模具數控自動編程設計技巧

時間：2022-10-05 17:54:26 數控畢業論文我要投稿

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模具數控自動編程設計技巧

　　模具數控自動編程設計技巧【1】

　　摘要現代的模具設計生產中，通常運用SolidWorks、MasterCAM等CAD/CAM軟件先進行產品的3D圖形設計，然后根據產品的特點設計模具結構，確定模具型芯、分模面和抽芯結構等，生成模具型芯實體圖和工程圖，最后根據模具型芯的特點，擬定數控加工工藝，輸入加工參數，生成加工程序并輸送到數控機床的控制系統進行自動化加工。

　　這些步驟是現代化模具設計生產的過程和趨勢。

　　它使復雜模具型芯的生產簡化為單個機械零件的數控自動化生產，全部模具設計和數控加工編程過程都可以借助CAD/CAM軟件在計算機上完成。

　　它改變了傳統的模具制造手段，有效地縮短了模具制造周期，大大提高了模具的質量、精度和生產效率。

　　關鍵詞 SolidWorks;模具;設計

　　1零件分析

　　如圖1所示的是三角凸臺注塑件產品[16] ，零件材料為ABS，材料的收縮率為5‰，注塑件產品的厚度為2mm。

　　三角凸臺的凸模的分型面為產品的下表面，凸模的材料為鍛造鋁合金6061，凸模的尺寸設計依據產品尺寸設計，然后將比例縮小2mm的產品厚度。

　　至于調整材料的收縮率，通過刀具補償值來統一調整獲得凸模尺寸，而且與其從設計角度和制造角度相比，在制造過程中通過調整刀具長度值要比設計容易實現。

　　2 工藝分析

　　工件材料為鍛造鋁合金6061，原牌號為LD30，是最常見的。

　　鋁合金與大部分鋼材和鑄鐵材料相比，具有一個明顯的優點：較低的屈服強度。

　　因此，加工中需要的切削力較低，可以在刀具不發生過量磨損的情況下提高切削速度和進料比。

　　3 工藝方案的確定

　　該凸模零件由多個曲面組成，對表面粗糙度要求較高。

　　采用球狀刀加工之后有加工痕跡存在，通過手工修模達到所需要求。

　　因此，留有0.1mm的加工余量，由手工研磨到所需的粗糙度要求。

　　在數控加工前，工件在普通機床上完成6個面的銑削。

　　為確保三角凸臺分型面的質量，解決分型面在粗加工時可能受損的問題，在分型面上留有0.1mm的磨削余量。

　　考慮到分型面預留的磨削量，對刀后將G54坐標中的Z值抬高0.1mm。

　　切削用量見數控加工工序卡片，表1所示。

　　4 SolidWorks凸模設計

　　4.1凸模曲面設計

　　步驟1：選擇上視圖為草繪基準平面，用草圖工具欄繪制三角凸臺體二維線框，用曲面特征的拉伸凸臺/基體命令工具拉伸高度為100mm，方向向上，角度為3度，根據預生成的形狀觀察拔模方向，如果方向不對則點擊特征樹下參數欄中的角度方向按鈕。

　　再同樣用上視圖為草繪基準平面，用草圖工具欄繪制圓半徑為27.5mm，用曲面特征的拉伸凸臺/基體命令工具拉伸高度為50mm，方向向上，角度為3度，根據預生成的形狀觀察拔模方向，如果方向不對則點擊特征樹下參數欄中的角度方向按鈕。

　　步驟2：選擇上視圖，新創建一個基準面，距離上視圖為38.75mm，方向向上，在基準面1的草繪圓半徑為6mm，用曲面特征的拉伸凸臺/基體命令工具拉伸高度為10mm，方向向下，角度為3度，根據預生成的形狀觀察拔模方向，如果方向不對則點擊特征樹下參數欄中的角度方向按鈕。

　　步驟3：選擇側視圖為草繪基準平面，草繪一個圓弧半徑為150mm的矩形封閉圖，偏距10mm。

　　采用曲面旋轉命令進行360度的旋轉。

　　步驟4：使用曲面剪切命令修剪掉不要的部分。

　　步驟5：選擇曲面圓角命令，在特征樹下設置參數圓角類型為：“面圓角”，在“切線延伸”方框前打勾。

　　分別使用圓角半徑為2.5mm、1.875mm和1mm進行圓角。

　　4.2凸模實體設計

　　步驟1：選擇上視圖為草繪基準平面，用草圖工具欄繪制三角凸臺體二維線框，用實體特征的拉伸凸臺/基體命令工具拉伸高度為100mm，方向向上，角度為3度，根據預生成的形狀觀察拔模方向，如果方向不對則點擊特征樹下參數欄中的角度方向按鈕。

　　步驟2：選擇上視圖，新創建一個基準面，距離上視圖為38.75mm，方向向上，在基準面1的草繪圓半徑為6mm，用實體特征的拉伸凸臺/基體命令工具拉伸高度為10mm，方向向下，角度為3度，根據預生成的形狀觀察拔模方向，如果方向不對則點擊特征樹下參數欄中的角度方向按鈕。

　　選擇側視圖為草繪基準平面，草繪一個圓弧半徑為150mm的矩形封閉圖。

　　使用特征工具欄中的旋轉/切除命令進行多余部分切除。

　　步驟3：同樣用上視圖為草繪基準平面，用草圖工具欄繪制圓半徑為27.5mm，用實體特征的拉伸凸臺/基體命令工具拉伸高度為50mm，方向向上，角度為3度，根據預生成的形狀觀察拔模方向，如果方向不對則點擊特征樹下參數欄中的角度方向按鈕。

　　將圓弧半徑為150mm的矩形封閉圖偏距10mm復制一個草圖，使用特征工具欄中的旋轉/切除命令進行多余部分切除。

　　步驟4：選擇實體圓角命令，在特征樹下設置參數圓角類型為：“面圓角”，在“切線延伸”方框前打勾。

　　分別使用圓角半徑為2.5mm、1.875mm和1mm進行圓角。

　　三角凸臺模具的凸模設計結果如圖2所示：

　　圖2

　　5 SolidWorks設計技巧

　　在使用SolidWorks進行三角凸臺模具實體設計過程中，參數的技巧設置對產品設計的高效化、高質量化起到關鍵性的作用：(1)拉伸特征(Extrude)和圓角特征(Fillet)是模具設計中使用頻率最高的功能，它的主要參數設置技巧如下：拉伸特征(Extrude)：根據成型需要正確選擇“終止類型”和“拔模角度”的設置來確定模具的成型角度、方向和深度。

　　圓角特征(Fillet)：1)如果遇到要進行拔模操作，一般是先拔模再倒圓角;2)如果是進行裝飾性圓角處理則盡可能放在最后來完成;3)如果要進行抽殼處理，也一定要注意先后順序。

　　如果倒的圓角比較小則是先抽殼而后倒圓角，如果圓角比較大則應先倒圓角而后抽殼。

　　應視具體情況而定。

　　SolidWorks的曲面基本特征造型功能和實體設計功能基本上是一樣的，所不同的是如縫合曲面、填充曲面、輸入曲面等曲面編輯功能是它所特有的。

　　在進行對曲面進行編輯時，可將曲面的表面看作是一塊布或一張紙，在進行修剪或圓角時，要選擇每一個曲面，確定哪部分是保留的，哪部分是剪掉的，放在相應的參數框中，可以點擊圖中的曲面元素添加或在參數框中單擊右鍵‘刪除’。

　　數控車工編程加工工藝設計技巧【2】

　　摘要：數控加工程序與普通機床工藝規程有較大差別，不僅要包括零件的工藝過程，而且還要包括切削用量、走刀路線、刀具尺寸以及機床的運動過程，因此，要求編程人員對數控車床的性能、性能、特點、運動方向等都非常熟悉。

　　本文通過兩個方面來探討數控車加工過程中的工藝設計技巧。

　　關鍵詞：數控車床編程;加工;工藝設計

　　一、引言

　　隨著UG等各種計算機編程軟件的不斷向更高功能的更新和普及，現在的零件已經越來越復雜，要想把一個零件完整地加工出來，編程前對所加工的零件進行工藝分析，訂出工藝方案，選擇合適的刀具，確定切削用量等，都成了工件是否能順利加工完成的首要條件，所謂一棋不就，滿盤皆輸。

　　所以一個工藝方案要考慮方方面面，數控車加工與普通車加工相比，有它的一些基本特點：1. 數控車加工的工序內容比普通車加工的工序內容復雜。

　　2. 數控車床加工程序的編制比普通車床工藝規程的編制復雜。

　　二、數控車床加工工藝所要考慮的主要內容

　　1. 根據所要加工的零件的要求，選擇適合在數控車床上加工的零件，把工序內容確定下來。

　　2. 分析所要加工的零件的圖紙，明確加工內容，制定好數控加工走刀路線。

　　3. 全面考慮調整數控加工工序，以利于完整加工。

　　4. 根據實際情況處理數控機床上部分工藝指令。

　　三、數控加工的工藝處理過程

　　1. 確定工件的加工部位，加工輪廓，加工尺寸等具體內容

　　確定被加工工件需在本機床上完成的工序內容及其與前后工序的聯系。

　　(1)優先選擇普通機床上無法加工的內容作為數控加工的內容。

　　(2)選擇普通機床難加工，質量也難保證的內容作為數控加工的內容。

　　(3)普通機床加工效率低，工人操作勞動強度大的內容，可考慮在數控機床上加工。

　　(4)這個工件在本工序加工之前的情況是怎樣，例如材料是鑄件、鍛件或棒料、工件的形狀、尺寸、加工余量等。

　　2. 確定工件的夾具選擇及裝夾方式

　　由于夾具確定了零件在機床坐標系中的位置，因而首先要求夾具能保證零件在機床坐標系中的正確坐標方向。

　　數控車床多采用三爪自定心卡盤夾持工件;軸類工件還可采用尾座頂尖支持工件。

　　由于數控車床主軸轉速極高，為便于工件夾緊，多采用液壓高速動力卡盤，還可使用軟爪夾持工件，軟爪弧面由操作者隨機配制，可獲得理想的夾持精度。

　　通過調整油缸壓力，可改變卡盤夾緊力，以滿足夾持各種薄壁和易變形工件的特殊需要。

　　為減少細長軸加工時受力變形，提高加工精度，以及在加工帶孔軸類工件內孔時，可采用液壓自動定心中心架，定心精度可達0.03mm。

　　除此之外，主要考慮下列幾點：(1)當零件加工批量小時，盡量采用組合夾具，可調試夾具及其他通用夾具。

　　(2)夾具要開敞，其定位、夾緊機構元件不能影響加工中的走刀。

　　(3)裝卸零件要方便可靠，以縮短準備時間。

　　3. 確定數控加工工序

　　在數控機床加工過程中，由于加工對象復雜多樣，特別是輪廓曲線的形狀及位置千變萬化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影響，在對具體零件制定加工方案時，應該進行具體分析和區別對待，靈活處理。

　　只有這樣，才能使所制定的加工方案合理，從而達到質量優、效率高和成本低的目的。

　　確定走刀路線：走刀路線泛指刀具從對刀點(或機床固定原點)開始運動起，直至返回該點并結束加工程序所經過的路徑，包括切削加工的路徑及刀具引入、切出等非切削空行程。

　　確定走刀路線的工作重點，主要用于確定粗加工及空行程的走刀路線，因精加工切削過程的走刀路線基本上都是沿其零件輪廓順序進行的。

　　(1)尋求最短加工路線，減少空刀時間。

　　在保證加工質量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路線，不僅可以節省整個加工過程的執行時間，還能減少一些不必要的刀具消耗及機床進給機構滑動部件的磨損等。

　　(2)刀具的進退刀(切入切出)路線要認真考慮，減少在輪廓切削中停刀留下刀痕。

　　(3)要選擇工件在加工后變形小的路線。

　　4. 制定加工方案的原則

　　制定加工方案的一般原則為：先粗后精，先近后遠，先內后外，程序段最少，走刀路線最短以及特殊情況特殊處理。

　　(1)先粗后精

　　為了提高生產效率并保證零件的精加工質量，在切削加工時，應先安排粗加工工序，在較短的時間內，將精加工前大量的加工余量去掉，同時盡量滿足精加工的余量均勻性要求。

　　當粗加工工序安排完后，應接著安排換刀后進行的半精加工和精加工。

　　其中，安排半精加工的目的是，當粗加工后所留余量的均勻性滿足不了精加工要求時，則可安排半精加工作為過渡性工序，以便使精加工余量小而均勻。

　　(2)先近后遠

　　這里所說的遠與近，是按加工部位相對于對刀點的距離大小而言的。

　　在一般情況下，特別是在粗加工時，通常安排離對刀點近的部位先加工，離對刀點遠的部位后加工，以便縮短刀具移動距離，減少空行程時間。

　　對于車削加工，先近后遠有利于保持毛坯件或半成品件的剛性，改善其切削條件。

　　(3)先內后外

　　對既要加工內表面(內型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案時，通常應安排先加工內型和內腔，后加工外表面。

　　這是因為控制內表面的尺寸和形狀較困難，刀具剛性相應較差，刀尖(刃)的耐用度易受切削熱影響而降低，以及在加工中清除切屑較困難等。

　　走刀路線最短

　　加工路線與加工余量的關系

　　在數控車床還未達到普及使用的條件下，一般應把毛坯件上過多的余量，特別是含有鍛、鑄硬皮層的余量安排在普通車床上加工。

　　如必須用數控車床加工時，則要注意程序的靈活安排，安排一些子程序對余量過多的部位先作一定的切削加工。

　　車螺紋時的注意事項　　數控車床加工螺紋時，因其傳動鏈的改變，原則上其轉速只要能保證主軸每轉一周時，刀具沿主進給軸(多為Z軸)方向位移一個螺距即可，不應受到限制，但數控車床加工螺紋時，會受到以下幾方面的影響：

　　車螺紋時，螺紋車刀刀尖及兩側刀刃都參加切削，每次進刀只作徑向進給，隨著螺紋深度增加，進刀量相應減少，否則容易產生扎刀現象。

　　車螺紋時，由于是車刀兩個主切削刀中的一個在進行單面切削，避免了三刃同時切削，所以容易產生扎刀現象，在實際操作中，要一邊控制左右進給量，一邊觀察切屑情況，當排出的切屑很薄時，就采用光整為工件車出的螺紋表面光潔。

　　5. 確定切削用量與進給量

　　在編程時，我們必須確定每道工序的切削用量。

　　選擇切削用量時，一定要充分考慮影響切削的各種因素，正確的選擇切削條件，合理地確定切削用量，可有效地提高機械加工質量和產量。

　　影響切削條件的因素有：機床、工具、刀具及工件的剛性;切削速度、切削深度、切削進給率;工件精度及表面粗糙度;刀具預期壽命及最大生產率;切削液的種類、冷卻方式;工件材料的硬度及熱處理狀況;工件數量;機床的壽命。

　　上述諸因素中以切削速度、切削深度、切削進給率為主要因素。

　　切削速度快慢直接影響切削效率。

　　若切削速度過小，則切削時間會加長，刀具無法發揮其功能;若切削速度太快，雖然可以縮短切削時間，但是刀具容易產生高熱，影響刀具的壽命。

　　決定切削速度的因素很多，概括起來有：

　　刀具材料。

　　刀具材料不同，允許的最高切削速度也不同。

　　工件材料。

　　工件材料硬度高低會影響刀具切削速度，同一刀具加工硬材料時切削速度應降低，而加工較軟材料時，切削速度可以提高。

　　刀具壽命。

　　刀具使用時間(壽命)要求長，則應采用較低的切削速度，反之，可采用較高的切削速度。

　　切削深度與進刀量。

　　切削深度與進刀量大，切削抗力也大，切削熱會增加，故切削速度應降低。

　　刀具的形狀。

　　刀具的形狀、角度的大小、刃口的鋒利程度都會影響切削速度的選取。

　　冷卻液使用。

　　機床剛性好、精度高可提高切削速度;反之，則需降低切削速度。

　　在使用數控機床刀具方面，對于不同的零件材質，都分別在一套切削速度，切削深度、進給量三者相互適應的最佳切削參數，我們在實踐中要不斷摸索到最好的切削參數。

　　在數控車床編程過程中，都要考慮數控工藝問題，在具體的加工實踐中，需要對數控編程中的工藝和優化問題進行正確處理，這要求我們不斷地總結實踐經驗，促使我們的工藝分析和處理水平有大幅度的提高，更好地為教育教學服務，培養高素質的學生，為社會輸送更優秀的人才。

　　數控車編程技巧【3】

　　摘要：數控車削加工中，人們所編輯的程序始終貫穿了整個加工過程。

　　程序的編輯不同，也導致了加工工序、加工工藝的不同。

　　本文主要分析了數控車削中編制程序的編制技巧。

　　關鍵詞：數控車;編程技巧;循環程序;進給路線

　　數控機床作為電子信息技術和傳統機械加工技術結合的產物，集現代精密機械、計算機、通信、液壓氣動、光電等多學科技術為一體，有效地解決了復雜、精密、小批多變的零件加工問題，能滿足高質量、高效益和多品種、小批量的柔性生產方式的要求，適應各種機械產品迅速更新換代的需要，代表著當今機械加工技術的趨勢與潮流。

　　下面筆者以FANUC0-TD系統為例，就數控車床零件加工中的手工編程技巧問題進行一些探討。

　　一、合理高效地運用固有循環程序

　　1.循環程序充分運用

　　(1)在FANUCO―TD數控系統中，數控車床有十多種切削循環加工指令，每一種指令都有各自的加工特點，工件加工后的加工精度也有所不同，各自的編程方法也不同，我們在選擇的時候要仔細分析、合理選用，才能加工出精度高的零件。

　　(2)在SIEMENE系統中，有標準加工循環LCYC82、LCYC83、LCYC840、LCYC85、LCYC93、LCYC94、LCYC95、LCYC97等，其中切槽循環LCYC93、螺紋切削LCYC97、毛坯切削循環LC～C95，對于能否高效率編程起到決定性的作用，特別是LCYC95、LCYC93，只要給出輪廓起點和終點，就能夠保證零件達到圖紙要求和工藝要求，更為重要的是編程快捷方便，所以在操作數控機床時要看透看懂機床的固定循環編程說明，只要加以靈活綜合運用，就能在加工小批量件時縮短編程調試時間，以利于提高編程效率，提高生產效率。

　　2.在實踐中巧妙運用

　　在實際的生產操作中，經常會碰到某一固定的加工操作重復出現，可以把這部分操作編寫成子程序，事先存入到存儲器中，根據需要隨時調用，使程序編寫變得簡單、快捷。

　　二、合理選擇進給路線

　　進給路線是刀具在整個加工工序中的運動軌跡，即刀具從對刀點開始進給運動起，直到結束加工程序后退刀返回該點及所經過的路徑，是編寫程序的重要依據之一。

　　合理地選擇進給路線對于數控加工是很重要的。

　　應考慮以下幾個方面：

　　1.盡量縮短進給路線，減少空走刀行程，提高生產效率

　　(1)巧用起刀點。

　　如在循環加工中，根據工件的實際加工情況，將起刀點與對刀點分離，在確保安全和滿足換刀需要的前提條件下，使起刀點盡量靠近工件，減少空走刀行程，縮短進給路線，節省在加工過程中的執行時間。

　　(2)粗加工或半精加工時，毛坯余量較大，應采用合適的循環加工方式，在兼顧被加工零件的剛性及加工工藝性等要求下，采取最短的切削進給路線，減少空行程時間，提高生產效率，降低刀具磨損。

　　2.保證加工過程的安全性

　　要避免刀具與非加工面的干涉，并避免刀具與工件相撞。