创意烟灰缸数控加工工艺分析

顺德职业技术学院

毕业设计

题目创意烟灰缸数控加工工艺分析

系别机电工程系

年级专业

学生姓名

指导教师

专业负责人

答辩日期 2013年6月11日

顺德职业技术学院毕业设计任务书

（学生任务书-----由指导教师填写）

机电工程系数控技术专业11数控02 班同学：谢家伟

指导教师：袁华系主任：陈学峰

11级数控专业毕业设计制作说明书

目录

摘要 (4)

第一章创意烟灰缸的分析 (5)

1.1 Cimatron8.5零件绘制软件介绍 (5)

1.2 烟灰缸的工程图分析与设计思路 (5)

第二章烟灰缸的编程加工与工艺分析 (7)

2.1 制定加工工艺路线 (7)

2.2 机床选取 (8)

2.3 毛坯选取 (8)

2.4 刀具清单 (8)

2.5 装夹方式和定位基准 (8)

2.6 加工步骤 (9)

2.7 数控机床加工烟灰缸上盖的编程与加工 (9)

2.8 数控机床加工烟灰缸底座的编程与加工 (19)

第三章烟灰缸的工艺总结 (28)

3.1烟灰缸加工工艺总结 (28)

3.2成品形状图 (28)

致谢 (29)

参考文献 (30)

摘要

通过采用CimatronE软件对烟灰缸进行外形设计、数控编程，并进行加工产品；采用自动编程方法加工，在加工产品中可以大大缩短加工效率；设计产品为装配类产品。由于产品为装配类工件，编程时应注意工件上盖和底盖配合关系，在加工操作中要注意装夹，防止损坏产品表面精度。

关键词：烟灰缸；Cimatron软件；数控编程；加工操作

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第一章烟灰缸的分析

烟灰缸是盛烟灰、烟蒂的工具，产生于19世纪末。纸烟问世后，烟灰、烟蒂随地弹扔有碍卫生，烟灰缸就应运而生了。最初，有人称烟灰缸为烟碟，以陶、瓷质为多见，也有以玻璃或金属材料制作的。其形状、大小均无固定，但都有明显的标记，那就是烟灰缸上均有几道烟支粗细的槽，是专为放置烟卷而设计的。烟灰缸除了具备实用功能之外，还是一种艺术品，具有一定艺术欣赏价值。根据上述的资料背景，本人这次毕业设计的烟灰缸，主要是追求外形独特。

图1-1 图1-2

1.1Cimatron E8.5零件绘制软件介绍

Cimatron软件系统是以色列Cimatron公司开发的CAD／CAM集成化的软件系统，它的前身是以色列为了研发幼狮战斗机而专门设计的CAD／CAM软件。Cimatron系统是一个关于计算机辅助设计、计算机辅助制作、数据转换接口、产品数据管理、系统二次开发的软件系统，适用于各行业模具设计和制作的全功能无缝集成系统。Cimatron 在世界范围内的知名客户包括MOTOROLA、BENZ、BMW等，在日本、美国、意大利、中国台湾等国家和地区是占有率第一的CAD／CAM软件。利用Cimatron系统强大的产品设计与数控编程的功能可以帮助我们将事情做得更多、更快、更好。Cimatron提供了灵活方便的轨迹编辑方法，可以对已有的刀具轨迹进行复制，还可以用手工的方式对生成的刀具轨迹进行方便的修改：删除选择的走刀步骤，裁减选择的走到步骤和增加用户指定的走刀，对刀具进行投影等。为了满足对加工质量和效率日益提高的要求，Cimatron提供了高速铣削技术。同时，还支持2.5轴、3轴、4轴、5轴、的数控机床程序编制，提供多种的刀轨形式。

1.2烟灰缸的工程图分析与设计思路

利用Cimatron软件设计出产品外形：产品设计思路是以动漫为主题，选取变形金刚头像为主要外形，产品底盖部分中间部分加了一个凹形“肺部”形状，外形生动，可用于提醒吸烟者吸烟有坏身体健康。

1.2.1烟灰缸设计的零件尺寸图见图1-3、图1-4

图1-3 烟灰缸上盖

图1-4 烟灰缸底座

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根据零件的CAD二维图，利用Cimatron软件绘制出零件的三维图，如下图所示。

图1-5 烟灰缸上盖三维图图1-6 烟灰缸底盖三维图

第二章烟灰缸的编程加工与工艺分析

2.1 制定加工工艺路线

烟灰缸上盖加工工艺过程表，见表2-1

烟灰缸底座加工工艺过程表，见表2-2

2.2机床选取

铣床的种类很多，根据结构特点及用途可以分为：升降台式铣床、龙门铣床、万能工具铣床和各种专门化铣床等。本次毕业设计根据学校现有设备选用南通机床法兰克系统的数控加工中心。

2.3毛坯选取

根据产品设计要求，毛坯材料选取铝件。铝件常用于配置铝合金或制作强度要求不高但有具有导热、耐大气腐蚀的器皿，而且铝件具有银白色金属光泽，很适合本产品外观上的要求。

毛坯选取：120×110×40 两件

2.4刀具清单

表2.1 选用刀具

2.5装夹方式和定位基准

装夹方式：尽量减少装夹次数，尽可能一次定位装夹后，加工出全部待加工表面；因本产品加工批量不大，应该采用虎钳夹紧。

定位基准：力求设计基准、工艺基准和编程计算基准统一；

2.6加工步骤

1、烟灰缸在加工中心上的装夹

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（1）把虎钳装在机床上；

（2）调整虎钳使其与工作台平行后，将它锁紧在工作台；

（3）把工件装夹在虎钳上，用高垫铁把工件底面垫起，并使工件加工部位最低处高于虎钳顶面（避免加工时刀具撞到虎钳）；

（4）夹紧工件，如果是未加工平面，应该使毛坯表面与虎钳尽量保持平行；如果是已加工平面，要在加工平面上垫些东西防止损坏工件；

2、加工中心对刀采用方法

本次加工都采用碰刀对刀法：

（1）X、Y向对刀

①启动机床主轴中速旋转，快速移动工作台和主轴，让刀具快速移动到靠近工件左侧有一定的安全距离的位置，然后降低速度移动至接近工件左侧。靠近工件时，应改用微调操作，让刀具慢慢地接近工件左侧，使刀具恰好接触到工件左侧（听取切削声音和观察工件左侧表面，如出现异常声音和表面出现切痕或者切屑，即表示刀具接触到工件）。记下此时机床坐标系中显示的X坐标值，如（-250,500）等。沿Z正方向退刀。至工件表面一上，用同样方法接近工件右侧，记下此时机床坐标系中显示X的坐标值，如（-350,500）等。据此可得工件坐标系原点在机床坐标系中X坐标值为{（-250,500）+（-350,500）}/2=（-300,300）。

②同理可得工件坐标系原点W在机床坐标系的Y坐标值。

（2）Z向对刀

将刀具快速移至工件上方，启动主轴中速旋转，快速移动工作台和主轴，让刀具快速移动到靠近工件上表面有一定的安全距离的位置，然后降低速度移动让刀具端面接近工件上表面。靠近工件时改用微调操作，让刀具端面慢慢接近工件表面，使刀具端面恰好碰到工件上表面（听取切削声音和观察工件上表面，如出现异常声音和表面出现切痕或者切屑，即表示刀具接触到工件），记下此时机床坐标系中的Z值，如（-140,300）等，则工件坐标系原点W在机床坐标系中的Z坐标值为（-140,300）。

（3）数据存储

将测得的X、Y、Z值输入到机床工件坐标系存储地址到G54中。

3、用Cimatron E 8.5软件输出自动加工程序，在用CIMCO Edit v5软件将已输出的自动加工程序从电脑中输入到数控加工中心加工。

2.7数控机床加工烟灰缸上盖的编程与加工

本部分对烟灰缸上盖加工，需要选对一面进行加工，然后反面再加工，直到工件加工出来，因上盖上表面要求表面粗糙度很高，故反面加工时，要加东西垫着已加工好的平面，上盖上表面加工，因有较小的槽，对刀具选择要求也高，要硬度高。由Cimatron8.5软件的测量工具选项中可以测出。得到的结果选出最小刀具，又有工件的高度，选出最大刀具和最合适刀具。

2.7.1创建加工坐标

在Cimatron8.5软件主菜单中选择“文件”--“输出”--“加工到”，点击“确定”。

2.7.2 创建道具库

点击“刀具”，选择刀具库，导入直径为2、3和12 的平底刀

2.5.2 创建刀路轨迹