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1、 四川信息职业技术学院机电工程系毕业设计 目 录绪 论21 饮水机上盖零件图与工艺分析41.1 饮水机上盖的零件图41.2 饮水机上盖零件的分析41.3 零件工艺性分析52 饮水机上盖的曲面建模92.1 CimatronE6.0的启动92.2 CimatronE6.0工作界面介绍92.3 基准102.4 草图建立112.5 创建实体112.6 编辑实体112.7 零件建模过程123 分模153.1 快速断开153.2 创建分模线与分模面163.3 创建新毛坯173.4 输出模具部件194 NC编程214.1 CimatronE NC 编程的工作环境214.2 CimatronE编程的操作步骤2
2、3致 谢32参考文献33绪 论此次的毕业设计是利用CimatronE软件来设计和加工零件的,Cimatron是业界公认的最优秀的CAD/CAM软件之一,也是目前在模具行业应用最为广泛的CAD/CAM软件之一。它具有满足一般加工所需要的各项功能；有人性化、智能化的特点，有刀路计算快、NC文件短等优点，并且其编程操作简单易用。数控编程是一项实践性很强的技术，对软件的使用只是数控编程中的一个部分。此软件具有的特点是：先进性、实用性、逻辑性强；所以它更有助于我们把零件的实体建模与加工很好的结合在一起，同时也能使我们把产品的加工工艺和加工流程熟练掌握和了解。本次设计的课题是“饮水机上盖的建模与加工”,它
3、属于数控编程中的模具设计,它能把我们学的专业知识紧密的联系起来。本次设计共包含四大部分，第一部分零件的工艺分析。第二部分为CimtronE软件的基本介绍与零件的建模。第三部分零件的分模。第四部分零件的加工过程。此零件属于多曲面类零件，此类零件的加工面不仅不能展开为平面，而且它的曲面与铣刀始终为点接触。加工此类零件一般采用多坐标数控铣床，由于此零件形状结构复杂，故选用数控加工中心。此零件属于曲面的铣削加工，它对工件表面的加工质量要求较高，在设计中要合理地选取产品的加工方案，为此该零件在设计中将会对它的加工过程和工艺分析做重点介绍，其次由于此零件是作为日常生活用品的，它的造型是否美观、合理又是设计
4、者所必须要考虑的，这也是在建模时要作重要介绍的。在这次的设计中由于本人水平有限，书写有错漏之处在所难免恳请读者对书中的不足提出宝贵意见和建议，以便我不断改进。同时我觉得此次的练习和学习也让我确实学到了不少知识，我会在今后的工作和生活中将不断提高和改进。编者： 2008年6月第 2 页 (共 32 页)1 饮水机上盖零件图与工艺分析1.1 饮水机上盖的零件图该零件选用的毛坯尺寸为240140（零件的壁厚度为3mm），选用的材料为45号钢。零件图如图1-1所示。图1-1 零件图1.2 饮水机上盖零件的分析1.2.1 饮水机上盖零件的三维模型本次制作饮水机上盖的效果，如图1-2所示：DCBA图1-2
5、 三维模型饮水机是一种常用的家电用品，它上盖的加工精度要求不高，但是为了外形美观和表面光洁，它的表面质量和粗糙度要求较高。饮水机的上盖是由许多曲面构成的，曲面与曲面之间的过渡连接要求光滑，边界采用倒圆角，以防止擦伤人。饮水机上盖是塑料制件，且为大批量生产，则应为注塑加工而成。这就要求有相应的一套模具，即先加工出配套的模具产品。而模具的模架部分是可以购买的，我们只需要加工其模仁部分。饮水机上盖是一头大一头小，有一定斜度的制件，这样设计有利于模具注塑成形后的脱模，将加工、装配好的模具安装到塑料注塑机上，进行塑料的注射、保温、保压、冷却、脱模，使其成为塑料制件。众所周知，模仁分凸模和凹模部分，本次设
6、计只完成凸模的加工。1.3 零件工艺性分析该零件表面主要是由圆弧组成，曲面与曲面之间的过渡连接要求光滑。曲面表面粗糙度要求较高，本次设计只加工凸模，所以分模设计相对来说要简单一些。但零件加工时需分为粗、半精、精加工三个阶段，以保证表面粗糙度要求。同时要以底面为定位基准，以便提高装夹精度。零件材料为45号钢，调质处理。毛坯外形规则，用平口钳进行装夹。1.3.1 设备的选择该零件加工表面要求较高，用普通机床加工，工序分散，工序数目较多。采用加工中心可以将普通机床加工的多个工序在一个工序中完成，提高生产率，降低生产成本，因此选用加工中心。1.3.2 工件的装夹该零件毛坯的外形从整个实体来说不便于装夹
7、，但是经过分为凸凹模后易于装夹。在铣削外轮廓时，装夹应以毛坯的下表面作为定位基准，毛坯外形规则，用平口钳进行装夹；此零件可在一次装夹好后直接进行加工至结束。1.3.3 工艺步骤的安排（1）工序1：粗加工，由于饮水机上盖型芯的成型尺寸与毛坯尺寸相差较大，因此粗加工时需去除的材料较多，利用粗加工可以一次性去除大部分多余材料，这样可以提高加工效率且不会对零件的加工精度产生影响。用24R6的立铣刀进行全部的粗加工。（2）工序2：半精加工，因该零件的C部分是圆弧，且尺寸不大，粗加工留的余量相对较多，C部分需要去除的余量如果用直径太大的刀具无法完成切削任务，所以用16R3的立铣刀对该零件进行A、B、C部分
8、的半精加工。（3）工序3：精加工，因为此零件上部（B部分）侧壁较为陡峭，而顶部相对平缓，在曲面铣精铣所有的加工中无法对较为陡峭的侧壁进行精加工，所以先用R5的球头铣刀对其进行垂直铣的精加工来切除B部分的所有余量。（4）工序4：精加工，因半精加工后A、C、D三个部分还有一定的余量，需要切除这些余量才能达到加工要求，且考虑到C部分不能用直径太大的刀具，所以用R5的球头铣刀对所有进行精加工。（5）工序5：精加工，因A、D部分是平面，用球头铣刀铣无法达到加工要求，所以用10的刀来加工。表1.2 曲面零件数控加工工序卡片单位名称四川信息职业技术学院产品名称或代 号零件名称零件图号饮水机上盖01工序号程序
9、编号夹具名称使用设备车间平口虎钳数控中心工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速rmin-1进给速度/mmmin-1背吃刀量/mm备注1粗铣全部外表面T0124R62500120042半精铣全部外表面T0216R32800100023精铣B面T03R530006000.54精铣A、C、D面T03R530005000.35精铣A、D面T041035005000.3编制审核年 月 日共 页 第 页1.3.4 刀具的选择加工中心使用的刀具由刃具和刀柄两部分组成。刃具部分和通用刃具一样，在此加工过程中考虑到经济性和加工效率选用硬质合金刀，即可满足加工要求。如下表即为加工饮水机上盖的数控刀具卡片。表1
10、.3曲面零件数控加工刀具卡片产品名称或代号零件名称饮水机上盖零件图号01序号刀具编号刀具规格名称数量加工表面备注1T0124R6铣刀1A、B、C、D自动2T0216R4铣刀1A、B、C、D自动3T03R5球头铣刀1B自动4T03R5球头铣刀1A、B、C、D自动5T0410立铣刀1A、D自动1.3.5 加工路线的确定、应能保证零件的加工精度和表面粗糙度的要求。此零件主要是对零件的表面加工质量要求较高，所以一般在铣削曲面外轮廓时，刀具在切入工件时应避免沿零件外轮廓的法向切入，而应沿外轮廓曲线延长线的切向切入，以避免在切入处产生刀具的刻痕而影响表面质量，保证零件外轮廓曲线平滑过渡。同理，在切离工件时
11、，也应避免在工件的轮廓处直接退刀，而应该沿零件轮廓延长线的切向逐渐切离工件。、为提高工件表面的精度和减小表面粗糙度，可以采用多次走刀的方法，且精铣时宜采用顺铣，以减小零件被加工表面粗糙度的值。、应使走刀路线最短，减少刀具空行程的时间，有利于提高加工效率。、应使数值计算简单，程序段数量少，以减少编程工作量。1.3.6 切削参数的选用主轴转速与切削速度之间的关系是=1000Vc/（Dc）式中Vc为刀具的切削速度（m/min），n为主轴转速（r/min），Dc为刀具直径（mm）。刀具进给速度和主轴转速、刀具齿数之间的关系是Vf=fznZn式中：Vf是刀具的进给速度（mm/min）；fz是刀具的每齿进
12、给量（mm），n是主轴转速（r/min），Zn是刀具的齿数。一般切削用量的选择方法是：先选择背吃刀量，其次选择进给速度，最后确定切削速度。背吃刀量的选取主要由加工余量和表面质量的要求决定的，一般分为粗铣、半精铣、精铣三步进行。进给速度的选取要根据公式：Vf=nf （f为进给量）的关系来确定，其次要根据零件的表面粗糙度、加工精度要求、刀具及工件材料等因素，参考切削用量手册或通过选取每齿进给量fz，根据公式：f=zfz计算出。切削速度的选取与刀具的寿命、每齿进给量、背吃刀量及铣刀齿数成反比，与铣刀直径成正比。为提高刀具寿命允许使用较低的切削速度，但是加大铣刀直径则可改善散热条件，可提高切削速度。2
13、 饮水机上盖的曲面建模2.1 CimatronE6.0的启动(1) 从“开始”菜单中启动CimatronE6.0用鼠标依次单击“开始”“所有程序”CimatronE6.0选项，如图1-3所示，可以直接进入CimatronE6.0的工作界面。(2) 从CimatronE6.0控制面板中进入CimatronE6.0用鼠标依次单击“开始”“所有程序”CimatronE6.0CimatronE Control Panel选项，系统将打开CimatronE6.0控制面板，在控制面板的Main Menu（主菜单）中单击CimE6.0图标即可打开CimatronE6.0的工作界面。(3) 直接双击ELT文件
14、打开CimatronE6.0通过双击后缀名为ELT的文件，可以打开CimatronE6.0，并且将直接打开该文件。(4) 从桌面快捷方式启动CimatronE6.0安装CimatronE6.0软件时，系统将自动在桌面上建立一个快捷方式，其名称为CimatronE6.0，如图1-5所示。双击该桌面快捷方式，即可进入CimatronE6.0的工作界面。2.2 CimatronE6.0工作界面介绍(1) 标题栏在CimatronE6.0工作界面中，窗口标题栏的用途与一般Windows应用软件的标题栏用途大致相同，主要用于显示软件版本和当前正在操作的文件名。(2) 菜单栏菜单栏包含了CimatronE6.0软件所有主要的功能。系统将所有的指令或者设定选项予以分类，分别放置在不同的菜单项中。(3) 工具栏工具栏位于菜单栏下面，它以简单直观的图标来表示每个工具的作用。单击图标按扭就可以启动相应的CimatronE6.0软件功能，相当于从菜单栏逐级选择到的最后命令。(4) 绘图区绘图区是以窗口的形式呈现，占据了屏幕的大部分空间。绘图区是Cimatron E的工作区，可用于显示绘图后的图素、刀具路径结果等。(5) 特征树
