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1、南京信息职业技术学院毕业设计论文作者 学号 系部 机电学院 专业 数控专业 题目 联想D件专业检具制作 指导教师 评阅教师 完成时间： 2015年 03 月 19日 毕业设计(论文)中文摘要联想D件专业检具制作摘要：随着技术发展数控技术也突飞猛进，数控技术也在不断完善。现如今已可以直接将所需加工的图纸通过计算机将程序和刀具路径导出，再将导出数据导入到机床中便可直接加工。大大减少了人力和时间的投入，可以减少生产成本。同时计算机编程出错率比人工编程出错率低得多，几乎不会出错。所以现在数控行业编程以计算机编程为主，人工编程为辅而发展着。本论文结合实际加工，将现代化数控技术加以简单描述。讲述了联想D件
2、治具的设计思路和加工方法。关键词：制造 检具 图纸 编程 精雕机 毕业设计(论文)外文摘要Title : Lenovo Dproject Professional Gage Mading Abstract: With the development of technology of numerical control technology also make a spurt of progress, the numerical control technology is also in constant improvement. Now you can directly to the requ
3、ired processing drawings will export procedures and tool path through the computer, then the data import and export to the machine can directly process. Greatly reducing the manpower and time investment, can reduce the production cost. At the same time computer programming error rate than manual pro
4、gramming error rate is much lower, almost no mistakes. So now the CNC industry programming with computer programming based, supplemented by manual programming and development.This thesis combines the actual processing, will be a simple description of modern CNC technology. Describes the design idea
5、and method of processing the Lenovo D project Gage.keywords: Design，Gage，Drawing，programming，CNC engraving and milling machine目录 引言4 检具设计要求43 检具设计53.1 分析53.2 产品放取63.3 检具图纸设计63.3.1 设计软件63.3.2 设计图纸74 加工材料选择85 编程95.1 软件选择95.1.1 PTC Pro/ENGINEER Wildfire 5.095.1.2精雕软件JDPaint5.595.2编程95.2.1导入检具图形95.2.2刀具
6、选择105.2.3 刀具路径105.3 检查修改135.3.1 钻孔参数145.4 输出刀具路径146 加工156.1机床156.2装夹156.2.1装夹方式156.2.2装夹工具166.2.3装夹过程166.2.4压板装夹注意事项166.3机床加工176.3.1加工工件分中（原点）176.3.2对刀176.3.3加工176.4检查17结论19致谢19参考文献20 引言加工出来的产品因某种因素无法直接测量或测量误差大，所以需要设计出相对应的专业检具对加产品的尺寸检测。检具的设计需要结合加产品的尺寸和外形来设计，必须使用时方便检测和装拿。对于尺寸要求精度较高的产品检具的精度要求也是极高的，从而要
7、选择精度较高的机床和合适材料以保证检具所需的精度。精雕机目前是一种比较流行的数控机床，因操作简单，机床成本就加工中心而言便宜很多，如今很多加工厂商都配备有精雕机。不过精雕机行程较小同时切削量较小，只能加工小工件，所以不能完全替代加工中心，但对小治具和小检具加工还是比较合适的。我结合工作实践，应公司要求，参与设计与加工联想D件，根据制作的流程和出现的问题采取正确的处理措施，将这些过程编写成此篇毕业设计。 检具设计要求图2-1 联想D件图2-2加工治具定位所需的尺寸图2-1为联想D件未包胶轮廓图形，图2-2为加工治具所需要的尺寸（因公司保密要求，尺寸做了相应修改）。此产品加工需要将模压好的碳纤维板
8、通过CNC直接加工成而成，一次加工完成，避免二次加工产生定位误差。加工完成后产品需要包胶，包胶采用孔和外轮廓定位产品（其中圆圈所圈出的方框和圆孔不参与定位），所以对产品的尺寸要求是能小不能大（轮廓大小上偏差0.1，下偏差-1.0；孔的尺寸上偏差为0.8，下偏差为-0.1），否则无法将产品装入到包胶模具中。为避免加工刀具磨损导致尺寸偏大，所以要求制作相应的专业检具来检验加工的产品是否合格。3 检具设计3.1 分析因包胶模具要求，产品尺寸不能偏大。产品由数控机床直接一次加工成型，产品加工误差取决于以下几点：1.机床精度：机床采用北京精雕机床，加工精度在0.01mm2.刀具磨损：碳纤维硬度过大，对刀
9、具磨损严重。刀具磨损后加工会使产品尺寸偏大。3.治具装夹定位：治具装夹要求必须要使用千分表测试，定位误差必须在0.05mm之内4.加工产品发热；因加工板材尺寸较小，加工时间较短，产生热量可忽略不计，对尺寸影响极小。综上，对尺寸影响最大的是刀具的磨损，而且会导致加工出来的产品尺寸偏大，不会偏小。所以检具只需对外轮廓的上偏差和孔的下偏差设计即可。3.2 产品放取产品放入检具中和取出需要方便快捷，以便提高整体加工效率。产品为曲面（如图3.2-1），检测时要求产品突出那面朝上，所以产品放入检具后不方便取出。所以需要在检具边缘设计出拿取产品的凹槽，并且低于检测面5mm。图3.2-1 联想D件3D图档3.
10、3 检具图纸设计3.3.1 设计软件PTC Pro/ENGINEER Wildfire 5.0（pro/E）3.3.1.1 PTC Pro/ENGINEER Wildfire 5.0Pro/ENGINEER是一款在业界享有极高声誉、全方位的产品设计软件。它广泛应用于汽车、航天航空、模具、电子、玩具、机械制造和工业设计等行业。1）利用突破性的社会化产品开发功能提高协作效率。Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 5.0 是首个支持社会化产品开发的 CAD 解决方案，它将帮助用户消除妨碍他们在适当的时间找到适当的人员和资源的沟通障碍。Pro/ENGINEER 与 Windchill P
11、roductPoint 之间无缝地集成（利用了 Microsoft SharePoint 的社会化计算技术），将帮助用户找到和重复使用设计群体的共有知识，并改善流程效率。2）利用新的无缝集成的 Pro/ENGINEER 应用程序。Pro/ENGINEER 不断重新定义我们在当今高度关联的跨学科设计环境中工作的方式。新的 Pro/ENGINEER Spark Analysis Extension 是唯一一个具有以下特点的商用产品：协助分析和优化设计方案的机电间隙和漏电特性。持续引领技术潮流，并改进业界领先的模块（例如数字版权管理、CAE、ECAD-MCAD 协作、CAM 和新推出的数字化人体建模
12、解决方案），从而显著节省与造成浪费的物理原型设计、生产返工和现场故障相关的时间和成本。所有这些功能均集成到 Pro/ENGINEER 中，因此用户可以减少因使用过多的不同工具而导致的错误、额外时间和成本。3）在包含多种 CAD 环境中以更快的速度设计产品！Pro/ENGINEER Wildfire 野火版 5.0 为 CAD 互操作性树立了标准。该软件增强了自身对其他 CAD 系统和非几何数据交换的支持，从而使设计师可以应对因处理来自不同系统的 CAD 数据而造成的费时且易于出错的难题。3.3.2 设计图纸 根据客户发过来的stp图档，通过pro/E将组件分开，脱离出联想D件的图档。再将3D投
13、影出三视图,测量出联想D件的所有尺寸。根据联想D件尺寸设计出检具的图档，同时设计出拿取凹槽。检具设计尺寸直接按照联想D件尺寸来设计，保证更准确的检测效果。检具效果如图3.3-1所示。拿取凹槽如图3.3-1白圈所示。根据联想D件的厚度，设计检具深度为15mm，拿取凹槽为20mm即可。图3.3-14 加工材料选择 首先想到是45钢和P20，但精雕机床虽然灵活，但刚性不如加工中心，加工钢材会导致机床精度不准。或者用较小的切削量和慢进给，加工效率偏低，影响其他产品加工。所以不推荐用钢材。后来想采用电木加工，电木虽然硬度较高，但比较脆，检测孔用的部分后使用频繁可能会断裂。最终决定采用铝来制作检具，铝材质
14、较软，加工对机床影响较小。并且重量轻，便于移动使用。选择一块尺寸为360X250X35的铝块如图4-1，平整度、尺寸要求不高。 图4-1 5 编程5.1 软件选择PTC Pro/ENGINEER Wildfire 5.0精雕软件JDPaint5.55.1.1 PTC Pro/ENGINEER Wildfire 5.03.3.1.1已有介绍5.1.2精雕软件JDPaint5.5此软件是精雕科技多年来一直致力研究开发、功能强大、具有自主版权的专业雕刻CAD/CAM软件也是国内最早的专业雕刻软件。JDPaint是CNC数控雕刻系统正常运作的保证。JDPaint拥有曲面浮雕、等量切削等多项关键雕刻设计
15、及加工技术，极大地增强了精雕CNC雕刻机的加工能力和对雕刻领域多样性的适应能力。同时也是精雕CNC数控雕刻系统正常运作的保证，是有效提高CNC雕刻系统使用效率和产品质量的源泉。目前，JDPaint现已由较为单一的雕刻设计加工软件，逐渐走向面向CNC产品加工的一整套的解决方案。随着JDPaint5.5软件的退出，JDPaint已经构建成为一个强大开放性的CAD/CAM软件产品开发平台，在这个平台上，已形成一个具有专业特色、功能更为丰富全面的CAD/CAM软件产品家族。5.2编程5.2.1导入检具图形用Pro/E打开之前设计好的图档，将图档导出为igs格式的图档并保存。并用JDPaint5.5直接
16、导入igs的3D图形如图4.2.1-1图4.2.1-15.2.2刀具选择因为加工材料是铝材，虽然铝材材质较软，但普通刀具加工时容易粘刀，会导致加工误差偏大甚至是刀具的损坏。所以必须选用专用的刀具进行加工，避免以上问题出现。此次加工选用的刀具是刀径为6mm，3刃的铣铝专用刀（如图5.2.2-1），此刀具便于加工废料的排屑，减少粘刀的可能。材质为钨钢，表面无涂层。图5.2.2-15.2.3 刀具路径JDPaint5.5可以直接根据图形轮廓将刀具路径计算出来，也可将3D图形转成2D形式加工。此检具加工较为简单，可直接转为2D形式加工。5.2.3.1 生成2D图形通过JDPaint5.5自动绘制出图形
17、的轮廓线如图5.5.3.1-1所示，在选择区域加工即可。先加工中间检测区域，其次再加工四边拿取位的凹槽。图5.5.3.1-15.2.3.2 参数设置刀具直径：6mm走单方式：行切走刀路径间距：3mm吃刀深度：2mm加工深度：15mm和20mm主轴转速：10547r/min进给速度：3.364m/min下刀速度：1.628m/min进刀速度：1.682m/min连刀速度：1.009m/min分层方式：限定深度2mm图5.5.3.2-1 图5.5.3.2-2图5.5.3.2-3 图5.5.3.2-45.2.3.3 路径计算设置好加工参数后通过JDPaint5.5计算出刀具路径，先加工深度为15mm
18、的区域检测区域如图5.5.3.3-1所示，其次再加工深度为20mm的拿取位如图5.5.3.3-2所示。图5.5.3.3-1 图5.5.3.3-25.2.3.4 加工模拟JDPaint5.5集成了CAM的功能，所以自带刀具模拟加工，加工模拟如下图所示。图5.5.3.4-1 图5.5.3.4-25.3 检查修改经过模拟发现加工这样加工出来的检具存在一个问题，加工出来的检具直角处都是圆弧，而加工的产品却是直角，这样会导致加工出来的产品无法放入到检具中。加工出来是圆角的原因是刀具存在半径值，唯独半径越小圆角才越小。如果想要是直角，那刀具直径是要无限趋近于0才可能做到，但这不可能实现。所以需要重新想方法
19、解决此问题。对此有两种处理方法：1） 电极加工2） 直角钻孔电极加工需要设备的支持，公司并没有此设备，拿外加工电极刀具也需要对此定做，成本过高，并不适用，所以放弃电极加工方案。此检具直角并没有存在的价值，所以直角钻孔加工是一种非常实用而且简单的方法。只需在直角处画一个点，用机床在直角处铣一个孔即可，这样就可将直角处多余的残料铣削完成，如图5.3-1。图5.3-15.3.1 钻孔参数刀具直径：6mm走单方式：钻孔分层方式：深度分层吃刀深度：2mm加工深度：15mm主轴转速：14000r/min进给速度：1.2m/min下刀速度：1.628m/min进刀速度：1.682m/min5.4 输出刀具路
20、径JDPaint5.5支持eng格式刀具路径输出，将输出的文件在通过U盘导入到精雕机床中即可。6 加工6.1机床设备名称：Carver_PMS_ATC_B 精雕机机床类别：金属切削机床数控机床雕铣机机床品牌：北京精雕机床概述：适合文字图案雕刻，软金属如铜、铝材的小产品加工，各类铜模加工和小型冲模的精加工。机床参数指标：X轴运动定位精度0.01mmY轴运动定位精度0.01mmZ轴运动定位精度0.008mmX轴重复定位精度0.008mmY轴重复定位精度0.008mmZ轴重复定位精度0.005mmX轴工作行程400mmY轴工作行程400mmZ轴工作行程160mm工作台尺寸480X450最大工作负重1
21、00kg主轴转速600036000rmp刀库容量9卡头规格ISO20刀柄规格SK16刀柄形式直排式快速移动速度12m/min最高切削进给速度6m/min数控系统JD45工作电压三相380V/50Hz气源压力0.550.6MPa机床总重量1900Kg机床整体尺寸1450X1200X1820mm6.2装夹6.2.1装夹方式压板装夹6.2.2装夹工具压板、垫片、T形螺栓、螺母、垫片6.2.3装夹过程将选好的铝制毛坯工件放在加工平台上，摆放相对于平台的凹槽对齐，用压板压紧（此检具加工一次加工成型，无需第二次定位，所以无需采用千分表扫边确认工件X、Y轴的平行度，可直接摆放相对整齐后直接压板装夹）。装夹效
22、果如下图6.2.3-1图6.2.3-16.2.4压板装夹注意事项(1) 垫铁必须正确地放在压板下，高度要与工件相同或略高于工件，否则会降低压紧效果。(2) 压板位置要安排适当，要压在工件的刚性最好的加工中心地方，夹紧力的大小也是应适当，不然刚性差的工件容易产生变形。(3) 在铣床的工作台面上，不能拖拉粗糙坚硬的铸件、锻件毛坯，以免将台面划伤。(4) 在工件的光洁表面与压板之间，必须机床安置垫片(如铜片)，这样可以加工中心避免光洁表面因受压而损伤。(5) 螺栓要拧紧，否则会因压力不加工中心够而使工件移动，以致损坏工件、机床和刀具。(6) 压板螺栓必须机床尽量靠近工件，并且螺栓到工件的距离应小于螺
23、栓到垫铁的距离，这样就能增大压紧力。6.3机床加工6.3.1加工工件分中（原点）通过机床自带的分中功能，将主轴通过手轮分别摇到靠近工件的四个边缘点击确定（因加工毛坯尺寸较加工区域大出很多，所以无需用分中棒，找出大概原点位置即可），机床能自动计算出工件的原点。6.3.2对刀通过手轮将主轴移动到工件上方，打开主轴转速，将主轴转速调为12000r/min。Z轴慢慢向下移动，主轴刀头靠近工件时将手轮倍率调为X10，当主轴刀头及其贴近时再将手轮倍率调为X1，一旦有切削屑飞出立即停止。机床上确定Z轴原点，运动到对刀仪位置上对刀。6.3.3加工打开主轴正压密封、切削液开关，导入加工路径即可直接开始加工。6.
24、4检查加工完成后先不要将加工好的检具拆下，先检查治具各个尺寸，是否因为刀具磨损或者其他原因导致尺寸偏差，实际加工尺寸偏小，根据尺寸偏差改变刀具半径补偿再次加工一遍。等完全加工完成后将检具拆卸下来，清理干净检具即可。加工完成如图7-1图7-1结论通过短短一段时间的论文设计，对数控的技能操作和理论知识更深一层次的得到了了解，解决了以前在学校学习时难以解决的问题。这段时间的工作与与论文的设计，让我了解到数控技术在当今社会的发展中起着重要的作用，生产加工中已完全离不开数控。工作中不断地学习对我的实践能力有很大的提升，同时抽出时间完成毕业论文，查阅资料，我的理论知识也随之增长不少。通过这段时间的工作，我
25、端正了自己的态度，对数控行业也有许多憧憬。我会继续加深对自己的要求，在工作中对这门技术的学习与深造。这次毕业论文我结合自身工作实践，充分应用在学校学习的数控技术的知识。从检具的设计，编程，装夹，加工都由我自己独立一人完成，所以从中也学习了很多东西，加工出现的问题和困难，都能独立的想出对应的方案去解决。处理了检具直角加工无法实现通过钻孔方法去解决和加工尺寸偏小对刀具补偿的解决，对我在数控方面的知识有很大的进步。致谢在这次毕业论文的完成中，我得到了更多的新知识，并知道学习的重要性。所以感谢所有对我有所帮助的同事和相关专业的老师的教导。特别感谢：l 指导老师王苏宁的细心指导。l 北京精雕公司的刘工程师对我的精雕机床和JDPaint5.5软件培训和使用，帮助我解决相应机床加工问题。l 益精美模具厂的方总对我模具设计的设计思路的和经验的教导。l 公司同事教会我处理问题的方法及原则和对工作项目的计划设计的合理化。参考文献1. JDPaint5.5平面设计.北京精雕科技有限公司2. 精雕CNC雕刻机使用说明书. 北京精雕科技有限公司3. 数控编程与操作技术. 潘红恩主编，20104. 柔性制造工艺. 温上樵编著.5. 数控机床零件加工. 孙翰英主编. 北京：清华大学出版社，2010
