多轴编程与加工技术（初级） 课件 第三章 案例二 模芯零件五轴数控加工

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S课程目录课程导入模芯零件工艺分析UGNX模芯三维建模UGNX加工刀路编程刀轨仿真校验实操加工准备01030507实操加工与零件自检02040608课程总结课程导入：模具行业与加工技术发展模具行业核心地位模具被誉为“工业之母”，是现代制造业的基础工艺装备。在电子、汽车、家电等产品生产中，超过60%的零部件必须依靠模具成型。技术发展新趋势模具制造正加速向数字化、精密化、智能化方向转型。其中，多轴高速数控加工技术已成为实现高精度模具制造的关键核心手段。课程案例设计说明本课程选用的模芯零件案例源自企业实际生产，经过简化重构设计，旨在适配初学者进行系统性的五轴加工技能训练与学习。现代化五轴数控加工车间模芯零件工艺分析-零件基础信息来料规格信息选用97mm×72mm×24mm

精磨方料作为毛坯，六面光整，尺寸规整，便于五轴精密平口钳装夹定位。零件材料属性主体材料为P20模具钢，具备优良的切削加工性能和抛光性能，本次加工无特殊热处理硬度要求。加工精度标准包含台阶面、封闭槽等特征，除图纸标注极限偏差外，其余未注公差均严格执行GB/T1804-2000m级标准。GB/T1804-2000m级公差标准说明f精密级Finec粗糙级Coarsev最粗级Very

Coarsem中等级Medium当前标准标准适用范围：覆盖线性尺寸、倒圆半径与倒角高度、角度尺寸三类一般公差。GB/T

1804-2000标准截图线性尺寸极限偏差(m级)基本尺寸分段(MM)极限偏差(MM)0.5~3±

0.1>3~6

±

0.1>6~30

±

0.2>30~120

±

0.3>120~400

±

0.5>400~1000

±

0.8模芯零件加工工艺方案规划设备与装夹方案设备：GS-200i-AC双摆台五轴加工中心装夹：五轴精密平口钳装夹定位，确保贴合无间隙工艺总原则遵循先粗后精、先主后次的工艺原则，科学划分加工工步，保证加工精度与表面质量。五轴虎钳装夹与检测量具数控加工工序卡材料:P20模具钢No.工步名称工步内容与参数要点刀具规格转速

r/min进给

mm/min切深

mm1粗铣各面型腔铣，单面留0.2mm余量，螺旋进刀D10R125008000.52半精加工平面型腔铣，单面留0.05mm余量，光顺连接D8R132008000.153半精加工曲面深度轮廓铣，混合切削方向，留0.05mmD8R136009000.154精加工平面型腔铣/深度轮廓铣，余量0，公差0.003D5R0.5640010000.055精加工曲面固定轴区域铣削，往复/单向深度加工D5R2.5640010000.05注：所有工步需配合游标卡尺、深度尺、R规、百分表等量具进行过程检测。UGNX模芯零件三维建模整体思路建模逻辑以长方体顶平面为基准面，采用“特征叠加与修剪”的思路。通过拉伸建立基本体积，利用布尔求差去除材料形成型腔，最后进行拔模与圆角处理。最终实体效果1创建基础长方体建立97×72×24mm

实体，设定坐标原点，作为后续加工的毛坯基准。型腔拉伸与布尔求差绘制截面草图，拉伸生成方槽、环形槽及大凹槽，执行求差运算。拔模特征处理对凹槽侧壁分别设置20°、25°、30°

拔模斜度，满足脱模要求。台阶创建与替换面拉伸台阶结构，使用替换面命令将直壁面替换为凹槽拔模面，实现无缝贴合。倒圆角与最终成型处理R6、R3

圆角特征，检查模型完整性，完成最终实体造型。UGNX建模：基础长方体与型腔草图创建1

创建基础长方体进入UG

NX建模环境，选择【特征】中的【块】命令。设置绝对坐标系原点为中心，确保模型对称性。关键参数设置原点坐标：X-48.5,Y-36,Z0宽(Width)：72mm长(Length)：97

mm高(Height)：24mm2

绘制型腔截面草图在长方体顶面创建草图坐标系。依据零件图纸尺寸，绘制型腔的二维截面轮廓线。绘制要点确保草图基准面选择正确（顶平面）添加完整的几何约束与尺寸约束截面线需闭合，为后续拉伸做准备P9建模实操UG

NX建模：型腔拉伸与拔模处理型腔拉伸布尔求差通过三次拉伸操作，分别构建方槽（

68×28×6.5

）、环形槽（

R5×14×12

）及大凹槽（72×13×15）实体。与基础长方体进行布尔求差运算。1拔模特征参数设置针对不同凹槽的功能需求，精确设置拔模斜度。方槽设为20°，环形槽设为25°，大凹槽设为30°。确保各个面斜度符合工艺要求。2拔模效果与模型预览完成拔模操作后，通过软件预览功能检查各面斜度方向是否正确，验证几何特征与设计图纸的一致性。最终确认型腔主体造型无误。3UGNX建模：台阶创建与替换面操作台阶结构拉伸ExtrusionBooleanOperation捕捉实体轮廓线，设置拉伸方向为Z轴负方向。输入拉伸距离8mm，限制选项中选择布尔求差。生成台阶基础几何体，去除重叠区域材料。替换面特征匹配Replace

Face

Command启用【替换面】命令，选择台阶直壁面为“要替换的面”。选取凹槽的拔模面作为“替换面”基准。系统自动延伸曲面，使台阶侧壁与凹槽斜度完美贴合。UGNX建模：倒圆角与最终成型效果1R6圆角特征设置选择模型对应的大交线，在边倒圆对话框中输入半径6mm，完成主体轮廓的圆滑过渡。2R3圆角特征设置选择剩余的结构交线，设置半径为3mm，处理局部细节，消除应力集中。最终成型效果展示经过拉伸、拔模、替换面及倒圆角操作，模芯零件的三维实体造型完整呈现。UGNX加工刀路编程-加工策略规划序号 工步名称加工工法策略要点01粗铣各面型腔铣切削模式跟随周边，步距

70%，每刀深0.5mm，留余量

0.2mm。02半精加工平面型腔铣切削层仅底部，清理平面余量，单面留余量0.05mm。03半精加工曲面深度轮廓铣混合切削方向，公共每刀深

0.2mm，光顺连接处理陡峭面。04精加工平面型腔铣余量设为0，D5R0.5刀具精修平面区域，保证尺寸精度。05精加工曲面固定轴区域区域铣削驱动，往复/螺旋切削，球头刀精修曲面光洁度。粗铣/半精加工刀轨仿真示意图固定轴区域铣削加工过程模拟刀轨仿真加工模拟UGNX加工前期准备工作程序组分类管理在工序导航器中创建三个程序组，分类管理刀路：粗加工(Rough)半精加工(Semi-Finish)精加工(Finish)加工刀具准备刀号规格用途T1D10R1粗铣各面T2D8R1半精加工T3D5R0.5精铣平面T4D5R2.5精铣曲面坐标系与工件几何体设置MCS坐标系：设置在模型左下角点，安全平面高度设置为30mm。WORKPIECE几何体：指定模芯零件为部件几何体，上道工序精磨方料为毛坯几何体。MCS坐标系及安全平面创建几何体类型选择指定部件与毛坯粗铣各面刀路详细设置工序与刀具工序类型：mill_contour(型腔铣)使用刀具：D10R1

(硬质合金圆角铣刀)程序组：粗加工核心切削参数切削模式：跟随周边步距设置：70%

刀具平直每刀深度：0.5mm

(分层切削)侧面余量：0.2mm进刀与速度进刀类型：螺旋进刀(斜坡角3°)主轴转速：2500

r/min切削进给：800

mm/min工序创建设置切削参数配置非切削移动(进刀)设置半精加工平面与曲面刀路设置平面半精铣型腔铣工序操作流程复制“粗铣各面”刀轨重命名移动至半精加工程序组。刀具与参数更换刀具为D8R1，步距设为50%刀具平直。切削层设置切削层范围设置为仅在范围底部，避免重复加工侧壁。余量控制部件侧面余量0.05mm，主轴转速调整为3200

r/min。曲面半精铣(深度轮廓铣)公共每刀深度0.2mm|混合切削|光顺连接混合切削方向侧面余量0.05mm工序创建参数设置非切削移动精加工平面区域刀路设置方案一：型腔铣刀轨复制基于半精铣平面区域刀轨进行复制。核心操作是将加工刀具更换为

D5R0.5

，并将部件侧面余量修改为0mm

，以满足最终尺寸精度要求。方案二：深度轮廓铣应用复制半精铣曲面区域刀轨。指定平面区域为切削区域，切削层设置为仅在范围底部，并开启层间切削功能以优化加工质量。精加工曲面区域刀路设置工序与刀具配置工序类型：固定轴轮廓铣加工刀具：D5R2.5球头铣刀区域铣削驱动区域1策略往复(非陡峭)/单向深度(陡峭)区域2策略跟随周边(非陡峭)/螺旋深度(陡峭)关键切削参数部件余量：0

mm(精加工)边缘延伸：0.5mm*延伸设置确保曲面边缘加工完整切削用量S:6400

r/minF:

1000

mm/min刀轨生成与模型示意区域铣削驱动方法切削参数配置刀轨仿真校验操作3D动态仿真运行选中所有刀轨，启动刀轨可视化功能。选择

3D动态模式，根据需要调节动画播放速度，随后启动仿真过程，直观观察刀具路径。图3-106刀轨仿真设置实操加工准备工作01加工刀具准备准备D10R1、D8R1、D5R0.5、D5R2.5四款规格刀具。重点检查刀具磨损情况，确保刀柄与卡簧无损坏并完成清洁工作。02检测量具准备配备钢尺、游标卡尺、深度尺及R规。特别准备20°、25°、30°样板规，用于加工过程中的关键角度与尺寸检测。03工装夹具准备准备磁力表座与百分表用于工件校正。选用五轴专用精密虎钳及相关附件，确保工件在加工过程中的稳固性。04毛坯装夹定位将毛坯长边装夹在五轴虎钳上，严格检查毛坯底平面与钳口的贴合度，保证无间隙，确保装夹定位精度。实操加工与零件自检实操加工流程对刀/坐标导入程序启动加工加工成型的模芯零件实物图零件自检记录表GB/T

1804-2000

m级序号检测项目规定值自测值量具1第一层台阶厚1615.98游标卡尺2第一层台阶槽深99.01深度尺3第二层台阶方槽深6.56.52深度尺4第二层台阶键槽深1212.02深度尺5第一层台阶槽斜度25°25样板规25°6第二层台阶方槽斜度20°20样板规20°7第二层台阶键槽斜度3