第7章 Mastercam在模具中的应用实例,,7.1 腔体零件的数控加工 7.2 听筒凹模的数控加工 7.3 香皂盒面壳的凸模造型 与数控加工 7.4 香皂盒面壳的凹模制作,,7.1 腔体零件的数控加工,,如图7.1所示，为某腔体零件的零件图，材料为LY12（硬铝）技术要求:,,（1）Φ32+0.039、Φ36+0.039两阶梯孔要求樘孔2）2-Φ12+0.027、3-Φ12+0.027要求铰孔3）其余表面粗糙度Ra3.2图7.1 腔体的零件图,,7.1.1 工艺分析,,1．零件的形状分析,,2．数控加工工艺设计 （1）加工工步设置 （2）工件的装夹与定位 （3）刀具的选择 （4）编制数控加工工序卡,,表7.1 数控加工工序卡,,7.1.2 零件造型,,图7.2 二维数控加工的CAD模型,,7.1.3 数控加工自动编程,,1．定义刀具,,图7.7 所定义刀具的列表,,2．工作设定,,图7.9,,3．生成数控加工刀具路径 步骤1 钻Φ5mm中心孔 步骤2 钻Φ11.8mm的通孔 步骤3 钻Φ34mm的通孔 步骤4 镗Φ35mm和Φ36mm阶 梯孔,,步骤5 加工Φ12H7mm的8个圆孔 （1）钻中心孔： 依次捕捉8个Φ12mm圆孔的圆心作为钻孔中心点，选用Φ5mm中心钻。
2）预钻Φ11.8mm通孔： 选用Φ11.8mm的钻头，依次定义8个Φ12mm圆孔的圆心为钻孔中心点图7.20,,（3）对8个预钻孔铰削至尺寸Φ12H7： 选取8个圆孔的圆心作为钻孔中心点步骤6 粗铣直槽,,,图7.23,,步骤7 粗铣斜槽,,,图7.27,,图7.30,,步骤8 精加工直槽与斜槽,,图7.31,,图7.32,,图7.35,,步骤9 粗、精加工型腔,,图7.36,,图7.42 型腔挖槽粗、精加工的刀具路径,,4．执行实体切削模拟并后置处理生成NC程序,,图7.43 操作管理对话框,,图7.44 实体切削验证工具条,,图7.45 实体切削模拟的结果,,图7.47 后置处理所得的NC程序,,,7.2 听筒凹模的数控加工,,如图7.48所示为某机听筒凹模的零件图 图7.49所示为该零件的3D造型图材料为：45#钢 技术要求：曲面的表面粗糙度Ra1.6；拔模斜度3度；去除毛刺图7.48 听筒凹模零件图,,图7.49 听筒3D实体造型图,,7.2.1 工艺分析,,1．零件的形状分析,,2．数控加工工艺设计 （1）加工工步设置 （2）工件的装夹与定位,,图7.50 第二次装夹示意图,,（3）刀具的选择 （4）编制数控加工工序卡,,表7.2 数控加工工序卡,,7.2.2 零件实体造型,,1．构建基本实体 步骤1 设置工作环境 步骤2 绘制听筒外形曲线,,图7.55,,步骤3 创建拉伸实体,,图7.57,,2．创建曲面 步骤1 绘制曲面的线架曲线,,图7.59,,步骤2 创建扫描曲面,,图7.60,,步骤3 平移复制扫描曲面,,图7.62,,3．修剪拉伸实体,,图7.63,,图7.64,,4．创建听筒的耳机部分。
步骤1 绘制构图面辅助线,,图7.65,,步骤2 设定绘图构图面,,图7.66,,步骤3 绘制听筒耳机部分的圆,,图7.67,,图7.68,,步骤4 创建拉伸实体,,图7.70,,图7.71,,步骤5 修剪实体,,图7.72,,5．创建听筒话筒部分球体 步骤1 绘制旋转体曲线,,图7.73,,图7.74,,,,图7.75,,,,图7.76,,图7.77,,步骤2 创建旋转实体,,,,图7.78,,6．实体倒圆角,,图7.79,,7．创建零件实体,,图7.81,,7.2.3 数控加工自动编程,,1．粗铣上表面 这里采用φ12插削式铣刀对上表面执行插削式粗加工插削式曲面粗加工提供了两种下刀路径一种是NCI方式，使刀具沿着预先已生成的一个NCI文件投影在加工曲面上的路径作插削式加工，此方法较容易控制另一种是双向（Zigzag）方式，通过定义矩形网格，控制刀具在网格点位置做插削加工 本例采用双向插削方式图7.85插削粗加工实体切削仿真效果,,2．粗加工型腔（回转曲面与球面除外） 采用φ12插削式铣刀执行插削式粗加工步骤1 生成插削加工所参照的挖槽刀具路径步骤2 生成插削式粗加工路径图7.89,,图7.91 插削式粗加工参数设置,,3．粗加工球面 这里采用φ12键槽刀以曲面环绕等距精加工方式来实现球面的粗加工。
精加工上表面，使用R5球头铣刀，参照上步设置环绕等距参数半精加工模具型腔包括球面，使用R5球头铣刀，采用环绕等距精加工方式精加工模具型腔包括球面，使用R2球头铣刀，采用环绕等距精加工方式精加工型腔侧面，采用圆锥形球头立铣刀锥度为3度，采用外形铣削方式加工球面，采用R5球头刀使用环绕等距精加工方法 最后，仿真结果如图7.95所示图7.95 第一次装夹加工仿真结果,,第二次装夹粗/精加工听筒回转曲面，读者可以自己试着完成9．后处理,,,,图7.97 后处理生成的NC代码,,10．程序的传输与机床操作,,,7.3 香皂盒面壳的凸模造型与数控加工,,如图7.99所示为香皂盒面壳模型,进行该零件的造型以及凸模制作图7.99 香皂盒面壳模型,,,,图7.100 香皂盒面壳尺寸,,7.3.1 工艺分析,,1．零件的形状分析,,2．数控加工工艺设计 （1）加工工步设置 （2）工件的装夹与定位,,（3）刀具的选择 工件的材料为40Cr，刀具材料选用高速钢4）编制数控加工工序卡,,表7.3 数控加工工序卡,,7.3.2 零件造型,,1．绘制骨架线 步骤1 设置工作环境 步骤2 绘制底边骨架线,,图7.101 圆角绘制结果,,图7.102 镜像后的底边线,,步骤3 绘制前侧面的骨架线,,图7.103,,图7.104 修剪结果,,2．绘制基体 步骤1 绘制扫描曲面,,图7.105 扫描曲面结果,,图7.106 边界选取,,图7.107 扫描面绘制结果,,图7.109 实体保留方向,,图7.110 实体修剪结果,,图7.112 实体倒角结果,,3．实体抽壳,,,图7.113 抽壳参数设置,,图7.114 抽壳结果,,图7.115 等距线绘制,,4．存档 5．绘制止口,,图7.116 拉伸参数设置,,图7.117 止口生成结果,,7.3.3 模具加工曲面、曲线生成,,1．生成凸模所用曲面,,选择 / / / 命令。
选取肥皂盒面壳实体即可之后隐藏实体并删除外侧曲面，结果如图7.118所示2．按照塑料件收缩率放大凸模曲面,,选择 / 命令，窗口方式选取所有绘图区对象然后单击 作为收缩原点按照如图7.119所示设置收缩率参数，并单击 按钮结束图7.118 凸模曲面,,,,图7.119 收缩率参数设置,,3．绘制分型面 设置构图面为TOP，Z轴深度为0，绘制120×100矩形，矩形中心在坐标原点如图7.120所示，并在矩形左侧边中点P处打断该边然后选择 / / / 命令串连上步所绘矩形和底面边界线内侧等距线作为截面边界单击 / 生成分型平面图7.120 分型面边界矩形绘制,,图7.121 分型面绘制结果,,4．生成止口与曲面相交处边界线,,选择 / / 命令，选择止口顶面与曲面交界边生成曲线7.3.4 凸模加工刀具路径生成,,1．工件设定 2．粗加工刀具路径生成,,步骤1 粗加工分型面 采用Φ20直柄波纹立铣刀粗加工去除大部分余量，预留1.5mm半精和精加工量图7.127 分型面粗加工刀具路径生成,,,,图7.128 模拟切削结果,,步骤2 粗加工型芯面 采用Φ16直柄球头铣刀粗加工去除大部分余量，预留1.5mm半精和精加工量。
图7.130 窗选型芯曲面,,,,图7.134 加工模拟效果,,3．精加工刀具路径生成,,步骤1 采用Φ20直柄立铣刀对分型面、止口侧面部位进行精加工步骤2 精加工止口顶面,采用Φ20直柄立铣刀轮廓铣削方式加工步骤3 半精加工型芯曲面图7.141 切削模拟效果,,图7.142 曲面加工选项设置,,步骤4 精加工型芯曲面图7.146 加工模拟效果,,图7.147 曲面加工选项设置,,,,图7.151 加工模拟效果,,4．后处理,,图7.153 后处理得到NC程序,,5．加工操作 利用机床数控系统网络传输功能把NC程序传入数控装置存储器或者使用DNC方式进行加工操作前把所用刀具按照编号装入刀库，并把对刀参数存入相应位置，经过空运行等方式验证后即可加工7.4 香皂盒面壳的凹模 制作,,7.4.1 工艺分析,,1．数控加工工艺设计 （1）加工工步设置,,（2）工件的装夹与定位,,（3）刀具的选择,,工件的材料为40Cr，刀具材料选用高速钢4）编制数控加工工序卡,,表7.4 数控加工工序卡,,7.4.2 零件造型,,1．零件原型的生成,,2．模具加工曲面生成,,步骤1 生成凹模所用曲面 根据上步所做零件实体模型，生成凹模所用曲面。
选择 / / / 选取所做肥皂盒面壳实体并单击 结束，,,然后隐藏实体并删除内侧曲面图7.154 凹模曲面,,步骤2 按照塑料件收缩率放大凸模曲面选择 / 窗口方式选取所有绘图区对象，选择完后单击 然后点选 作为收缩原点，按照图7.155所示设置收缩率参数图7.155 收缩率参数设置,,步骤3 改变原点位置调整构图面为FRONT，选择 / 窗口方式选取所有绘图区对象选择完后单击 然后点选 作为镜像轴按照图7.156设置镜像参数图7.156 镜像参数设置,,图7.157 镜像结果,,7.4.3 模具加工刀具路径生成,,1．工件设定 2．粗加工刀具路径生成,,,,图7.164 模拟加工结果,,3．半精加工刀具路径生成,,,,图7.169 模拟加工结果,,4．精加工刀具路径生成,,,,图7.174 模拟加工结果,,5．加工操作,,。