毕业设计（论文）-鼠标壳体凸模设计及数控加工.doc

山东交通学院毕业设计（论文） I 摘 要 本文通过对鼠标的结构特点，使用要求的市场调研以及注塑模具分析，提出 了鼠标外壳设计方案。利用CAXA制造工程师设计出鼠标外壳,并且根据外壳的造型 设计了鼠标外壳的凸模，提出了从造型设计到数控加工刀具轨迹仿真、代码生成和 输送给数控机床等一体化的全面解决方案。从而缩短了模具的设计、制造周期，提 高了模具加工质量和精度。 随着计算机、自动化及网络技术在制造系统中的应用，信息技术对制造技术 发展的作用目前已占到第一位。虚拟制造技术是以计算机支持的仿真技术为前提， 对设计、加工、成型、装配、维护等，经过统一建模形成虚拟的环境、虚拟的过程、 虚拟的产品。本文最后对虚拟制造技术的应用前景作出了简略分析。 关键字：CAXA 制造工程师，鼠标壳体，凸模设计，数控加工仿真，虚拟制造技术 杨文静：鼠标壳体凸模设计及数控加工 II Abstract Based on the structural characteristics of mouse, requirements of the use of market research and injection mold analysis, puts forward the design scheme of the mouse shell.Using CAXA Manufacturing Engineer to design a mouse shell, shell and according to the design of the mouse shell punch, made from the design to the NC machining tool path simulation, code generation and transmission to the CNC machine tools such as the integration of the overall solution.Thereby shortening the mold design, mold manufacturing cycle, improve the processing quality and precision. With the development of computer, automation and network technology in the application of information technology on the development of manufacturing technology, the role now accounted for the first.Virtual manufacturing technology is supported by the computer technology as the premise, to design, processing, molding, assembly, maintenance and so on, through the United Modeling the formation of virtual environment, virtual process, virtual product.At the end of the article, the application of virtual manufacturing technology has made a brief analysis of prospect. Key words: CAXA manufacturing engineer, Mouse shell, Punch design, CNC, Virtual manufacturing technology 山东交通学院毕业设计（论文） III 目 录 前言.1 1 概述 .2 2 鼠标成型工艺 .4 2.1 鼠标塑件分析 .4 2.2 鼠标塑件工艺的分析 .4 2.3 成型工艺过程 .4 2.4 鼠标塑件材料选用及特性.4 3 鼠标外壳的三维建模.6 3.1 鼠标造型设计.6 3.1.1 草图绘制.6 3.1.2 鼠标外壳拉伸增料 .7 3.1.3 鼠标外壳曲面生成 .8 3.1.4 创建主体的过渡圆角 .9 3.1.5 保存实体文件 .9 3.2 鼠标外壳凸模设计 .9 4 鼠标凸模加工设计.11 4.1 加工工艺分析 .11 4.2 后置设置 .11 4.3 等高线粗加工及加工轨迹.12 4.4 等高线精加工及加工轨迹 .14 4.5 轨迹仿真 .15 4.6 粗、精加工 G 代码生成.16 4.7 生成工艺清单 .17 5 鼠标凸模 NC 加工仿真 .19 5.1 机床设置.19 5.2 数控加工 .20 6 虚拟制造技术的应用前景分析.22 结 论 .24 致 谢 .25 参考文献 .26 附录 A:加工 G 代码.27 附录 B:鼠标凸模加工工艺清单.29 山东交通学院毕业设计（论文） 1 前 言 从 1968 年第一只鼠标诞生至今，已经过去了近 50 年，在这漫长的时间里，无论 是表面兼容还是定位方面，鼠标的性能都有了飞跃式的提升，能够满足竞技游戏等用 户的高要求。鼠标是一种常用的电子计算机的输入设备，它可以对当前屏幕上的光标 进行定位，并通过按键和滚轮装置对光标所经过的屏幕区域进行操作。鼠标因形似老 鼠而来， “mouse” ，全称：显示系统纵横位置指示器。鼠标从出现到现在是人类的计算 操作过程的简化。现在市场上有很多的鼠标产品，外形也应有尽有，但是无论形状是 如何的美观，最重要的还是手感和质量。 本文通过对鼠标的结构特点，使用要求的市场调研以及注塑模具分析，提出了鼠 标外壳设计方案。利用 CAXA 制造工程师设计出鼠标外壳,并且根据外壳的造型设计了 鼠标外壳的凸模，提出了从造型设计到数控加工刀具轨迹仿真、代码生成和输送给数 控机床等一体化的全面解决方案。从而缩短了模具的设计、制造周期，提高了模具加 工质量和精度。 本文第二章对鼠标成型工艺进行了分析；第三章重点描述了鼠标外壳的三维建模； 第四章主要描述了对鼠标外壳凸模的加工设计；第五章则描述了数控加工过程；第六 章则是对虚拟制造技术的应用前景进行简要分析。 三维建模软件采用的是 CAXA 制造工程师 2004 版，是由我国北京北航海尔软件有 限公司研制开发的全中文、面向数控铣床和加工中心的三维 CAD/CAM 软件。它基于微 机平台，采用原创 Windows 菜单和交互方式，全中文界面，便于轻松的学习操作。它 全面支持图标菜单、工具条、快捷键。用户还可以自有创建符号符合自己习惯的操作 环境。它既具有线框造型、曲面造型和实体造型的设计功能，又具有生成二至五轴的 加工代码的数控加工功能，可用于加工具有复杂三维曲面的零件。 本次设计中凸模的加工用到了 FANUC OIM 数控铣床。FANUC 系统是日本富士通公 司的产品，通常其中文译名为发那科。系统在设计中大量采用模块化结构。这种结构 易于拆装、各个控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于维修、更换。FANUC 系统设计了比较健全的自我保护电路。PMC 信号和 PMC 功能指令极为丰富，便于工具机 厂商编制 PMC 控制程序，而且增加了编程的灵活性。系统提供串行 RS232C 接口，以太 网接口，能够完成 PC 和机床之间的数据传输。 虚拟制造技术是以计算机支持的仿真技术为前提，对设计、加工、成型、装配、 维护等，经过统一建模形成虚拟的环境、虚拟的过程、虚拟的产品。通过仿真，及时 地发现产品设计和工艺过程可能出现的错误和缺陷，进行产品性能和工艺的优化，从 而保证产品质量。因此，目前对虚拟制造技术的应用前景的分析对未来制造业的发展 显得尤为重要。 杨文静：鼠标壳体凸模设计及数控加工 2 1 概述 此次设计的课题是对鼠标壳体进行凸模设计以及数控加工。鼠标壳体的尺寸要求 如图 1.1 壳体三视图和轴测图所示： 图 1.1 壳体三视图和轴测图 Figure 1.1 shell view and axonometric drawing 通过对鼠标壳体的分析，需要用到三维建模软件对壳体进行三维建模，并应该能 生成 G 代码供数控加工使用，从而减少设计周期。现在机械设计中应用最多的就是 CAXA 制造工程师，并且能满足以上所有要求。 CAXA 制造工程师不仅是是一款高效易学，具有很好工艺性的数控加工编程软件， 而且还是一套 Windows 原创风格，全中文三维造型与曲面实体完美结合的 CADCAM 一 体化系统。CAXA 制造工程师为数控加工行业提供了从造型设计到加工代码生成、校验 一体化的全面解决方案。 CAXA 制造工程师将 CAD 模型与 CAM 加工技术无缝集成，可直接对曲面、实体模型 进行一致的加工操作。支持轨迹参数化和批处理功能，明显提高工作效率。支持高速 切削，大幅度提高加工效率和加工质量。通用的后置处理可向任何数控系统输出加工 代码。 基于 CAXA 制造工程师的数控加工中主要包括以下几个方面内容：首先是根据鼠标 三维图纸，对零件进行造型；其次是进行数控加工工艺分析，选定合适的加工方法进 山东交通学院毕业设计（论文） 3 行相关参数的设定。最后加工仿真，生成 G 代码及相关工艺性文件。流程图如图 1.2 所示， 图1.2 CAXA 制造工程师加工流程图 Figure 1.2 CAXA manufacturing engineer processing flow chart 数控加工采用的是 Nanjing Swansoft CNC 数控系统 FANUC OIM 型号数控铣床， 该机床拥有真实感的三维数控机床和操作面板，动态旋转、缩放、移动、全屏显示等 功能的实时交互操作方式，支持 ISO-1056准备功能码（G 代码） 、辅助功能码（M 代码） 及其它指令代码，支持各系统自定义代码以及固定循环，可以直接调入 UG、PRO- E、Mastercam 等 CAD/CAM 后置处理文件模拟加工，拥有 Windows 系统的宏录制和回放， 可以选择工件选放、装夹，可以自定义基准对刀、手动对刀零件切削，带加工冷却液、 加工声效、铁屑等，采用数据库管理的刀具和性能参数库，内含多种不同类型的刀具， 支持用户自定义刀具功能，并拥有加工后的模型的三维测量功能。 所以，决定用 CAXA 制造工程师2004对鼠标壳体进行三维建模，在此基础上进行鼠 标壳体凸模的设计、进行数控轨迹仿真、生成 G 代码，用 FANUC OIM 型号数控铣床对 前面所设计的凸模进行加工，这样就有效缩短了设计周期。 杨文静：鼠标壳体凸模设计及数控加工 4 2 鼠标成型工艺 2.1 鼠标塑件分析 鼠标外壳整体为一薄壁壳体类零件，其尺寸为 100mmx60mmx30mm。没有侧向凸凹及 孔，但壳体表面由扫描面构成,塑件上表面要求光洁平整，无缩孔、飞边及毛刺。转角 处用圆角 R2 过渡。因此，此模具设计比较简单。 2.2 鼠标塑件工艺的分析 （1）结构分析。 该零件的形状为上表面为一光滑曲面，四周为平面，转角处用圆角 R2 过渡。塑件 的几何形状除能满足使用外观要求外，还做到尽可能使其对应的模具结构简单化，便 于加工成型。 壁厚。通常热塑性塑料的注塑件壁厚一般在 2-4mm 范围内，分析设计塑件功能 要求，确定塑件的壁厚为 2mm。设机制品应尽量减少壁厚和壁厚的不均匀性，这样有利 于缩短模塑间期，提高生产效率及节省材料。 脱模斜度。根据已选定的材料 ABS，其脱模斜度宜为（401.5 度） 。 圆角。塑件面与面之间一般采用圆弧过渡，这样不仅可以避免塑件尖角处的毅 力集中，提高塑件强度，而且可以改善熔体在型腔中的流动状况，有利于充满型腔， 便于脱模。鼠标的内外圆角以及三个壁面结合处的转角都设计成圆角。 （2）尺寸精度分析。尺寸是指塑件制件的总体尺寸，从所设计塑件的总体尺寸分 析得知，其尺寸较为合理，这就可以避免塑料熔体充不满模具型腔或使塑件不能正常 成型，塑件材料为 ABS，等级精度为：MT5. （3）成型方法：主要依靠注射成型机（柱塞式和螺杆式）和折射磨具来完成。 ABS 塑料的成型加工性能良好，选用螺杆式注塑机进行注塑成型1。 2.3 成型工艺过程 （1）预烘干装入料斗预塑化注射装置准备注射注射保压冷却脱模 塑件送下工序 （2）清理嵌件、预热；清理模具、涂脱模剂放入嵌件合模注射 2.4 鼠标塑件材料选用及特性2 鼠标外壳的材料选择有多种。PT、ABS 等等。因为经济性的考虑，一般选择 ABS。ABS 树脂为不透明、白色或淡黄色的粒状，比重 1.02-1.08。ABS 树脂极易染色， 其制品表面可喷涂和电镀，全名是：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。 ABS 易吸水，使成形塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷。为此，成型加工前应进行干 山东交通学院毕业设计（论文） 5 燥处理;在正常的成型条件下，壁厚、熔料温度对收缩率影响极小；要求塑件精度较高 时，模具温度可控制在 5060，要求塑件光泽和耐热，应控制在 60-80;ABS 比热 容低，塑化效率高，凝固也快，故成形周期短，ABS 的表观黏度对剪切速率的依赖性很 强，因此模具设计中大都采用点浇口形式。 ABS 具有如下特性： (1)综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好； (2)与 372 有机玻璃的熔接性良好，制成双色塑件，且可表面镀铬，喷漆处理； (3)由高抗冲性、高耐热、阻燃、增强、透明级别； (4)流动性较差，柔韧性较好，适于制作一半机械零件，减磨耐磨零件，传动零件 和电讯零件； (5)注塑工艺分析，ABS 材料具有吸湿性，要求在加工前进行干燥处理；比重为 1.05 克/立方厘米；成型收缩率:0.4-0.7%,一般取 0.5%；成型温度，200-240；熔化 温度，210-280，建议温度为 245，模具温度，25-70，注射压力：500- 1000par；注射速度：中等速度。 杨文静：鼠标壳体凸模设计及数控加工 6 3 鼠标外壳的三维建模 双击桌面图标进入 CAXA 制造工程师 2004 操作界面。 3.1 鼠标造型设计 移动鼠标至导航栏左下角，选择【零件特征】按钮，单击鼠标左键，显示特征导 航栏，进入造型界面。 3.1.1 草图绘制3 （1）在特征导航栏里选择【平面 XY】基准面，单击按钮，单击鼠标左键（或 按 F2 键） ，进入草图绘制状态。 （2）单击按钮进入绘制矩形命令。在命令窗口中选择【中心- 长-宽】方式， 并设定【长度=】为“100” ， 【宽度=】为“60“.按回车键输入矩形中心（-10,0,0） ， 按右键确认，完成矩形绘制。 图 3.1 矩形 Fig 3.1 rectangular （3）单击圆弧功能图标，按空格键，选择切点方式，作一圆弧，与长方形右侧 三条边相切。 图 3.2 画圆弧 Fig 3.2 circular arc drawing （4）单击删除功能图标，拾取右侧的竖边，右键确认，删除完成。单击裁剪 功能图标，拾取圆弧外的直线段，裁剪完成，结果如图所示。 山东交通学院毕业设计（论文） 7 图 3.3 裁剪直线 Fig 3.3 cut a straight line （5）选择菜单项【造型】-【草图环检查】 ，当草图没有问题，则出现如图所示提 示。 图 3.4 草图环检查 Fig 3.4 sketch ring check （6）再次单击按钮 ，退出草图绘制环境。 3.1.2.鼠标外壳拉伸增料 （1)单击“拉伸”按钮，在对话框中输入深度 40，并确定。按 F8 键其轴测图如 图 3.5 所示 图 3.5 拉伸 Figure 3.5 Tensile （2)选择鼠标的下底面，绘制草图，绘制两个长方形，长度为 30，宽度为 20。退 出草图环境，进行“拉伸除料”命令，选择【贯穿】 ，单击确定。 杨文静：鼠标壳体凸模设计及数控加工 8 图 36 拉伸除料 Figure 3.6 stretch in addition to the material （3）单击按钮，在弹出的【拔模】对话框【拔模角度】中填入拔模角度值“5” ， 【中性面】选为下底面【面】,【拔模面】选为侧面。 图 37 拔模 Figure 3.7 Draft 3.1.3.鼠标外壳曲面生成 （1）单击样条功能图标，按回车键，依次输入坐标点（-60,0,0）(-40,0,25) （0,0,30） （20,0,25） （40,0,15） ，右键确认，样条生成。单击扫描面功能图标“” ， 在立即菜单中，输入起始距离值-40，扫描距离值 80，扫描角度 0，系统提示“输入扫 描方向：” ，按空格键弹出方向工具菜单，选择其中的“Y 轴正方向” ，拾取样条线，扫 描面生成，结果如图 3.8 所示： 图 3.8 扫描面生成 Figure 3.8 the scanning plane generation （2）单击菜单项【造型】-【特征生成】-【除料】-【曲面裁剪】 ，系统弹出【曲 面裁剪除料】对话框，如图，选择生成的扫描面，选择【除料方向选择】 ，箭头向上， 单击【确定】按钮，完成操作。 山东交通学院毕业设计（论文） 9 图 3.9 除料 Figure 3.9 In addition to material （3)单击曲面，点击“删除“按钮，单击右键，选择【隐藏】 ，选择样条曲线。 3.1.4 创建主体的过渡圆角 选择菜单项【造型】-【特征生成】-【过渡】 ，或单击按钮，系统图弹出【过渡】 对话框。在【过渡】对话框中【半径】设为“2” ，单击【边】选框，单击鼠标边界线， 单击【确定】 ，完成操作。 图 3.10 过渡 Figure 3.10 transition 3.1.5 保存实体文件 按 F8 键切换到轴测图，完成造型，保存文件，文件类型为 ME 数据文件【*.mxe】 。 3.2 鼠标外壳凸模设计 双击桌面图标,进入 CAXA 制造工程师 2004 操作界面。 进入 CAXA 制造工程师 2004 操作界面之后，点击工具栏中的【打开】按钮，弹出 【打开】对话框，找出上次保存的 ME 数据文件【*.mxe】 ，点击【打开】 。 （1)选中零件的下底面，选择草图绘制图标 ，进入草图绘制环境第，点击键盘上 的 F5 使得下底面正对我们，以便于绘制草图。 （2)单击矩形按钮，设置【中心-长-宽】方式，设定【长度=】为“160” ， 【宽度 =】为“120” 。点击键盘上的 Enter，界面左下角提示输入矩形中心，输入（-10,0,0） ， 点击 Enter，完成矩形绘制。 杨文静：鼠标壳体凸模设计及数控加工 10 （3)选择菜单项【造型】-【草图环检查】 。 （4)单击按钮 ，退出草图绘制环境。 （5）单击“拉伸增料”按钮，弹出【拉伸增料】对话框，选择定位拉伸类型为 【固定深度】 ，设【深度】为“10” ，单击【确定】完成操作。按 F8 键切换轴测图。如 图 3.11 所示4。 图 3.11 生成外壳凸模 Figure 3.11 to generate the shell punch 山东交通学院毕业设计（论文） 11 4 鼠标凸模加工设计 4.1 加工工艺分析 （1）准备工作。在这个阶段主要完成加工环境设计工作。在完成工艺方案设计的 前提下，在计算机上完成加工毛坯件设置（160mmx120mmx45mm） ，数控机床参数设置 (使用 FANUC OIM 数控铣床加工机床)，目的是建立一个三维工件的加工环境。 （2）确定加工方案。对以上零件的三维建模进行分析，按工艺方案的要求，根据 零件毛坯、夹具装配之间的空间几何关系，筛选最适用的加工方法（分析后数控加工 思路：采用等高线粗加工方法生成鼠标的外形；采用等高线精加工方法创建鼠标 精确外形） 。对实体造型进行进一步的工艺分析，根据加工性质修改增补造型；根据加 工特点以及加工能力，确定需要加工的三维实体面。再分析实体的组成情况拟定刀具 的进入路径、切削路径、退出路径。对刀具在运动中可能发生干涉的部位，应及时进 行加工环境的调整。 4.2 后置设置 （1）选择【加工】【后置处理】【后置设置】命令，弹出后置设置对话框。 （2）增加机床设置。选择当前机床类型，如图 4.1 所示。 图 4.1 后置设置 Figure 4.1 configuration settings （3）后置处理设置。选择“后置处理设置”标签，根据当前的机床，设置各参数， 如图 4.2 所示。 杨文静：鼠标壳体凸模设计及数控加工 12 图 4.2 后置处理设置 Figure 4.2 processing settings 4.3 等高线粗加工及加工轨迹5 （1）设置加工参数。选择【加工】【粗加工】【等高线粗加工】 ，在弹出的 “等高线粗加工”参数表中设置加工参数，如图4.3所示， 图4.3 粗加工参数设置 Figure4.3 roughing parameters set （2）设置“刀具参数”，如图4.4所示， 山东交通学院毕业设计（论文） 13 图4.4 刀具参数设置 Figure 4.4 tool parameter settings （3）设置“切削用量”，如图4.5所示， 图45 切削用量设置 Figure 4.5 Cutting the amount of set （4）确认“切入切出” 、 “下刀方式” 、 “加工边界”系统默认值。按“确定”退出 参数设置。 （5）按系统提示拾取加工轮廓。拾取设定加工范围的矩形后单击链搜索箭头；按 系统提示“拾取加工曲面” ，选中整个表面，然后按鼠标右键结束。如图 4.6 所示。 图4.6 拾取轮廓 Figure 4.6 pick up the outline of 杨文静：鼠标壳体凸模设计及数控加工 14 (6)生成粗加工加工轨迹。系统提示“正在计算加工轨迹”，“正在准备生成轨迹” ，然后系统就自动生成加工轨迹，如图4.7所示。 图4.7 生成加工轨迹 Figure 4.7 generate a processing path (7)隐藏生成的粗加工轨迹。拾取轨迹，单击鼠标右键在弹出菜单中选择【隐藏】 命令，隐藏生成的粗加工轨迹，以便于下步操作。 4.4 等高线精加工及加工轨迹 (1)设置等高精加工参数。单击【加工】【精加工】【等高线精加工】 ，在弹 出的“等高线精加工”对话框中设置“加工参数” ，如图 4.8 所示。 图 4.8 设置精加工参数 Figure 4.8 set finishing parameters (2)设置切削用量参数。为了提高表面精度，将切削速度较粗加工时高。如图 4.9 所示。 山东交通学院毕业设计（论文） 15 图 4.9 设置精加工切削用量 Figure 4.9 Setting the finishing cutting parameters (3)进退刀方式和铣刀参数按照粗加工的参数来设定。完成后单击“确定” 。 (4)按系统提示拾取整个零件表面为加工曲面，按右键确定。 (5)生成精加工轨迹。如图 4.10 所示。 图4.10 精加工轨迹生成 Figure 4.10 finishing trajectory generation 4.5 轨迹仿真 (1)按“可见”铵扭，显示所有已生成的粗、精加工轨迹。如图 4.11 所示。 杨文静：鼠标壳体凸模设计及数控加工 16 图 4.11 显示所有轨迹 Figure 4.10 finishing trajectory generation (2)单击【加工】【轨迹仿真】命令，按系统提示同时拾取等高线粗加工刀具轨 迹与等高线精加工轨迹，按右键，系统进入仿真加工页面。将干涉设置成“所有干涉” ， 按“播放”按钮，系统自动进行加工，加工完毕鼠标凸模成型，如图4.12所示。 图4.12 轨迹仿真 Figure 4.12 Path Simulation 4.6 粗、精加工 G 代码生成6 (1)单击左侧【加工管理】【等高线粗加工】-【后置处理（R)】【 生成G代 码】 ，系统弹出保存对话框，选择 *.txt 文件类型,指定文件名，以便以后数控仿真加 工时调用，点击“保存” ，单击右键，弹出粗加工代码的记事本,如图4.13所示 山东交通学院毕业设计（论文） 17 图4.13 粗加工G代码 Figure 4.13 roughing G code (2)单击左侧【加工管理】【等高线精加工】-【后置处理（R)】【 生成G代 码】 ，系统弹出保存对话框，选择 *.txt 文件类型,指定文件名，以便以后数控仿真加 工时调用，点击“保存” ，单击右键，弹出精加工代码的记事本，如图4.14所示 图4.14 精加工G代码 Figure 4.14 Finishing the G code 4.7 生成工艺清单 生成加工工艺清单的目的有三个：一是车间加工的需要，当加工程序较多时，可 以加工有条理，不会混乱；二是方便编程者和机床操作者的交流，以书面的形式表现 更清楚；三是车间生产和技术管理上的需要，加工完的工件图形方案，G 代码程序可以 杨文静：鼠标壳体凸模设计及数控加工 18 保存。 工艺清单为 HTML 格式，可以用 IE 浏览器来看，也可以用 WORD 读取。 可以根据模板生成整个加工的毛坯，模型，轨迹清单，可以生成加工统计汇总清 单，包含了基本信息（模型，毛坯，机床，其他） 、功能参数(function)、刀具参数 (tool)、刀具路径参数(path)、NC 数据参数（加工总时间，总长度）(general)等。 点击【加工】【工艺清单】 ，弹出工艺清单对话框，如图 4.15 所示， 图 4.15 工艺清单对话框 Figure 4.15 Process list dialog box 点击【指定目标文件的文件夹】在弹出的浏览文件夹中选择工艺清单要保存的 地址点击【确定】填写零件名称“鼠标外壳凸模”【拾取轨迹】 拾取等高线 粗加工轨迹、等高线精加工轨迹点击鼠标右键，返回“工艺清单”对话框单击 “生成清单”按钮，弹出“CAXA 工艺清单”界面。其工艺清单图，如图 4.16 所示。 图 4.16 生成工艺清单 Figure 4.16 to generate the process list 山东交通学院毕业设计（论文） 19 5 鼠标凸模 NC 加工仿真 双击图标双击选择型号 FANUC OIM 数控铣床 点击【运行】进入软件界面。 5.1 机床设置7 (1)准备工作。按下急停按钮点击程序保护按钮如果回零按钮亮着， 顺序点击 X、Y、Z 按钮，使机床回零。 (2)设置毛坯。点击界面左侧工件设置按钮【设置毛坯】定义毛坯尺寸 160*120*45点击【更换毛坯】【确定】 。 (3)选择装夹方式。点击界面左侧工件设置按钮【工件装夹】选择【工艺 板装夹】选择装夹方式【确定】 。 选择工艺板装夹是为了使装夹方式不会影 响到铣刀加工，因为我们所加工的零件需要四周都要加工到，选择这种装夹方式避免 了铣刀与夹具的干涉。 (4)对刀及刀具补偿。 X 轴对刀及刀具补偿。 点击界面左侧工件设置按钮【基准芯棒选择】选择芯棒型号 【H:100，D:20】 、 【h：1.00】【确定】 ，回到加工界面，点击手动进给方式按钮 点击快速进给按钮按下 X （快速移动 X 轴，使得工件靠近基准芯棒）按 下工具栏中右侧下拉箭头选择 YZ 视图使得芯棒中心位于工件的正上方按下 工具栏中右侧下拉箭头选择 XZ 视图向 Z 轴负向移动靠近毛坯一侧再移动 X 轴至靠近芯棒时刻观察屏幕左下角提示（过松、过紧、合适） ，直到合适为止点击 编辑按钮、点击【坐标系】 、点向下坐标移动至 01 号、输入工件原点至芯棒 中心的 X 向距离数值点击【测量】 ，X 轴对刀完毕。 Y 轴对刀及刀具补偿。 回到加工界面，点击手动进给方式按钮点击快速进给按钮按下 Y （快 速移动 Y 轴）按下工具栏中右侧下拉箭头选择 XZ 视图在 XZ 视图中使得芯 棒中心位于工件的正上方按下工具栏中右侧下拉箭头选择 YZ 视图向 Z 轴负 杨文静：鼠标壳体凸模设计及数控加工 20 向移动靠近毛坯一侧再移动 Y 轴至靠近芯棒时刻观察屏幕左下角提示（过松、 过紧、合适） ，直到合适为止点击编辑按钮、点击【坐标系】 、点向下坐标 移动至 01 号、输入工件原点至芯棒中心的 Y 向距离数值点击【测量】 ，Y 轴对刀完毕。 设置刀具并添加刀具 点击界面左侧工件设置按钮【卸下测量芯棒】点击刀具管理按钮 【添加】填写刀具号、选择球头刀、设置刀具直径为 8mm、刀杆长度为 120mm、转速 2400r/min、进给率 6mm/r 、刀尖材料选择陶瓷【确定】将设置的刀具拉到 01 号 刀库中【添加到主轴】【确定】 。 Z 轴对刀 点击、 、使得刀具在毛坯的正上方、点击 Z 并向负方向移动至轻轻加工到 毛坯，这时在界面中输入 Z 值（根据工件的原点与毛坯上表面的距离定，将此值输入， 设定为加工零点）【测量】 ，到此，对刀完毕。 5.2 数控加工 (1)调入粗加工程序。点击、 输入程序名点击 键点 击打开按钮在弹出界面中找到前边我们保存的粗加工程序【打开】 ，程序调入 结束。 (2)粗加工。点击自动按钮 循环启动按钮，机床开始加工。粗加工完 毕之后的工件如图 5.1 所示 图 5.1 粗加工后的凸模 Figure 5.1 roughing after punch (3)调入精加工程序。点击、 输入程序名点击 键点 击打开按钮在弹出界面中找到前边我们保存的粗加工程序【打开】 ，程序调入 山东交通学院毕业设计（论文） 21 结束。 (4)精加工。点击自动按钮 循环启动按钮，机床开始加工。精加工完 毕之后的工件如图 5.2 所示 图 5.2 精加工后的凸模 Figure 5.2 After finishing the punch 杨文静：鼠标壳体凸模设计及数控加工 22 6 虚拟制造技术的应用前景分析 虚拟制造技术是以计算机支持的仿真技术为前提，对设计、加工、成型、装配、 维护等，经过统一建模形成虚拟的环境、虚拟的过程、虚拟的产品。通过仿真，及时 地发现产品设计和工艺过程可能出现的错误和缺陷，进行产品性能和工艺的优化，从 而保证产品质量。因此，未来对虚拟制造技术的广泛应用对未来制造业的发展显得尤 为重要8。 实践证明，虚拟制造技术可以为企业带来六个方面的效果。 （1）提供影响产品性能、影响制造成本、影响生产周期的相关信息，以便使决策 者能够正确的处理产品的性能、制造成本、生产进度和风险之间的平衡关系，做出正 确的设计和管理决策。 （2）提高产品的设计质量，减少设计缺陷，优化产品性能。 （3）提高工艺规划和加工过程的合理性，优化制造质量。 （4）通过生产计划的仿真，可以优化资源配置和物流管理，实现柔性制造和敏捷 制造，缩短制造周期，降低生产成本。 （5）通过提高产品质量、降低生产成本和缩短开发周期以及提高企业的柔性，以 适应用户的特殊要求和快速响应市场的变化，形成企业的市场竞争优势。 （6）通过虚拟企业的概念以及具体的实践组成的快速响应部队，能在商战中为企 业把握机遇和带来优势。 制造业要在竞争激烈的全球市场求得生存与发展，必须能够更好地满足市场所提 出的 TQCS 要求，即要以最短的产品开发周期(Time)、最优质的产品质量(Quality)、 最低廉的制造成本(Cost)和最好的技术支持与售后服务(Service)来赢得市场与用户。 为了提高竞争能力，企业应当能够对市场需求的变化做出快速敏捷的反应，并及时地 对自身的生产做出合理的调整与重新规划。面对不可预测、持续发展、快速多变的市 场需求，企业的生产活动必须具有高度的柔性。计算机软硬件技术及网络技术的迅速 发展为实现这一目标提供了强有力的支持。 随着计算机、自动化及网络技术在制造系统中的应用，信息技术对制造技术发展 的作用目前已占到第一位。产品制造过程中的信息投入，己成为决定产品成本的主要 因素。信息技术使现代制造的技术含量提高，使传统制造技术发生质的变化。信息技 术也促进着设计技术的现代化，加工制造的精密化、快速化，自动化技术的柔性化、 智能化，整个制造过程的网络化、全球化。 在虚拟制造中，产品开发是基于数字化的虚拟产品开发 VPD 方式(Virtual Product Development)，以用户的需求为第一驱动，并将用户需求转化为最终产品的 各种功能特征。VPD 保证了产品开发的效率和质量，提高了企业的快速响应和市场开拓 能力。 虚拟制造(VM)是在产品设计阶段实时地、并行地模拟产品未来制造全过程及其对 山东交通学院毕业设计（论文） 23 产品设计的影响，预测产品性能、产品的可制造性、产品的成本等，从而更有效地、 柔性灵活地组织生产，并使新产品开发一次获得成功，目的是尽量降低产品的成本， 缩短产品的开发周期，提高产品的质量和寿命，快速有效地响应瞬息万变的市场。 虚拟制造技术是信息化制造的重要技术之一，实现虚拟制造需要强有力的技术支 撑，虚拟制造技术的应用应结合我国制造业自身的特点，在吸收国外成熟经验的基础 上大胆创新，形成特色发展。可以预言，随着我国对虚拟制造技术研究的深入，其广 泛的应用已为期不远，终将成为一个现代化信息化制造企业的必由之路。 杨文静：鼠标壳体凸模设计及数控加工 24 结 论 在这次毕业设计中，我的设计任务是鼠标壳体的凸模设计及数控加工，在设计的 初期，总感觉无从下手，与老师交流之后，我确定了我的设计思路要分三部分：前期 进行搜集资料、总结资料；中期在前期的基础上进行鼠标壳体设计及凸模设计，并在 设计的基础上进行优化设计，确定设计方案；后期就整理论文、准备答辩。 在中期设计中，确定壳体之后，由于 CAXA 制造工程师既可以进行三维建模、设定 参数进行轨迹仿真又可以生成 G 代码方便进行数控实际加工仿真，所以用 CAXA 制造工 程师进行壳体三维建模和凸模设计成为我进行设计的不二之选，同时数控加工我用了 Nanjing Swansoft CNC 数控铣床来进行最终验证方案的可靠性。这两个软件的有效结 合在实际加工中能够大大缩短设计周期，提高生产效率，从而减少生产成本。 毕业论文是本科学习阶段一次非常难得的理论与实际相结合的机会，通过这次比 较完整的鼠标凸模设计，我摆脱了单纯的理论知识学习状态，和实际设计的结合锻炼 了我综合运用所学的专业基础知识，同时也提高我查阅文献资料以及熟练操作 CAXA 制造工程师软件以及 Nanjing Swansoft CNC 数控铣床等专业能力水平，而且通过对细 节的斟酌处理，使我的能力得到了锻炼，经验得到了丰富，并且意志品质力，抗压能 力及耐力也都得到了不同程度的提升。这是我们都希望看到的也正是我们进行毕业设 计的目的所在。 实践证明，随着计算机及现代制造技术的发展，制造业越来越向着设计与制造信 息高度集成的方向发展，数控技术只有依靠成熟、优秀的 CADCAM 系统才能发挥其效 率。作为一款优秀的国产 CADCAM 软件，CAXA 制造工程师的普及应用必将对推动我 国数控技能人才培训、加速制造业技术升级起着日益重要的作用。 通过对这些软件的应用，体现了虚拟制造技术在生产制造中具有以下优点：减少 加工前的准备工作；减少操作程序及人为误差；提高加工灵活性；减少产品检验所需 的成本；生产时间控制容易；产品精度高和加工重复性好，造型思路严谨。因此虚拟 加工制造在各方面制造业起到了相当大的作用，尤其是针对模具产品，及那些外型复 杂加工精度要求高的零件。 虽然毕业设计内容繁多，过程繁琐但我的收获却更加丰富。CAXA 制造工程师和 Nanjing Swansoft CNC 数控铣床的操作，我都是随着设计的不断深入而不断熟悉并学 会应用的，和老师的沟通交流更使我对设计有了新的认识。 提高是有限的但提高也是全面的，正是这一次设计让我积累了无数实际经验，使 我的头脑更好的被知识武装了起来，也必然会让我在未来的工作学习中表现出更高的 应变能力，更强的沟通力和理解力。 从不知道毕业论文怎么写，到顺利如期的完成本次毕业设计，这给了我很大的信 心，让我了解专业知识的同时也对本专业的发展前景充满信心。 山东交通学院毕业设计（论文） 25 致 谢 本次毕业设计是在廖老师悉心指导和热情关怀下完成的。 老师渊博的知识、严谨的治学态度、勤奋的工作精神都给我们留下了极其深刻的 印象。在本次毕业设计过程中，老师严格要求我们，百忙之中仍对我们悉心指导，传 授设计理念，使我得以顺利完成本次设计。在论文的写作过程中，老师本着严谨的治 学态度，精心指导我论文的写作，力求精益求精，值此论文完成之际，谨向廖训老师 表示崇高的敬意和衷心的感谢！ 感谢大学四年来所有的老师对我的认真负责、孜孜不倦的教诲，使我能够很好的 掌握和运用专业知识，并能在毕业设计中得以体现！ 感谢我所有的同学们，正是因为有了你们的支持、关心、帮助和鼓励，此次毕业 设计才能顺利完成！ 最后，祝母校日后蓬勃发展，早日成为全国名校，桃李遍天下！ 杨文静：鼠标壳体凸模设计及数控加工 26 参考文献 1张京珍.塑料成型工艺.北京：中国轻工业出版社，2010. 2伍先明，王群，庞佑霞等.塑料模具设计指导J.北京：国防工业出版社.2008 3宋卫科等.CAXA 制造工程师 XP数控加工编程标准教程.北京：北京航空航天大学出版社， 2003. 4刘颖.CAXA 制造工程师 2006 实例教程.北京：清华大学出版社，2006. 5申晓龙.数控加工技术.北京:冶金工业出版社,2008. 6康亚鹏.CAXA 制造工程师 2008 数控加工自动编程.北京：机械工业出版社，2011. 7胡育辉.FANUC 数控铣床加工中心.沈阳:辽宁科学技术出版社,2005. 8盛晓敏，邓朝晖，杨旭静等.先进制造技术.北京：机械工业出版社，2000. 山东交通学院毕业设计（论文） 27 附录 A:加工 G 代码 1.粗加工 G 代码 O1111 % N10G90G54G00Z38.000 N12S3000M03 N14X0.000Y0.000Z38.000 N16X-90.000Y-60.000 N18G01Z44.500F3000 N20Y11.503Z39.500F200 N22Y60.000F10000 N24X70.000 N26Y-60.000 N2782G02X60.618Y-41.666I1.795J-1.475 N2784G02X64.207Y-44.615I1.795J-1.475 N2786G02X67.796Y-47.565I1.795J-1.475 N2788G02X70.000Y-47.565I1.102J-0.906 N2790G01Y-49.377 N2792Z5.000F200 N2794G00Z38.000 N2796X0.000Y0.000 N27