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模具数控自动编程设计技巧
模具数控自动编程设计技巧【1】
摘 要 现代的模具设计生产中，通常运用SolidWorks、MasterCAM等CAD/CAM软件先进行产品的3D图形设计，然后根据产品的特点设计模具结构，确定模具型芯、分模面和抽芯结构等，生成模具型芯实体图和工程图，最后根据模具型芯的特点，拟定数控加工工艺，输入加工参数，生成加工程序并输送到数控机床的控制系统进行自动化加工。
这些步骤是现代化模具设计生产的过程和趋势。
它使复杂模具型芯的生产简化为单个机械零件的数控自动化生产，全部模具设计和数控加工编程过程都可以借助CAD/CAM软件在计算机上完成。
它改变了传统的模具制造手段，有效地缩短了模具制造周期，大大提高了模具的质量、精度和生产效率。
关键词 SolidWorks;模具;设计
1零件分析
如图1所示的是三角凸台注塑件产品[16] ，零件材料为ABS，材料的收缩率为5‰，注塑件产品的厚度为2mm。
三角凸台的凸模的分型面为产品的下表面，凸模的材料为锻造铝合金6061，凸模的尺寸设计依据产品尺寸设计，然后将比例缩小2mm的产品厚度。
至于调整材料的收缩率，通过刀具补偿值来统一调整获得凸模尺寸，而且与其从设计角度和制造角度相比，在制造过程中通过调整刀具长度值要比设计容易实现。
2 工艺分析
工件材料为锻造铝合金6061，原牌号为LD30，是最常见的。
铝合金与大部分钢材和铸铁材料相比，具有一个明显的优点：较低的屈服强度。
因此，加工中需要的切削力较低，可以在刀具不发生过量磨损的情况下提高切削速度和进料比。
3 工艺方案的确定
该凸模零件由多个曲面组成，对表面粗糙度要求较高。
采用球状刀加工之后有加工痕迹存在，通过手工修模达到所需要求。
因此，留有0.1mm的加工余量，由手工研磨到所需的粗糙度要求。
在数控加工前，工件在普通机床上完成6个面的铣削。
为确保三角凸台分型面的质量，解决分型面在粗加工时可能受损的问题，在分型面上留有0.1mm的磨削余量。
考虑到分型面预留的磨削量，对刀后将G54坐标中的Z值抬高0.1mm。
切削用量见数控加工工序卡片，表1所示。
4 SolidWorks凸模设计
4.1凸模曲面设计
步骤1：选择上视图为草绘基准平面，用草图工具栏绘制三角凸台体二维线框，用曲面特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为100mm，方向向上，角度为3度，根据预生成的形状观察拔模方向，如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。
再同样用上视图为草绘基准平面，用草图工具栏绘制圆半径为27.5mm，用曲面特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为50mm，方向向上，角度为3度，根据预生成的形状观察拔模方向，如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。
步骤2：选择上视图，新创建一个基准面，距离上视图为38.75mm，方向向上，在基准面1的草绘圆半径为6mm，用曲面特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为10mm，方向向下，角度为3度，根据预生成的形状观察拔模方向，如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。
步骤3：选择侧视图为草绘基准平面，草绘一个圆弧半径为150mm的矩形封闭图，偏距10mm。
采用曲面旋转命令进行360度的旋转。
步骤4：使用曲面剪切命令修剪掉不要的部分。
步骤5：选择曲面圆角命令，在特征树下设置参数圆角类型为：“面圆角”，在“切线延伸”方框前打勾。
分别使用圆角半径为2.5mm、1.875mm和1mm进行圆角。
4.2凸模实体设计
步骤1：选择上视图为草绘基准平面，用草图工具栏绘制三角凸台体二维线框，用实体特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为100mm，方向向上，角度为3度，根据预生成的形状观察拔模方向，如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。
步骤2：选择上视图，新创建一个基准面，距离上视图为38.75mm，方向向上，在基准面1的草绘圆半径为6mm，用实体特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为10mm，方向向下，角度为3度，根据预生成的形状观察拔模方向，如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。
选择侧视图为草绘基准平面，草绘一个圆弧半径为150mm的矩形封闭图。
使用特征工具栏中的旋转/切除命令进行多余部分切除。
步骤3：同样用上视图为草绘基准平面，用草图工具栏绘制圆半径为27.5mm，用实体特征的拉伸凸台/基体命令工具拉伸高度为50mm，方向向上，角度为3度，根据预生成的形状观察拔模方向，如果方向不对则点击特征树下参数栏中的角度方向按钮。
将圆弧半径为150mm的矩形封闭图偏距10mm复制一个草图，使用特征工具栏中的旋转/切除命令进行多余部分切除。
步骤4：选择实体圆角命令，在特征树下设置参数圆角类型为：“面圆角”，在“切线延伸”方框前打勾。
分别使用圆角半径为2.5mm、1.875mm和1mm进行圆角。
三角凸台模具的凸模设计结果如图2所示：
图2
5 SolidWorks设计技巧
在使用SolidWorks进行三角凸台模具实体设计过程中，参数的技巧设置对产品设计的高效化、高质量化起到关键性的作用：(1)拉伸特征(Extrude)和圆角特征(Fillet)是模具设计中使用频率最高的功能，它的主要参数设置技巧如下：拉伸特征(Extrude)：根据成型需要正确选择“终止类型”和“拔模角度”的设置来确定模具的成型角度、方向和深度。
圆角特征(Fillet)：1)如果遇到要进行拔模操作，一般是先拔模再倒圆角;2)如果是进行装饰性圆角处理则尽可能放在最后来完成;3)如果要进行抽壳处理，也一定要注意先后顺序。
如果倒的圆角比较小则是先抽壳而后倒圆角，如果圆角比较大则应先倒圆角而后抽壳。
应视具体情况而定。
SolidWorks的曲面基本特征造型功能和实体设计功能基本上是一样的，所不同的是如缝合曲面、填充曲面、输入曲面等曲面编辑功能是它所特有的。
在进行对曲面进行编辑时，可将曲面的表面看作是一块布或一张纸，在进行修剪或圆角时，要选择每一个曲面，确定哪部分是保留的，哪部分是剪掉的，放在相应的参数框中，可以点击图中的曲面元素添加或在参数框中单击右键‘删除’。
数控车工编程加工工艺设计技巧【2】
摘要：数控加工程序与普通机床工艺规程有较大差别，不仅要包括零件的工艺过程，而且还要包括切削用量、走刀路线、刀具尺寸以及机床的运动过程，因此，要求编程人员对数控车床的性能、性能、特点、运动方向等都非常熟悉。
本文通过两个方面来探讨数控车加工过程中的工艺设计技巧。
关键词：数控车床编程;加工;工艺设计
一、引言
随着UG等各种计算机编程软件的不断向更高功能的更新和普及，现在的零件已经越来越复杂，要想把一个零件完整地加工出来，编程前对所加工的零件进行工艺分析，订出工艺方案，选择合适的刀具，确定切削用量等，都成了工件是否能顺利加工完成的首要条件，所谓一棋不就，满盘皆输。
所以一个工艺方案要考虑方方面面，数控车加工与普通车加工相比，有它的一些基本特点：1. 数控车加工的工序内容比普通车加工的工序内容复杂。
2. 数控车床加工程序的编制比普通车床工艺规程的编制复杂。
二、数控车床加工工艺所要考虑的主要内容
1. 根据所要加工的零件的要求，选择适合在数控车床上加工的零件，把工序内容确定下来。
2. 分析所要加工的零件的图纸，明确加工内容，制定好数控加工走刀路线。
3. 全面考虑调整数控加工工序，以利于完整加工。
4. 根据实际情况处理数控机床上部分工艺指令。
三、数控加工的工艺处理过程
1. 确定工件的加工部位，加工轮廓，加工尺寸等具体内容
确定被加工工件需在本机床上完成的工序内容及其与前后工序的联系。
(1)优先选择普通机床上无法加工的内容作为数控加工的内容。
(2)选择普通机床难加工，质量也难保证的内容作为数控加工的内容。
(3)普通机床加工效率低，工人操作劳动强度大的内容，可考虑在数控机床上加工。
(4)这个工件在本工序加工之前的情况是怎样，例如材料是铸件、锻件或棒料、工件的形状、尺寸、加工余量等。
2. 确定工件的夹具选择及装夹方式
由于夹具确定了零件在机床坐标系中的位置，因而首先要求夹具能保证零件在机床坐标系中的正确坐标方向。
数控车床多采用三爪自定心卡盘夹持工件;轴类工件还可采用尾座顶尖支持工件。
由于数控车床主轴转速极高，为便于工件夹紧，多采用液压高速动力卡盘，还可使用软爪夹持工件，软爪弧面由操作者随机配制，可获得理想的夹持精度。
通过调整油缸压力，可改变卡盘夹紧力，以满足夹持各种薄壁和易变形工件的特殊需要。
为减少细长轴加工时受力变形，提高加工精度，以及在加工带孔轴类工件内孔时，可采用液压自动定心中心架，定心精度可达0.03mm。
除此之外，主要考虑下列几点：(1)当零件加工批量小时，尽量采用组合夹具，可调试夹具及其他通用夹具。
(2)夹具要开敞，其定位、夹紧机构元件不能影响加工中的走刀。
(3)装卸零件要方便可靠，以缩短准备时间。
3. 确定数控加工工序
在数控机床加工过程中，由于加工对象复杂多样，特别是轮廓曲线的形状及位置千变万化，加上材料不同、批量不同等多方面因素的影响，在对具体零件制定加工方案时，应该进行具体分析和区别对待，灵活处理。
只有这样，才能使所制定的加工方案合理，从而达到质量优、效率高和成本低的目的。
确定走刀路线：走刀路线泛指刀具从对刀点(或机床固定原点)开始运动起，直至返回该点并结束加工程序所经过的路径，包括切削加工的路径及刀具引入、切出等非切削空行程。
确定走刀路线的工作重点，主要用于确定粗加工及空行程的走刀路线，因精加工切削过程的走刀路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。
(1)寻求最短加工路线，减少空刀时间。
在保证加工质量的前提下，使加工程序具有最短的走刀路线，不仅可以节省整个加工过程的执行时间，还能减少一些不必要的刀具消耗及机床进给机构滑动部件的磨损等。
(2)刀具的进退刀(切入切出)路线要认真考虑，减少在轮廓切削中停刀留下刀痕。
(3)要选择工件在加工后变形小的路线。
4. 制定加工方案的原则
制定加工方案的一般原则为：先粗后精，先近后远，先内后外，程序段最少，走刀路线最短以及特殊情况特殊处理。
(1)先粗后精
为了提高生产效率并保证零件的精加工质量，在切削加工时，应先安排粗加工工序，在较短的时间内，将精加工前大量的加工余量去掉，同时尽量满足精加工的余量均匀性要求。
当粗加工工序安排完后，应接着安排换刀后进行的半精加工和精加工。
其中，安排半精加工的目的是，当粗加工后所留余量的均匀性满足不了精加工要求时，则可安排半精加工作为过渡性工序，以便使精加工余量小而均匀。
(2)先近后远
这里所说的远与近，是按加工部位相对于对刀点的距离大小而言的。
在一般情况下，特别是在粗加工时，通常安排离对刀点近的部位先加工，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。
对于车削加工，先近后远有利于保持毛坯件或半成品件的刚性，改善其切削条件。
(3)先内后外
对既要加工内表面(内型、腔)，又要加工外表面的零件，在制定其加工方案时，通常应安排先加工内型和内腔，后加工外表面。