數(shù)控銑床編程實(shí)例分析畢業(yè)論文終稿

1、鹽城工學(xué)院機(jī)械工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化 專業(yè)設(shè)計(jì)u侖文題目數(shù)控銑床編程實(shí)例分析學(xué)生姓名豐飛班級1九學(xué)號b9912007起訖日期 2003.31-2003.7.27指導(dǎo)教師葛友華教研室主任系 主 任 發(fā)任務(wù)書日期2003年3月28日摘要針對一典型型腔類塑件模具的設(shè)計(jì)加工，運(yùn)用該類塑件模具的設(shè)計(jì) 理論和數(shù)控加工工藝知識，對模具的設(shè)計(jì)過程和加工過程進(jìn)行分析。用 三維軟件pro/e和mastercam可以很方便的進(jìn)行模具的設(shè)計(jì)和加工。三 維軟件pro/e由于采用參數(shù)化設(shè)計(jì)，在造型上比mastercam方便，而三 維軟件mastercam進(jìn)行仿真加工則很簡便靈活,在加工上更具優(yōu)

2、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(jié)構(gòu)特點(diǎn)，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(shí)現(xiàn)加工結(jié)果的優(yōu)化。關(guān)鍵詞：數(shù)控編程數(shù)控加工工藝分析仿真abstractaim at the design and manufacture of a topic socket mold of a plastic part. analysis the design and manufacture process of the mold according to the design theory and numerical control

3、manufacture theory of this kind plastic. using three-dimensional software pro/e、 mastercam can easily design and manufacture the mold. as pro/e is using parameter design，it is much easier in design than mastercam，.using mastercam software to emulation the manufacture process is very easy, it is much

4、 better in manufacture. using two-dimensional software autocad can help hand programming . by reasonable technological analysis，making reasonable manufacture path according to the structure of the mold，can prevent over cutting，less cutting and so on，get better manufacture results.nc. processingkey w

5、ords: nc. programmingtechnological analysissimulation0引言21世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域中以機(jī)械制造技術(shù)為先導(dǎo)的先進(jìn)制造技術(shù)正在以前所未 有的速度向前發(fā)展。先進(jìn)制造技術(shù)顯示出對經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大推動作用而被世界發(fā)達(dá)國 家列為重點(diǎn)支持和發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，并把它和制造科學(xué)與信息科學(xué)、材料科學(xué)、生 命科學(xué)一起列為當(dāng)今四大支柱科學(xué)。在制造科學(xué)中數(shù)控加工有片有舉足輕重的地位， 它己在我國144個機(jī)械制造行業(yè)中使用。它作為人類把自然界的資源轉(zhuǎn)化為社會物質(zhì) 財(cái)富的一門綜合性生產(chǎn)技術(shù)，人們認(rèn)識到其水平的高低，不僅直接關(guān)系生產(chǎn)水平和生 產(chǎn)效率的高低、產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)劣，而且

6、直接反映的制造加工領(lǐng)域的科技水平。數(shù)控加工的一個重要運(yùn)用就是模具的生產(chǎn)。由于模具的精度耍求很高，傳統(tǒng)的 手工加工以很難適應(yīng)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(fèi)水平在不 斷的提高，消費(fèi)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 求己不僅僅是質(zhì)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)的耍求，呼喚著先進(jìn)制造工業(yè)的發(fā)展。數(shù)控加工作為先 進(jìn)制造工業(yè)的一個重要支柱，其迅速的發(fā)展與普及己成為必然的趨勢。然而目前，我 國數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與發(fā)達(dá)國家相比還有很大一段差距。根據(jù)資料顯示，目前，我國數(shù)控技術(shù)人才緊缺50萬，加入wto以后，我國

7、的制 造業(yè)將與國際接軌，傳統(tǒng)的制造工業(yè)技術(shù)將不能適應(yīng)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(diǎn)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(jī)的質(zhì)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(fù)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 體系中占據(jù)了重耍地位，因此數(shù)控技術(shù)的發(fā)展將極大推動加工制造業(yè)的發(fā)展。數(shù)控機(jī) 床加工程序的編制，是保證數(shù)控加工順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，對于數(shù)控加工編程的研究有其 很大的現(xiàn)實(shí)意義。由于先進(jìn)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(jìn)行 數(shù)控加工。結(jié)合三維造型進(jìn)行模具設(shè)計(jì)和仿真加工，可以為

8、加工提供很多參考依據(jù)， 實(shí)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(jī)床，這樣就可以免去了工程人員很多復(fù)雜煩瑣的編程工作。自 動生成的加工程序，由于是完傘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(jì)算機(jī)的輔助，使得刀具路徑點(diǎn)的坐標(biāo)與零件輪廓上各點(diǎn)的坐標(biāo)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(jì)算機(jī)自動編程的這種優(yōu)勢，在 加工復(fù)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。手工編程作為一種融合了工程人員設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)理念的編程手段,在加工簡單、 規(guī)則零件時，也有其獨(dú)特的優(yōu)越性。由于機(jī)

9、械制造業(yè)h趨走向標(biāo)準(zhǔn)化，在加工一些具 有標(biāo)準(zhǔn)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)省加工成木。由于自動編程和手工編程在實(shí)際生產(chǎn)中各有其優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)零件的大小、形狀以及 結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度合理的選擇編程方法，對于現(xiàn)實(shí)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)的錯誤而對自動編程和手工編程的進(jìn)行研宄，有很大的必 要性，它能夠幫助工程人員實(shí)現(xiàn)加工結(jié)果的優(yōu)化。木文研究了一典型型腔類塑件模具的設(shè)計(jì)，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(jìn)行測繪，并對測繪的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，根據(jù)處理后的數(shù) 據(jù)對塑件進(jìn)行三維造型，設(shè)計(jì)塑件

10、的模具，并進(jìn)行塑件模具的三維造型。對模具進(jìn)行 工藝分析，然后根據(jù)三維造型進(jìn)行仿真加工，自動生成加工程序。進(jìn)行手工編程，并 在fanucxh-713a立式加工中心進(jìn)行加工。結(jié)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(jìn)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。1.總體設(shè)計(jì)方案木課題的設(shè)計(jì)目的是對典型型腔類零件三維造型、數(shù)控編程以及工藝數(shù)據(jù)庫 進(jìn)行研宄。要進(jìn)行零件的三維造型，必須先對零件進(jìn)行測繪，畫出零件的零件的 工程圖，然后根據(jù)工程圖進(jìn)行零件的三維造型，再

11、將零件的三維造型轉(zhuǎn)化為模具 型腔的三維造型，然后進(jìn)行仿真加工，并生成g代碼程序。進(jìn)行手工編程，在加 工中心進(jìn)行加工，并與軟件自動編程的結(jié)果進(jìn)行對比分析。完成這一切后，就進(jìn)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參數(shù)數(shù)據(jù)庫，覆蓋整個加工過程。對加工結(jié) 果進(jìn)行分析，編寫數(shù)控銑床的操作須知，包括操作要領(lǐng)，操作規(guī)范，以及常用疑 難問題解決方案等內(nèi)容。1.1型腔類零件的特點(diǎn)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，以它作為研宂對象，進(jìn)行工藝分析， 編程，加工以及對加工結(jié)果進(jìn)行分析。在編程加工前，要充

12、分結(jié)合型腔類零件的 特點(diǎn)以及加工機(jī)床的加工能力來設(shè)計(jì)合理的模具。這樣，才能保證加工的可行性。1.2設(shè)計(jì)加工工具的選擇進(jìn)行模具設(shè)計(jì)加工，首先要對塑件進(jìn)行測繪，然后要進(jìn)行三維造型，仿真 加工。這一切都是依靠cad/cam軟件來進(jìn)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(jìn)的二維軟件，在繪 制工程圖時很方便。pro/e是美國ptc公司著名的cad/cam 3d設(shè)計(jì)系統(tǒng)，由于參 數(shù)化設(shè)計(jì)可以隨時通過修改參數(shù)來改變設(shè)計(jì)，自1998年問世以來，已逐漸成為 當(dāng)今世界最晉及的cad/cam 3d系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)軟件，受到廣泛應(yīng)用

13、。mastercam并沒 有采用參數(shù)化設(shè)計(jì)，在進(jìn)行造型時，不象pro/e那樣方便，但它在進(jìn)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，我們主要選擇pro/e軟件進(jìn)行三 維造型，采用mastercam軟件進(jìn)行仿真加工，這樣可以綜合利用兩者的長處。進(jìn) 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(shí)現(xiàn)編程加 工，而且該機(jī)床比一般的晉通數(shù)控銑床更易操作，更有利于進(jìn)行編程。2塑件及其模具的造型與設(shè)計(jì)2.1塑件的測繪與造型塑件為塑料插座，材料為abs,用游標(biāo)卡尺對零件進(jìn)行測繪。我們最終所需 要加工

14、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)岀來的千 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(jìn)行分析處理。如對塑件較大尺汴誤差的 進(jìn)行修正，對相同形狀處所測不同尺寸的取均值進(jìn)行圓整，然后繪山零件的測繪 草圖。（見附件）。零件測繪草圖出來以后，應(yīng)該根據(jù)零件的測繪圖，對零件的進(jìn)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(yán)格與測 繪的數(shù)據(jù)一致。塑件的三維造型如圖：圖2-1圖2-22.2塑件模具的設(shè)計(jì)與造型1）塑件尺寸精度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

15、塑料的性能及成 型工藝的特點(diǎn)。由于該塑件是作為口常生活用具，要求其外表面光滑，既不會在使用 過程屮對人造成傷害，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(diǎn)，為6級精度，無具體要求的a表面選用5級精度。2）塑件的結(jié)構(gòu)工藝性從塑件的測繪圖和三維造型可以看出塑件外部的結(jié)構(gòu)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(fù)雜曲面，但塑件有很多薄的加強(qiáng)筋。3）拔模斜度由于塑件冷卻后產(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(nèi)脫出，在設(shè)計(jì)時必須保證塑件的內(nèi)外壁具有足夠的脫模斜 度。由于目前還沒有比較精確的脫模斜度計(jì)算公式，在選擇脫模斜度時

16、，主要還是參 照經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，根據(jù)abs材料的性質(zhì)在設(shè)計(jì)中選用2. 5°的拔模斜度。4）分模零件材料為abs,其收縮率為0. 4 %0 . 6 %，取其平均收縮率為5 %計(jì)算， 設(shè)計(jì)模具型腔。取塑件內(nèi)表面為分型面，設(shè)計(jì)的模具型腔如下圖：圖2-3圖2-4從加工角度分析，由于塑件有很多寬度為li的加強(qiáng)筋，分模后b圖中出現(xiàn)了寬lmm的深槽。由于刀具直徑大小的限制，這樣的狹槽在加工屮心上無法進(jìn)行加工， 故需對模具進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)。我們可以把圖2-4屮的槽內(nèi)的孤島設(shè)計(jì)成鑲塊，并在槽|aj鉆孔，模具加工好后把 鑲塊鑲在槽內(nèi).鑲塊形狀如下圖：圖2-5這樣，圖2-4可以設(shè)計(jì)成如下圖：圖2-6這樣，塑件的兩個

17、模具型腔都可以進(jìn)行數(shù)控加工了。3塑件模具的仿真加工3. 1仿真加工以圖2-6的模具加工為例首先打開mastcrcam，進(jìn)入主菜單，選擇toolpaths, jobsctup,進(jìn)行毛呸設(shè)置。 根據(jù)零件形狀，設(shè)置100x 100x25的長方形毛坯。如圖：圖3-1毛坯定義好后，就可以進(jìn)行加工丫。仿真加工需認(rèn)真設(shè)定銑削加工切削參數(shù)，主 要包括:spindle （主軸轉(zhuǎn)速）,feed rate （x、y 向進(jìn)給），plunge（z 向進(jìn)給），retract （返 回），feed plane 進(jìn)給平面,depth （切削深度），stepover （切削間距）.cutting method （切削方法），m

18、ax. rough step（粗加工切削量），finish cuts （精加工切削次數(shù)）， finish step（精加工切削量）1）銑平面選擇face命令，然后選擇一個窗門，將毛坯包括在則出現(xiàn)face命令對話 如下圖：圖3-2可以通過單出tool parameters和facing parameters進(jìn)行操作界面的切換。圖3-3圖3-4以零件上表面為xy平面，各主要參數(shù)如下:tool dia （刀具直徑）10depth （切削深度）0. 0spindle （主軸轉(zhuǎn)速）1500s tepover （切削間距）75%刀具直徑feed rate （x, y 向進(jìn)給）150cutting meth

19、od （切削方法）zigzagplunge （z向進(jìn)給）50max. rough step（粗加工切削景）2.0retract （返回）500finish cuts （精加工切削次數(shù)）1finish step（精加工切削量）0.5定義完后，點(diǎn)擊0k,則系統(tǒng)會進(jìn)行加工，生成刀具路徑。點(diǎn)擊operation命令, 會出現(xiàn)如下圖對話框：圖3-5選中模型樹中的facing選項(xiàng)，點(diǎn)擊verify,則系統(tǒng)會自動進(jìn)行加工仿真。其加 工結(jié)果如下圖：圖3-6在完成加工以后，要得到cnc控制器可以解讀的nc碼需進(jìn)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。程序如下：%00000n100 g2

20、1g21表示公制單位n102 g0g17g40g49g80g90(tool - 1 dia. off. - 1 len. - 1 dia. - 10.)n104t1m6選擇一號刀具n106g0g90g54x-61. y-49.998a0. s1500m3轉(zhuǎn)速 1500 主軸正轉(zhuǎn)n108g43h1z50.選擇一號刀補(bǔ)n110z15.n112g1z3. 5f100直線插補(bǔ) f100n114x56.f100加工完畢，快速返回z50 程序結(jié)朿 返回參考點(diǎn)n370g0z50.n372m5n374g91g28z0. n376g28x0. y0. a0. n378m30%2）銑中間凸臺選擇pocket命令。

21、選endmill （平統(tǒng)刀）以零件上表面為xy平面，各主要參數(shù)如下:tool dia （刀具直徑）10depth （切削深度）-6.6spindle （主軸轉(zhuǎn)速）1500stepover （切削間距）75%刀具直徑feed rate （x、y 向進(jìn) 給）150cutting method （切削方法）constant overlplunge （z向進(jìn)給）50max. rough step （粗加t切削量）2. 0retract （返回）500finish cuts （精加工切削次數(shù)）1. 0finish step（精加工切削量）0.5定義好參數(shù)后，就可以進(jìn)行加工模擬，其加工結(jié)果如下閣:圖3-7

22、3）銑凹槽選擇pocket命令，選擇endmill （平統(tǒng)刀） 以零件上表面為h平面，各主要參數(shù)如下：tool dia （刀具直徑）4depth （切削深度）-6.6spindle （主軸轉(zhuǎn)速）1500stepover （切削間距）75%刀具直徑feed rate （x、y 向進(jìn)給）150cutting method （切削方法）constant overlplunge （z向進(jìn)給）50max. rough step（粗加工切削量）1.0retract （返回）500finish cuts （精加工切削次數(shù)）1.0finish step（精加工切削量）0.5圖3-84）銑筋槽選擇couter命

23、令，選擇endmill （平統(tǒng)刀） 以零件上表面為燈平面，各主要參數(shù)如下:tool dia （刀具直徑）2depth （切削深度）-2.5spindle （主軸轉(zhuǎn)速）1500stepover （切削間距）feed rate （x、y 向進(jìn)給）150cutting method （切削方法）constant. overlplunge （z向進(jìn)給）50max. rough step （粗加工切削量）1.0retract （返回）500finish cuts （精加工切削次數(shù)）1.0finish step（精加工切削量）0.5定義好參數(shù)后，就可以進(jìn)行加工模擬，其加工結(jié)果如下閣:圖3-95）鉆孔選擇d

24、rill命令，選擇drill （鉆頭）以零件上表面為燈平面，各主要參數(shù)如下:tool dia （刀具直徑）4depth （切削深度）-12.6spindle （主軸轉(zhuǎn)速）3500stepover （切削間距）feed rate （x、y 向進(jìn)給）50cutting method （切肖u方法）constant overlplunge （z向進(jìn)給）50max. rough step（粗加丁切削量）1.0retract（返回）500finish cuts （精加工切削次數(shù)）1.0finish step（精加工切削量）0.5定義好參數(shù)后，就可以進(jìn)行加工模擬，其加工結(jié)果如下閣:圖 3-106）銑斜孔1

25、選擇pocket命令，選擇endmill （平統(tǒng)刀）以零件上表面為燈平面，各主要參數(shù)如下:tool dia （刀具直徑）4depth （切削深度）-12.6spindle （主軸轉(zhuǎn)速）3500stepover （切削間距）feed rate （x、y 向進(jìn)給）50cutting method （切削方法）constant overlplunge （z向進(jìn)給）50max. rough step （粗加工切削量）0. 1retract （返冋）500finish cuts （精加工切削次數(shù)）2finish step（精加工切削量）0.05定義好參數(shù)后，就可以進(jìn)行加工模擬，其加工結(jié)果如下圖:圖 3-

26、117）銑斜孔2選擇pocket命令,選擇endmill （平銑刀） 以零件上表面為xy平面，各主要參數(shù)如下:tool dia （刀具直徑）2depth （切削深度）-12.6spindle （主軸轉(zhuǎn)速）3500stepover （切削間距）feed rate （x、y 向進(jìn)給）50cutting method （切削方法）constant overlplunge （z向進(jìn)給）50max. rough step（粗加工切削量）0.1retract（返回）500finish cuts （精加工切削次數(shù)）2.0finish step（精加工切削量）0.05定義好參數(shù)后，就可以進(jìn)行加工模擬，其加工結(jié)

27、果如下圖:圖 3-12至此，模具型腔一的一面已經(jīng)加工完成，下面進(jìn)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(jié)果如下圖：圖 3-13加的加工過程與觀型腔一的加工過程基本刪這里不再贅述，其圖 3-14使用mastcrcam進(jìn)行自動加工，系統(tǒng)會根據(jù)零件形狀，自動計(jì)算刀具的軌跡點(diǎn)。 在定義刀具路徑時，應(yīng)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(jié)果不同。3.2加工后處理要得到cnc控制器可以解讀的nc碼需進(jìn)行后處理。在操作管理器中單擊po 按鈕，彈出下圖對話框：圖 3-15選中save nc file,單

28、擊ok即可。4塑件模具的加工模具制造中常有很多零件需釆用數(shù)控設(shè)備進(jìn)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(jìn)行全面的工藝分析。若工藝分析 不周全，往往會造成工藝設(shè)計(jì)不合理，從而引起編程工作反復(fù)，使工作量成倍增加， 嚴(yán)重時甚至造成數(shù)控加工出錯，導(dǎo)致模具報(bào)廢。因此，合理的工藝分析是保證正確編 程的依據(jù)。4. 1數(shù)控加工工藝的一般原則4. 1. 1圖樣尺寸的標(biāo)注一般情況下，尺寸標(biāo)注時因較多的考慮裝配因素，常采用分散尺寸標(biāo)注法，但 這樣常常ihj給數(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(fù)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

29、模具零件圖，將局部尺 寸分散標(biāo)注改為已同一基準(zhǔn)引注尺寸或直接給出坐標(biāo)尺寸。這樣既便于編程乂利于尺 寸間的和互協(xié)調(diào)，還便于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)、檢測基準(zhǔn)與編程原點(diǎn)（或編程基準(zhǔn)點(diǎn)） 保持一致。4. 1.2編程原點(diǎn)的選擇編程原點(diǎn)通常作為編程坐標(biāo)的起始點(diǎn)和終點(diǎn)，它的正確選擇將直接影響模具零 件的加工精度和坐標(biāo)尺寸計(jì)算的難易程度1）編程原點(diǎn)因盡可能與圖樣上的尺寸基準(zhǔn)相重合。例如：以孔定位的零件，應(yīng) 以孔的中心作為編程原點(diǎn)。加工路線是封閉形式吋，因在精度要求較高的表 面選擇編程原點(diǎn)（或加工其始點(diǎn)）2）編程原點(diǎn)的選擇因有利于編程和數(shù)值的汁算。3）編程原點(diǎn)應(yīng)容易找出，測量位置較方便4）編程原點(diǎn)所引起的加工誤差最

30、小4. 1.3模具加工的特殊工藝要求普遍性的零件結(jié)構(gòu)工藝性同樣適用與數(shù)控加工，此外，結(jié)合模具制造和數(shù)控加工 的工藝待點(diǎn)，應(yīng)注意：1）零件的型腔和外形應(yīng)盡量采用同類的幾何型體和統(tǒng)一的尺寸，尤其是加工轉(zhuǎn) 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。2）應(yīng)采用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)。數(shù)控加工中若沒有統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)，會因零件的重新安裝而引起加工后兩個面上的輪廓位置及尺、r不協(xié)調(diào)，生成較多的誤差。3）避免造成欠切削和過切削現(xiàn)象。用銑刀內(nèi)外輪廓時，刀具的切入點(diǎn)和切出點(diǎn) 應(yīng)選在零件輪廓幾何參數(shù)交點(diǎn)處，并選擇合適的切入和切出方向。4）零件內(nèi)模轉(zhuǎn)角處的圓角半徑不宜過小

31、，底面與側(cè)徑間的圓角半徑不宜過大。4. 2工藝分析4. 2.1模具的工藝性審查1）模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)模具a （見圖2-3,零件圖見附圖）。該模具與塑件的外表面結(jié)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。模具b （見圖2-4,零件圖見附圖）。該模具與塑件的內(nèi)表面結(jié)合，精度要求和 對較低。主要加工部分為梢和圓孔。2）主要技術(shù)要求零件圖上的主要技術(shù)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. 53）零件材料零件的材料為45鋼，可以通過淬火處理來獲得所需的機(jī)械和力學(xué)性能。4. 2.2模具加工參數(shù)的設(shè)定1）毛坯選擇（1）考慮到零件所需的性

32、能，選用鍛件作毛坯。（2）確定毛坯的形狀、尺寸：選用45鋼鍛件102x 102x21 （mm）。2）基準(zhǔn)選擇加工中心要求工序集中，能在一次裝夾內(nèi)完成的加工盡量在一次裝夾內(nèi)完成， 這樣可以降低由于基準(zhǔn)不重合而導(dǎo)致的基準(zhǔn)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(zhǔn)。3）確定零件的安裝方法和夾具選擇在確定零件的裝夾方法時，應(yīng)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(jī)床的功能。夾具選擇必須力求其結(jié)構(gòu)簡單,裝卸零件 迅速，安裝準(zhǔn)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。4）確定程序原點(diǎn)和換

33、刀點(diǎn)確定程序原點(diǎn)和換刀點(diǎn)的確定為了提高零件的加工精度，程序原點(diǎn)應(yīng)盡量選在零 件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)上。例如以孔定位的零件，以孔的中心作為原點(diǎn)較為合適。 程序原點(diǎn)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(biāo)準(zhǔn)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(diǎn)是為帶刀庫的加工中心而設(shè) 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(diǎn)應(yīng)設(shè)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(diǎn)為坐標(biāo)原點(diǎn)。5）工件華標(biāo)系的設(shè)定fanuc立式加工中心可以設(shè)定多個坐標(biāo)系，并將坐標(biāo)值輸入加工中心，然后使 用g 5 4g 5 9調(diào)用設(shè)定的坐標(biāo)系，簡化編程。4.2.3擬訂加工工藝路

34、線 見附件工藝過程卡4.3手工編程手工編程應(yīng)該綜合考慮加工精度的要求、機(jī)床實(shí)際加工能力、刀具的大小、切削 用量的合理選擇4. 3. 1確定加工路線的原則與簡易方法確定加工路線在確定走刀路線時,應(yīng)使數(shù)值計(jì)算簡單，程序段少，以減少程序工作 量。為了發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的作用，應(yīng)使加工路線最短，減少空走刀時間。對于點(diǎn)位控制的 機(jī)床,定位精度要求較高，所以定位過程盡可能快。在編程過程屮可以充分利用autocad軟件的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)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屮的offset命令根據(jù)刀具的直徑大小將輪圖4-1如圖加工深度為6. 6的槽，槽的闢角半徑為r=2mm，選擇直徑為4mn

35、i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a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(biāo)注尺寸命令，將路線的各個轉(zhuǎn)折點(diǎn)的坐標(biāo)標(biāo)出， 作為刀具的軌跡轉(zhuǎn)折點(diǎn)，這樣可以方便的進(jìn)行編程。編制程序如卜：n0080 t01 m98 p9000n0090 goo g90 g54 x65. 05 y36. 1n0100 g43 z100 h01n0110 s800 m03n0110 goo z5no 120 #01=-1.6n0130 g01 z#01 f100no 13

36、0 x61. 55 y36. 1no 140 x61.55 y63.9no 150 x70.05 y63.9no 160 x65.05 y65. 05no170 x65.05 y60.04no 180 x67. 55 y36. 1n0190 goo z10no120 #01邛01-1n0130 if #01 gt -6.71 goto 0130no140 goo z100no150 m304. 3. 2宏程序的使用雖然子程序在編制和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(shù)和邏輯運(yùn)算及條件轉(zhuǎn)移，使得編制相同加工操作的程序更方便，更容易。 如上圖銑削深6. 6mm的梢，編程

37、時只需第一層的加工程序，使用變量# 0 1表示-z方向的切削深度，并用# 0 1 =# 0 1 -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(shí)現(xiàn)指定的切削深度。4. 3.3合理劃分程序塊手工編程是一項(xiàng)非常煩瑣的工作，編程時一個數(shù)據(jù)的錯誤就可能導(dǎo)致加工的出 錯。由于數(shù)控加工一個是按照程序高自動化進(jìn)行的過程。因此，編程時應(yīng)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(jìn) 行編程加工，即有利于編程，又有利于程序的校驗(yàn)。手工程序見附件4. 3.4手工程序和自動程序的比較1) .從程序的簡易程度看一個很直觀的事實(shí)就是手工編制的程序要比自動生成的程序

38、簡便得多，手工編程 由于融入丫編程人員思想，在某些問題上會處理得更合理。2) .從使用的程序指令看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(diǎn)的，很少 利用簡化編程的指令。它充分利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能，來確定軌跡點(diǎn)的坐標(biāo)值， 而且能近似到微米級的精度。手工編程，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，程序屮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。3) .從程序產(chǎn)生過程看利用仿真系統(tǒng)形成自動加工程序，所需要計(jì)算量很小，但必須要對所加工的零件 進(jìn)行精確的三維造型。而手工編程，則需要進(jìn)行大量的復(fù)雜的、煩瑣的計(jì)算，必須借 助必要的工具來確定

39、每一個軌跡轉(zhuǎn)折點(diǎn)的坐標(biāo)，很容易出錯，有時甚至?xí)驗(yàn)橐粋€數(shù) 據(jù)的計(jì)算錯誤，或者是因?yàn)橐粫r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(fù)雜零件時更為突出。4) .從加工結(jié)果看雖然自動生成的加工程序很復(fù)雜，也很煩瑣，甚至有很多加工軌跡點(diǎn)是人為無法 想象和確定的，但由于計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能和高準(zhǔn)確的計(jì)算結(jié)果，使得自動生成的 加工程序其加工結(jié)果要比手工編程的加工結(jié)果精確得多，尤其是在加工一些復(fù)雜形狀 的工件時。4.4加工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(jī)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。將等高塊罝于鉗口內(nèi)

40、，把工件放在等高塊上，夾緊工件。將工件的基準(zhǔn)邊用立 銑刀切直。2) .確定基準(zhǔn)先將標(biāo)準(zhǔn)棒裝在主軸上，將標(biāo)準(zhǔn)棒移至基準(zhǔn)邊的左外側(cè)并使標(biāo)準(zhǔn)棒的端面低于工件上平面10mm左右，用標(biāo)準(zhǔn)塊在工件側(cè)邊與標(biāo)準(zhǔn)棒之間進(jìn)行測量，使間距剛好為標(biāo) 準(zhǔn)塊的寬度。如圖所示：工件圖4-2記下此時機(jī)床的x軸機(jī)械坐標(biāo)，計(jì)算工件的x軸零點(diǎn)位置。計(jì)算公式如下：x軸工件坐標(biāo)=x軸機(jī)械坐標(biāo)+標(biāo)準(zhǔn)棒直徑/2+標(biāo)準(zhǔn)塊寬度 y軸工件坐標(biāo)依此類推可得：y軸工件坐標(biāo)=y軸機(jī)械坐標(biāo)+標(biāo)準(zhǔn)棒直徑/2+標(biāo)準(zhǔn)塊寬度 將標(biāo)準(zhǔn)棒移到工件上表面，測量方法如上，公式如下：z軸工件坐標(biāo)=z軸機(jī)械坐標(biāo)-標(biāo)準(zhǔn)棒訟度-標(biāo)準(zhǔn)塊寬度 將計(jì)算結(jié)果輸入機(jī)床。3）裝夾刀具并確

41、定刀具訟度將準(zhǔn)備好的刀具一一裝入刀庫，并將刀具訟度值按編號輸入機(jī)床，以便加工時 直接調(diào)用刀具的長度補(bǔ)償值。4）再將編好的程序輸入機(jī)床，檢查無誤后即可進(jìn)行自動加工。我們利用手工編制的程序在fanuc xh-713a型立式加工中心進(jìn)行了加工，結(jié)果 如下圖：圖4-3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。5塑件模具編程、加工中出現(xiàn)的問題及解決方案模具加工好后，對其加工結(jié)果進(jìn)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：5.1銑削曲線輪廓時的過切與刀痕銑削曲線輪廓的直接入刀會引起過切。因此必須釆用刀具半徑補(bǔ)償，找到合 的

42、入刀點(diǎn)是關(guān)鍵。從曲線入刀點(diǎn)法向入刀可有效防止曲線的過切，但從法向入刀，曲 線入刀點(diǎn)易出現(xiàn)一個刀痕，可釆用近似方式從曲線切向入刀。如圖5-1:銑削圓孔時，銑刀從工件中心起刀，向下到b點(diǎn)。從b點(diǎn)開始銑圓， 銑刀運(yùn)動一周，銑整園再回到b點(diǎn)，從b點(diǎn)向上退刀到起刀點(diǎn)，由于銑刀在b點(diǎn)停 留時間較訟會在b點(diǎn)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 圖 5-2：圖5-1圖5-2切入、切出圓弧小于并接近于圓弧半徑，刀點(diǎn)從工件中心起刀到切入圓弧的起刀點(diǎn) a,沿切入圓弧銑削到b點(diǎn)，從b點(diǎn)開始銑削整圓再lh到b點(diǎn)，從b點(diǎn)沿切出圓弧回 到切出圓弧的終點(diǎn)c，回到工件中心。當(dāng)使用圓臺時可使用與圓和切的切入、

43、切出 直線段。5. 2銑削曲線輪廓時的少切加工時數(shù)據(jù)起點(diǎn)和終點(diǎn)不閉合，以至進(jìn)刀和退刀時刀具位置不重合，造成少切。 解決少切的關(guān)鍵是使數(shù)據(jù)曲線閉合，為消除切痕，超過曲線上實(shí)際切入點(diǎn)再退刀。5.3采用雙變量銑削錐槽時產(chǎn)生階梯形刀痕如閣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(jìn)給lmm,原木需得到的是a-f直線，但實(shí)際結(jié)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(jìn)給量，如每次0. 25mm，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。似我們可以通過縮小變量的進(jìn)給值來 無限的逼近，加工完后，再進(jìn)行其他處理。圖5-35. 4其它

44、常見問題1）數(shù)控加工中忽視粗、精加工分開的原則。應(yīng)按先粗后精的原則劃分工序 減少粗加工變形對精加工的影響。2）精加工時，因適當(dāng)調(diào)整加緊力，合理選用刀具，以保證加工精度。3）換刀位置不當(dāng)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(jī) 床部件的碰撞。因此，換刀點(diǎn)的設(shè)定因以刀架轉(zhuǎn)位吋不碰撞工件和機(jī)床上的其他部件 為準(zhǔn)則。4）刀具快進(jìn)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 快速移動，而發(fā)生與工件的碰撞，而ii很多吋候是在加工己經(jīng)完成而冋刀吋。因此為 防止發(fā)生這種現(xiàn)象，應(yīng)該在程序的結(jié)尾加一句+z方向的冋刀。6結(jié)論木文研究了基于數(shù)控編程的模具設(shè)計(jì)加工的全過程，通過對編程過程和加工結(jié)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(jié)如下：1、介紹了利用pro/e進(jìn)行三維造型，用mas ter cam進(jìn)行仿真加工的方法2、分析了手工編制的程序與自動加工的程序的各自特點(diǎn)3、提出了一些基