計算機輔助制造 課件 項目四 自行車尾燈注塑模具定模型芯的程序編制

4.1自行車尾燈注塑模具定模型芯的加工工藝規(guī)程

4.2打開模型文件進入加工模塊

4.3建立父節(jié)點組

4.4自行車尾燈注塑模具定模型芯的粗加工

4.5自行車尾燈注塑模具定模型芯的精加工

4.6生成G代碼文件案例說明本項目以自行車尾燈注塑模具定模型芯為案例，講解其加工工藝、加工方法的選擇、切削刀具選擇以及曲面相同多型腔的加工程序編制。學習目標通過學習自行車尾燈注塑模具定模型芯的編程，讀者應了解和掌握NX軟件三軸同曲面多型腔零件的加工編程方法(曲面區(qū)域輪廓銑、曲面清根銑等)，以及曲面相同多型腔加工程序的復制和鏡像程序的編制。做到舉一反三，觸類旁通。學習任務曲面類零件是各類模具加工中較為常用的零件，加工形狀較為復雜，且大多為單件加工，常應用于注塑模具、沖壓模具、壓鑄模具、吹塑模具以及復雜的曲面零件加工等。通過本案例使讀者掌握運用NX軟件對相同多型腔曲面程序的復制和鏡像編制加工的方法。自行車尾燈注塑模具定模型芯三維圖如圖4-1所示。4.1自行車尾燈注塑模具定模型芯的加工工藝規(guī)程4.1.1案例工藝分析圖4-1所示為自行車尾燈注塑模具定模型芯零件圖，此工件只需加工一面型腔，無需對外輪廓進行加工和多次裝夾即可完成工件的制作，為保證加工后零件的尺寸精度和形位公差，在編程前首先要確定好工件的加工工序方案。其加工工序如下：使用虎鉗裝夾加工零件長方底部。為了防止在加工過程中工件松動，夾持部位盡量大于工件總厚度的一半。安裝毛坯后一定要測量工件的露出高度以確保安全生產(chǎn)。此次加工距離為18.5mm，加工時要注意加工部位的尺寸公差，按照圖紙要求完成工件加工，如圖4-2所示。4.1.2案例加工刀具的選擇本案例中自行車尾燈注塑模具定模型芯的最小加工圓角為R1.006mm，如圖4-3所示，故選用R1球頭硬質合金銑刀進行加工。型芯內(nèi)輪廓均由曲面構成，首先對其進行粗加工，由于粗加工時要去除大量的材料，加工時刀具承受的力會很大，所以要選取直徑比較大的鑲片鉆銑刀D16R0.4。這樣加工時就不容易發(fā)生振刀、斷刀、崩刃的現(xiàn)象。然后使用D6合金銑刀進行二次開粗清理粗加工。由于型芯內(nèi)輪廓型腔面均為曲面，因此再選用R3和R2球頭硬質合金銑刀對其分別進行曲面精加工、加工后殘余圓角部分余量清根加工。最后使用R1球頭硬質合金銑刀精銑清根。4.2打開模型文件進入加工模塊打開隨書配套光盤，在“例題”文件夾中打開模型文件，并且進入加工模塊。(1)啟動NX12.0，單擊左上角【打開】按鈕，在“查找范圍”選項中選擇光盤“例題”文件夾中4.prt文件。(2)單擊【應用模塊】按鈕，再單擊【加工】按鈕啟動UGNX12.0加工模塊，如圖4-5所示。(3)默認選擇【CAM會話配置】中的【cam_general】，在【要創(chuàng)建的CAM組裝】對話框中選擇【mill_contour】曲面銑，單擊【確定】按鈕，如圖4-6所示，進入曲面銑加工界面。如圖4-6所示。4.3建立父節(jié)點組4.3.1創(chuàng)建加工坐標系在【幾何】視圖菜單中創(chuàng)建加工坐標系的操作步驟如下：(1)將【工序導航器】切換到【幾何】視圖頁面，如圖4-7所示。(2)右擊【MCS_MILL】圖標，如圖4-7圓圈3所示，選擇【重命名】選項，然后設置工序坐標系名稱為【MCS_1】，雙擊打開【MCS銑削】對話框，如圖4-8所示。(3)由于加工原料為六面精磨料，為保證各面加工留量均勻，所以把坐標系放在毛坯中間位置。單擊【坐標系對話框】圖標，如圖4-9圓圈1所示。在彈出的【坐標系】對話框中選擇【對象的坐標系】選項，如圖4-9圓圈2所示，其功能是自動設置坐標為所選擇平面的中心點位置。單擊工件上表面方框自動捕捉工件的上表面中心點坐標位置，如圖4-9圓圈3所示。在抬刀安全平面沒有干涉物的情況下可以選擇默認狀態(tài)【自動平面】，【安全距離】為“10mm”，如圖4-9圓圈4所示。如有干涉物則可把安全距離設置為“50mm～100mm”。最后單擊【確定】按鈕退出【MCS銑削】對話框，如圖4-9圓圈5所示。4.3.2創(chuàng)建部件幾何體在【幾何】視圖菜單中創(chuàng)建加工部件幾何體、零件毛坯及檢查幾何體的操作步驟如下：(1)右擊

圖標選擇【重命名】，設置工序工件名稱為“1”，雙擊打開【工件】對話框，如圖4-10所示。(2)單擊【選擇或編輯部件幾何體】圖標，如圖4-11圓圈1所示。彈出【部件幾何體】對話框后單擊被加工工件，使其成為橘黃色，然后單擊【確定】按鈕退出【部件幾何體】對話框，如圖4-11圓圈2所示。(3)單擊【選擇或編輯毛坯幾何體】圖標，如圖4-11方框1所示。彈出【毛坯幾何體】對話框，在【類型】選項中選擇【包容塊】選項，如圖4-12方框2所示。設置毛坯尺寸單邊增加“0mm”，如圖4-12方框3所示。單擊【確定】按鈕，如圖4-12方框4所示。返回【工件】對話框。然后再單擊【確定】按鈕退出【工件】對話框完成設置，如圖4-12方框5所示。(4)在選擇完毛坯后，毛坯方框在編輯加工程序中便再無用處，我們可以把它隱藏起來，避免后序操作中產(chǎn)生誤操作問題。其具體方法為左鍵單擊毛坯方框，按鍵盤快捷鍵Ctrl?+?B。如果想返回顯示，則按鍵盤快捷鍵Ctrl?+?Shift?+?K，然后左鍵選擇要恢復的圖形退出【顯示】設置。(5)單擊已編輯的幾何體【1】圖標，單擊鼠標右鍵選擇【插入】下的【創(chuàng)建幾何體】，彈出【創(chuàng)建幾何體】對話框，【類型】選擇曲面銑【mill_contour】，再單擊【銑削區(qū)域】圖標，單擊【確定】彈出【銑削區(qū)域】對話框。設置方法如圖4-13所示。(6)單擊【指定切削區(qū)域】圖標，打開【切削區(qū)域】選擇對話框，單擊【選擇方法】【面】，然后單擊選擇對象，用鼠標窗選加工區(qū)域，單擊【確定】完成設定，其他設置無需更改，如圖4-14所示。(7)創(chuàng)建完成后的切削區(qū)域【MILL_AREA】如圖4-15所示。4.3.3創(chuàng)建刀具在【機床】視圖下創(chuàng)建加工刀具步驟如下：(1)單擊【機床】視圖圖標，將【工序導航器】切換到【機床】視圖頁面，如圖4-16所示。(2)單擊【創(chuàng)建刀具】圖標，如圖4-17所示，彈出【創(chuàng)建刀具】對話框。(3)選擇【平底刀】圖標，創(chuàng)建平底刀?！久Q】位置輸入“D16R0.4”，如圖4-18所示。(4)【直徑】設置為“16”，【下半徑】設置為“0.4”，【刀具號】【補償寄存器】【刀具補償寄存器】三項均設置為“1”。單擊【確定】完成刀具建立，如圖4-19所示。其他刀具在編輯加工程序前，按照給定參數(shù)自行設置。4.3.4創(chuàng)建程序組在【程序順序】視圖中創(chuàng)建加工程序組文件夾，操作步驟如下：(1)將【工序導航器】切換到【程序順序】視圖頁面。(2)雙擊【PROGRAM】程序圖組文字，修改文件名為“底面”(或使用右鍵單擊【PROGRAM】程序組，選擇【重命名】也可實現(xiàn)更改名稱)，如圖4-21所示。(3)保存文件。4.4自行車尾燈注塑模具定模型芯的粗加工4.4.1粗加工程序編制NX軟件在建立有模型圖和毛坯的基礎上編程時，使用最為簡單有效的開粗程序就是曲面加工里的型腔銑，使用型腔銑可以完成絕大多數(shù)零件的開粗工作。由于此原料為六面精磨料，所以在粗加工時工件底面的表面是不需要加工的，只需要加工其凹下去的型腔即可。(1)單擊【創(chuàng)建工序】圖標，彈出【創(chuàng)建工序】對話框。(2)在【類型】下拉菜單中選擇【mill_contour】曲面銑選項，如圖4-23圓圈2所示。選擇【型腔銑】圖標，在【程序】下拉菜單中選擇剛建好的【底面】程序組，【刀具】下拉菜單中選擇【D16R0.4】的鑲片鉆銑刀，【幾何體】下拉菜單中選擇建立好的【MILL_AREA】切削區(qū)域，在【名稱】欄中可以按照加工要求輸入一個程序名稱，然后單擊【確定】按鈕，如圖4-24所示。(3)只要在【幾何】視圖正確設定【MILL_AREA】切削區(qū)域，那么在彈出的【型腔銑】對話框中，【指定部件】、【指定毛坯】、【指定切削區(qū)域】選項應顯示為灰色，右側【顯示】圖標為彩色，單擊它可顯示已選擇的幾何體和切削區(qū)域部分。如果進入型腔銑后還能選擇部件、毛坯和切削區(qū)域，則說明【幾何】視圖中的【MILL_AREA】沒有設定，或進入程序前沒有選擇幾何體為【MILL_AREA】。本次加工中【指定檢查】和【指定修剪邊界】不需要設置，如圖4-25所示。(4)打開【工具】菜單下拉箭頭，顯示已選擇的加工刀具為“D16R0.4”鑲片鉆銑刀。(5)打開【刀軸】菜單下拉箭頭，顯示默認刀軸為【+ZM軸】，三軸加工中心刀軸一般使用+ZM軸，只有在使用多軸機床加工時才會修改此項，如圖4-26所示。(6)【刀軌設置】為型腔銑參數(shù)設置的主要內(nèi)容?！厩邢髂Ｊ健窟x項中一般常用【跟隨部件】和【跟隨周邊】兩種方式，【跟隨部件】適合加工開放輪廓的工件，可以使刀具從外向內(nèi)加工并從工件外下刀?！靖S周邊】更適合加工封閉輪廓的工件，可以使刀具從內(nèi)向外加工，減少型腔加工時的下刀位置變化。本案例為封閉輪廓的加工，所以在【切削模式】中選擇【跟隨周邊】的加工方法，如圖4-27圓圈1所示。(7)粗加工XY方向，刀具步距一般使用刀具直徑的70%～80%；精加工時，步距使用刀具直徑的50%以下。80%～100%的XY方向步距一般情況下不推薦使用。首先，刀具步距太大的話，每次切削時相當于滿刀切削，刀具受力過大會影響刀具壽命和機床精度。其次，如果步距太大，那么加工完底面光潔度很低，會出現(xiàn)接刀痕。因此在【平面直徑百分比】選項中設置數(shù)值為“75%”，如圖4-28圓圈2所示。(8)?D16R0.4鉆銑刀粗加工時的Z方向步距一般情況下取值0.3mm～0.7mm每層?！咀畲缶嚯x】選項設置的就是刀具Z方向的每層步距量，因此設置中間數(shù)值“0.5mm”每層，如圖4-28圓圈3所示。由于設置了區(qū)域銑削，故【切削層】不需要設置。(9)單擊【切削參數(shù)】圖標，如圖4-28圓圈4所示，打開【切削參數(shù)】對話框。(10)在【策略】標簽中設置【切削順序】為【深度優(yōu)先】，【深度優(yōu)先】會按照不同區(qū)域分別由上往下加工，從而可以縮短抬刀和過刀路徑，減少加工時間?！緦觾?yōu)先】會按照同一深度在不同區(qū)域跳刀加工，從而會增加很多抬刀路徑，增加加工時間。一般情況下優(yōu)先選擇【深度優(yōu)先】，如圖4-29所示。(11)選擇【余量】標簽，設置【部件側面余量】參數(shù)為“0.2mm”(注：粗加工刀具余量一般設置為0.2mm)，單擊【確定】按鈕退出【切削參數(shù)】對話框，如圖4-30所示。(12)單擊【非切削移動】圖標，如圖4-31圓圈1所示，打開【非切削移動】對話框。(13)設置進刀參數(shù)首先要設置【封閉區(qū)域】【進刀類型】，選擇【螺旋】。在型腔尺寸能夠滿足螺旋下刀時，一般選用螺旋下刀的方式進刀。在型腔尺寸不能滿足螺旋下刀時，一般選用斜線下刀或直線下刀的方式進行。螺旋下刀直徑選用刀具【直徑】的“50%”，【斜坡角度】設置為“5度”，【高度】設置為“1mm”，【最小斜坡長度】設置為“0”，如圖4-32圓圈2所示?！鹃_放區(qū)域】設置進刀【長度】為刀具的“50%”，抬刀【高度】設置為“1mm”，如圖4-32圓圈3所示。(14)單擊【非切削移動】對話框【轉移/快速】標簽設置快速抬刀高度。為提高加工速度減少抬刀高度，把【區(qū)域之間】和【區(qū)域內(nèi)】的【轉移類型】都改為【前一平面】，并且把抬刀【安全距離】都設置為“1mm”。但大部分快速移刀都是在工件零平面以下進行，所以要求機床的G00運動必須是兩點間的直線運動，不能是兩點間的折線運動，否則會發(fā)生撞機事故。加工前一定要在MDI下輸入“G00走斜線觀察機床”的移動方式，如果不對，則需要修改機床參數(shù)?；蛘甙凑誑X12.0【轉移/快速】的初始設置方式，把【轉移類型】全部設置為【安全距離-刀軸】。每次提刀都回到安全平面會增加加工時間。最后單擊【確定】按鈕退出【非切削移動】對話框，具體參數(shù)設置如圖4-33所示。(15)單擊【進給率和速度】圖標，打開【進給率和速度】對話框。設置【主軸速度】為“2500rpm”(注：輸入“2500”后一定要按后面的【計算器】圖標，否則會報警)?！具M給率】【切削】輸入“1500mmpm”，【進刀】輸入“70%切削”。單擊【確定】退出【進給率和速度】對話框，如圖4-34所示。(16)單擊【生成】圖標計算加工路徑。單擊【確定】退出型腔銑，如圖4-35所示。(17)沿X軸正方向測量兩個型腔之間的投影距離為57mm，即每個型腔沿X軸的間距均為此值，如圖4-36所示。(18)將【工序導航器】切換到【機床】視圖頁面，右鍵單擊【CAVITY_MILL】圖標選擇【對象】中的【變換】，如圖4-37所示，單擊打開【變換】對話框。(19)【類型】選擇【平移】，如圖4-38圓圈1所示?！咀儞Q參數(shù)】選擇【增量】，【XC增量】值輸入“57”，【結果】選擇【復制】，【非關聯(lián)副本數(shù)】輸入“3”(注：因為圖紙中沿XC方向還有3個型腔沒有編程，所以輸入值為3)。單擊【確定】，完成復制，復制程序結果如圖4-39所示。(20)按住【Shift】，用鼠標選中已經(jīng)編好的4腔程序，如圖4-40圓圈1所示。右鍵選擇【對象】中的【變換】，單擊打開【變換】對話框。(21)在【變換】對話框中【類型】選項中選擇【通過—平面鏡像】，【變換參數(shù)】中單擊【平面選擇】圖標，彈出【平面】對話框，【類型】選擇【XC-ZC平面】，其他參數(shù)不變，單擊【確定】完成平面選擇?；氐健咀儞Q】對話框，【結果】選擇【復制】，單擊【確定】，完成鏡像，如圖4-41所示。程序鏡像結果如圖4-42所示。以上程序為工件所有型腔第一次開粗程序，主要通過復制和鏡像完成。這樣有效地節(jié)約了程序的編寫時間，提高了編程效率。4.4.2二次開粗程序編制由于第一次開粗后，型腔余量較大，尤其是一些圓角位置。為保證精銑順利進行，因此用先前創(chuàng)建的D6硬質合金銑刀在第一次開粗的基礎上，進行二次粗加工。(1)在【機床】視圖中右鍵單擊剛編好的【型腔銑】程序，選擇【復制】選項，如圖4-43所示。然后右鍵單擊【D6合金刀】選擇【內(nèi)部粘貼】，如圖4-44所示。形成一個新的提示錯誤的【型腔銑】程序，如圖4-45所示。(2)雙擊打開新復制過來的【型腔銑】程序。設置Z向分層【最大距離】為“0.2mm”。(3)單擊【切削參數(shù)】圖標，修改【切削參數(shù)】設置。(4)在【切削參數(shù)】對話框中【空間范圍】標簽中設置工件剩余毛坯。在【過程工件】下拉菜單中選擇【使用基于層的】選項，設置本次加工毛坯為上次加工剩余的部分，在【剩余銑】中此選項默認為【使用基于層的】選項，【型腔銑】和【剩余銑】的不同只有這一個選項。然后單擊【確定】按鈕，如圖4-48所示。(5)單擊【進給率和速度】圖標，打開【進給率和速度】對話框，設置【主軸速度】為“3500?rpm”，單擊轉速右側【計算器】圖標，最后單擊【確定】按鈕退出【進給率和速度】對話框。(6)單擊【生成】圖標計算加工程序，生成二次開粗加工路徑，單擊【確定】按鈕生成刀具路徑，如圖4-50所示。(7)其余型腔的二次開粗程序同樣采用平移復制和鏡像復制來完成，可參考4.4.1(粗加工程序編制)中步驟(17)～步驟(21)。完成結果如圖4-51所示。4.4.3三次開粗程序編制(1)在【機床】視圖中右鍵單擊剛編好的二次開粗D6合金刀【型腔銑】程序，選擇【復制】選項，然后右鍵單擊之前創(chuàng)建好的【R6合金刀】，選擇【內(nèi)部粘貼】，形成一個新的提示錯誤的【型腔銑】程序，結果如圖4-52所示。(2)雙擊打開新復制過來的【型腔銑】程序。更改【刀軌設置】中的【步距】為【恒定】，【最大距離】為“0.3mm”，其他參數(shù)設置不變，如圖4-53所示。(3)單擊【生成】圖標計算加工程序，生成三次開粗加工路徑，單擊【確定】按鈕生成刀具路徑，如圖4-54所示。(4)其余型腔的三次開粗程序，同樣采用平移復制和鏡像復制來完成。4.5自行車尾燈注塑模具定模型芯的精加工4.5.1曲面精加工程序編制(1)單擊【創(chuàng)建工序】圖標，彈出【創(chuàng)建工序】對話框。(2)在【類型】下拉菜單中選擇【mill_contour】曲面銑選項，如圖4-56圓圈2所示。選擇【區(qū)域輪廓銑】圖標，如圖4-57圓圈3所示。在【程序】下拉菜單中選擇剛建好的【底面】程序組，【刀具】下拉菜單中選擇預先設置的【R3(銑刀—球頭銑)】，【幾何體】下拉菜單中選擇建立好的【MILL_ARER】切削區(qū)域，如圖4-57圓圈4所示。在【名稱】欄中可以按照加工要求輸入一個程序名稱，然后單擊【確定】按鈕，如圖4-57圓圈5所示。(3)進入【區(qū)域輪廓銑】對話框，選擇【驅動方法】【方法】的【區(qū)域銑削】，如圖4-58，再單擊【編輯】圖標對曲面進行精加工參數(shù)設置，如圖4-59所示。(4)檢查【工具】中【刀具】以及【刀軸】設置。(5)單擊【刀軌】設置中包含的【切削參數(shù)】圖標，彈出【切削參數(shù)】對話框，分別對【策略】和【余量】進行修改，設置完成后單擊【確定】。(6)單擊【進給率和速度】圖標，設置【主軸速度】為“6000rpm”，單擊右側【計算器】圖標。設置【進給率】【切削】為“1500mmpm”，【進刀】設置為“70%切削”，然后單擊【確定】按鈕退出【進給率和速度】對話框，如圖4-63所示。(7)其余參數(shù)都不需要修改，直接單擊【生成】圖標計算出新的加工路徑。單擊【確定】退出區(qū)域輪廓銑，如圖4-64所示。其余型腔精加工程序，同樣采用平移復制和鏡像復制來完成。4.5.2曲面精加工第一次清根程序編制(1)在【機床】視圖下復制上一步【R3】球頭銑刀精銑曲面程序【區(qū)域輪廓銑】，內(nèi)部粘貼到【R2】球頭銑刀下，如圖4-65所示。(2)雙擊打開剛復制過來的【區(qū)域輪廓銑】程序，打開【區(qū)域輪廓銑】對話框。單擊【驅動方法】下的【方法】，更改為【清根】，再單擊【編輯】圖標，打開【清根驅動方法】對話框，對清根參數(shù)進行設置。(3)單擊【進給率和速度】圖標，打開【進給率和速度】對話框，設置【主軸速度】為“8000?rpm”，單擊右側【計算器】圖標。其