以及用這些電極加工出了需要的形狀。證明了我們選擇用電火花沒有選擇用線切割來加工數(shù)控銑床無法加工到的地方這個想法是正確的。事實證明在做一件事之前需要先分析清楚所需要的工具，而不能盲目下手，盲目下手只能導致一個后果——全盤皆輸。做這個項目的時候出現(xiàn)了很多意想不到的困難，零件太小、加工時間太長等等問題都被一一解決。通過這一個小小的游戲手柄，我發(fā)現(xiàn)生活中一點小小的東西，可能是我們從沒注意到的東西，加工出來原來需要那么多步驟。而且需要掌握的只是竟然如此的多，單單加工這個工件，我們就用到數(shù)控加工中心，CimatronE、Autocad軟件的知識，缺少任何一樣都為我們的加工帶來不便。所以我覺得我們在上課學習到的東西都非常有用途，不能輕視所學的東西。還有就是靈活運用，如果只會機械性的操作，但遇到東西沒有變通的方法，也不能如此順利的完成。給我感觸最深的還是合作精神，看著我們組領先其他組完成的勢頭，心里有陣陣欣喜。這不單是一個人的功勞，這是兩個組員合作的結果，期間沒有哪個人掉鏈子，所以導致我們比預期完成的要快很多。我想經過這次，以后如果再遇到這樣的挑戰(zhàn)，我也不會打退堂鼓了，因為我知道努力的確有收獲。就算你一開始什么都不懂，只要用心，沒有辦不到的事。我想，其他組員也和我一樣擁有相同的心情。參考文獻何氣榮《機械制造工藝與工裝》(第二版)高等教育出版社2007.6衛(wèi)兵工作室《CimatronE8中文版三維造型與數(shù)控編程入門視屏教程》清華大學出版社2007.10徐國恒,王勤生.《銑工實用手冊》.浙江科學技術出版社,1987.3附件機械加工工藝過程卡工序編號NO:工序名稱工步事項夾具量具工序簡圖001備料1氣割材料226x126x80圖三002銑四方1銑四方臺206x106x60機用平口鉗游標卡尺003銑輪廓1粗加工外輪廓，留余量0.3機用平口鉗游標卡尺深度尺圖一、圖二2半精加工曲面輪廓留余量0.1mm3精加工曲面輪廓4精加工平面輪廓5清根機械加工工序卡深圳職業(yè)技術學院07精密工序號：PRO.NO:001工序名稱：PRO.NAME:備料零件名稱Partname游戲手柄零件圖號Partno:5-1零件材質Issuedby45#設備數(shù)控加工銑床勞保用品工序圖（圖片或簡圖）圖示說明：（本工序的工作要求）專用夾具平口鉗工時定額專用量具游標卡尺輔助工時序號工步內容刀具轉速（rpm）切削深度（mm）走刀速度（mm/min）行距（mm）冷卻潤滑1氣割毛坯226x126x80注意事項毛坯過大，裝夾要合理，以免機床超程。編制朱濤日期2010-5-6標準化日期審核徐煒波日期2010-5-27批準日期幅面：A4媒體編號：