高级技师论文

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电话机听筒模具的数控加工自动编程

何佳兵

(中山职业技术学院，广东中山 528404)

摘要:

模具制造是数控加工的典型应用行业，由于模具型腔曲面形状的复杂性，因此模具加工必须借助CAD/CAM软件进行自动编程加工。在工程应用中，一般产品设计常用参数化软件Pro/E(由产品设计单位)来完成,而模具加工又选用偏重于加工功能的另一种软件如MasterCAM(由模具制造单位)来完成。下面就电话机听筒底盖凸模自动编程加工刀具路径的编制进行分析。

一、产品的分模

如图1所示为用Pro/E软件绘制的话机听筒底盖的三维模型的造型, 利用

Pro/E系统下的【制造】/【模具型腔】模块进行模具组件设计。设置收缩率为“0.005”，分模后得到的凸凹模结构如下:

话机听筒底盖图2 凸模图3 凹模图1

二、凸模模型文件的导入

将上图2所示凸模零件模型在Pro-E系统中保存为TUMO.IGES格式文件，然后在MasterCAM软件中读入、打开，并存盘为TUMO.MCX。旋转坐标系后，得到图4所示模具零件模型。

图4 MasterCAM中凸模零件模型

三、模具的加工工艺分析

听筒底盖凸模需加工的平面和曲面的数较多，而且部分面的面积较小，加工过程中应选择

合理的刀具、走刀路线和切削速度，防止过切。对于水平面与垂直面间形成的直角，有些用球头刀加工完后需用平底刀清角，有些在数控铣上不能加工，需借助电火花加工。另外在刀具路径编制过程中为了使刀路更加流畅，对一些面需作断开或封闭的处理，使切削过程更加连续，减少抬刀次数，保证加工质量。下面作进一步的详细分析。

1、如图5、6所示的直角1和锐角

2、3部分在数控铣床上不能实现,须将此部分结构安排在电火花机上加工。

图5 不能加工直角和锐角图6不能加工锐角

2、如图7所示两个环形槽1、4及小圆柱2、5的轴线分别与上表面

3、6垂直，与底面并不垂直，对于3轴数控铣床而言不能在一次装夹中完成此部分内容。

例如环形槽1和小圆柱2的加工，就需要重新装夹。装夹时用百分表找正上表面3使之水平;编程时坐标系原点设定在环形槽轴线与上表面3的交点处;对刀时x 轴找图示边7， y轴仍然找零件块的中心，z轴找图示的上表面3。环形槽4和小圆柱5的加工与此类似。

图7 轴线与底面不平行的圆柱和环形槽图8 整体曲面划分为五个小曲面

3、如图7所示，凸模上的环形槽1、

4、8，它们使面3、6、9的中间产生破损，在加工时会影响走刀的流畅性。所以需要对这些环形槽进行封闭，使面3、6、9成为完整曲面，然后再进行刀具路径编制。

4、如图8所示的1至5部分是相互连在一起组成一个大的整体曲面，中间的3、4、5部分不需要加工(留在电火花机上加工)，所以必须对大曲面进行分割处理，分成五个小曲面，加工时只需分别对1、2曲面进行刀具路径编制，使刀路更加顺畅。

四、凸模加工的刀具路径编制

1、用Ф10mm平底刀进行挖槽铣粗加工，效果如图:

图 9 挖槽粗加工刀路

2、用Ф10mm平底刀以面铣削精加工凸模四个角的平面，如图:

图 10 精铣四角小平面刀路

3、用Ф6mm球头刀流线铣方式精铣图示两端的三个曲面:

图11 精铣听筒端曲面

图12 精铣话筒端两曲面

4、用Ф6mm平底刀精铣如图所示的台阶面:

图 13 精铣话筒端台阶面

5、接下来要完成的任务是加工两侧较大的曲面，如前所述，把大曲面分成五个小曲面。

图 14 整体曲面

图15曲面1 图16曲面2

图17曲面3 图18曲面4 图19曲面

5

接着即可用Ф8mm球头刀以流线铣方式精铣图示两侧曲面1、2。

图20 精铣双侧曲面整体效果

6、由于球刀铣完后在曲面与垂直平面间留有圆角，用Ф6mm平底刀以曲面铣中的交线清角方式精铣图示两处直角:

图21 铣曲面与垂直面间的直角

7、首先用曲面封住中间的环形槽，然后用Ф8mm球头刀以流线铣方式精铣图示听筒端上表面，曲面留余量0.1mm:

图22 铣听筒端上表面

8、首先用曲面封住中间的环形槽，然后用Ф8mm球头刀以流线铣方式精铣图示话筒端上表面，曲面留余量0.1mm:

图23 铣话筒端上表面

9、首先用曲面封住中间的环形槽，然后用Ф8mm球头刀以流线铣方式精铣图示手柄曲面:

图24 精铣手柄曲面

10、用Ф6mm球头刀以陡斜面方式精铣图示(1、2、3、4)四曲面:

图25 精铣图示1、2、3、4曲面

图26 曲面1局部图图27曲面2局部图

图28 曲面3局部图图29 曲面4局部图

11、由于球刀铣完后在曲面底部留有圆角，接下来用Ф4mm球头刀以交线清角方式精铣图25所示5、6处倒圆角:

图30 曲面2底部倒圆角图31曲面3底部倒圆角

12、用Ф2mm平底刀以曲面挖槽方式分别粗、精铣图示手柄环形槽，以封闭轮廓铣方式精铣图示小圆柱的上表面:

图32 粗铣手柄环形槽图33 精铣手柄环形槽图34精铣小圆柱的上表面

13、手柄曲面及环形槽的倒圆角。

图35手柄曲面及环形槽的倒圆角

14、选择“与平面垂直”方式建立如图所示的坐标系UCS33，该坐标系的原点在环形槽轴线与上表面的交点，z轴与上表面垂直。

图36 坐标系USC33

在坐标系UCS33中用Ф4mm平底刀以曲面平行铣方式精铣上表面，小圆柱留0.3mm余量。

图37 精铣听筒端上表面

用Ф2mm平底刀以封闭轮廓方式精铣图38所示小圆柱外形，在选择轮廓时一定注意起始点位置的确定，如图39所示，否则在进刀、退刀的过程中很容易发生过切。

图38 精铣六个小圆柱外形图39起始点位置的确定

加工环形槽时，采用Ф2mm平底刀以封闭轮廓方式加工，选择大圆为轮廓加工图43 听筒端四角倒圆角

15、同理建立如图所示的坐标系UCS35,该坐标系的原点在环形槽轴线与上表面的交点，z轴与上表面垂直。

图44 坐标

在坐标系UCS35中用Ф10mm平底刀以以曲面平行铣方式精铣上表面，小圆柱留0.3mm

余量。

图45 精铣话筒端上表面

用Ф3mm平底刀分别以封闭轮廓和形腔平行切方式精铣图示小圆柱外形和上表面:

图46 精铣小圆柱外形图47 精铣小圆柱上表面

用Ф2mm平底刀以封闭轮廓方式，分别以大圆为轮廓铣内侧和小圆为轮廓铣外侧加工图示环形槽。

图48 精铣话筒端环形槽

话筒端各处倒圆角如图所示:

图49 话筒端上表面各处倒圆角图50 话筒端四角倒圆角

四、小结

通过以上分析过程可以看出，本实例零件的加工面的个数较多，所以在刀路的编制过程中一定要细心、注重细节，而且为了使加工的刀路比较流畅，应采取相适