模具零件數(shù)控銑床編程實例分析設計說明書

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　引言………………………………………………………………………… 1</p><p>　　1 總體設計方案……………………………………………………………………… 3</p><p>　　1.1 型腔零件的的特點…………………………………………………… 3</p>

2、<p>　　1.2 設計加工工具的選擇……………………………………………………3</p><p>　　2 塑件極其模具的造型與設計 ……………………………………………………4</p><p>　　2.1 塑件的測繪與造型…………………………………………………………………4</p><p>　　2.2 塑件模具的設計與造型 …………………………………………

3、………………4</p><p>　　3 塑件模具的仿真加工………………………………………………………………7</p><p>　　3.1 仿真加工…………………………………………………………………………7</p><p>　　3.2 加工后處理………………………………………………………………………16</p><p>　　4 塑件模具的加

4、工……………………………………………………………………17</p><p>　　4.1 數(shù)控加工工藝的一般原則………………………………………………………17</p><p>　　4.1.1圖樣尺寸的標注………………………………………………………………17</p><p>　　4.1.2編程原點的選擇………………………………………………………………17</p&g

5、t;<p>　　4.1.3模具數(shù)控加工的特殊工藝要求………………………………………………17</p><p>　　4.2 工藝分析…………………………………………………………………………18</p><p>　　4.2.1 模具的工藝性審查……………………………………………………………18</p><p>　　4.2.2 模具加工參數(shù)的設定 ……………

6、……………………………………………18</p><p>　　4.2.3 擬定加工工藝路線……………………………………………………………19</p><p>　　4.3 手工編程…………………………………………………………………………19</p><p>　　4.3.1確定加工路線的原則與簡易方法……………………………………………19</p><p

7、>　　4.3.2 宏程序的使用…………………………………………………………………20</p><p>　　4.3.3 合理劃分程序模塊……………………………………………………………20</p><p>　　4.3.4 手工程序和自動程序的比較 ……………………………………………21</p><p>　　4.4 加工…………………………………………………………

8、……………………21</p><p>　　5塑件模具編程加工中常見問題及解決方案………………………………………24</p><p>　　5.1銑削曲線輪廓時的過切與刀痕…………………………………………………24</p><p>　　5.2 銑削曲線輪廓時的少切…………………………………………………………24</p><p>　　5.3采用雙變

9、量銑削錐槽時產(chǎn)生的階梯刀痕………………………………………24</p><p>　　5.4 其它常見問題……………………………………………………………………25</p><p>　　6 結論…………………………………………………………………………26</p><p>　　致謝 ………………………………………………………………………………27</p>&

10、lt;p>　　參考文獻…………………………………………………………………………28</p><p>　　附件清單…………………………………………………………………………29</p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　針對一典型型腔類塑件模具的設計加工，運用該類塑件模具的設計理論和數(shù)控加工工藝知識，對模具的設計過程和

11、加工過程進行分析。用三維軟件Pro/E和MasterCAM可以很方便的進行模具的設計和加工。三維軟件Pro/E由于采用參數(shù)化設計，在造型上比MasterCAM方便，而三維軟件MasterCAM進行仿真加工則很簡便靈活,在加工上更具優(yōu)勢。用二維軟件AutoCAD可以簡化手工編程。通過合理的工藝分析，并根據(jù)模具的結構特點，確定合理的加工路徑，可以防止加工過程中的過切、少切等現(xiàn)象的發(fā)生，實現(xiàn)加工結果的優(yōu)化。</p><p&

12、gt;　　關鍵詞： 數(shù)控編程 數(shù)控加工 工藝分析　仿真　</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Aim at the design and manufacture of a topic socket mold of a plastic part. Analysis the design and manufacture proc

13、ess of the mold according to the design theory and numerical control manufacture theory of this kind plastic. Using three-dimensional software Pro/E、MasterCAM can easily design and manufacture the mold. As Pro/E is usin

14、g parameter design, it is much easier in design than MasterCAM,.Using MasterCAM software to emulation the manufacture process is very easy, it is much better in man</p><p>　　Key words: NC. Programming

15、 NC. processing </p><p>　　Technological Analysis 　Simulation</p><p><b>　　0 引言</b></p><p>　　21世紀，科學技術領域中以機械制造技術為先導的先進制造技術正在以前所未有的速度向前發(fā)展。先進制造技術顯示出對經(jīng)濟發(fā)展的巨大推動作用而被世界發(fā)達國家

16、列為重點支持和發(fā)展的技術和產(chǎn)業(yè)，并把它和制造科學與信息科學、材料科學、生命科學一起列為當今四大支柱科學。 在制造科學中數(shù)控加工有占有舉足輕重的地位，它已在我國144個機械制造行業(yè)中使用。它作為人類把自然界的資源轉化為社會物質財富的一門綜合性生產(chǎn)技術，人們認識到其水平的高低，不僅直接關系生產(chǎn)水平和生產(chǎn)效率的高低、產(chǎn)品質量的優(yōu)劣，而且直接反映的制造加工領域的科技水平。</p><p>　　數(shù)控加工的一個重要運用就是模

17、具的生產(chǎn)。由于模具的精度要求很高，傳統(tǒng)的手工加工以很難適應模具制造業(yè)的發(fā)展。隨著人類社會的發(fā)展，人們的消費水平在不斷的提高，消費觀念的也在不斷的改變，對于工業(yè)產(chǎn)品的要求也越來越高。人們的追求已不僅僅是質量的好壞，外型的美觀也越來越多的被人們重視。人們的這種觀念在很大程度上提高對加工制造業(yè)的要求，呼喚著先進制造工業(yè)的發(fā)展。數(shù)控加工作為先進制造工業(yè)的一個重要支柱，其迅速的發(fā)展與普及已成為必然的趨勢。然而目前，我國數(shù)控技術的發(fā)展與發(fā)達國家相比

18、還有很大一段差距。</p><p>　　根據(jù)資料顯示，目前，我國數(shù)控技術人才緊缺50萬，加入WTO以后，我國的制造業(yè)將與國際接軌，傳統(tǒng)的制造工業(yè)技術將不能適應新形式下制造業(yè)的發(fā)展趨勢，我們必須大力發(fā)展新興制造工業(yè)。數(shù)控加工最突出的優(yōu)點是零件加工尺寸的一致性好，易于控制中間公差，從而使加工部件及整機的質量穩(wěn)定可靠。由于其高精度、高自動化、智能化，以及在加工復雜形狀零件時所體現(xiàn)出來的優(yōu)越性，使其在現(xiàn)代加工制造體系中占

19、據(jù)了重要地位，因此數(shù)控技術的發(fā)展將極大推動加工制造業(yè)的發(fā)展。數(shù)控機床加工程序的編制，是保證數(shù)控加工順利進行的基礎，對于數(shù)控加工編程的研究有其很大的現(xiàn)實意義。</p><p>　　由于先進三維造型軟件和數(shù)控加工仿真軟件的出現(xiàn)，大大方便了工程人員進行數(shù)控加工。結合三維造型進行模具設計和仿真加工，可以為加工提供很多參考依據(jù)，實現(xiàn)加工過程的優(yōu)化?，F(xiàn)代數(shù)控加工，可以方便的通過仿真加工自動生成加工程序，然后將程序輸入數(shù)控機床

20、，這樣就可以免去了工程人員很多復雜煩瑣的編程工作。自動生成的加工程序，由于是完全按照零件的輪廓軌跡來確定刀具的走刀路徑的，而且由于計算機的輔助，使得刀具路徑點的坐標與零件輪廓上各點的坐標非常吻合，其加工的精度非常高。這是傳統(tǒng)手工加工所無法比擬的。計算機自動編程的這種優(yōu)勢，在加工復雜形狀零件時更為突出，它可以幫助工程人員完成很多通過手工編程無法完成的工作。</p><p>　　手工編程作為一種融合了工程人員設計思想

21、、設計理念的編程手段，在加工簡單、規(guī)則零件時，也有其獨特的優(yōu)越性。由于機械制造業(yè)日趨走向標準化，在加工一些具有標準特征的零件時，它能讓工程人員，據(jù)零件的具體形狀，更加合理的安排加工工藝，從而能夠提高生產(chǎn)效率，節(jié)省加工成本。</p><p>　　由于自動編程和手工編程在實際生產(chǎn)中各有其優(yōu)點，根據(jù)零件的大小、形狀以及結構的復雜程度合理的選擇編程方法，對于現(xiàn)實的生產(chǎn)過程有很大的意義。為了盡量減少編程和加工過程中出現(xiàn)的錯

22、誤而對自動編程和手工編程的進行研究，有很大的必要性，它能夠幫助工程人員實現(xiàn)加工結果的優(yōu)化。</p><p>　　本文研究了一典型型腔類塑件模具的設計，仿真加工自動生成加工程序和手工編程加工的全過程。首先對塑件進行測繪，并對測繪的數(shù)據(jù)進行處理，根據(jù)處理后的數(shù)據(jù)對塑件進行三維造型，設計塑件的模具，并進行塑件模具的三維造型。對模具進行工藝分析，然后根據(jù)三維造型進行仿真加工，自動生成加工程序。進行手工編程，并在FANUC

23、 XH-713A立式加工中心進行加工。結合這一過程，闡述了一些基于數(shù)控加工工藝原則，提出了一種利用AutoCAD進行輔助編程的簡易手工編程方法，并對加工中出現(xiàn)的過切、少切、意外碰刀等問題提出了一些解決方案。希望這些方法能給從事數(shù)控編程加工的工作人員提高一些幫助。</p><p><b>　　1.總體設計方案</b></p><p>　　本課題的設計目的是對典型型腔類零

24、件三維造型、數(shù)控編程以及工藝數(shù)據(jù)庫進行研究。要進行零件的三維造型，必須先對零件進行測繪，畫出零件的零件的工程圖，然后根據(jù)工程圖進行零件的三維造型，再將零件的三維造型轉化為模具型腔的三維造型，然后進行仿真加工，并生成G代碼程序。進行手工編程，在加工中心進行加工，并與軟件自動編程的結果進行對比分析。</p><p>　　完成這一切后，就進行加工。加工時，要根據(jù)模具型腔的材料、大小、精度要求等，建立加工中常用刀具的切削

25、參數(shù)數(shù)據(jù)庫，覆蓋整個加工過程。對加工結果進行分析，編寫數(shù)控銑床的操作須知，包括操作要領，操作規(guī)范，以及常用疑難問題解決方案等內容。</p><p>　　1.1型腔類零件的特點</p><p>　　型腔類零件主要是由一些平面，島嶼和凹槽組成，一般曲面較少，手工編程很方便。本課題選擇是一個塑料插座模具，以它作為研究對象，進行工藝分析，編程，加工以及對加工結果進行分析。在編程加工前，要充分結合型

26、腔類零件的特點以及加工機床的加工能力來設計合理的模具。這樣，才能保證加工的可行性。</p><p>　　1.2設計加工工具的選擇</p><p>　　進行模具設計加工，首先要對塑件進行測繪，然后要進行三維造型，仿真加工。這一切都是依靠CAD/CAM軟件來進行的。目前，較為流行的CAD/CAM軟件有UG、MasterCAM、Pro/E、AutoCAD等。AutoCAD是一種先進的二維軟件，在

27、繪制工程圖時很方便。Pro/E是美國PTC公司著名的CAD/CAM 3D設計系統(tǒng)，由于參數(shù)化設計可以隨時通過修改參數(shù)來改變設計，自1998年問世以來，已逐漸成為當今世界最普及的CAD/CAM 3D系統(tǒng)的標準軟件，受到廣泛應用。MasterCAM并沒有采用參數(shù)化設計，在進行造型時，不象Pro/E那樣方便，但它在進行時，可以方便的根據(jù)零件的工藝要求選擇各種切削用量，定義刀具的路徑，而且簡單，易操作，故其在加工上更具優(yōu)勢。根據(jù)以上分析，我們主

28、要選擇Pro/E軟件進行三維造型，采用MasterCAM軟件進行仿真加工，這樣可以綜合利用兩者的長處。進行加工時，采用的FANUC XH 713-A立式加工中心，它可以很方便的實現(xiàn)編程加工，而且該機床比一般的普通數(shù)控銑床更易操作，更有利于進行編程。</p><p>　　2 塑件及其模具的造型與設計</p><p>　　2.1 塑件的測繪與造型</p><p>　　塑

29、件為塑料插座，材料為ABS，用游標卡尺對零件進行測繪。我們最終所需要加工得到的是制造此零件的模具型腔，而我們所取的塑件是模具生產(chǎn)出來的千千萬萬個塑件中的一個，由于制造的原因，塑件在出模后不可避免的會產(chǎn)生一定的變形，因此對該零件的測量數(shù)值需要進行分析處理。如對塑件較大尺寸誤差的進行修正，對相同形狀處所測不同尺寸的取均值進行圓整，然后繪出零件的測繪草圖。（見附件）。</p><p>　　零件測繪草圖出來以后，應該根據(jù)

30、零件的測繪圖，對零件的進行三維造型。三維造型可以選用Pro/E或MasterCAM軟件，三維造型的所有參數(shù)必須嚴格與測繪的數(shù)據(jù)一致。</p><p>　　塑件的三維造型如圖：</p><p>　　圖2-1 圖2-2</p><p>　　2.2 塑件模具的設計與造型</p><p><b>　　1）塑件尺

31、寸精度</b></p><p>　　塑件的尺寸精度一般是根據(jù)使用要求確定的，但還必須充分考慮塑料的性能及成型工藝的特點。由于該塑件是作為日常生活用具，要求其外表面光滑，既不會在使用過程中對人造成傷害，還要必須考慮其外形的美觀。因此需要光滑的外表面的精度取高一點，為6級精度，無具體要求的內表面選用5級精度。</p><p>　　2）塑件的結構工藝性</p><

32、p>　　從塑件的測繪圖和三維造型可以看出塑件外部的結構形狀比較規(guī)則，除有幾個小錐度圓臺外，其他都是平面，幾乎沒有復雜曲面，但塑件有很多薄的加強筋。 </p><p><b>　　3）拔模斜度</b></p><p>　　由于塑件冷卻后產(chǎn)生收縮，會使塑件緊緊地包住模具型芯、型腔中突出的部分，為了使塑件易于從模具內脫出，在設計時必須保證塑件的內外壁具有足夠的脫模斜度

33、。由于目前還沒有比較精確的脫模斜度計算公式，在選擇脫模斜度時，主要還是參照經(jīng)驗數(shù)據(jù)，根據(jù)ABS材料的性質在設計中選用2.5°的拔模斜度。</p><p><b>　　4）分模</b></p><p>　　零件材料為ABS，其收縮率為0.４％～０.６％，取其平均收縮率為５％計算，設計模具型腔。</p><p>　　取塑件內表面為分型面，

34、設計的模具型腔如下圖：</p><p>　　圖2-3 圖2-4</p><p>　　從加工角度分析，由于塑件有很多寬度為1mm的加強筋，分模后 B圖中出現(xiàn)了寬1mm的深槽。由于刀具直徑大小的限制，這樣的狹槽在加工中心上無法進行加工，故需對模具進行改進設計。</p><p>　　我們可以把圖2-4中的槽內的孤島設計成

35、鑲塊，并在槽內鉆孔，模具加工好后把鑲塊鑲在槽內.鑲塊形狀如下圖：</p><p><b>　　圖2-5</b></p><p>　　這樣，圖2-4可以設計成如下圖：</p><p><b>　　圖2-6</b></p><p>　　這樣，塑件的兩個模具型腔都可以進行數(shù)控加工了。</p>

36、<p>　　3　塑件模具的仿真加工</p><p><b>　　3.1 仿真加工</b></p><p>　　以圖2-6的模具加工為例</p><p>　　首先打開MasterCAM，進入主菜單，選擇Toolpaths, Jobsetup, 進行毛坯設置。根據(jù)零件形狀，設置100×100×25的長方形毛坯。如圖：

37、</p><p><b>　　圖3-1</b></p><p>　　毛坯定義好后，就可以進行加工了。仿真加工需認真設定銑削加工切削參數(shù)，主要包括：Spindle (主軸轉速)，F(xiàn)eed Rate (X、Y向進給)，Plunge（Z向進給），Retract(返回)，F(xiàn)eed Plane進給平面,Depth（切削深度），Stepover（切削間距）.Cutting met

38、hod（切削方法），Max. Rough Step(粗加工切削量)，F(xiàn)inish Cuts (精加工切削次數(shù))，F(xiàn)inish Step(精加工切削量)</p><p><b>　　1）銑平面</b></p><p>　　選擇Face命令，然后選擇一個窗口，將毛坯包括在內，則出現(xiàn)Face命令對話</p><p><b>　　如下圖：&l

39、t;/b></p><p><b>　　圖3-2</b></p><p>　　可以通過單擊Tool parameters 和Facing parameters 進行操作界面的切換。</p><p><b>　　圖3-3</b></p><p><b>　　圖3-4</b>

40、</p><p>　　以零件上表面為XY平面，各主要參數(shù)如下：</p><p>　　定義完后，點擊OK，則系統(tǒng)會進行加工，生成刀具路徑。點擊Operation命令，會出現(xiàn)如下圖對話框：</p><p><b>　　圖3-5</b></p><p>　　選中模型樹中的Facing選項，點擊Verify, 則系統(tǒng)會自動進行加

41、工仿真。其加工結果如下圖：</p><p><b>　　圖3-6</b></p><p>　　在完成加工以后，要得到CNC控制器可以解讀的NC碼需進行后處理。在操作管理器中單擊Post按鈕，可以自動生成加工程序。</p><p><b>　　程序如下：</b></p><p><b>　　

42、%</b></p><p><b>　　O0000</b></p><p>　　N100 G21 G21表示公制單位</p><p>　　N102 G0G17G40G49G80G90</p><p>　　(TOOL - 1 DIA. OF

43、F. - 1 LEN. - 1 DIA. - 10.)</p><p>　　N104T1M6 選擇一號刀具</p><p>　　N106G0G90G54X-61.Y-49.998A0.S1500M3 轉速1500 主軸正轉</p><p>　　N108G43H1Z50.

44、 選擇一號刀補</p><p><b>　　N110Z15.</b></p><p>　　N112G1Z3.5F100 直線插補F100</p><p>　　N114X56.F100

45、 </p><p><b>　　……</b></p><p>　　N370G0Z50. 加工完畢,快速返回Z50</p><p>　　N372M5 程序結束</p><

46、;p>　　N374G91G28Z0. 返回參考點</p><p>　　N376G28X0.Y0.A0.</p><p><b>　　N378M30</b></p><p><b>　　%</b></p><p><b>　

47、　2）銑中間凸臺</b></p><p>　　選擇pocket命令。選endmill（平銑刀） </p><p>　　以零件上表面為XY平面，各主要參數(shù)如下：</p><p>　　定義好參數(shù)后，就可以進行加工模擬，其加工結果如下圖：</p><p><b>　　圖3-7</b></p><

48、;p><b>　　3）銑凹槽 </b></p><p>　　選擇Pocket命令， 選擇endmill（平銑刀） </p><p>　　以零件上表面為XY平面，各主要參數(shù)如下：</p><p><b>　　圖3-8</b></p><p><b>　　4）銑筋槽 <

49、;/b></p><p>　　選擇Couter命令，選擇endmill（平銑刀） </p><p>　　以零件上表面為XY平面，各主要參數(shù)如下：</p><p>　　定義好參數(shù)后，就可以進行加工模擬，其加工結果如下圖：</p><p><b>　　圖3-9</b></p><p>&l

50、t;b>　　5）鉆孔 </b></p><p>　　選擇Drill命令，選擇Drill（鉆頭） </p><p>　　以零件上表面為XY平面，各主要參數(shù)如下：</p><p>　　定義好參數(shù)后，就可以進行加工模擬，其加工結果如下圖：</p><p><b>　　圖3-10</b></p>

51、<p><b>　　6）銑斜孔1</b></p><p>　　選擇Pocket命令，選擇Endmill(平銑刀） </p><p>　　以零件上表面為XY平面，各主要參數(shù)如下：</p><p>　　定義好參數(shù)后，就可以進行加工模擬，其加工結果如下圖：</p><p><b>　　圖3-11&l

52、t;/b></p><p><b>　　7）銑斜孔2</b></p><p>　　選擇Pocket命令，選擇Endmill(平銑刀） </p><p>　　以零件上表面為XY平面，各主要參數(shù)如下：</p><p>　　定義好參數(shù)后，就可以進行加工模擬，其加工結果如下圖：</p><p>

53、<b>　　圖3-12</b></p><p>　　至此，模具型腔一的一面已經(jīng)加工完成，下面進行澆注口的加工，需重新裝夾，在仿真加工中，需重新定義毛坯，其過程同上。其加工結果如下圖：</p><p><b>　　圖3-13</b></p><p>　　模具型腔二的加工過程與模具型腔一的加工過程基本相同，這里不再贅述，其加工

54、結果如下圖：</p><p><b>　　圖3-14</b></p><p>　　使用MasterCAM進行自動加工，系統(tǒng)會根據(jù)零件形狀,自動計算刀具的軌跡點。在定義刀具路徑時，應該根據(jù)零件的外形，選擇合理的刀具路徑。在仿真加工時，即使其他參數(shù)完全一致，如果走刀方式不同，也會使加工結果不同。</p><p><b>　　3.2 加工后

55、處理</b></p><p>　　要得到CNC控制器可以解讀的NC碼需進行后處理。在操作管理器中單擊Po</p><p>　　按鈕，彈出下圖對話框：</p><p><b>　　圖3-15</b></p><p>　　選中Save NC file,單擊OK即可。</p><p><

56、;b>　　4 塑件模具的加工</b></p><p>　　模具制造中常有很多零件需采用數(shù)控設備進行加工。因此，無論是手工編程，還是自動編程，在數(shù)控編程之前均需對所加工的零件進行全面的工藝分析。若工藝分析不周全，往往會造成工藝設計不合理，從而引起編程工作反復，使工作量成倍增加，嚴重時甚至造成數(shù)控加工出錯，導致模具報廢。因此，合理的工藝分析是保證正確編程的依據(jù)。</p><p&g

57、t;　　4.１數(shù)控加工工藝的一般原則</p><p>　　4.1.1圖樣尺寸的標注</p><p>　　一般情況下，尺寸標注時因較多的考慮裝配因素，常采用分散尺寸標注法，但這樣常?；亟o數(shù)控加工工序安排帶來很多不便。由于數(shù)控加工精度及重復定位精度均較高，不會產(chǎn)生較大的誤差影響使用性能，因此對數(shù)控編程的模具零件圖，將局部尺寸分散標注改為已同一基準引注尺寸或直接給出坐標尺寸。這樣既便于編程又利于

58、尺寸間的相互協(xié)調，還便于設計基準、工藝基準、檢測基準與編程原點（或編程基準點）保持一致。</p><p>　　4.1.2 編程原點的選擇</p><p>　　編程原點通常作為編程坐標的起始點和終點，它的正確選擇將直接影響模具零件的加工精度和坐標尺寸計算的難易程度</p><p>　　編程原點因盡可能與圖樣上的尺寸基準相重合。例如：以孔定位的零件，應以孔的中心作為編程

59、原點。加工路線是封閉形式時，因在精度要求較高的表面選擇編程原點（或加工其始點）</p><p>　　編程原點的選擇因有利于編程和數(shù)值的計算。</p><p>　　編程原點應容易找出，測量位置較方便</p><p>　　編程原點所引起的加工誤差最小</p><p>　　4.1.3 模具加工的特殊工藝要求</p><p>

60、　　普遍性的零件結構工藝性同樣適用與數(shù)控加工，此外，結合模具制造和數(shù)控加工的工藝特點，應注意：</p><p>　　零件的型腔和外形應盡量采用同類的幾何型體和統(tǒng)一的尺寸，尤其是加工轉角處的凹圓弧半徑，最好采用統(tǒng)一的尺寸，已減少刀具品種和換刀次數(shù)，便于編程，有利于提高生產(chǎn)效率。</p><p>　　應采用統(tǒng)一的定位基準。數(shù)控加工中若沒有統(tǒng)一的定位基準，會因零件的重新安裝而引起加工后兩個面上的

61、輪廓位置及尺寸不協(xié)調，生成較多的誤差。</p><p>　　避免造成欠切削和過切削現(xiàn)象。用銑刀內外輪廓時，刀具的切入點和切出點應選在零件輪廓幾何參數(shù)交點處，并選擇合適的切入和切出方向。</p><p>　　零件內模轉角處的圓角半徑不宜過小，底面與側徑間的圓角半徑不宜過大。</p><p><b>　　4.２工藝分析</b></p>

62、<p>　　4.２.1模具的工藝性審查</p><p><b>　　模具的結構特點</b></p><p>　　模具A （見圖2-3，零件圖見附圖）。該模具與塑件的外表面結合，有很高的精度要求。主要加工的部分為較小的凸臺，但凸臺的形狀較為規(guī)則。</p><p>　　模具B （見圖2-4，零件圖見附圖）。該模具與塑件的內表面結合，精度

63、要求相對較低。主要加工部分為槽和圓孔。</p><p><b>　　主要技術要求</b></p><p>　　零件圖上的主要技術要求有：1、淬火處理：43-47HRC；2、銳角去毛倒鈍； 3、未注拔模斜度2.5</p><p><b>　　零件材料</b></p><p>　　零件的材料為45鋼，可

64、以通過淬火處理來獲得所需的機械和力學性能。</p><p>　　4.２.2模具加工參數(shù)的設定</p><p><b>　　1）毛坯選擇</b></p><p>　?。?）考慮到零件所需的性能，選用鍛件作毛坯。</p><p>　?。?）確定毛坯的形狀、尺寸：選用45鋼鍛件102×102×21（mm）。

65、</p><p><b>　　2）基準選擇</b></p><p>　　加工中心要求工序集中，能在一次裝夾內完成的加工盡量在一次裝夾內完成，這樣可以降低由于基準不重合而導致的基準不重合度誤差。根據(jù)對工件的加工的初步分析在毛坯的初次裝夾后可以完成加工，故選用毛坯的初始輪廓面為裝夾基準。</p><p>　　3）確定零件的安裝方法和夾具選擇<

66、/p><p>　　在確定零件的裝夾方法時,應注意減少次數(shù),盡可能做到一次裝夾后能加工出全部待加工表面,以充分發(fā)揮數(shù)控機床的功能。夾具選擇必須力求其結構簡單,裝卸零件迅速,安裝準確可靠。此零件的加工，根據(jù)其方形形狀，采用平口鉗作為夾具即可。</p><p>　　4）確定程序原點和換刀點</p><p>　　確定程序原點和換刀點的確定為了提高零件的加工精度,程序原點應盡量選

67、在零件的設計基準和工藝基準上。例如以孔定位的零件,以孔的中心作為原點較為合適。程序原點還可選在兩垂直平面的交線上,不論是用已知直徑的銑刀,還是用標準心棒加塞尺或是用測頭都可以很方便地找到這一交線。換刀點是為帶刀庫的加工中心而設定的。為了防止換刀時刀具與工件或夾具發(fā)生碰撞,換刀點應設在被加工零件的外面。針對此零件的加工，選擇零件的上表面左下點為坐標原點。</p><p>　　5）工件坐標系的設定</p>

68、<p>　　FANUC立式加工中心可以設定多個坐標系，并將坐標值輸入加工中心，然后使用Ｇ５４～Ｇ５９調用設定的坐標系，簡化編程。</p><p>　　4.2.3擬訂加工工藝路線</p><p><b>　　見附件工藝過程卡 </b></p><p><b>　　4.3手工編程</b></p>&

69、lt;p>　　手工編程應該綜合考慮加工精度的要求、機床實際加工能力、刀具的大小、切削用量的合理選擇</p><p>　　4.3.1確定加工路線的原則與簡易方法</p><p>　　確定加工路線在確定走刀路線時,應使數(shù)值計算簡單,程序段少,以減少程序工作量。為了發(fā)揮數(shù)控機床的作用,應使加工路線最短,減少空走刀時間。對于點位控制的機床,定位精度要求較高,所以定位過程盡可能快。</p

70、><p>　　在編程過程中可以充分利用AutoCAD軟件的優(yōu)點進行編程的輔助。通過精確的繪制零件的二維工程圖，然后利用AutoCAD中的Offset命令根據(jù)刀具的直徑大小將輪廓線偏置一距離，確定刀具的軌跡點的坐標值，從而方便編程。如下例：</p><p><b>　　圖4-1</b></p><p>　　如圖加工深度為6.6的槽，槽的圓角半徑為R=

71、2mm，選擇直徑為4mm的平銑刀，利用AutoCAD的Offset命令，將槽的四條邊分別向里偏置2mm作為刀具的路徑，再將槽內左邊的線向右偏置3.5mm (刀具直徑為4mm,保證一定的重疊量)，這樣可繪制出加工路線，然后利用AutoCAD的標注尺寸命令，將路線的各個轉折點的坐標標出，作為刀具的軌跡轉折點，這樣可以方便的進行編程。</p><p><b>　　編制程序如下：</b></p

72、><p>　　N0080 T01 M98 P9000</p><p>　　N0090 G00 G90 G54 X65.05 Y36.1 </p><p>　　N0100 G43 Z100 H01</p><p>　　N0110 S800 M03</p><p>　　N0110 G00 Z5</p><p

73、>　　N0120 #01=-1.6</p><p>　　N0130 G01 Z#01 F100</p><p>　　N0130 X61.55 Y36.1</p><p>　　N0140 X61.55 Y63.9</p><p>　　N0150 X70.05 Y63.9</p><p>　　N0160 X65.0

74、5 Y65.05 </p><p>　　N0170 X65.05 Y60.04</p><p>　　N0180 X67.55 Y36.1</p><p>　　N0190 G00 Z10</p><p>　　N0120 #01=#01-1</p><p>　　N0130 IF [#01 GT -6.71] GOTO 01

75、30</p><p>　　N0140 G00 Z100</p><p><b>　　N0150 M30</b></p><p>　　4.3.2宏程序的使用</p><p>　　雖然子程序在編制相同加工操作的程序時可以簡化編程，但宏程序由于允許使用變量、算術和邏輯運算及條件轉移，使得編制相同加工操作的程序更方便，更容易。&

76、lt;/p><p>　　如上圖銑削深6.6mm的槽，編程時只需第一層的加工程序，使用變量＃０１表示-Z方向的切削深度，并用＃０１＝＃０１-１表示切削深度的變化，這樣可以通過判斷語句和循環(huán)語句方便地實現(xiàn)指定的切削深度。</p><p>　　4.3.3合理劃分程序塊</p><p>　　手工編程是一項非常煩瑣的工作，編程時一個數(shù)據(jù)的錯誤就可能導致加工的出錯。由于數(shù)控加工一個

77、是按照程序高自動化進行的過程。因此，編程時應該合理的按照工序把程序劃分為若干個程序塊，每個程序塊包括幾個較為集中工序，這樣分塊進行編程加工，即有利于編程，又有利于程序的校驗。</p><p><b>　　手工程序見附件</b></p><p>　　4.3.4手工程序和自動程序的比較</p><p>　　1）.從程序的簡易程度看</p>

78、;<p>　　一個很直觀的事實就是手工編制的程序要比自動生成的程序簡便得多，手工編程由于融入了編程人員思想，在某些問題上會處理得更合理。</p><p>　　2）.從使用的程序指令看</p><p>　　自動編程所形成的加工軌跡，是完全按照模具的形狀，確定加工軌跡點的，很少利用簡化編程的指令。它充分利用計算機強大的計算功能，來確定軌跡點的坐標值，而且能近似到微米級的精度。手工

79、編程，在很多時候，可以利用宏指令，循環(huán)語句、判斷語句來簡化編程，程序中的套用要比自動程序多得多，這也是手工編程很簡便一個重要原因。</p><p>　　3）.從程序產(chǎn)生過程看</p><p>　　利用仿真系統(tǒng)形成自動加工程序，所需要計算量很小，但必須要對所加工的零件進行精確的三維造型。而手工編程，則需要進行大量的復雜的、煩瑣的計算，必須借助必要的工具來確定每一個軌跡轉折點的坐標，很容易出錯

80、，有時甚至會因為一個數(shù)據(jù)的計算錯誤，或者是因為一時的疏忽而給整個加工帶來無法挽回的后果。這種錯誤在加工復雜零件時更為突出。</p><p><b>　　4）.從加工結果看</b></p><p>　　雖然自動生成的加工程序很復雜，也很煩瑣，甚至有很多加工軌跡點是人為無法想象和確定的，但由于計算機強大的計算功能和高準確的計算結果，使得自動生成的加工程序其加工結果要比手工

81、編程的加工結果精確得多，尤其是在加工一些復雜形狀的工件時。</p><p><b>　　4.4　加工</b></p><p>　　1）.加工前，先根據(jù)零件的形狀大小，確定裝夾方式。我選擇平口鉗作為裝夾工具。將平口鉗放于機床工作臺上，用百分表將鉗口拉成直線，再用兩個螺栓將平口鉗固定。將等高塊置于鉗口內，把工件放在等高塊上，夾緊工件。將工件的基準邊用立銑刀切直。</

82、p><p><b>　　2）.確定基準</b></p><p>　　先將標準棒裝在主軸上，將標準棒移至基準邊的左外側并使標準棒的端面低于工件上平面10mm左右，用標準塊在工件側邊與標準棒之間進行測量，使間距剛好為標準塊的寬度。如圖所示： </p><p><b>　　圖4-2</b></p><p>　

83、　記下此時機床的X軸機械坐標，計算工件的X軸零點位置。</p><p><b>　　計算公式如下：</b></p><p>　　X軸工件坐標=X軸機械坐標+標準棒直徑/2+標準塊寬度</p><p>　　Y軸工件坐標依此類推可得：</p><p>　　Y軸工件坐標=Y軸機械坐標+標準棒直徑/2+標準塊寬度</p&g

84、t;<p>　　將標準棒移到工件上表面，測量方法如上，公式如下：</p><p>　　Z軸工件坐標=Z軸機械坐標-標準棒長度-標準塊寬度</p><p>　　將計算結果輸入機床。</p><p>　　3）裝夾刀具并確定刀具長度</p><p>　　將準備好的刀具一一裝入刀庫，并將刀具長度值按編號輸入機床，以便加工時</p&

85、gt;<p>　　直接調用刀具的長度補償值。</p><p>　　4）再將編好的程序輸入機床，檢查無誤后即可進行自動加工。</p><p>　　我們利用手工編制的程序在FANUC XH-713A型立式加工中心進行了加工，結果如下圖： </p><p><b>　　圖4-3 </b></p>

86、<p>　　上面的白色塑料制品為塑件插座，下面兩個是在加工中心上加工出來的塑件的模具型腔圖。</p><p>　　5 塑件模具編程、加工中出現(xiàn)的問題及解決方案</p><p>　　模具加工好后，對其加工結果進行測量分析。由于數(shù)控加工的精度較高，其尺寸誤差較小，基本符合要求。存在的主要問題是：</p><p>　　5.1銑削曲線輪廓時的過切與刀痕</p

87、><p>　　銑削曲線輪廓的直接入刀會引起過切。因此必須采用刀具半徑補償，找到合</p><p>　　的入刀點是關鍵。從曲線入刀點法向入刀可有效防止曲線的過切，但從法向入刀，曲</p><p>　　線入刀點易出現(xiàn)一個刀痕，可采用近似方式從曲線切向入刀。</p><p>　　如圖5-1：銑削圓孔時，銑刀從工件中心起刀，向下到B點。從B點開始銑圓，&

88、lt;/p><p>　　銑刀運動一周，銑整園再回到B點，從B點向上退刀到起刀點，由于銑刀在B點停</p><p>　　留時間較長會在B點產(chǎn)生明顯的到痕。為避免刀痕，常使用切入圓弧和切出圓弧。如</p><p>　　圖5-2： </p><p>　　圖5-1 圖5-2</p><p&g

89、t;　　切入、切出圓弧小于并接近于圓弧半徑，刀點從工件中心起刀到切入圓弧的起刀點A，沿切入圓弧銑削到B點，從B點開始銑削整圓再回到B點，從B點沿切出圓弧回到切出圓弧的終點C，回到工件中心。當使用圓臺時可使用與圓相切的切入、切出直線段。</p><p>　　5.2銑削曲線輪廓時的少切</p><p>　　加工時數(shù)據(jù)起點和終點不閉合，以至進刀和退刀時刀具位置不重合，造成少切。</p>

90、;<p>　　解決少切的關鍵是使數(shù)據(jù)曲線閉合，為消除切痕，超過曲線上實際切入點再退刀。</p><p>　　5.3采用雙變量銑削錐槽時產(chǎn)生階梯形刀痕</p><p>　　如圖5-1：現(xiàn)需銑45度錐槽，采用2mm銑刀，水平方向變量每和豎直方向變量每次都進給1mm，原本需得到的是A-F直線，但實際結果卻銑成A-B-C-D-E的階梯形。如果改變水平方向和豎直方向進給量，如每次0.2

91、5mm,則其形狀就更加接近直線。由于刀具原因，這種情況是不可避免的。但我們可以通過縮小變量的進給值來無限的逼近，加工完后，再進行其他處理。</p><p><b>　　圖5-3</b></p><p><b>　　5.4其它常見問題</b></p><p>　　1) 數(shù)控加工中忽視粗、精加工分開的原則。應按先粗后精的原則劃

92、分工序</p><p>　　減少粗加工變形對精加工的影響。</p><p>　　2) 精加工時，因適當調整加緊力，合理選用刀具，以保證加工精度。</p><p>　　3) 換刀位置不當引起碰撞。換刀位置離工件較近，極可能發(fā)生刀具與工件或機</p><p>　　床部件的碰撞。因此，換刀點的設定因以刀架轉位時不碰撞工件和機床上的其他部件為準則。&

93、lt;/p><p>　　4) 刀具快進時，與工件發(fā)生碰撞。這種情況的放生通常是由于刀具在水平方</p><p>　　快速移動，而發(fā)生與工件的碰撞，而且很多時候是在加工已經(jīng)完成而回刀時。因此為防止發(fā)生這種現(xiàn)象，應該在程序的結尾加一句+Z方向的回刀。</p><p><b>　　6 結論</b></p><p>　　本文研究了基

94、于數(shù)控編程的模具設計加工的全過程，通過對編程過程和加工結果的分析，對數(shù)控加工中的一些問題提出了解決方案，現(xiàn)總結如下：</p><p>　　介紹了利用Pro/e進行三維造型，用MasterCAM進行仿真加工的方法</p><p>　　分析了手工編制的程序與自動加工的程序的各自特點</p><p>　　提出了一些基于數(shù)控加工的工藝原則</p><p&

95、gt;　　提出了一種利用AutoCAD進行輔助編程的簡易方法</p><p>　　提出了解決數(shù)控加工中過切問題的方法</p><p>　　提出了解決數(shù)控加工中少切問題的方法</p><p>　　提出了利用宏指令進行編程時，優(yōu)化編程加工結果的方法</p><p>　　提出了數(shù)控加工中其他一些常見問題的解決方法</p><p&

96、gt;　　這些問題的解決方法，都是在進行實踐的基礎上，并借助查閱大量的專業(yè)資料</p><p>　　后提出的，并且通過實踐操作，解決了一些問題，希望能給工程人員的工作提供一些參考依據(jù)。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　這次畢業(yè)設計，我綜合利用了四年來所學的專業(yè)知識，四年來所積累的分析問題、解決問題的方法，熟悉

97、了利用數(shù)控機床進行模具加工的全過程，了解了數(shù)控加工的工藝的特點，尤其對于數(shù)控編程有了很深刻的認識。我學會了利用Pro/E、MasterCAM軟件進行三維造型，利用MasterCAM軟件進行模具的仿真加工，對于數(shù)控編程中常見的一些問題進行了分析，并提出了一些解決方法。更重要的是我第一次通過自己的設計，分析，利用自己手工編制的數(shù)控程序在加工中心上加工出了塑件的模具，這個過程是我終身難忘的。</p><p>　　這次畢

98、業(yè)設計得到了葛友華教授、王正剛副教授、劉道標碩士的悉心指導，對設計提出了很多寶貴建議和意見，在很多決策性、方向性問題上給我提供了很多幫助，使我在設計的總體路線上少走了很多彎路，在此表示衷心的感謝！在設計過程中，還得到了加工中心黃曉峰老師、陳剛師傅以及范靜峰、史以揚等同學的幫助，在此一并表示感謝。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。薄×?/p>

99、衛(wèi)獻. 數(shù)控銑床及加工中心自動編程.　國防工業(yè)出版社，2002 </p><p>　　2 卓迪仕. 數(shù)控技術及應用. 國防工業(yè)出版社, 1997</p><p>　　3 王睿、鄭聯(lián)語. MasterCAM8.0基礎教程. 人民郵電出版社, 2001.6</p><p>　　4 王俊祥、黃圣杰. Pro/NC三軸銑床加工秘籍.北京： 機械工業(yè)出版社,

100、2002.1</p><p>　　5 嚴烈.MasterCAM8模具設計教程.冶金工業(yè)出版社, 2000.12</p><p>　　6　林朝平.基于數(shù)控加工的工藝分析.模具工業(yè)， 2002(10)：48～50</p><p>　　7 顧躍東，吳曉慧.數(shù)控編程常見工藝問題剖析及解決方法.現(xiàn)代機械，2002(10)：50～51</p><p&g

101、t;　　8 王維.數(shù)控加工工藝及編程.北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　9 方沂.數(shù)控機床編程與操作.北京：機械工業(yè)出版社，1999</p><p>　　10 史祥.模具CAD/CAM技術及應用.北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　11 BEIJING-FANUC Oi-MA系統(tǒng)操作說明書.北京：北京FANUC服務中心，199

102、5</p><p>　　12 朱曉春，吳祥，任皓.數(shù)控技術.北京：機械工業(yè)出版社，2001</p><p>　　13 S. Mansour. Automatic generation of part programs for milling sculptured surfaces. Journal of Materials Processing Technology, vol.127:

103、 p.31-39,2002</p><p>　　14 TODD J. SCHUETT. A Recipe for Successful High Speed Milling. Quarter Technical Papers/4th Quarter, 2002</p><p><b>　　附件清單</b></p><p>　　1 塑件

104、測繪圖1張 A2</p><p>　　2 塑件零件圖1張 A2</p><p>　　3 模具零件圖2張 A2</p><p>　　4 鑲塊零件圖4張

105、 3張A4 1張A3</p><p>　　5 MasterCAM三維造型 （電子文檔）</p><p>　　7 Pro/E三維造型 （電子文檔）</p><p>　　8 MasterCAM仿真加工 （電子

106、文檔）</p><p>　　9 數(shù)控加工自動程序 （電子文檔）</p><p>　　10 加工成品相片一份 （電子文檔）</p><p>　　11 數(shù)控加工手工程序1套</p><p>　　12 FANUC XH-713加工中心操作須知1