畢業(yè)設(shè)計----數(shù)碼相機(jī)面殼前模數(shù)控程序生成和仿真加工

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　Pro/ENGINEER及MasterCAM是當(dāng)前國內(nèi)外模具設(shè)計與數(shù)控加工領(lǐng)域中使用最為廣泛的CAD/CAM軟件。二者的功能各有優(yōu)缺點(diǎn)，聯(lián)合應(yīng)用可提高模具設(shè)計與數(shù)控加工的質(zhì)量和效率。本論文闡述了用Pro/ENGINEER軟件進(jìn)行數(shù)碼相機(jī)面殼的模具設(shè)計，然后將圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到MasterCAM軟件中進(jìn)行數(shù)控編程的具體實(shí)現(xiàn)方法，并

2、利用MasterCAM軟件生成數(shù)控加工代碼并輸送到加工中心或數(shù)控銑床進(jìn)行加工的方法和主要工藝。MasterCAM作為在模具行業(yè)中早已被廣泛使用并備受贊譽(yù)的CAD/CAM系統(tǒng)，在中國的模具行業(yè)中也占有領(lǐng)先的地位。Pro/ENGINEER中NC模塊使用比較復(fù)雜，而且參數(shù)定義較繁瑣，相比之下MasterCAM中的NC模塊具有簡便實(shí)用、功能齊全、刀具路徑運(yùn)算快等優(yōu)勢，另外MasterCAM軟件具有較強(qiáng)的曲面加工功能，而模具多由復(fù)雜曲面組成，在M

3、asterCAM環(huán)境下更能詮釋曲面的匹配度，保證加工成型精度。通過此次注塑模的設(shè)計，掌握了相關(guān)模具設(shè)計的主要步驟，對于CAD/CAM軟件應(yīng)用方面有了進(jìn)一步的提高。</p><p>　　關(guān)鍵詞：注塑模；模具設(shè)計；刀具路線；數(shù)控加工</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　Pro/ENGINEER and Mas

4、terCAM are widely used in domestic and international moulds design an NC machining in the CAD/CAM realm. The combined application of these two softwares can improve molds design and its NC machining’s quality and efficie

5、ncy. This paper expatiates the method and main techniques to paoceed the molds dedign of the Digital camera cover-panel with the Pro/ENGINEER software,then convert the graphics data to MasterCAM software to proceed the N

6、C paogramme, and apply the MasterCAM sof</p><p>　　Keywords: Jet mould ；Moulds design ；Tool path ；NC machining </p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　1.緒論1</b><

7、;/p><p>　　2.數(shù)碼相機(jī)面殼前模的工藝分析2</p><p>　　2.1零件結(jié)構(gòu)分析2</p><p>　　2.2數(shù)控零件加工應(yīng)注意的內(nèi)容2</p><p>　　2.3 零件的工藝分析3</p><p>　　2.3.1 數(shù)控加工工藝分析3</p><p>　　2.3.2 工藝設(shè)計及

8、進(jìn)給路線的確定3</p><p>　　2.3.3 夾具的選擇及加裝定位5</p><p>　　2.3.4刀具的選擇6</p><p>　　2.3.5 加工參數(shù)設(shè)置6</p><p>　　3.數(shù)碼相機(jī)面殼的三維造型及模具設(shè)計8</p><p>　　3.1用Pro/ENGINEER軟件對數(shù)碼相機(jī)面殼進(jìn)行三維造型

9、8</p><p>　　3.1.1 數(shù)碼相機(jī)面殼結(jié)構(gòu)尺寸8</p><p>　　3.2 用Pro/ENGINEER軟件對數(shù)碼相機(jī)面殼進(jìn)行模具設(shè)計8</p><p>　　3.2.1 模具設(shè)計9</p><p>　　3.2.2 設(shè)置收縮率9</p><p>　　3.2.3 設(shè)計毛坯工件10</p>

10、<p>　　3.2.4 設(shè)計分型面10</p><p>　　3.2.5 分割體積塊11</p><p>　　3.2.6 抽取模具元件12</p><p>　　3.2.7 鑄模12</p><p>　　3.2.8 開模13</p><p>　　3.3 模具的工藝性分析13</p>&l

11、t;p>　　3.3.1 模具的結(jié)構(gòu)尺寸13</p><p>　　3.3.2 模具的精度13</p><p>　　3.3.3 模具的材料13</p><p>　　4.IGES數(shù)據(jù)文件的轉(zhuǎn)換15</p><p>　　4.1從Pro/ENGINEER 系統(tǒng)傳出凹模IGES數(shù)據(jù)文件15</p><p>　　4.

12、2 MasterCAM 系統(tǒng)轉(zhuǎn)入IGES數(shù)據(jù)文件15</p><p>　　5.用MasterCAM軟件對數(shù)碼相機(jī)面殼進(jìn)行數(shù)控加工17</p><p>　　5.1 對數(shù)碼相機(jī)面殼凹模進(jìn)行數(shù)控加工17</p><p>　　5.1.1加工坯料及對刀點(diǎn)的確定17</p><p>　　5.1.2 規(guī)劃曲面挖槽粗加工刀具路徑，預(yù)留量“0.3”1

13、8</p><p>　　5.1.3 工件參數(shù)設(shè)置18</p><p>　　5.1.4 曲面挖槽粗加工實(shí)體加工模擬19</p><p>　　5.1.5 規(guī)劃曲面挖槽加工刀具路徑，清除底部平坦部分殘料20</p><p>　　5.1.6 規(guī)劃曲面平行粗加工刀具路徑22</p><p>　　5.1.7 規(guī)劃曲面平行精

14、加工刀具路徑25</p><p>　　5.1.8 規(guī)劃曲面等高外形精加工刀具路徑27</p><p>　　5.2 生成加工NC代碼30</p><p>　　5.3 傳輸NC程序32</p><p>　　6. 設(shè)計總結(jié)33</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)34</b></p&g

15、t;<p><b>　　致 謝35</b></p><p><b>　　1.緒論</b></p><p>　　現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展，尤其是電子、電器、儀表、汽車等工業(yè)產(chǎn)品的發(fā)展，幾乎都離不開注塑模的發(fā)展，而且需求量相當(dāng)大，對于注塑模的設(shè)計與制造的要求越來越高，2004年，塑料模具在整個模具行業(yè)中所占比例已上升到30%左右，在未來幾年

16、中還將保持較高速度發(fā)展，能否向社會提供更多的優(yōu)質(zhì)模具會直接影響工業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)成本和更新?lián)Q代的速度，所以注塑模只有設(shè)計合理和加工精密，才能保證產(chǎn)品零件的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到要求，向社會提供更多的優(yōu)質(zhì)模具，以加速新產(chǎn)品的投產(chǎn)及產(chǎn)品更新?lián)Q代，提供經(jīng)濟(jì)效益及競爭力。</p><p>　　隨著計算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，機(jī)械行業(yè)的設(shè)計與加工技術(shù)發(fā)展迅速，工業(yè)設(shè)計領(lǐng)域的CAD/CAM軟件也得到 了前所未有的發(fā)展，各種三維CAD/CA

17、M軟件應(yīng)運(yùn)而生，且各具特色。Pro/ENGINEER及MasterCAM是當(dāng)前國內(nèi)外模具設(shè)計與數(shù)控加工領(lǐng)域中使用最為廣泛的CAD/CAM軟件。Pro/ENGINEER 具有強(qiáng)大的曲面和實(shí)體參數(shù)化造型功能，在工業(yè)產(chǎn)品設(shè)計與模具設(shè)計方面有一定的優(yōu)勢，但在加工方面因參數(shù)設(shè)置較為繁瑣，不利于學(xué)習(xí)和推廣，而MasterCAM在產(chǎn)品造型及模具設(shè)計方面的能力遠(yuǎn)不如Pro/ENGINEER，但在數(shù)控加工中因性價比高、易于上手及可靠的加工性能，使其在模具

18、行業(yè)的加工環(huán)節(jié)中根深蒂固。另一方面，由于Pro/ENGINEER進(jìn)入國內(nèi)的時間比MasterCAM晚些，大部分的技術(shù)人員較早地接觸到MasterCAM，對其加工方式和特性已經(jīng)非常熟悉，因此，雖然Pro/ENGINEER也可以出加工程序，但目前國內(nèi)大部分的技術(shù)人員還是喜歡將Pro/ENGINEER中設(shè)計的模具轉(zhuǎn)到MasterCAM中出加工程序。兩者的配合使用是目前模具行業(yè)中普遍的工作模式。</p><p>　　在本

19、次設(shè)計中用Pro/ENGINEER軟件對數(shù)碼相機(jī)面殼進(jìn)行三維造型及模具設(shè)計；將數(shù)碼相機(jī)面殼前模的三維模型轉(zhuǎn)到MasterCAM中，利用MasterCAM軟件對數(shù)碼相機(jī)面殼前模進(jìn)行加工軌跡規(guī)劃和加工仿真，最后生成數(shù)控加工程序并進(jìn)行相應(yīng)的后處理；最后利用數(shù)控銑床對數(shù)碼相機(jī)面殼凸模進(jìn)行加工。</p><p>　　2.數(shù)碼相機(jī)面殼前模的工藝分析</p><p><b>　　2.1零件結(jié)構(gòu)

20、分析</b></p><p>　　零件的三維建模效果圖如下：</p><p><b>　　圖1 三維建模效果</b></p><p>　　由圖1可知，數(shù)碼相機(jī)面殼前模是一以銑削加工為主的零件，零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，通過建立零件的三維圖形，我們可對其進(jìn)行選擇加工刀具，粗精加工余量等后置處理，之后生產(chǎn)加工G代碼，進(jìn)行首件試切、批量生產(chǎn)。&

21、lt;/p><p>　　2.2數(shù)控零件加工應(yīng)注意的內(nèi)容</p><p>　?。?）零件毛坯的可安裝性分析，是分析被加工零件的毛坯是否便于定位和裝夾，安裝基準(zhǔn)要不要加工，夾壓方式和夾壓點(diǎn)的選取是否會有礙于刀具的運(yùn)動，夾壓變形是否對加工質(zhì)量有影響。</p><p>　　（2）毛坯的材質(zhì)的加工性分析，是分析所提供的毛坯材質(zhì)本身的機(jī)械性能和熱處理狀態(tài)，毛坯的鑄造品質(zhì)和被加工部位

22、的材料硬度。</p><p>　?。?）刀具運(yùn)動的可行性分析，是分析工件毛坯外形和內(nèi)腔是否有礙于刀具定位，運(yùn)動和切削的地方，對有礙部位是否允許進(jìn)行刀檢。</p><p>　　（4）加工余量狀況的分析，是分析毛坯是否有足夠的加工余量，孔加工部位是通孔還是盲孔，有無沉孔等，為刀具選擇，加工安排和加工余量分配提供依據(jù)。</p><p>　?。?）分析零件圖紙尺寸的標(biāo)注方法

23、是否適應(yīng)數(shù)控加的特點(diǎn)。通常零件圖的尺寸標(biāo)注方法都是要據(jù)裝配要求和零件使用特性分散地從設(shè)計基準(zhǔn)引注，這樣會有許多麻煩。而數(shù)控加工零件圖則要求從同基準(zhǔn)標(biāo)注尺寸，這樣有利于編程和協(xié)調(diào)設(shè)計基準(zhǔn)，工藝基準(zhǔn)，測量基準(zhǔn)與編程零點(diǎn)的設(shè)置和計算。</p><p>　?。?）分析零件圖紙給標(biāo)示構(gòu)成零件輪廓的幾何元素的條件是否充分。</p><p>　　（7）分析零件結(jié)構(gòu)工藝是否有利于數(shù)控加工。</p&g

24、t;<p>　　2.3 零件的工藝分析</p><p>　　2.3.1 數(shù)控加工工藝分析</p><p>　　(1)加工零件的毛坯是一個長方體，便于對零件進(jìn)行定位和裝夾，夾壓方式和夾壓點(diǎn)的選取對刀具運(yùn)動沒有影響，毛坯的安裝性好，大大減化了工件的定位，安裝和夾具的設(shè)計。</p><p>　　(2)零件外形大部分是凹槽，根需據(jù)凹槽的大小判斷毛坯的外形和內(nèi)腔

25、沒有妨礙刀具定位、運(yùn)動和切削的地方。</p><p>　　(3)根據(jù)零件的可裝夾性和可加工性選用長寬合適的毛坯，沒有孔的加工所以不會出現(xiàn)盲孔，合理的加工余量為刀具的選擇、加工安排和加工余量分配提供了依據(jù)</p><p>　　(4)零件圖紙的尺寸標(biāo)注和理，有利于數(shù)控機(jī)床的編程和協(xié)調(diào)設(shè)計基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、測量與編程零點(diǎn)的設(shè)置和計算。</p><p>　　2.3.2 工藝設(shè)

26、計及進(jìn)給路線的確定 </p><p>　　1、數(shù)控加工工序劃分</p><p>　　在工序劃分時應(yīng)考慮一下原則 ：</p><p>　?。?）按所用刀具劃分工序原則，這樣可以減少換刀次數(shù)，壓縮空行和和減少換刀時間，減少不必要的換刀誤差。</p><p>　　（2）按先粗后精的原則劃分加工工序，這樣可以減少粗加工變形對精加工的影響。 </

27、p><p>　　（3）按先面后孔的原則劃分工序，這樣可以提高孔加工精度，避免面加工時引起的變形。 </p><p>　　表2.1 工序劃分表</p><p><b>　　2、加工余量的選擇</b></p><p>　　加工余量泛指實(shí)體尺寸與零件尺寸之差。零件加工就是對大于零件尺寸的毛坯進(jìn)行實(shí)體加工，使加工后的零件尺寸、精度、

28、表面粗糙度均能符合圖紙的要求。工序間加工余量的選擇應(yīng)按以下兩條原則進(jìn)行：</p><p>　?。?）采用最小加工余量原則，以求縮短加工時間，降低零件的加工費(fèi)用。</p><p>　　（2）應(yīng)有充分的加工余量，特別是最后的工序。加工余量應(yīng)能保證達(dá)到工件圖紙上所規(guī)定的要求。</p><p>　　在數(shù)控機(jī)床加工零件時，每道工序的加工路線都至關(guān)重要，它影響的零件加工效率和質(zhì)

29、量，以及機(jī)床的加工精度及使用壽命，確定加工路線就是要確定刀具的加工軌跡及運(yùn)行方向。此數(shù)碼相機(jī)面殼前模的加工路線確定為先銑數(shù)碼相機(jī)面殼前模大的凹槽，之后加工注塑槽，當(dāng)整個凹槽加工完畢之后，不要在切點(diǎn)處取消刀補(bǔ)和退刀，要安排一段切線方向繼續(xù)運(yùn)動的距離，這樣可以避免在取消刀補(bǔ)，刀具與工作臺相撞而造成工件和刀具報廢。由參考資料可得，加工余量表2.2如下：</p><p>　　表2.2 精銑加工方式余量表</p&g

30、t;<p>　　確定粗加工余量為0.3。</p><p>　　2.3.3 夾具的選擇及加裝定位</p><p>　　選擇定位方式時應(yīng)注意下面幾點(diǎn)：所選擇的定位方式有較高的定位精度，無超定位的干涉現(xiàn)象，零件的安裝基準(zhǔn)最好與設(shè)計基準(zhǔn)重合，便于安裝，找正和測量，有利于刀具的運(yùn)動和簡化程序的編制。因?yàn)槊鞯男螤顬橐?guī)則的長方體，所以我們選用以下底面為基準(zhǔn)面定位，以機(jī)床專用虎鉗夾住，這樣

31、可直接計算出工件或夾具在工件臺上的位置，并能保證與機(jī)床中心的相對位置，定位十分方便。</p><p>　　2.3.4刀具的選擇</p><p>　　選擇數(shù)控加工刀具、確定切削用量是數(shù)控加工工藝設(shè)計中十分重要的內(nèi)容，它關(guān)系到零件的加工質(zhì)量和加工效率。本次數(shù)碼相機(jī)面殼前模的制造，其毛坯是規(guī)則的長方體，加工中主要是曲面銑削加工，為了得到較高的加工質(zhì)量，在粗銑時選用直徑較大的圓鼻刀，在精銑時選用球

32、頭刀。</p><p>　　正確選擇切削條件，合理地確定切削用量，可有效地提高機(jī)械加工質(zhì)量和產(chǎn)量。而切削條件影響的因素有：</p><p>　　(1)機(jī)床、工具、刀具及工件的剛性。</p><p>　　(2)切削速度、切削深度、切削進(jìn)給率。</p><p>　　(3)工件精度及表面粗糙度。</p><p>　　(4)刀

33、具預(yù)期壽命及最大生產(chǎn)率。</p><p>　　(5)切削液的種類、冷卻方式。</p><p>　　(6)工件材料的硬度及熱處理狀況。</p><p><b>　　(7)工件數(shù)量。</b></p><p><b>　　(8)機(jī)床的壽命。</b></p><p>　　表2.3刀具

34、材料與許用量最高切削速度表</p><p>　　根據(jù)對以上的各種條件進(jìn)行分析和根據(jù)刀具材料與許用量最高切削速度表選用高速銑刀切削速度為50mm/s。</p><p>　　2.3.5 加工參數(shù)設(shè)置</p><p>　?。?）粗加工是一般選擇圓鼻刀，此類型刀的剛性及耐磨性較好；粗加工時根據(jù)工件大小及形狀結(jié)構(gòu)，盡可能選擇直徑大的刀具。加工時刀具的進(jìn)給速度、轉(zhuǎn)速與刀具的大小

35、有關(guān)，一般大刀的進(jìn)給速度較高、小刀較低，而大刀的轉(zhuǎn)速低、小刀較高；刀具進(jìn)給速度、轉(zhuǎn)速還與加工的材料有關(guān)。</p><p>　?。?）曲面精加工時一般選擇球刀，此類型刀加工的曲面質(zhì)量較好；曲面精加工時的進(jìn)給速率較低，一般為300～500mm/min，以提高曲面加工質(zhì)量。</p><p>　　表2.4 加工參數(shù)設(shè)置表</p><p>　　3.數(shù)碼相機(jī)面殼的三維造型及模

36、具設(shè)計</p><p>　　3.1用Pro/ENGINEER軟件對數(shù)碼相機(jī)面殼進(jìn)行三維造型</p><p>　　在進(jìn)行數(shù)碼相機(jī)面殼模具設(shè)計與加工前，首先要利用Pro/ENGINEER系統(tǒng)下的【零件】模塊對數(shù)碼相機(jī)面殼進(jìn)行三維造型，效果如圖1所示。</p><p>　　圖1數(shù)碼相機(jī)面殼三維模型</p><p>　　3.1.1 數(shù)碼相機(jī)面殼結(jié)構(gòu)尺

37、寸</p><p>　　該面殼結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，尺寸設(shè)計為110*64*20(mm)，壁厚t=1mm，尺寸不大，適宜于注塑加工。</p><p>　　3.2 用Pro/ENGINEER軟件對數(shù)碼相機(jī)面殼進(jìn)行模具設(shè)計</p><p>　　數(shù)碼相機(jī)面殼三維造型完成后，利用Pro/ENGINEER系統(tǒng)下的【制造】、【模具型腔】模塊進(jìn)行模具組件設(shè)計，它包括參考模型的布局、收縮率

38、的設(shè)置、毛坯工件的設(shè)計、分型面的設(shè)計、分割體積塊、抽取模具元件、鑄件及開模幾大部分。</p><p>　　3.2.1 模具設(shè)計</p><p>　　（1） 調(diào)入模具參考模型</p><p>　　選擇菜單欄中的【文件】-【新建】建立新的文件，在【類型】欄選擇【制造】模塊，在【子類型】欄選擇【模具型腔】模塊，在名稱輸入文件名“smxjmk”,單擊【確定】。選擇配合基準(zhǔn)面

39、的約束狀況，單擊【確定】。</p><p>　　選擇模型樹中的【顯示】-【模型樹】，返回到模型樹列表狀態(tài)，隱藏參考模型自身的基準(zhǔn)面和基準(zhǔn)軸，只顯示模具的三個基準(zhǔn)面，效果如圖2所示。</p><p>　　圖2 只顯示模具的3個基準(zhǔn)面</p><p>　　3.2.2 設(shè)置收縮率</p><p>　　根據(jù)鑄造理論，鑄件在溫度下降而凝固的過程中體積會

40、縮小。因此在進(jìn)行模具設(shè)計時，必須考慮材料對零件大小的影響，通常的做法是根據(jù)材料的特性適當(dāng)加大參考模型的尺寸，這樣在元件成型后會略有收縮，最后生成的零件才能得到設(shè)計要求。該產(chǎn)品的收縮率設(shè)置為“0.005”。設(shè)置收縮率如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 收縮率</b></p><p>　　3.2.3 設(shè)計毛坯工件</p><p>　　選

41、擇菜單管理器中的【模具模型】-【創(chuàng)建】-【工件】-【手動】命令，手動創(chuàng)建毛坯工件。</p><p>　　選擇菜單管理器中【實(shí)體】-【加材料】-【拉伸】-【實(shí)體】-【完成】</p><p>　　設(shè)計毛坯件效果如圖3所示。</p><p><b>　　圖3 毛坯示意圖</b></p><p>　　3.2.4 設(shè)計分型面<

42、;/p><p>　　模具型腔設(shè)計的重點(diǎn)在于分型面的創(chuàng)建，模具分型面是型芯與型腔的分界線，分型面的實(shí)質(zhì)是曲面，是分割體積塊創(chuàng)建模具元件的依據(jù)。本設(shè)計的分型面采用裙邊曲面的形式生成，所以在設(shè)計分型面前，先要生成裙邊曲面所需的側(cè)面影像曲線，選擇菜單管理器中的【特征】-【型腔組件】-【側(cè)面影像】命令，接受默認(rèn)設(shè)置參數(shù)，單擊【確定】。</p><p>　　在菜單管理器中選擇【增加】-【裙邊】-【完成】，

43、采用裙邊曲面方法產(chǎn)生分型面，如圖4所示。</p><p>　　圖4 從列表中拾取側(cè)面影線</p><p>　　3.2.5 分割體積塊</p><p>　　在成功設(shè)計毛坯工件、設(shè)計分型面后，還必須對模具進(jìn)行分割。分割模具就是以建立好的分型面為依據(jù)，分割出相應(yīng)的凹凸模。 </p><p>　　選擇菜單管理器中的【模具體積塊】-【分割】-【完成】。

44、選擇好相應(yīng)的分型面后單擊【確定】，輸入相應(yīng)體積塊名稱，單擊【著色】-【確定】，效果分別如圖5、6所示。</p><p>　　圖5 著色顯示體積塊</p><p>　　圖6 著色顯示體積塊</p><p>　　3.2.6 抽取模具元件</p><p>　　在Pro/ENGINEER的模具設(shè)計中，模具元件常常是通過用實(shí)體材料填充先前定義的模具體

45、積塊而形成的。我們將這一自動執(zhí)行的過程稱為抽取。完成抽取后，模具元件成為功能強(qiáng)大的Pro/ENGINEER 零件，并在模型樹中顯示出來。</p><p><b>　　3.2.7 鑄模</b></p><p>　　在創(chuàng)建完凹模和凸模之后，可以在模型中進(jìn)行模擬澆注，產(chǎn)生一個模擬的塑料件，以便檢查分型面的設(shè)計是否合理。</p><p>　　選擇菜單管

46、理器中的【鑄模】-【創(chuàng)建】命令，其效果如圖7所示。</p><p><b>　　圖7 鑄模模型</b></p><p><b>　　3.2.8 開模</b></p><p>　　鑄模完成后，Pro/ENGINEER 系統(tǒng)能模擬開模過程，以便更清晰地觀看模具型腔和型芯系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，</p><p>　

47、　選擇菜單管理器中的【模具進(jìn)料孔】-【定義間距】-【定義移動】命令進(jìn)行開模模擬，并在提示區(qū)輸入移動距離“300“單擊【確定】，其效果如圖8所示。</p><p>　　圖8 鑄模零件向上移動</p><p>　　3.3 模具的工藝性分析</p><p>　　3.3.1 模具的結(jié)構(gòu)尺寸</p><p>　?。?）凹模：尺寸為150*110*25&

48、lt;/p><p>　?。?）凸模：尺寸為150*110*22</p><p>　　3.3.2 模具的精度</p><p>　　工件是數(shù)碼相機(jī)面殼模具，要求的精度較高，需按照數(shù)控銑床加工的方式才能達(dá)到該工件所需要的精度。</p><p>　　3.3.3 模具的材料</p><p>　　模具選材是整個模具制作過程中非常重要的

49、一個環(huán)節(jié)。模具選材需要滿足三個原則，模具滿足耐磨性、強(qiáng)韌性等工作需求，模具滿足工藝要求，同時模具應(yīng)滿足經(jīng)濟(jì)適用性。因此應(yīng)選用40Cr鋼，此材料屬于中碳調(diào)制鋼，冷鐓模具鋼。該鋼價格適中，加工容易，經(jīng)適當(dāng)?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性。正火可促進(jìn)組織球化，改進(jìn)硬度小于160HBS毛坯的切削性能。在溫度550~570℃進(jìn)行回火，該鋼具有最佳的綜合力學(xué)性能。根據(jù)以上分析該材料的綜合性能好、硬度適中、適合數(shù)控切削加工。</p&g

50、t;<p>　　4.IGES數(shù)據(jù)文件的轉(zhuǎn)換</p><p>　　4.1從Pro/ENGINEER 系統(tǒng)傳出凹模IGES數(shù)據(jù)文件</p><p>　　模具設(shè)計完成后，將凹模文件轉(zhuǎn)換為IGES格式文件，然后由MasterCAM系統(tǒng)轉(zhuǎn)入進(jìn)行加工。</p><p>　　轉(zhuǎn)出凹模IGES數(shù)據(jù)文件</p><p>　　選擇菜單欄中的【窗口】

51、命令，選擇模具文件“SMXJMK.MFG”,返回模具模塊。在模型樹列表中的“MOLD –VOL 2.PRT”零件上單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的菜單中選擇【打開】命令，選擇菜單欄中【文件】-【保存副本】命令，在【類型】欄選擇”IGES”格式，單擊【確定】。</p><p>　　4.2 MasterCAM 系統(tǒng)轉(zhuǎn)入IGES數(shù)據(jù)文件</p><p>　?。?） 從Pro/ENGINEER 系統(tǒng)中輸出

52、凹模零件的IGES格式文件后便可以在MasterCAM系統(tǒng)中將其轉(zhuǎn)入進(jìn)行加工。</p><p>　?。?）轉(zhuǎn)入凹模IGES數(shù)據(jù)文件</p><p>　　選擇【MAIN MENU】回主菜單，選擇【FILE】-【Converters】-【IGES】-【Read file】命令，轉(zhuǎn)入IGES數(shù)據(jù)文件，如圖9所示。</p><p>　　圖9 轉(zhuǎn)入的上模IGES數(shù)據(jù)文件<

53、;/p><p>　　凹模IGES數(shù)據(jù)文件的坐標(biāo)處理。</p><p>　　選擇【MAIN MENU】回主菜單，選擇【Xform】-【Roate】-【All】-【Entities】命令旋轉(zhuǎn)所有幾何圖形。選擇【DONE】命令執(zhí)行，選擇【Origin】命令以系統(tǒng)原點(diǎn)為旋轉(zhuǎn)點(diǎn)。在選擇角度欄輸入“270”，單擊【OK】按鈕，結(jié)果如圖10所示。</p><p><b>　

54、　圖10 旋轉(zhuǎn)結(jié)果</b></p><p>　　5.用MasterCAM軟件對數(shù)碼相機(jī)面殼進(jìn)行數(shù)控加工</p><p>　　5.1 對數(shù)碼相機(jī)面殼凹模進(jìn)行數(shù)控加工</p><p>　　5.1.1加工坯料及對刀點(diǎn)的確定</p><p>　　在規(guī)劃數(shù)碼相機(jī)面殼凹模加工刀具路徑前，先確定加工幾何圖形所需要的坯料尺寸及加工邊界，并將圖形中

55、心的最高點(diǎn)移到系統(tǒng)坐標(biāo)原點(diǎn)，便于加工時以圖形中心對刀。</p><p>　　選擇【MAIN MENU】回主菜單，選擇【Create】/【CURVE】/【All edges】命令，繪制曲面邊界，選擇上模的上表面，選擇【DONE】/【DO IT】命令，產(chǎn)生上表面的曲面邊界，效果如圖11、12所示。</p><p><b>　　圖11 選擇曲面</b></p>

56、<p>　　圖12 產(chǎn)生曲面邊界</p><p>　　選擇【MAIN MENU】回主菜單，選擇【DELETE】/【Only】/【Lines】命令，刪除線段，結(jié)果如圖13所示。</p><p><b>　　圖13刪除線段結(jié)果</b></p><p>　　5.1.2 規(guī)劃曲面挖槽粗加工刀具路徑，預(yù)留量“0.3”</p>&

57、lt;p>　　規(guī)劃數(shù)碼相機(jī)面殼凹模曲面挖槽粗加工刀具路徑，目的是粗切除大部分的工件材料。</p><p>　　選擇【MAIN MENU】回主菜單，選擇【TOOlpaths】/【Surface】/【ROUGH】/【Pocket】命令，進(jìn)行曲面挖槽粗加工。選擇【All Surface】命令，對所有曲面進(jìn)行挖槽粗加工，選擇【DONE】命令執(zhí)行。系統(tǒng)產(chǎn)生曲面挖槽粗加工刀具路徑，效果如圖14所示。</p>

58、<p>　　圖14曲面挖槽粗加工刀具路徑</p><p>　　5.1.3 工件參數(shù)設(shè)置</p><p>　　在數(shù)碼相機(jī)面殼凹模進(jìn)行曲面挖槽粗加工模擬前，先要對坯料工件參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。</p><p>　　選擇【MAIN MENU】回主菜單，選擇【Tool paths】/【Job setup】命令，進(jìn)行工件參數(shù)設(shè)置，系統(tǒng)自動計算出如圖15所示的工件坯料尺寸

59、，單擊【OK】按鈕。</p><p>　　圖15 工件參數(shù)設(shè)置結(jié)果</p><p>　　5.1.4 曲面挖槽粗加工實(shí)體加工模擬</p><p>　　利用MasterCAM系統(tǒng)提供的實(shí)體加工模擬功能，對工件進(jìn)行實(shí)體粗加工模擬可以及時發(fā)現(xiàn)曲面挖槽粗加工中存在的問題，以便對不合理的粗加工參數(shù)加以改進(jìn)。</p><p>　　選擇【MAIN MENU】

60、回主菜單, 選擇【TOOlpaths】/【Operations】加工操作管理命令，單擊【Verify】按鈕，進(jìn)行實(shí)體加工模擬，效果如圖16所示。</p><p>　　圖16 曲面挖槽粗加工結(jié)果示意圖</p><p>　　5.1.5 規(guī)劃曲面挖槽加工刀具路徑，清除底部平坦部分殘料</p><p>　　規(guī)劃數(shù)碼相機(jī)面殼凹模曲面挖槽加工刀具路徑、目的是清除對刀加工后在底部

61、平坦部位余留下的殘料。</p><p>　　選擇【MAIN MENU】回主菜單, 選擇【Tool paths】/【Surface】/</p><p>　　【ROUGH】/【Pocket】命令, 進(jìn)行曲面挖槽加工，選擇【All Surface】命令，對所有曲面進(jìn)行挖槽加工，選擇【DONE】命令執(zhí)行。系統(tǒng)彈出曲面挖槽加工對話框，相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，如圖22、23所示。</p>&l

62、t;p>　　圖22 設(shè)置【Parameters】選項(xiàng)卡</p><p>　　設(shè)置如圖23所示曲面挖槽加工參數(shù)</p><p>　　圖23曲面挖槽粗加工參數(shù)設(shè)置</p><p>　　單擊【Cut depths】按鈕，輸入如圖24所示參數(shù)，單擊【確定】按鈕。</p><p>　　圖24 切削深度參數(shù)設(shè)置</p><p&g

63、t;　　系統(tǒng)提示選擇曲面挖槽邊界，選擇【Chain】命令，選擇【DONE】命令執(zhí)行，系統(tǒng)產(chǎn)生如圖25所示曲面挖槽加工刀具路徑。</p><p>　　圖25 曲面挖槽加工刀具路徑</p><p>　　選擇【MAIN MENU】回主菜單, 選擇【TOOlpaths】/【Operations】加工操作管理命令，單擊【Verify】按鈕，進(jìn)行實(shí)體加工模擬，效果如圖26所示。 </p>

64、<p>　　圖26 曲面挖槽粗加工結(jié)果</p><p>　　5.1.6 規(guī)劃曲面平行粗加工刀具路徑</p><p>　　規(guī)劃數(shù)碼相機(jī)面殼凹模曲面平行粗加工刀具路徑，將針對圓弧曲面進(jìn)行粗切削。</p><p>　　選擇【MAIN MENU】回主菜單, 選擇【Tool paths】/【Surface】/</p><p>　　【ROU

65、GH】/【Parallel】命令, 進(jìn)行曲面平行粗加工，選擇【Cavity 】命令，對凹體曲面進(jìn)行平行粗加工，選擇如圖27所示圓弧曲面為粗加工曲面。</p><p>　　圖27 選擇加工曲面</p><p>　　系統(tǒng)彈出曲面平行粗加工對話框，選擇已有的Φ6的圓鼻刀為加工刀具，并進(jìn)行如圖28所示的參數(shù)設(shè)置。</p><p>　　圖28 選擇已有的加工刀具</p&

66、gt;<p>　　參數(shù)設(shè)置完單擊【確定】按鈕，選擇【DONE】命令執(zhí)行。系統(tǒng)產(chǎn)生曲面平行粗加工刀具路徑，如圖29所示。</p><p>　　圖29 曲面平行粗加工刀具路徑</p><p>　　選擇【MAIN MENU】回主菜單, 選擇【TOOlpaths】/【Operations】加工操作管理命令，單擊【Verify】按鈕，進(jìn)行實(shí)體加工模擬，效果如圖30、31所示。</

67、p><p>　　圖30 Φ16 圓鼻刀進(jìn)行平行粗加工</p><p>　　圖31 Φ6 圓鼻刀進(jìn)行平行粗加工結(jié)果</p><p>　　5.1.7 規(guī)劃曲面平行精加工刀具路徑</p><p>　　規(guī)劃數(shù)碼相機(jī)面殼凹模曲面平行粗加工刀具路徑，將針對圓弧形曲面進(jìn)行精切削。</p><p>　　選擇【MAIN MENU】回主菜單,

68、 選擇【Tool paths】/【Surface】/</p><p>　　【Finish】/【Parallel】命令, 進(jìn)行曲面平行精加工，選擇如圖32所示圓弧曲面為精加工曲面。</p><p>　　圖32 選擇加工曲面 </p><p>　　系統(tǒng)彈出參數(shù)設(shè)置對話框，進(jìn)行設(shè)置相關(guān)參數(shù)，并單擊【確定】按鈕，如圖33所示。</p><p>　　圖

69、33 設(shè)置【Surface parameters】選項(xiàng)卡</p><p>　　單擊【確定】按鈕，選擇【DONE】命令執(zhí)行。系統(tǒng)產(chǎn)生如圖34所示曲面平行精加工刀具路徑。</p><p>　　圖34 曲面平行精加工刀具路徑。</p><p>　　選擇【MAIN MENU】回主菜單, 選擇【TOOlpaths】/【Operations】加工操作管理命令，單擊【Verify

70、】按鈕，進(jìn)行實(shí)體加工模擬，效果如圖35所示。</p><p>　　圖35 Φ3球刀平行精加工結(jié)果</p><p>　　5.1.8 規(guī)劃曲面等高外形精加工刀具路徑</p><p>　　規(guī)劃數(shù)碼相機(jī)面殼凹模曲面等高外形精加工刀具路徑，主要針對較陡曲面的余留殘料進(jìn)行精加工。</p><p>　　選擇【MAIN MENU】回主菜單，選擇【Tool

71、paths】/【Surface】/</p><p>　　【Finish】/【Contour】命令，進(jìn)行曲面等高外形加工，選擇【All Surface】命令，對所有曲面進(jìn)行等高外形精加工，選擇【DONE】命令執(zhí)行。</p><p>　　系統(tǒng)彈出曲面等高外形精加工對話框，進(jìn)行相關(guān)參數(shù)設(shè)置，如圖36所示。</p><p>　　圖36 曲面等高外形精加工對話框 </p

72、><p>　　選擇曲面等高外形精加工對話框中的【Finish Contour parameters】選項(xiàng)卡，輸入如圖37所示參數(shù)。</p><p>　　圖37 設(shè)置【Finish Contour parameters】選項(xiàng)卡</p><p>　　相關(guān)參數(shù)設(shè)置完成后單擊【確定】按鈕，選擇【DONE】命令執(zhí)行，系統(tǒng)產(chǎn)生如圖38所示曲面等高外形精加工刀具路徑。</p&g

73、t;<p>　　圖38 曲面等高外形精加工刀具路徑</p><p>　　選擇【BACKUP】命令返回上一層菜單。選擇【Operations】命令，系統(tǒng)彈出加工操作管理對話框，單擊【Verify】按鈕，進(jìn)行實(shí)體加工模擬，效果如圖39所示。</p><p>　　圖39 Φ6球刀等高外形精加工結(jié)果</p><p>　　5.2 生成加工NC代碼</p&

74、gt;<p>　　利用MasterCAM系統(tǒng)的post后處理功能，自動生成加工數(shù)碼相機(jī)面殼凹模所需要的NC代碼。</p><p>　　圖40 生產(chǎn)NC程序</p><p><b>　　%</b></p><p><b>　　O0000</b></p><p>　　(PROGRAM NA

75、ME - SHANGMO2011)</p><p>　　(DATE=DD-MM-YY - 04-05-11 TIME=HH:MM - 19:24)</p><p><b>　　N100G21</b></p><p>　　N102G0G17G40G49G80G90</p><p>　　( 16. BULL ENDMILL

76、1. RAD TOOL - 1 DIA. OFF. - 1 LEN. - 1 DIA. - 16.)</p><p><b>　　N104T1M6</b></p><p>　　N106G0G90G54X-23.448Y-46.58A0.S2000M3</p><p>　　N108G43H1Z30.</p><p><

77、;b>　　N110Z5.1</b></p><p>　　N112G1Z.1F1000.</p><p>　　N114X-23.169</p><p>　　N174X23.448</p><p>　　N176X24.448Y47.581</p><p>　　N178X-20.343Y47.563<

78、/p><p>　　N180G3X-23.807Y45.498R4.482</p><p>　　N182X-24.464Y43.132R5.188</p><p>　　N184G1X-24.467Y35.172</p><p>　　N186X-24.554Y34.078</p><p>　　N188G2X-25.264Y31

79、.783R7.105</p><p>　　N190X-26.351Y30.15R5.778</p><p>　　N192X-24.467Y25.127R7.816</p><p>　　N194G1X-24.448Y-47.581</p><p>　　N196X24.466Y-47.563</p><p>　　N198X

80、24.448Y47.581</p><p>　　N200G0Z5.1</p><p><b>　　N202Z30.</b></p><p>　　N204X-22.786Y-45.901</p><p>　　N500X-21.27Y30.308</p><p>　　N502X-21.321Y30.2

81、76</p><p>　　N504X-21.428Y30.197</p><p>　　N506X-21.454Y30.178</p><p>　　N508X-21.496Y30.152</p><p>　　N510X-21.596Y30.072</p><p>　　N512X-21.663Y30.028</p&g

82、t;<p>　　N514X-21.831Y29.876</p><p>　　N516X-21.92Y29.808</p><p>　　N518X-22.079Y29.643</p><p>　　N520X-22.171Y29.561</p><p>　　N522X-22.318Y29.386</p><p&g

83、t;　　N524X-22.411Y29.291</p><p>　　N526X-22.545Y29.106</p><p>　　N528X-22.635Y28.998</p><p>　　N530X-22.755Y28.808</p><p>　　N532X-22.842Y28.688</p><p>　　N534X-

84、22.946Y28.494</p><p>　　N536X-23.005Y28.398</p><p>　　N538G0Z-17.04</p><p><b>　　N540Z30.</b></p><p><b>　　N542M5</b></p><p>　　N544G91G

85、28Z0.</p><p>　　N546G28X0.Y0.A0.</p><p><b>　　N548M30</b></p><p><b>　　%</b></p><p>　　5.3 傳輸NC程序</p><p>　　利用MasterCAM系統(tǒng)的Communic傳輸功能，將

86、系統(tǒng)自動生成的數(shù)碼相機(jī)面殼凹模NC代碼傳輸?shù)綌?shù)控加工設(shè)備的控制器內(nèi)。</p><p>　　圖41 傳輸參數(shù)設(shè)置對話框</p><p><b>　　6. 設(shè)計總結(jié)</b></p><p>　　MasterCAM作為在模具行業(yè)中早已被廣泛使用并備受贊譽(yù)的CAD/CAM系統(tǒng)，在中國的模具行業(yè)中也占有領(lǐng)先的地位。Pro/ENGINEER中NC模塊使用比

87、較復(fù)雜，而且參數(shù)定義較繁瑣，相比之下MasterCAM中的NC模塊具有簡便實(shí)用、功能齊全、刀具路徑運(yùn)算快等優(yōu)勢，另外MasterCAM軟件具有較強(qiáng)的曲面加工功能，而模具多由復(fù)雜曲面組成，在MasterCAM環(huán)境下更能詮釋曲面的匹配度，保證加工成型精度。本文中的實(shí)例只涉及到MasterCAM中NC加工的一部分，針對不同的零件還得因地制宜，從MasterCAM的NC中選擇最好的方案來加工不同類型、不同結(jié)構(gòu)的模具。</p>&l

88、t;p>　　本次設(shè)計主要運(yùn)用了Pro/ENGINEER軟件和MasterCAM軟件，首先運(yùn)用Pro/ENGINEER軟件對數(shù)碼相機(jī)面殼進(jìn)行三維造型，再對數(shù)碼相機(jī)面殼進(jìn)行模具設(shè)計得到需要加工的數(shù)碼相機(jī)面殼前模的模具。然后利用MasterCAM軟件對數(shù)碼相機(jī)面殼前模進(jìn)行粗加工和精加工刀具路徑規(guī)劃。通過本次的畢業(yè)設(shè)計讓我更加系統(tǒng)的了解Pro/ENGINEER軟件和MasterCAM軟件技術(shù)應(yīng)用，對Pro/ENGINEER軟件中的三維實(shí)體

89、建模和模具設(shè)計（新建文件的基本操作、拉伸、倒圓角、拔模、設(shè)計分型面，開模等操作）有了更深的認(rèn)識。通過查閱相關(guān)資料對MasterCAM軟件的基本操作掌握，在今后還得不斷加強(qiáng)學(xué)習(xí)。在設(shè)計的過程中也難免遇到很多問題，通過自己查閱相關(guān)資料和老師的指導(dǎo)，解決所遇到的難題，為自己的今后的人生積累不少經(jīng)驗(yàn)。</p><p>　　在此次設(shè)計的過程中，通過查閱相關(guān)資料，確定設(shè)計的總體規(guī)劃，理清自己的設(shè)計思路，培養(yǎng)了我的綜合運(yùn)用所學(xué)

90、知識的能力，分析和解決實(shí)際中遇到的問題的能力，并且能深化了我所學(xué)的專業(yè)知識，使我在調(diào)查研究和收集資料方面有較大的進(jìn)步；另外我的技術(shù)分析和組織工作的能力也有一定程度的提高。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]田坤. 數(shù)控機(jī)床與編程(數(shù)控技術(shù)系列教材). 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006.1</p><p>

91、　　[2]鄭堤.數(shù)控機(jī)床與編程(第2版21世紀(jì)高校機(jī)電類規(guī)劃教材). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.5</p><p>　　[3]王愛玲. 現(xiàn)代數(shù)控編程技術(shù)及應(yīng)用/現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)系列. 北京：國防工業(yè)出版社，2009.3</p><p>　　[4]胡占齊. 機(jī)床數(shù)控技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002.2</p><p>　　[5]白晶，劉斌，張?jiān)平?Pro/EN

92、GINEER數(shù)控加工與VERICUT綜合應(yīng)用教程.北京：清華大學(xué)出版社，2009</p><p>　　[6]溫建民、石玉祥、于廣濱、齊志濱.Pro/ENGINEER Wildfire3.0數(shù)控加工實(shí)例教程，北京:電子工業(yè)出版社，2007</p><p>　　[7]楊勝群.VERICUT數(shù)控加工仿真技術(shù).北京：清華大學(xué)出版社，2010</p><p>　　[8]何滿才

93、. Pro/ENGINEER模具設(shè)計與MasterCAM數(shù)控加工. 北京：人民郵電出版社，2005.6</p><p>　　[9]王東明.Pro/ENGINEER中文野火版基礎(chǔ)教程（第二版）.北京：清華大學(xué)出版社，2008.3</p><p>　　[10]高波.機(jī)械制造基礎(chǔ).大連：大連理工大學(xué)出版社，2006.8</p><p>　　[11]張曉東.王曉玲.數(shù)控編程

94、與加工技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.1</p><p>　　[12]董兆偉.數(shù)控機(jī)床編程技術(shù). 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.9</p><p>　　[13]李云龍.曹巖 . MasterCAM9.1數(shù)控加工實(shí)例精解. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.7</p><p>　　[14]孫中柏. MasterCAM9.1模具設(shè)計與加工. 北京：清華大學(xué)出版社，

95、2006.6</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　時光匆匆如流水，轉(zhuǎn)眼便是大學(xué)畢業(yè)時節(jié)，春夢秋云，聚散真容易。離校日期已日趨臨近，畢業(yè)論文的完成也隨之進(jìn)入尾聲。從開始進(jìn)入課題到論文的順利完成，一直都離不開老師、同學(xué)、朋友給我的熱情幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！</p><p>　　在畢業(yè)論文設(shè)計的過程中，我遇到了

96、許許多多的困難。在此我要感謝我的指導(dǎo)老師***老師給我悉心的幫助和對我耐心而細(xì)致的指導(dǎo)，除了敬佩*老師的專業(yè)水平以外，他的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作，在*老師的幫助下我才得以解決畢業(yè)設(shè)計中遇到的問題。同時感謝機(jī)電工程學(xué)院的各領(lǐng)導(dǎo)對我們的教導(dǎo)和關(guān)注；感謝大學(xué)三年來傳授我們專業(yè)知識的所有老師。</p><p>　　就本篇畢業(yè)論文說明書而言，從提綱、草擬、修改到最后定稿

97、，黃老師都給予了一而再、再而三的精心批閱，每個環(huán)節(jié)都凝結(jié)老師努力的付出和辛勞的汗水。毋庸諱言，老師的道德文章將成為我人生的里程碑。</p><p>　　非常感謝學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)和老師給我提供了這次深入學(xué)習(xí)的機(jī)會和寬松的學(xué)習(xí)環(huán)境。通過這次畢業(yè)設(shè)計，不但使我將大學(xué)期間所學(xué)的專業(yè)知識再次回顧學(xué)習(xí)，而且也使我學(xué)到了專業(yè)領(lǐng)域中一些前沿的知識。</p><p>　　我還要感謝給予我很多關(guān)心和幫助的同學(xué)們，三年