下模板-冲裁模具数控加工工艺设计及编程-数控技术专业类毕业论文

题目：冲裁模具数控加工下模板摘 要当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变的市场的适应能力和竞争能力。数控技术是现代制造技术的基础，综合了计算机技术、自动控制技术、自动检测技术和精密机械等高新技术。数控机床的出现所带来的具大效益，引起了世界各国科技界和工业界的普遍重视。数控加工和数控设备的应用也是呈现突飞猛进之势社会上对掌握数控技术的应用技能型人才需求越来越大，特别是对掌握数控加工技术的复合型人才需求量更大。因此，为适应这种形势，实施了本次毕业设计。本次毕业设计的目的主要在于使我们适应科学技术突飞猛进，现代机械产品高精度、高自动化和高可靠性，具有机电结合和多科学技术结合的特点。不仅让我们更全面的了解了数控加工特别是数控铣削加工，同时也使我们更熟练的使用CAXA制造工程师、Auto CAD，用计算机通过RS232接口传输数据等广泛的零件加工所涉及知识，使我们成为能够独立从零件制图、工艺分析到加工出完整零件的多方面知识的人才。关键字计算机技术数控加工零件制图ABSTRACT Now the various countries manufacturing industry widely usesthe numerical control technology, sharpens the manufacturing capacityand the level, enhances to the dynamic changeable market adaptivenessand the competitive ability. The numerical control technology is the modern manufacture technologyfoundation, synthesized the computer technology, the automatic controltechnology, the automatic detection technology and the precisionmachinery and so on the high-tech. The numerical control engine bedappearance brings a big benefit, has caused the various countriesscientific and technical circles and the industry generally takes. The numerical control engine bed appearance brings a big benefit, hascaused the various countries scientific and technical circles and theindustry generally takes. The numerical control processing and thenumerical control equipment application also is presents progresses byleaps and bounds in the potential society to grasp the numericalcontrol technology the application skill talented person demand moreand more in a big way, specially to grasps the numerical controlprocessing technology the compound talented person demand quantity tobe bigger. Therefore, for adapts this kind of situation, has implemented thisgraduation project.This graduation project goal mainly lies in causes us to adapt thescience and technology to progress by leaps and bounds, the modernmechanical product high accuracy, the high automation and theredundant reliability, have the mechanical and electrical union andthe multi- science and technology union characteristic. Not only let we more comprehensive understanding numerical controlprocessing specially is the numerical control 铣削 processing,simultaneously also caused us skilled to use CAXA To make Engineer,Auto CAD, and so on the widespread components processing involvedthe knowledge with the computer through the RS232 connectiontransmission data, caused us to become can independently from thecomponents charting, the craft analyze to processes the completecomponents the various knowledge talented person.KEY WORDSComputer TechnologyNumerical Control Machining Part Drawing目 录摘 要1引言1第一章 华中世纪星（HNC-21/22T）概述与原理21.1华中世纪星（HNC-21/22T）概述21.2华中世纪星（HNC-21/22T）原理3第二章 数控加工工艺分析42.1简单介绍数控加工工艺流程42.2下模板的工艺分析42.3确定加工顺序及走刀路线52.4刀具夹具的选择52.5切削用量的选择626下模板的几何造型727轨迹仿真928数控零件加工10第三章 立体图形11第四章程序12第五章模具装配15总结16参考文献17致谢18引言进入了21世纪，我国制造业在世界上所占的比重越来越大，随着我过逐渐成为“世界制造业中心”进程加快，制造业的主力军技能人才，尤其是高级技能人才的严重缺乏已成为制约我国制造业快速发展的瓶颈。高级蓝领出现短层的消息屡见不鲜。随着科学技术的迅猛发展和市场需求的变化以及竞争的加剧，特别是我国加入WTO，作为世界制造业中心，传统的制造技术发展到了一个崭新的阶段。传统制造技术不断吸取机械、电子、信息、计算机、材料及现代管理等技术成果，并将其综合应用于产品整个生命周期，成为“市场一设计一制造一市场”的大的生产制造系统。在生产制造系统中，各个专业学科相互交叉、融合，淡化甚至消除其界限，其总的目标是以满足市场的要求为战略决策的核心，以取得理想的技术经济效果。科学是财富，操作技能也是财富，而且是重要的财富。机械制造业是科技密集型的行业，机械行业职工队伍中一半以上是技术工人。技术工人的素质如何直接关系到能否振兴和发展我国机械工业。优秀的技术工人是企业各类人才中至关重要的一个组成部分，如何使其成为技术过硬、技术精湛的能工巧匠，是关系到企业能否保证产品质量、提高生产效率、降低物质消耗，使企业在激烈的市场竞争中立于不败之地的重要因素。技术工人的劳动是科技成果转化为生产力的关键环节，是经济发展的重要基础。第一章 华中世纪星（HNC-21/22T）概述与原理1.1华中世纪星（HNC-21/22T）概述华中世纪星（HNC-21/22T）是一套基于PS的车床CNC数控装置，是国家八五、九五科技攻关重大科技成果华中I型（HNC-21/22T）高性能数控装置的基础上，为满足市场要求，进一步开发的高性能经济数控装置。HNC-21/22T采用彩色LCD液晶显示器，内置是PLC，可与多种伺服驱动单元配套使用。具有开放性好、结构紧凑、集成度高、可靠性好、性能价格比高、操作维护方便的特点。“世纪星”系列数控系统HNC-21/22T采用先进的开放式体系结构，内置嵌入式工业PC，配置7.7/或10.4/彩色液晶显示屏和通用工程面板，集成进给轴接口、主轴接口、手持单元接口、内嵌式PLC接口于一体，支持硬盘、电子 等程序存储方式以及软驱、DNC、以太网等程序交换功能、具有低价格、高性能、配置灵活、结构紧凑、易于使用、可靠性高的特点。二、基本配置（1）数控单元a) 工业控制机中央处理器板（CPU BOARD）：原装进口嵌入式工业PC机；1中央处理单元（CPU）：高性能32位微处理器；2存储器（DRAM RAM）：8MB RAM加工缓冲区；3程序断电存储区（Flash ROM）：8MB；显示器：7.7彩色LCD（分辨率为640X480）；硬盘：可选；软驱：1.4M3.5；RS232接口：RS232；网络接口：以太网接口。b) 控制轴数：2轴，最大至4轴；c) 伺服接口：数字量、模拟量接口和串行口，可选配各种脉冲接口、模拟接口交流伺服单元或步进驱动单元，及串行接口HSV-16系列交流伺服驱动单元；d) 开关量接口：输入40点，输出32点；e) 其他接口：手摇脉冲发生器接口、主轴接口、远程输入、输出接口;f) 控制面板：防静电膜标志机床控制面板MCP；g) MPG手持单元：4轴MPG一体化手持单元；h) NC键盘：包括精简型mdi键盘和F1F10十个功能键；i) 软件：华中世纪星高性能车削数控系统软件。（2）进给系统HSV-16系列交流永磁同步伺服驱动与伺服电机；各种步进电机驱动单元与电机；各种模拟接口、脉冲接口伺服电机驱动系统。（3）主轴系统接触器+主轴电机；变频器+主轴电机；主轴伺服单元+主轴电机。1.2华中世纪星（HNC-21/22T）原理PLC的作用：PLC主要完成与逻辑运算有关的一些动作，没有轨迹上的具体需要，辅助控制装置完成机床响应的动作，如工件的装夹，刀具的更换，冷却液的开关等一些辅助动作；它还接受机床操作面版的指令，一方面直接控制机床的动作，另一方面将一部分指令送往CNC用于加工过程的控制。PLC的功能：1机床操作面版控制将机床操作面版上的控制信号直接送入PLC，以控制数控系统的运行。2机床外部开关输入信号控制将机床侧的开关信号送入PLC，经逻辑运算后输出给控制对象。这些控制开关包括各类控制开关、行程开关、接近开关、压力开关和温控开关等。3输出信号控制PLC输出的信号经强电柜中的继电器，接触器，通过机床侧的液压或气动电磁阀，对刀库、机械手和回转工作台等装置进行控制，另外还对冷却泵电动机、润滑泵电动机及电磁制动器等进行控制。4伺服控制控制主轴和伺服进给驱动装置的使能信号，以满足伺服驱动的条件通过驱动装置，驱动主轴电动机，伺服进给电动机和刀库电动机等。5报警处理控制PLC收集强电柜、机床侧和伺服驱动装置的故障信号，将报警标志区中的相应报警标志、位置位、数控系统便显示报警号及报警文本以方便故障诊断。6软盘驱动装置控制有些数控机床用计算机软盘取代了传统的光电阅读机。通过控制软盘驱动装置实现与数控系统进行零件程序、机床参数、零点偏置和刀具补偿等数据的传输。7转换控制有些加工中心的主轴可以立/卧转换，当进行立/卧转换时，PLC完成下述动作：1）切换主轴控制接触器。2）通过PLC的内部功能，在线自动修改有关机床数据位。3）切换伺服系统进给模块，并切换用于坐标轴控制的各种开关、按键等。PLC输入连接PLC是一种数字运算电子系统，专为工业环境下运行而设计输入转换端子上的24V接24V电源，100接24V电源，X00接X轴+限位，X01接X轴-限位，X02接Z轴+限位，X03接Z轴-限位，X04接Z轴回零，X05接X轴回零，X06接开关，接线端子K1（是手摇选择X轴），X07接开关接线端子，K0（是手摇选择Z轴），X11、X12、X13、X14是控制1号刀、2号刀、3号刀、4号刀一起与刀架相连X17、X20接伺服驱动器分别表示电源ON伺服准备好X22接交频器故障输入X23与PLC输入端的X23相连表示外部运行允许。输入转接端子上的331、100与步进驱动器上的331、100相连506、505、509与主轴变频器上的505、506、509表示接到继电器上的111、112分别表示刀架正转反转（刀架正转表示换刀，刀架反转表示锁紧）127接X轴限位开关。第二章 数控加工工艺分析2.1简单介绍数控加工工艺流程1) 选择适合在数控铣床上加工的零件，确定工序内容。2) 分析被加工零件的图纸，明确加工内容及技术要求。3) 确定零件的加工方案，制订铣削加工工艺路线，如划分工序安排加工顺序，处理与非数控加工工序的衔接等。4) 数控铣削加工工序的设计，如选取零件的定位基准，夹具方案，确定工步的划分，刀具选择和确定切削用量等。5) 数控铣削加工工序的调整，如选取对刀点，换刀点，确定刀具补偿和确定加工路线。2.2下模板的工艺分析零件的加工部分由不完全对称方孔、圆孔、凸起组成。零件的外型轮廓150*150*30，还包括18内孔、20内孔、21*16方孔、4个6定位孔以及4个6螺纹孔。零件材料为45#钢。首先，确定工艺基准：两个对角内孔及方孔为工艺基准。由于该零件是组合件所以要保证下模板与凹模、上模坐的装配尺寸，同时更要保证公差配合以及零件的几何形状和测量的稳定行防买内考虑，应采用中心定位先加工孔然后以孔定位加工轮廓。2.3确定加工顺序及走刀路线确定加工顺序及走刀路线要遵循以下几点原则：1寻求最短加工路线2最终轮廓一次走刀完成3选择切入切出方向4选择工件在加工后变形小的路线。零件的加工部分由不完全对称方孔、圆孔、凸起组成，零件的外型轮廓首先，确定工艺基准：两个对角孔及方孔为工艺基准。由于该零件是组合件所以要保证下模板与凹模、上模坐的装配尺寸，同时更要保证公差配合以及零件的几何形状和测量的稳定行防买内考虑，应先加工孔后加工轮廓。先铣21*16的方孔保证工艺基准铣18及20孔钻4个6定位孔铣凸台保证厚度10铣底座轮廓。2.4刀具夹具的选择1刀具的选择数控加工刀具卡材料名称45#钢毛坯尺寸150*150*30毛坯件数1刀具号名称刀具直径规格代码刀长/mmT01立铣刀835T02端铣刀1040T03钻头640T04丝锥635数控加工工序卡材料名称45#钢毛坯尺寸150*150*30坯料可制件数1工序号加工内容刀具规格材料主轴转数进给速度1粗铣方孔立铣刀硬质合金1000450自动2精铣方孔立铣刀硬质合金2000500自动3粗铣18、20内孔立铣刀硬质合金1000450自动4精铣18、20内孔立铣刀硬质合金2000500自动5钻4个6内孔钻头高速钢500120自动6钻4个6螺纹孔钻头高速钢500120自动7铣凸台端铣刀硬质合金1500450自动8铣轮廓端铣刀硬质合金1000450自动9螺纹丝锥40050自动2夹具的选择数控加工对夹具提出了两个基本要求：一是保证夹具的坐标方向与机床坐标方向相对固定；二是要能协调零件与机床坐标系的尺寸。除此之外，重点考虑以下几点：1) 减少装夹次数，一次装夹能完成全部或大部分加工内容，提高加工效率，保证加工精度。2) 单件小批量生产时，优先选用组合夹具、可调夹具、和其他通用夹具，以缩短生产准备时间和接生生产费用。3) 在成批生产时，应采用专用夹具，并力求结构简单，零件装卸要迅速、方便、可靠。缩短机床停顿时间。4) 大批量生产时，可以采用多工位、气动或液压夹具。5) 夹具要敞开，避免加工过程中刀具与夹具元件发生碰撞。2.5切削用量的选择1. 确定主轴转速主轴转速应根据允许的切削速度和工件（或刀具）直径拉丝选择。其计算公式为： n=1000v/71D式中：v切削速度，单位为m/m，n主轴转速，单位为r/min，D工件直径或刀具直径，单位为mm。计算主轴的转速n，最后要选取机床有的或比较相近的转速。2. 确定进给速度进给速度是数控机床切削用量中的重要参数，主要根据零件的加工精度和表面粗糙度要求以及刀具、工件的材料性质选择。最大的进给速度受机床的刚性和进给系统的性能限制。确定进给都是的原则：当工件的质量要求能够的到保障时，为提高生产效率可选取较高的进给速度，一般在100200mm/min范围内选取；在切断、加工深孔或用高速刚刀具加工时，宜选择较低的进给速度，一般在2050mm/min范围内选，当加工精度、表面粗糙度要求较高时，进给速度应选小些，一般在2050mm/min范围内选；刀具空行程时，特别是远距离“回零”时，可以设定该机床数控系统设定的最高进给速度。3. 确定被吃刀量被吃刀量根据机床、工件和刀具的刚度来决定，在刚度允许的条件下，应尽可能使被吃刀量等于工件的加工余量，这样可以减少走刀次数，提高生产效率。为了保证加工表面质量，可留少量精加工余量，一般02.0.5mm，总之，切削用量的具体数值应根据机床性能、相关的手册并结合实际经验用类比的方法去确定。 26下模板的几何造型第一步绘制主体轮廓草图选择XOY面创建草图，单击矩形选择中心-长-宽，长140宽120中心点为世界坐标系原点。单击直线选择平行线，分别拾取两条垂直边向矩形内做距离为25的平行线。单击直线选择平行线，分别拾取两条水平边向矩形内做距离为106的平行线。单击圆选择圆心-半径，以平行线右上交点为圆心做半径为25的圆。单击圆选择圆心-半径，以平行线左下交点为圆心做半径为25的圆。单击曲线裁剪选择快速裁剪，裁剪多余曲线。按F2退出草图。第二步 拉伸生成主体单击拉伸增料，深度20，选择草图0单击确定。如图2-1图2-1第三步绘制凸台轮廓草图选择主体上表面为基准面创建草图，单击矩形选择中心-长-宽，长90宽70中心点为世界坐标系原点。单击圆选择圆心-半径，以右上方圆弧做同心圆半径25。单击圆选择圆心-半径，以左下方圆弧做同心圆半径25。单击直线选择两点线，做两条半径25圆的切线。单击曲线裁剪选择快速裁剪，裁剪多余曲线。然后退出草图。第四步拉伸增料凸台单击拉伸增料，深度10，选择草图1单击确定。如图2-2图2-2第四步绘制孔草图选择凸台上表面为基准面创建草图。单击圆选择圆心-半径，以右上方圆弧做同心圆半径10。单击圆选择圆心-半径，以左下方圆弧做同心圆半径9。单击直线选择平行线，以凸台右垂直边向左做距离为54的平行线。单击直线选择平行线，以凸台上水平边向下做距离为35的平行线。单击矩形选择中心-长-宽，长20宽16中心点为两条辅助线交点。单击直线选择平行线， 以水平辅助线向两面做距离为21。单击直线选择平行线，以垂直辅助线向左做两条平行线距离分别为25、12，向右做两条平行线距离分别为36、25。如图2-3 图2-4 图2-3单击圆选择圆心-半径，在各交点做圆半径为3。如图2-4单击曲线裁剪选择快速裁剪，裁剪多余曲线。然后退出草图第五步拉伸除料单击拉伸除料，类型：贯穿，选择草图2单击确定。如图2-5图2-527轨迹仿真轨迹仿真就是在三维真实感显示状态下，模拟刀具运动，检验在加工过程中是否发生过切、少切，所选择的刀具走刀路线，进退刀方式是否合理，零件与刀具、刀具与夹具、刀具与工作台是否发生碰撞等。因此，在加工程序投入实际加工前用模拟实际切削过程和结果来判断生成的刀具轨迹的正确性，是数控加工编程中的重要环节。CAXA制造工程师通过轨迹仿真器可直观，精确地对工件过程进行模拟防真，并对可以在仿真过程中实现以下功能： 可以调节仿真时的速度，还可以随意放大、缩小、旋转以便观察细节 能显示多道加工轨迹的加工结果 仿真过程中可以检查刀柄干涉、快速移动过程（G00）中的干涉，刀具无切削刃部分的干涉情况 可以将切削残余量用不同颜色区分表示，并把切削仿真结果与零件理论形状进行比较等 轨迹仿真的操作步骤：1. 在下拉菜单中单击“加工-轨迹编辑”2. 设置轨迹仿真参数 1. 定义毛坯（选择参照模型）2. 加工-粗加工-等高线式粗加工3. 设置加工参数、切削用量等3. 拾取刀具轨迹4. 系统进行仿真 如图2-6 后置处理，生成G代码，通过RS232接口和机床（打开NCN通讯）相连、校验程序，点击机床上控制面板上的自动，主轴正转循环启动加工零件。图2-628数控零件加工以工件下表面的中心为加工坐标原点。以矩形毛坯各对边中点连线交点为坐标系X零点和Y零点，然后启动主轴采用增量方式使Z轴漫漫接近工件上表面，当刀具刚刚接触工件表面时停止。在机床坐标系中选择G54坐标系输入X、Y、Z轴坐标(由于工件坐标系在工件下表面，所以输入Z轴坐标时应该减掉毛坯的厚度)。在MDI方式下运行G54，工件坐标系生成。将程序调出，把进给倍率调到10%选择自动模式按下循环启动按钮开始加工零件。在确认走刀路线无误后适量增大进给倍率。第三章 立体图形图3-1图3-2第四章程序 (01010101.cut,2007.6.5,10:13:32.843)N10G90G54G00Z100.000N12S1000M03N14X0.000Y0.000Z100.000N16X-84.606Y-77.627N18Z37.000N20G01Z27.000F80N22Y-74.627F100N24Y78.358F120N26X82.563N28Y-74.627N30X-84.606N32Y77.330N34G02X-83.478Y78.358I40.124J-42.896N36G01X82.563N38Y-74.627N40X-84.606N42Y74.547N44G02X-80.394Y78.357I39.715J-39.662N46G01X82.563N48Y-74.627N50X-84.606N52Y71.662N54G02X-77.139Y78.357I39.702J-36.764N56G01X82.563N58Y-73.764N60G02X81.652Y-74.627I-38.006J39.181N62G01X-84.606N64Y68.649N66G02X-73.656Y78.357I39.692J-33.740N68G01X82.563N70Y-70.925N72G02X78.639Y-74.628I-37.622J35.938N74G01X-84.606N76Y65.471N78G02X-69.848Y78.358I39.698J-30.568N80G01X82.563N82Y-67.963N84G02X75.461Y-74.627I-37.606J32.958N86G01X-84.606N88Y62.069N90G02X-65.538Y78.358I39.696J-27.164N92G01X82.563N94Y-64.841N96G02X72.058Y-74.627I-37.605J29.836N98G01X-84.606N100Y58.346N102G02X-60.309Y78.357I39.696J-23.441N104G01X82.563N106Y-61.504N108G02X68.333Y-74.627I-37.606J26.500N110G01X-84.606N112Y54.116N114G02X-52.441Y78.358I39.696J-19.211N116G01X82.563N118Y-57.856N120G02X64.100Y-74.627I-37.606J22.851N122G01X-84.606N124Y48.929N126G02X-50.542Y76.627I39.696J-14.024N128G02X-45.191Y76.987I5.351J-39.633N130G01X-18.373N132G03X-17.029Y78.357I-2326.309J2282.519N134G01X82.563N136Y-53.718N138G02X58.901Y-74.627I-37.607J18.714N140G01X-84.606N142Y40.586N144G02X-50.274Y74.645I39.696J-5.681N146G02X-45.191Y74.987I5.084J-37.658N148G01X-17.5341588G03X42.782Y42.755I2.761J2.780N1590G03X48.382Y43.951I2.238J3.231N1592G03X48.950Y45.985I-3.363J2.035N1594G03X47.798Y48.765I-3.930J0.000N1596G01X49.211Y50.180F100N1598G02X49.154Y50.240I1.442J1.442F120N1600G03X48.089Y51.068I-3.011J-2.774N1602G02X48.016Y51.109I1.116J2.050N1604G03X40.287Y49.635I-3.034J-5.091N1606G03X40.833Y41.786I4.695J-3.617N1608G01X40.843Y41.777N1610G03X41.643Y41.111I4.169J4.197N1612G03X50.093Y42.915I3.377J4.874N1614G03X50.950Y45.985I-5.075J3.070N1616G03X49.211Y50.180I-5.930J-0.000N1618G01X50.625Y51.595F100N1620G03X49.040Y52.827I-4.482J-4.128F120N1622G03X38.702Y50.856I-4.058J-6.809N1624G03X39.433Y40.358I6.279J-4.837N1626G03X40.504Y39.467I5.593J5.635N1628G03X51.805Y41.880I4.516J6.518N1630G03X52.950Y45.985I-6.784J4.105N1632G03X50.625Y51.595I-7.930J-0.00第五章模具装配塑料模种类比较多，即使同一类模具，由于成形塑料种类不同，开头和精度要求不同，装配方法也不尽相同。因此在组装前应仔细研究分析总装图、零件图，了解各零件的作用，特点及其技术要求，确定装配基准。通过装配，最后全面达到产品的各项质量指标，模具动作精度和使用过程中的各项技术要求。 1. 装配基准，装配基准可大致分为： (1)以塑料模中的主要工作零件如型芯，型腔和镶快等作为装配的基准件，模具的其它零件都有装配基准件进行配制和装配。 (2)以导柱导套或模具的模板侧基面为装配基准面进行修整和装配。 2. 模具装配精度，模具装配精度包括： (1)各零部件的相互僮精度，如距离尺寸精度，同轴度，平等度，垂直度等。 (2)相对运动精度，如传动精度直线运动和回转运动精度等。 (3)配合精度和接触精度，如配合间隙，过盈量接触状况等。 (4)