UG NX 12.0三维建模及自动编程项目教程 课件 任务4.1 拉伸凸模加工编程

03020104（1）任务介绍钣金模具成型零件是三轴数控加工的典型任务，其中拉伸凸模、凹模加工最为常见。本学习任务中的拉伸凸模具有钣金模具成型零件上的典型结构。通过完成拉伸凸模加工编程任务，学习模具成型零件粗加工、半精加工、精加工的常用方法及工艺流程，掌握使用工件、刀具材料库使加工参数设置自动化，提高编程效率和加工精度的方法。养成标准化、模块化的工作习惯，具有不断积累工作数据，完善工作流程高素质技术技能人才内在素养。图4-1-1拉伸凸模模型（1）知识目标NC加工助理。型腔铣的概念、参数设置和用法特点。拐角粗加工概念和参数。深度轮廓铣概念和参数。（2）技能目标能使用NC加工助理进行模型结构分析。能正确使用型腔铣操作进行零件粗加工和二次开粗加工。能使用拐角粗加工操作进行拐角去残料加工。基本能使用深度轮廓铣操作进行零件精加工。能从刀具库中调用刀具。培养学生运用数控加工相关标准，准确把握零件图纸要求，正确分析被加工部位的结构特点，结合数控加工工艺和数控编程知识，制定加工工艺流程，合理使用UGNX12.0型腔铣、拐角粗加工、深度轮廓铣等操作方法完成拉伸凸模零件成型面加工刀路的生成和验证。养成独立思考，善于积累、乐于创新的职业能力。NC助理可以在加工环境下对模型的平面或圆角面进行层、拐角、圆角、拔模四种形式的简单分析。工具按钮：加工环境下“主页”选项卡“分析”工具栏“NC助理”工具按钮，如图4-1-2。菜单项：【分析】→【NC助理】，如图4-1-3。NC助理命令激活后，系统弹出“NC助理”对话框，如图4-1-4所示。（1）NC助理概述（2）命令位置图4-1-2工具按钮图4-1-3菜单项图4-1-4NC助理对话框使用NC助理分析对如图4-1-5所示拉伸凸模的平面或圆角面进行层、拐角、圆角、拔模等简单分析（3）NC助理使用实例层分析拐角分析圆角分析拔模分析图4-1-5NC助理示例型腔铣操作是UGNX12.0对零件粗加工常用的刀轨生成方法，它根据被加工区域的形状，将切除区域沿Z轴分成多个切削层，逐层生成刀具轨迹。虽然型腔铣和平面铣的刀具轨迹都属于二维半，在切削模式、开始点控制、进退刀控制、拐角控制、避让几何、修剪边界、检查几何体等选项的含义及用法和平面铣基本相同，但在定义切削区域，切削层的方法上有一定的区别。选择“创建工序”工具按钮

，系统弹出“创建工序”对话框，在类型选择列表中选择“mill_contour”选项，工序子类型列表出现“型腔铣”按钮

。（1）型腔铣概述（2）激活方式型腔铣的子类型有型腔铣、插削、拐角粗加工、剩余铣、深度轮廓铣、深度加工拐角六种方式，如图4-1-6所示。其中，型腔铣、插削是用于开粗加工，其他选项都是用于半精和精加工。各子类型的用法如表4-1-1。（3）型腔铣操作子类型名

称说

明CAVITY_MILL通用的型腔铣操作，通过移除垂直于固定刀轴切削层材料，对轮廓形状进行粗加工。PLUNGE_ROUGH用于深腔模的插削加工。CORNER_ROUGH通过型腔铣对前道工序刀具处理不到到的拐角遗留材料进行粗加工。REST_MILL用型腔铣移除前道工序遗留的材料。ZLEVEL_PROFILE使用垂直于刀轴的切削层对指定壁进行轮廓加工，并可切削各层缝隙中遗留的材料。ZLEVEL_CORNER使用轮廓切削模式精加工指定层中前一个工序刀具无法触及的拐角图4-1-6型腔铣表4-1-1型腔铣子类型型腔铣加工所涉及的加工几何包括部件、毛坯、检查几何、修剪几何和加工区域，定义方法和项目三中方法一致。（4）型腔铣加工几何体类型在“创建工序”对话框中选择“型腔铣”按钮

，系统弹出“型腔铣”对话框，如图4-1-7所示。（5）型腔铣切削参数介绍图4-1-7型腔铣对话框切削层是平面铣、底壁铣、平面轮廓铣、型腔铣、深度轮廓铣、固定轮廓铣等切削方法中确定沿刀轴方向上加工范围的重要参数。切削层将整个切削范围沿刀轴方向按照一定方法分割成若干个层，这些层用大三角形和小三角形进行表示，这些三角形称作切削平面，系统会在每一个切削平面上生成一层刀具轨迹，所以有一个三角形就有一个切削层。切削层由切削深度范围和切削深度进行定义。如图所示，每两个相邻大三角形形成一个切削深度范围，小三角形表示切削深度，用户可以在一个型腔铣定义多个切削深度范围，每个切削深度范围只能指定一个切削深度。一般情况下部件表面区域如果比较平坦，则设置较小的切削层深度，如果比较陡峭，则设置较大的切削层深度。单击在“型腔铣”对话框中单击“切削层”按钮

，系统弹出“切削层”对话框，如图4-1-8所示。1）切削层图4-1-8切削层对话框切削参数是生成刀具轨迹中的最关键的参数，在操作主对话框中单击“切削参数”选项后按钮

，系统弹出“切削参数”对话框，如图4-1-9、4-1-10所示。通“切削参数”对话框，可以设置策略、余量、拐角、连接、空间范围、更多等多个选项。2）切削移动参数图4-1-9切削参数（1）图4-1-10切削参数（2）单击“非切削移动”选项后按钮

，系统弹出“非切削移动”对话框，如图4-1-11所示。通“非切削移动”对话框可以设置进刀、退刀方式，起刀点、预钻点、避让或刀路广顺参数。通常情况需要设置进退刀形式和转移/快速选项。3）非切削移动参数图4-1-11非切削移动参数在机械加工过程中为了提高加工效率，零件粗加工时通常使用较大直径的刀具进行切削，但这样会在零件的凹角处留下较多材料，为切除这些残余材料就需要进行二次加工，这也就是通常所说的拐角粗加工或残料加工。拐角粗加工是型腔铣的子选项，所以也可以使用型腔铣经过适当的参数设置达到拐角粗加工的效果，但直接选择拐角粗加工子类型会使设置过程变得更加简单。（1）拐角粗加工概述选择“创建工序”工具按钮

，系统弹出“创建工序”对话框，在类型选择列表中选择“mill_contour”选项，工序子类型列表出现“拐角粗加工”工具按钮

。激活命令后，系统弹出“拐角粗加工”对话框，如图4-1-12所示。（2）拐角粗加工操作激活方法图4-1-12拐角粗加工对话框在使用型腔铣或者拐角粗加工进行残料加工时，可以使用切削参数中的空间范围选项卡中相关选项控制生成刀具轨迹的范围。在型腔铣或拐角粗加工对话框中选择“切削参数”选项后的按钮

，系统弹出“切削参数”对话框，选择“空间范围”选项卡就可以设置相关选项，如图4-1-13所示。（3）切削参数—空间范围图4-1-13拐角粗加工切削参数深度轮廓铣操作是零件上陡峭曲面的高效精加工方法，它是按2D半方式生成刀具轨迹。（1）深度轮廓铣概述选择“创建工序”工具按钮

，系统弹出“创建工序”对话框，在类型选择列表中选择“mill_contour”选项，工序子类型列表出现“深度轮廓铣”工具按钮

。单击“深度轮廓铣”工具按钮激活命令后，系统弹出“深度轮廓铣”对话框，如图4-1-14所示。（2）深度轮廓铣操作激活方法图4-1-14深度轮廓铣对话框深度轮廓铣除了陡峭空间范围、合并距离、最小切削深度、公共每刀切削深度之外，还有切削参数中的“连接”选项卡，连接选项卡的含义如图4-1-15所示。其余选项含义和用法可参考型腔铣操作。这些特色选项的详细用法请参考任务4.2课前知识学习。（1）深度轮廓铣特色参数图4-1-15深度轮廓铣切削参数钣金模具成型零件是三轴数控加工的典型任务，其中拉伸凸模、凹模加工最为常见。本学习任务中的拉伸凸模具有钣金模具成型零件上的典型结构。通过完成拉伸凸模加工编程任务，学习模具成型零件粗加工、半精加工、精加工的常用方法及工艺流程，掌握使用工件、刀具材料库使加工参数设置自动化，提高编程效率和加工精度的方法。养成标准化、模块化的工作习惯，具有不断积累工作数据，完善工作流程高素质技术技能人才内在素养。如图4-1-16所示拉伸凸模零件，材料为45钢，其外形尺寸为130×130×41.5，毛坯为130×130×46.5的方料，要求生成粗加工、半精加工和精加工刀具轨迹。图4-1-16拉伸凸模（1）知识目标NC加工助理。型腔铣的概念、参数设置和用法特点。拐角粗加工概念和参数。深度轮廓铣概念和参数。（2）能力目标能使用NC加工助理进行模型结构分析。能正确使用型腔铣操作进行零件粗加工和二次开粗加工。能使用拐角粗加工操作进行拐角去残料加工。基本能使用深度轮廓铣操作进行零件精加工。

培养学生运用数控加工工艺知识及相关国家行业标准，准确把握零件图纸要求，对零件进行工艺分析和工艺方案设计，制定工艺流程，合理使用UGNX12.0的CAM常用曲面加工操作方法，按照设定的工艺流程完成拉伸凸模成型面的粗、半精、精加工数控编程。养成精益求精的职业素养，综合运用专业知识解决实际问题的专业能力。分析零件的极限尺寸：X方向极限尺寸130，Y方向极限尺寸130，Z方向极限尺寸41.5，所有凹圆角半径均为R3.2。零件中的水平面如图4-1-17所示，其它面为曲面或倾斜平面。（1）零件图纸工艺分析图4-1-17拉伸凸模水平面使用型腔铣进行整体粗加工。使用型腔铣进行去残料加工。使用拐角粗加工清理小拐角。深度轮廓铣精加工侧面。使用平面铣精加工底面。对部件的其余部分进行精加工。（2）零件加工工艺方案编排——参考使用自己熟悉的方法，进行模型分析，验证“（1）零件图纸工艺分析”中的参考数据，根据“（2）零件加工工艺编排——参考”的工艺提示，完善下表工艺方案的相关信息。（3）零件加工工艺方案编排——学生姓

名

班

级

学

号

零

件

名

称

材

料

夹

具

最

小

凹

圆

角

最大切削深度

机

床

序

号工序名称刀具刀具伸出长度切削速度进给率操作名称1

2

3

4

5

表4-1-2加工工艺方案—学生1）新建文件在“新建文件”对话框中选择“加工”标签页，“关系”选“引用现有部件”，“单位”选“毫米”，“模板”选“冲压模（基本功能）”，文件名使用：4-1_0，文件位置选G:\，要引用的部件为“4-1.prt”。（1）任务实施操作步骤——参考温馨提示：新建文件完成后，系统自动创建可以容纳30个刀具的刀架、包含部件作为其组件的装配、加工方法和名为1234的程序组。2）进行环境设置定义几何体。要求加工坐标系原点的绝对坐标为“0,0,43.5”，加工安全平面距离部件最高面15mm，部件几何体为4-1.prt，毛坯几何选用包容块，并在+ZM方向留2mm余量。创建刀具Mill20R3，刀具参数设置如表4-1-3所示，刀具材料为TMC0_00021。指定通用加工参数。打开“加工首选项”对话框，选中“操作”标签页下“在工序中自动设置”选项。温馨提示：使用“加工首选项”，系统能根据刀具材料、部件材料和刀具直径自动确定主轴速度、进给率和切削深度。命令位置：菜单项【首选项】→【加工】，系统弹出“加工首选项”对话框→“操作”选项卡

刀具类型|子类型位置直径下半径夹持器Mill20R3DieMold_Essen|MILLPOCKET_01

20mm3mmHLD001_00006表4-1-3Mill20R3参数3）使用型腔铣

操作创建部件粗加工工序。激活型腔铣操作后，操作父项按如图a）所示设置，切削参数设置如表4-1-4所示，其它参数均采用系统默认值，生成的刀具轨迹如图b）所示，仿真结果如图c）所示。序号参数名称参数值序号参数名称参数值1加工方法型腔铣4刀轴+ZM2切削模式跟随部件5步距50%刀具直径3切削深度3mm

图a）

操作父项

图b）

刀具轨迹

图c）

仿真结果表4-1-4型腔铣切削参数图4-1-18型腔铣4）创建刀具UGT0201_087。从铣床库中调用不可转位端铣刀UGT0201_087，放在POCKET_02刀槽内。编辑刀具参数，为刀具添加材料TMCO_00021（高速加工钛涂层）。5）使用型腔铣

操作创建剩余铣工序。生成的刀具轨迹如图a）所示，仿真结果如图b）所示。操作使用刀具UGT0201_087，其它父项步骤3）相同，名称输入restmill，切削参数的“空间范围”选项卡中“处理中的工件”选择“使用基于层的”，其它参数使用缺省值。在“进给率和速度”对话框中选择“自动设置”选项组下“设置加工数据”后工具按钮

，使用系统根据刀具材料自动设置的参数值。图a）

rest_mill刀具轨迹

图b）

rest_mill仿真结果图4-1-19剩余铣6）使用拐角粗加工

操作创建一个清除拐角余量的工序。从刀具库中调用可转位球刀UGT0203_059放在POCKET_03中，并赋予材料TMC0_00021。创建拐角粗加工

操作。操作的父项除了刀具外，其余选项和步骤5）一致。在“拐角粗加工”对话框“参考刀具”的选项组“参考刀具”选项在下拉列表中选择【UGT0201_087】。切削速度和进给采用系统自动计算的参数，其余参数使用默认值。生成刀具轨迹如图a）所示，仿真加工结果如图b）所示。图a）

rest_mill刀具轨迹

图b）

rest_mill仿真结果图4-1-20拐角粗加工7）使用底壁铣操作

进行底面精加工。在刀槽POCKET_04上创建刀具mill15r0，刀具直径15mm，夹持器选择HLD001_00006，刀具材料为TMC0_00021。创建底面精加工工序。父项选择如图a）。“指定的切削区底面”如图b），“壁几何体”如图c）。切削参数如表4-1-5所示，其它参数使用系统自动计算的值。生成的刀路如图d），仿真结果如图e）。图a）

操作父项图b）

切削区底面图c）壁几何体

图d）刀具轨迹图e）仿真结果序号参数名称参数值序号参数名称参数值1加工方法底壁加工5每刀切削深度02切削模式跟随周边6刀路方向向内3步距30%刀具直径7岛清根选中4底面毛坯厚度3mm8壁余量1mm表4-1-5底壁铣切削参数图4-1-21底壁铣8）使用深度轮廓铣加工

操作创建其它面精加工工序。创建精加工刀具。刀具类型为球刀

，刀具位置是POCK