基于MasterCAM的電話機(jī)的建模與加工

張秀萍，朱圓圓（新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊830021）

基于MasterCAM的電話機(jī)的建模與加工

張秀萍，朱圓圓
（新疆輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，新疆烏魯木齊830021）

主要論述了電話機(jī)的建模與數(shù)控加工，應(yīng)用Pro/e軟件實(shí)現(xiàn)了零件的三維建模設(shè)計，在MasterCAM環(huán)境下進(jìn)行了數(shù)控編程加工，并生成了NC加工程序。提高了零件的加工制造速度。

三維建模；數(shù)控加工；自動編程

0　引言

隨著現(xiàn)代制造技術(shù)(數(shù)控)、信息科學(xué)、管理科學(xué)的不斷發(fā)展，一些先進(jìn)的三維設(shè)計軟件不斷應(yīng)用到機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品制造過程中，MasterCAM軟件是當(dāng)前國內(nèi)外模具設(shè)計與數(shù)控加工領(lǐng)域中使用最廣泛的CAD/CAM一體化軟件之一，它有效地解決了幾何造型、零件幾何形狀的顯示，交互設(shè)計、修改及刀具軌跡生成，走刀過程的仿真顯示、驗(yàn)證等問題。本文以Pro/E和Mastercam軟件為平臺，對電話機(jī)進(jìn)行三維建模，然后根據(jù)產(chǎn)品形狀進(jìn)行數(shù)控加工仿真，并自動生成加工代碼，以縮短產(chǎn)品設(shè)計與制造周期，提高其設(shè)計質(zhì)量，降低企業(yè)生產(chǎn)成本。

1　電話機(jī)模型建模

1.1電話機(jī)模型圖片的分析

如圖1和圖2所示，此模型是一臺電話機(jī)的上殼，可以很明顯地看出此模型有傾斜面、有倒圓角，這會增加構(gòu)圖和加工的難度；電話機(jī)的傾斜面小于90°，面與面之間是個銳角，這個區(qū)域在設(shè)計時是修改的主要部位。

圖1　電話機(jī)模型正面

圖2　電話機(jī)模型側(cè)面

1.2工件特征分析

電話機(jī)模型分三大部分：話筒座、出音孔、鍵盤孔；這樣設(shè)計一來是為了盡可能按圖片進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計。距實(shí)物測量，工作尺寸為136mm× 120mm×15mm，毛胚選45#，其尺寸為160mm× 160mm×60mm。該模型設(shè)計過程包括：該工件分為凹凸兩個模進(jìn)行加工，因此抽殼后對底座進(jìn)行相應(yīng)的倒角，這樣有利于分模后的凸模更加容易加工。

1.3電話機(jī)模型建模設(shè)計

（1）先以FRONT面的正向作為構(gòu)圖面，采用拉伸曲面的命令進(jìn)行設(shè)計，拉伸效果如圖所示。根據(jù)毛胚的大小，設(shè)計此曲面在FRONT面上的尺寸如圖3所示。

圖3　機(jī)座設(shè)計

（2）話筒座的設(shè)計

經(jīng)過拉伸后對話筒座進(jìn)行拔模和倒圓角，圓角半徑為為2mm（頂邊的倒角半徑先不倒，由于頂邊跟外邊界邊比較窄，倒角不宜過大，所以和外邊界邊一起進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計），長度30mm、寬度30mm、深度為6.8mm，最后模型如圖4所示。

圖4　話筒座的設(shè)計

（3）鍵盤孔的設(shè)計

在此基準(zhǔn)面上繪制鍵盤孔，鍵盤孔的設(shè)計尺寸如圖5所示，此鍵盤孔的尺寸的基準(zhǔn)邊為左側(cè)邊和中心線。

圖5　鍵盤孔的設(shè)計

（4）出音孔的設(shè)計

經(jīng)過對實(shí)物模型測量，設(shè)計出音孔的尺寸如圖6所示。

圖6　出音孔的設(shè)計

2　電話機(jī)模型的分模設(shè)計

在P ro/ENGINEER中有供模具模塊分模的一個選擇性模塊，是用戶進(jìn)行模具設(shè)計所必須的工具。采用公制進(jìn)行分模的準(zhǔn)備工作，創(chuàng)建出定位基準(zhǔn)選擇的坐標(biāo)系為基準(zhǔn)坐標(biāo)，再通過實(shí)體拉伸的方法做出模塊，根據(jù)提供的毛胚的尺寸進(jìn)行設(shè)計模塊的大小，該模塊用來定義模具零件的體積，繪制好外型。

采用公式設(shè)置收縮率為0.005。根據(jù)零件的具體情況而定，而此模具零件由于造型比較簡單，所以把分型面設(shè)計在最底面。開模的動作及分模后如圖7所示。

圖7　電話機(jī)模型的分模

3　零件加工編程及參數(shù)設(shè)置

3.1電話機(jī)模型外殼凸模的工件參數(shù)設(shè)定

在對電話機(jī)模型外殼凸模粗加工前必須進(jìn)行坯料工件參數(shù)的設(shè)定。如圖8所示，工件是140mm×150mm×60mm的A3鋼，工件原點(diǎn)是（0，0，0），進(jìn)給率的計算設(shè)為依照刀具，最大轉(zhuǎn)速設(shè)為5 000 r/min。

圖8　工作參數(shù)設(shè)置

3.2粗加工

（1）整體外形挖槽粗加工

該零件首先對它它整個外形進(jìn)行三維曲面挖槽粗加工，選用圓鼻刀?12的合金刀，為達(dá)到好的效率，設(shè)Z下刀量為0.5mm，主軸轉(zhuǎn)速為1 600 r/m、進(jìn)給速度500、Z軸下刀速率100，余量留0.1mm，Z軸最大進(jìn)給量0.5；逆銑加工，粗切采用雙向切削刀路，切削間距（直經(jīng)%）25，切削路徑間距（距離）3，如圖9所示。

圖9　外形挖槽粗加工

（2）話筒座開粗

采用小刀對放手機(jī)部位進(jìn)行開粗，這一部位采用曲面粗加工的方法，選用平刀直徑12高速鋼刀，主軸轉(zhuǎn)速為1 500、進(jìn)給速度500、Z軸下刀速率100，余量留0.15 mm，Z軸最大進(jìn)給量0.35，順銑加工；切削深度最高設(shè)-6.717 07，最底設(shè)-14.810 2；粗切采用等距環(huán)切刀路，切削間距（直經(jīng)%）30，切削路徑間距（距離）3.0，如圖10所示。

圖10　話筒曲面粗加工

（3）鍵孔開粗

先選用平刀直徑3高速鋼刀，主軸轉(zhuǎn)速為2 800、進(jìn)給速度300、Z軸下刀速率100，余量留0.1mm，Z軸最大進(jìn)給量0.35，順銑加工；切削深度最高設(shè)-1.956 16，最底設(shè)-10.716 49；粗切采用等距環(huán)切刀路，切削間距（直經(jīng)%）50，切削路徑間距（距離）1.5，如圖11所示。

圖11　鍵孔開粗

3.3半精加工

由于第一步的三維曲面挖槽粗加工的刀具直徑較大，所以在曲面還留有大量的余量。因此，第二步需對它進(jìn)行曲面平行半精加工。選用球刀直徑8的高速鋼刀，設(shè)Z下刀量為0.25mm、主軸轉(zhuǎn)速為1 800、進(jìn)給速度400、Z軸下刀速率100，加工曲面預(yù)留量為0.1mm，如圖12所示。

圖12　半精加工

3.4精加工

（1）要對電話機(jī)殼上表面整體精修。

（2）按鍵和出音孔部分使用等高精加工選用直徑3的球刀對外輪廓進(jìn)行等高外行。

（3）在話筒座上則采用平行精加工。

（4）最后對電話機(jī)模型整體進(jìn)行清角精加工，選用?3高速鋼平刀，由于它是精加工，其轉(zhuǎn)速參數(shù)可相應(yīng)設(shè)大點(diǎn)。主軸轉(zhuǎn)速為2 800、進(jìn)給速度400、Z軸下刀速率100，如圖13所示。

圖13　精加工

4　Mastercam后置處理

檢查和編輯加工路徑，確認(rèn)無誤后，利用MasterCAM軟件的后置處理功能，將零件的加工刀具路徑生成所需要的NC代碼。因篇幅有限，本文只摘錄了部分NC代碼如下:

O0000

(PROGRAM NAME-TU_1-3.13)

(DATE=DD-MM-YY-26-03-06 TIME=HH: MM-20:09)

N102G0G17G40G49G80G90

N106G0G90G54X-142.5Y-56.S2000M3

N108Z100.

N110Z54.2

N112G1X-112.F1000.

……

N6072G0Z100.

N6074M5

N6076G91G28Z0.

N6078G28.Y0.

N6080M30

%

5　結(jié)束語

在整個編程中按先粗加工，然后半精加工，最后精加工進(jìn)行。粗加工盡可能選大的背吃刀量；其次要根據(jù)機(jī)床動力和剛性的限制條件等，選取盡可能大的進(jìn)給量；最后根據(jù)刀具耐用度確定最佳的切削速度，利用MasterCAM自動生成的數(shù)控程序，使得產(chǎn)品能夠以高質(zhì)量、高效率、高壽命、低工期、低成本走向市場，對企業(yè)快速響應(yīng)客戶需求，提高市場競爭力有著非常重要的意義。

［1］康亞鵬.MasterCAM X數(shù)控加工自動編程［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.

［2］李云程.模具制造工藝學(xué)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

［3］蔡冬根.Mastercam9.0應(yīng)用與實(shí)例教程［M］.北京：人民郵電出版社，2006.

［4］嚴(yán)烈.Mastercam9應(yīng)用基礎(chǔ)教程［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2003.

(編輯：阮毅)

Telephone Modeling and Processing Based on MasterCAM

ZHANG Xiu-ping，ZHU Yuan-yuan
（Xinjiang Instituteof Light Industry Technology，Urumqi830021，China）

The papermostly described the telephonemodeling and NC processing，used Pro/E to finish the three-dimensionalmodeling design，NC programming and processing under the environment of MasterCAM，and produced NC procedure.This improves the parts manufactureefficiency.

3Dmodeling designing；CNC processing；automatic programming

TP391.7

A

1009－9492(2015)06－0043－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.06.010

2015－01－05

張秀萍，女，1978年生，四川安岳縣人，碩士，副教授。研究領(lǐng)域：數(shù)控加工、逆向工程。