数码相机面壳凸模数控加工中的应用.doc

数码相机面壳凸模数控加工中的应用摘要：采用Mastercam软件对数码相机面壳凸模进行三维造型和数控加工程序编制，详细介绍了数码相机面壳凸模的加工工艺。实例表明，在模具加工中采用Mastercam的数控加工技术可以大大缩短设计制造周期。关键词：Mastercam 模具制造 数控加工一、前言随着CAD/CAM、数控加工、快速成型等先进制造技术的不断发展，模具设计与制造行业正发生着深刻的技术革命，传统的设计及加工方式越来越不适应现代化生产和集成化技术的要求，模具供应商必须运用先进的设计及制造手段，才能满足客户对产品的多变性及多样性要求。特别是现今塑料模具多为复杂曲面构建，普通的制造手段已难以精确加工成型，因此模具数字化制造势在必行，使用Mastercam中优化的NC程序更能提高模具的加工质量，缩短现场加工时间，提高设备利用率，减少刀具、机床的磨损。本文以一实际零件的加工来阐述Mastercam在模具加工方面的应用。二、零件工艺分析如图1所示为数码相机面壳的凸模，材料为40Cr钢，毛坯为六面平整的长方体，尺寸为112mm152mm32mm。刀具可以采用高速钢。对于这种零件需要分粗加工和精加工进行，而精加工中还须分区域加工，选择不同的加工刀具和加工工艺，这样才能保证加工效率和加工精度的统一。所以将工序安排如下:图1 数码相机面壳的凸模1、由于有较大的加工余量，所以首先要先进行粗加工，根据工件形状可以分为两步完成。首先是凸模垂直面以下部分，可以采用二维的形腔铣削环切方式，选用直径为8的平刀，主轴转速为1250r/min，进给为250mm/min。2、垂直面以上的部分形状较为复杂，可以采用三维体积铣的环切3D方式进行粗加工。同样选用直径为8mm的平刀，主轴转速为1250r/min，进给为250mm/min。3、在粗加工后，面壳的上表面和3处小凸起还留有余量，所以这一平面也需要进行精加工，加工该平面时可以选用二维的形腔铣削环切方式进行加工，限定加工高度只在这一层产生刀具路径。精加工选择直径为8mm的平底刀进行加工。主轴转速为1500r/min，进给为300mm/min。4、上表面和垂直面之间的倾斜区域采用流线铣的3轴零件曲面方式进行精加工。使用环绕走刀加工一方面可以保证整体的表面加工质量，另外一方面可以减少抬刀次数。选择直径为6mm的球头刀进行加工。主轴转速为2000r/min，进给为200mm/min。三、编制数控加工程序1、初始设置从CAD模式切换到CAM模式，建立合适的坐标系，导入模型后，创建刀路轨迹，设置安全平面为10mm，如图2所示。接着创建零件和毛坯，毛坯偏移1mm，如图3、图4所示。图2 创建刀路轨迹 图3 创建零件 图4 创建毛坯2、毛坯平面铣削采用二维形腔铣削的平行切削加工方式，刀具位置设置在轮廓外部，刀路轨迹中的Z最大和最小值均为0，实际加工时对刀可以稍微对深0.5mm，保证平面切削均匀。采用直径为8mm的平刀，侧向步长为6mm，拐角铣削为圆角，切削方向为双向，机床参数中主轴转速1250r/min，进给为250mm/min。设定好零件轮廓，形成如下刀路轨迹。 图5 平面铣削刀路轨迹3、垂直面粗加工采用二维形腔铣削的环切加工方式，轮廓进刀和退刀方式为切向，圆弧半径为2mm，采用螺旋下刀方式，最大螺旋半径为4mm，轮廓偏移为0.3mm，Z最大值为0，最小值为-19.8mm，切削深度为0.5mm，采用直径为8mm的平刀，侧向步长为6mm，拐角铣削为圆角，切削方向为双向，顺铣，由外向内铣削，机床参数中主轴转速为1250r/min，进给为250mm/min。设置好零件轮廓，形成如下刀路轨迹。图6 垂直面粗加工刀路轨迹4、垂直面精加工采用二维形腔铣削的环切加工方式，轮廓进刀和退刀方式为切向，圆弧半径为2mm，采用螺旋下刀方式，最大螺旋半径为4mm，轮廓偏移改为0，Z最大值为-20mm，最小值为-20mm，切削深度为1mm，精铣侧向间距，采用直径为8mm的平刀，侧向步长为6mm，拐角铣削为圆角，切削方向为双向，顺铣，由外向内铣削，机床参数中主轴转速为1250r/min，进给为250mm/min。设置好零件轮廓，形成如下刀路轨迹。图7 垂直面精加工刀路轨迹5、倾斜面和上表面粗加工采用三维体积铣的环切3D加工方式，轮廓进刀和退刀方式为切向，圆弧半径为2mm，采用螺旋下刀方式，最大螺旋半径为4mm，轮廓偏移改为0.3mm，Z最大值为0，最小值为-8.8mm，切削深度为0.5mm，清理行间间距，采用直径为8mm的平刀，侧向步长为6mm，拐角铣削为圆角，切削方向为双向，顺铣，由外向内铣削，机床参数中主轴转速为1250r/min，进给为250mm/min。设置好零件曲面和干涉曲面，形成如下刀路轨迹。图8 倾斜面和上表面粗加工刀路轨迹6、上表面精加工采用二维形腔铣削的环切加工方式，轮廓进刀和退刀方式为法向，进刀角度为90度，轮廓偏移改为0，Z最大值为-1mm，最小值为-1mm，切削深度为0.5mm，精铣侧向间距，采用直径为8mm的平刀，侧向步长为6mm，拐角铣削为圆角，切削方向为双向，顺铣，由外向内铣削，机床参数中主轴转速为1500r/min，进给为300mm/min。设置好零件轮廓，形成如下刀路轨迹。图9 上表面精加工刀路轨迹7、倾斜面精加工采用流线铣3轴零件曲面加工方式，曲面进刀为Z向，残留高度为0.02mm，最小3D侧向步长0.01mm，切削方向双向，步进方式为根据残留高度，刀具采用直径为6mm的球头刀，主轴转速为2000r/min，进给为200mm/min。设置好零件曲面和干涉曲面，形成如下刀路轨迹。图10 倾斜面精加工刀路轨迹四、仿真检验进入高级仿真状态，模拟所有的加工工序，得到如下模拟结果。图11 模拟仿真结果五、后置处理经检验确认所有加工程序正确后, 可以进行后置处理以生成机床能识别的NC代码文件。图12 NC程序文件六、结束语Mastercam作为在模具行业中早已被广泛使用并备受赞誉的CAD/CAM系统，在中国的模具行业中也占有领先的地位。Pro/E 中NC 模块使用比较复杂，而且参数定义较烦琐，相比之下Mastercam中NC 模块具有简便实用、功能齐全、刀路运算快等优势，另外Mastercam 软件具有较