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1、姓 名 朱涛 专 业 班 级 07精密 论 文 名 称 游戏手柄型芯的数控加工 指 导 教 师 徐炜波 毕业设计任务书专业（班）： 07精密 姓名：朱涛 课题名称、主要内容和基本要求课题名称：游戏手柄型芯的数控加工主要内容：用cimatrol绘图软件中的加工模块，制订出合理的,优化的加工工艺,生成适合华中数控加工中心读取的nc文件。加工出游戏手柄型芯。基本要求： 1. 毛胚分析 2. 装夹分析3加工工艺的制订和零件的加工4.完成毕业论文（5000字以上）进度安排周次工作内容执行情况12熟悉设计加工软件的使用3对工件进行分析制订最优加工工艺,用软件反复验证加工路径的正确性.生成加工程序.411熟
2、悉华中数控加工中心机床的使用,加工游戏游戏手柄型芯1213对毕业设计进行检查完善，毕业论文的撰写13做好毕业论文的答辩准备工作 指导教师评语 指导教师签名： 评阅教师评语 评阅教师签名： 毕业设计（论文）成绩答辩小组组长签名： 年 月 日摘 要本文对数控机床加工中的典型自由曲面加工进行了研究，以游戏机手柄的加工为实例，比较具体、形象、贴近生产的对自由曲面的实体建模，在三轴数控铣床上的加工，以及加工工艺分析进行研究。对游戏机手柄的加工分析包括装夹分析、毛胚分析和加工路径的分析。本文中的手柄通过cimatron绘图软件中的加工模块，生成适合华中数控加工中心读取的nc文件。目录1零件工艺分析11.1
3、零件三维图11.2零件的组成表面分析21.3零件结构分析21.4工艺分析22毛坯的准备32.1气割毛坯32.2铣六端面33加工工艺分析53.1零件的装夹53.2对刀53.3加工参数设定63.3.1粗加工63.3.2二次开粗83.3.3半精加工93.3.4精加工104总结115参考文献126附件126.1机械加工工艺过程卡136.2机械加工工序卡15前言在加工制造业中，一般常用的制造技术主要是数控加工制造技术，也就是所谓的NC（Numerical Control加工制作技术。NC加工制造技术在生产制造方面具有下列优点：减少加工前的准备工作：利用数控加工机床进行NC加工制作，并配合计算机辅助工具，
4、可以有效的减少家具的设计与制造、工件的设计与定位等准备工作。减少操作人员及误差：利用NC加工制作技术，可让加工机床按照设定的加工程序自动进行加工工作，以大幅度减少人力资源及认为的误差，进而提高生产的效率。提高加工灵活性：配合各种多轴数控加工机床，可在同一加工机床上对复杂的三维几何工件按照各种不同的程序进行加工制作。减少产品的检验所需的成本：NC加工制作技术可事先在计算机上模拟加工过程，以减少初次进行加工时产生错误的机会，进而降低生产成本。生产时间容易控制：数控加工机床按照所设计的加工程序进行加工动作，可准确的估计加工时间，以控制产品在生产制造上的时间。产品精度高：利用NC加工制造技术，加工机械
5、可准确的进行加工动作，配合适当的加工程序，可以提高产品精度。加工重复性好：设计的加工程序数据可重复使用，利用相同的加工条件可制造出相同的产品。因为NC加工制作技术具有上述特性，因此在模具制造业及航空航天加工业中，数控加工时所有生产技术中相当重要的一环。尤其是针对模具产品或航天零件，其几何外形复杂且精度要求高，因此更显出NC加工制作技术的特点。现今的数控加工已经发展成单一机种可进行多项加工技术及各种加工动作的综合加工中心。人们可在同一台加工机床中进行各类的加工制造工艺，甚至可以利用高级的控制技术及机器人，将各类加工中心组合成自动化加工生产线。1 零件工艺分析1.1 零件三维图使用Cimatron
6、E绘图软件，建立游戏手柄的三维模型。如下图图一图二1.2 零件的组成表面分析零件工艺性分析首先必须分析零件由哪些表面组成。任何一个零件尽管形状、尺寸、结构不同，但都是有一些基本表面（内外回转面、平面、曲面等）和特型表面（螺旋、齿面等）组成。在分析组成表面的基础上，根据基本表面和特形表面选择出限时相应的加工方法。经过观察我们的手柄三维图，可以知道它由大量曲面和极少数的平面组成。1.3 零件结构分析零件结构分析就是对零件表面的组合情况和尺寸的大小进行分析。零件结构的差异引起加工方法和方案（方法的组合）有很大的差异。游戏手柄的形体上有许多尺寸比较小的槽，数控铣床上我们没有办法加工出这些尺寸。还有一些
7、型腔我们需要它们的四个角都是90度，可是我们的铣刀都是圆柱体的因此在拐角处加工不出直角。这些铣床加工不了的我们需要用电火花机床加工。数控铣床加工与电火花加工相结合的方法加工游戏手柄。1.4 工艺分析游戏手柄的尺寸大小为206*106*60，整个工件除了底平面和四个侧平面外，其外形由713个曲面组成。零件最深处为44mm，最窄处为8mm。零件的加工要用到D16的平底刀开粗去除大部分余量，D5的平底刀进行二次开粗将因工件较窄开粗刀具进入不了加工而留下的余量去除、R2.5进行半精加工和精加工。由于工件表面比较陡峭，为保证工件表面质量，半精加工和精加工均采用平行铣削方式且夹角为45度和135度。32
8、毛坯的准备2.1 气割毛坯根据手柄的三维模型测量其尺寸为206*106*60。准备的毛坯尺寸应比各个测量尺寸大10mm20mm。毛坯使用45号钢。毛坯如下图所示图三毛坯三视图2.2 铣六端面设备:立式升降台铣床量具：深度尺、游标卡尺、三角尺加工条件：主轴顺时针旋转S=400 进给F=380步骤：1）装夹夹住两端面，铣屑四侧面中的一个。2）对刀摇动机床手柄移动工件。把工件移动至端铣刀正下方，此时端铣刀应有1/3的面积覆盖在工件表面上方铣刀位于工件的右边按下主轴正转开关，顺时针床轴移动的手柄工件向着铣刀的方向移动当工件表面距离铣刀很近时，我们应该一格一格的转动手柄。听到刀具与工件接触的声音时放开手
9、柄。将方向的自动进给打向左边按下操作面板上的快速进给按钮，使工件与铣刀间隔10左右。3）铣端面将工件向上移动3mm，方向的自动进给打向右边。开始铣屑。使用上述相同方法铣屑其余5个端面。将第一个铣好的端面作为基准，用三角尺校正保证第二个端面与其垂直。以此类推，铣屑其他端面要保证它们之间的垂直度。43 加工工艺分析3.1 零件的装夹本工件除上表面是复杂曲面构型外，其余五个表面为相互垂直的大平面。因此，使用华中数控加工中心铣床上的平口钳即可装夹。将工件毛坯轻轻地放到平口钳内，在毛坯下放置适当高度的垫片，使毛坯的上表面距离平口钳上表面约45mm。将平口钳轻轻的夹紧工件，使用三角尺校正工件的垂直度，用橡
10、胶锤轻轻的击打工件上表面，使工件垂直度符合要求。用橡胶锤用力击打扳手手柄，使夹紧工件。工件装夹俯视图和左视图如下：图四装夹位置图3.2 对刀将装有完好分中棒的刀柄装到机床主轴上，关闭加工中心的机床门。使用控制面板上的MDI功能，输入程序：S500M03按下ENTER键，主轴以500r/min的转速正转。（注：主轴转动前一定要关闭机床门，以防主轴转速过快分中棒损坏飞出加工中心伤人。）使用手控盒将分中棒移动到工件最左边中间，将分中棒缓慢下移至合适位置，慢慢移动分中棒向工件靠近，仔细观察分中棒与工件间的距离。当距离很近时，调小移动倍率，然后慢慢移动直至两者接触。这时记下显示屏上X轴的第一个值X1。同
11、样的方法测量X轴的第二个值X2和Y轴的两个值Y1、Y2。即工件坐标系X轴坐标为：x=（X1+X2）/2。Y轴坐标为：y=（Y1+Y2）/2关于z轴对刀，由于加工中需要使用多把刀具而工件上表面为曲面组成。所以不能作为z轴的对刀基准面，要使用平口钳的装夹平面为基准面。将装置粗加工的刀具移动至工件中间位置，当刀具距离表面20mm高时停止移动。这时将移动倍率调到最小，用直径为20mm的刀具刀柄在刀具下滚动，慢慢调节z轴高度使刀柄刚刚能从刀具下滚过。记录下此时z轴的值Z1。将刀具移动到装夹平面上方约20mm处，同样的方法得到此时z轴的值为Z2。将z轴抬到安全位置。经计算得工件上表面的z轴坐标为：z=Z1
12、-20。工件表面到装夹表面的距离H=Z1-Z2。将上述所得x、y、z轴的数据输入到G54和工件坐标系中。使用MDI功能，编写程序：G90G00G54X0Y0;按下ENTER键验证XY轴坐标。确认无误后，再次使用MDI功能验证Z轴坐标。注：验证Z轴坐标时，应将快速进给G00调至20%40%。并且手指要放在进给保持按钮上，当看到情况不对时立即按下此按钮，防止撞刀，毁了工件和刀具。3.3 加工参数设定3.3.1 粗加工零件进行粗加工的目的是为了去除大部分的加工余量。因此，粗加工时要尽可能的使用大的刀具。本次零件加工采用硬质合金刀具，这种刀具耐磨性好工作效率高，适合长时间不间断的加工。经分析，手柄型芯
13、最深处为44mm最窄处为8mm。所以开粗使用的d16的硬质合金刀最合适一般将抬刀的安全平面设置为高于零件表面20mm处。粗加工的余量可以设置为1mm。手柄的有些表面比较陡峭，因而加工方式选为粗加工环形铣。刀具直径较大，刀的强度较好，可以采用低转速高进给的方法提高加工效率。但Z轴方向上每次进刀量为0.50.8mm。切削量太大，加剧刀具的磨损，甚至会发生崩刀威胁自身安全。机床参数设置如下图：图五长时间的工作刀具肯定会有所磨损，此时我们要更换刀具上的刀粒。这时机床就要停止加工，更换刀粒之后重新将Z轴对刀，为了不将重头开始将换刀之前的程序空走一遍浪费时间。我们可以使用“刀路参数”中的“限制Z轴”选项，
14、将“缺省参数”更改为“仅底部”设置Z值最小值为换刀时的Z值。下图为粗加工的刀具路径图：图六3.3.2 二次开粗由于粗加工使用的刀具比较大，工件上较窄的部位仍然留有很多余量。为了不影响后续的半径加工,精加工,所以需要进行二次粗加工去除多余的余量。二次粗加工的创建是在粗加工的刀具基础之上，且其加工刀具直径要小于粗加工的刀具，根据余量最多部位的尺寸确定刀具大小。本次加工选用D5的平头刀。二次开粗的创建过程为：刀具路径-主选择体积铣-子选择二次开粗。加工余量留0.3mm。由于加工的刀具半径比较小，刀具的强度较小。因此要采用高转速低进给的原则。安装刀具时，要尽可能的将刀具装入刀柄内，以防加工中刀具的摆动影响加工质量减少刀具的使用寿命。机床参数设置如下图：图七下图为二次开粗的路径图：图八3.3.3 半精加工半精加工使用R2.5
