1、成都理工大學工程技術學院畢業論文照相機機殼模具數控編程與仿真作者姓名：彭典兵專業名稱：機械工程及自動化指導教師：汪超臺成都理工大學工程技術學院學位論文誠信承諾書本人慎重承諾和聲明：1.本人已認真學習學位論文作假行為處理辦法（中華人民共和國教育部第34號令）、成都理工大學工程技術學院學位論文作假行為處理實施細則（試行）（成理工教發201330號）文件并已知曉教育部、學院對論文作假行為處理的有關規定，知曉論文作假可能導致作假者被取消學位申請資格、注銷學位證書、開除學籍甚至被追究法律責任等后果。2.本人已認真學習成都理工大學工程技術學院畢業設計指導手冊，已知曉學院對論文撰寫的內容和格式要求。3.本人

2、所提交的學位論文（題目： ），是在指導教師指導下獨立完成，本人對該論文的真實性、原創性負責。若論文按有關程序調查后被認定存在作假行為，本人自行承擔相應的后果。承諾人（學生簽名）： 20 年 月 日 照相機機殼模具數控編程與仿真摘要隨著當今機械行業的進步，機械的自動化程度越來越高，各種先進的機械自動化加工設備和數控工藝仿真給現代加工有了穩定的發展。隨著人們生活水平的提升，對產品的多樣美觀及實用性的需求，新開發產品的設計任務就交給了機械工作者。在設計中發現不合理的地方，合理設置模具的參數尺寸，以求設計出讓廣大消費者滿意的產品。設計的注塑模具需要滿足大量生產需要，也要求便于模具的生產加工。在模具的加

3、工過程中我們要注意幾點，一時合理選擇加工參數，二是保證模具的加工精度，三是是表面粗糙度，因此一定要保證模具的質量，制造出合格的產品來。關鍵詞：注塑模具 數控機床 CAM UG 加工編程- IV -AbstractNumerical control technology is of great significance and benefits, showing the industrial modernization of the strategic role, and has become a traditional machinery manufacturing industries to

4、 transform and enhance the implementation of automation, flexible, integrated production and an important means of signs. With the development of machinery industry, the degree of mechanical automation is higher and higher. With the improvement of people's living standards, the product diversity

5、 and practicality of the demand, the new product design tasks will be handed over to the mechanical workers. In modern life, people need to have more and more plastic products, and have higher requirements for the structure and technology of plastic products.Design of injection mold needs to meet th

6、e needs of a large number of production is also required for the production and processing of the mould. In the process of mold processing we should pay attention to several points, and sometimes a reasonable choice processing parameters, the second is to ensure the machining accuracy of the mold, a

7、nd the third is the surface roughness, so be sure to ensure the mold quality to produce qualified products.Keywords: injection mold numerical control machine tool UG CAM programming目錄摘要IAbstractII目錄III前言11 數控加工技術21.1 CAD/CAM技術的概念21.1.1 常用軟件的介紹21.2 數控概述31.2.1 數控機床31.2.2 數控機床特點31.2.3 數控機床的組成42 數碼相機外殼模

8、具設計52.1 數碼相機外殼零件模型52.2 用Mold Wizard 模塊進行模具設計52.2.1 分型前的準備62.2.2 塑件分型設計72.2.3 后續處理工作83 數碼相機外殼凸模加工103.1 毛坯的選擇103.1.1 數控加工工藝過程設計113.2 數控加工仿真123.2.1 加工前的準備123.2.2 加工參數設置133.2.3 軌跡仿真加工153.3 生成數控加工代碼163.4 機床實際操作加工173.4.1 機床的開機、回零操作173.4.2 首件試切加工174 照相機外殼凹模模加工184.1 數控加工工藝184.1.1 數控加工工藝過程設計224.1.3 數控加工刀具卡片2

9、34.2 數控加工仿真234.2.1 加工前的準備244.2.2 加工參數設置244.2.3 軌跡仿真加工274.3 生成數控加工代碼274.4 機床實際操作加工28總結29參考文獻30致謝31前言半個多世紀以來，因為相關技術的發展以及社會需求的不斷增加，數控技術得到的飛速的發展，當然這種技術加工幾個特點：1. 因為數控技術的全面所以加工時柔性好；2. 只要編程好數控程序自動控制系統工作人員的減輕勞動強度；3. 因為數控技術出錯率少所以生產率高；4. 高精度的機床以及機械控制生產工件的精度高；5. 自動化的數控機床很好的改善工人的勞動，當今市場和制造業的發展，消費者對產品很高的要求。傳統制造方

10、式生產的品無法滿現代工業以及需求者，對此，數控編程中的優化設計已是重中之重，模具設計與制造中的遇到的麻煩與不便，CAD/CAM技術已經成為了解決這些麻煩的有利技術手段。隨著CAD/CAM技術廣泛的使用，必定給模具行業帶來深遠影響，從而使生產產品的效率和利潤都有深遠的影響。這也就是本文利用UG造型設計與UG數控編程的研究范圍，意義在于以優化數控程序來得到最高的生產效率體現價值。本文是將UG軟件的功能數控加工技術與數控技術完美的結合，以實例重點講解Mold Wizard模塊、UG數控編程中各個參數，說明該參數意義，以及加工過程中各種參數的選擇。對照相機機殼模具設計的各個要求被表現出來。- 29 -

11、1 數控加工技術1.1 CAD/CAM技術的概念CAD/CAM是上世紀發展起來的計算機應用技術。計算機輔助設計和制造，簡稱CAD/CAM，以計算機為核心的技術手段，計算機處理數字，計算機處理圖形等信息。完成產品設計和制造時的每個步驟。1. 計算機輔助設計（CAD）它是指人和計算機相結合，計算發揮所長的設計方法。從思維理論角度看，人創造性進行思維的活動，以將設計方法通過綜合與分析轉換成計算機能夠處理的數學模型和解析其模型的程序。2. 計算機輔助制造（CAM）制造的過程中需要用計算機進行管理，也需要計算機進行設計，同時計算機進行還要進行有效控制。通常說來計算機輔助制造主要有以下內容；第一工藝設計主

12、要內容是確認零件的加工方法（加工工藝設計）；第二是根據工件尺寸參數對需要加工工件的數控編程（數控編程）；第三是機器人編程。加工順序以及所用設備。20世紀過后，計算機輔助工藝設計（CAPP）已逐漸形成相對獨立的技術分支。當選用NC（Numerical control數控）機床加工零件時，需要編制NC機床程序并導入程序，CAD CAM和兩者是相互依賴關系。計算機設計系統只能配合數控加工，才可全面的顯示其巨大優越性。另外，數控技術也只能通過計算機設計系統產生的模型才能發揮數控技術的效率。所以，在實際操作中二者很自然地結合起來，發展形成了計算機輔助設計與制造集成系統。一般來說，CAD/CAM系統指的就

13、是這類似的集成系統。在CAD/CAM系統中，設計和制造的各個階段都可利用公共數據庫中數據。1.1.1 常用軟件的介紹1. 隨著計算機技術的飛速發展，設計制造領域對新技術的需求。當前，機械領域所使用的CAD/CAM軟件都呈現出百舸爭流局面。當然只有及時選擇以下類型：（1）最新技術；（2）商品化程度高；（3）操作簡便；（4）功能豐富。上述CAD系統中表現出更為強勁的生存力。國外的CAD/CAM軟件相對國內軟件發展和改進比較好，開發以及應用的時間長，所以國外的應用技術走在前列。當前，國外優秀應用軟件如UG、Pro/E、Solidworks、MaterCAM等，已經占據了一部分的國內市場。本次的設計主

14、要用使用了UG。2. UG數控加工應用簡介因為UG具有穩定和強大造型的功能，所以使用UG可以設計出復雜曲線，也可以設計出復雜的曲面零件，曲面粗加工和靈活面的精加工也十分強大。它可靠的有效驗證功能使UG可以模擬零件加工的過程，模擬中不僅體現刀具和夾具的工作情況，也能檢查出刀具和夾具干涉和撞刀的情況，真實反映加工過程時每步的實際情況。1.2 數控概述1.2.1 數控機床Computer numerical control machine tools（數控機床）；是擁有有程序控制系統的機床。其數控裝置將控制的程序翻譯出來，然后合理并嚴格按照邏輯處理出來，數字代碼表示出來，然后通過信息載體導入設備。經

15、過計算后由裝置發出的控制信號，然后控制機床動作，按照圖紙要求的尺寸大小，將零件加工出來。1.2.2 數控機床特點1. 因為數控機床功能齊全適應性強，就算是單件工件的生產，也會游刃有余；2. 因為數控所以加工工件的精度高，加工時沒有主觀思想，穩定的機械設備保證工件質量；3. 多個獨立伺服系統可進行多軸聯動，以保證形狀復雜零件的加工；4. 數控車床的功能性應用靈活，有效的提高工廠的效率；5. 機床設備精度高，產品的合格率高，從而生產效率也相對提高；6. 自動化程度高，工作人員不需要一直照看設備，所以減輕了工人勞動強度；7. 因為減輕了勞動強度，現代化生產管理十分方便；8. 因為機床精度高，設備數控

16、技術復雜，相對的操作和維修要求高；1.2.3 數控機床的組成數控機床的結構如下圖1.1所示：圖1.12 數碼相機外殼模具設計2.1 數碼相機外殼零件模型照相機外殼結構相對比較簡單，在設計過程中，要求協調照相機外殼的外形尺寸，否則就會出現不搭配，外形設計的合理性是決定模具制造三個決定因素；復雜性、工藝性以及制造成本。圖2.12.2 用Mold Wizard 模塊進行模具設計利用UG Mold Wizard 模塊進行模具設計，確定好模具設計流程，以及型芯和型腔的相關知識，相機外殼模具設計流程如下圖2.1所示；圖2.1 Mold Wizard設計流程2.2.1 分型前的準備模具設計的第一步；將要做成

17、模具的零件成品文件導入UG，第二步；將照相機外殼模型進行初始化項目，第三步；設置單位為mm，如上圖2.1所示。這個模型是由UG的建模模塊所建立的，通過基本的造型命令，如參數化草圖、拉伸、倒角、圓角、抽殼、特征鏡像等命令即可實現。完成了數控加工，之后基本操作，要做工作是；1. 模具坐標系的創建。2. 確定產品收縮率。3. 確定模具工件的大小。模具坐標系的創建，在相機模具設計中是很重要的，因為調用產品模型必須和Mold Wizard中所用的模具坐標一樣，在導入產品時要通過 “按鈕”來調整WCS坐標位置，然后以模具坐標系定義。確定相機外殼的收縮率：因為熱脹冷縮，受熱加工得到的相機外殼，冷卻定型后的相

18、機外殼會偏小，所以在正確的設計中，需要把相機外殼的收縮量補償到相機外殼模具的理論尺寸中，才會制造出符合要求的相機外殼。通常在模具設計中；要求的塑件必須按設計手冊來大致確定塑件收縮率的數值，對于要求高的塑件，要按照嚴格的要求來測量確定塑件收縮率，同時也要在設計模具時要留有修正余量。所謂工件：即是指在零件外形的基礎上每個方向都增加了一定的尺寸，生成模具中的型芯、型腔的實體，在程序中預先定義的種子塊生成，種子塊是根據部件尺寸參數大小確定的長方體。2.2.2 塑件分型設計在本次設計中，取出澆注系統凝料的平面，為相機模具的分型面。因為分型面的位置及其形狀設計的影響，很大程度上決定相機模具的復雜性，與此同

19、時分型面不僅影響相機的復雜程度，也會影響模具質量和操作，因此分型面的重要性可想而知。分型面對相機模具影響還有以下幾個方面；模具結構、模具制造工藝、熔體的流動、外殼脫模分離。所以選用分型面時，要遵守以下幾點；1在最大截面處選擇分型面，方便相機外殼脫模；2動模一側保留型芯塑件，方便相機外殼脫模；3選擇的分型面不能影響到相機外殼的尺寸參數；4方便相機模具排氣、并簡化模具結構。1. 修補創建分型線對照相機外殼的進行修剪、修補通孔。并合并到上蓋中。鼠標單擊分型中的搜索分型線 “按鈕”，系統默認選取窗口視圖中的模型，其中自動創建的分型線，以及兩個轉角過渡點，窗口將會自動顯示搜索到如下圖2.2所示的分型線。

20、圖2.2 分型線2. 創建分型面在完成分型線和過渡點建構，曲線類型中選取拉伸按鈕，向x-y平面的四個不同方向拉伸或者點擊擴展面工具，拖動滑動條到適當距離，使分型面完成擴展及分割工作。然后將系統擴建到分型面，并跟隨引導線自動創建分型平面，與原的過渡曲面進行連接，合并成一張如下圖2.3所示的曲面。圖2.3 分型面3. 建構型芯與型腔當如圖2.3建立好分型面之后，使點擊抽取區域和分型線按鈕，檢查總面數型腔面加型芯；210= 73+ 137，因此可得設計正確合理。如果計算總數與結果不同，那就存在兩種可能；第一沒有修補修剪通孔，第二可能有創建空的區域，需重新進行修補創建分型線到創建分型面的操作，。如圖2

21、.4和圖2.5，是分割后得到的型腔和型芯。 圖2.4 型腔 圖2.5 型芯2.2.3 后續處理工作在UG Mold Wizard中將零件分型完成后，系統會生成凹凸模如下2.6圖所示，將凹凸模作裝配設計，設計六要點包括；1模架的組建支撐、2頂出機構、2抽芯機構、4澆口、5流道、6冷卻系統，這些零部件的選用和設計是注塑模具后續的處理工作。詳細的后處理工作在本文不再詳述。圖2.6 模具實體模型3 數碼相機外殼凸模加工3.1 毛坯的選擇相機外殼模具毛坯選擇模具鋼；大小規格為160mm×115mm×42mm，相機對模具材料的要求是：1. 對相機模具型腔表面的耐蝕性的要求；因為添加劑和

22、樹脂對相機模具都有腐蝕的作用，這種腐蝕使型腔表面出現幾種情況；1金屬溶蝕，2剝落，3表面狀況變壞，4塑件質量變差。所以必須要有高耐蝕性的要求，或是對相機模具型腔表面進行鍍鉻和鈸鎳工藝處理。2. 對相機模具型腔表面的耐磨性的要求；因為玻纖、無機填料及某些顏料，這些塑料熔體在模具型腔表面的流動產生摩擦。外殼表面的光澤度，外殼的精度，都更耐磨性有關。如果模具不耐磨，會使塑件損傷。3. 對相機模具的良好的尺寸穩定性的要求；因為在注塑成型時，高溫會使相機模具型腔的溫度達到300以上。高溫使材料微觀結構改變造成注塑模具尺寸的變化。熱處理過的工具鋼是最好的選擇。4. 對相機模具易于加工的要求；因為金屬材料的

23、模具，結構復雜不易加工，所以縮短生產周期、提高效率都是是有益于加工的，5. 對相機模具拋光性能好的要求 因為相機外殼表面必須有光澤和良好狀態，所以要對模具型腔表面進行拋光或者研磨。還有就是選用的鋼材不能含有粗糙的雜質和氣孔。6. 對相機模具受熱處理影響小的要求，一般要對相機外殼模具要進行熱處理，以提高髙硬度和耐磨性，但這種處理應使其尺寸變化很小。因此，最好采用能切削加工的預硬化鋼。在注塑模具生產中，模具材料還分軟模和硬模，軟模通常選用P-20預硬鋼，當然有的用相對便宜碳素鋼且是45號以上的，不過此類產能低；在硬模中我們不僅可以選擇不銹鋼420，也可以選擇H-13鉻鋼，因為硬鋼的韌性不足，所以我

24、們要熱處理，硬鋼的產能是軟鋼的兩倍。根據相機外殼模具對外觀以及產能的要求，本次設計選擇3Cr2Mo作為模具材料。因為模具加工時不僅受來自機床機械應力，也會受到巨大熱應力，所以我們對模具材料有很高的要求，比如高溫強度、熱疲勞穩定性、導熱性以及耐蝕性，所以3Cr2Mo是很好的選擇。3.1.1 數控加工工藝過程設計本次加工選擇FANUC-Oi數控系統，裝夾定位采用平口鉗夾緊機構，以銑床工作臺面作為定位面，用百分表和光電感應裝置進行工件的找正。以下是數控加工工序卡片表3.1和數控加工刀具卡片表3.2。表3.1成都理工大學工程技術學院產品 名稱零件 名稱圖號相機外殼模具凸模型芯01工序號數控程序號夾具名

25、稱使用設備FANUC-Oi91111001%10000數控91111工步編號工步內容刀具號背吃刀量主軸轉速進給速度備注1粗銑輪廓T013mm2900（r/min）200自動2精銑輪廓T020.1mm3400（r/min）500自動3精銑凹槽T030.2mm2400（r/min）80自動4精銑凸臺T041mm2900（r/min）200自動5曲面銑T050.05mm3900（r/min）500自動表3.2產品名稱數碼相機外殼注塑模具零件名稱模具型芯（凸模）工序號刀具編號號刀具規格刀具名稱加工方法刀角半徑1T01D6mm立銑刀型腔銑02T02D6mm立銑刀深度加工03T03D1mm立銑刀深度加工0

26、4T04D2mm立銑刀深度加工05T05D6mm球頭刀固定輪廓銑33.2 數控加工仿真使用UG進行仿真加工，數控編程的核心是刀位點的計算，因人工對數控加工刀位點不易計算。而UGCAM模塊就不會出現刀位不易計算的問題。利用UGCAD生成的三維產品造型，產品表面幾何信息表示的不僅完整，也符合數控編程對信息的要求，而UG對零件尺寸參數進行刀位點的計算。是以數據庫和文件傳輸格式，為信息集成和數據共享實現了基礎，所以利用UG，省去了人工的計算，提高加工效率，也省去人工計算的錯誤從未保證質量，降低成本。提供工作人員的工作效益。3.2.1 加工前的準備第一步打開UG，選擇打開加載相機外殼凸模部件第二步選擇創

27、建按鈕，選用直徑為6的4刃硬質合金刀具如圖3.1所示）第三步調整為幾何視圖單擊MCS按鈕，單擊建立工件坐標系、單擊按鈕指定部件、單擊按鈕指定毛坯（如圖3.2所示）。 圖3.1刀具參數 圖3.2 部件、毛坯3.2.2 加工參數設置1. 粗銑輪廓-型芯銑因為相機外殼模具型腔的加工量比較大，所以我們不僅要減小機床負荷，也要保證刀具的使用壽命，而采分層進給方式進行銑削加工，可以有效的解決問題。本次加工采用沿零件外形清除模型的加工方法，加工模具的大致外形。刀具選擇如下圖2.3所示，帶涂層的硬質合金銑刀，規格為6mm，轉速和進給速度見圖2.3，下刀方式選擇螺旋線進刀，每層切削深度設置為6 mm，進給百分比

28、為50%，粗加工刀具軌跡為下圖3.4。 圖3.3加工參數 圖3.4加工軌跡2. 精銑輪廓-深度加工輪廓模具的進行完型芯表面的粗加工過后，接下來是深度精加工，軌跡如3.5所示。本次精加工選擇硬質合金規格為6mm的涂層球銑刀，選擇主軸轉速為3900 r/min，進給速度控制在500 mm/min，最小切削深度設置為0.01mm，全局每刀深度設置為0.05 mm，部件側面以及底部面余量為0.1，如圖3.5。圖3.5 精加工刀具軌跡3. 精銑凹槽-深度加工輪廓依次加工之后對凹槽加工，圖3.6為深度精加工的軌跡。本次精加工選擇硬質合金規格為1mm的涂層球銑刀，選擇主軸轉速為2400 r/min，進給速度

29、控制在90mm/min，最小切削深度設置為0.01mm，全局每刀深度設置為0.05 mm，部件側面以及底部面余量為0.1。圖3.6 精加工刀具軌跡4. 精銑凸臺-深度加工輪廓粗加工型芯表面后對凸臺精加工，圖3.7為深度精加工的軌跡。本次精加工選擇硬質合金規格為2mm的涂層球銑刀，選擇主軸轉速為2900 r/min，進給速度控制在200mm/min，最小切削深度和全局每刀深度設置同上，部件側面以及底部面余量為0。圖3.7精加工刀具軌跡5. 曲面銑-固定輪廓銑在本次的型芯銑加工加工中，分層加工會留有階梯狀刀痕，所以不適合采用分層加工，我們可以選擇固定軸加工，并且分半精加工和精加工兩種方式精修曲面，

30、這樣可以降低模具的表面粗糙度，達到模具的要求。硬質合金規格為6mm的涂層球銑刀，轉速3900 r/min，進給速度300mm/min，刀具進給百分比為1%，采用與水平成45°或-45°往復式半精加工與精加工方式來加工型芯表面。圖3.8為精加工刀具軌跡；圖3.8 精加工刀具軌跡。3.2.3 軌跡仿真加工在“型腔銑”對話框操作欄中，單擊生成圖標，系統生成型腔銑的切削路線。在“型腔銑”對話框操作欄中，單擊確定圖標，系統彈出刀軌可視化對話框。選擇3D動態選項卡，如圖3.9所示，單擊播放圖標。如圖3.1模擬切削所示 圖3.9動態選擇卡 圖3.10模擬切削圖3.3 生成數控加工代碼利用

31、UG生成NC程序之后，我們必須要對NC程序進行詳細后處理工作，保證正確無誤，還要滿足設備的要求。最后，將后處理之后的程序導入設備加工。在FANUC系統下，利用仿真精加工程序。1.單擊后處理”圖標，系統彈出后處理對話框。2. 選擇機床并指定輸出文件，選擇“FANUC”后處理器，選擇輸出文件位置，單擊確定。3. 系統彈出“信息”窗口。 圖3.11 圖3.123.4 機床實際操作加工3.4.1 機床的開機、回零操作開機前的注意事項1. 操作人員不僅要熟悉的數控機床性能，也要熟悉操作方法。并且需要經機床管理人員同意后方可操作機床。2. 機床通電前，先檢查電壓、氣壓、油壓是否符合工作要求。3. 檢查機床

32、可動部分是否處于可正常工作狀態。4. 檢查工作臺是否有越位，超極限狀態。5. 已完成開機前的準備工作后方可合上電源總開關。開機、關機過程中的注意事項1. 嚴格按機床說明書中的開機順序進行操作。2. 先進行回機床參考點操作，建立機床做標系。3.4.2 首件試切加工首件試切加工準備工作及注意事項：1. 調試檢測好程序。試切必須進行空運行，確保程序正確無誤。2. 嚴格按工藝要求安裝夾具，并清掃雜物。3. 確保夾具定位夾緊正確。加工過程中不允許發生工件松動現象。4. 刀具在刀庫上的刀位號，必須要和程序刀號一樣。5. 嚴格按照工件坐標系對刀，設置坐標系6. 設置刀具補償值。7. 檢查冷卻液輸出通暢，流量

33、充足。8. 再次檢查所工件坐標系和刀具補償值是否正確。以上各項準備好后方可進行首件試切加工。4 照相機外殼凹模模加工4.1 數控加工工藝確定加工工藝路線、加工順序首先我們要認真分析零件圖，詳細分析加工時的工藝路線，并確定最高效率的加工順序。高效的加工順序樂意提高零件的加工質量，提高生產效率，降低加工成本，因此，根據零件圖可知；相機外殼模具加工順序為；第一步先外形輪廓開粗；第二步對表面大面積挖槽開粗；第二步對上一步進行精銑；第四步粗精加工中小形的槽。第五步加工孔系。選擇加工用的刀具。用于加工的刀具必須要適應數控機床的加工特點，刀具的選擇應遵循以下幾點原則：1. 需要加工型面形狀來選擇刀具的類型；

34、平面輪廓用平底立銑刀，曲面用球頭刀。2. 工件材料和加工要求來選擇刀具材料及尺寸（1）工件材料的切削加工性能和加工條件，抓住切削中主要矛盾，同時考慮成本來決定取舍，一般遵循以下原則：加工普通材料時我們用普通高速鋼；因為常規刀具材料不能滿足加工高硬質材料或精密，當此類加工精度有要求時，才選擇立方CBN刀片（氮化硼）和PCD刀片（聚晶人造金剛石）。人造金剛石的硬度可達6000-10000HV。材料的韌性、耐磨性、強度和硬度不能同時擁有，在選用刀具時，可根據工件材料來選擇刀具，首先是考慮刀具的耐磨性，崩刃就是要考慮刀具參數。如因為刀具的材料太大造成崩刃，才考慮刀具耐磨性的要求，選用韌性和強度較好的刀

35、具。通常情況下，低速切削過程不穩定，很容易出現生崩刃情況，最好選擇韌性強度好的刀具材料；高速切削溫度對刀具材料的磨損影響最大，應選用耐磨性較好的刀具材料。（2）刀具的尺寸選擇，環形銑刀銑削內槽底部時，由于槽底兩次進給路線需要搭接，起作用的刀具底刃半徑為Re=0.95*（R-r），式中的因數0.95是為了保證刀具微小磨損時仍能搭接而設置的保險因數。立銑刀的尺寸參數，推薦按下述經驗數據選取： 刀具半徑Rmin最小曲率半徑，所以R取值為（0.80.9）min。 銑刀的每刀加工深度H（1/41/6）R，以保證刀具有足夠的剛度。 加工通孔深槽時，選擇的刀具切削部分的長度為L=H+（510）mm。 加工外

36、型及通槽時，選取L=H+r+（510）mm（r為端刃圓角半徑）。 粗加工內輪廓時，銑刀最大直徑D可按下式計算：D=2（sin0.5-1）/（1-sin0.5）D1式中D1輪廓的最小凹圓角直徑（mm）；圓角鄰邊夾稱等分線上的精加工余量（mm）；1精加工余量（mm）；圓角兩鄰邊的最小夾角（°）。3. 根據從大到小的原則選取刀具尺寸如果被加工零件上的內輪廓角半徑min過小，為提高加工效率，可以選擇直徑大的刀具進行粗加工，再按上述要求選擇較小的刀具對輪廓上殘留余量過大的局部區域進行處理，然后再對整個輪廓進行精加工。合理選擇切削用方法、切削液、切削用量編程人員掌握切削用量和刀具的選擇原則，以保

37、證零件的加工效率，產品質量。發揮數控機床的優點，提高工廠效率和利潤。切削用量的大小對切削功率有明顯的影響，切削功率增大時切削力增，切削力增大時刀具所受到的力變大，所以刀具磨損增大、工件精度減小，都會使生產率下降，產品質量變差，所以我們需要選擇大小合理的切削用量，并編入程序單內。以下幾點是削用量選擇要點。（1）切削深度t。數控機床的剛度、工件材料剛度以及刀具剛度達到要求的前提下下，t等效于加工余量，提高生產率可以使用提高切削深度。但是t增大時，工作效率相對提高，所以零件的表面粗糙度會降低，所以最開始可以適當增大t提高效率，然后減小切削深度留出加工余量進行精加工。（2）切削寬度B。銑削寬度B，又被

38、稱為“步距”，是在一次進給中指銑刀切掉工件表層的寬度。通常銑削寬度B與刀具的直徑d成正比，和背吃刀量成反比。粗加工過程中，適當增大步距有可以增加加工效率。經濟型的數控加工過程中，平底刀取值范圍為；B=（0.60.9）；當我們徐州訥河圓鼻刀具加工時，刀具直徑D應扣除刀尖的圓角部分（r），所以d=D-2r，因此B取值范圍為；B=0.80.9d；當使用球頭刀具進行精加工時，當步距確定過后，加工過后工件的表面粗糙度要符合要求。并且生產效率也不能低于要求，所以要合理選擇步距。（3）進給速度vf，每轉進給量f，每齒進給量fz.粗銑時，因為要提高加工效率，節省時間，選擇進給量大小的要素也不一樣；結合工藝系統

39、剛性，我們選擇速度相對快的fz每齒進給量。當然我們要綜合考慮考慮刀齒的強度、容屑、切削層厚度是否能滿足對加工效率的要求。精銑時，因為進給量要選擇小一些；小的進給量能保證加工精度，保證表面粗糙度，f與表面粗糙度成正比關系，f小加工出來的表面粗糙度就越小，故半精銑和精銑時我們要合理選用f的大小值。以保證加工效率和加工質量因為數控銑床的兩個伺服電動機分別傳動主運動和進給運動，兩個運動之間沒有內在的聯系，因此無論按每轉進給量還是按每齒進給量fz選擇，最后都要計算出進給速度vf。vf與f及fz之間的關系是：vf=n =nZfz式中n銑床主軸轉速（r/min）；Z銑刀齒數。通常vf大小和表面粗糙度反比關系

40、，加工時vf大表面粗糙度月不理想，而取值過大的vf也不能滿足加工精度的要求，當然vf還要受工件材料和刀具來影響。vf的增大時可以提高加工速度從而提高生產效率。當然如果加工時對粗糙度的要求并不高時，vf可以適當增大些。修調開關也能進行調整。（4）主軸的轉速r/min。主軸轉速通常以切削速度來計算，計算公式；n=1000vc/d（mm）式中d刀具的直徑；Vc切削速度為m/min。（5）背吃刀量背吃刀量的選取主要根據機床、夾具、刀具和工件所組成的加工工藝系統的剛性、加工余量及對表面質量的要求來確定。 工件對表面粗糙度值有要求：Ra=12.5-25m時，加工余量較小時（56mm），粗銑一次就可以滿足要

41、求；加工余量較大的時候，動力不足，工藝系統剛性較差，我們可以進行兩次銑削。第一次的背吃刀量應該取大些，好處是可以避免刀具在表面缺陷層內切削，同時也可減輕第二次銑削進給負荷，有助于獲得較好的表面精度。通常粗銑鑄鋼或鑄鐵時，ap=5-7mm；粗銑五無硬皮的鋼料，ap=35mm。 工件對表面粗糙度值有要求；Ra=3.2-12.5m時，我們可以先粗銑，然后進行精銑。粗銑時ap的選擇同前述；需要留有0.5-1mm的加工余量，余量半精銑時切除。 工件對表面粗糙度值有要求；Ra=0.8-3.2m時，我們可以先進行粗銑，然后進行半精銑，左后進行精銑。半精銑時ap=1.5-2mm，精銑時ap=0.2-0.5mm

42、。表3.4 銑刀每齒進給量參考值工件材料每齒進給量fz （mm/t）粗銑精銑高速鋼銑刀硬質合金銑刀高速鋼銑刀硬質合金銑刀鋼0.100.150.100.250.020.050.100.15鑄鐵0.120.200.150.30表3.5 銑削速度的參考值表工件材料硬度（HBW）銑削速度vc （m/min）高速鋼銑刀硬質合金鋼低、中碳鋼22021-40801502252901536601153004259204075合金鋼22015355512022532510244080325425593060灰鑄鐵19021366615019026091845901603204.51021302. 切削液的選用原

43、則切削液效果因為不同，切削液不一樣而選擇，不同加工方法也會出現不同的情況，而不同的刀具材料和工件材料需要的切削液也不一樣，所以我們要綜合考慮的方式來合理選擇切削液，以下是選用原則。（1）在粗加工，因為的切削熱量多，高溫使刀具迅速磨損。此類加工通常采用以冷卻為主的切削液。切削速度低時，刀具主要是機械磨損，而因為切削速度低溫度不高，所以應該選擇潤滑刀具為主的切削液。硬質合金刀具的熱性好，熱裂敏感，可以不選用切削液，如采用切削液，有以下幾點；1必須連續2充分澆注。（2）在精加工，切削液的作用是提高工件表面加質量和加工精度。加工一般的鋼件時，我們可以分以下幾種情況：速度小于6.030m/min的時候；

44、選擇極壓切削油進行潤滑，也可以選擇百分之十到百分之十二的極壓乳化液，而這兩種潤滑液可以使刀具與工件的摩擦降低，預防積屑瘤影響工件質量。4.1.1 數控加工工藝過程設計數控加工設備的選用：這里選擇FANUC-Oi數控系統，裝夾定位采用平口鉗夾緊機構，以銑床工作臺面作為定位面，用百分表和光電感應裝置進行工件的找正。以下是數控加工工序卡片表4.1和數控加工刀具卡片表4.2。表4.1成都理工大學工程技術學院產品名稱零件名稱零件圖號相機外殼模具凹模模型芯01工序號程序號夾具名稱使用設備91111001%10000數控91111工步工步內容刀具號背吃刀量主軸轉速進給速度備注1粗銑輪廓T013mm3000（

45、r/min）250自動2精銑輪廓T020.1mm4000（r/min）1000自動3精銑凸臺T031mm2500（r/min）100自動4精雕文字T040.2mm3000（r/min）300自動5曲面銑T050.05mm4000（r/min）1000自動4.1.3 數控加工刀具卡片表4.2產品名稱數碼相機外殼注塑模具零件名稱模具型芯（凸模）序號刀具號刀具規格刀具名稱加工方法刀角半徑1T01D6mm立銑刀型腔銑02T02D6mm立銑刀深度加工03T03D3mm立銑刀深度加工04T04D1.2mm立銑刀深度加工05T05D6mm球頭刀固定輪廓銑34.2 數控加工仿真使用UG進行仿真加工，數控編程的

46、核心是刀位點的計算，因人工對數控加工刀位點不易計算。而UG CAM模塊就不會出現上述的問題。利用UGCAD模塊生成的產品三維造型包含了數控編程所需要的完整的產品表面幾何信息， 軟件可以根據導入零件尺寸參數進行刀位點的計算。統一的數據庫和文件傳輸格式礎， 為信息集成和數據共享實現了基礎，又能提高加工效率，也保證質量， 降低成本。4.2.1 加工前的準備第一步打開UG，選擇打開加載相機外殼凹模部件第二步選擇創建按鈕，選用直徑為6的4刃硬質合金刀具如圖4.1所示）第三步調整為幾何視圖單擊MCS按鈕，單擊建立工件坐標系、單擊按鈕指定部件、單擊按鈕指定毛坯（如圖4.2所示）。 圖4.1 刀具參數 圖4.

47、2 部件、毛坯4.2.2 加工參數設置1. 粗銑輪廓-型芯銑因為相機外殼模具型腔的加工量比較大，所以我們不僅要減小機床負荷，也要保證刀具的使用壽命，而采分層進給方式進行銑削加工，可以有效的解決問題。本次加工采用沿零件外形清除模型的加工方法，加工模具的大致外形。刀具選擇如下圖4.3所示，帶涂層的硬質合金銑刀，規格為6mm，轉速和進給速度見圖4.3，下刀方式選擇螺旋線進刀，每層切削深度設置為6 mm，進給百分比為50%，圖4.4為刀具軌跡。 圖4.3 加工參數 圖4.4 加工軌跡2. 精銑輪廓-深度加工輪廓模具的進行完型腔表面的粗加工過后，接下來是深度精加工，軌跡如3.5所示。本次精加工選擇硬質合

48、金規格為6mm的涂層球銑刀，選擇主軸轉速為3900 r/min，進給速度控制在500 mm/min，最小切削深度設置為0.01mm，全局每刀深度設置為0.05 mm，部件側面以及底部面余量為0.1，如下圖。圖4.53. 精銑凹臺-深度加工輪廓依次加工之后對凹槽加工，圖4.6為深度精加工的軌跡。本次精加工選擇硬質合金規格為1mm的涂層球銑刀，選擇主軸轉速為2400 r/min，進給速度控制在90mm/min，最小切削深度設置為0.01mm，全局每刀深度設置為0.05 ，部件側面以及底部面余量為0.1mm。圖4.6 精加工刀具軌跡4. 精雕文字-深度加工輪廓型腔表面粗加工之后，對文字采用深度精加工

49、。刀具選擇硬質合金帶涂層銑刀1.2mm，轉速2900 r/min，進給速度400mm/min，最小切削深度設置為0.1 mm，全局每刀深度設置為0.2mm，選取需要加工的側表面，部件側面余量為0，部件底部面余量為0，圖4.7為精加工刀具軌跡。圖4.7精加工刀具軌跡5. 曲面銑-固定輪廓銑在本次的型腔銑加工加工中，分層加工會留有階梯狀刀痕，采用半精加工與精加工方式精修曲面且固定軸加工，以模具的表面粗糙度，選擇硬質合金規格為6mm的涂層球銑刀，轉速3900 r/min，進給速度900 mm/min，刀具進給為2%，采用與水平成45°或-45°往復式半精加工與精 加工方式來加工型芯表面。圖3.8為精加工刀具軌跡。圖3.8 精加工刀具軌跡。4.2.3 軌跡仿真加工在“型腔銑”對話框 操作欄中，單擊“生成”圖標，系統生成型腔銑的切削路線。在“型腔銑”對話框 操作欄中，單擊 確定圖標，系統彈出刀軌可視化對話框。選擇“3D動態”選項卡，單擊 播放圖標。系統模擬實體切削。4.3 生成數控加工代碼利用UG生成NC程序之后，我們必須要對NC程序進行詳細后處理工作，保證正確無誤，還要滿足設備的要求。最后，將后處理之后的程序導入設備加工。在FAN