3.1自行車尾燈注塑模具動模型芯的加工工藝規程

3.2打開模型文件進入加工模塊

3.3建立父節點組

3.4自行車尾燈注塑模具動模型芯的第一序加工

3.5自行車尾燈注塑模具動模型芯的第二序加工

3.6生成G代碼文件案例說明本項目以自行車尾燈注塑模具動模型芯為案例，講解自行車尾燈動模型芯的加工工藝、加工方法、切削刀具的選擇以及曲面加工編程和鉆孔加工的注意事項等。學習目標通過學習自行車尾燈注塑模具動模型芯的編程，讀者應了解和掌握NX軟件三軸曲面零件的加工編程方法(曲面區域輪廓銑、曲面清根銑等)以及鉆孔加工程序的編制。做到舉一反三，觸類旁通。學習任務曲面類零件是各類模具加工中較為常用的零件，加工形狀較為復雜，且大多為單件加工，常應用于注塑模具、沖壓模具、壓鑄模具、吹塑模具以及復雜的曲面零件加工等。通過本案例可使讀者掌握運用NX軟件進行曲面區域輪廓銑、曲面清根銑加工的方法。自行車尾燈注塑模具動模型芯三維圖如圖3-1所示。3.1自行車尾燈注塑模具動模型芯的加工工藝規程3.1.1案例工藝分析圖3-1所示為自行車尾燈注塑模具動模型芯零件圖，此工件需要上下兩方向加工，且需要裝夾兩次零件完成工件的制作。為保證加工后零件的尺寸精度和形位公差，在編程前首先要確定好工件的加工工序方案。工序一：使用虎鉗裝夾先加工零件底部長方形掛臺圓角以及鉆孔部分。加工底部時由于長方形掛臺高度為6mm，因此虎鉗上表面到加工面的距離一定要大于6mm，否則可能會出現銑削到虎鉗鉗口的事故。安裝毛坯后一定要測量工件的露出高度以確保安全生產。此次加工距離為9.8mm，加工時要注意加工部位的尺寸公差，按照圖紙要求完成工件加工，如圖3-2所示。工序二：將虎鉗裝上等高墊鐵，將第一序加工后的工件底面置于等高墊鐵上，與其緊密貼合，然后用虎鉗夾緊。確定工件露出鉗口部分高度大于被加工零件高度的50mm，否則可能會出現銑削到虎鉗鉗口的事故，安裝毛坯后一定要測量工件的露出高度以確保安全生產。加工時要注意加工部位的尺寸公差，按照圖紙要求完成工件加工，如圖3-3所示。3.1.2案例加工刀具的選擇本案例自行車尾燈注塑模具動模型芯的加工材料為模具鋼P20，最大外形尺寸為87mm?×?47mm?×?56.25mm。最小凹圓角如圖3-4所示為R0.4527mm，由于沒有此尺寸的銑刀，故選用與其接近的R1球頭硬質合金銑刀進行加工。型芯外輪廓由曲面與平面構成。首先對其進行粗加工，粗加工時要去除大量的材料，因加工時刀具承受的力會很大，所以要選取直徑比較大的鑲片鉆銑刀D16R0.4，這樣加工時就不容易發生振刀、斷刀、崩刃的現象。使用R3和R2球頭硬質合金銑刀對加工材料分別進行二次和三次開粗，清理粗加工后殘余的圓角部分余量，然后使用R1球頭硬質合金銑刀φ16精銑零件的輪廓和底面，最后按照零件孔位直徑的大小選擇合適的中心鉆和鉆頭加工零件上所有的孔。按照上述分析的零件加工工藝方案和切削刀具的選擇方式，合理安排零件的加工工藝過程。按照先粗后精、先面后孔、基準統一的原則設計本案例的加工工藝過程單。3.2打開模型文件進入加工模塊打開隨書配套光盤，在“例題”文件夾中打開模型文件，并且進入加工模塊。(1)啟動NX12.0，單擊左上角【打開】按鈕，在【打開】對話框中選擇光盤“例題”文件夾中3.prt文件。(2)單擊【應用模塊】選項，再單擊【加工】圖標啟動UGNX12.0“加工”模塊。(3)在【加工環境】對話框中默認選擇【CAM會話配置】中的【cam_general】，在【要創建的CAM組裝】選項中選擇【mill_contour】曲面銑，如圖3-7所示，單擊【確定】按鈕進入曲面銑加工界面。3.3建立父節點組3.3.1創建加工坐標系在【幾何】視圖菜單中創建加工坐標系的操作步驟如下：(1)將【工序導航器】切換到【幾何】視圖頁面，如圖3-8所示。(2)右鍵單擊【MCS_MILL】圖標，選擇【重命名】設置工序一坐標系名稱為【MCS_1】，雙擊打開【MCS銑削】對話框，如圖3-9所示。(3)由于加工原料為六面精磨料，為保證各面加工留量均勻，因此把坐標系放在毛坯中間位置。單擊【坐標系對話框】圖標，選擇【對象的坐標系】選項，其功能是自動設置坐標為所選擇平面的中心點位置。單擊工件上表面方框自動捕捉工件的上表面中心點坐標位置。在安全平面沒有干涉物的情況下可以選擇默認狀態【自動平面】，【安全距離】為“10mm”。如有干涉物可把安全距離設置為“50mm～100mm”。最后單擊【確定】按鈕退出【MCS銑削】對話框，坐標系設置方法如圖3-10所示。3.3.2創建部件幾何體在【幾何】視圖菜單中創建加工部件幾何體、零件毛坯、檢查幾何體的操作步驟如下：(1)右鍵單擊圖3-8所示【幾何】視圖中

圖標，選擇【重命名】，設置工序一工件名稱為“1”，雙擊打開【工件】對話框，如圖3-11所示。(2)單擊【選擇或編輯部件幾何體】圖標，如圖3-12圓圈1所示，彈出【部件幾何體】對話框，單擊被加工工件，使其成橘黃色，然后單擊【確定】按鈕退出【部件幾何體】對話框，流程如圖3-12所示。(3)單擊【選擇或編輯毛坯幾何體】圖標，如圖3-12方框1所示。彈出【毛坯幾何體】對話框，在【類型】選項中選擇【包容塊】選項。設置毛坯尺寸單邊增加“0mm”。單擊【確定】按鈕，返回【工件】對話框，然后再單擊【確定】按鈕退出【工件】對話框完成設置。設置方法如圖3-13所示。(4)在選擇完毛坯后，毛坯方框在編輯加工程序中再無用處，我們可以把它隱藏起來，以避免后序操作中產生誤操作問題。具體方法為左鍵單擊毛坯方框，按鍵盤快捷鍵Ctrl?+?B使其隱藏。如果想返回顯示，則按鍵盤快捷鍵Ctrl?+?Shift?+?K，然后左鍵選擇要恢復的圖形退出【顯示】設置。3.3.3創建刀具在【機床】視圖下創建加工刀具步驟如下：(1)單擊【機床】視圖圖標，將【工序導航器】切換到【機床】視圖頁面，如圖3-14所示。(2)單擊【創建刀具】圖標，如圖3-15圓圈2所示，彈出【創建刀具】對話框。(3)選擇【平底刀】圖標，創建平底刀?！久Q】位置輸入“D16R0.4”(代表直徑為16mm、圓角半徑為0.4mm的鑲片鉆銑刀)，如圖3-16所示。(4)【直徑】設置為“16”，【下半徑】設置為“0.4”，【刀具號】【補償寄存器】【刀具補償寄存器】三項均設置為“1”(此數值代表刀具、刀具半徑補償和刀具長度補償號，為避免發生撞機問題，最好設置為相同數字)。單擊【確定】完成刀具創建，如圖3-17所示。其他刀具在編輯加工程序前，按照給定參數自行設置。3.3.4創建程序組在【程序順序】視圖中創建加工程序組文件夾，操作步驟如下：(1)將【工序導航器】切換到【程序順序】視圖頁面，如圖3-18所示。(2)雙擊【PROGRAM】程序組文字，如圖3-18方框1所示，修改文件名為“底面”(或使用右鍵單擊【PROGRAM】程序組，選擇【重命名】也可實現更改名稱)，如圖3-19所示。(3)保存文件。3.4自行車尾燈注塑模具動模型芯的第一序加工3.4.1粗加工程序編制NX軟件在建立有模型圖和毛坯的基礎上編程時，使用最為簡單有效的開粗程序就是曲面加工里的型腔銑，使用型腔銑可以完成絕大多數零件的開粗工作。在項目一中已經講解了型腔銑的加工方法，由于此原料為六面精磨料，在粗加工時工件底面是不需要加工的，只需要精銑側壁，因此下面介紹精銑壁的加工方法。為了更好地體現出加工程序的先后順序，本案例在編程時全部使用【程序順序】視圖來完成程序的編制。(1)單擊【創建工序】圖標，如圖3-20所示，彈出【創建工序】對話框。(2)在【類型】下拉菜單中選擇【mill_contour】曲面銑選項，如圖3-21圓圈2所示。選擇【型腔銑】圖標，如圖3-22圓圈3所示，在【程序】下拉菜單中選擇剛建好的【底面】程序組，【刀具】下拉菜單中選擇【D16R0.4】的鑲片鉆銑刀，【幾何體】下拉菜單中選擇【1】幾何體，如圖3-22圓圈4所示，在【名稱】欄中可以按照加工要求輸入一個程序名稱，然后單擊【確定】按鈕，如圖3-22圓圈5所示。(3)在彈出的【型腔銑】對話框中，只要在【幾何】視圖中正確設定【WORKPIECE】即可。在進入型腔銑時，【指定部件】和【指定毛坯】選項應顯示為灰色，右側【顯示】圖標為彩色，單擊可顯示已選擇的幾何體部分。如果進入型腔銑后還能選擇部件和毛坯，則說明【幾何】視圖中的【WORKPIECE】沒有設定，或進入程序前沒有選擇幾何體為【WORKPIECE】。型腔銑編程中一般不用設置【指定切削區域】，【指定檢查】和【指定修剪邊界】根據零件加工需求設置，在本例中不需要設置，如圖3-23所示。(4)打開【工具】菜單下拉箭頭，顯示已選擇的加工【刀具】為“D16R0.4”鑲片鉆銑刀。(5)打開【刀軸】菜單下拉箭頭，顯示出默認刀軸為【+ZM軸】，三軸加工中心刀軸一般使用+ZM軸，只有在使用多軸機床加工時才會修改此項，如圖3-24所示。(6)【刀軌設置】為型腔銑參數設置的主要內容。?【切削模式】選項中一般常用【跟隨部件】和【跟隨周邊】兩種方式，【跟隨部件】適合加工開放輪廓的工件，可以使刀具從外向內加工并從工件外下刀?！靖S周邊】更適合加工封閉輪廓的工件，可以使刀具從內向外加工，減少型腔加工時的下刀位置變化。本案例底部開放輪廓加工，所以在【切削模式】中選擇【跟隨部件】的加工方法，如圖3-25所示。(7)粗加工XY方向，刀具步距一般使用刀具直徑的70%～80%，精加工時步距使用刀具直徑的50%以下，80%～100%的XY方向步距一般情況下不推薦使用。首先，如果刀具步距太大，則每次切削都相當于滿刀切削，刀具受力過大會影響刀具壽命和機床精度；其次，步距太大時加工完底面的光潔度很低，會出現接刀痕。因此在【平面直徑百分比】選項中設置數值為“75%”，如圖3-26圓圈2所示。(8)?D16R0.4鉆銑刀粗加工時的Z方向步距一般情況下取值0.3mm～0.7mm每層?！咀畲缶嚯x】選項設置的就是刀具Z方向的每層步距量，因此設置中間數值“0.5mm”每層，如圖3-26圓圈3所示。(9)單擊【切削參數】圖標，如圖3-26圓圈4所示，打開【切削參數】對話框。(10)在【策略】標簽中設置【切削順序】為【深度優先】，【深度優先】會按照不同區域分別由上往下加工，從而可以減少抬刀和過刀路徑，減少加工時間。【層優先】會按照同一深度在不同區域跳刀加工，從而會增加很多抬刀路徑，增加加工時間。一般情況下優先選擇【深度優先】，如圖3-27所示。(11)選擇【余量】標簽，設置【部件側面余量】參數為“0.2mm”，單擊【確定】按鈕退出【切削參數】對話框。(12)單擊【非切削移動】圖標，如圖3-29圓圈1所示，打開【非切削移動】對話框。(13)設置進刀參數時，首先設置【封閉區域】下刀參數，型腔內【進刀類型】一般采用【螺旋】下刀的方式。螺旋下刀加工原理是，在型腔尺寸能夠滿足螺旋下刀時，選用螺旋下刀的方式進刀。在型腔尺寸不能滿足螺旋下刀時，選用斜線下刀或直線下刀的方式進行。螺旋下刀【直徑】選用刀具直徑的“50%”，【斜坡角度】設置為“5”，【高度】設置為“1mm”，【最小斜坡長度】設置為“0”。【開放區域】設置進刀【長度】為刀具的“50%”，抬刀【高度】設置為“1mm”，以減少抬刀距離。具體參數設置如圖3-30圓圈2和圓圈3所示。(14)單擊【非切削移動】對話框【轉移/快速】標簽設置快速抬刀高度。為提高加工速度減少抬刀高度，把【區域之間】和【區域內】的【轉移類型】都改為【前一平面】，并且把【安全距離】都設置為“1mm”。但大部分快速移刀都是在工件零平面以下進行，所以要求機床的G00運動必須是兩點間的直線運動，不能是兩點間的折線運動，否則會發生撞機事故。加工前一定要在MDI下輸入“G00走斜線觀察機床”的移動方式，如果不對，則需要修改機床參數?；蛘甙凑誑X12.0【轉移/快速】的初始設置方式，把【轉移類型】全部設置為【安全距離-刀軸】。每次提刀都回到安全平面，增加加工時間。最后單擊【確定】按鈕退出【非切削移動】對話框，具體參數設置如圖3-31所示。(15)單擊【切削層】圖標，如圖3-29方框1所示，進入【切削層】對話框。(16)在【切削層】對話框中單擊

多次，將列表中數值全部刪除，如圖3-32所示。(17)單擊【范圍定義】里的【選擇對象】，選擇零件如圖3-33所示位置。測得圖紙實際加工【范圍深度】為“6mm”，但是為了加工正面時都能加工到位，不留下接痕，故向下多加工1mm，所以【范圍深度】值設置為“7mm”，單擊【確定】退出【切削層】對話框。(18)單擊【進給率和速度】圖標，打開【進給率和速度】對話框。設置【主軸速度】為“2500rpm”(注：輸入“2500”后一定要按后面的【計算器】圖標，否則會報警)。輸入【進給率】【切削】為“1500mmpm”，【更多】里【進刀】為“70%切削”，然后單擊【確定】退出【進給率和速度】對話框，如圖3-34所示。(19)單擊【生成】圖標計算加工路徑。單擊【確定】退出型腔銑，如圖3-35所示。3.4.2精銑壁程序編制(1)點開【機床】視圖，建立一把直徑為16mm的硬質合金刀，刀號為2號，刀具名稱為D16。(2)創建精加工側壁程序，單擊【創建工序】圖標，在【類型】下拉菜單中選擇【mill_planar】平面銑選項，【工序子類型】選項中選擇【精銑壁】加工方法，【程序】選項中選擇【底面】程序組，【刀具】選項中選擇剛創建的【D16鉆銑刀】，【幾何體】選項中選擇【1】，如圖3-36圓圈3所示，最后單擊【確定】按鈕打開【精銑壁】對話框。(3)單擊【選擇或編輯部件邊界】圖標，如圖3-37圓圈1所示，彈出【部件邊界】對話框，單擊【選擇曲線】，其他參數設置如圖3-37圓圈3所示，最后單擊【確定】。(4)單擊【選擇或編輯底平面幾何體】圖標，彈出【平面】對話框，在【類型】下拉菜單中選擇【按某一距離】，在【平面參考】下拉菜單中選擇【選擇平面】，在【偏置】【距離】里輸入數值“1”，最后單擊【確定】，如圖3-38所示。(5)因為被加工表面只是一圈封閉輪廓的側壁沒有底面，所以更適合使用【輪廓】的加工方法，所以設置【切削模式】為【輪廓】，精加工時XY方向的步距量應小于刀具直徑的50%，在軟件中【平面直徑百分比】默認為“50%”，所以不需要修改，如圖3-39所示。(6)單擊【切削參數】圖標，打開【切削參數】對話框，單擊上方【余量】標簽，設置【部件余量】為“0mm”。減小公差的數值提高加工精度，設置【內公差】和【外公差】為“0.01mm”，單擊【確定】按鈕退出【切削參數】對話框，如圖3-40所示。(7)在【非切削移動】對話框中單擊左上方【進刀】與【退刀】標簽，在【進刀】與【退刀】標簽中設置進刀與退刀參數，如圖3-41所示。(8)單擊【進給率和速度】圖標，打開【進給率和速度】對話框，設置【主軸速度】為“2500rpm”，單擊右側【計算器】圖標。設置【進給率】【切削】為“500mmpm”，然后單擊【確定】按鈕退出【進給率和速度】對話框，如圖3-42所示。(9)單擊【生成】圖標計算加工程序，生成【精銑壁】加工路徑，單擊【確定】按鈕退出【精銑壁】設置，如圖3-43所示。3.5自行車尾燈注塑模具動模型芯的第二序加工3.5.1創建父節點組1．創建程序組單擊【程序順序】視圖圖標，使【工序導航器】切換到【程序順序】視圖，然后單擊屏幕左上角【創建程序】圖標，彈出【創建程序】對話框，輸入名稱“上面”，單擊【確定】彈出【程序】對話框，再單擊【確定】按鍵退出【程序】對話框。在【程序順序】視圖導航器下增加一個【上面】的程序組，操作步驟如圖3-44所示。2．創建坐標系和幾何體(1)將【工序導航器】切換到【幾何】視圖頁面，右鍵單擊【MCS_1】坐標系選擇【復制】選項，然后右鍵單擊【GEOMETRY】選擇【內部粘貼】。這時把上一步的坐標系、幾何體和程序全部復制一份，如圖3-45所示。(2)修改坐標系和幾何體名稱，右鍵單擊【MCS_1_COPY】選擇【重命名】選項，修改坐標系名稱為“MCS_2”，然后右鍵單擊【1_COPY】選擇【重命名】選項，修改幾何體名稱為“2”，如圖3-46所示。(3)按住鍵盤【Ctrl】鍵，選中【2】幾何體中所有提示錯誤的程序，右鍵選擇【刪除】，刪除所有復制過來的程序，如圖3-47所示。(4)修改坐標系Z軸方向，雙擊

圖標，在彈出的【MCS銑削】對話框中選擇【坐標系對話框】圖標，再選擇【對象的坐標系】，如圖3-48所示。3.5.2粗加工程序編制(1)單擊【程序順序】視圖制作第二序加工程序。復制【底面】程序組的粗加工程序【型腔銑】到【上面】程序組下，形成一個新的【型腔銑程序】，如圖3-49所示。(2)雙擊打開剛復制過來的

【型腔銑】圖標，如圖3-49圓圈5所示，打開【型腔銑】對話框。在【幾何體】選項中把加工幾何體選擇為新建立的【2】幾何體，這時加工坐標系和幾何體就會切換為第二序的坐標系和幾何體，如圖3-50所示。(3)單擊【切削層】圖標設置第二序加工深度，由于第一序已經加工過底面掛臺部分地方，因此在外框加工只需要加工到兩個凸起臺的底面即可。打開【切削層】對話框后直接單擊如圖3-51所示平面，測得加工【范圍深度】為“50.2515mm”。單擊【確定】退出【切削層】對話框。(4)其余參數都不需要修改，直接單擊【生成】圖標計算出新的加工路徑。單擊【確定】退出型腔銑，如圖3-52所示。3.5.3曲面精加工程序編制(1)單擊圖3-53所示的【創建工序】圖標，彈出【創建工序】對話框，如圖3-54所示。(2)在【類型】下拉菜單中選擇【mill_contour】曲面銑選項，如圖3-54圓圈2所示，出現如圖3-55所示的對話框。選擇【區域輪廓銑】圖標，如圖3-55圓圈3所示。在【程序】下拉菜單中選擇剛建好的【上面】程序組，【刀具】下拉菜單中選擇預先設置的【R3球刀】的合金球頭銑刀，【幾何體】下拉菜單中選擇建立好的【2】幾何體，如圖3-55圓圈4所示。在【名稱】欄中可以按照加工要求輸入一個程序名稱，本項目在這里就不做專門修改，按照默認名稱填寫，然后單擊【確定】按鈕，如圖3-55圓圈5所示。(3)在【區域輪廓銑】對話框中，單擊【指定切削區域】圖標，窗選圖中所示區域，如圖3-56所示。(4)完成切削區域設置后，選擇【驅動方法】中【區域銑削】，再單擊【編輯】圖標對曲面進行二次開粗參數設置。(5)檢查【工具】中【刀具】以及【刀軸】設置，如錯誤，則需對其修改。刀軌設置中包含的【切削參數】和【非切削移動】無需修改。(6)單擊【進給率和速度】圖標，打開【進給率和速度】對話框，設置【主軸速度】為“4000rpm”，單擊右側【計算器】圖標。設置【進給率】為“1500mmpm”，【進刀】設置為“70%”，然后單擊【確定】按鈕退出【進給率和速度】對話框。(7)其余參數都不需要修改，直接單擊【生成】圖標計算出新的加工路徑。單擊【確定】退出區域輪廓銑，如圖3-61所示。3.5.4曲面一次圓弧清根程序編制(1)復制上一步精銑曲面程序【區域輪廓銑】，內部粘貼到【2】幾何體下，如圖3-62所示。(2)雙擊打開剛復制過來的【區域輪廓銑】圖標，打開【區域輪廓銑】對話框。單擊【驅動方法】下的【方法】，更改為【清根】，再單擊【編輯】圖標，對清根參數進行設置并把【參考刀具】更改為上一次精加工【R3球刀】。(3)單擊【工具】中【刀具】進行刀具設置，將之前R3合金球頭銑刀更改為提前創建好的【R2球刀】。(4)單擊【進給率和速度】圖標，設置【主軸速度】為“6000rpm”，單擊右側【計算器】圖標。其他參數無需更改，然后單擊【確定】按鈕退出【進給率和速度】對話框。(5)單擊【生成】圖標計算新的加工路徑。單擊【確定】退出區域輪廓銑，如圖3-66所示。3.5.5曲面二次圓弧清根程序編制同第一次清根加工方法相同，復制第一次清根加工程序，粘貼到【2】幾何體下。