PAGE姓名專(zhuān)業(yè)班級(jí)論文名稱(chēng)《游戲手柄型芯的數(shù)控加工》指導(dǎo)教師

畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)專(zhuān)業(yè)（班）：07精密姓名：朱濤●課題名稱(chēng)、主要內(nèi)容和基本要求課題名稱(chēng)：游戲手柄型芯的數(shù)控加工主要內(nèi)容：用cimatrol繪圖軟件中的加工模塊，制訂出合理的,優(yōu)化的加工工藝,生成適合華中數(shù)控加工中心讀取的nc文件。加工出游戲手柄型芯?；疽螅?.毛胚分析2.裝夾分析3．加工工藝的制訂和零件的加工4.完成畢業(yè)論文（5000字以上）●進(jìn)度安排周次工作內(nèi)容執(zhí)行情況1~2熟悉設(shè)計(jì)加工軟件的使用3對(duì)工件進(jìn)行分析制訂最優(yōu)加工工藝,用軟件反復(fù)驗(yàn)證加工路徑的正確性.生成加工程序.4~11熟悉華中數(shù)控加工中心機(jī)床的使用,加工游戲游戲手柄型芯12~13對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行檢查完善，畢業(yè)論文的撰寫(xiě)13做好畢業(yè)論文的答辯準(zhǔn)備工作●指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)指導(dǎo)教師簽名：●評(píng)閱教師評(píng)語(yǔ)評(píng)閱教師簽名：●畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)答辯小組組長(zhǎng)簽名：年月日

摘要本文對(duì)數(shù)控機(jī)床加工中的典型自由曲面加工進(jìn)行了研究，以游戲機(jī)手柄的加工為實(shí)例，比較具體、形象、貼近生產(chǎn)的對(duì)自由曲面的實(shí)體建模，在三軸數(shù)控銑床上的加工，以及加工工藝分析進(jìn)行研究。對(duì)游戲機(jī)手柄的加工分析包括裝夾分析、毛胚分析和加工路徑的分析。本文中的手柄通過(guò)cimatron繪圖軟件中的加工模塊，生成適合華中數(shù)控加工中心讀取的nc文件。目錄1 零件工藝分析 11.1 零件三維圖 11.2 零件的組成表面分析 21.3 零件結(jié)構(gòu)分析 21.4 工藝分析 22 毛坯的準(zhǔn)備 32.1 氣割毛坯 32.2 銑六端面 33 加工工藝分析 53.1 零件的裝夾 53.2 對(duì)刀 53.3 加工參數(shù)設(shè)定 63.3.1 粗加工 63.3.2 二次開(kāi)粗 83.3.3 半精加工 93.3.4 精加工 104 總結(jié) 115 參考文獻(xiàn) 126 附件 126.1 機(jī)械加工工藝過(guò)程卡 136.2 機(jī)械加工工序卡 15前言在加工制造業(yè)中，一般常用的制造技術(shù)主要是數(shù)控加工制造技術(shù)，也就是所謂的NC（NumericalControl加工制作技術(shù)。NC加工制造技術(shù)在生產(chǎn)制造方面具有下列優(yōu)點(diǎn)：減少加工前的準(zhǔn)備工作：利用數(shù)控加工機(jī)床進(jìn)行NC加工制作，并配合計(jì)算機(jī)輔助工具，可以有效的減少家具的設(shè)計(jì)與制造、工件的設(shè)計(jì)與定位等準(zhǔn)備工作。減少操作人員及誤差：利用NC加工制作技術(shù)，可讓加工機(jī)床按照設(shè)定的加工程序自動(dòng)進(jìn)行加工工作，以大幅度減少人力資源及認(rèn)為的誤差，進(jìn)而提高生產(chǎn)的效率。提高加工靈活性：配合各種多軸數(shù)控加工機(jī)床，可在同一加工機(jī)床上對(duì)復(fù)雜的三維幾何工件按照各種不同的程序進(jìn)行加工制作。減少產(chǎn)品的檢驗(yàn)所需的成本：NC加工制作技術(shù)可事先在計(jì)算機(jī)上模擬加工過(guò)程，以減少初次進(jìn)行加工時(shí)產(chǎn)生錯(cuò)誤的機(jī)會(huì)，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本。生產(chǎn)時(shí)間容易控制：數(shù)控加工機(jī)床按照所設(shè)計(jì)的加工程序進(jìn)行加工動(dòng)作，可準(zhǔn)確的估計(jì)加工時(shí)間，以控制產(chǎn)品在生產(chǎn)制造上的時(shí)間。產(chǎn)品精度高：利用NC加工制造技術(shù)，加工機(jī)械可準(zhǔn)確的進(jìn)行加工動(dòng)作，配合適當(dāng)?shù)募庸こ绦颍梢蕴岣弋a(chǎn)品精度。加工重復(fù)性好：設(shè)計(jì)的加工程序數(shù)據(jù)可重復(fù)使用，利用相同的加工條件可制造出相同的產(chǎn)品。因?yàn)镹C加工制作技術(shù)具有上述特性，因此在模具制造業(yè)及航空航天加工業(yè)中，數(shù)控加工時(shí)所有生產(chǎn)技術(shù)中相當(dāng)重要的一環(huán)。尤其是針對(duì)模具產(chǎn)品或航天零件，其幾何外形復(fù)雜且精度要求高，因此更顯出NC加工制作技術(shù)的特點(diǎn)?，F(xiàn)今的數(shù)控加工已經(jīng)發(fā)展成單一機(jī)種可進(jìn)行多項(xiàng)加工技術(shù)及各種加工動(dòng)作的綜合加工中心。人們可在同一臺(tái)加工機(jī)床中進(jìn)行各類(lèi)的加工制造工藝，甚至可以利用高級(jí)的控制技術(shù)及機(jī)器人，將各類(lèi)加工中心組合成自動(dòng)化加工生產(chǎn)線(xiàn)。PAGE3零件工藝分析零件三維圖使用CimatronE繪圖軟件，建立游戲手柄的三維模型。如下圖圖一 圖二零件的組成表面分析零件工藝性分析首先必須分析零件由哪些表面組成。任何一個(gè)零件盡管形狀、尺寸、結(jié)構(gòu)不同，但都是有一些基本表面（內(nèi)外回轉(zhuǎn)面、平面、曲面等）和特型表面（螺旋、齒面等）組成。在分析組成表面的基礎(chǔ)上，根據(jù)基本表面和特形表面選擇出限時(shí)相應(yīng)的加工方法。經(jīng)過(guò)觀察我們的手柄三維圖，可以知道它由大量曲面和極少數(shù)的平面組成。零件結(jié)構(gòu)分析零件結(jié)構(gòu)分析就是對(duì)零件表面的組合情況和尺寸的大小進(jìn)行分析。零件結(jié)構(gòu)的差異引起加工方法和方案（方法的組合）有很大的差異。游戲手柄的形體上有許多尺寸比較小的槽，數(shù)控銑床上我們沒(méi)有辦法加工出這些尺寸。還有一些型腔我們需要它們的四個(gè)角都是90度，可是我們的銑刀都是圓柱體的因此在拐角處加工不出直角。這些銑床加工不了的我們需要用電火花機(jī)床加工。數(shù)控銑床加工與電火花加工相結(jié)合的方法加工游戲手柄。工藝分析游戲手柄的尺寸大小為206*106*60，整個(gè)工件除了底平面和四個(gè)側(cè)平面外，其外形由713個(gè)曲面組成。零件最深處為44mm，最窄處為8mm。零件的加工要用到D16的平底刀開(kāi)粗去除大部分余量，D5的平底刀進(jìn)行二次開(kāi)粗將因工件較窄開(kāi)粗刀具進(jìn)入不了加工而留下的余量去除、R2.5進(jìn)行半精加工和精加工。由于工件表面比較陡峭，為保證工件表面質(zhì)量，半精加工和精加工均采用平行銑削方式且?jiàn)A角為45度和135度。PAGE4毛坯的準(zhǔn)備氣割毛坯 根據(jù)手柄的三維模型測(cè)量其尺寸為206*106*60。準(zhǔn)備的毛坯尺寸應(yīng)比各個(gè)測(cè)量尺寸大10mm—20mm。毛坯使用45號(hào)鋼。毛坯如下圖所示圖三毛坯三視圖銑六端面設(shè)備:立式升降臺(tái)銑床量具：深度尺、游標(biāo)卡尺、三角尺加工條件：主軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)S=400進(jìn)給F=380步驟：1）裝夾夾住兩端面，銑屑四側(cè)面中的一個(gè)。2）對(duì)刀搖動(dòng)機(jī)床手柄移動(dòng)工件。把工件移動(dòng)至端銑刀正下方，此時(shí)端銑刀應(yīng)有1/3的面積覆蓋在工件表面上方．銑刀位于工件的右邊．按下主軸正轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)，順時(shí)針床Ｚ軸移動(dòng)的手柄工件向著銑刀的方向移動(dòng)．當(dāng)工件表面距離銑刀很近時(shí)，我們應(yīng)該一格一格的轉(zhuǎn)動(dòng)手柄。聽(tīng)到刀具與工件接觸的聲音時(shí)放開(kāi)手柄。將Ｘ方向的自動(dòng)進(jìn)給打向左邊按下操作面板上的快速進(jìn)給按鈕，使工件與銑刀間隔10ｍｍ左右。3）銑端面將工件向上移動(dòng)3mm，Ｘ方向的自動(dòng)進(jìn)給打向右邊。開(kāi)始銑屑。使用上述相同方法銑屑其余5個(gè)端面。將第一個(gè)銑好的端面作為基準(zhǔn)，用三角尺校正保證第二個(gè)端面與其垂直。以此類(lèi)推，銑屑其他端面要保證它們之間的垂直度。PAGE12加工工藝分析零件的裝夾本工件除上表面是復(fù)雜曲面構(gòu)型外，其余五個(gè)表面為相互垂直的大平面。因此，使用華中數(shù)控加工中心銑床上的平口鉗即可裝夾。將工件毛坯輕輕地放到平口鉗內(nèi)，在毛坯下放置適當(dāng)高度的墊片，使毛坯的上表面距離平口鉗上表面約45mm。將平口鉗輕輕的夾緊工件，使用三角尺校正工件的垂直度，用橡膠錘輕輕的擊打工件上表面，使工件垂直度符合要求。用橡膠錘用力擊打扳手手柄，使夾緊工件。工件裝夾俯視圖和左視圖如下：圖四裝夾位置圖對(duì)刀將裝有完好分中棒的刀柄裝到機(jī)床主軸上，關(guān)閉加工中心的機(jī)床門(mén)。使用控制面板上的MDI功能，輸入程序：S500M03按下ENTER鍵，主軸以500r/min的轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)。（注：主軸轉(zhuǎn)動(dòng)前一定要關(guān)閉機(jī)床門(mén)，以防主軸轉(zhuǎn)速過(guò)快分中棒損壞飛出加工中心傷人。）使用手控盒將分中棒移動(dòng)到工件最左邊中間，將分中棒緩慢下移至合適位置，慢慢移動(dòng)分中棒向工件靠近，仔細(xì)觀察分中棒與工件間的距離。當(dāng)距離很近時(shí)，調(diào)小移動(dòng)倍率，然后慢慢移動(dòng)直至兩者接觸。這時(shí)記下顯示屏上X軸的第一個(gè)值X1。同樣的方法測(cè)量X軸的第二個(gè)值X2和Y軸的兩個(gè)值Y1、Y2。即工件坐標(biāo)系X軸坐標(biāo)為：x=（X1+X2）/2。Y軸坐標(biāo)為：y=（Y1+Y2）/2關(guān)于z軸對(duì)刀，由于加工中需要使用多把刀具而工件上表面為曲面組成。所以不能作為z軸的對(duì)刀基準(zhǔn)面，要使用平口鉗的裝夾平面為基準(zhǔn)面。將裝置粗加工的刀具移動(dòng)至工件中間位置，當(dāng)?shù)毒呔嚯x表面20mm高時(shí)停止移動(dòng)。這時(shí)將移動(dòng)倍率調(diào)到最小，用直徑為20mm的刀具刀柄在刀具下滾動(dòng)，慢慢調(diào)節(jié)z軸高度使刀柄剛剛能從刀具下滾過(guò)。記錄下此時(shí)z軸的值Z1。將刀具移動(dòng)到裝夾平面上方約20mm處，同樣的方法得到此時(shí)z軸的值為Z2。將z軸抬到安全位置。經(jīng)計(jì)算得工件上表面的z軸坐標(biāo)為：z=Z1-20。工件表面到裝夾表面的距離H=Z1-Z2。將上述所得x、y、z軸的數(shù)據(jù)輸入到G54和工件坐標(biāo)系中。使用MDI功能，編寫(xiě)程序：G90G00G加工參數(shù)設(shè)定粗加工零件進(jìn)行粗加工的目的是為了去除大部分的加工余量。因此，粗加工時(shí)要盡可能的使用大的刀具。本次零件加工采用硬質(zhì)合金刀具，這種刀具耐磨性好工作效率高，適合長(zhǎng)時(shí)間不間斷的加工。經(jīng)分析，手柄型芯最深處為44mm最窄處為8mm。所以開(kāi)粗使用的d16的硬質(zhì)合金刀最合適一般將抬刀的安全平面設(shè)置為高于零件表面20mm處。粗加工的余量可以設(shè)置為1mm。手柄的有些表面比較陡峭，因而加工方式選為粗加工環(huán)形銑。刀具直徑較大，刀的強(qiáng)度較好，可以采用低轉(zhuǎn)速高進(jìn)給的方法提高加工效率。但Z軸方向上每次進(jìn)刀量為0.5~0.8mm。切削量太大，加劇刀具的磨損，甚至?xí)l(fā)生崩刀威脅自身安全。機(jī)床參數(shù)設(shè)置如下圖：圖五長(zhǎng)時(shí)間的工作刀具肯定會(huì)有所磨損，此時(shí)我們要更換刀具上的刀粒。這時(shí)機(jī)床就要停止加工，更換刀粒之后重新將Z軸對(duì)刀，為了不將重頭開(kāi)始將換刀之前的程序空走一遍浪費(fèi)時(shí)間。我們可以使用“刀路參數(shù)”中的“限制Z軸”選項(xiàng)，將“缺省參數(shù)”更改為“僅底部”設(shè)置Z值最小值為換刀時(shí)的Z值。下圖為粗加工的刀具路徑圖：圖六二次開(kāi)粗由于粗加工使用的刀具比較大，工件上較窄的部位仍然留有很多余量。為了不影響后續(xù)的半徑加工,精加工,所以需要進(jìn)行二次粗加工去除多余的余量。二次粗加工的創(chuàng)建是在粗加工的刀具基礎(chǔ)之上，且其加工刀具直徑要小于粗加工的刀具，根據(jù)余量最多部位的尺寸確定刀具大小。本次加工選用D5的平頭刀。二次開(kāi)粗的創(chuàng)建過(guò)程為：刀具路徑主選擇體積銑子選擇二次開(kāi)粗。加工余量留0.3mm。由于加工的刀具半徑比較小，刀具的強(qiáng)度較小。因此要采用高轉(zhuǎn)速低進(jìn)給的原則。安裝刀具時(shí)，要盡可能的將刀具裝入刀柄內(nèi)，以防加工中刀具的擺動(dòng)影響加工質(zhì)量減少刀具的使用壽命。機(jī)床參數(shù)設(shè)置如下圖：圖七下圖為二次開(kāi)粗的路徑圖：圖八半精加工半精加工使用R2.5的球頭刀。手柄型芯的最深處為45mm。由于刀具較短小，而平時(shí)加工使用的圓錐形刀柄與刀具的有效長(zhǎng)度加工到45mm處會(huì)與工件發(fā)生碰撞致使刀具和工件毀壞。因此需使用直徑為28mm的圓柱形刀柄。由于加工的刀具半徑比較小，刀具的強(qiáng)度較小。因此要采用高轉(zhuǎn)速低進(jìn)給的原則。安裝刀具時(shí)，要盡可能的將刀具裝入刀柄內(nèi)，以防加工中刀具的擺動(dòng)影響加工質(zhì)量減少刀具的使用壽命。半精加工采用平行銑削方式，夾角為45度。加工間距為0.2mm半精加工路徑圖如下：圖九精加工精加工使用R2.5的球頭刀。采用平行銑削且?jiàn)A角為135度。為保證加工表面質(zhì)量使用轉(zhuǎn)速4500r/min進(jìn)給300mm/min間距0.1mm的加工條件。圖十總結(jié)在經(jīng)歷了一次次的翻閱資料，加上一次次的總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，我最終完成了交給我的任務(wù)，完成了我們所需要的電極，以及用這些電極加工出了需要的形狀。證明了我們選擇用電火花沒(méi)有選擇用線(xiàn)切割來(lái)加工數(shù)控銑床無(wú)法加工到的地方這個(gè)想法是正確的。事實(shí)證明在做一件事之前需要先分析清楚所需要的工具，而不能盲目下手，盲目下手只能導(dǎo)致一個(gè)后果——全盤(pán)皆輸。做這個(gè)項(xiàng)目的時(shí)候出現(xiàn)了很多意想不到的困難，零件太小、加工時(shí)間太長(zhǎng)等等問(wèn)題都被一一解決。通過(guò)這一個(gè)小小的游戲手柄，我發(fā)現(xiàn)生活中一點(diǎn)小小的東西，可能是我們從沒(méi)注意到的東西，加工出來(lái)原來(lái)需要那么多步驟。而且需要掌握的只是竟然如此的多，單單加工這個(gè)工件，我們就用到數(shù)控加工中心，CimatronE、Autocad軟件的知識(shí)，缺少任何一樣都為我們的加工帶來(lái)不便。所以我覺(jué)得我們?cè)谏险n學(xué)習(xí)到的東西都非常有用途，不能輕視所學(xué)的東西。還有就是靈活運(yùn)用，如果只會(huì)機(jī)械性的操作，但遇到東西沒(méi)有變通的方法，也不能如此順利的完成。給我感觸最深的還是合作精神，看著我們組領(lǐng)先其他組完成的勢(shì)頭，心里有陣陣欣喜。這不單是一個(gè)人的功勞，這是兩個(gè)組員合作的結(jié)果，期間沒(méi)有哪個(gè)人掉鏈子，所以導(dǎo)致我們比預(yù)期完成的要快很多。我想經(jīng)過(guò)這次，以后如果再遇到這樣的挑戰(zhàn)，我也不會(huì)打退堂鼓了，因?yàn)槲抑琅Φ拇_有收獲。就算你一開(kāi)始什么都不懂，只要用心，沒(méi)有辦不到的事。我想，其他組員也和我一樣擁有相同的心情。參考文獻(xiàn)何氣榮《機(jī)械制造工藝與工裝》(第二版)高等教育出版社2007.6衛(wèi)兵工作室《CimatronE8中文版三維造型與數(shù)控編程入門(mén)視屏教程》清華大學(xué)出版社2007.10徐國(guó)恒,王勤生.《銑工實(shí)用手冊(cè)》.浙江科學(xué)技術(shù)出版社,1987.3附件機(jī)械加工工藝過(guò)程卡工序編號(hào)NO:工序名稱(chēng)工步事項(xiàng)夾具量具工序簡(jiǎn)圖001備料1氣割材料226x126x80圖三002銑四方1銑四方臺(tái)206x106x60機(jī)用平口鉗游標(biāo)卡尺003銑輪廓1粗加工外輪廓，留余量0.3機(jī)用平口鉗游標(biāo)卡尺深度尺圖一、圖二2半精加工曲面輪廓留余量0.1mm3精加工曲面輪廓4精加工平面輪廓5清根機(jī)械加工工序卡深圳職業(yè)技術(shù)學(xué)院07精密工序號(hào)：PRO.NO:001工序名稱(chēng)：PRO.NAME:備料零件名稱(chēng)Partname游戲手柄零件圖號(hào)Partno:5-1零件材質(zhì)Issuedby45#設(shè)備數(shù)控加工銑床勞保用品工序圖（圖片或簡(jiǎn)圖）圖示說(shuō)明：（本工序的工作要求）專(zhuān)用夾具平口鉗工時(shí)定額專(zhuān)用量具游標(biāo)卡尺輔助工時(shí)序號(hào)工步內(nèi)容刀具轉(zhuǎn)速（rpm）切削深度（mm）走刀速度（mm/min）行距（mm）冷卻潤(rùn)滑1氣割毛坯226x126x80注意事項(xiàng)毛坯過(guò)大，裝夾要合理，以免機(jī)床超程。編制朱濤日期2010-5-6標(biāo)準(zhǔn)化日期審核徐煒波日期2010-5-27批準(zhǔn)日期幅面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