《注塑模具数字化设计与智能制造》 课件 5第1讲 凹模零件的编程加工

项目五

模具主要零件的加工及智能制造技术应用

任务一

凹模零件的编程加工宁波职业技术学院王正才注塑模具数字化设计与智能制造能力目标

能力目标1.掌握CAM软件编程加工方法和技巧。2.掌握数控加工中心的使用方法。3.掌握模具主要零件的加工工艺。4.掌握模具智能制造加工单元中工业机器人的调试。5.掌握模具智能制造执行系统MES的使用6.掌握三坐标测量机的测量方法。知识目标知识储备能力目标

知识目标1.熟悉模具主要零件、电极的加工原理。2.熟悉模具零件加工自动编程、加工刀具、走刀路线、去除余量等知识。3.熟悉机床结构原理及机床的使用方式。4.熟悉模具智能制造加工单元的运行流程。5.掌握模具智能制造单元内各加工设备的连接方式与操作要求。6.熟悉运用三坐标等测量设备和工具控制模具零件加工精度的方法。知识目标知识储备能力目标

知识目标

模具生产属于单件生产，不同于批量生产造性的模具设计、数控编程、生产准备具生产管理复杂、难度大。现代模具生、机械加工套模具基本上都是新产品，都要进行创、装配及试模修改等几个过程，因此模CAD/CAM/CAE集成应用的基础上，建立以工艺管理为中心的科学管理体制，编制合理的工艺文件并组织实施，重视生产链前端（设计）、中端（加工）的能力开发，重视工序质量的控制与设备管理，以提高模具生产率、缩短模具交货周期、降低模具生产成本、提高模具质量水平。知识目标知识储备能力目标

知识储备一、凹模零件的编程加工知识目标知识储备

模具零件加工工艺规程的制定步骤包括：在制定模具零件加工工艺规程之前，应详细分析模具零件图、技术条件、结构特点、以及该零件在模具中的作用等；制定模具零件坯料的制造方法；初拟工艺路线，注意粗、精加工基准的选择，确定热处理工序，划分加工阶段。在拟定工艺方案时，应拟定几个可实施的工艺方案进行分析比较，选择其中较合理的方案，并根据实际情况进行相应的调整。能力目标

知识储备一、凹模零件的编程加工知识目标知识储备

一份合理的工艺编制文件，能给模具生产成本的控制与产品质量带来良好的影响。编制工艺文件的基本原则就是“快”、“好”、“省”，并贯穿于编制的始终。根据自己的人力、物力基础和客户提供的数据或图纸的要求，尽快地编制切实可行的工艺文件，制造出高品质的模具产品。能力目标

知识储备一、凹模零件的编程加工知识目标知识储备

(1)“快”

要求在最短的时间内编制出耗时最短的工艺文件。

①工艺员要熟知本单位的机床设备加工能力及工人技术水平，最好亲自操作过每一台机床，对加工过程十分了解，以适应模具零件复杂性与特殊性的要求，应做到拿到一份图纸，就能够很快地确定最佳加工流程。

②确定合理的最小加工余量。

③由于模具零件多为单件或小批量生产，工艺卡片不可能像批量产品那样的仔细、详尽，但要力求一目了然，没有遗漏。

④对于加工过程中需要的夹具、量具、辅助工具等优先选用通用装备，如有特殊要求应当先行设计，提前做好准备。能力目标

知识储备一、凹模零件的编程加工知识目标知识储备

(2)“好”

要求工艺员能够编写出最合理、最佳的工艺文件，预防处理加工过程中可能出现的问题，这也是衡量一个工艺员是否优秀的标准之一。

①严格区分粗精加工工艺。

②运用预处理工艺措施。

③适当地留出加工基准。

④来用专业术语。能力目标

知识储备一、凹模零件的编程加工知识目标知识储备

(3)“省”

要充分节约人力、物力及财力、提高生产率。

①运用机械加工工艺学和统筹学的观点，提高单位生产效率。对于模具之类的单件小批量产品，采用集中工序加工的原则，尽量安排在一台机床上加工，充分发挥数控机床的效用，缩短工艺流程，这样可减少装夹、识图、计算等重复劳动时间，减少转序交检的时间，提高生产效率。

②对每台机床加工的工时定额要有充分的估计，能快加工的尽量不采用慢加工的机床，能粗加工解决的就不上精加工机床，有利于保护机床的精度和使用期限，节约成本。能力目标

知识储备二、凹模加工工艺编制知识目标知识储备

(3)“省”

要充分节约人力、物力及财力、提高生产率。

①运用机械加工工艺学和统筹学的观点，提高单位生产效率。对于模具之类的单件小批量产品，采用集中工序加工的原则，尽量安排在一台机床上加工，充分发挥数控机床的效用，缩短工艺流程，这样可减少装夹、识图、计算等重复劳动时间，减少转序交检的时间，提高生产效率。

②对每台机床加工的工时定额要有充分的估计，能快加工的尽量不采用慢加工的机床，能粗加工解决的就不上精加工机床，有利于保护机床的精度和使用期限，节约成本。能力目标

知识储备二、凹模加工工艺编制知识目标知识储备

型腔加工工艺表如表5-1-1所示。序号加工方式（轨迹名称）加工部位刀具名称刀具直径刀角半径刀具长度刀刃长度主轴转速（rpm/min）进给速度（mm/min）切削深度（mm）加工余量（mm）程序名称1型腔铣型腔D12R0.5120.57035600035000.350.151C2型腔铣型腔D8R0.580.570351200025000.100.152C3深度轮廓铣虎口D8R0.580.570351200025000.080HK14底壁铣虎口D101007035800050000HK25深度轮廓铣型腔D8R0.580.570351200025000.080HK36深度轮廓洗型腔D4R0.540.570351200025000.050XQ17底壁铣型腔D4R0.540.570351200050000XQ28精铣壁型腔D6R3637035800020000.10LD表5-1-1凹模加工工艺表能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备1.编程加工准备

（1）在Windows系统中选择【开始】|【程序】|SiemensNX12.0|NX12.0命令，进入UGNX12.0初始界面，如图图5-1-1所示。图5-1-1NX12.0初始界面能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备1.编程加工准备

（2）在【主页】工具条中单击【新建】按钮，弹开【新建】对话框，新建一个文档，将前面设计完成导出的型腔文件导入，具体操作如图5-1-2所示。图5-1-2型腔文件的导入图5-1-2型腔文件的导入能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备1.编程加工准备

（3）选择【主页】|【所有应用模块】|【特定工艺】|【注塑模工具】中【创建方块】命令，如图5-1-3所示。。图5-1-3创建方块能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备1.编程加工准备

（4）选择【编辑】工具条中选择【移动对象】命令，将型腔上表面中心点移至绝对坐标处，并使工作件的长方向为X方向、短方向为Y方向，如图5-1-4与5-1-5所示。点击包容块删除，再进行坐标系的移动，最终的样子是，X轴为长方向，Z在工件表面。图5-1-4移动对象图5-1-5移动后坐标能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备1.编程加工准备

（5）先修改一下几何体的透明度，再把几何体复制到一个图层备份，再利用【删除面】命令补上镶件孔、顶杆孔等删除一些暂时不加工的东西，如图5-1-6所示。图5-1-6补面过程及结果能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备1.编程加工准备

（6）工件分析。选择菜单命令【分析】/【测量距离】，得到待加工区的集合特征信息，零件顶平面和底面的最大距离为35，外形尺寸为100*100*35，测量型腔最小曲率、最小尺寸。

（7）在【文件】工具条中单击【加工】按钮，弹出【加工环境】对话框，选择合适的加工配置模板，单击【确定】按钮，如图5-1-7所示。能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备图5-1-7加工环境能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备1.编程加工准备（8）打开工序导航器资源条，如图5-1-8所示。图5-1-8工序导航器能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备1.编程加工准备

在【导航器】工具条中单击【几何视图】按钮，在MCS_MILL中双击，弹【MCS铣削】对话框，指定MCS为【绝对-显示部件】，设定安全距离为30，如图5-1-9所示。图5-1-9MCS铣削设置能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备1.编程加工准备

（10）在【工序导航器-几何】双击WORKPIECE,弹出【工件】对话框，如图5-1-10所示。图5-1-10铣削几何体能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备1.编程加工准备

（11）在【铣削几何体】对话框单击【选择或编辑部件几何体】按钮，弹出【部件几何体】对话框，选择型腔，然后单击【确定】按钮退出对话框，如图5-1-11所示。再点击【毛坯几何体】对话框，类型里面选择包容块，，如图5-1-12所示。图5-1-11部件几何体图5-1-12包容块能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备1.编程加工准备

（12）选择【创建程序】命令，创建程序文件夹4个，如图5-1-13所示。。图5-1-13创建程序文件夹能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备1.编程加工准备

（13）在【主页】工具条中单击【创建刀具】按钮，弹出【创建刀具】对话框，设置刀具的创建类型和名称，单击【确定】按钮，弹出【铣刀-5，参数】对话框，设置刀具几何参数，然后单击【确定】按钮退出对话框，D12R0.5的刀具操作如图5-1-14所示。能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

图5-1-14D12R0.5的铣刀参数设置能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备1.编程加工准备

（14）参考上一步操作创建D10R0.5、D4R0.5、D6R3把刀具，D6R3刀具几何参数如图5-1-15所示。图5-1-15D6R3刀具几何参数能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

2.编写加工型腔铣程序

编写轮廓粗加工程序

（1）在工具条中单击【创建工序】按钮，弹出【创建程序】对话框，将【类型】设置Mill_contonr，【程序】选文件夹1，【刀具】选D12R0.5，【几何体】选WORKPLECE,【方法】选METHOD,如图5-1-16所示。能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备图5-1-16创建工序能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

2.编写加工型腔铣程序

编写轮廓粗加工程序

（2）弹出【型腔铣】对话框，将【切削模式】设置为【跟随周边】，【步距】设置为【%刀具平直】，【平面直径百分比】设置为75，【每刀的公共深度】设置为【恒定】，【最大距离】设置为0.35，如图5-1-17所示。能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备图5-1-17型腔铣能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

（3）单击【切削参数】设置参数，如图5-1-18所示。图5-1-18切削参数能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

（4）单击【非切削移动】设置参数，如下图设置。

（5）单击【进给率和速度】设置参数，如图5-1-19所示。图5-1-19非切削移动、进给率和速度能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

（6）创建“型腔铣”工序，单击【指定切削区域】，设置切削区域。（完全开粗时可不用选择加工区域）如图5-1-20所示。图5-1-20切削区域示意图能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

（7）单击【生成】按钮，生成刀路，如图5-1-21所示。图5-1-21刀路轨迹示意图能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

刀路生成后，我们需要参考加工后是什么样子的，就需要用到刀轨确认功能，如图5-1-22和图5-1-23所示。图5-1-22刀路仿真选择能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

刀路生成后，我们需要参考加工后是什么样子的，就需要用到刀轨确认功能，如图5-1-22和图5-1-23所示。图5-1-23刀路仿真检查确认能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

3.编写深度轮廓铣程序

（1）现在先加工虎口的侧壁。创建【深度加工轮廓】工序，将【陡峭空间范围】设置为无，【合并距离】设置为3，【最小切削长度】设置为为1，【每刀的公共深度】设置为【恒定】，【最大距离】0.08，如图5-1-24所示。能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

3.编写深度轮廓铣程序图5-1-24深度轮廓铣设置能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

3.编写深度轮廓铣程序（2）单击【切削层】设置参数，默认设置。（3）单击【切削参数】设置参数，如图5-1-25所示。图5-1-25切削参数设置能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

3.编写深度轮廓铣程序（4）单击【非切削移动】设置参数，如图5-1-26所示。（5）单击【进给率和速度】设置参数，如图5-1-27所示。图5-1-26非切削移动设置图5-1-27进给率和速度设置能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

3.编写深度轮廓铣程序（6）单击【指定切削区域】，设置切削区域，如图5-1-28所示。图5-1-28切削区域示意图能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

3.编写深度轮廓铣程序（7）单击【生成】按钮，生成刀路，如图5-1-29所示。图5-1-29刀路轨迹示意图能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

4.编写平面铣（底壁铣）加工程序

（1）现在加工的是虎口平面。创建【面铣削区域】工序，将【切削模式】设置为【跟随部件】，【步距】设置为【%刀具平面】，【最大距离】设置为60，【毛坯距离】设置为3，【每刀深度】设置为0，如图5-1-30所示。能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

4.编写平面铣（底壁铣）加工程序图5-1-30面铣削区域设置能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

4.编写平面铣（底壁铣）加工程序（2）单击【切削参数】设置参数，如图5-1-31所示。图5-1-31切削参数设置能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

4.编写平面铣（底壁铣）加工程序

（3）单击【非切削移动】设置参数，如图5-1-32所示。

（4）单击【进给率和速度】设置参数，如图5-1-33所示。图5-1-32非切削移动设置图5-1-33进给率和速度设置能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

4.编写平面铣（底壁铣）加工程序

（5）单击【指定切削区域】，设置切削区域，如图5-1-34所示。图5-1-34切削区域示意图能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

4.编写平面铣（底壁铣）加工程序（6）单击【生成】按钮，生成刀路，如图5-1-35。图5-1-35刀路轨迹示意图能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

5.编写滑块接触面精加工程序

（1）深度轮廓铣程序加工适用于陡峭面的半精加工或精加工。（可参考该章节的第三步深度轮廓铣程序）具体操作如下。选择深度轮廓铣来加工陡峭面和竖直面。先选择加工区域，如图5-1-36所示。当陡峭面有圆弧时，在切削层选择最优化，如图5-1-37所示。为了减少跳刀，在切削参数里面的切削方向选择往复，如图5-1-38所示。图5-1-36选择切削区域图5-1-37切削层最优化图5-1-38修改切削方向能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

5.编写滑块接触面精加工程序

（2）设置加工部件底部余量为0.05。为了保证加工精度，所以把余量里面的公差改为0.005。为了减少抬刀，选择对部件进刀，图5-1-39所示。再设置一下进退刀，和刀具切削速度，如图5-1-40所示。图5-1-39设置切削余量及连接方式图5-1-40设置进退刀和进给率图5-1-46刀路轨迹能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

5.编写滑块接触面精加工程序

（3）接下来加工型腔的平坦面，参考第四步平面铣编程程序，先选择切削区域，选择加工刀具D10R0.5的刀具，设置切削模式，设置毛坯厚度和每层切削深度，如图5-1-47所示。设置加工精度和进退刀方法，如图5-1-48所示。图5-1-47基本参数设置图5-1-48设置公差和进退刀方法能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

5.编写滑块接触面精加工程序

（4）点击刀路生成按钮。如图5-1-49所示。图5-1-49刀路轨迹能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

5.编写滑块接触面精加工程序

（5）平面加工不干净处进行处理，因平面角落地方平刀加工不干净，所以用球刀进行清除，用固定轮廓铣进行清除。首先创建固定轮廓铣命令，如图5-1-50所示。选择加工区域，如图5-1-51所示。设置修剪边界，如图5-1-52所示。选择驱动方法使用区域铣削。如图5-1-53所示。图5-1-52修剪边界设置图5-1-50创建固定轮廓铣命令图5-1-51选择加工区域能力目标

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5.编写滑块接触面精加工程序(6).设置驱动方法中区域铣削参数，将驱动设置中非陡峭切削模式设置为往复，切削方向设置为顺铣，步距设置为恒定，最大距离设置为0.07，步距应用在部件上。如图5-1-54所示。图5-1-53驱动方法的选择图5-1-54区域铣驱动方法设置能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备6.设置切削参数，设置余量中的加工精度，如图5-1-55所示。设置非切削移动中进刀方式的设置，如图5-1-56所示。最后设置进给率及速度，如图5-1-57所示生成加工程序，如图5-1-58所示。图5-1-55切削参数设置图5-1-56非切削移动设置图5-1-58生成加工程序图5-1-57进给率和速度设置能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

7.编写流道加工程序

（1）先进入建模环境。开始正式编程前，当时把工件复制了一个放到图层（Ctrl+L）里面，现在把那个零件显示，这个零件隐藏。点击曲线功能卡里面的直线命令，选择流道圆弧的圆心，做一条直线，用来加工流道。如图5-1-59所示。图5-1-59做一条直线能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

7.编写流道加工程序

（2）隐藏原来的体，显示加工的体，进入加工模块。选择二维加工里面的精加工壁命令，如图5-1-60所示。图5-1-60[精铣壁]命令选择能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

7.编写流道加工程序（3）命令介绍如图5-1-61所示。先指定部件部件（设置要加工的线和加工的最高面），选择刀具相对于加工线的位置，具体设置如图5-1-62所示。再点击指定底面，设置加工最低面，如图5-1-63所示。图5-1-61[精铣壁]命令介绍图5-1-62加工曲线及加工起始面设置图5-1-63加工结束面设置能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

7.编写流道加工程序

（4）在切削层里面设置每刀高度，在非切削移动里面设置进退刀。如图5-1-64所示。设置每次抬刀高度和切削速度如图5-1-65所示。图5-1-64每刀切削深度和进退刀设置图5-1-65抬刀高度和切削速度设置能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

7.编写流道加工程序（5）点击生成刀轨按钮，如图5-1-66所示。图5-1-66刀路轨迹能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备

8.程序模拟仿真对编写的程序进行模拟仿真是检验程序正确性最为直观快捷的方法，编程人员可通过NX12.0附带的程序仿真功能检验程序的正确性。具体的操作如下。（1）先把程序顺序排好，再选择所有的程序后右击，在弹出的快捷菜单中选择【刀轨】|【确认】命令，如图5-1-67所示能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备图5-1-67刀轨排序能力目标

知识储备三、凹模加工程序编程知识目标知识储备