充电器产品造型、分模与模具制造毕业设计范文

侧重加工~

08级数控专业毕业设计制作说明书

顺德职业技术学院

毕业设计

题目 充电器产品造型、分模与模具制造

系 别 机电工程系

年级专业 08数控(1)班

学生姓名 尤盛林

指导教师 李文辉

专业负责人 李会文

答辩日期 2010年6月6日

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尤盛林：充电器产品造型、分模与模具制造

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 08数控01 班 同学：尤盛林

指导教师： 李文辉 系主任： 陈学锋

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目 录

摘要 关键词 ……………………………………………………………1

第一章 充电器上壳造型设计………………………………………… 2

1.1 Cimatron软件简介…………………………………………………2

1.2 充电器上壳造型设计的零件图………………………………………2

1.3 充电器上壳的分模…………………………………………………3

1.4 充电器上壳凹模与滑块的零件图………………………………… 4

第二章 充电器上壳凹模的编程与加工………………………………4

2.1 毛坯选取…………………………………………………………4

2.2 刀具清单…………………………………………………………4

2.3 编程与加工………………………………………………………4

第三章 充电器上壳侧抽的编程与加工………………………………11

3.1 毛坯选取…………………………………………………………11

3.2 刀具清单…………………………………………………………12

3.3 编程与加工………………………………………………………12

第四章 总体加工工艺总结……………………………………………14 参考文献……………………………………………………………… 16

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摘要：本毕业设计使用CimatronE8.5软件对充电器上壳模型进行造型设计、产品分模、模具型腔、滑块数控编程与操作加工中心完成模具制作。其中以模具型腔的数控编程作主要论述，并对各工序作工艺要点分析，灵活使用二次开粗、增加辅助面等多种编程技巧

关键词：

数控编程 工艺分析

第1页 共16页 充电器上壳

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尤盛林：充电器产品造型、分模与模具制造

第一章充电器上壳造型设计

1.1 Cimatron8.5零件绘制的软件介绍

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、计算机辅助制造、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造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充电器上壳造型设计的零件图

充电器上壳造型设计的二维图如图1所示:

图1

根据零件的二维图，利用CimatromE8.5进行零件设计，绘制出零件的三维图如图2

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图2

1.3充电器上壳的分模

设计造型完成以后，利用Cimatron对三维零件图进行分模，根据需要，将充电器上壳分成5个分模面，如图3所示。然后，通过增加分模面、增加毛坯、切除毛坯等操作将零件分为型腔、型芯、滑块、镶件和镶针5个部分。

图3

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1.4充电器上壳凹模与滑块的零件图

图4 图5

第二章 充电器上壳凹模的编程与加工

本部分是对充电器上壳的凹模进行编程与铣削加工，根据需要，将凹模的加工分为粗加工、二次开粗、半精加工、精加工等8道工序。对于凹模底部较小的槽，刀具太大，无法进入，进行铣削加工，因此，铣削加工完成以后，对没有加工到的地方进行电火花加工。

2.1 毛坯选取 200mm×120mm×40mm(45#钢)

2.2 刀具清单

2.3 编程与加工

2.3.1 工序1 D16R0.8刀粗加工

工艺分析

1. 由于本工序是粗加工，目的是为了快速去除材料，可以选用大吃刀量低转速低

进给速度和小吃刀量高转速高进给速度两种加工方案，两者双比，后者虽然吃

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刀量小，但是高进给速度也可以提高加工速度，在加工速度相同的情况下，后者有一个好处，就是对刀具的磨损较小，可以减小加工的成本，因此，我选择了小吃刀量高转速高进给速度的加工方案。根据加工方案和加工工件的形状、大小，我选用了D16R0.8硬质合金的刀片刀，它能够承受较大的进给速度，适合小吃刀量高转速高进给速度的加工。

2. 由于凹模的下半部分不能采取外部进刀，而且刀片刀的底部没有切削刃，如果

垂直下刀，刀具底部不能切削也不能排屑，容易造成刀具和机床损坏，为了避免“顶底”，需要采用螺旋下刀或者斜线下刀，另外，螺旋半径要比刀具半径大。

图6刀路图 图7仿真图

2.3.2 工序2 D8平底刀二次开粗

工艺分析：

1. 开粗时为提高加工的速度，用比较大的刀，因此底部有比较多的一部分材料没

有切除，需要用小刀进行二次开粗。

2. 由于材料比较多，直接用D6的刀来加工的话，切削量比较大，对刀具的损耗

比较大，甚至会出现断刀，而且加工速度慢，因此先选用D8的刀进行二次开粗。

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图8刀路图 图9仿真图

2.3.3 工序3 D6平底刀二次开粗

工艺分析

1. 通过上一工序的二次开粗，底部已经剩下很少材料，可以用D6的平底刀进行清角

加工，以减少电极加工的腐蚀量。

2. 因为这次进行的只是清角加工，所以，为了避免重复走已经去除材料的地方的刀路，

浪费时间，在编程的时候，我们将程序的Z值进行限制，Z值就是上一工序的程序的最低点的Z值，将这一点以上的刀路去除。

图10刀路图 图11仿真图

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2.3.4 工序4 D8平底刀曲面半精加工

工艺分析

本工序是半精加工，主要针对开粗的垂直步距比较大，而且刀具带有圆角，开粗后曲面留下的台阶比较大，如果直接进行精加工的话，每一刀之间的余量差距太大，刀具的受力变化太大，对刀具的损耗较大，甚至会断刀，而且加工出来的精度和粗糙度也不好。进行曲面的半精加工可以将开粗留下的台阶去掉，使得精加工时候每一刀的余量减小，受力趋向平稳，为精加工做准备。

图12刀路图 图13仿真图

2.3.5 工序5 D8平底刀精加工

工艺分析

1. 由于该槽位要与滑块作滑动配合，配合的精度要求比较高，两者之间不可以太

大间隙，以防止注塑料的时候出现漏胶的现象，加工的精度要求比较高。而且滑动要流畅，不能够出现“卡死”，因此，在既要保证配合度高，又要保证运动的流畅性的情况下，需要把表面粗糙度做得比较高。

2. 本工序是对与滑块配合的凹槽进行精加工，按照走刀顺序，又可以细分为侧壁

加工和底部加工两大部分。由于本工序出现侧壁与底部组合加工，避免由于刀具的侧刃与底刃同时受力使刀具产生产生振动而影响加工表面的质量，因此，选择先加工底部，后加工侧壁。

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图14刀路图 图15仿真图

加工参数

2.3.6 工序6 D6平底刀精加工

本工序主要是对凹模底部的各个水平区域和侧壁进行精加工，包括凹模底部水平区域加工、两个圆台顶面精加工、孔底部精加工、两个圆台侧壁精加工四个部分。

工艺分析

本工序精度要求比较高的是Z方向的精度，如果太高的话圆台会把凸模顶起来，上下模合起来周围会不密封，注塑料的时候周边会漏胶出来：但是如果太低的话，圆台与凸模之间有间隙，注塑料的时候也会漏胶，把塑料件的孔封闭了。因此，加工的时候需要控制好凹模底部水平区域，孔底部和两个圆台顶面的精度。

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图16刀路图 图17仿真图

加工参数

底部水平区域精加工 （曲面铣—精铣水平区域）

圆柱台顶面精加工 （曲面铣—精铣水平区域）

圆孔底部精加工 （曲面铣—精铣水平区域）

圆柱侧壁精加工 （ 2.5轴—封闭轮廓铣 ）

2.3.7 工序7 R4球头刀精加工

工艺分析

1. 由于加工的曲面在方形槽的位置有一个缺口，生成出来的刀路加工到缺口的时

候会抬刀跳过，会降低加工的速度和精度，为了优化加工的刀路，在编程之前，需要做一个辅助曲面，把缺口封闭起来，并将辅助曲面选为加工表面，生成的刀路会变得连续、清晰，提高加工的速度和精度。

2. 本工序主要考虑的是最低的刀路的位置，因为开粗的时候底部 有一部分平底刀

无法加工到的，为防止精加工的时候球头刀切入没有开粗的部分而产生“包刀”，导致崩刀或者断刀。所以，一定要对刀路最小的Z值进行限制，而Z值就是D6平底刀二次开粗最低一层刀路的Z值。

3. 为了使曲面和底部水平局域边界准确连接和过渡，让曲面精加工与底部水平局

域精加工的刀路有一部分重合

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图18刀路图 图19仿真图

2.3.8 工序8 R1.5球头刀精加工

工艺分析：

本工序加工的是底部圆孔的侧壁和圆角，由于圆角要与孔底部光滑过渡，要增加一部分

刀路与孔底部精加工的刀路重合。

图20刀路图 图21仿真图

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图22 仿真加工最终效果图

图23 实际加工最终效果图

第三章 充电器上壳侧抽滑块的编程与加工

3.1 毛坯选取：28.32mm×8.2mm×20.64mm（45#钢）×2

因为滑块要与上下模之间作配合，而且配合的效果要比较高，两者

之间不可以有间隙，以防止注塑料的时候出现漏胶的现象；滑块

和上下模之间的滑动要流畅，不能够出现“卡死”，因此，在既要

保证配合度高，又要保证运动的流畅性的情况下，需要把加工的

精度和表面粗糙度做得比较高。在铣削加工之前，需要按照上面

的尺寸开料，而且单边要留0.05mm~0.1mm的余量进行磨削精加工，

精加工是要考虑凹模槽位的误差进行配做。

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3.2 刀具清单：

3.3 编程与加工

3.3.1 工序1 D4平底刀粗加工

图24 刀路图 图25仿真图

3.3.2 工序2 R1.5平底刀半精加工

工艺分析：

本工序是半精加工，主要针对开粗的垂直步距比较大，开粗后曲面留下的

台阶较大，如果直接进行精加工的话，每一刀之间的余量差距太大，刀具的受力变化太大，对刀具的损耗较大，刀具的直径比较小，很容易会断刀而且加工出来的精度和粗糙度也不好。进行曲面的半精加工可以将开粗留下的台阶去掉，使得精加工时候每一刀的余量差距减小，受力趋向平稳，为精加工做准备。

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图26 刀路图 图27 仿真图

加工参数：

3.3.3 工序3 R1.5球刀精加工

图28 刀路图

图29 仿真图

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第四章总体加工工艺策略总结

充电器上壳凹模、滑块的实际加工总结如下：

（1） 充分利用大刀开粗小刀清角原则。粗加工要选择直径足够大并有足够的切削能

力的刀具，快速去除材料，后用小刀进行清角加工，选用不同大小、不同形状的刀具进行加工，才能提高加工效率、保证加工质量。；精加工尽量要使用较小的刀具，能加工到每一个角落，把工件结构形状完全加工出来。 加工顺序按照：先大刀后小刀、先底部后侧壁、先平面后侧壁。

（2） 注意保持刀具在切削过程中负荷基本稳定。对于大刀开粗后工艺死角位，要先

用较小刀具清角，没有进行开粗的地方不能直接用球刀进行精加工，以免球刀精加工到底部时，刀刃与工件的接触宽度急剧增加，球刀的整个圆弧刀刃受力，负荷突然变大而振动引起崩刃甚至断刀。如工序7。参考图30

图30 包刀

（3） 对于侧壁与底面的组合加工，要先精加工底面（与侧壁保持安全距离）到位，

然后精加工侧壁到底。以避免当侧壁加到底时，刀具的侧刃与底刃同时受力，使刀具产生产生振动而影响加工表面的质量。如工序5、工序6。参考图31 图

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32

图31 先底部后侧壁

图32 先侧壁后底部

（4）由于型腔曲面在方形槽的位置有一个缺口，生成出来的刀路加工到缺口的时候

会抬刀跳过，减低加工速度，而且抬刀跳过以后再下刀的时候可能会由于机床的误差使Z值改变，会降低加工的精度，或者刀路会走进槽里面，会把方形槽的锐边倒钝。为了优化加工的刀路，在编程之前，需要做一个辅助曲面，把缺口封闭起来，参考图33，并将辅助曲面选为加工表面，生成的刀路会变得连续、清晰，提高加工的速度和精度

图33

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图34 没有增加辅助曲面的刀路

图25 增加了辅助曲面的刀路

参考文献

1． 覃 岭 机械制造技术基础 北京：化学工业出版社，2006-01

2．王卫兵 CimatronE数控编程入门，北京：清华大学出版社，2007-02

3．王卫兵 CimatronE零件模具设计入门，北京：清华大学出版社，2007-04

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/9zi4.html