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1、毕业设计(设计)（2013 届）题 目 型腔与型芯的加工优化 实习单位 申发轴瓦厂 实习岗位 数控操作员 专业班级 数控 10-1 学生姓名 蔡耀萱 指导教师 陈玉梅 2013 年 6 月 1 日1目录摘要 .21 引言 .22 设计任务分析 .23 方案初步选定 .24 方案详细说明 .34.1 加工的零件图样 .34.2 顶杆孔和水路的加工 .44.2.1 顶杆孔加工 .44.2.2 水路孔加工 .44.3 型腔加工方案 .44.3.1 型腔粗加工 .44.3.2 型腔半精加工 .64.3.3 型腔底面加工 .74.3.4 型腔侧壁加工 .84.3.5 型腔平面加工与接刀 .94.3.6
2、型腔成品图样与加工工艺表 .104.4 型芯加工方案 .114.4.1 型芯粗加工 .114.4.2 型芯半精加工 .124.4.3 型芯底面加工 .124.4.4 型芯侧壁加工 .134.4.5 型芯曲面加工 .144.4.6 型芯加工成品图样及加工工艺表格 .165 总体评价 .17致谢 .17参考文献 .17台州科技职业学院 数控技术 101 蔡耀萱2型腔与型芯的铣床加工优化蔡耀萱摘要 使用不同的加工方式试验型腔和型芯的加工质量与加工时间。研究自动化编程的优点与缺点，优化加工方法。关键词 型芯 型腔 加工优化1 引言现代社会发展中模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低
3、的重要标志之一，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。其中模具的生产制造分产品设计和加工两个方面，产品设计的好坏决定了模具的加工成本和模具成型时带来的收益，而加工的方法决定了模具制作的时间和质量。模具中重要的零部件就是型芯和型腔，而对于这两个重要零部件的加工也体现出了模具的好坏，加工的质量将直接影响到模具生产出的产品质量。对于型芯和型腔的加工方法是多种多样的，型芯加工属于外表面加工，用一般的铣床就能成型，而对于型腔的内表面加工较为复杂铣床无法一次性加工到位，还需要应用电火花、超声波、电化学等加工方法。2 设计任务分析模具型腔型芯的加工大多都较为复杂和多样化，各种不同的模
4、具加工会有较多的差异。使用各种不同的的加工方法使模具加工的时间和质量都有较大的变化。因为加工方式不同，所以在加工都有着较大的差异，对于模具的制造型芯和型腔的加工质量有着决定性的作用。本次设计是对于型芯和型腔在铣床上加工方式的改进和优化。3 方案初步选定在这次加工方法的优化中，使用 UG 三维编程软件，版本为 8.0。在材料上选用 45 号钢未经处理，HRC 在 2025 之间，长为 180mm、宽为 130mm、型芯毛胚高 50mm、型腔毛胚高 40mm。数控铣床一台，最高钻速在 8000r/min 进给速度 GO台州科技职业学院 数控技术 101 蔡耀萱3速度在无坐标误差过大影响下可达 32
5、000mm/min，操作系统为 Fanuc Oi- MD 4 方案详细说明4.1 加工的零件图样 图 4-1 产品正面 图 4-2 产品反面图 4-1 为加工零件的外表面由复杂的上表面和有拔模斜度的侧壁，外表面的加工定位在型腔上，对于表面加工选用平面加工方法与侧壁的加工分开，如果选用整体加工则只有顶部曲面部分能完整加工而在侧壁的加工质量不能达到要求。图 4-2 为加工零件的内部，它由底部曲面、侧壁、加强筋和 6 个孔柱共同组成。蓝色内部属于型芯部分，6 个孔柱在分模设计时为顶杆孔，加强筋的加工较为困难，只能选用小直径的刀具用高转速慢进给的方法进行加工。曲面和侧壁的加工使用与加工型腔相同的加工方
6、法。图 4-3 模具型芯 图 4-4 模具型腔型芯与型腔分模处理后图样如图 4-3 与图 4-4 所示，型芯与型腔的设计方案为镶块的方式所以按照毛胚大小 18013050/40 加工出的型芯与型腔只为其中的 1/2。台州科技职业学院 数控技术 101 蔡耀萱4其中四周突起部分型芯和型腔在装配时所需求的定位，在加工是精度需求较高，孔为镶嵌孔，需要加工出深度为 10mm 的定位螺纹，其余细节部分还需加工四周倒斜角。4.2 顶杆孔和水路的加工4.2.1 顶杆孔加工顶杆孔应在 UG 上定位孔的位置然后使用 G83 钻孔程序进行编程加工，用中心钻定位型芯毛胚上的孔位然后使用直径为 5.7mm 的的钻头打
7、出深 20mm 的孔，依次加工 6 个孔位，然后用直径为 6mm 的铰刀进行绞孔加工，绞孔深度在 10-12mm 之间。反转型芯毛胚，使用直径为 6.2mm 的钻头按原坐标进行孔的加工，深度为 38-40mm。顶杆孔为上小下大，后半部分需扩孔加工。4.2.2 水路孔加工水路孔在型芯和型腔中处于底部加工需要将工件侧向装夹确保孔位准确，同样使用 G83 编程的方式进行孔的加工，由于水路孔加工深度较大所以在加工进给速度上应该保持在 30-60mm/min 之间防止钻头崩断。4.3 型腔加工方案4.3.1 型腔粗加工型腔粗加工需要具有快速高效的要求，在深腔加工中应该注意切削是铁屑的排除，使用 UG 编
8、程软件应先要对型腔进行坐标的更改，符合机床夹具的装夹方向避免出现加工上的意外情况。对于刀具选用应看情况而定，虽然刀具直径越大切削时间越短，但是效率却不一定是最高的，选择道具应先观察型腔中侧壁最小的圆角部分，而选用的刀具不能超出圆角直径太多，否则在精加工时容易使精加工刀具受力不均匀，使表面质量受到影响，严重的则直接使刀具崩坏。对于粗加工方式选用 UG 中的跟随周边方式如图 4-5 所示。因为型腔为内表面加工，加工方式为轮廓加工的方式所以刀具步距一般选用 50%80%之间较为合适。台州科技职业学院 数控技术 101 蔡耀萱5图 4-5 型腔粗加工参数加工时铣床主轴转速的选取应当根据刀具而定，一般粗
9、加工刀具选用 2 刃刀具，在加工时有较好的排屑能力，进给和主轴转速如图 4-5 所示，既能有较高的加工速度又能减小刀具磨损程度使刀具寿命延长。加工参数设定完后刀路轨迹如图 4-6 所示。图 4-6 型腔粗加工刀路图红色刀路为抬刀的运动轨迹，蓝色部分为层与层之间的移动刀路，黄色部分则是刀具下刀时近刀的轨迹，这里根据刀具和加工方式选用了螺旋下刀，角度为 15，螺旋的半径为刀具的 90%，确保刀具在 Z 向进给时减小受力。刚开始进刀是应该确定机床主轴转速、进给速度倍率是否设置正确，第一刀进入时应采取加工进给速度的1/2，因为此时刀具切削受力是 100%而不是设定的 50%80%。加工结束后图样如 4
10、-7 所示。台州科技职业学院 数控技术 101 蔡耀萱6图 4-7 型腔粗加工结果粗加工完可以较清晰的看到在型腔底部曲面部分形成明显的台阶状轮廓，因为间距较大而且在层与层之间又有着较大的距离，所以如果直接进行精加工可能会使刀具崩断，应进行半精加工来减小精加工的加工余量确保加工的质量。4.3.2 型腔半精加工半精加工在加工流程中的二次加工，减小精加工的余量让精加工刀具在加工是受力均匀能加工出较好表面质量的零件，所以半精加工在加工余量上的选择显得非常重要，对于一般精加工余量留 0.3mm 左右能得到较好的表面质量。图 4-8 型腔半精加工参数半精加工的刀具选择应在粗加工的基础上减小刀具半径，减小粗加工留下的过剩余量。台州科技职业学院 数控技术 101 蔡耀萱7图 4-9 型腔半精加工刀路与结果加工参数设置如 4-8 所示，和粗加工相比较刀路更加的密集，能在一些较小的圆角上加工到位，在刀具步距选择上应小于或等于粗加工的步距。加工
