游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程
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塑料注射模的同步设计系统摘要 :传统上,塑料注射模设计一般以线性的方式进行。 这种线性的工艺过程中,有些设计活动可以同时进行,因此形成了一个长期的循环过程。但是由于不同的步骤设计缺乏协调性和设计者之间的相互沟通。因此错误是不可避免的。通过分析模型过程和模型设计中模件的设计,在当前模型设计基础上,本文章提出了同步设计系统(SDS)。SDS主要包括下列功能: (1)设计者之间可以通过使用客户机/服务器技术实现设计者之间的相互联交流;(2)提供当前的设计状况和背景资料,并为下一步的设计提出可行性方案;( 3 )找出不同的设计者之间的不同点,提出解决这些争议的意见,以便这项任务能给在同一时间被不同的专家设计(4)不断地检查模型设计模件以保持设计的一致性。而且SDS系统能够在模型设计过程中减少人为的错误。因此,SDS系统的开发能够缩短产品研制周期和减少开发费用,使产品尽快投入市场。关键字: 同步设计系统(SDS) 并行工程 网络技术和注射模具设计。 1、简介 塑料模具的设计是为了生产出不同的塑料产品。传统上,塑料注射模的设计通常由人工绘图,随着CAD技术的出现,近来计算机辅助注射模的设计(计算机辅助设计)技术也不断的发展。IMOLD 1 就是第一个这样系统,它所需的时间是通常设计时间的80%。系统提供不同的模型,而每个模型又是由不同的模件组成,即填料、滑块、浇口道、型芯、型腔、型机体、凸模、注射机和通气孔。设计者通常可以同时运用这些模件。由于一些辅助元件设计必须同时进行,因此这种线性的设计方法效率较低。当两个或更多设计者同时对同一模具的辅助元件进行设计时,而协调性和相互之间的沟通只是口头上的,这样效率较低和极易出现错误。因此信息的交换是必要的23,而一个自动的设计监控系统当然也是必不可少的。 最近并行工程结合产品设计和相关的工艺过程,已成为一种有条不紊的设计方法,得到支持并已被运用于生产之中,这种方法缩短设计时间,降低产品开发成本,并且改进产品质量 4.曾经前人使用过的设计方法在此系统中已被使用5.新的报告也将并行工程用于注射模型设计过程。Lee et al 提出一个当前的模具的概念设计6。不过这个概念,因设计过程仍然是线性的,所以知识库和数据的分享都受到限制。而且,在实际应用中并没有被承认。其他研究如建立在注射模具设计基础上的CAD知识库系统已不断的发展789 10。 但是这些报导工作却有以下几点被限制: 他们仅有当前的设计规章和知识。在线形方式中很多功能被限制。 虽然单用户允许使用此系统,但是多个用户在不同的位置同时存取使用这些系统进行处理则是不允许的7。 设计者之间缺少相互的结合,即设计者需要经历整个设计过程。这不同于公司的实际后产情况,在这里任务被分配给不同的专家同时做。 他们只集中于特别的部分,例如过程设计8局部设计和整体设计9。 因此,他们不能处理复杂的注射模具设计。通过分析模具的设计过程,这篇文章在IMOLD系统的基础上不断研发和实施,得到了当前注射模具设计的新方法同步设计系统(SDS)。 2、当前的模具设计过程 随着全球化的发展,产品面临的压力不断增长,因此产品应尽快进入市场,模具设计中,分工合作已成为发展趋势。 模具设计过程可以定义为以下几点。 (1)相关模型:一对模型(例如Pmodule-x. Pmodule-y)如果一个模件所需的信息通常是来自另一个已存在的模件,则称相关模型。信息要求一个完整的输出量转移或者只描述部分的转移量,他们通常在此系列方面运用。如图1(a)所示。 (2)独立模型:一对模型如果其中一个模件的信息量与另一个无关或者要求同时完成一对模型则称为独立模型。图1(b)显示了独立模型Pmodule-x和Pmodule-y (3)其它模型:这是一个决策者(参阅图1(c)。由图(1)可以看出相关模型串行连接而独立模型则是并联堆积。 注射模型设计程序的分解展示了它的独立性和相互依靠特性。 IMOLD系统有10个设计模件:数据准备、浇注系统、分型系统、模具底部,滑块设计、顶出装置设计、冷却系统、注射系统、标准件设计和排气系统设计。每一个操作都有一个具体的部分设计。这些设计模件的先后顺序关系如图2中所示。 3、在装配过程中各部分之间的树形关系。 一个注射模型是几个附属组件通过配合被连结起来。在IMOLD里,一个动态的装配树形结构用来描述并且组织模具设计。如图3所一个组装树的模型示例,它显示了起动在一模型设计给一部分中,整个结晶器装置树创造每节点的零内容。 模件被使用和那些附属装配的通讯记者和/或组成部分被建立,在装配树过程中的他们的通讯记者节点被充满。 在模型设计过程中,我们为了决定模型设计在并行工程中下一步是什么,因此了解模型设计当前的善是十分必要的。在装配树中机械装置的不断增加,提供了动态的模具设计。 在我们的方法中,模具设计状况设计通过核对装配树中结点的情况不断的检索,要先前关系的基础上提出下一步或者数步之后的方案。如图2所示的图表。 4、同步设计系统 本文章提出了同步设计系统(SDS)能够在计算机辅助注射模型设计方面达到一致性,SDS的整体结构如图4所显示。SDS占有一个接口,四个主要功能和数据库。 四个主要功能是知识功能,协调功能,监控功能和网络功能。 (1)界面 设计者使用SDS通过界面来实现。SDS系统不断发展以便仅仅通过对SDS的提供就能完成注射模具设计过程。设计者可以使用他们自己的电脑终端机(主机)通过此界面进行设计和相互之间的交流。 (2)网络功能 为了使不同地方的设计者能够同时进行工程设计协作。SDS对不同的用户提供了有效的联系。网络设备将执行这项任务,网络设备使用服务器/客户技术使不同的用户之间可以进行相互联系。客户/服务器主要功能是使工艺过程相互在独立的机器上运行。一台服务器能同时向多个客户提供服务并且控制他们的共享资源、数据和信息的入口。附在物理网络上的设备都有主机和IP(网际协议)地址。IP是整个传输控制协议/网际协议(传输控制协议/网际协议)协议重点的。TCP将信息通过局域网的IP地址传送给不同的主机(主要是指客户机) (参阅图5)。SDS可以通过Inthernet传给不同的计算机和不同的用户从而被不断的使用。例如,设计者希望设计顶出装置,但是部分模件尚未运行就可对所要求的部分模件对网络发出请求,则网络就会把它寄给所需的要的设计者。之后模件将被设计,前设计者将会得到部分模件已经被其他设计者完成的信息,以便更好的利用。 (3)知识功能 随着降低模具设计者的专业化趋势的发展,SDS一个主要目标是向没有经验的设计者提供信息。 因此SDS主要提供关于当前的设计问题和文献资料,同时提供了专家指导,而这个指导是关于整个设计过程的。例如,一个设计者登录后,SDS将会通知将他/她当前的实际水平,即模件是否已被其他设计者完成,和根据当前的模具设计过程向他/她提供下一步的可行方案。与在数据库里的静态数据不同,SDS里的信息具有自动更新的性能;即它通过模型设计过程自动产生新信息。计算机辅助设计的关键是能够及时的为模型设计提供信息,SDS不仅仅提供了信息,而且SDS利用知识库给那些设计者智能化的帮助。 (4)协调功能 现实公司的实际情况中,那些任务在相同的时间分配给不同设计者。而分工合作最关键的因素是设计者之间的协调性,它可以减少人为的错误。例如,两个设计者可能同步设计相同的模件。其中一设计者在当前模型设计过程中,由于母模件不能被执行,可能选择执行水平较低的子模件(低水平)处理。而以上面则会引起冲突的上升。因此,SDS能够检查冲突和提出冲突的解决办法,使不同模型设计模件和不同的设计者相互协调。首先,SDS将判断哪个模件必须被首先执行和哪个模件可以被同时做。根据当前模具设计处理,母模件必须被首先执行,子模件能被不同的设计者同时在不同的主机上完成。其次,如果一个模件是修改,相关的子模件就必须被更新。例如,任何模具库相关参数据的改变都需要设计者重新进行滑块设计和顶出装置的设计。第三,如果一些设计者正在进行模件的设计,SDS将会同其他的设计者相互协调。换句话说,SDS能够提供设计模件的次序并且保持模件适合单个设计者,并提供适合多个设计者的设计次序以保持他们设计结果的一致性。而协调功能将支持此项功能。(5)监控功能 SDS对全部模具在整个期间设计问题进行评论。SDS对模型设计进行周期性的核对,以保持模件的一致性,以便SDS能提供最新和最及时的信息给不同的设计者。例如,SDS向设计者报告模件有哪些被其他设计者完成,或者哪些模件已被其他设计者修改。SDS通知设计者可以下载已被完成的模件或者更新相关的模型,因此SDS向设计者提供了监控信息。这个功能由监控设备来完成。 (6)在SDS的网络数据库 一个网络数据库在结构设计过程中能够提供相当多的帮助。因此,SDS也提供一个网络数据库。一个网络数据库由全球数据库即许多当地的数据库通过一个数据接口程序组成。(a)全球数据库里的数据对全部需求都来说都十分清晰,任何意见都很容易修改并适合新的需求都。应用者所需的普通数据。并行设计模型设计过程被存储在全球数据库中。 (b)短暂的信息,例如在运行分析中间产生的结果一般是储存在本地数据库中。SDS存储模具的当前状态信息设计最初产品信息存入本地数据库,本地数据库能够对最新的设计数据的立即录入。四个设备与数据库相互作用。网络设备帮助设计者在模具期间相互交流;知识设备帮助设计者正确地选择设计模件;协调设备提供了所选择的模型之间的协调;监控设备不断地检查正在运行的模件。这四个设备之间是相互联系并且是相互作用以达到计算机辅助注射模设计的一致性。这四个设备活动的顺序如图6所示。网络设备可以被任何设计者随时使用。当设计者登录并且想要选择设计模型时,提供智能化帮助。设计者选择模件之后,协调设备提供不同模具设计的冲突察觉和提出解决冲突的办法和不同模具设计的相互沟通,监控设备周期性的检查模型设计模件。 5、示例 下列例子是一个底盘的模型设计。设计者起初使用IMOLD系统而且SDS系统也同时进行。 由SDS提供建议/指示在IMOLD(见图7)基础上屏幕上显了整个设计过程。设计者A在主机上下载了产品模型后,SDS将会提出下一步进行数据准备的建议,当这个模件的完成时,则下一步可进行的设计是浇注系统或者分型系统。设计者A选择分型系统。与此同时,设计者B在主机B上开始浇注系统和模具其体的设计,SDS就会告诉A浇注系统和模具基体已被另一设计者进行设计。设计者A则可更新总装配,然后去下载那两个已被设计的模件(如图8a所)。当前状况下,SDS建议设计者A进行滑块设计或者顶出装置的设计,若模具的边缘具有空刀槽,则设计者A将进行滑块设计。但是在执行之后,设计者A若查明滑块设计在模架之外(如图8b所)。因此,设计者A可通过SDS寄电子邮件给设计者B(如图7)。设计者B得到电子邮件后,修改模具和基本部分。根据SDS 指示,设计者B应寄给A一个改进后的滑块设计。因此,如图8所示,在主机A中不断的更新数据,最后设计者A依照SDS指示进行冷却系统的设计。同时,其它设计者也将注射系统、排气系统在不同的计算机上完成。这时,设计 者A更新那些装配树下载其他模件,最后在主机A上完成模具的装配,如图8d所示。 在没有SDS的情况下即设计以线的方式的模具运行IMOLD和注射模的并行设计比较的结果如下,结果分别如图9a和图9b所示:没有SDS系统时,总设计时间是2920小时,当用SDS时,总设计时间是1630小时,节省了44.2%。6、结论 模具同步设计是有利的,其中最关键的是能够更进一步缩短设计时间,因此并行设计过程已经被提出使用。SDS的监控系统设计已经被开发,引导设计者在不同模具设计领域的专业化,并同时适用于整个模具的装配。SDS通过设计者的努力和保持模具设计的一致性,以达到模具设计工作可以分配给不同专家同时去做。设计者在不同的地方对于工程设计可以相互协作。一个简单的例子表明并行设计过程已经被完成,并且设计时间与传统的线性设计实践相比较能够显著缩短。7、参考文献1. k.S. Lee, J. Y. I-I. Fuh, Y. F. Zhang, A. Y. C. Nee and Z. Li. IMOLD: An Intelligent Plastic Injection Mold Design and Assembly System. The proceedings of the 4th International Conference on Die arid Mould Technology. 4-16 June, Kuala Lumpur, Malaysia, 30-37 (1997).2. R.Fruchter, K. Refiner, L. Leifer and C. Toye. VisionManager: A computer environment for design evolution capture. GE: Research and Application 6, 1, 71-84 199$3. F. Kimura, H. Suzuki, B. Mosey and T. Yamada. Modeling information in design background for product development support. Annals of the CIRP 45, 1,141-144 (1996).4. M. E. McGrath. Setting the FACE in Product Development: a guide to Product And Cycle-time Excellence. Butterworth-Hdeinemann, Boston (I996).5. Harvey Maylor and Ray Gosling. The reality of concurrent new product development, Integrated Manufacturing Systems. 9/2, 69-76 (1998).6. R. S. Lee, Y. M. Chen and C. Z. Lee. Development of a concurrent mold design system: a knowledge-based approach. Computer Integrated Manufacturing Systems. 10, 287-307(1997).7. C. K. Kwong and G. F. Smith. A Computational System far Process Design of Injection Moulding: Combining a Blackboard-Based Expert System and a Case-Based Reasoning Approach. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 14, 350-357(1998)8. V. B. Gerdes, D. Webb and C. Chassapis. Concurrent Engineering Approach to Injection Mold Design and Fabrication. ANTEC. 1111-1116 (1994).9. Y. J. Huh and S. G. Kin. A Knowledge-based CAD system for concurrent product design in injection moulding. International Journal of Computer Integrated Manufacturing. 4, 209-218 (1991).10. H. Kim. Development of a Computer-Aided Concurrent Design System for Mechanical Design. The International Journal far Manufacturiug Science & Production. 1,121-132 (1998). 13游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程总 计:毕业论文 48 页表 格:插 图:指导教师:评 阅 人:完成日期:游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 1 目录 摘 要 3 ABSTRACT.4 第一章 绪论 .5 1.1 数控背景 5 1.2 设计研究内容 5 1.3 主要研究方法 6 1.4 数控技术在模具制造中的优势 6 1.5 模具与数控加工的关系 7 第二章 游戏机手柄及其注模的分析 .8 2.1 游戏机手柄分析 8 2.1.1 游戏机手柄的性能分析 .8 2.1.2 游戏机手柄的材质分析 9 2.2 手柄注模的加工表面分析 10 2.2.1 模具成型部件材料的选用 10 2.2.2 注塑模具的材料分析 10 2.2.3 注模的加工表面分析 .10 第三章 模具工艺的制定 12 3.1 毛坯的选择 12 3.1.1 毛坯的形状和尺寸的选择 .12 3. 1.2 毛坯的类型选择 .12 3.1.3 毛坯的余量确定 12 3.2 定位基准的选择 13 3.3 模具表面加工方法的选择 .13 3.4 工序的安排 13 3.4.1 机械加工工序的安排原则 .14 3.4.2 加工余量的确定 14 3.4.3 工具的选择 15 第四章 UG 软件编程相关操作 .16 4.1 UG 软件模具模拟加工简介 .16 4.2 定工序尺寸 16 4.3 加工前准备 .16 4.3.1 进入 UG NX 9.016 4.3.2 创建几何体 .17 4.3.3 创建加工刀具 .18 4.3.4 创建加工方法 .19 4.4 粗加工 .20 4.5 半精加工 .27 4.6 钻后表面定位孔,扩孔,铰孔 .29 4.7 半精加工模具 .35 4.8 精加工 .37 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 2 4.8.1 精加工模具外表面 .37 4.8.2 清根 .39 4.9 后处理及代码输出 .40 4.9.1 零件仿真加工的后处理 .40 4.9.2 加工工单的生成 .41 结论 42 参考文献 44 致谢 44 附表 1: 45 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 3 摘 要 随着人们物质生活的提高,塑料制品在生活中的比重越来越大,而注塑模具在塑料 制品的制作中起着重要的作用,它直接影响着塑料制品的质量,生产效率和成本。游戏 机手柄作为广大游戏爱好者的使用工具,是一种典型的塑料制品,制造游戏机手柄的注 塑模具成了本课题的研究对象。 本文主要介绍了数控加工在模具中的应用,利用数控编程软件 UGNX9.0 完成了游戏 手柄注模外壳的数控加工编程具体操作。由此我们首先对游戏手柄注塑模具成型部件的 结构特征和工艺进行了仔细的分析,然后确定了一套合理的加工方案,加工方案要求简 单、合理,操作方便,并能保证零件的加工质量。通过对游戏手柄注模外壳的加工工艺 分析之后,将会选用铣床来进行加工,此次研究数控铣床的编程选用自动编程方式进行。 本课题的研究不仅是对专业学习的一个阶段性总结,也是对国内外科技前沿的重视 和理解,让技术能为人类的发展做出有意义的贡献。 关键词 : 游戏手柄注模 数控加工 数控编程 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 4 Abstract With the improvement of peoples material life, plastic products are more and more important in life, and injection mold plays an important role in the production of plastic products, it directly affects the quality, production efficiency and cost of plastic products. The console handle is a kind of typical plastic products, and the injection mold of the handle of the game machine has become the research object of this subject. This paper mainly introduces the application of NC machining in the mold, and uses the NC programming software ug NX to complete the NC machining program of the game handle injection mold shell. From this we first analyzed the structure characteristics and process of the game handle injection mold parts, and then determined a set of reasonable processing scheme, the processing scheme requirements simple, reasonable, easy to operate, and can ensure the processing quality of the parts. After the analysis of the processing technology of the shell of the game handle injection mold, the milling machine will be selected for processing, the research of CNC milling machine programming and automatic programming. The research of this topic is not only a phased summary of professional learning, but also the emphasis and understanding of the frontiers of science and technology at home and abroad, so that technology can make a meaningful contribution to the development of human. Key words : Game handle injection mold; CNC machining; CNC programming 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 5 第一章 绪论 激烈的市场竞争要求产品研制生产周期越来越短,传统的加工设备和制造方法已难 于适应这种多样化与复杂形状零件的高效、高质量加工要求。因此,近几十年来,能有 效解决复杂、精密、小批多变零件加工问题的数控加工技术得到了迅速发展和广泛运用, 使制造技术发生了根本性的变化。数控加工技术涉及数控机床加工工艺和数控编程技术 两方面,高效、高速和高精度是数控机床技术发展的目标,零件加工的程序的编制是实 现数控加工的重要环节,数控编程所追求的目标是如何更有效地获得满足各种零件加工 要求的高质量数控加工程序,以便充分发挥数控机床的性能,获得更高的加工效率和质 量。基于注塑模具与数控加工的发展与结合,以及市场的需要,开展了本次关于“游戏 机手柄注塑模具成型部件数控加工编程”的毕业设计课题,在满足于市场需求的基础上 实现对数控加工技术更上一个台阶,对于它的发展前景也是非常广阔的。 1.1 数控背景 数控技术是数字控制(NC,Numerical Control)技术的简称, 它是一种用数字化 的信息(数字、字母和符号)对某一工作过程进行可编程的自动控制技术。它是数控技 术的载体。它是相对于模拟控制而言的。 数控机床是指应用数控技术对机床加工过程进行控制的机床。具体地说,凡是将刀 具相对于工件的移动轨迹和相关的工艺信息用代码进行编程,然后送入数控系统经过数 字运算、处理,并通过高性能的驱动单元控制机床的刀具与工件的相对运动,加工出所 需工件的一类机床即为数控机床。 1.2 设计研究内容 1.重点解决的问题 (1)分析并制定该部件的数控加工工序,并完成其数控程序的编制; (2)进行程序的后处理配置,进行数控加工的仿真并生成加工工单。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 6 2.研究的主要方面 (1)注塑模具的产业现状与发展趋势。 (2)对模具结构进行分析,绘制零件工程图。 (3)研究并制定该部件的数控加工工序。 (4)模具零部件数控加工程序的编制。 (5)用后处理器对数控加工程序的后处理。 (6)数控加工后置配置,对数控加工程序仿真并生成工单。 1.3 主要研究方法 (1)利用 UG 的制图模块生成工程图。 (2)在数控加工模块下,利用型腔铣对模具进行粗加工和二次开粗。 (3)利用深度轮廓加工方法对陡峭面进行半精加工和精加工。 (4)用固定轴轮廓铣对非陡峭面进行半精加工和精加工。 (5)平面铣和面铣对平面进行粗加工,半精加工和精加工。 (6)利用后处理器对数控程序进行后处理和仿真。 (7)程序经过验证后生成加工工单。 1.4 数控技术在模具制造中的优势 1.加工效率高 利用数字化的控制手段可以加工复杂的曲面。而加工过程是由计算机控制,所以零 件的互换性强,加工的速度快。 2.加工精度高 同传统的加工设备相比,数控系统优化了传动装置,提高分辨率,减少了认为误差, 因此,加工的效率可以得到很大的提高。 3.劳动强度低 由于采用了自动控制方式,也就是说加工的全部过程是由数控系统完成,不像传统 加工手段那样繁琐,操作者在数控机床工作时,只需要监视设备的运行状态。所以劳动 强度很低。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 7 4.适应能力强 数控加工系统就像计算机一样,可以通过调节部分参数达到修改或改变其运作方式, 因此加工的范围可以得到很大的扩展。 5.仿真与反馈分析 与仅是被动执行运动指令的传统加工相比,数控加工到能够“感知”机床的温度、 振动、能耗等工作情况并加以调整和控制,在线测量工件尺寸、刀具破损和预测刀具寿 命,以及防止刀具和运动部件干涉,甚至为操作者进行语音导航或发送短消息。为确保 数控加工过程的正确性,在数控加工之前对加工程序进行验证是一个十分重要的环节。 1.5 模具与数控加工的发展趋势 1.数控技术是用于加工模具的一种方式。 在制造模具的众多工序中,进行模具的加工是最重要环节,模具的精度决定了加工 出来的产品的精度,而在传统的机械加工中,其技术性能远远落后于数控加工,在数控 加工中,不仅可以提高加工产品的效率,也可以提高产品的质量。 随着工业领域对产品质量的要求普遍提高,促使模具制造向更高方向发展,而与之 密切相关的数字化设计、数字化制造、数字化管理、数字化生产流程成为现代模具制造 必不可少的技术手段。数字化制造将成为模具制造的主流趋势。速度和精度是数控加工 的两个重要技术指标,它直接关系到加工效率和产品质量。采用数控多轴加工技术加工 模具成为主流趋势。在行业装备数字化趋势下,由于模具产品高精度、高效率加工的需 求越来越高,采用多轴加工模具将日趋普遍,模具制造将朝着高速度、高精度化发展。 而多轴数控加工技术将朝向高精、柔性、高速、复合和多元化的方向发展,模具制造将 走向多品种、少批量生产时代。模具制造将有多台机床合理组合,配有更加灵活、开放 的定位夹具,配有完整的机具、刀具数控库,有完整的数控柔性同步系统、质量监测控 制系统。运用自适应控制技术,自动编程技术,自诊断功能,实现模具制造的智能化和 自动化。数控机床的通信功能将进一步加强,系统更具开放性。专门运用在模具制造领 域中的软件将得到快速发展,并向着网络化、集成化和智能化的方向发展。将有更多的 产品建模、设计分析、加工管理、信息管理工具。加工过程实现自动修正、调节与补偿 ,实现在线诊断和智能化故障处理。模具制造的相关数控设备、系统将向超薄型、小型 化发展。数控系统将综合计算机、多媒体、控制系统等多学科技术。数控技术在模具制 造中的应用将更加普遍,更加主流,更加成熟。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 8 第二章 游戏机手柄及其注模的分析 2.1 游戏机手柄分析 2.1.1 游戏机手柄的性能分析 下面为游戏机手柄的产品图,如图 2-1 所示,就此图对游戏机手柄进行简单的分析。 图 2-1 游戏机手柄产品图 1.使用性能分析 要使产品得到使用者的青睐,在使用中必然要具备以下优点: 使用起来轻便。 外观质量精度要好,光滑而美观。 抗腐蚀能力强,不易被老化。 耐疲劳,硬度和抗冲击强度高。 具有良好的电绝缘性。 2.加工性能分析 对于加工方面而言,需要考虑以下因素: 加工工艺要简单化,不要过于复杂。 加工易成型。 机械性能良好,便于热处理。 成本低。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 9 2.1.2 游戏机手柄的材质分析 基于对游戏机手柄的使用和加工性能的综合考虑,初步选择用塑料作为游戏 机手柄加工的材料,下面将对三种典型的塑料材质进行比较,最终选择合适的材 质,如表 2-1 所示: 表 2-1 三种常见工程塑料的特点比较 塑料 优点 缺点 应用 高密度聚乙烯 (HDPE) 1、 密度小 2、 耐酸碱及有 机溶剂 3、 介电性能良 好 4、 成本低、成 型加工方便 1、 胶结和 印刷困难 2、 自熄性 差 机器罩、盖、 机床低速导轨、滑 道、工具箱、日用 品等 丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯(ABS) 1、 机械性能良 好,热性能尚好,硬 度高,表面易镀金属 2、耐疲劳和抗应力开 裂,冲击强度高 3、耐酸碱等化学性腐 蚀 4、价格较低 5、加工成型良好,修 饰容易 1、 耐气候 性差 2、 耐热性 不够理想 机器罩、盖、 手电钻壳、风扇叶 轮、半导体、电话 和电视机壳体等。 聚丙烯(PP) 1、 刚硬有 韧性。抗弯强度 高,抗疲劳、抗 应力开裂 2、 质轻 3、 在高温 下仍保持其机械 性能 1、在 0 摄氏度 下易变脆 2、不耐气候 化工容器、 管道、片材、泵叶 轮、法兰、接头、 绳索、汽车配件。 经过对比,丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)更符合游戏机手柄材质的要求,故选 择它作为其注模加工材质。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 10 2.2 手柄注模的加工表面分析 2.2.1 模具成型部件材料的选用 在选材方面,注塑模具成型部件对材料的使用性能和加工性能方面有如下一 些要求: 1、 强度、刚度、韧性、硬度和耐磨性等机械性能良好。 2、良好的耐磨蚀性。 3、良好的耐热性和耐热疲劳性能。 4、较小的热膨胀系数。 5、良好的塑性和切削加工性能 。 6、良好的热处理和表面处理性能。 7、良好的表面雕刻及抛光性能。 2.2.2 注塑模具的材料分析 游戏机手柄是塑料制品,一般选用 45 号钢作为游戏机注模材料,因为它的淬透性 较低,良好的耐磨性,它的机械性能可以满足游戏机的要求,如表 2-2 是 45 号的一些 特性。 表 2-2 45 号钢的特性分析 45 号钢 特点 淬透性低,硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板 性质 密度 7.85g/cm3,弹性模量 210GPa,泊松比 0.269 化学成 分(主 要含 Fe) C:0. 420.50% Si:0 .170.37% Mn:0 .500.80% P: 0.040% S: 0.045% C :0.2 5% N :0.2 5% Cu : 0.2 5% 热处理 退火或正火处理,淬火后 500-650的高温回火 硬度 调质硬度 HRC20HRC30;钢淬火硬度 HRC55HRC58 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 11 2.2.3 注模的加工表面分析 1.注塑模具成型部件的表面精度 模具制造精度应比制品零件精度高 24 个等级,所以先计算出制品的精度,再确 定模具表面精度。游戏机手柄的材料选择为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS) ,由于手柄的 总体轮廓尺寸为 204mm149mm,长度尺寸确定为 204mm,可由表 2-3 中数据得到游戏机 手柄的精度要求。 表 2-3 塑料制品的精度等级和公差数值表 建议采用的精度等级塑 料 品 种 高精度 一般精度 低精度 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS) 3 4 5 精 度 等 级 1 2 3 4 5 6 7 8 尺寸范 围 (mm) 公 差 数 值 (mm) 20025 0 0.41 0.56 0.82 1.10 1.64 2.20 3.30 模具在加工生产中,为了降低成本,在满足使用条件的基础下,一般选用低精度。 由表 2-2 选用一般精度等级 4 级,故其公差数值为 0.82mm。查标准公差等级数值表可知, 制品公差在 IT8IT9,因此确定模具的加工等级为 IT6IT7。 2. 注塑模具成型部件的表面粗糙度 注模的表面粗糙度视不同的情况而定,除了考虑使用要求外,还要考虑外表美 观。一般而言,模具制品的表面粗糙度为 Ra0.021.28um,模腔的表面粗糙度数值 应为制品的一半,即 Ra0.010.63um。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 12 第三章 模具工艺的制定 3.1 毛坯的选择 3.1.1 毛坯的形状和尺寸的选择 游戏机手柄注模大部分加工面为方形曲面,考虑到表面加工的复杂性,选用材质为 板料,这是因为板料具有加工余量小,经济性好等特点,且成本低。故毛坯选择一件方 板料,根据游戏机手柄的尺寸要求,选择毛坯的尺寸为 451mm321mm111mm。 3. 1.2 毛坯的类型选择 1.铸件:适用于形状复杂的毛坯。 2.锻件:适用与强度较高,形状较简单的零件。尺寸大的零件因受设备限制,故一般用 自由锻;中、小型游戏机外壳零件可选模锻。 3.型材:热轧型材的尺寸较大、精度低,多用作一般游戏机外壳零件的毛坯;冷轧型 材尺寸较小、精度较高,多用于毛坯精度要求较高的零件。 4.焊接件:对于大件来说,焊接件简单方便,特别是单件小批生产可大大缩短生产周期, 但焊接后变形大,需经时效处理。 5.冷压件:适用于形状复杂的板料游戏机外壳零件,大多用于中小游戏机外壳零件的大 批量生产。 模具的材料为 45 号钢,尺寸属于中小型件,毛坯适合于锻件。 3.1.3 毛坯的余量确定 根据参阅相关资料,得到各加工尺寸的加工余量,如表 3-1 所示。 表 3-1 锻件尺寸及单面加工余量 锻件尺寸(mm) 单面加工余量(mm) 100 22.5 100250 35 250630 46 毛坯的高度为 111mm,由表 3-1 可知,毛坯表面的加工余量确定为 3mm 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 13 3.2 定位基准的选择 在选择粗糙基层时,要确保非加工表面和加工表面的位置要求得到适当的分配,选 择基准时不要注意以下要求: 1. 粗糙表面一般被选为粗糙基,目的是减小非加工表面与加工表面之间存在的位 置误差。 2. 每个加工表面的加工余量合理。 3. 粗基准不能被加工多次用来定位,并且在方向上,正常容许相同的尺寸只能用 一次。 4避免铸造冒口、锻件毛边、毛刺和分型面等缺陷。 3.3 模具表面加工方法的选择 游戏机外壳表面加工要按照加工要求和游戏机壳体的结构特点和材质特性而定。在 加工出来一个曲面时,会先选择比较容易加工的方法,在不能完成的情况下再选择其他 加工方法。加工方法选择的原则如下: 1. 加工方法的选择要考虑到加工成本是否和表面精度相匹配,如果超出太多的话, 将会增大成本的投入,不满足经济性的要求。 2. 采用的方面要在精度上满足零件外形的要求,以及表面相对位置和精度一致。 3. 加工方法的选择,以配合游戏机外壳零件的材质适应。 4. 选用的加工方法要在现有的企业中能够加工。 对于此模具加工,选用的加工方法如下: 锻件退火; 平面:粗加工半精加工精加工; 陡峭壁:粗加工半精加工精加工; 曲面:粗加工半精加工精加工; 刻字:精加工; 孔:定心钻钻扩铰。 3.4 工序的安排 在加工中采用工序集中,能够确保表面之间的位置的准确性,减少的工作量的流量, 并减少生产时间。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 14 3.4.1 机械加工工序的安排原则 1、先加工工件基准面,再加工其余部分。 2、按“一主二次,一粗二精”的次序进行加工。 3、对于主表面精度的二次曲面,应在主表面加工后进行布置。 4、在废旧产品的产生后,先对其进行适当的整理,把精加工的工序放在最后来完成。 是以,此模具设计的路线是: 下料 ; 利用同步建模把原有的方孔去除 ; 粗铣工件轮廓、二次开粗; 半精铣、精铣工件表平面; 固定轴轮廓铣陡峭面、清根; 粗铣、半精铣底平; 底面定心孔、钻孔、扩孔,铰孔; 侧面加工孔; 清洗; 最终检验。 3.4.2 加工余量的确定 采用查表法、经验法和解析法确定加工余量,如表 3-2 所示。 表 3-2 各表面的加工余量 加工表面 加工方案 余量(mm) 粗铣 0.5 半精铣 0.1451321mm 表面 精铣 0.01 粗铣 0.5 半精铣 0.1底平面 钻孔 0.0 粗铣 0.5 测面 钻孔 0.0 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 15 3.4.3 工具的选择 1.根据游戏机的处理条件下,模具的外壳部件采用 YT 类硬质合金刀具,如表 3-3 所示。 表 3-3 数控加工刀具卡片 序号 工具号 工具名称 数量 加工表面 1 T01 牛鼻刀 2 铣平面 2 T02 平面铣刀 4 铣平面 3 T03 球刀 1 铣曲面 4 T04 钻刀 3 孔 5 T05 铰刀 2 孔 2量具的选择 测量工具的选择有: 平面专用样板; 平面弧专用样板; 其它尺寸选用千分尺和游标卡尺。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 16 第四章 UG 软件编程相关操作 4.1 UG 软件模具模拟加工简介 该模具的数控加工工序可分为粗铣、半精铣、精铣、钻孔、扩孔、铰孔、刻字等, 根据先粗后精原则和工序集中原则。 1 粗铣加工 粗铣加工的目的是大量快速去除模具表面材料,模具表面结构复杂精细,采用 UG 对模具进行数控加工编程加工时,分三个步骤。 快速去除大量材料选用刀具为 40 的牛鼻刀, 在第一步的基础上加工残余材料,选用刀具为 16 的牛鼻刀, 加工前两步残留材料,刀具选用 4 的立铣刀。 2.半精加工 用平面铣底壁加工半精加工模具表平面,选用 16 立铣刀。 用平面铣底壁加工半精加工后底面,平面铣精加工后底面,均选用 30 的面铣刀。 钻定位盲孔,扩孔,铰孔;钻底面所有孔,扩孔,铰孔。 定心钻选用 SP3 的钻刀,扩孔钻分别选择 10、12 的钻头,精铰孔选用 10、12 的铰刀。 3.精加工 固定轴轮廓铣区域铣削加工模具外表面,设置陡峭面与非陡峭面,清根。 用平面铣精加工底面,选用 8 的立铣刀。 深度轮廓铣选用 3 的球头铣刀刻字。 4.2 确定定工序尺寸 UG CAM 编制程序,然后进行加工、仿真、模拟,粗加工余量留 0.5mm,半精加 工余量留 0.1mm,精加工留余量 0.01mm。 4.3 加工前准备 4.3.1 进入 UG NX 9.0 在创建工序之前需要设置数控加工环境,操作如下。 打开模型文件 prt1 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 17 选择 命令,在 对话框的 中选择 ,在 中选择 ,单击 按钮,进 入加工环境。 图 4-1 加工环境设置 图 4-2 安全平面设置 4.3.2 创建几何体 1.创建安全平面 双击 ,弹出 对话框。,在 区域的 中选择 选项, 中输入 10.0。 单击 对话框中的 按钮完成创建。如图 4-2 所示 2.创建部件几何体 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 18 打开 节点下的 ,弹出 对话框。 选取部件几何体。在 对话框中单击 按钮,弹出 对话框。 中单击 按钮完成。 图 4-3 创建几何体 图 4-4 几何体选择 3.创建毛坯几何体 在 中单击 按钮,弹出 对话框。 在 中选择 选项。 单击 中的 按钮完成。 单击 中的 按钮。如图 4-4 所示。 4.3.3 创建加工刀具 设置合理的刀具参数或从刀具库中选取合适的刀具。下面创建第一步加工工序的刀 具,D40R5 的牛鼻刀 。 在菜单栏中选择 命令。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 19 在 中, 选择 , 选择 ,在 中输入刀具名 D40R5,单击 按钮,弹出 对话框。 设置刀具参数。在 框中选择 为 40mm, 为 5mm,完成刀具设置。 刀具建立都如此。 图 4-5 创建刀具 图 4-6 创建方法 4.3.4 创建加工方法 在菜单栏中点击 按钮。 在 对话框的 中单击 ,在 区域 中选择 选项,输入 ,单击 按钮,弹出 对话框。 设置部件余量。在 对话框 区域的 中输入值 0.5,其他 参数默认。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 20 单击 中的 完成。如图 4-6 所示 4.4 粗加工 粗加工的目的是最大限度的铣削点毛坯多余的材料,加工出模具的轮廓,在此过程 中对工件的加工精度要求低,要保留一定的加工余量,以便后续的加工。 1.模具型腔铣粗加工 创建工序 在菜单栏中选择 命令。 在 中选择 ,在 中单击 ,在 中选择 ,在 中选择 ,在 中选择 ,在 中选择 ,输入 。 单击 中的 ,弹出 对话框。 图 4-7 型腔铣设置 设置刀具路径参数 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 21 在 对话框的 中选择 选项,在 中选择 选项,在 中输入 50.0,在 中选择 选项,在 文中输入值 0.5。如图 4-8 所示。 图 4-8 型腔铣对话框 图 4-9 切削参数 设置切削参数 单击 中的按钮 。如图 4-9 所示。 在 中单击 选项卡,在 中选择 选项;在 区域的 中选择 选项;在 中取消选中 复选框,在 中输入 0.5;在 选项的 区域的 中选择 选项,在 区域的 中选择 选项。 设置非切削移动参数 在 中单击按钮 ,弹出 对话框。如图 4-10 所示。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 22 单击 中的 选项卡,在 中选择 选项,在 的 中输入值 3.0。 单击 中的 选项卡,在 的 中选择 选 项,单击 按钮完。 图 4-10 非切削移动 图 4-11 进给率和速度 设置进给率和速度 单击 中按钮 ,弹出 对话框。 在 中选中 复选框输入值 500.0,在 文本框中输入 值 100.0,单击 按钮,其他参数默认。 单击 中的 按钮完成。对话如图 4-11 所示。 生成刀路轨迹并仿真 在 中单击 ,生成刀轨。 在 单击 ,弹出 对话框,仿真后单击 按钮完成。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 23 图 4-12 刀轨 图 4-13 仿真 2.二次型腔铣开粗与型腔铣粗加工步骤及参数设置除了刀具的选用不同以外,其他 相同,目的是完成第一次粗加工时未加工到的部分,使轮廓更完整,通常第一次粗加工 的刀径比二次开粗大。 3 对模具后表面进行粗加工 插入工序 选择 命令,弹出 对话框。 在 的 中选择 选项,在 中单击 ,在 中选 择 选项,在 中选择 ,在 中选择 选项,在 中选择 选项,在 中输入 。 在 中单击 按钮,弹出 对话框。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 24 图 4-14 创建工序 指定切削区域 在 中单击 ,弹出 对话框。 选取零部件后底面作为切削区域,在 中单击 按钮。 在 选中 复选框。 显示几何体按钮 。 显示刀具 。 设置切削空间范围。在 中选择 选项。 中选择 选项。 步进。在 中选择 选项,在 中输入值 50.0,在 中输入值 1.0,在 中输入 0.1。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 25 图 4-15 底壁加工设置 图 4-16 底壁加工非移动参数 设置切削参数 单击 对话框 中的 ,弹出 ;单击 ,设置 为 。 在 中单击 ,选 中 中的 选项,其他 参数默认。 在 中单击 ,选 中的 选项,选择 中的 选项,点击 按钮。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 26 设置非切削移动参数 单击 对话框 中的 ,弹出 对话框。 单击 中的 ,在 中选择 中的 选项。在 中选择 中的 选项。 单击 中的 ,在 中选择 中的 选 项,在 选择 中的 选项。 单击 中的 ,在 中输入值 2.0。 设置进给率和速度 单击 中 ,弹出 对话框。 选 对话框中 区域中 复选框 中输入值 500.0,在 区域 中输入值 100.0,然后单击 按钮。 单击 对话框中的 按钮。对话如图 6-17 所示。 图 4-17 底壁加工速度设置 生成刀路轨迹并仿真 单击按钮 ,生成刀路轨迹。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 27 单击、按钮 ,弹出 对话框,演示动态仿真加工。 单击 中的 完成操作。 4.5 半精加工 该工序安排在粗加工与精加工之间进行,主要是提高粗加工之后表面的加工精度, 如果半精加工之后加工表面精度满足工件性能要求,可不必再进行精加工。 1.模具表平面的半精加工 .插入工序 选择菜单栏中的 命令。 在 的 中选择 , 在 中单击钮 ,在 中 选择 ,在 中选择 选项,在 中选择 选项,在 中选择 选项,输入 。 在 中单击 按钮,弹出 对话框。 图 4-18 平面铣创建 指定切削区域 在 中单击 ,弹出 对话框。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 28 选取零部件的切削区域,在 中单击 按钮完成。 在 区域选中 复选框。 显示几何体按钮 。 设置刀轨参数 设置切削空间范围。在 中选择 选项。 在 中选择 选项。 在 中选择 选项,在 中输入值 50.0,在 中 输入值 1.0,在 中输入 0.1。 设置切削参数 单击 对话框 中的 ,在 中单击 ,设置 为 。 在 中单击 ,选这 中的 中的 选项, 其他参数默认。 在 中单击 ,选择 中的 选项,选择 中的 选项,点击 按钮。 设置非切削移动参数 单击 对话框 中的 ,弹出 对话框。 单击 中的 ,在 中选择 中的 选项。在 中选择 中的 选项。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 29 单击 中的 ,在 中选择 中的 , 在 内选择 中的 。 单击 中的 ,在 中输入值 2.0。 设置进给率和速度 单击按钮 ,在 中 区域中 复选框,输入值 1600.0,在 区域 中输入值 160.0,然后单击 按钮。 单击 中的 按钮。 生成刀路轨迹并仿真 在 中单击 ,生成刀轨。 在 中单击 ,演示 2D 动态仿真加工。 单击 中的 按钮,完成操作。 4.6 钻后表面定位孔,扩孔,铰孔 1.后底面所有孔定心钻孔,编程如下: 创建工序 在菜单栏点击 命令,弹出 对话框。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 30 在 对话框 中选择 选项。在 中选择 ,在 中 选择 选项,在 中 选项,在 中选择 选项, 其他的参数默认。单击 弹出 对话框。 指定孔。单击 中 区域 ,弹出 对话框,单击 ,再点击 ,选择底面。单击 按钮,再单击 按钮, 返回到 对话框,点击 按钮,选择 ,点击 ,点击 在点击 ,点击 再点击 按钮,回到 对话框。 指定顶面。 1)单击 中 右侧的 ,弹出 对话框。 2)在 的 选项中,选择后底面。点击 完成。 设置循环控制参数。 1)在 对话框 的 中选择 ,单击按钮 ,弹出 对话框。 2)在 中默认参数组序号 1,单击 按钮,弹出 对话框, 单击 ,弹出 对话框。 3)在 中单击 ,在 中输入值 5.0,单击 按钮,系统 返回 对话框。 4)单击 中的 ,单击 ,系统返回到 对话框。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 31 5)在 中单击 ,系统返回 对话框。 在 中输入值 3.0。 避让设置 1)单击 中的 。 2)单击对话框中 按钮,弹出 对话框。 3)单击 中的 ,弹出 对话框,选取底平面作为 参照,在 的 中输入值 5.0,单击 按钮, 4)单击 中的 按钮,完成 的设置,系统返回 对 话框。 设置进给率和速度 1)单击 中 ,弹出 对话框。 2)在 中选中 复选框,输入值 2000.0,在 中输 入值 50.0,单击 按钮,其他参数默认,单击 按钮。 生成刀路轨迹及仿真 2.底面所有孔扩孔,采用标准钻孔,编程如下: 直径为 10mm 的标准钻孔 选择菜单栏中的 命令,弹出 对话框。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 32 在 的 中选择 选项,在 中选择 ,在 中选 择 选项,在 中 选项,在 中选择 选 项,在 中选择 选项,名称默认。单击 按钮。 图 4-19 钻孔创建 图 4-20 钻孔设置 指定孔。单击 ,弹出 对话框,单击 ,再点击 ,选择底面。单击 按钮,再单击 按钮,返回到 对话框,点击 按钮,选择 ,点击 , 点击 在点击 ,点击 按钮,再点击 按钮,回到 对话框。 指定顶面。 1)单击 中 右侧的 按钮,弹出 对话框。 2)在 中选择 选项,选择后底面。点击 按钮。 设置循环控制参数。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 33 1)在 对话框 的 中选择 选项,单击 ,弹出 对话框。 2)在 中采用默认的参数组序号 1,单击 按钮,系统弹出 对话框。 3)单击 对话框中的 按钮,单击 按钮,系统 返回到 对话框。 4)在 中单击 按钮,系统返回 对话框。 在 中输入值 3.0。 避让设置 1)单击 中的 。 2)单击对话框中 按钮,弹出 对话框。 3)单击 中的 按钮,弹出 对话框,选取底平 面作为参照,在 的 中输入值 5.0,单击 按钮,。 4)单击 中的 按钮,完成 的设置,系统返回 对 话框。 设置进给率和速度 1)单击 中 。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 34 2)在 中选中 复选框输入值 2000.0,在 中输入值 50.0,单击 按钮,其他参数默认,单击 按钮。 生成刀路轨迹及仿真 1) 在 中单击钮 ,生成刀轨。 2) 在 中单击 ,演示 2D 动态仿真加工。 3) 单击 中的 按钮,完成操作。 直径 12mm 的钻孔工序参数设置和直接 10mm 的相同,只需把工具换成 即可。 侧壁孔加工工序参数相同,直径为 12mm,先定心钻,再扩孔。 3.铰孔,以后底面 10 孔为例,编程如下: 选择菜单栏中的 命令。 在 的 中选择 选项,在 中选择 ,在 中选 择 选项,在 中选择 选项,在 中选择 选项,在 中选择 选项,名称默认。单击 弹出 对话框。 指定孔。单击 ,弹出 对话框,单击 按钮,再点击选择 10 的孔。单击 按钮,再单击 按钮,返回到 对话框,点 击 按钮,选择 ,点击 ,点击 在点击 ,点击 按钮再点击 按钮。 设置刀轴,选择 中的 选项作为加工孔的轴线方向。 指定顶面。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 35 1)单击 按钮,设置“顶面”对话框。 2)在 中 中 选项,选择后底面。点击 按钮。 设置循环控制参数。与钻孔参数相同 在 文本框中输入值 3.0。 避让设置 1)单击 中的 。 2)单击对话框中 按钮,弹出 对话框。 3)单击 中的 按钮,弹出 对话框,选取地平面作 为参照,在 的 中输入值 5.0,单击 按钮。 4)单击 中的 按钮,完成 的设置,系统返回 对话框。 设置进给率和速度 1)单击 ,弹出 对话框。 2)在 中选中 复选框输入值 3000.0,在 中输入值 50.0,单击 按钮,其他参数默认,单击 按钮。 生成刀路轨迹及仿真 1) 在 中单击 ,生成刀轨。 2) 在 中单击 ,演示 2D 动态仿真加工。 3) 单击 中的 按钮,完成操作。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 36 4.7 半精加工模具 以模具表面陡峭面为例,使用方向陡峭区域轮廓铣削,数控程序编制如下。 创建工序 选择 命令,弹出 对话框。 在 中选择 选项,在 中单击 ,在 中选择 ,在 中选择 选项,在 选择 选项,在 中选择 选项,名称默认。 单击 中的 ,弹出 对话框。 设置切削参数 单击 中的 ,弹出 对话框。 在 中单击 ,在 中选择 。 在 中单击 ,在 区域的 中输入值 3.0。 在 中单击 ,在 区域的 中选择 , 在 区域的 中选择 。 设置非切削移动参数 在 中单击 ,弹出 对话框。 单击 中的 ,在 中选择 选项,在 的 中输入值 200.0。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 37 单击 中的 ,在 区域 中选择 ,单击 完成。 设置进给率和速度 单击 中的 ,弹出 对话框。 在 中选中 复选框输入值 1600.0,在 中输入值 160.0,单击 按钮,其他参数默认。 单击 中的 按钮。返回 对话框。 生成刀路轨迹并仿真 在 中单击 ,生成刀轨。 在 中单击 ,弹出 对话框,演示仿真加工,完 成后单击 按钮。 4.8 精加工 选择精加工工序,主要是提高加工表面的精度,降低表面粗糙度,使模具最终定型, 故精加工设置的加工余量为 0。 4.8.1 精加工模具外表面 创建工序 选择 命令,弹出 对话框。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 38 在 中选择 选项,在 中单击 ,在 中选择 ,在 中选择 选项,在 中选择 选项, 在 中选择 选项,名称默认。 单击 中的 ,弹出 对话框。 指定加工区域和驱动方法。 在 中选择 ,指定 。 在 中 中选择 。 设置切削参数 单击 中的 ,弹出 对话框。 在 中单击 ,在 中选择 。 在 中单击 ,在 区域的 输入值 3.0。 在 中单击 ,在 区域的 中选择 选 项,在 区域的 中选择 选项。 设置非切削移动参数 在 中单击 ,弹出 对话框。 单击 中的 ,在 中选择 选项,在 的 输入值 200.0。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 39 单击 中的 ,在 区域 中选择 选项,单击 完成。 设置进给率和速度 单击 中的按钮 ,弹出 对话框。 在 中选中 复选框输入值 3600.0,在 中输入值 180.0,单击 按钮,其他参数默认。 单击 中的 完成。 生成刀路轨迹并仿真 在 中单击 ,生成刀轨。 在 中单击 ,弹出 对话框,演示仿真加工,完成后单击 按钮。 4.8.2 清根 清根一般用于加工零件的凹处和边缘,选用较小的刀具来清除。 创建工序 选择 命令,弹出 对话框。 在 中选择 选项,在 中单击 ,在 中选择 ,在 中选择 ,在 中选择 选项,在 中选择 选项,名称默认。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 40 设置切削参数 在 选择 ,选择清根区域。 单击 中的 ,弹出 对话框。 在 对话框 中, 中选择 选项。 点击 按钮,返回 对话框。 设置进给率和速度 单击 中的 ,弹出 对话框。 在 中选中 复选框输入值 3600.0,在 中输入值 180.0,单击 按钮,其他参数默认。 单击 中的 按钮完成。 生成刀路轨迹并仿真 在 中单击 ,生成刀轨。 在 中单击 ,弹出 对话框,演示仿真加工,完成后单击 按钮。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 41 4.9 后处理及代码输出 4.9.1 零件仿真加工的后处理 后处理是将已完成的刀轨数据转换成控制器能识别的工序代码,即导出 NC 代码。 1.点击右键需要后处理的程序,选择 命令,弹出 对话框。 2.在 对话框中 下拉列表中选择 ,在 区域 中点击 后面的按钮 ,选择先前保存的代码文件,点击 按 钮。 3.等待后处理文件的生成(见附表 1)。 4.9.2 加工工单的生成 1.单击 命令,选择“CG 工具箱”下拉列表的“CAM加工工具”,选中 列表中的“加工工单”,系统弹出“加工工单”对话框。 2.点击 对话框中 列表中的 。 3.选择 区域中 按钮 ,选择储存地址,点击 按钮。 4.等待加工工单的生成。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 42 结论 课题分析了游戏机手柄性能及加工特点,初期主要是阅读了相关的专业文献,经过 调查和研究,收集了相关技术资料,并将它们运用到了设计中,得出了冰箱把手的材料 选择和精度要求,在此基础上确定了手柄注塑模具成型部件的选材、精度,选择适合于 加工需要用到的加工方法。根据拟定的数控加工顺序借助UGCAM对该工件进行了数控加 工编程,在加工之前,采用同步建模技术将不能在数控铣床上加工的方孔去除,再进行 加工。加工中主要的问题是加工余量的确定和切削用量参数确定等,这关系到表面加工 精度和表面粗糙度对工件的影响,同时选取了典型的数控加工编程过程编入说明书中, 导出了NC代码和加工工单。 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 43 参考文献 1 王莉锋,张伟.基于 UG 的鼠标上盖注塑模设计与数控加工J.机械工程师,2010. 2 魏妍丽.基于 UG 软件的手机模具设计及数控加工仿真J.模具技术,2015. 3 苏君,赵岩,刘保军.基于 UG 数码相机前盖注塑模具设计与数控加工J.模具技 术,2012. 4 陈锦琪.数控模具加工中计算机辅助工艺设计技术应用的研究J.煤矿机械,2013. 5 北京兆迪科技有限公司.UG NX 8.5 数控加工实例精解 M .北京:机械工业出版 社,2013. 6 北京兆迪科技有限公司.UG NX 数控工程师宝典 M .北京:中国水利水电出版社 ,2013. 7 马东坡. 数控加工技术综合技能训练指导书 M.北京:学苑出版社,2005. 8 张继世. 机械工程材料基础 M.北京:高等教育出版社,2000. 9 张维合.注塑模具设计实用教程M.北京:化学工业出版社,2011. 10 苏瞧忠.薄壁塑料注塑模设计J.工程塑料应用,2011. 11 韩鸿鸾. 数控编程 M.北京:中国劳动社会保障出版社,2004 12 唐永忠.数控加工技术在模具制造中的应用J.农业机械,2015. 13 Warkentin A,Ismail F,BediS. Comparison between multi-point and other 5-axis tool positioning strategies.J Mach Tools Manuf 2000. 14 Lasemi A,XueD,Gu Peihua. Recent development in CNC machining of freeform surfaces:A state-of-the-art review. Comput Aided Des 2010. 15 Fan J,Ball A.Flat-end cutter orientation on a quadric in five-axis machining.Comput Aided Des 2014. 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 44 致谢 通过本次设计使我意识到毕业设计的重要性和必要性,为我们能够步入工作做好 充分的准备,是从学生到技术人员的重要转变,同时也非常感谢学校提供的这次学习的 机会来锻炼自己。同时也学习到了在课堂上为学习到的新知识,将以前所学到的知识点运用到了 本次毕设中,系统整理了这大学四年所学,对基础知识多了一分理解以及对自己未来要从事的工作 多了一分肯定。 总而言之,对于本次毕业设计,是非常有意义的,在攻克一个个问题时的那种喜 悦是无法形容的,看到自己完成的作品,才明白原来觉得很难的事情自己也能做到,这 不仅发散了思维,也对数控加工编程多了理解,如果将来有机会从事这方面的工作,相 信会更快的入门。同时特别感谢我的指导老师吕鹏翔老师,他在这次毕设中给了我很多 的帮助,督促着我的进度,在遇到问题时及时提出指导,在由于在于书面表达,经验等 方面都有所欠缺,有不妥之处,希望各位老师能给予宝贵的建议和指正,以便于今后更 好的学习和工作,谢谢各位老师! 游戏机手柄注塑模具成型部件数控加工编程 45 附表 1: % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 :0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X6.2989 Y- 6.2525 S63662 M03 N0050 G43 Z1.1929 H00 N0060 Z-1.9248 N0070 G1 Y-6.2487 Z- 1.9632 F9.8 M08 N0080 Y-6.2375 Z-2.0001 N0090 Y-6.2193 Z-2.0342 N0100 Y-6.1949 Z-2.064 N0110 Y-6.165 Z-2.0885 N0120 Y-6.131 Z-2.1067 N0130 Y-6.0941 Z-2.1179 N0140 Y-6.0557 Z-2.1217 N0150 Y-5.9872 N0160 Y-5.869 N0170 Y-5.8137 Z-2.1215 N0180 Y-5.81 Z-2.1213 N0190 Y-5.7805 Z-2.1184 N0200 Y-5.7509 Z-2.1112 N0210 Y-5.7214 Z-2.0994 N0220 Y-5.6919 Z-2.082 N0230 Y-5.6624 Z-2.057 N0240 Y-5.6328 Z-2.0196 N0250 Y-5.5147 Z-1.8431 N0260 Y-5.4557 Z-1.7611 N0270 Y-5.3966 Z-1.6828 N0280 Y-5.2785 Z-1.5365 N0290 Y-5.1604 Z-1.402 N0300 Y-5.0423 Z-1.2779 N0310 Y-4.9242 Z-1.1627 N0320 Y-4.8061 Z-1.0555 N0330 Y-4.6879 Z-.9561 N0340 Y-4.5698 Z-.8634 N0350 Y-4.4517 Z-.7767 N0360 Y-4.3336 Z-.6961 N0370 Y-4.2155 Z-.6206 N0380 Y-4.0974 Z-.5506 N0390 Y-3.9793 Z-.4851 N0400 Y-3.8612 Z-.4244 N0410 Y-3.7431 Z-.3681 N0420 Y-3.625 Z-.3157 N0430 Y-3.5068 Z-.2678 N0440 Y-3.3887 Z-.2234 N0450 Y-3.2706 Z-.1831 N0460 Y-3.1525 Z-.1464 N0470 Y-3.0344 Z-.113 N0480 Y-2.9163 Z-.0834 N0490 Y-2.7982 Z-.0573 N0500 X6.299 Y-2.6801 Z- .0343 N0510 Y-2.562 Z-.0146 N0520 Y-2.4734 Z-.002 N0530 Y-2.4586 Z-.0005 N0540 Y-2.4439 Z-.0002 N0550 Y-2.3257 N0560 Y-2.2076 N0570 Y-2.0895 N0580 Y-1.9714 N0590 Y-1.8533 N0600 Y-1.73
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