第1章、笔记本电脑散热器数控加工设计.doc

第1章 笔记本电脑散热器数控加工设计

一、散热器外形设计过程
1．1散热器外形
设计如图1-1所示的笔记本散热器以及二维图。

图1-1 笔记本散热器

图1-2 笔记本散热器左视图

图1-3 笔记本散热器俯视图
1．2 笔记本散热器外形草图设计
（1）新建文件。
（2）单击“草图”按钮，系统直接以默认的XOY平面为绘图平面，进入草图绘制状态。
（3）绘制草图。如图1-4所示
（4）拉伸外形。单击菜单栏中的“实体→新建→拉伸”按钮，拾取外轮廓，增量=6，退出。如图1-5所示。

图1-4绘制草图

、 图1-5拉伸外形

（5）实体斜角。
单击菜单栏中的“实体→斜角”按钮，单击，拾取斜角轮廓，单击输入数值4，单击特征向导确定，如图1-6所示。

图1-6斜角
（6）删除拉伸。
单击菜单栏中的“曲线→草图” 按钮，选择XOY面作为草图绘制平面，单击使之成为主视图。绘制如图1-7所示的轮廓，退出草绘
单击菜单栏中的“实体→删除→拉伸”按钮，拾取草绘轮廓，再单击特征向导确定，如图1-8所示。

图1-7绘制草图

图1-8删除拉伸
（7）绘制草图。
单击“草图”按钮，系统直接以默认的XOY平面为绘图平面，进入草图绘制状态。绘制如图1-9所示草图。

图1-9绘制草图

（8）删除拉伸。
单击菜单栏中的“实体→删除→拉伸” 按钮，拾取一个轮廓，设置参数，如图1-10所示，单击特征向导确定，每个矩形轮廓安上方法进行删除拉伸，最后效果如图1-11所示。

图1-10 删除拉伸

图1-11 删除拉伸结果
（9）删除拉伸。
单击菜单栏中的“曲线→草图” 按钮，选择XOY面作为草图绘制平面，单击使之成为主视图，绘制如图1-12所示的轮廓，退出草绘
单击菜单栏中的“实体→删除→拉伸”按钮，拾取草绘轮廓，再单击特征向导确定，如图1-13所示。

图1-12绘制草图

图1-13 删除拉伸结果
绘制出图形最后如图1-14所示

图1-14最后结果

二、 散热器加工分析与工艺规划
2．1 加工工艺分析
该零件结构复杂，细小部位多。同时模具要求精度高，寿命长，所以使用了铝作为加工原材料，并且要求数控加工时做到有足够的精度，减少手工工作量。所以选用高速加工中心铣削加工。毛坯为400X300X20六方块，六面均已光整。
2．2 工件安装
先在毛坯背面加工4个螺纹工艺孔，将工件固定在垫板上，通过压板压紧垫板，将工件固定在机床工作台上。加工坐标原点定在毛坯顶面中心处。
2．3 加工坐标原点
X：型腔中心。
Y：型腔中心。
Z：型腔的上表面。
坐标系设定在G54。
2．4 刀具的选择
刀具的选择是数控加工中重要的工艺内容之一，它不仅影响机床的加工效率，而且直接影响到加工质量。编程时，选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。
选取刀具时，要使刀具的尺寸与被加工工件的表面尺寸和形状相适应。生产中，平面零件周边轮廓的加工，常采用立铣刀。铣削平面时，应选硬质合金刀片铣刀；加工凸台、凹槽时，选高速钢立铣刀。对一些主体型面和变斜角轮廓的加工，常采用球头铣刀、环形铣刀、鼓铣刀、锥型刀和盘型刀。曲面加工常采用球头铣刀，但加工曲面较低平坦部位时，刀具以球头顶端刃切削，切削条件较差，因而应采用平底刀。
本零件设计中刀具选择如表1-1所示的数控加工刀具卡片。
表1-1 数控加工刀具卡片
序号
刀具
编号
刀具规格名称
数量
加工表面
刀尖半径/mm
备注
1
T01
Φ12的平底刀
1
粗加工
6
无
2
T02
Φ10R2的球头刀
1
精铣平面
5
无
3
T03
Φ4的钻头
1
钻Φ4的孔
2
无
4
T04
Φ6的钻头
1
钻Φ6的孔
3
无
5
T05
Φ6的平底刀
1
曲面铣精加工
3
无
如图1-15所示为D12平底刀：

图1-15平底刀
2．5切削用量选择
切削用量包括主轴转速（切削速度）、切削深度或宽度、进给速度（进给量）等。切削用量的大小对切削、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。对于不同的加工方法，需选择不同的切削用量，并应编入程序单内。
合理选择切削用量的原则是：粗加工时，一般以提高生产率为主，但也考虑经济性和加工成本；半精加工和精加工时，应在保证加工质量的前提下，兼顾切削效率、经济性和加工成本。具体数值应根据说明书、切削用量手册，并结合经验而定。

表1-2 数控加工工序卡片
单位名称
浙江工商职业技术学院
产品名称代号
零件名称
零件图号

工艺序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备
车间

工部号

工部作业内容
加工面
刀具号
刀 具
规 格
主 轴

转 速
进给

速度
每刀
切削
深度

备 注
1
粗加工平行铣
整体
T01
Φ12平底刀
2000
500
0.5

2
钻Φ4孔
整体
T03
Φ4的球头刀
1200
300
0.5

3
钻Φ6孔
整体
T04
Φ6的平底刀
1200
300
0.1

4
曲面铣精铣所有
整体
T02
Φ10R2的球刀
3000
200
0.1

5
曲面铣根据角度精铣
整体
T05
Φ6的平底刀
3000
500
0.1

编 制

审核

批准

年 月 日
共 页
第 页

三 、散热器模型加工
3．1刀路设置及仿真
（1）在零件环境下打开加载预加工的零件（笔记本散热器）。
（2）单击菜单中的“文件→输入→到加工”。
（3）进入操作界面：包括NC主菜单、工具栏、程序管理器、绘图区、NC信息区、NC向。如图1-16所示

图1-16 加工向导条
（4）创建刀路：单击NC向导工具栏中创建刀路图标，进入“创建刀路”模式。如图1-17所示

图1-17 刀路创建
（5）创建刀具：单击NC向导工具栏中创建刀具图标，进入“创建刀具”模式。如图1-18所示为D12平底刀

图1-18 刀具参数
（6）创建毛坯：
单击NC向导栏中创建毛坯图标，进入“初始毛坯”对话框，毛坯类型选择“限制盒”。系统自动创建一个刚好能包含零件模型的长方体。在初始毛坯对话框中单击“关闭并计算”图标，在“程序管理器”窗口中，增加了毛坯项目。如图1-19所示

图1-19 创建毛坯
3.2 使用体积铣粗加工
（1）单击NC向导工具栏中创建一个程序，此时屏幕上的向导条改变成程序向导条。
（2）在“工艺”对话框中，主选项选择“体积铣”，子选项选择“粗加工平行铣” 。
（3）选择“刀具和卡头”对话框，单击“新建刀具”图标，输入刀具名称： D12的。刀具几何类型：平底刀。直径：12，。其余参数为默认值。单击“确定” 。
（4）选择加工对象：点击“轮廓”后面的“0”按钮，进入轮廓对话框，选择刀具位置为“在轮廓上面”。把鼠标移到分型面上，逐一选择所有分型面的边，点击中键确定，产生粉红色的边界，再次按中键退出；点击“零件曲面”后的“0”按钮，通过鼠标右键选择全部，选择后为红色，单击中键确认，此时曲面为绿色，就完成加工曲面的选择。如图1-20所示

图1-20 体积铣粗加工
（5）在“进刀和退刀”项目中，“进刀角度”改为“3”mm.。
（6）在“精度和曲面偏移”选项中，将零件曲面侧壁偏移量和曲面底部加工余量都改为“0.3”mm。
（7）机床参数如图1-21所示。

图1-21 粗加工刀路参数
（8）单击“保存并计算”图标，此时将自动计算加工程序（计算的时间与零件复杂程度、计算精度有关），计算完成后自动返回NC向导与加工管理的界面中。在绘图区中，加工路径轨迹以蓝色线显示，快速移动路径轨迹以红色线显示。如图1-21所示。

图1-21 粗加工效果图
(9)仿真加工如1-22图所示：

图1-22 粗加工仿真图

3.3、使用钻孔3轴钻孔
（1）单击NC向导工具栏中创建一个程序图标。
（2）在“工艺”对话框中的“主选项”选择“钻孔”，“子选项”选择“3轴钻孔”。
（3）在“刀具和卡头”中点击“新建刀具”图标，输入刀具名称：ZT4。刀具几何类型：钻头。直径：4mm。其余参数为默认值。单击“确定”。
（4）参数如图1-23所示。

图1-23 Φ4钻孔参数
（5）选择“保存并计算”图标。看仿真加1-24图所示：

图1-24 Φ4钻孔效果图

3.4 使用钻孔3轴钻孔
（1）单击NC向导工具栏中创建一个程序，此时屏幕上的向导条改变成程序向导条。
（2）在“工艺”对话框中，主选项选择“钻孔”，子选项选择“3轴钻孔” 。
（3）在“刀具和卡头”中点击“新建刀具”图标，输入刀具名称：ZT6。刀具几何类型：钻头。直径：6mm。其余参数为默认值。单击“确定”。
（4）参数如图1-25所示。

图1-25 Φ6钻孔参数
（5）选择“保存并计算”图标。看仿真加工如1-26图所示：

图1-26 Φ6钻孔仿真图
3.5、应用曲面铣－精铣所有精加工
（1）单击NC向导工具栏中创建一个程序，此时屏幕上的向导条改变成程序向导条。
（2）在“工艺”对话框中，主选项选择“曲面铣”，子选项选择“精铣所有”。
（3）在“刀具和卡头”中点击“新建刀具”图标，输入刀具名称：D10R2。刀具几何类型：球头刀。直径：10mm。其余参数为默认值。单击“确定”。
（4）刀路参数中的“刀路轨迹”设置如图1-27所示，其余都为默认值。

图1-27 精加工刀路参数
（5）机床参数如图1-28所示：

图1-28 精加工机床参数
（6）选择“保存并计算”图标，加工效果图，如图1-29所示：

图1-29 精加工效果图
（7）仿真加工图如1-30所示

图1-30 精加工仿真图
3.6、应用曲面铣－根据角度精铣精加工
（1）单击NC向导工具栏中创建一个程序，此时屏幕上的向导条改变成程序向导条。
（2）在“工艺”对话框中，主选项选择“曲面铣”，子选项选择“根据角度精铣” 。
（3）在“刀具和卡头”中点击“新建刀具”图标，输入刀具名称：D6。刀具几何类型：平底刀。直径：6mm。其余参数为默认值。单击“确定”。
（4）刀路参数中的“刀路轨迹”设置如图1-31所示，其余都为默认值。

图1-31 曲面铣刀路参数
（5）机床参数如图1-32所示：

图1-32 曲面铣机床参数
（6）选择“保存并计算”图标，加工效果图，如图1-33所示：

图1-33 曲面铣效果图
（7）仿真加工图如1-34图所示

图1-34 曲面铣仿真图
3.7 、仿真摸拟加工
（1）仿真加工
单击NC向导栏中高级仿真模拟图标，进入模拟验证对话框，选中所有，单击图标，进行仿真模拟，如图1-35图所示，笔记本散热器整体图1-36所示，笔记本散热器实体图1-37所示。

图1-35 散热器加工后效果图 图1-36 笔记本散热器整体图

图1-37 笔记本散热器实体图
（2）加工程序：（部分）
NC程序如下：
21
O0100
T01
T03
G90 G80 G00 G17 G40 M23
G43 H01 Z50. S2000 M03
G00 X149.406 Y-107.389 Z50. M09
Z12.501
G01 Z11.501 F500
Z11.001 F150
Z9.001
X149.995 Y-103.445
X150.589 Y-102.461
X151.812 Y-101.238 F712
X152.098 Y-94.191 F500
X146.964 Y-99.325
………………
X100.876 Y-73.899
X101.04 Y-74.35
X101.244 Y-74.844
X101.394 Y-75.175
X101.559 Y-75.507
X101.748 Y-75.858
X101.915 Y-76.15
X102.182 Y-76.579
X102.467 Y-76.996
X102.564 Y-77.127
X102.743 Y-77.367 Z2.669
X102.748 Y-77.374 Z2.667
X102.937 Y-77.608 Z2.592
X103.044 Y-77.741 Z2.541
X103.222 Y-77.95 Z2.464
X103.425 Y-78.17 Z2.408
X103.524 Y-78.278 Z2.4
X103.611 Y-78.372
X104.021 Y-78.774
X104.425 Y-79.135
X104.844 Y-79.479
X105.205 Y-79.75
………………
X105.553 Y-79.992
X105.909 Y-80.223
X106.261 Y-80.434
X106.644 Y-80.645
X107.082 Y-80.864
X107.529 Y-81.064
X107.983 Y-81.248
X108.444 Y-81.412
X101.442 Y-64.782
X101.244 Y-65.209
M30