手机外壳凸凹模型腔造型与数控加工设计【毕业论文答辩资料】

需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 目 录 摘要 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 现状分析和材料选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45 钢概述 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 钢用途 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 45 钢化学成份 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .45 钢物理性能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 钢力学性能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 钢疲劳性能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 钢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 钢断裂韧性 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2 加工工艺分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 铣削方式和铣刀直径选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 切削用量的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9 刀具几何角度的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 零件形状分析 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .数控加工工艺 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 热处理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .加工 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 焊接 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14 处理规范及金 相组织 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 刀具材料选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .削速度公式 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 具材料必需满足的条件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 用工具材料 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 艺性能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .磨削性能 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 金属切削过程和切削液的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 45 钢切削 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 积屑瘤 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 7 表面硬化 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 铣削时的切削力 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1 8 削液的选择 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 夹具 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 机模具加工 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .模工作设定参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .模工作设定参数 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 成造型实体手机凸模图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21 成造型实体手机凹模图 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 8 加工程序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .凸模加工程序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 凹模加工程序 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 9 致谢 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36 10 参考文献 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 摘 要 二十一世纪是一个信息高度发达的社会，随着人类文明的不断进步，这个态势必将旷日持久下去。在新的大社会环境下，我们要立足长远，对科学文化知识的掌握显得尤其重要。毕业设计是对每个毕业生知识学习的一项综合实践，让我们初步的接触到实际应用，从而也使我们大脑中存在着一个客观实体。 本书是对 机模具的初步制造加工过程的概述，目前我国的手机用户率是 27%，这个数字必将与日俱增。而 机以设计美观、时尚、耐用占据了市场的很大份额， 因此它的制造、销售前景是大为可观的。 在本书中，以手机模具加工成形为主线，同时介绍了毛坯材料的选择，由材料的力学性能、化学性能以及物理性能等确定热处理，还有夹具、刀具和刀具材料的选择，以及加工工艺分析和最终的由 工成实体。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 1 现状分析和材料选择 选择合理性的标志，应是在满足零件的性能要求的条件下最大限度地发挥材料潜力，做到既要考虑提高材料强度的使用水平，同时也要减少材料的消耗和降低加工成本。同时要适应加工设备条件而设计加工工艺。选择的一般原则，首先需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 是满足 零件使用性能的前提下，现时考虑工艺性、经济性。只要根据我国的资源情况尽量选择材料。 综合考虑，手机 100 模具采用常用的中碳优质钢 45 钢 5 钢概述 45 钢是机械制造中广泛使用的中碳优质碳素钢，淬透性较低，水淬容易变形和开裂，经适当热处理后具有高的强度，通常在调质或正火状态下使用。为了保证有必要的韧性，并消除其残余应力，应在淬火再回火后成索氏体。该钢具有良好的切削加工性能，冷变形塑性中等，钢丝可供冷镦。可焊接，但焊接前需预热，焊后需退火处理。 5 钢用途 45 钢可用以制造强度要求 高的零件，为使零件表面有良好的耐磨性，需要进行高频或火焰表面淬火。 5 钢化学成份 表一 45 钢化学成份 技术条件 C n S P i 5 钢物理性能 表二 45 钢物理性能 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 密度， t/ 点， 临界点 1433 721(724) 778(780) 723(751) 619(682) 温度 , 室温 100 200 300 400 500 弹性模量 E,105 导率 ,W/(m k) 48 45 44 40 39 38 线膨胀系数 1，10 20之间） 松比 热容 c,kJ(K) 变模具 G， 104阻率 ,10 m 扩散率， 10s 5 钢力学性质 表三 45 钢力学性质 热处理 s, b, 5,% ,% , b, 50正 377 624 75 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 火 840水淬 ,560回火 501 710 52 216 539 737 45 206 515 759 61 223 热处理 s, b, 5,% ,% , b, 40油淬 ,510回火 716 934 54 528 829 850油淬 ,450回火 803 970 0 313 度800250 355 600 16 40 39 未热处理 229退火197 14 35 5 钢疲劳性 表四 45 钢疲劳性 热处理 试样形状 指定存活率下的疲劳极限 定寿命 107 次） 50% 90% 95% 99% 850正火 圆柱形 249(S=242 240 237 233 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 漏斗形R=75 85(S=274 271 265 258 缺口R=t=2 161(S=151 148 143 137 840水淬 ,560回火 漏斗形R=75 89(S=376 373 366 359 缺口R=t=2 212(S=200 197 190 183 840水淬 ,510回火 圆柱形 405(S=380 373 361 334 缺口R=t=2 266(S=254 251 244 231 850油淬 ,450回火水冷 圆柱形 433(S=415 409 400 389 缺口R=t=2 282(S=268 265 257 250 A=A= A=2 A=600 A=1 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 A= 400 A=00 0 200 400 600 图一 45 钢的 5 钢断裂韧性 表五 45 钢断裂韧性 化学成份 热处理 k,J/:4015水淬火 146028火 1550 4547 2630 2 加工工艺分析 削方式和铣刀直径选择 为便加工效率应有 2/3 的直径与工件接触，即铣刀直径等于被铣削宽度的 铣时，使用这个刀具直径与直径切削宽度的比，保证切入工件时有非常适需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 合的角度。如果不能肯定机床是否有足够的功率来维持铣刀在这样的比率下切削，可以把轴向切削厚度分两次或多次完成而尽可能保持铣刀直径与切削厚度的比值 ，如图 (a)所示，用直径比铣削宽度稍大的铣刀进行对称是次好方案 (b),用大直径铣刀进行对称是不好方案（ c） ,用大直径铣刀进行逆铣是最差方案（ d） ， 如下图所示（ 图二 ） 削用量的选择 影响切削用量的选择因素很多主要不有：刀具材料及几何参数，工件材料及加工要求，机床、刀具、夹具、系统的刚度；机床的效率，生产率及经济性等，任何刀具材料都有其适应的切削速度，将切削速度和进给量适当组合可以收到好的效果，但这只是预先选择的最适宜的铣削条件而非最佳的切削条件。 具几何角度的选择 根据经验 ，在机床效率不足时，正确选择刀具的几何角度，也能扩大低功率机床的生产能力，按传统，加工铸铁的铣刀带有负的轴向和径向前角（双负角铣刀），这种负的几何角度提供了一个刀片主体与支撑的强劲刀刃，使刀刃比较牢固，相反，正确铣刀轴向正前角刀径向负前角 /切削平稳也降低了机床功率要求，能高效率铣削铸铁，更便于采用先进刀具材料，根据刀片的牌号和用途。铣刀刀片的刃口可以是锋利的，也可以是磨出 倒棱，以需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 防刀刃在高速下被切屑打坏。 件形状分析 a)图三 凸模工程图 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 b)图四 凹模工程图 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 a. 由模具三视图可知，手机凸模和凹模的主要结构是多个曲面组成的凸型曲面和凹型型腔型腔四周的斜平面之间用半径为 圆弧面过渡，在模的底平面上有一个四周为斜的锥台。凹模上部型腔为锥面用于压边，模具的外部结构较为简单，为标准长方体，但是凸模因为表面生成手机按钮实需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 际上是由几个小模具组成的，加工较为复杂，分几次加工，以保证加工精度和模具的可用性。 控加工工艺设计 本工件的结构采用方式是立式加工 工件材料为 45# 钢，长方体毛坯的四周表面已经加工到尺寸，模具的初始状态是实心体。 上述情况确定本工件的加工工艺路线为： 粗加工整个型腔，去除大部分加工余量。 精加工上凹槽和精加工凸模按钮四周。 精加工下凹槽和凸模表面 精加工底部锥台四周表面。 精加工上下凹槽和凸模表面。 工件直接安装在机床工作台表面上，用两块压板压紧，模具中心为工件做标系 X、 Y 的原点，上表面为工件坐标的 Z 零点 . 根据加工工艺，凸模表面粗加工选用等高外形 7刀，选用 4刀对凸 模表面半精加工，最后用 4刀进行残料清角。 凹模型腔粗加工选用 7刃立铣刀，上凸模加工用 4面球刀，最后用 4刀对所有曲面残料清角。 表六 数控加工工序卡片 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 （ 2T） 数控加工工序卡片 产品名称或代号 零件名称 材料 零件图号 工序号 程序编号 夹具名称 机模具 45#钢 使用调设备 车间 001 液压虎钳 立式数控铣床 数控中心 工序号 工步内容 刀具名称 半径补正 刀长补正 进给率 主轴转速 凹模加工工艺 1 曲面粗加工 放射状 刀 21 2 200 2000 2 曲面精加工 浅平面加工 刀 22 3 300 2000 3 曲面精加工 残留清角 刀 22 3 500 3000 凸模加工工艺 1 曲面粗加工 等高外形 刀 21 2 200 2000 2 曲面精加工 浅平面加工 刀 22 3 300 2000 3 曲面精加工 残留清角 刀 22 3 500 3000 3 热处理 加工 由于 45 钢本身具有缺陷，如裂纹、折叠、 疤痕、氧化脱碳和锈蚀等，这也是造成质量不高和寿命短与早期失效的致命原因，为了提高模具的使用寿命，可以需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 通过热处理来改变。热处理分为退火、淬火、回火等，由于手机模具采用的是 45钢，为了提高它的硬、耐磨性和经济性选用回火。 因为回火是淬火钢在相变点以下的温度下进行再加热、使碳化物析出、消除淬火结晶畸变、增加韧性，或使残余奥氏体分解、使工件变成较稳定状态的热处理方法，因此回火作为最终热处理是不应再有缺陷的重要工艺。 钢的淬火组织是由马氏体加残余奥氏体和碳化物等所组成的，可是在常温下，马氏体处于含碳过饱和状态，奥氏体 是不稳定组织，因此，在回火再加热时，能看到分解成稳定的铁素体加碳化物，回复到平衡状态的现象。这种变化随着温度和时间的增加呈连续的变化。 观察这种组织变化过程时，可按照回火温度的增高分为四个阶段。 （ 1） 回火第一阶段 第一阶段是 70200，淬火马氏体分解成低碳马氏体和碳化物并消除内应力。这种变化在接近 200时就加快了，在它以下的温度就缓慢了。 （ 2） 回火第二阶段 在第二个阶段，在 200300下残余奥氏体分解成马氏体的变化，第二阶段的一部分过程在第一阶段中同时发生变化，这时生成了二次马氏体，若不进行再回火，韧性 就要受影响。 （ 3） 回火的第三阶段 在 250以上的第三阶段中，在第一、第二阶段生成的马氏体加转变成铁素体加（渗碳体），随着温度增高发生连续的软化过程。 （ 4） 回火的第四阶段 第四阶段是含有 V、 W 等碳化物生成元素的合金钢，在约 500以上的置换形扩散自由进行的温度下，伴随有稳定的碳化物析出和扩大的变化。 综上所述，为了适应手机模具所具有的性能应把回火控制在第三阶段，温度控制在 250附近。虽然回火温度重要，但回火保温时间也会对所得的结果产生显著影响，所以必须慎重加以考虑。为了不致错误地决定回火保温时间，必须掌需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 握保温 时间与温度的关系，回火温度均匀后的保温时间与零件的大小无关，绝对值由钢种决定，但是，实际上必须考虑与温度有关联的变化，所以这里的保温时间定为 30 分钟。 4 刀具材料选择 削速度公式 000 n 工件（或刀具）转速 d 工件（或刀具）直径 具材料必需满足的条件： a) 高的硬度 b) 足够的强度和韧性 c) 良好的耐磨性 d) 较好的耐热性 e) 良好的工艺性 用工具材料： 主选高速钢，牌号 度 270，耐热温度 540600，抗弯强度 艺性能 可冷热加工成形，工艺性能好，需经热处理，磨削性能好，但高矾类较差。 削性能 耐磨性好，可用普通刚砂轮磨削 综上所述选用平刀，球刀，平刀的刀头是可换的，加工不同部位时，应选用不同刀头。 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 5 金属切削过程和切削液的选择 在金属切削过程中，当切削沿进给方向接触工件的一瞬间，刀具把工件上的一部分金属切下来，使部分金属成了切屑。在这一过程中就会出现各种物理现象（如切削热、刀具磨损等）和许多问题（如积屑瘤、表面硬化和振动等）。 5 钢切削 ，切削种类属于带状切屑。 特征：内表面与刀具 前面接触的面光滑，外表面呈毛茸状，有剪切的条纹。 形成条件：加工塑性材料，切削速度较高，刀具前角较大。 优缺点：切削力被动下，加工表面光洁。但切屑会缠绕在工件表面上，拉毛加工表面，同时还会损坏刀具的刀刃，伤害操作者。 屑瘤 （ 1）形成原因：切削塑性材料时，在高温高压下，切屑与刀具前面发生磨擦，当磨擦力大于切屑底层（内表面）金属分子结合力时，一部分切屑滞留在刀具刀刃附近而形成积屑瘤。（ 2）特点： a、积屑瘤很不稳定，时生时灭，其次数达每秒钟几十次到几百次，因此易引起振动。 b、积屑瘤的结构组织既不与 工件材料相同，又不与刀具材料相同，硬度比原工件材料高 23 倍，因此可以保护刀刃，代替刀刃进行切削。一般说来，粗加工时利多弊少，精加工时利少弊多。 （ 3）影响因素： a、切削速度，较低（ 25r/较高（ 70r/削速度不易产生积屑瘤，中速（ 1520r/易产生。 b、刀具前角：增大前角，使切屑变形减小，可以减少积屑瘤产生。 c、冷却润滑液：加足够的冷却润滑液可以减少磨擦和积屑瘤产生。 （ 4）消除方法 a、 精磨或研磨刀前面和后面； b、 采用较高或较低的切削速度； 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 c、 采用较大的前角，应用负倒棱配合 ； d、 使用足够的冷却润滑液； e、 减少主偏角和进给量 面硬化 （ 1）形成原因：切削塑性材料时，由于刀具刃口不是绝对锋利（有 它对另工表面有一定挤压作用，使加工表面剧烈变形而形成表面硬化。 （ 2）特点：硬化后的表面其硬度比原来高 倍，深度达 面粗糙度和疲劳强度下降，使下道工序的刀具极易磨损。 （ 3）影响因素： a、刀具刃口质量，经过研究磨刃圆弧半径很小的刀具可以减少表面硬化程度； b、工件材料，塑性和韧性大的材料容易硬化； c、表面挤压情况，对 加工表面挤压愈严重，表面易硬化； （ 4）消除方法： a、使用极为锋利的刀具，即刀刃圆口半径尽量小，不要用钝刀切削； b、切削时不要在中途停止进给； c、增大车刀前角和后角； d、选用较高的切削速度。 削时的切削力 铣削时的切削力 用下面近似公式计算： F B z/中 铣削时的主切削力 加工材料影响的系数 吃刀量 每齿进给量 B 铣削宽度 z 铣刀齿数 需要购买对应 纸 咨询 14951605 买对应的 纸 14951605 或 1304139763 D 铣刀直径 削液的选择 极压乳化液 ，常用 3 号乳化油加水稀释成乳化液。极压润滑性能好，其他性能一般。 6 夹具 夹具，尤其是机床夹具，在机械