UG NX 12.0三維建模及自動編程項目教程 課件 任務(wù)4.3 塑料模嵌件加工編程

03020104塑料模制造中嵌件是非常常見的加工任務(wù)，為了滿足產(chǎn)品的成型和模具的結(jié)構(gòu)要求，嵌件上經(jīng)常會出現(xiàn)一些數(shù)控加工無法完成的小圓角，甚至尖角，這些部分可以根據(jù)具體情況留作后續(xù)的電火花或線切割完成。另外，嵌件中還會出現(xiàn)一些深腔結(jié)構(gòu)，在設(shè)計刀路時應(yīng)該考慮刀具長度和刀柄，應(yīng)保證加工安全。如圖4-3-1所示模具嵌件，材料為模具鋼718，要求對嵌件成型面進行加工，數(shù)控銑削無法完成的部分可留作電火花或線切割加工。

圖4-3-1塑料模嵌件模型（1）知識目標固定輪廓銑常用參數(shù)。固定輪廓銑常用驅(qū)動方式。（2）技能目標掌握固定輪廓銑常用參數(shù)的用法。能合理運用固定輪廓銑的各種驅(qū)動方法生成零件加工刀具軌跡。掌握模具嵌件的加工基本思路。培養(yǎng)學(xué)生運用數(shù)控加工相關(guān)標準，準確把握零件圖紙要求，正確分析塑料模嵌件被加工面的結(jié)構(gòu)特點，結(jié)合數(shù)控加工工藝和數(shù)控編程知識，制定加工工藝流程，合理使用UGNX12.0造型工具，根據(jù)加工需要對模型進行合理處理，能使用型腔銑、深度輪廓銑、固定輪廓銑等操作方法完成塑料模嵌件加工刀路的生成和驗證。養(yǎng)成精益求精，勇于創(chuàng)新的工匠精神。固定輪廓銑是一種三軸聯(lián)動刀軌生成方式，在在刀軌生成過程中刀軸保持與指定矢量平行。它允許通過控制刀具軸和投影矢量，使刀具沿著復(fù)雜曲面輪廓運動，是曲面區(qū)域精加工刀軌生成的主要方法。固定輪廓銑刀具路徑生成分成兩個階段：先在指定的驅(qū)動幾何體上產(chǎn)生驅(qū)動點，然后將這些驅(qū)動點沿著指定的矢量方向投影到部件幾何表面形成接觸點，然后將接觸點按順序連接起來，形成刀具的運動軌跡。因此，驅(qū)動幾何體是固定輪廓銑的控制要素，通過指定不同的驅(qū)動方式可以創(chuàng)建生成刀具軌跡時所需的驅(qū)動點。（1）固定輪廓銑操作概述選擇“創(chuàng)建工序”工具按鈕

，系統(tǒng)彈出“創(chuàng)建工序”對話框，在類型選擇列表中選擇“mill_contour”選項，工序子類型列表出現(xiàn)“固定輪廓銑”工具按鈕

。單擊“固定輪廓銑”工具按鈕激活命令后，系統(tǒng)彈出“固定輪廓銑”對話框，如圖4-3-2所示。（2）固定輪廓銑操作激活方法

圖4-3-2固定輪廓銑固定輪廓銑刀具軌跡主要取決于驅(qū)動形式，UGNX12.0固定輪廓銑的驅(qū)動形式有邊界、區(qū)域銑削、曲面區(qū)域、流線、刀軌、螺旋、曲線/點、徑向切削、清根、文本等多種形式。（1）固定輪廓銑常用驅(qū)動方法概述1)“邊界”驅(qū)動的特點（2）“邊界”驅(qū)動“邊界”驅(qū)動通過選擇或創(chuàng)建一個封閉的邊界或環(huán)來定義切削區(qū)域。切削區(qū)域由邊界、環(huán)或二者的組合定義，將由邊界定義的切削區(qū)域內(nèi)的驅(qū)動點沿指定的投影矢量投影到工件表面生成刀具路徑。

“邊界”驅(qū)動的邊界可以由一系列曲線創(chuàng)建的永久邊界、點或面構(gòu)成。它們可以定義切削區(qū)域及島或腔的外形。在定義邊界時可以為每個邊界成員指定刀具與邊界的位置屬性：“相切于”、“在上面”或“接觸”。并且創(chuàng)建的邊界可以超出工件表面的大小范圍，也可以在工件表面內(nèi)限制一個更小的區(qū)域，還可以與工件表面的邊重合。2)“邊界”驅(qū)動的用法在“固定輪廓銑”對話框中“驅(qū)動方法”選項組“方法”選項列表中，選擇“邊界”驅(qū)動方式，系統(tǒng)彈出“邊界驅(qū)動方法”對話框，如圖4-3-3所示。使用邊界驅(qū)動方法創(chuàng)建圖4-3-4所示刀具軌跡。圖4-3-3“邊界驅(qū)動方法”對話框圖4-3-4“邊界驅(qū)動方法”對話框1)“區(qū)域銑削”驅(qū)動的特點（3）“區(qū)域銑削”驅(qū)動“區(qū)域銑削”驅(qū)動方式僅用于固定輪廓銑操作，它通過切削區(qū)域來定義固定輪廓銑操作，在該驅(qū)動方法中可以指定陡峭限制和修剪邊界限制，與邊界驅(qū)動方式類似，但不需要指定驅(qū)動幾何體。在允許的情況下，應(yīng)盡可能使用區(qū)域銑削驅(qū)動來代替邊界驅(qū)動。區(qū)域驅(qū)動中切削區(qū)域可以用表面區(qū)域、片體或表面來定義，如果不選擇切削區(qū)域，系統(tǒng)將把已定義的整個部件幾何體表面（包括刀具不能到達的區(qū)域），作為切削區(qū)域。2)“區(qū)域銑削”驅(qū)動的用法在“固定輪廓銑”對話框中的“驅(qū)動方法”選項組“方法”選項列表中選擇“區(qū)域銑削”，系統(tǒng)彈出“區(qū)域銑削驅(qū)動方法”對話框，如圖4-3-5所示。圖4-3-5“區(qū)域銑削驅(qū)動方法”對話框1)“曲面區(qū)域”驅(qū)動的特點（4）“曲面區(qū)域”驅(qū)動曲面區(qū)域驅(qū)動是在驅(qū)動曲面上創(chuàng)建網(wǎng)格狀驅(qū)動點陣列，驅(qū)動點沿指定投影矢量投射到零件幾何表面上生成刀具軌跡。驅(qū)動曲面必須按一定的行序或列序進行排列，相鄰的曲面必須共享一條公共邊，且不存在超出“首選項”定義的“鏈公差”的縫隙。曲面區(qū)域驅(qū)動和區(qū)域驅(qū)動的區(qū)別在于：區(qū)域驅(qū)動是通過指定切削區(qū)域，在區(qū)域平面內(nèi)產(chǎn)生驅(qū)動點，進而生成刀位軌跡。如果切削區(qū)域沒有指定，則整個工件幾何體將被系統(tǒng)默認為切削區(qū)域。區(qū)域驅(qū)動常與非陡峭角結(jié)合使用，用于加工比較平坦的曲面，然后再通過型腔銑加工陡峭部分曲面。曲面區(qū)域驅(qū)動是從驅(qū)動曲面上產(chǎn)生網(wǎng)格驅(qū)動點，將驅(qū)動點投影到工件表面上生成刀軌。曲面區(qū)域驅(qū)動常用于對型面加工質(zhì)量要求較高的情況下。2)“曲面區(qū)域”驅(qū)動的用法在“固定輪廓”對話框“驅(qū)動方法”選項組“方法”選項列表中選擇“曲面區(qū)域”，系統(tǒng)彈出“曲面區(qū)域驅(qū)動方法”對話框，如圖4-3-6所示。圖4-3-6曲面區(qū)域驅(qū)動方法1)“清根”驅(qū)動的特點（5）“清根”驅(qū)動“清根”驅(qū)動是固定輪廓銑操作特有驅(qū)動方式，它沿著工件表面形成的角和谷生成刀具路徑，系統(tǒng)根據(jù)加工最佳方案規(guī)則自動決定清根方向和順序。使用“清根驅(qū)動方式”有以下優(yōu)點：“自動清根”可以在加工往復(fù)式切削圖樣之前減緩角度。可以移除之前較大球頭刀具遺留下來的未切削區(qū)域材料。刀具路徑沿著凹谷和角而不是在固定的切削角或UV方向。使用“自動清根”，當?shù)毒邚囊粋?cè)運動到另一側(cè)時，不會嵌入工件。可以使刀具在步進間保持連續(xù)進刀來最大化切削運動。用“清根驅(qū)動”定義部件幾何體可以選擇工件模型的所有表面，且選擇表面沒有順序要求。也可選擇一個實體作為部件幾何體，系統(tǒng)會自動判斷部件幾何體表面哪些地方需要清根操作。2)“清根”驅(qū)動的用法在“固定輪廓銑”對話框“驅(qū)動方法”選項組“方法”選項列表中，選擇“清根”選項，系統(tǒng)彈出“清根驅(qū)動方法”對話框，如圖4-3-7所示。圖4-3-7清根驅(qū)動方法1)“流線”驅(qū)動的特點（6）“流線”驅(qū)動流線驅(qū)動根據(jù)選中的幾何體構(gòu)建隱式驅(qū)動曲面，它可以更方便靈活的創(chuàng)建刀具軌跡，而被加工曲面不需要規(guī)則排列。流線可以定義流曲線和交叉曲線，也可以只定義流曲線，交叉曲線的作用和構(gòu)建網(wǎng)格曲面時交叉曲線的作用相同。如圖4-3-8所示。如果被加工區(qū)域比較簡單，可以讓系統(tǒng)根據(jù)選擇的切削區(qū)域自動判斷生成流線，從而控制刀具軌跡的形式。圖4-3-8流線驅(qū)動方法2)“流線”驅(qū)動的用法在“固定輪廓銑”對話框“驅(qū)動方法”選項組“方法”選項列表中，選擇“流線”驅(qū)動方式選項，系統(tǒng)彈出“流線驅(qū)動方法”對話框，如圖4-3-9所示。圖4-3-9流線驅(qū)動方法分析嵌件的極限尺寸：X方向極限尺寸110.7mm，Y方向極限尺寸76.3mm，Z方向極限尺寸96.18mm。嵌件中存在大量的水平面和豎直面，可以采用平面加工方法簡化加工過程。嵌件有部分曲面無法使用數(shù)控銑削加工，需要使用電火花或線切割進行加工，這部分曲面根據(jù)工藝需要進行適當處理。曲面部分結(jié)構(gòu)比較陡峭，可以考慮采用深度輪廓銑進行精加工。（1）零件圖紙工藝分析使用型腔銑進行粗加工。使用深度輪廓銑進行去二次開粗。使用型腔銑進行清角加工。使用面加工對平面部分進行精加工。使用深度輪廓銑和固定軸輪廓銑相結(jié)合的方法對其它成型面進行精加工。（2）零件加工工藝方案編排——參考通過熟悉防塑料模嵌件的任務(wù)描述，工藝分析，參考工藝過程，結(jié)合專業(yè)知識，完善防塑料模嵌件工藝方案，填寫工藝方案表，工藝方案如表4-3-1所示。（3）零件加工工藝方案編排——學(xué)生姓

名

班

級

學(xué)

號

零

件

名

稱

材

料

夾

具

最

小

凹

圓

角

最大切削深度

機

床

序

號工序名稱刀具刀具伸出長度切削速度進給率操作名稱1

2

3

4

5

表4-3-1加工工藝編排1）打開文件4-3.prt，并對模型進行分析。參考結(jié)果如圖a）所示。分析嵌件的極限尺寸。使用菜單【分析】→【模具部件驗證】→【檢查區(qū)域】，分析所有水平面和豎直面，并用顏色加以區(qū)分，結(jié)果如圖4-3-10所示。設(shè)置工作坐標系，到嵌件底面中心上方97mm的位置，X軸和長邊方向一致，如圖4-3-11所示。（1）任務(wù)實施操作步驟——參考圖4-3-10

部件分析圖4-3-11

工作坐標系2）進行環(huán)境設(shè)置將嵌件四個側(cè)面向外偏置1mm。創(chuàng)建包容塊，調(diào)整Z方向尺寸為97mm。創(chuàng)建程序組PROGRAM_1~PROTRAM_8。設(shè)置工件坐標系。設(shè)置工件坐標系和系統(tǒng)坐標系重合（位于毛坯頂面中心），安全平面距離毛坯頂面20mm。定義WORKPIECE，部件幾何體為“體（1）”，毛坯幾何體為前邊創(chuàng)建的包容塊。結(jié)果如圖所示創(chuàng)建刀具，參數(shù)如表4-3-2所示。序號名

稱刀具類型(子類型)直徑下半徑刃長長度備注1D17R0.8MILL17R0.85075用于粗加工2D10_L50MILL10R05075夾持器35×803D6_L40MILL6R04060夾持器35×804D6R0.5_L40MILL6R0.54060夾持器35×805D4R2_L40MILL4R24060夾持器35×806D4R0.5MILL4R0.51025

7D12MILL12R05075參考刀具表4-3-2刀具參數(shù)3）使用刀具D17R0.8創(chuàng)建型腔銑開粗加工程序。按照圖a）所示設(shè)置操作父項。切削參數(shù)按表4-3-3所示設(shè)置。生成的刀具軌跡如圖b）所示，仿真結(jié)果如圖c）所示。

a）操作父項b）刀具軌跡c）

仿真結(jié)果序號參數(shù)名稱參數(shù)值序號參數(shù)名稱參數(shù)值1加工方法型腔銑8所有刀路光順半徑0.52切削模式跟隨部件9區(qū)域之間前一平面2.03步距65%刀具直徑10區(qū)域內(nèi)進刀/退刀，前一平面，2.04切深0.211底部余量0.25切削層范圍61.612封閉區(qū)域進刀類型螺旋（90%，5°，1，前一層，1，50%）6切削順序深度優(yōu)先13開放區(qū)域進刀類型圓?。?0%，90°，1，50%）7側(cè)面余量0.3514轉(zhuǎn)速/進給2000rpm/2000mmpm表4-3-3粗加工切削參數(shù)圖4-3-12型腔銑開粗4）使用刀具D10_L50創(chuàng)建深度輪廓銑操作進行二次開粗。按圖a）所示設(shè)置深度輪廓銑父項，按表4-3-4所示設(shè)置切削參數(shù)。按圖所示b）選擇切削區(qū)域，生成的刀具軌跡如圖c）所示。序號參數(shù)名稱參數(shù)值序號參數(shù)名稱參數(shù)值1加工方法深度輪廓銑9在層之間切削選中，刀間距：65%刀具直徑2陡峭范圍無10所有刀路光順半徑0.33切深0.1511區(qū)域內(nèi)進刀/退刀，前一平面，2.04切削層范圍0~61.612區(qū)域之間前一平面，2.05切削方向混合13封閉區(qū)域進刀類型與開放區(qū)域相同6切削順序深度優(yōu)先14開放區(qū)域進刀類型圓?。?0%，90°，1，50%）7余量0.115轉(zhuǎn)速3500rpm8層到層使用轉(zhuǎn)移方法16進給2000mmpm

a）操作父項b）刀具軌跡c）

仿真結(jié)果表4-3-4深度輪廓銑切削參數(shù)圖4-3-13二次開粗5）使用刀具D6_L40創(chuàng)建型腔銑清角加工程序。按圖a）所示設(shè)置操作父項，按表4-3-5設(shè)置操作參數(shù)。按圖b）選擇切削區(qū)域，生成刀具軌跡如圖c）所示。序號參數(shù)名稱參

數(shù)

值序號參數(shù)名稱參

數(shù)

值1加工方法型腔銑9所有刀路光順半徑0.22切削模式跟隨部件10參考刀具D123步距65%刀具直徑11區(qū)域之間前一平面，2.04切深0.1212區(qū)域內(nèi)進刀/退刀，前一平面，2.05切削層范圍0~61.313封閉區(qū)域進刀類型螺旋（90%，5°，1，前一層，0,50%）6切削順序深度優(yōu)先14開放區(qū)域進刀類型圓弧（50%，90°，1，50%）7開放刀路變換切削方向15轉(zhuǎn)速3500rpm8余量0.1516進給2000mmpm

a）操作父項b）刀具軌跡c）

仿真結(jié)果表4-3-5清角加工切削參數(shù)圖4-3-14清角加工6）使用刀具D10_L50創(chuàng)建面銑操作進行平面精加工。按圖a）所示設(shè)置操作父項，按如圖b）所示選擇面邊界，且將刀具側(cè)設(shè)為內(nèi)側(cè)。按表4-3-6設(shè)置操作參數(shù)，生成刀具軌跡如圖c）所示。序號參數(shù)名稱參數(shù)值序號參數(shù)名稱參

數(shù)

值1加工方法面銑8凸角繞對象滾動2切削模式跟隨周邊9封閉區(qū)域進刀類型與開放區(qū)域相同3步距50%刀具直徑10開放區(qū)域進刀類型線性（50%、0、0、3、50%）4毛坯距離0.2011區(qū)域之間安全距離-刀軸5切削深度0.012區(qū)域內(nèi)進刀/退刀、安全距離-刀軸6最終底面余量0.013轉(zhuǎn)速3000rpm7刀路方向向內(nèi)14進給1000mmpm

a）操作父項b）面邊界c）

刀具軌跡

表4-3-6平面銑切削參數(shù)圖4-3-15平面銑7）使用刀具D4R2_L40創(chuàng)建深度輪廓銑操作對如圖a）所示區(qū)域進行精加工。如圖a）所示定義切削區(qū)域，按圖b）所示設(shè)置操作父項。如表4-3-7所示設(shè)置切削參數(shù)，生成刀具軌跡如圖c）所示。序號參數(shù)名稱參數(shù)值序號參數(shù)名稱參

數(shù)

值1加工方法深度輪廓銑8余量0.02陡峭空間范圍僅陡峭的9層到層直接對部件進刀3角度35°10封閉區(qū)域進刀類型與開放區(qū)域相同4切削深度0.1511開放區(qū)域進刀類型圓弧（50%，90°，1，55%）5切削方向混合12區(qū)域之間前一平面，16切削順序深度優(yōu)先13區(qū)域內(nèi)進刀/退刀，前一平面，17在邊上延伸0.314轉(zhuǎn)速/進給4500rpm/2500mmpm

a）切削區(qū)域b）操作父項c）

刀具軌跡

表4-3-7深度輪廓銑切削參數(shù)圖4-3-16陡峭區(qū)域精加工8）使用刀具D4R2_L40創(chuàng)建固定輪廓銑操作對如圖a）所示區(qū)域精加工。按步驟7）的父項定義操作的父項，加工區(qū)域按圖a）所示選擇。切削參數(shù)按表4-3-8所示設(shè)置，生成如圖b）所示刀具軌跡。圖a）

切削區(qū)域

圖b）刀具軌跡序號參數(shù)名稱參

數(shù)

值序號參數(shù)名稱參

數(shù)值1加工方法固定輪廓銑9過切時退刀2驅(qū)動方法區(qū)域銑削10檢查安全距離33陡峭空間范圍非陡峭11開放區(qū)域進刀類型插削距離1.004角度38°12根據(jù)部件/檢查-進刀位置距離5切削模式往復(fù)13根據(jù)部件/檢查-進刀高度16切削步距0.1514碰撞檢查選中7在邊上延伸0.315轉(zhuǎn)速4500rpm8余量016進給2500mmpm表4-3-8固定輪廓銑切削參數(shù)圖4-3-17平坦區(qū)域精加工9）使用刀具D6R0.5創(chuàng)建深度輪廓銑對如圖a）所示區(qū)域進行精加工。加工區(qū)域按圖a）所示選擇，按圖b）選擇操作父項。切削參數(shù)按表4-3-9所示設(shè)置，生成如圖c）所示刀具軌跡。圖a）操作父項b）

銑削區(qū)域底面圖c）刀具軌跡序號參數(shù)名稱參

數(shù)

值序號參數(shù)名稱參

數(shù)

值1加工方法深度輪廓銑8光順所有刀路0.52切削深度范圍0~-37.59層到層直接對部件進刀3切削深度0.1510封閉區(qū)域進刀類型與開放區(qū)域相同4切削方向混合11開放區(qū)域進刀類型圓弧（3，45°，1，30%）5切削順序深度優(yōu)先12區(qū)域之間前一平面，16在邊上延伸0.313區(qū)域內(nèi)進刀/退刀，前一平面，17余量0.014轉(zhuǎn)速/進給4000rpm/2000mmpm表4-3-9深度輪廓銑切削參數(shù)圖4-3-18深度輪廓銑工序10）使用刀具D4R2_L40創(chuàng)建固定輪廓銑操作對如圖a）所示區(qū)域精加工。加工區(qū)域按圖a）所示選擇，按圖b）選擇操作父項。切削參數(shù)按表4-3-10所示設(shè)置，生成如圖c）所示刀具軌跡。圖a）

切削區(qū)域圖b）操作父項

圖c）刀具軌跡序號參數(shù)名稱參

數(shù)

值序號參數(shù)名稱參

數(shù)

值1加工方法固定輪廓銑9過切時退刀2驅(qū)動方法區(qū)域銑削10檢查安全距離33陡峭空間范圍無11開放區(qū)域進刀類型插削距離1.004切削模式往復(fù)12根據(jù)部件/檢查-進刀位置距離5切削步距0.0813根據(jù)部件/檢查-進刀高度16切削角-90°14碰撞檢查選中7在邊上延伸0.215轉(zhuǎn)速4000rpm8余量0.016進給2000mmpm表4-3-10固定輪廓銑切削參數(shù)圖4-3-19固定輪廓銑工序11）使用刀具D6_L40創(chuàng)建深度輪廓銑操作對如圖a）所示區(qū)域清根加工。加工區(qū)域按圖a）所示選擇，按圖b）選擇操作父項。切削參數(shù)按表4-3-11所示設(shè)置，生成如圖c）所示刀具軌跡。圖a）

切削區(qū)域圖b）操作父項

圖c）刀具軌跡序號參數(shù)名稱參數(shù)值序號參數(shù)名稱參

數(shù)

值1加工方法深度輪廓銑8光順所有刀路0.52切削深度范圍-34~-37.59層到層直接對部件進刀3切削深度0.0510封閉區(qū)域進刀類型與開放區(qū)域相同4切削方向混合11開放區(qū)域進刀類型圓?。?0%、90°、1、55%）5切削順序深度優(yōu)先