第八章 上盖模具加工例题精析+曲面精加工范例.docx
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第八章上盖模具加工例题精析+曲面精加工范例
第八章上盖模具加工例题精析
8-1前模程序编制
8.1.1本例要点：
（1）前模凹槽加工要点
（2）编程过程中辅助面及辅助线的应用
（3）刀补刀具的应用
（4）前模加工工艺要点
8.1.2工件分析和工艺流程
（1）工件分析
上盖模具前模图8-1CAV，型腔为凹槽，要求较高，凹位需进行整体出铜公，分型面为平面。
型腔材料为国产718。
毛坯六面已经平整。
（2）加工坐标原点
X：
取前模的中心
Y：
取前模的中心
Z：
取前模最高平面
（3）工艺分析
由于毛坯形状为立方体，所以在局部区域有较大的余量，首先采用曲面挖槽加工方式进行粗加工。
选用的刀具为D12平刀
粗加工后，凹槽底部和交角部位`还有较多余量，所以使用等高外形加工方式进行一个整体半精刀具路径。
选用D6平刀。
进行一个曲面残料粗加工，清除半精程序所留的剩余量，选用D6平刀。
对凹槽需要进行电火花加工部位进行平行铣削半精加工，选用D6R3球刀。
对小球刀能够进行加工的圆弧面进行平行铣削精加工，选用D3R1.5球刀。
各工步的加工内容，加工方式等参数如下表8-1所示。
序号
加工内容
加工方式
刀具
进给率（mm/min）
转速（r/min）
1
前模粗加工
曲面挖槽
D12平刀
1500
2000
2
前模半精加工
等高外形
D6平刀
1300
25000
3
前模陡斜面精加工
等高外形
D6平刀
1000
3000
4
电火花位半精加工
平行铣削
D6R3球刀
1200
3000
5
较浅圆弧面精加工
平行铣削
D3R1.5球刀
800
3500
表8-1上盖前模加工工步
8.1.3程序编制步骤
打开文件
单击主功能表中档案→取档，在弹出的文件列表中选择正确的文件路径，并选择8-1.mc9文件，打开图形文件。
按F9键显示坐标系。
打开图层可以看到第一层是CP，第二层是CORE，第三层是CAV，选择第三层，关掉其它层，然后确定，所以屏幕上只显示前模图。
将图素另存为8-1CAV.mc9。
将构图面设为前视图，将前模图进行旋转，“转换→旋转”选择所有的图素，执行，选择按原点旋转，出来旋转视窗，设置为移动，次数一次，旋转角度为180，点击确定。
点击“清除颜色”设置前模的边界盒，选择“回主功能表→刀具路径→工作设定”打开工作设定窗口，点击“边界盒”设置工件毛坯尺寸，勾选所有图素，确定，在工作设定视窗中可以看到毛坯的尺寸为X200、Y100、Z45，工件原点为X0、Y0、Z0，进给率的计算选择为依照刀具。
前模开粗常用的刀路方法是曲面挖槽，等高外形，平行式光刀。
选刀的原则是大刀开粗→小刀中粗→大刀光刀→小刀光刀。
观察前模图，画圆测量选用什么型号刀具合适。
此前模图凹位范围不大，所以适合选用12mm平底刀开粗较为合适。
1．启动曲面挖槽粗加工模组，对前模进行粗加工
选择“回主功能表→刀具路径→操作管理”在操作管理员视窗中点击右键选择群组，更改操作群组名称为“D12挖槽粗加工”或者默认。
选择“回主功能表→刀具路径→曲面加工”命令，设置加工面为A，CAD档和干涉面为N，定义切削范围为Y。
继续选择“粗加工→挖槽粗加工”命令，选取12平刀，设置刀具参数。
在弹出的“曲面粗加工”视窗中选择“曲面加工参数”选项卡，设置参考高度为30（此参数应比零件最高位置点高10MM以上）,进给下刀位置为3.0，加工预留量为0.5mm，
在“刀具的切削范围”选项中单击“选择”，选取零件的外边界线框为加工范围，执行。
在“粗加工参数”选项卡中，设置Z轴最大进给量为0.5mm。
如图8-1所示。
点击“切削深度”选项，打开加工深度设置，选择“绝对坐标”，勾选“自动调整加工面的预留量”，如图8-2所示。
点击“间隙设定”，打开“间隙设定”勾选上“切削顺序最佳化选项”，避免二个凹槽来回跳刀，加快加工效率。
图8-1粗加工参数
图8-2切削深度的设定
勾选“螺旋式下刀”打开“螺旋式/斜插式下刀之参数设定”视窗，选择使用斜插式下刀，设置参数，如图8-3所示。
单击确定。
最小半径：
20%
最大半径：
100%
Z方向开始斜插位置（增量）：
0.2
XY方向预留间隙：
1
进刀角度：
0.5
图8-3螺旋式/斜插式下刀之参数设定
在“挖槽参数”选项卡中，选择“等距环切”切削方式，切削间距为刀具直径的75%勾选精修，次数1次，间距为：
0.2。
勾选由内而外环切。
如图8-4所示。
图8-4挖槽参数设定
单击“确定”，系统计算出刀具加工路径，进行手动模拟和切削仿真，如图8-5所示。
捡视刀具路径的正确性，和考虑下一步程序的刀具选择，选用何种加工方法。
图8-5实体切削仿真
选择“回主功能表→档案→存档”命令，选择保存。
储存的图形文件和刀具路径。
（每编一个程序要习惯保存）
2．对已生成粗加工程序的前模，进行等高外形精加工（在此处实为半精加工）
从上一步对前模的检视和模拟中可以看到，凹槽底部还有较多余量，所以进行一个整体半精刀具路径。
选择“回主功能表→刀具路径→操作管理”在操作管理员视窗中点击右键选择群组，建立新的操作群组，自定义一个名称为“D6等高外形半精”或者默认。
（将每一刀具设置不同群组，使程序目录条理化）
选择“回主功能表→刀具路径→曲面加工→精加工→等高外形”命令，在弹出的“曲面精加工”对话框中，选取刀具直径为6mm平刀（上一步粗加工挖槽选用12mm平刀，在这考虑余量所以选用6mm以上的刀具），选择“曲面加工参数”选项卡，考虑是半精程序，所以XY预留量设为0.2mm，参数设定如图8-6所示。
单击“刀具的切削范围”选项中单击“选择”，选取零件的外边界线框为加工范围，执行。
图8-6曲面加工参数视窗
在“等高外形精加工参数”视窗中，点击整体误差，设置过滤比例为1：
1，设置Z轴最大进给量为0.3mm，在开放式轮廓的方向选项中勾选双向，在两区段间的路径选项中选中斜插（考虑凹槽底部还有较多余量，避免直接踩刀），斜插长度为12mm。
再把切削顺序最佳化选项选中。
如图8-7所示。
图8-7等高外形精加工参数视窗
单击“切削深度”，在“切削深度设定”选项卡中，选择“绝对坐标”，设置绝对的深度，最高位置为-0.1，最低位置为-23.8，把“自动调整加工面的预留量”选项选中。
确定。
单击“确定”，系统计算出刀具加工路径，进行手动模拟和切削仿真，如图8-8所示。
捡视刀具路径的正确性，和考虑下一步程序的刀具选择，选用何种加工方法。
图8-8实体切削仿真
选择“回主功能表→档案→存档”命令，选择保存。
储存的图形文件和刀具路径。
（每编一个程序要习惯保存）
3．对需要进行等高外形精加工的部分进行精加工
从前面程序对前模的检视和模拟中可以看到，余量基本去除，进行下一步等高精加工刀具路径。
选择“回主功能表→刀具路径→操作管理”在操作管理员视窗中点击右键选择群组，建立新的操作群组，自定义一个名称为“D6等高外形精加工”或者默认。
同样是等高外形加工方法，所以此程序只需将程序2进行复制粘贴操作，如图8-9所示，然后更改一下等高外形的参数设置。
在弹出的“曲面精加工”对话框中，刀具直径不变仍为6mm平刀，选择“曲面加工参数”选项卡，此程序为精加工，所以XY预留量设为0mm。
图8-9复制粘贴操作
在“等高外形精加工参数”视窗中，整体误差为0.02mm，更改Z轴最大进给量为0.15mm，在两区段间的路径选项中更改为打断，勾选进/退刀设置圆弧半径为2mm，扫掠角度为180。
如图8-10所示。
图8-10等高外形精加工参数视窗
单击“切削深度”，在“切削深度设定”选项卡中，选择“绝对坐标”，设置绝对的深度，因为等高外形加工用于大部分直壁或者斜度不大的侧壁的精加工，通过限定高度值，只作层切削，所以此处最高位置设为-0.1，最低位置为-5。
确定。
单击“确定”，系统计算出刀具加工路径，进行手动模拟和切削仿真。
捡视刀具路径的正确性，和考虑下一步程序的刀具选择，选用何种加工方法。
选择“回主功能表→档案→存档”命令，选择保存。
储存的图形文件和刀具路径。
（每编一个程序要习惯保存）
4．对凹槽曲面需要进行电火花的位置，进行平行铣削加工（半精）
选择“分析—动态分析”分析图形，测量到凹槽最低位R为R1.875，深度大概是-24，深度较深，底部不适合选用D3R1.5球刀，所以选用电火花工序来加工此位。
选择“回主功能表→刀具路径→操作管理”在操作管理员视窗中点击右键选择群组，建立新的操作群组，自定义一个名称为“D6R3平行铣削加工（半精）”或者默认。
选择“回主功能表→刀具路径→曲面加工→精加工→平行铣削”命令，选择所有的曲面为加工面，执行。
在弹出的“平行铣削精加工”对话框中，选取刀具直径为6mm球刀，单击确定。
选择“曲面加工参数”选项卡，参数设定如图8-11所示。
图8-11曲面加工参数视窗
单击“刀具的切削范围”选项中单击“选择”，选取零件的外边界线框为加工范围，执行。
在“平行铣削精加工参数”视窗中，点击整体误差，设置过滤比比例为1：
1，设置最大切削间距为0.25mm，加工角度为135。
单击限定深度，设置加工深度。
如图8-12所示。
图8-12平行铣削精加工参数视窗
单击“间隙设定”，在“刀具路径间隙设定”选项卡中，“容许的间隙”选择距离，位移小于容许间隙时不提刀选择平滑，勾选“切削顺序最佳化”。
如图8-13所示。
单击确定。
图8-13刀具路径的间隙设定
单击“确定”，系统计算出刀具加工路径，进行手动模拟和切削仿真。
捡视刀具路径的正确性，和考虑下一步程序的刀具选择，选用何种加工方法。
选择“回主功能表→档案→存档“命令，选择保存。
储存的图形文件和刀具路径。
（每编一个程序要习惯保存）
5．对比较浅的圆弧面选择用D3R1.5球刀进行平行铣削精加工
选择“回主功能表→刀具路径→操作管理”在操作管理员视窗中点击右键选择群组，建立新的操作群组，自定义一个名称为“D3R1.5平行铣削精加工”或者默认。
同样是平行铣削精加工方法，所以此程序只需将程序4进行复制粘贴操作，如图8-14所示，然后更改一下平行铣削的参数设置。
在弹出的“曲面精加工”对话框中，更改刀具，建立新的刀具，刀具直径选择为D3R1.5球刀，选择“曲面加工参数”选项卡，此程序为精加工，所以XY预留量设为0mm。
如图8-15所示。
图8-14复制粘贴操作
在“干涉的曲面/实体”选项中，设置干涉面预留量为0.02mm，单击“选择”出现选择干涉面菜单，单击“增加”在显示的曲面图形中选择直壁或者斜度不大的侧壁为干涉面，“执行”再“执行”回到曲面加工参数视窗，可以看到干涉面选项中已选中一个面为干涉面。
图8-15曲面加工参数视窗
在“平行铣削精加工参数”视窗中，点击整体误差，设置过滤比比例为1：
1，整体误差为0.02mm，更改设置最大切削间距为0.15mm，加工角度为135。
单击限定深度，设置加工深度。
如图8-16所示。
图8-16平行铣削精加工参数视窗
单击“确定”，系统计算出刀具加工路径，进行手动模拟和切削仿真，捡视刀具路径的正确性。
选择“回主功能表→刀具路径→操作管理”点击全选，选择全部程序进行刀具路径的切削仿真，如图8-17所示。
图8-17实体切削仿真
选择“回主功能表→档案→存档”命令，选择保存。
储存最终的图形文件和刀具路径。
生成数控加工程序
在“操作管理员”视窗中，逐个群组逐个群级组进行后处理，先选中第一个群组，单击“执行后处理”，视窗中，选中“储存NC档”、“编辑”“询问”，在MasterCAM系统文件中，有自带一个默认的后处理PST文件，也可以单击“更改后处理程式”按钮，选择一个合适的后处理文件。
单击确定。
输入8-1CAV1.NC文件名，系统自动生成数控加工程序，填写入程序单中。
选中第二个群组，单击“执行后处理”，视窗中，输入8-1CAV2.NC文件名，系统自动生成数控加工程序，填写入程序单中。
其它群组依次后处理。
为了和操作机床的人员沟通，程序纸应包括：
1.程序名，2.刀具大小及长度，3.加工刀路方法，4.加工余量，5.开粗或光刀，6.装夹图，7.对刀方式，8.图档名称，9.模具编号，10.工件名称。
如下表8-2
加工工艺程序单
客户：
HXX2006年03月03日
图纸编号：
00011产品名称：
美容器零件名称：
前模8-1CAV
编程人员：
文件存档位置及档名：
D/：
WORK/HXX/8-1CAV
序号
程序名
刀具型号
装刀长度
加工余量
加工时间
备注
1
8-1CAV1
Φ12
28
粗
00:
25
2
8-1CAV2
Φ6
28
半精
00:
15
3
8-1CAV3
Φ6
10
精
00:
5
表8-2程序单填写格式局部
8.2后模程序编制
8.2.1本例要点：
（1）后模加工工艺要点
（2）干涉面的应用
（3）刀补刀具的应用
8.2.2工件分析和工艺流程
（1）工件分析
上盖模具后模图8-1CORE，形状较为简单，分型面和圆弧表面需进行精加工。
型腔材料为国产718。
毛坯六面已经平整。
（2）加工坐标原点
X：
取后模的中心
Y：
取后模的中心
Z：
取后模分型面
（3）工艺分析
由于毛坯形状为立方体，所以有较大的余量，首先采用曲面挖槽加工方式进行粗加工。
选用的刀具为D30R5圆鼻刀
粗加工后，型腔侧壁和交角部位`还有较多余量，所以使用等高外形加工方式进行一个整体半精刀具路径。
选用D16R0.8圆鼻刀。
选用挖槽加工对平面分型面进行推面精加工，选用D20R0.8圆鼻刀。
使用等高外形进行整体精加工，此程移除浅平面曲面。
选择D10平刀
对等高外形程序移除的浅平面曲面进行平行铣削加工，选用D5R2.5球刀。
各工步的加工内容，加工方式等参数如下表8-3所示。
序号
加工内容
加工方式
刀具
进给率（mm/min）
转速（r/min）
1
后模粗加工
曲面挖槽
D30R5圆鼻刀
1800
2000
2
后模半精加工
等高外形
D16R0.8圆鼻刀
1800
2000
3
后模平面精加工
曲面挖槽
D20R0.8圆鼻刀
800
3000
4
整体精加工
等高外形
D10平刀
1200
3000
5
浅平面精加工
平行铣削
D5R2.5球刀
1000
3000
表8-3上盖后模加工工步
图8-18加工步骤示意图
8.2.3程序编制步骤
打开文件
单击主功能表中档案→取档，在弹出的文件列表中选择正确的文件路径，并选择8-1.mc9文件，打开图形文件。
按F9键显示坐标系。
打开图层可以看到第一层是CP，第二层是CORE，第三层是CAV，选择第二层，关掉其它层，然后确定，所以屏幕上只显示后模图。
将图素另存为8-1CORE.mc9。
设置后模的边界盒，选择“回主功能表→刀具路径→工作设定”打开工作设定窗口，点击“边界盒”设置工件毛坯尺寸，勾选所有图素，确定，在工作设定视窗中可以看到毛坯的尺寸为X200、Y100、Z43.39，工件原点为X0、Y0、Z23.39，进给率的计算选择为依照刀具。
后模开粗常用的刀路方法是曲面挖槽，等高外形，平行式光刀。
选刀的原则是大刀开粗→小刀中粗→大刀光刀→小刀光刀。
观察后模图，画圆测量选用什么型号刀具合适，选用D30R5圆鼻刀开粗，为了保证XY方向余量为0.5mm，Z方向只留0.2mm，所以在此开粗程序考虑进行刀补，就是编程选用D30.6R5圆鼻刀，预留量为0.2m。
实际加工时用D30R5的圆鼻刀。
这样就会产生XY余量=0.3+0.2，Z余量为0.2。
1．启动曲面挖槽粗加工模组，对后模进行粗加工
选择“回主功能表→刀具路径→操作管理”在操作管理员视窗中点击右键选择群组，更改操作群组名称为“D30R5粗加工”或者默认。
选择“回主功能表→刀具路径→曲面加工”命令，设置加工面为A，CAD档和干涉面为N，定义切削范围为Y。
继续选择“粗加工→挖槽粗加工”命令，选取D30.6R5圆鼻刀，设置刀具参数。
在弹出的“曲面粗加工”视窗中选择“曲面加工参数”选项卡，设置参考高度为40（此参数应比零件最高位置点高10MM以上）,进给下刀位置为3.0，加工预留量为0.2mm，如图8-19所示。
提示：
编程序时选用D30.6R5的圆鼻刀，实际加工中将使用D30R5圆鼻刀，这样加工结果比模型尺寸要大单边0.3mm，即是给型腔XY留下了0.3mm余量。
图8-19曲面加工参数视窗
在“刀具的切削范围”选项中单击“选择”，选取零件的外边界线框为加工范围，执行。
在“粗加工参数”选项卡中，设置Z轴最大进给量为0.6mm，勾选“由切削范围外下刀”，就是在毛坏材料选择的范围外不刀削区域快速下刀，再水平进刀切削。
如图8-20所示。
点击“切削深度”选项，打开加工深度设置，选择“绝对坐标”，勾选“自动调整加工面的预留量”，如图8-21所示。
图8-20粗加工参数
图8-21切削深度的设定
在“挖槽参数”选项卡中，选择“等距环切”切削方式，切削间距为刀具直径的52.28%（切削间距（距离）计算方法是：
{刀具直径-刀R角*2}*80%。
此方法不适用于球型刀），勾选精修，次数1次，间距为：
0.2。
如图8-22所示。
图8-22挖槽参数设定
单击“确定”，系统计算出刀具加工路径，进行手动模拟和切削仿真，如图8-23所示。
捡视刀具路径的正确性，和考虑下一步程序的刀具选择，选用何种加工方法。
图8-23实体切削仿真
选择“回主功能表→档案→存档”命令，选择保存。
储存的图形文件和刀具路径。
（每编一个程序要习惯保存）
2．对已生成粗加工程序的后模，进行等高外形精加工（在此处实为半精加工）
从上一步对后模的检视和模拟中可以看到，由于选用是D30.6R5圆鼻刀，在交角位产生R5的余量，XY总体余量是刀补单边0.3+预留量0.2=0.5mm，所以必须进行一个整体半精刀具路径。
选择“回主功能表→刀具路径→操作管理”在操作管理员视窗中点击右键选择群组，建立新的操作群组，自定义一个名称为“D16R0.8半精”或者默认。
（将每一刀具设置不同群组，使程序目录条理化）
选择“回主功能表→刀具路径→曲面加工→精加工→等高外形”命令，在弹出的“曲面精加工”对话框中，选取刀具直径为16R0.8mm圆鼻刀（上一步粗加工挖槽选用D30.6R5圆鼻刀，在这选用D16R0.8mm刀具比较合适），选择“曲面加工参数”选项卡，考虑是半精程序，所以XY预留量设为0.2mm，参数设定如图8-24所示。
单击“刀具的切削范围”选项中单击“选择”，选取零件的外边界线框为加工范围，执行。
图8-24曲面加工参数视窗
在“等高外形精加工参数”视窗中，点击整体误差，设置过滤比比例为1：
1，设置Z轴最大进给量为0.5mm，在两区段间的路径选项中更改为打断，勾选进/退刀设置圆弧半径为6mm，扫掠角度为180。
再把切削顺序最佳化选项选中。
如图8-25所示。
图8-25等高外形精加工参数视窗
单击“切削深度”，在“切削深度设定”选项卡中，选择“绝对坐标”，设置绝对的深度，最高位置为23.3，最低位置为0，把“自动调整加工面的预留量”选项选中。
确定。
单击“确定”，系统计算出刀具加工路径，进行手动模拟和切削仿真，捡视刀具路径的正确性，和考虑下一步程序的刀具选择，选用何种加工方法。
选择“回主功能表→档案→存档“命令，选择保存。
储存的图形文件和刀具路径。
（每编一个程序要习惯保存）
3．对分型面进行推面精加工，选用曲面挖槽粗加工
前面程序加工完后分型面上留了0.2mm预留量，XY方向也有0.2mm，所以选择用D20.5R0.8刀补刀进行对分型面的推面。
选择“回主功能表→刀具路径→操作管理”在操作管理员视窗中点击右键选择群组，建立新的操作群组，自定义一个名称为“D20R0.8推面精加工”或者默认。
同样是曲面挖槽粗加工方法，所以此程序只需将程序1进行复制粘贴操作，如图8-26所示，然后更改一下曲面挖槽粗加工的参数设置。
在弹出的“曲面挖槽粗加工”对话框中，更改刀具，建立新的刀具直径为D20.5R0.8mm圆鼻刀，注意推面的刀具参数，如图8-27所示。
选择“曲面加工参数”选项卡，此程序为精加工，所以XY预留量设为0mm，余量已在刀补中作了补偿，这样XY余量是0.25mm，而Z余量为0。
图8-26复制粘贴操作
图8-27定义刀具参数
在“粗加工参数”视窗中，点击切削深度，选择“绝对坐标”设置最高位置：
0，最低位置：
0，勾选自动调整加工面的预留量。
确定。
在“挖槽参数”视窗中，更改切削方式为“双向切削”，如图8-28所示。
图8-28挖槽参数视窗
单击“确定”，系统计算出刀具加工路径，进行手动模拟和切削仿真。
捡视刀具路径的正确性，和考虑下一步程序的刀具选择，选用何种加工方法。
选择“回主功能表→档案→存档”命令，选择保存。
储存的图形文件和刀具路径。
（每编一个程序要习惯保存）
4．对需要进行等高外形精加工的部分进行精加工
从前面程序对后模的检视和模拟中可以看到，余量基本去除，进行下一步等高精加工刀具路径。
选择使用D10平刀。
选择“回主功能表→刀具路径→操作管理”在操作管理员视窗中点击右键选择群组，建立新的操作群组，自定义一个名称为“D10精加工”或者默认。
同样是等高外形加工方法，所以此程序只需将程序2进行复制粘贴操作，然后更改一下等高外形的参数设置。
在弹出的“曲面精加工”对话框中，更改刀具，建立新的刀具直径为10mm平刀，选择“曲面加工参数”选项卡，此程序为精加工，所以XY预留量设为0mm。
在“等高外形精加工参数”视窗中，整体误差为0.02mm，更改Z轴最大进给量为0.2mm，在两区段间的路径选项中更改为打断，勾选进/退刀设置圆弧半径为3mm，扫掠角度为90。
如图8-29所示。
图8-29等高外形精加工参数视窗
打开“浅平面加工”，在弹出的对话框中选中“移除浅平区域的刀具路径”，选中“允许部分切削”，参数设置如图8-30所示。
图8-30浅平面加工参数
在“等高外形的浅平面加工”视窗中，“分层铣深的最小切削间距”是指浅平面区域新增切削路径之间的最小Z轴距离，即新增切削路径之间的Z轴距离不能小于这个设定值。
“角度的极限”是指处理零件浅平面的斜角。
系统在0度到该极限角的范围内，增加或移除区域内的刀具路径。
通常设置为45度。
“步进量的极限”用于：
当设置为“移除浅平面区域的刀具路径”时，被作为最大步进距离，即如果相邻的二切削路径间距大于“步进量的极限”的设定值时，系统将切削路径间距超出部分路径移除；当设置为“在浅平区域增加刀具路径”时，被作为最小的步进距离。
即如果相邻的二切削路径间距大于“步进量的极限”设定值时，系统在二切削路径之间会增加切削路径。
这里说的“二切削路径间距”是指一切削路径的终点到下一切削路径的起点之间的距离在水平方向的水平间距。
较小的步进量的极限值，会在浅平面区域增加较多的刀具路径。
角度的极限值与步进量的极限值和Z轴最大进给量有关系，当改变角度的极限值与步进量的极限值中的一个时，另一个
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