开关面板型芯型腔的CADCAM设计.docx

课题名称：基于UG的模具型芯/型腔的CAD/CAM第一章 开关面板成品零件的概述开关面板的尺寸公差第二章 开关面板的UG建模 启动NX4，新建文档，设置单位为毫米，输入文件名lidongdong，单击确定按纽后进入绘图环境，选择【应用】【建模】命令，启动建模模板。选择【插入】【设计特征】【长方体】命令，系统弹出如图2-1所示的【长方体】对话框，类型选择“原点，边长度”，输入长度、宽度、高度分别为90、88、10。 图2-1选择【插入】【细节特征】【边倒圆】命令，如图2-2所示，分别对长方体的四条横边进行倒圆操作，圆角半径为2。图2-2抽壳操作。【插入】【偏置/比例】【抽壳】命令，选中面板实体的底端面作为“移除面（Remove Faces）”，设置厚度为2，单击应用按钮，结果如图2-3所示。图2-3单击【成型特征】工具栏上的（腔体）图标，选择“矩形”的腔体类型，模型上表面作为放置平面，选择XC轴方向伟水平参考（利用模型的棱边或基准平面均可），如图2-4所示，输入腔体的参数：长度为15、宽度为15、深度为2拐角半径为2，其余为0，单击确定按钮。接着对腔体进行定位。选择（垂直的）定位方式，选择如图2-5所示的模型一侧边缘，再选择腔体的侧边，输入变量值为5.5；选择（垂直的）定位方式，选择如图2-6所示的模型的另一边线，再选择腔体的侧边，输入变量值为8.5，单击确定按钮，结果如图2-7所示 图2-5 图2-6图2-7同样方法，作出其他3个板面上的的腔体特征，结果如图2-8所示。 图2-8创建两个埋头孔。在【成型特征】工具栏中单击（孔）图标，出现【孔】对话框，单击（埋头孔）图标，如图2-9所示，在对话框内输入孔的参数：C-埋头直径为10 ，C-埋头深度为150 ，孔直径为6 ，孔深度为2 ，顶锥角为0。在图形区选择长方体的上表面为放置面。图2-9单击确定按钮后，接着进行孔的定位操作。选择（垂直的）的定位方式，选择如图2-10所示长方体的边A，输入20，单击应用按钮后再次选择（垂直的）的定位方式，选择如图所示长方体边B，输入43，单击确定按钮后，完成孔特征的操作。 图2-10运用相同的参数和定位方式，将另一侧的埋头孔创建出来，结果如图2-11所示。 图2-11第三章 开关面板型芯/型腔的生成 在本设计中，我将制作一个开关面板的模具。在设置分型区域时，根据实际情况将未定义的区域分别设置为型腔区域和型芯区域两部分。制作的模具型腔和模具型芯的效果如图所示。 操作步骤3.1新建文件（1）启动UG NX4.0后，单击【应用程序】工具栏中的【注塑模向导】按钮，在弹出的【注塑模向导】工具栏中单击【项目初始化】按钮，在弹出的【打开部分文件】对话框中选择modeling/li.prt文件。（2）设置材料为ABS。3.2创建模具坐标在【注塑模向导】工具栏中单击【模具CSYS】工具按钮，打开【模具CSYS】对话框。在对话框中设置各个选项，然后单击确定按钮，建立模具坐标系，如图3-1所示。图3-13.3创建工件（1）在【注塑模向导】工具栏中单击【工件】工具按钮，打开【工件尺寸】对话框。在对话框中设置选项和尺寸值，如图3-2所示。图3-2（2）在【工件尺寸】对话框中单击确定按钮，生成工件效果，如图3-3所示。图3-3（3）在【注塑模向导】工具栏中单击【分型】工具按钮，打开【分型管理器】对话框。同时，模型显示问着色效果，如图3-4所示。图3-43.4创建曲面补片在【分型管理器】中单击【创建/删除补片】按钮，打开【补片环选择】对话框。在对话框中设置【环搜索方法】选项和【修补方法】选项，然后单击【自动修补】按钮，在模型中生成补片效果，如图3-9所示。 图3-9在【补片环选择】对话框中单击后退按钮，完成【补片】操作。35创建分型线和分型面（1）在【分型管理器】中单击【编辑分型线】按钮，打开【分型线】对话框。在对话框中单击【自动搜索分型线】按钮，打开【搜索分型线】对话框，然后单击应用按钮，如图3-10所示。 图3-10（2）在【搜索分型线】对话框中单击确定按钮，再在【分型线】对话框中单击确定按钮，视图中显示分型线效果，如图3-11所示。图3-11（3）在【分型管理器】中单击【创建/编辑分型面】按钮，打开【创建分型面】对话框。在对话框中单击【创建分型面】按钮，打开【分型面】对话框。将【曲面类型】设置为【有界平面】选项，如图3-12所示。 图3-12（4）在【分型面】对话框中单击确定按钮，生成分型面效果，如图3-13所示。图3-133.6抽取区域和分型线（1）在【分型管理器】中单击【抽取区域和分型线】按钮，打开【区域和直线】对话框，并选择【边界区域】选项。视图中显示抽取区域，如图3-14所示。 图3-14（2）在【区域和直线】对话框中单击确定按钮，打开【抽取区域】对话框。在对话框中设置选项，然后单击确定按钮，如图3-15所示。图3-153.7创建型腔和型芯（1）在【分型管理器】中单击【创建型腔和型芯】按钮，打开【型腔和型芯】对话框。在对话框中勾选【检查几何体】和【检查重叠】选项，然后单击【创建型腔】按钮，打开【选择型腔片体】对话框，如图3-16所示。 图3-16（1） 在【选择型腔片体】对话框中单击确定按钮，生成型腔效果。如图3-17所示。图3-17(4）在【型芯和型腔】对话框中单击【创建型芯】按钮，打开【选择型芯片体】对话框。（5）在【选择型芯片体】对话框中单击确定按钮，生成型芯效果。如图3-18所示。图3-18第四章 数控工艺分析与切削参数的确定 4.1型芯的概述如图4-1所示的是本设计的开关面板的型芯，其凹下的部位为四个1515的正方形，深度为2mm，并且带有R2的倒角。中间部位有两个6孔，型芯厚度为10mm。通过对开关面板的型芯分析，得知此零件非常简单，易加工成型，要求不高。图4-1工件坐标系原点设置，为了方便进行对刀，将工件坐标系设置在顶平面的中心。而z轴坐标原点在顶平面上。4.2选择设备 首先要考虑的是型芯的外形尺寸和质量，使其在机床的允许范围内。开关面板的外形尺寸为8890，采用MT5级公差，精度要求不高，粗糙度要求高，总结上面要求需要选用数控铣床来加工。采用FANUCOI-MB数控铣床。4.3确定加工顺序 开关面板的型芯加工顺序的拟定按照先面后孔，先粗后精的原则确定的，对于开关面板的型芯应先加工上表面及四周，然后在加工面板上的两个孔。对于它的型腔，应从上表面开始加工，从工件的中心进刀，向四周扩铣。4.4铣削方式 为了保证开关面板的轮廓有较高的表面质量，型芯型腔都采用顺铣方式，以环绕走刀的方式进行加工。4.5刀具的选择 开关面板的型芯型腔材料采用45号钢，考虑45号钢较硬，所以先调质，使材料硬度下降后再加工，调质后加工性能较好，因此加工型芯型腔时，都采用硬质合金立铣刀，受加工尺寸的限制，选用8的刀具，倒角半径为R2的圆角刀。4.6切削用量的确定1.背吃刀量本次设计的塑件是开关面板，设计开关面板的公差等级为MT5级，精度一般，在选择背吃到量时，可以选择大一些这样可以减少走刀次数，提高加工效率。经过分析考虑选择背吃刀量为2。2.主轴转速主轴转速一般根据切削速度V来选定，计算公式为，查表V取24， 。3.进给速度进给速度的确定于零件加工表面粗糙度有关，开关面板的粗糙度要求较高，进给速度应选小些，一般在2060mm/min，进给速度也与刀具和工件材料有关，在加工开关面板的型芯、型腔时，选择使用高速钢刀具，工件材料为45钢，进给速度应选小一些，综上所述，最终选择进给速度为60mm/min。开关面板型芯的数控加工工艺卡片工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速进给速度背吃到量1铣削外轮廓T01515006022钻孔T0261273602开关面板型腔的数控加工工艺卡片工步号工步内容刀具号刀具规格/mm主轴转速进给速度背吃到量1铣腔体T0151500602第五章 数控加工与编程5.1型芯的加工1打开模型文件打开UG4.0，单击“打开文件”图标，在弹出的文件列表中选择正确的路径和文件名，打开零件-，打开的图形如图5-1所示。图5-12.进入加工模块选择“应用”“加工”命令，进入加工模块，以进行加工程序的编制操作。3.设置加工环境进入加工模块后，首先要设置加工环境，即选择加工模板集。系统会弹出“加工环境”对话框，指定CAM进程配置文件为mill_contour，CAM设置为mill_contour，如图5-2所示。然后单击“初始化”按钮进行加工环境的初始化设置。图5-24.创建程序点击“创建程序”按钮，在对话框名称一栏输入文件名“O0001”，然后点击确定如图5-3所示。图5-35.创建刀具创建刀具MILL。在进入加工模块后，工具栏将出现加工模块的专用图标，单击创建工具条上的“创建刀具”图标，开始进入新刀具的建立。系统会弹出“创建刀具”对话框，如图5-4所示，在刀具类型选项中选择mill_contour，子程序选择铣刀；单击用“应用”按钮进入铣刀对话框。图5-4输入刀具参数。系统默认新建铣刀为5参数铣刀，如图5-5所示设置刀具形式参数。设置刀具直径D为“5”，其余选项则依照系统默认值设定。在设置完毕时，单击“确定”按钮，以结束铣刀的创建。图5-56.创建几何体 打开创建几何体对话框，单击几何图形图标，然后单击“应用”按钮进入几何体选择对话框，选择“部件几何体”，单击“选择”按钮进入工件几何体选择，以设定加工部件几何图形，如图5-6所示。图5-6接着选择几何体的切削区域，单击几何图形图标，然后单击“确定”按钮进入面几何体选择对话框，把需要切削的区域选出，然后单击“确定”按钮完成切削区域部件几何图形的选择如图5-7所示。图5-77.创建方法创建加工方法。单击工具条中的“创建方法”图标，单击“确定”按钮，弹出如图5-8所示的MILL_METHOD（加工参数设置）对话框，参数采用系统默认设置，然后单击“确定”按钮，则完成加工方法的设置。图5-88.创建操作单击创建工具条上的“创建操作”图标，开始进入新操作的建立。系统弹出“创建操作”对话框，如图5-9所示采用系统默认设置，然后单击“确定”按钮。图5-9选择面几何体。单击“主界面”标签进入主参数设置，如图5-10示，选取“面铣操作”对话框中“面”几何体，单击“选择”按钮进入面图形选择，以设定加工平面几何图形。图5-10接着选择几何体的切削区域，单击“主界面”标签进入主参数设置，选取“切削区域几何体”对话框中“面”几何体，单击“选择”按钮进入切削区域的面进行选择，以设定切削区域为几何图形。在“切削区域“对话框中，将其选择选项中的过滤选项中的过滤方式设定为“面”, 如图5-11，在绘图区使用拖动方式窗选成型面得所有组成曲面，如图5-12。单击“确定”按钮完成切削区域几何体的选择，返回到COUNTOUR_AREA操作对话框。图5-11图5-12在操作对话框中，单击“进给率”按钮进入速度设置。选中“主轴速度”复选框，设置主轴转速为700rpm。每齿进给10mm。其余参数设置为默认值。单击“确定”按钮完成进给的设置，返回操作对话框。操作对话框中的其他参数俺默认值进行，单击“生成”图标计算生成刀路轨迹。在计算完成后，在图形区显示切削区域范围，如图5-13，同时弹出“显示参数”对话框。然后单击“确定”按钮进行刀路轨迹产生，产生的刀路轨迹如图5-14。图5-13 图5-149.检视刀路轨迹在完成上述各步骤的设定后，系统将产生CONTOUR_AREA的刀路轨迹，在图形区通过旋转、平移、缩放视图。可以从不同角度对刀路轨迹进行查看，以判断其路径是否合理。当确认生成的刀路轨迹正确合理后，在CONTOUR_AREA操作对话框中单击“确定”按钮，接受刀路轨迹，并关闭CONTOUR_AREA操作对话框。5.2型腔的加工1打开模型文件打开UG4.0，单击“打开文件”图标，在弹出的文件列表中选择正确的路径和文件名，打开零件-，打开的图形如图5-15所示。图5-152.进入加工模块选择“应用”“加工”命令，进入加工模块，以进行加工程序的编制操作。3.设置加工环境进入加工模块后，首先要设置加工环境，即选择加工模板集。系统会弹出“加工环境”对话框，指定CAM进程配置文件为mill_contour，CAM设置为mill_contour，如图5-16所示。然后单击“初始化”按钮进行加工环境的初始化设置。图5-164.创建程序点击“创建程序”按钮，在对话框名称一栏输入文件名“O0002”，然后点击确定如图5-17所示。图5-175创建刀具创建刀具MILL。在进入加工模块后，工具栏将出现加工模块的专用图标，单击创建工具条上的“创建刀具”图标，开始进入新刀具的建立。系统会弹出“创建刀具”对话框，如图5-18所示，在刀具类型选项中选择mill_contour，子程序选择铣刀；单击用“应用”按钮进入铣刀对话框。图5-18输入刀具参数。系统默认新建铣刀为5参数铣刀，如图5-19所示设置刀具形式参数。设置刀具直径D为“5”，下半径R为“2”，其余选项则依照系统默认值设定。在设置完毕时，单击“确定”按钮，以结束铣刀的创建。图5-196.创建几何体 打开创建几何体对话框，单击几何图形图标，然后单击“应用”按钮进入几何体选择对话框，选择“部件几何体”，单击“选择”按钮进入工件几何体选择，以设定加工部件几何图形，如图5-20所示。图5-20接着选择几何体的切削区域，单击几何图形图标，然后单击“确定”按钮进入面几何体选择对话框，把需要切削的区域选出，然后单击“确定”按钮完成切削区域部件几何图形的选择如图5-21所示。图5-217.创建加工方法。单击工具条中的“创建方法”图标，单击“确定”按钮，弹出如图5-22所示的MILL_METHOD（加工参数设置）对话框，参数采用系统默认设置，然后单击“确定”按钮，则完成加工方法的设置。图5-228.创建操作单击创建工具条上的“创建操作”图标，开始进入新操作的建立。系统弹出“创建操作”对话框，如图5-23所示采用系统默认设置，然后单击“确定”按钮。图5-23选择面几何体。单击“主界面”标签进入主参数设置，如图5-24示，选取“面铣操作”对话框中“面”几何体，单击“选择”按钮进入面图形选择，以设定加工平面几何图形。图5-24接着选择几何体的切削区域，单击“主界面”标签进入主参数设置，选取“切削区域几何体”对话框中“面”几何体，单击“选择”按钮进入切削区域的面进行选择，以设定切削区域为几何图形。在“切削区域“对话框中，将其选择选项中的过滤选项中的过滤方式设定为“面”, 如图5-25，在绘图区使用拖动方式窗选成型面得所有组成曲面，如图5-26。单击“确定”按钮完成切削区域几何体的选择，返回到COUNTOUR_AREA操作对话框。图5-25图5-26在操作对话框中，单击“进给率”按钮进入速度设置。选中“主轴速度”复选框，设置主轴转速为700rpm。每齿进给10mm。其余参数设置为默认值。单击“确定”按钮完成进给的设置，返回操作对话框。操作对话框中的其他参数俺默认值进行，单击“生成”图标计算生成刀路轨迹。在计算完成后，在图形区显示切削区域范围，如图5-27，同时弹出“显示参数”对话框。然后单击“确定”按钮进行刀路轨迹产生，产生的刀路轨迹如图5-28。图5-27图5-289.检视刀路轨迹在完成上述各步骤的设定后，系统将产生CONTOUR_AREA的刀路轨迹，在图形区通过旋转、平移、缩放视图。可以从不同角度对刀路轨迹进行查看，以判断其路径是否合理。当确认生成的刀路轨迹正确合理后，在CONTOUR_AREA操作对话框中单击“确定”按钮，接受刀路轨迹，并关闭CONTOUR_AREA操作对话框。总结一个多月的毕业设计就要结束了，回想起这段设计的生活，不仅有遇到难题时的急躁，也有攻克困难的喜悦。当一个个问题被解决的时候，自己的内心有种充实的感觉，这也使我坚信没有功克不了的难关，只看你愿不愿意去做。 通过这次的毕业设计，使我学习了许多知识，不仅熟悉并记住了以前学习的东西，而且又接触了新的知识，使我对UG有了更深一步的了解，以前接触UG知识只是皮毛而已，仅仅局限于对零件产品的实体建模，而现在通过毕业设计，在老师更深一步的指导下，我已经掌握了对零件产品型芯、型腔的生成以及加工，使我比别人更优秀。 通过毕业设计不仅学到了新的知识，更有利的是使以前学习的零散的知识，都通过这次设计串联在一起，使我更能牢靠的记住它们的功能与作用，以便于以后的运用。 本次毕业设计老师在时间上规划很合理，使我在规定的时间能按时完成设计任务，但因参考文献1 刘昌丽 UGNX4.0 中文版 模具设计典型范例教程 电子工业出版社 2006 2 杜智敏 陈永涛 UGNX4.0注塑模具设计师就业实战精解 北京：清华大学出版社 20063 钟佩思 沈友徽 马静敏等 模具先进制造技术发展趋势综述模具制造 20054 李德群 肖祥芷 模具CAD/CAE/CAM 的发展概况及趋势模具工业 20055 杜智敏 UGNX4.0模具设计基础教程 北京：人民邮电出版社20056宗志坚 CAD/CAM技术 北京：机械工业出版社 19977王庆林 UG铣制造过程实用指导 北京：清华大学出版社 20028赵波 龚勉 UG CAD实用教程 北京：清华大学出版社 20029郭胜路 张砚辉等 机械设计典型实例 北京：电子工业出版社 200810卫兵工作室 CAM数控编程训练集 北京：清华大学出版社 200611王学平 UG NX5.0数控铣编程 北京：电子工业出版社 200812王鹏驹主编 塑料模具技术手册 机械工业出版社 199913谢国明等UG CAM实用教程 北京：清华大学出版社 200314王庆等 UG铣制造过程实用指导 北京：清华大学出版社 200215康鹏工作室 UG NX4.0产品建模实例教程 北京：清华大学出版社 200616张安全 数控加工与编程 北京：清华大学出版社 200817沈建峰 金玉峰 数控编程200例 北京：中国电力出版社 200818 陈祝林 UG设计应用培训教程 北京：清华大学出版社 2002致谢经过一段时间的忙碌，本次毕业设计已经完成，作为一个专科生的毕业设计，由于经验的缺乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有指导老师的督促指导，以及自己的努力钻研，我想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的指导老师，我的毕业设计都是在老师的亲切关怀和细心指导下完成的。他严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到模具设计的最终完成，老师都始终给予我细心的指导和不懈的支持。在设计过程中老师给我指出了真确的设计方向，使我加深了对知识的理解，同时也避免了在设计过程中少走弯路。而且，他还给我提供了大量的学习资料，并且在我的实际设计中给予很大的帮助，指导我，启发我，为我解答了很多设计上的难题。老师的督促使我一直把毕业设计放在心上。保证按质按量的完成。还要感谢同一设计小组的同学，是大家共同营造了良好的学习环境。在做毕业设计的过程中大家互帮互助，是大家把从图书馆借来的资料和从网上下载的资料共同分享，是大家把遇到的难题集中起来共同探讨、共同解决、共同进步，是大家在UG的学习和操作中共同交流、共同传授绘图技巧和经验，共同提高。它给了我循序渐进的学习和探索，而这个过程也是经过不断学习和总结，得以提高自我职业素质的过程。当然在此毕业设计中，也知道了自己的许多不足和缺点，相对于社会给我们的要求相距还甚远。但我会超越自我，努力学好专业知识，不辜负老师和家长的殷切期望。最后再次感谢我的指导老师，以及各位系领导，这四年来对我的教导和帮助！O0001N0010 G40 G17 G90 G70N0020 G91 G28 Z0.0:0030 T00 M06N0040 G0 G90 X1.7134 Y1.7665 S1000 M03N0050 G43 Z.5142 H00N0060 G1 Z.3169 F.2 M08N0070 G3 X1.7126 Y1.7714 I-.0169 J0.0N0080 G1 X1.7067 Y1.7655N0090 G2 X1.7126 Y1.7615 I.0022 J-.0032N0100 G3 Y1.7714 I-.0161 J.005N0110 G1 X1.7067 Y1.7655N0120 G2 X1.7091 Y1.7662 I.0022 J-.0032N0130 G3 X1.713 Y1.766 I.0153 J.2751N0140 G0 Z.435N0150 Z.5142N0160 X1.0711 Y1.1486N0170 G1 Z.3169N0180 Y1.1504N0190 X1.0676N0200 Y1.1468N0210 X1.0711N0220 Y1.1486N0230 X1.1696N0240 G0 Y1.2488N0250 X.9692N0260 Y1.0484N0270 X1.1696N0280 Y1.247N0290 G3 Y1.2486 I-.2756 J0.0 F600.N0300 G1 X1.268 Y1.1486 F.2N0310 G0 Y1.3472N0320 X.9692N0330 G1 X.8707N0340 Y1.2488N0350 G0 Y1.0484N0360 G1 Y.95N0370 X.9692N0380 G0 X1.268N0390 Y1.247N0400 G3 X1.2495 Y1.3461 I-.2756 J0.0 F600.N0410 G0 Z.435N0420 Z.5142N0430 X-.0199 Y.8671N0440 G1 Z.3169 F.2N0450 G3 I.0199 J.0042N0460 G0 Z.3661N0470 X0.0 Y.8713N0480 Z.4842N0490 Z.6323N0500 X-1.7127 Y1.7671N0510 Z.5142N0520 G1 Z.3169N0530 G3 X-1.7121 Y1.7628 I.0315 J.0019N0540 X-1.7038 Y1.7619 I.0052 J.0103N0550 X-1.7126 Y1.7714 I-.0142 J-.0042N0560 X-1.7127 Y1.7671 I.0314 J-.0024N0570 G0 Z.3661N0580 X-1.7098 Y1.7673N0590 Z.4842N0600 Z.5142N0610 X-1.0676 Y1.1486N0620 G1 Z.3169N0630 Y1.1504N0640 X-1.0711N0650 Y1.1468N0660 X-1.0676N0670 Y1.1486N0680 X-.9692N0690 G0 Y1.2488N0700 X-1.1696N0710 Y1.0484N0720 X-.9692N0730 Y1.247N0740 G3 Y1.2486 I-.2756 J0.0 F600.N0750 G1 X-.8707 Y1.1486 F.2N0760 G0 Y1.3472N0770 X-1.268N0780 Y1.0484N0790 G1 Y.95N0800 X-1.1696N0810 G0 X-.8707N0820 Y1.247N0830 G3 X-.8892 Y1.3461 I-.2756 J0.0 F600.N0840 G0 Z.435N0850 Z.5142N0860 X-2.6742 Y-2.66N0870 G1 Z.3169 F.2N0880 G2 X-2.7582 Y-2.5701 I.8921 J.9176 F600.N0890 G0 Z.435N0900 Z.5142N0910 X-2.5262 Y-2.66N0920 G1 Z.3169 F.2N0930 G2 X-2.7582 Y-2.4078 I.7441 J.9176 F600.N0940 G0 Z.435N0950 Z.5142N0960 X-2.3573 Y-2.66N0970 G1 Z.3169 F.2N0980 G2 X-2.7582 Y-2.2114 I.5752 J.9176 F600.N0990 G0 Z.435N1000 Z.5142N1010 X-2.139 Y-2.66N1020 G1 Z.3169 F.2N1030 G2 X-2.7582 Y-1.8706 I.3569 J.9176 F600.N1040 G0 Z.435N1050 Z.5142N1060 Y2.57N1070 G1 Z.3169 F.2N1080 G2 X-2.6742 Y2.66 I.9765 J-.8282 F600.N1090 G0 Z.435N1100 Z.5142N1110 X-2.7582 Y2.4078N1120 G1 Z.3169 F.2N1130 G2 X-2.5261 Y2.66 I.9765 J-.666 F600.N1140 G0 Z.435N1150 Z.5142N1160 X-2.7582 Y2.2115N1170 G1 Z.3169 F.2N1180 G2 X-2.3571 Y2.66 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