打印机外壳模具编程加工论文24807.doc

打印机外壳模具编程加工1绪论1.1 概述cad/cam技术是制造工程技术与计算机技术相互结合、相互渗透而发展的一项综合性应用技术1。随着cad/cam技术的发展，cad/cam技术的应用也日益广泛，几乎遍及所有的工业部门，如机械、电子、航空、航天、建筑、轻纺等行业，cad/cam技术可完成产品的总体设计、外形设计、结构设计、优化设计、运动机械的模拟、有限元分析、物体质量特性计算、工艺规程制订、数控加工、检测测量等任务，它涉及到计算机科学、计算机图形学、计算几何、计算数学、数据结构、数据库、数控技术、软件工程、仿真技术、人工智能、专家系统等学科领域。 利用cad/cam一体化技术加工零件，避免了在零件加工过程中二次输人零件形状尺寸数据和加工信息, 保证了产品数据的唯一性和准确性。一体化的结果减少了许多中间环节, 从而缩短了产品的研制周期, 提高了产品的加工质童。cad/cam技术从产生到现在，经历了形成、发展、提高和集成等阶段，它是一门综合性的应用技术，具有高智力、知识密集、综合性强、效益高等特点，是当今世界科技领域中的一项前沿课题，它不仅改变了人们设计、制造各种产品的常规方式，有利于发挥设计人员的创造性，同时也有利于提高企业的管理水平和市场竞争能力2。数控编程是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。它的主要任务是计算加工走刀中的刀位点。数控加工编程方法经历了手工编程、数控语言自动编程、图形交互编程、cad/cam技术集成系统编程几个发展时期1。数控加工仿真就是利用计算机软件来模拟数控加工过程，并将加工过程和加工结果中的信息在计算机中用图形、数字、图表等方式表达出来，以达到供人们判断、验证和控制数控加工过程和结果的正确性、合理性以及加工效率高低等目的的方法。它可以在计算机上模拟出加工走刀和零件切削的全过程，直接观察在切削过程中可能遇到的问题，反复调试直到得到满意的结果，并且不占用和消耗实际的机床、工件等资料10。后置处理是数控加工编程技术的一个重要内容，它将通用前置处理生成的刀位数据转换成适合于机床数据和数控加工程序。其技术内容主要包括机床运动学建模与求解、机床结构误差补偿、机床运动非线性误差校核修正、机床运动的平稳性校核修正、进给速度校核修正及代码转换等。因此，有效的后置处理对于保证加工质量、效率与机床可靠运行具有重要作用。1.2数控技术国内外现状和趋势1.2.1我国数控技术现状我国数控技术起步于1958年，近50年的发展历程大致可分为3个阶段：第一阶段从1958年到1979年，即封闭式发展阶段。第二阶段是在国家的“六五”、“七五”期间以及“八五”的前期，即引进技术，消化吸收，初步建立起国产化体系阶段。在此阶段，由于改革开放和国家的重视，以及研究开发环境和国际环境的改善，我国数控技术的研究、开发以及在产品的国产化方面都取得了长足的进步。第三阶段是在国家的“八五”的后期和“九五”期间，即实施产业化的研究，进入市场竞争阶段。在此阶段，我国国产数控装备的产业化取得了实质性进步。在“九五”末期，国产数控机床的国内市场占有率达50，配国产数控系统（普及型）也达到了10。纵观我国数控技术近50年的发展历程，特别是经过4个5年计划的攻关，总体来看取得了以下成绩。1) 奠定了数控技术发展的基础，基本掌握了现代数控技术。我国现在已基本掌握了从数控系统、伺服驱动、数控主机、专机及其配套件的基础技术，其中大部分技术已具备进行商品化开发的基础，部分技术已商品化、产业化。2) 初步形成了数控产业基地。在攻关成果和部分技术商品化的基础上，建立了诸如华中数控、航天数控等具有批量生产能力的数控系统生产厂。兰州电机厂、华中数控等一批伺服系统和伺服电机生产厂以及北京第一机床厂、济南第一机床厂等若干数控主机生产厂。这些生产厂基本形成了我国的数控产业基地。3) 建立了一支数控研究、开发、管理人才的基本队伍4。 1.2.2 国际数控技术现状（1） 开放结构的发展 数控技术从发明到现在，已有近50年的历史。按照电子器件的发展可分为五个发展阶段：电子管数控，晶体管数控，中小规模ic数控，小型计算机数控，微处理器数控；从体系结构的发展，可分为以硬件及连线组成的硬数控系统、计算机硬件及软件组成的cnc数控系统，后者也称为软数控系统：从伺服及控制的方式可分为步进电机驱动的开环系统和伺服电机驱动的闭环系统。 数控系统装备的机床大大提高了加工精度、速度和效率。当出现数控系统以后，制造厂家逐渐希望数控系统能部分代替机床设计师和操作者的大脑，具有一定的智能，能把特殊的加工工艺、管理经验和操作技能放进数控系统， 同时也希望系统具有图形交互、诊断功能等。首先就要求数控系统具有友好的人机界面和开发平台，通过这个界面和平台开放而自由地执行和表达自己的思路。这就产生了开放结构的数控系统（2） 软件伺服驱动技术 伺服技术是数控系统的重要组成部分。广义上说，采用计算机控制，控制算法采用软件的伺服装置称为“软件伺服”。它有以下优点：1) 无温漂，稳定性好。2) 基于数值计算，精度高。3) 通过参数对设定，调整减少。4) 容易做成asic电路。由于电力电子技术及控制理论、微处理器等微电子技术的快速发展，软件运算及处理能力的提高，特别是dsp的应用，使系统的计算速度大大提高，采样时间大大减少。这些技术的突破，使伺服系统性能改善、可靠性提高、调试方便、柔性增强。大大推动了高精高速加工技术的发展。（3） cnc系统的连网 数控系统从控制单台机床到控制多台机床的分级式控制需要网络进行通信；网络的主要任务是进行通信，共享信息。这种通信通常分三级：1)工厂管理级。一般由以太网组成。2)车间单元控制级。一般由dnc功能进行控制。 3)现场设备级。现场总线是以单个分散的、数字化、智能化的测量和控制设备作为网络节点，用总线相连接，实现相互交换信息，共同完成自动控制功能的网络系统与控制系统。目前在工业上采用的现场总线有profibus-dp，sercos，jpcn-1，deviconet，can，hterbuss，marco等。目前比较活跃的是prof主bus-dp，为了允许更快的数据传送速度，它由0s工的七层结构省去3-7层构成4。1.2.3数控技术的发展趋势数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。从目前世界上数控技术及其装备发展的趋势来看，其主要研究热点有以下几个方面：（1） 高速、高精加工技术及装备的新趋势效率、质量是先进制造技术的主体。高速、高精加工技术可极大地提高效率，提高产品的质量和档次，缩短生产周期和提高市场竞争能力。在现代加工的高要求下，很多材料只有在高切削速度和切削力很小的情况下，才能进行加工。这些都对加工装备提出了高速、高精和高柔性的要求。为了实现高速、高精加工，与之配套的功能部件如电主轴、直线电机得到了快速的发展，应用领域进一步扩大。（2） 轴联动加工和复合加工机床快速发展 采用5轴联动对三维曲面零件的加工，可用刀具最佳几何形状进行切削，不仅光洁度高，而且效率也大幅度提高。一般认为，1台5轴联动机床的效率可以等于2台3轴联动机床，特别是使用立方氮化硼等超硬材料铣刀进行高速铣削淬硬钢零件时，5轴联动加工可比3轴联动加工发挥更高的效益。但过去因5轴联动数控系统、主机结构复杂等原因，其价格要比3轴联动数控机床高出数倍，加之编程技术难度较大，制约了5轴联动机床的发展。当前由于电主轴的出现，使得实现5轴联动加工的复合主轴头结构大为简化，其制造难度和成本大幅度降低，数控系统的价格差距缩小。因此促进了复合主轴头类型5轴联动机床和复合加工机床（含5面加工机床）的发展。 （3） 智能化、开放式、网络化成为当代数控系统发展的主要趋势 21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统，智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方便的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控方面的内容、方便系统的诊断及维修等。数控装备的网络化将极大地满足生产线、制造系统、制造企业对信息集成的需求，也是实现新的制造模式如敏捷制造、虚拟企业、全球制造的基础单元。1.3 cad/cam技术现状和发展趋势1.3.1 cad/cam技术概况cad/cam技术是最近30年来迅速发展起来的一门综合性计算机应用系统技术，它起源于60年代初，是由麻省理工学院开发的apt程序系统，1%3年麻省理工学院的i二sutherland在美国的计算机联合大会上提出题为“人机对话图形通信系统”的论文，由此开创了cad/cam的历史，60年代中期到70年代中期是cad/cam技术趋于成熟的阶段，随着计算机硬件的发展，以小型机、超小型机为主机的cad/cam集成技术进入市场，针对某个特定问题的cad/cam成套系统蓬勃发展;80年代是cad/cam技术迅速发展的时期，超大规模集成电路的出现，使计算机硬件成本大幅度下降，计算机外围设备己成系列产品，为推进cad/cam技术向高水平发展提供了必要的条件;90年代cad/cam技术已不停留于过去单一模式、单一功能、单一领域的状况，而向着标准化、集成化、智能化的方向发展。我国的cad/cam技术的开发应用起步于20世纪70年代，到了80年代，国家在机械cad/cam技术开发应用方面进行了重点投资，20世纪90年代，我国cad技术开发与应用进入较为系统的推广阶段。cad/cam技术研究的主要热点有计算机辅助产品的概念上设计，计算机支持的协同设计，海量信息的存储、管理和检索技术，智能cad/cam技术，cad/cam技术与虚拟现实技术的集成1, 5。1.3.2 cad/cam的软件现在几乎所有成熟的商业化 cad/cam/cax 集成软件中都提供有数控加工仿真的功能模块，其中较著名的有美国ptc公司的pro/engineer, 美国ugs公司的ug，法国达索(dassault)飞机公司的catia等，国产的软件如caxa等在这方面也有相应的功能模块提供。一些专门的数控加工仿真软件如vericut、cimplex、command 软件等等也都提供更为完善的仿真功能。国内在这方面较早开发研究的软件有由哈工大fms研究中心研制的数控加工过程三维动态图形仿真器(nc driven machining process simulator, ncmps)；由清华大学与华中理工大学合作完成的加工过程仿真器(hmps, horizontal machining process simulator)等7。1.3.3 cad/cam的发展趋势企业的目标是高效率、高质量和低成本。厂家引进cad/cam软件能帮助企业在市场竞争中取得优势。当前，cad/cam软件己经可以满足众多产品开发的基本要求，然而在提高模拟真实性以及加强使用的适用性方面均面临着挑战。未来机械制造业中使用cad/cam软件的发展趋势有以下几个特点：1） 单一零件的虚拟样机朝着整机虚拟样机的方向发展；2） 在单一分析功能不断完善的基础上，朝着优化、可靠性及其它综合评估功能的方向发展；3）加强设计与制造过程的集成，朝着cad/cam无缝整体化集成的方向发展5。1.4.数控仿真技术1.4.1 数控仿真技术研究与发展的现状 国际上关于数控加工仿真的研究是从七十年代开始的，其目标都是试图将数控加工过程以图形方式直观形象的表现出来，从而检查加工程序中的错误，即所谓的图形仿真验证。早期多数 cad/cam 采用了一种比较简单的方法，即用线框图来实现数控加工仿真和验证。在实际验证时，刀具轨迹通过显示刀位点之间的矢量来进行模拟，刀具的线框图也能显示出来，再加上所加工的线框显示，刀具所加工的部位和加工方式都可以比较清楚地反映出来。但是，一旦零件比较复杂，表示零件和刀具轨迹的线框图就会互相重叠，难以辨认工件的实际形状和刀具的加工轨迹。使得检查工作变得十分困难，甚至完全不可能。正因为这样，后来的研究大多采用实体模型表示法。实体造型是在计算机中表示物体的一种方法，它用来描述物体的表面及其内部特性。第一代实体造型方法开发于 70 年代。进入 80 年代，第二代实体造型系统在工业界中得到应用。实体造型中最常用的方法有：边界表示法（b-rep）、体素构造法（csg）、混合建模法（hybridmodel）和空间单元表示法6。1.4.2数控仿真技术方法（1） 几何仿真技术几何仿真技术的发展是随着几何建模技术的发展而发展的，包括定性图形显示和定量干涉验证两方面。目前常用的方法有直接实体造型法，基于图像空间的方法和离散矢量求交法。1）直接实体造型法 这种方法是指工件体与刀具运动所形成的包络体进行实体布尔差运算，工件体的三维模型随着切削过程被不断更新。2）基于图像空间的方法 这种方法用图像空间的消隐算法来实现实体布尔运算。van hook 采用图象空间离散法实现了加工过程的动态图形仿真。他使用类似图形消隐的 buffer 思想，沿视线方向将毛坯和刀具离散，在每个屏幕象素上毛坯和刀具表示为沿 z 轴的一个长方体，称为 dexel 结构。3）离散矢量求交法 由于现有的实体造型技术未涉及公差和曲面的偏置表示，而像素空间布尔运算并不精确，使仿真验证有很大的局限性。为此 chappel 提出了一种基于曲面技术的“点-矢量”(point-vector)法。这种方法将曲面按一定精度离散，用这些离散点来表示该曲面。以每个离散点的法矢为该点的矢量方向，延长与工件的外表面相交。通过仿真刀具的切削过程，计算各个离散点沿法矢到刀具的距离8。（2） 力学仿真技术动态铣削过程仿真首先必须建立铣削过程的力学模型困, 在此模型的基础上仿真动态铣削力, 铣削力对刀具设计、机床工具设计以及刀具磨损和破损影响很大, 仿真铣削力是力学仿真的基础。1.4.3数控仿真技术的发展趋势几何仿真将刀具和零件看成刚体, 目的是验证程序的正确性, 而力学仿真将刀具和零件等视为弹性体, 主要目的是在保证程序正确性的基础上, 消除切削变形引起的加工误差。以上两个方面独立地平行发展到现在, 已暴露出各自的问题。一方面几何仿真认为正确的程序, 在某些条件下并不能使加工出的零件满足所希望的技术要求, 主要原因是没有考虑切削过程中的物理因素, 尤其是受力变形。另一方面, 在切削过程的力学仿真中, 又不能精确地给出决定切削力的切削量, 因而当加工表面形状与毛坯形状较复杂时, 难以获得准确的动态切削力。实践证明, 铣削力对工件有着很大的影响, 尤其是对长薄型工件, 由于受力变形从而影响其尺寸和形状精度, 铣削力的计算与径向切削度宽和轴向切削深度有关, 由几何仿真系统可以精确地获得这两个参数。可见, 单纯的几何仿真或力学仿真都不能精确地描述加工过程, 只有将二者结合起来, 才能完整而有效地仿真铣削过程。由于受计算的复杂性和存储需求的限制, 生成和显示实体模型只能在工作站上或大型计算机上进行以上所介绍的系统都是如此, 仿真系统并没有在工厂中广泛应用。目前, 大量研究已集中于面向企业的数控程编仿真器开发, 仿真从工作站环境到微机环境,从而使其更赋实用性。而且仿真中不仅包含工件和刀具, 还应有必要的加工环境, 即夹具、工作台, 甚至虚拟机床9。1.5本文内容本文为打印机外壳模具编程加工的工艺分析及零件加工仿真，主要对零件的加工区域及方法作了说明，对仿真加工的具体步骤作了介绍。3打印机外壳模具编程加工的工艺分析及加工仿真3.1 工艺规划（1） 毛坯的选用根据本次仿真设计的实际需要及考虑到实验室的实际情况，选用规格为311.0171.065.0mm，材料为738。该模具型芯结构较为复杂，模型为四个定位槽，并且在型芯上有许多细小的凸台和凹槽。（2） 机床的选择根据零件图纸的技术要求和设计流程，并结合先进制造实验室现有的设备，进行数据采样，选用mdx540机床来加工。（3） 夹具分析设计在设计夹具时应该考虑到一次装夹，避免零件重复多次装夹，以免其定位不准，再根据该模具毛坯为方料，加工中心采用一次装夹，故采用平口钳为夹具。（4） 刀具选择分析了零件所需要加工的尺寸后，可以很清楚的知道，哪些尺寸的加工需要什么样的刀具。当然在选择时要考虑到零件加工的特殊性，在对型芯进行粗加工时选用刀柄型号为bt-40-er20-70的平铣刀进行型腔铣操作，在对型芯进行固定轴铣时选用球头铣刀。具体见表3-1.表3-1刀具编号刀具号刀具名称刀 具刀具半径补偿直径mm长度mmt1r刀25r8750t2平铣刀10750t3平铣刀2750t4球头铣刀8750t5球头铣刀6750t6平铣刀3750（5） 对刀点和换刀点的确定在设计对刀点时，应该遵循便于确定工件坐标系与机床坐标系的相互位置，容易找正，加工过程中便于检查，引起的加工误差小的原则。考虑到零件的设计基准和定位基准，因此把对刀点设在毛坯的中心，而换刀点可以设在零件外（在编程时应考虑选择合适的位置），为了防止换刀时刀具碰伤工件。（6） 加工方法的选择加工方法的选择原则是保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求。由于获得同一精度和表面粗糙度的加工方法有许多，因而在实际选择时，必须结合零件的结构形状，尺寸大小和热处理等要求，对这个模具体来说，有位置度要求，都可以用加工中心来完成。（7） 加工方案的确定方案如下下料311.0171.065.0mm型芯型腔铣粗加工型芯表面等高轮廓半精加工型芯表面固定轴铣半精加工型芯平面铣精加工型芯固定轴铣精加工型芯表面等高轮廓半精加工图3-1 流程图（8）加工顺序的安排加工顺序安排的合理与否，将直接影响到零件的加工质量、生产效率和加工成本。在安排加工顺序时尽量采用工序集中，尽量减少装夹次数、工作台转动次数和刀具更换次数及空行程的时间。采用一次装夹，使用平口钳。工艺卡片如表3-2所示。表3-2 零件工艺卡片序号加工区域加工策略加工刀具进给率主轴转速公差切削深度余量 1型芯粗加工型腔铣直径为25半径为8的r刀250016000.030.30.32型芯表面等高轮廓半精加工等高轮廓铣直径为10的平铣刀140027000.030.20.13型芯表面固定轴铣半精加工区域铣削直径为8的球头铣刀150045000.0300.14型芯平面铣精加工跟随周边直径为的2的平铣刀60025000.010105型芯表面固定轴铣精加工区域铣削直径为6的球头铣刀150045000.01006型芯表面等高轮廓精加工等高轮廓铣直径为6的球头铣刀80045000.010.1503.3 零件加工仿真3.3.1 型芯粗加工使用型腔铣型腔铣操作是ugnx6加工最常用的操作，应用于大部分工件的粗加工、半精加工和部分精加工。型腔铣操作的原理是通过计算毛坯除去工件后剩下的材料作为被加工的材料来产生刀轨，所以只需要定义工件和毛坯即可计算刀轨轨迹，使用简单且智能化程度高。型腔铣的适用范围很广，可加工的工件侧壁可垂直或不垂直，底面和顶面可为平面或曲面，如模具的型芯和型腔等，通常粗加工和半精加工几乎都 使用型腔铣，精加工也常用。型腔铣和平面铣的相同点：1）型腔铣和平面铣的大部分参数基本相同，如切削方式、进刀和退刀、控制点、切削参数、拐角控制等。2）型腔铣和平面铣都属于二维刀轨。型腔铣和平面铣的不相同点：1）定义工件和毛坯的几何类型不同，平面铣使用边界，型腔铣大部分情况使用实体，当然，也可以使用小平面和边界。2）切削深度定义方式不同，平面铣通过指定的边界和底面的高度差来定义切削深度，而型腔铣通过工件几何体和毛坯几何定义切削深度。3）加工余量的设定不同，平面铣可以任意设置正负余量，而型腔铣的负余量必须小于刀具的下半径。4）型腔铣智能化程度较高，而平面铣更多依赖人工定义。固定轴铣的持点是:刀轴固定,具有多种切削形式和进刀退刀控制, 轴铣的持点是:刀轴固定,具有多种切削形式和进刀退刀控制,可 投射空间点,曲线,曲面和边界等驱动几何进行加工, 投射空间点,曲线,曲面和边界等驱动几何进行加工,可作螺旋线 切削,射线切削以及清根切削. 切削,射线切削以及清根切削。3.3.2设置父节点在进行数控加工编程之前首先需要设置父节点组。其中包括程序、加工方法、刀具和几何体的指定或创建，了首先创建程序，即可在该程序中创建刀具和设置几何体。加工噶模型模具，可事先指定各粗、半精和精加工时的精度，在加工是直接选择需要的加工精度。操作步骤：（1）单击【开始】按钮，并在打开的下拉菜单中选择【加工】选项将打开【加工环境】对话框，选取如图3-2所示的选项，进入加工环境图3-2设置加工环境（2）点击【程序顺序视图】按钮将当前操作导航器切换到程序视图。然后点击【创建程序】按钮在打开的对话框中输入程序名称为“rough”并单击【确定】按钮，此时新创建的父节点将位于导航器中，按照同样的方法创建另两个父节点“semi_finish”和“finish”，效果如图3-3所示。图3-3 操作导航器（3）单击【几何视图】按钮将当前操作导航器切换到【几何视图】。然后双击导航器中的按钮将打开如图3-4所示的对话框。此时输入安全距离参数，并单击【指定】按钮。接着在打开的对话框中选择坐标参考方式为“绝对”。图3-4“定位机床坐标系”（4）双击“workpiece”图标然后在打开的对话框中单击【指定部件】按钮并在新打开的对话框后选取如图3-5所示的模型为几何体。图3-5指定零件几何体（5）选取零件几何体返回【铣削几何体】对话框单击【指定毛坯】按钮并在打开的对话框中选中【自动块】单选按钮，右侧显示自动块箭头，效果如图3-6所示。图3-6 定义毛坯几何（6）点击【机床视图】按钮，切换导航器中的视图模式。然后单击【刀具】按钮打开【创建刀具】的对话框。按照图3-7所示的步骤新建名称为d25r08的刀具，并设置刀具参数。图3-7 创建刀具1（7）按照同样的方法，依次创建爱你刀具名称分别为d10、d12、d8r04、d6r和d3的5个刀具，祈祷句号分别为2、3、4、5和6.各刀具的参数设置如图3-8所示。图3-8 创建其他刀具（8）单击【加工方法视图】按钮，切换视图模式为【加工方法视图】模式，在此时导航器中双击“mill_rough”图标，并在打开的对话框中按照如图3-9所示的步骤设置参数值。图3-9设置粗加工参数（9）在导航器中双击“mill_semi_finishh”图标，并在打开的对话框中按照如图3-10的步骤设置参数。图3-10设置半精加工参数（10）在导航器中双击“semi_finishh”图标，并在打开的对话框中按照如图3-11的步骤设置参数。图3-11设置精加工参数3.3.3型腔粗加工-成型部位铣削加工针对模型的结构特征，该打印机的成型部位由于加工区域较大，且形状有自由曲面组成，要快速有效地去除材料进行开粗，只有采用型腔铣削加工。在加工过程中为了保证刀具强度和有效切削力，的高速钢圆鼻刀。操作步骤：（1）单击【创建操作】按钮打开【创建操作】对话框。然后按照如图3-12所示的步骤设置加工参数。图3-12设置工参数（2）单击【切削参数】按钮，在打开的【切削参数】对话框中【策略】选项卡中的参数进行设置，如图3-13所示。图3-13设置【策略】参数（3）设置完以上参数后，切换至【余量】选项卡，并按照如图3-14所示设置各个余量参数。图3-14设置余量参数（4）单击【非切削移动】按钮，在打开的对话框中分别设置【进刀】选项卡和【退刀】选项卡中的参数，如图3-15所示。图3-15设置非切削移动参数（5）设置完以上参数后，切换至【开始/钻点】选项卡，并按照如图3-16所示设置相应的参数。图3-16设置【开始/钻点】参数（6）单击【进给和速度】按钮，在打开的对话框中设置主轴转速参数。然后单击【生成】按钮，将生成加工刀具路径，并单击【确认刀轨】按钮。以3d动态方式进行切削仿真，效果如图3-17所示。图3-17仿真操作刀具路径3.3.4型腔半精加工在完成模型粗加工刀轨之后，后续的工作就是分别对成型部位和定位槽进行半精加工，以获得0.1mm的加工余量效果。对于定位槽的半精加工，可采用等高轮廓加工；对于成型部位的半精加工，可采用区域铣削驱动方式设置驱动参数，以后的往复铣削方式的加工刀路。3.3.4.1等高轮廓铣削加工-成型部位半精加工根据加工工艺分析，为保证模具加工精度，由于在某些锐角位置残料较多，为了使后面的刀具和加工类型能够有效切削，以防止余量过多造成断刀，因此选用一把比小的刀具：高速钢平底刀，用等高轮廓铣削来清除残料。创建该刀路轨迹，可以将成型部位铣削至0.1mm的余量范围之内，便于后续进行该部位的精加工。操作步骤：（1）单击【创建操作】按钮打开【创建操作】对话框。然后按照如图3-18所示的步骤设置加工参数。图3-18 设置加工参数（2）设置完以上参数后，单击【指定切削域】按钮，打开【切削区域】对话框，然后选取如图3-19所示的面。图3-19指定切削参数（3）单击【切削参数】按钮，在打开的【切削参数】对话框中【策略】选项卡中的参数进行设置，如图3-20所示。图3-20设置【策略】参数（4）单击【非切削移动】按钮，在打开的对话框中设置【进刀】选项卡中的参数，如图3-21所示。图3-21设置进刀参数（5）设置完以上参数后，切换至【开始/钻点】选项卡，并按照如图3-22所示设置各个余量参数。图3-22设置【开始/钻点】参数（6） 设置完以上参数后，切换至【传递/快速】选项卡，并按照如图3-23所示设置各个余量参数。图3-23设置【传递/快速】参数（7）单击【进给和速度】按钮，在打开的对话框中设置主轴转速参数。然后单击【生成】按钮，将生成加工刀具路径，并单击【确认刀轨】按钮。以3d动态方式进行切削仿真，效果如图3-24。图3-24 仿真操作刀具路径3.3.4.2等高轮廓铣削加工-定位槽半精加工因定位槽加工区域娇小，且形状简单，依据定位槽的最小圆角半径选用高速钢平底刀，用等高轮廓铣削来去除材料。创建该道路轨迹，可将成型部位铣削至0.1mm的余量范围之内，便于后续进行该部位的精加工。操作步骤（1）将刀路“zlevel_profile”复制，并且重命名为“zlevel_profile_1”。然后双击该新的刀路，在打开的对话框中单击【指定切削域】按钮，此时系统打开【切削区域】对话框，接着选择【全重选】选项，将原来指定的面删除，并选取如图3-25所示的实体端角处的4个凹槽面。图3-25重新指定切削区域（2）在【刀具】面板的【刀具】下拉菜单中选择新的刀具为。然后单击【切削参数】按钮，在打开的【切削参数】对话框中【策略】选项卡中的参数进行设置，如图3-26所示。图3-26 设置【策略】参数（3） 设置完以上参数后，切换至【余量】选项卡，并按照如图3-27所示设置各个余量参数。图3-27 设置【余量】参数（4）单击【进给和速度】按钮，在打开的对话框中设置主轴转速参数和快进参数，如图3-28所示。图3-28 设置【进给和速度】参数（5） 单击【生成】按钮，将生成加工刀具路径，并单击【确认刀轨】按钮，以3d动态方式进行切削仿真，效果如图3-29。图3-29 仿真操作刀具路径3.3.4.3固定轴铣削加工-成型部位二次半精加工由于成型部位的凸台比较多，上面等高轮廓铣削后残存的余量较多。因此采用的高速钢圆鼻刀，进行固定轴铣削二次半精加工。结合选用的刀具、工件材料和加工类型确定编程基本参数。创建该刀路轨迹，可将成型部位铣削到0.1mm的余量范围内，便于后续该部位的精加工。操作步骤：（1）单击【创建操作】按钮打开【创建操作】对话框。然后按照如图3-30所示的步骤设置加工参数。然后在打开的【固定区域铣削】对话框中点击【进给和速度】按钮，在打开的对话框中设置相应的参数。 图3-30 设置加工参数（2）单击【指定切削域】按钮，打开【切削区域】对话框，然后选取如图3-31所示的面。在【驱动方式】面板单击【边界】按钮，在打开的对话框中设置相关参数。图3-31 设置指定切削区域并设置驱动参数（3） 单击【切削参数】按钮，在打开的【切削参数】对话框中【策略】选项卡中的参数进行设置，如图3-32所示。图3-32设置切削参数（4） 设置完以上参数后，切换至【余量】选项卡，并按照如图3-33所示设置各个余量参数。图3-33设置【余量】参数（5） 设置完以上参数后，切换至【安全选项】选项卡，并按照如图3-34所示设置各个余量参数。图3-34设置【安全选项】参数（6） 单击【非切削移动】按钮，在打开的对话框中设置【进刀】选项卡中的参数，如图3-35所示。图3-35设置【进刀】参数（7） 设置完以上参数后，切换至【退刀】选项卡，并按照如图3-36所示设置各个余量参数。图3-36设置【退刀】参数（8） 设置完以上参数后，切换至【传递/快速】选项卡，并按照如图3-37所示设置各个余量参数。图3-37 设置【传递/快速】参数（9） 单击【生成】按钮，将生成加工刀具路径，并单击【确认刀轨】按钮，以3d动态方式进行切削仿真，效果如图3-38。图3-38 仿真操作刀具路径3.3.5型腔精加工型腔铣削精加工主要包括成型部位精加工、定位槽和分型面的光底精加工，另外还有成型部位的一些凸台侧壁、r角曲面和一些浅平曲面的精加工。所采用的刀路有表面铣削、等高轮廓切削和固定轴轮廓铣削。3.3.5.1表面铣削加工-定位槽底面精加工根据加工工艺分析，要对定位槽底面进行光底精加工，因为定位槽底面是平坦面，根据选用的刀具不可大于加工区域的最小圆角半径的原则可采用的高速钢平底刀进行平面铣削加工，部件余量为0。操作步骤：（1） 单击【创建操作】按钮打开【创建操作】对话框。然后按照如图3-39所示的步骤设置加工参数。图3-39 设置加工参数（2）单击【指定面边界】按钮，打开【制定面几何体】对话框。然后选取如图3-40所示的实体四个角的凹槽底面。图3-40 指定面边界（3）单击【切削参数】按钮，在打开的【切削参数】对话框中【策略】选项卡中的参数进行设置，如图3-41所示。图3-41 设置策略参数（4）设置完以上参数后，切换至【拐角】选项卡，并按照如图3-42所示设置各个余量参数。图3-42设置拐角参数（5）单击【非切削移动】按钮，在打开的对话框中设置【进刀】选项卡和【退刀】选项卡中的参数，如图3-43所示。图3-43设置非切削移动参数（6）设置完以上参数后，切换至【开始/钻点】选项卡，并按照如图3-44所示设置各个余量参数。图3-44设置【开始/钻点】参数（7）单击【进给和速度】按钮，在打开的对话框中设置主轴转速参数。然后单击【生成】按钮，将生成加工刀具路径，并单击【确认刀轨】按钮。以3d动态方式进行切削仿真，效果如图3-45。图3-45 仿真操作刀具路径3.3.5.2表面铣削加工-分型面光底精加工根据加工工艺分析，为保证模具加工精度，在此采用的高速钢平底刀进行平面铣削加工。结合选用的刀具、工件材料和加工类型确定编程基本参数。创建该刀路轨迹，可讲成型部位铣削至0mm的余量范围之内，从而保证该部位的加工精度。操作步骤（1）将刀路“face_milling”复制一份，并重命名为“face_milling_1”。然后双击该新的刀路，在打开的对话框中单击【指定面边界】按钮，打开【制定面几何体】对话框。选择【全重选】选项，将原来指定的面删除，并选取如图3-46所示的面。图3-46重新指定面边界（2）单击【生成】按钮，将生成加工刀具路径，并单击【确认刀轨】按钮。以3d动态方式进行切削仿真，效果如图3-47。图3-47 仿真操作刀具路径3.3.5.3区域轮廓铣削加工-成型部位上部精加工根据加工工艺分析，为保证模具加工精度，在此采用的高速钢圆鼻刀进行区域轮廓铣削加工。结合选用的刀具、工件材料和加工类型确定编程基本参数。创建该刀路轨迹，可讲成型部位铣削至0mm的余量范围之内，从而保证该部位的加工精度。操作步骤（1） 将刀路“contour_area”复制一份，并重命名为“contour_area_1”。然后双击该新的刀路，在打开的对话框中选择新的刀具，并选择加工方法。接着单击【进给和速度】按钮，打开的对话框设置相关的参数，效果如图3-48所示。图3-48设置加工参数（2）单击【切削参数】按钮，在打开的对话框中【余量】选项卡中的参数进行设置，如图3-49所示。图3-49设置切削参数（3）单击【生成】按钮，将生成加工刀具路径，并单击【确认刀轨】按钮。以3d动态方式进行切削仿真，效果如图3-50。图3-50 仿真操作刀具路径3.3.5.4等高轮廓铣削加工-成型部位陡峭区域精加工根据加工工艺分析，为保证模具加工精度，因为成型部位的陡峭区域有斜度，且加工区域小，尚不进行的精加工并不能对这些区域完全加工，仍由残料，因此选用等高铣削刀路和的高速钢平底刀进行加工。操作步骤：（1）将刀路“zlevel_profile”复制一份，并重命名为“zlevel _1”。然后双击该新的刀路，在打开的对话框中选择新的刀具，并选择加工方法和设置加工参数。接着单击【进给和速度】按钮，打开的对话框设置相关的参数，效果如图3-51所示。图3-51设置加工参数（2）单击【指定切削区域】按钮，此时系统打开【切削区域】对话框，接着选择【全重选】选项，将原来指定的面删除，并选取如图3-52所示的面。图3-52 重新指定切削区域（3）单击【切削参数】按钮，在打开的【切削参数】对话框中对【策略】选项卡的参数进行设置，如图3-53所示。图3-53设置策略参数（4）设置完以上参数后，切换至【余量】选项卡，并按照如图3-54所示设置各个余量参数。图3-54设置余量参数（5）单击【生成】按钮，将生成加工刀具路径，并单击【确认刀轨】按钮。以3d动态方式进行切削仿真。然后将刀路“zlevel _1”复制一份，并且重命名为“zlevel _2”，接着指定打印机实体另一侧相同的区域为切削区域。这两个道路的仿真实体切削效果如图3-55所示。图3-55 仿真操作刀具路径3.3.5.5等高轮廓铣削加工-成型部位r角精加工根据加工工艺分析，为保证模具加工精度，因为r角是浅平曲面，且加工区域小，根据成型部位r角的形状和尺寸，并依据选用的刀具不可大于加工区域的最小圆角半径的原则可采用的高速钢平底刀进行等高轮廓铣削精加工。结合选用的刀具、工件材料和加工类型确定编程基本参数。操作步骤（1）将刀路“zlevel _1”复制一份，并且重命名为“zlevel _3”，然后编辑该新刀路，将原来指定的面删除，重新选取如图3-56所示的面。图3-56重新指定切削区域（2）单击【生成】按钮，将生成加工刀具路径，并单击【确认刀轨】按钮。以3d动态方式进行切削仿真。然后将刀路“zlevel _3”复制一份，并且重命名为“zlevel _4”，接着指定打印机实体另一侧相同的区域为切削区域。这两个道路的仿真实体切削效果如图3-57所示。图3-57 仿真操作刀具路径3.3.5.6等高轮廓铣削加工-成型部位凸台侧壁精加工根据加工工艺分析，为保证模具加工精度，因为该加工区域为成型部位的内外侧壁，具有斜度，必须选用根据曲面轮廓形状而产生刀路的加工类型。因此使用等高铣削刀路和的高速钢平底刀加工，部件余量为0。操作步骤（1） 将刀路“zlevel _1”复制一份，并且重命名为“zlevel _5”，然后编辑该新刀路，将原来指定的面删除，重新选取如图所示的面。接着单击【切削参数】按钮，在打开的【切削参数】对话框中对【策略】选项卡中的参数进行设置，效果如图3-58所示。图3-58 指定切削区域并设置切学参数（2）单击【生成】按钮，将生成加工刀具路径，并单击【确认刀轨】按钮。以3d动态方式进行切削仿真。然后将刀路“zlevel _5”复制一份，并且重命名为“zlevel _6”，接着指定打印机实体另一侧相同的区域为切削区域。这两个道路的仿真实体切削效果如图3-59所示。 图3-59 仿真操作刀具路径3.3.5.7等高轮廓铣削加工-成型部位下部精加工根据加工工艺分析，为保证模具加工精度，因为成型部位的下部细小的凹槽较多，可采用， 的高速钢平底刀进行等高轮廓铣削精加工。结合选用的刀具、工件材料和加工类型确定编程基本参数。创建该刀路轨迹，可讲成型部位铣削至0mm的余量范围之内，从而保证该部位的加工精度。操作步骤（1）将刀路“zlevel _6”复制一份，并且重命名为“zlevel _7”，然后编辑该新刀路，将原来指定的面删除，重新选取如图3-60所示的面。接着在【刀轨设置】面板中设置加工参数。图3-60 指定切削区域并设置加工参数（2）单击【生成】按钮，将生成加工刀具路径，并单击【确认刀轨】按钮。以3d动态方式进行切削仿真，效果如图3-61所示。图3-61 仿真操作刀具路径3.4 本章小结本章主要介绍了运用ugnx6进行打印机外壳模具编程加工加工仿真，分析了印机外壳模具的加工规划，制定了加工方案、刀具的选择及工艺流程设定；在加工仿真中，主要介绍加工步骤，运用型腔铣对工件进行粗加工，分析刀轨生成，并比较不同刀轨的优点；运用固定轴曲面轮廓铣的不同驱动方式对工件进行半精加工和精加工：使用区域铣削驱动方式对型芯表面进行半精加工和精加工，使用边界驱动方式对型芯清根进行半精加工，使用清根切削驱动方式对型芯清根进行精加工，最终加工出实体，然后进行刀轨确定，进行全局的仿真。5 总结与展望5.1总结本文首先对数控技术国内外现状和趋势、cad/cam技术现状和发展趋势、数控仿真技术研究与发展的现状及ug软件进行了简单的介绍。再通过印机外壳模具型芯的加工，对ug nx6软件的设计造型和仿真加工的具体步骤进行了详细的介绍。实体的工作是首先运用ug建模模块进行实体造型，再进行工艺路线分析，制定加工策略，然后用ug nx6软件的加工模块对打印机外壳模具型芯进行加工仿真，接着运用ug nx6的后处理功能进行后处理，把刀路文件自动生成nc数控代码，最后导入到mdx540机床对印机外壳模具进行了加工。 应用ug软件突出的优势是ug功能强大，能够进行实体造型、加工仿真、后处理等一系列的相关工作于一体，不需要再借助其它的工具，在一个软件中实现全套的工作，方便省事。在实际操作后，我发现采用不同的加工方法对其加工路线都有一定的影响，一个适合的加工路线定能大大减少加工时间，提高加工效率及精度。我认为ug的加工操作并不难，难的是它在加工仿真时采用的加工路线及参数设置才是最重要的，因此我们在以后的实践中积累经验才能更好的进行加工。5.2 展望 本文对打印机外壳模具型芯进行的数控加工及仿真能够基本上实现预期的效果，能够在机床上加工实现，但是在实现过程中还存在着一些问题需要进一步思考：（1）运用软件造型不是很完美，运用起