基于MasterCAM手机凸模的数控加工

    互联网     分析零件的结构特点,应用Pro/E软件的设计模块构建零件加工图形,应用MasterCAM制造模块对零件进行加工模型的创建、加工设置、数控仿真和数控编程,利用MasterCAM的后处理功能,自动生成零件的数控加工NC代码,提高了零件的加工制造速度。

0 引言

    当今CAD/CAM技术日臻完善,在现代模具的设计制造中发挥着越来越重要的作用,CAD/CAM技术已成为现代塑料模具制造不可或缺的技术。手机行业的竞争和发展,带动了很多技术的发展和革新。以Pro/E和Mastercam软件为平台,对手机凸模进行三维建模,然后根据产品形状进行数控加工仿真,并设计加工工艺,缩短手机设计与制造周期,提高手机设计质量,降低企业生产成本。

1 手机凸模建模

    MasterCAM是美国CNC Software Ine公司开发的一款功能强大的CAD/CAM软件,CAD造型和CAM数控编程集成于一个系统环境中,可完成零件的几何造型、刀具路径生成、加工模拟仿真、数控加工程序生成与数据传输。设计模块集2D和3D的线框、曲面和实体造型于一体,具有全特征化造型功能以及强大的图形编辑、转化和处理功能。现采用Pro/E软件作为3D建模设计平台,对零件图(如图1)所示的手机凸模型进行3D设计,在生成3D实体后,导入到MasterCAM软件中,由MasterCAM软件自动生成刀具运行轨迹的NC数据并传送给加工中心,由加工中心来完成零件的实际加工。

图1 手机凸模型

图1 手机凸模型

2 手机凸模的零件分析

    零件图样分析主要是分析零件的形状、尺寸、技术要求、定位基准及毛坯等。

2.1 零件结构分析

    手机凸外壳结构简单,但在加工中间间隙时难度较大。

2.2 零件工艺分析

    零件工艺包括毛坯性能、定位基准、装夹方式及加工切削用量、刀具的选用。

a) 零件特点

    零件的材料为Q235A,尺寸为160mm×160mm×60mm,该零件主要是由圆弧面和槽组成.该零件形状结构并不是太复杂,多处转接圆角,使用的刀具比较多,由于材料是Q235A,切削性能比较好,选用高速钢刀具来加工。由于加工的是一个凸模,要特别注意切削深度和主轴的转速。

b) 选择安装基准、确定装夹方式

    该零件是已磨了6个面的长方体,其任意一面可以作为基准平面。在装夹时,正确选择定位基准对保证表面间的位置要求(位置尺寸和位置精度)和安排加工顺序都有很大的影响。一个零件加工的基准包括设计基准、定位基准和装配基准。一般都是采用设计基准作为定位基准的基准重合原则,这样可以避免基准之间的误差。选择装夹时,在数控加工中心中夹具的主要任务就是保证零件的加工精度,夹具要有足够的刚性和强度。确定加工顺序及走刀路线。一般都是采用先面后孔,基准先行,先粗后精的原则。

c) 选择数控刀具

    加工中心最高主轴转速是4000r/min,刀具要具有较高的刚度和良好的断屑性能,刀头材料热脆性要好。鉴于这个零件结构,要用到平铣刀和球刀两大类,有d16的平刀、d12的平刀、d6的平刀、d3的平刀、d2的平刀、R2.5的球刀。

d) 制定工艺路线

    1)对于手机壳模的加工,只用到曲面铣槽粗加工、曲面等高粗加工、曲面平行粗加工、粗加工曲面平行铣、精加工曲面平行铣、平面铣槽、外形铣等加工方法。

    2)加工阶段的划分 一般情况下,在加工中心的零件已在其他机床经过粗加工,加工中心只是完成最后的精加工,根本就不需要划分加工阶段,但由于零件对加工精度要求不高,加工余量又不是很大,又属于单件生产,可以充分地利用加工中心优势,把粗精加工合并进行。

    3)加工顺序的安排 理想的加工工艺不仅要保证加工精度还要充分地发挥机床的功能,加工顺序一般都遵循先粗加工﹑再半精加工﹑然后精加工,尽量减少装夹数次,减少刀具空运行时间,把安全高度﹑下刀位置设低一点。

3 零件加工编程及参数设置

    MasterCAM是一套具有优秀的数控编程功能,有效地解决了几何造型、零件几何形状的显示,交互设计、修改及刀具轨迹生成,走刀过程的仿真显示、验证等问题的软件。采用MasterCAM对由Pro/E所生成的手机外壳凸模后,生成IGS文档进行NC加工。参照前面手机外壳凸模的零件分析,考虑到精度问题,采用粗精加工相结合达到的加工效果如图2所示。

互联网     分析零件的结构特点,应用Pro/E软件的设计模块构建零件加工图形,应用MasterCAM制造模块对零件进行加工模型的创建、加工设置、数控仿真和数控编程,利用MasterCAM的后处理功能,自动生成零件的数控加工NC代码,提高了零件的加工制造速度。

a)手机外壳凸模的工件参数设定

    在对手机外壳凸模粗加工前必须进行坯料工件参数的设定。如图3所示,工件是160mm×160mm×60mm的Q235钢,工件原点是(0,0,0),进给率的计算设为依照刀具,最大转速设为4000r/min。

图2 凸模加工效果图

图2 凸模加工效果图

图3 工作参数设置

图3 工作参数设置

1) 粗加工

    首先对该零件整个外形进行三维曲面铣槽粗加工,选用d16的圆鼻刀平刀,为达到好的效率,设z下刀量为0.5mm,主轴转速为900r/mim,z轴下刀速率300r/mim,余量留0.2mm。曲面粗加工铣槽时采用螺旋下刀,但深度较深,刀径较大所以会有跳刀现象,为限制它的下刀高度先下到-25.5mm,限制它下刀的深度为-17mm。同时也要外型铣,粗铣留给的余量是0.2mm。切削间距是直径的75%,切削间距距离是22.65mm。

2) 半精加工

    由于粗加工还留下0.2mm作为精加工余量刀把余量清除掉。为此再用d5的球刀对整个凸模进行曲面等高精加工,加工出来的效果为图4所示。

图4 精加工结果

图4 精加工结果

b) CAM编程过程中的参数选项设置

    MasterCAM中加工参数的设计是非常重要的,合理的参数要通过理论与实践的结合得出。不同材料的加工参数也不同,具体情况具体分析。在CAM编程过程中的参数选项设置都是通过查表和经验相结合而设定的。如选用d30的圆鼻合金刀,对整个外形做三维曲面挖槽粗加工,那可以在切削用量选择表中输入刀具的直径,就可以得到相应的参数。刀具参数如图5所示。

图5 刀具参数的设定

图5 刀具参数的设定

4 Mastercam后置处理

    Mastercam后置处理主要是使编程软件的代码和机床的编程代码相一致。一般不同型号的机床使用的代码也不同。所以编程时首先要熟悉所使用的机床编程软件的代码。由于学校的刀夹头有限,因此需要每一把刀出一个NC。当程序编好后还不能马上传输进加工中心,还需要调整。需要把G21的指令删去,因为这样可以区分公制和英制。把A0删掉,因为机床没第4轴,把M6指令删去,因一把刀出一个程序没有换刀,同样还要把G43删去,因为没有刀具长度补偿。这些设定好后,就可以正式加工了。

5 结语

    MasterCAM软件能方便地建立零件的几何模型,设置好工艺参数后能自动生成数控代码,缩短编程人员的编程时间。特别对复杂零件的数控程序编制,可大大提高程序的正确性和安全性,降低生产成本,提高工作效率。

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     收录时间:2016-04-27 08:18 来源:e-works  作者:匿名
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