CAD/CAM技术应用于充电座加工

CAD/CAM技术应用于充电座加工

乔龙阳

乔龙阳（阳江职业技术学院机电系）

摘要：在数字化制造技术中，计算机数控技术和数控编程技术是最重要的技术之一。Unigraphics（简称UG）软件是美国UGS（UnigraphicsSolutions）公司推出的面向制造行业集CAD/CAE/CAM于一体的高端软件，是当今世界上最先进，最流行的工业设计软件之一。UG软件是由多个模块组成的，主要包括CAD、CAM、CAE、注塑模、钣金件、Web、管路应用、质量工程应用、逆向工程等应用模块，其中每个功能模块都以Gateway环境为基础，它们之间既有联系又相互独立。它集合了概念设计、工程设计、分析与加工制造的功能，实现了优化设计与产品生产过程的组合，它被广泛应用于机械、汽车、模具、航空航天、消费电子、医疗仪器等行业。随着我国模具设计制造业的兴旺，对模具设计制造的要求呈现出高速、持续的增长，人才市场也急需一批既懂得模具设计相关技术，又熟悉CAD/CAE/CAM软件模具设计的专业人才。

关键词：数控技术制造模具

1CAD/CAM技术应用简介

数控编程是指根据被加工零件的图纸和技术要求、工艺要求，将零件加工的工艺顺序、工序内的工步安排、刀具相对于工件运动的轨迹与方向、工艺参数及辅助动作等，用数控系统所规定的规则、代码和格式编制成文件，并将程序单的信息制作成控制介质的整个过程。用数控机床来加工零件，加工前必须按要求编写零件加工程序，加工过程中机床按零件加工程序自己完成加工任务。数控机床编程是数控加工的基础。数控编程就是用特定的符号和规定的语法规则书写的机床数控系统能够识别的计算机程序，该程序指挥机床的不同部分按一定的动作顺序、运动轨迹（包括速度、加速度）、主轴转速等进行工件的切削加工工件。数控机床编程前要对所加工零件进行工艺分析并作必要的数值计算，然后按所使用的数控系统和机床厂家提供的编程手册要求编写零件加工程序。编写好的复杂零件加工程序还要进行仿真、试切等调试工作，才能用于零件的加工。由此可见，数控机床加工工艺与普通机床加工工艺在原则上基本相同，但数控加工的整个过程是自动进行的，因而又有其独有特点。数控编程是数控加工准备阶段的主要内容之一，通常包括分析零件图样，确定加工工艺过程；计算走刀轨迹，得出刀位数据；编写数控加工程序；制作控制介质；校对程序及首件试切。有手工编程和自动编程两种方法。总之，它是从零件图纸到获得数控加工程序的全过程。

2自动编程

自动编程是指在编程过程中，除了分析零件图样和制定工艺方案由人工进行外，其余工作均由计算机辅助完成。它是利用计算机专用软件来编制数控加工程序。编程人员只需根据零件图样的要求，使用数控语言，由计算机自动地进行数值计算及后置处理，编写出零件加工程序单，加工程序通过直接通信的方式送入数控机床，指挥机床工作。自动编程使得一些计算繁琐、手工编程困难或无法编出的程序能够顺利地完成。采用计算机自动编程时，数学处理、编写程序、检验程序等工作是由计算机自动完成的。由于计算机可自动绘制出刀具中心运动轨迹，使编程人员可及时检查程序是否正确，需要时可及时修改，以获得正确的程序。又由于计算机自动编程代替程序编制人员完成了繁琐的数值计算，可提高编程效率几十倍乃至上百倍，因此解决了手工编程无法解决的许多复杂零件的编程难题。自动编程的特点就在于编程工作效率高，可解决复杂形状零件的编程难题。在进行自动编程时，程序员所要做的工作是根据图样和工艺要求，使用规定的编程语言，编写零件加工源程序，并将其输入编程机，编程机自动对输入的信息进行处理，即可以自动计算刀具中心运动轨迹、自动编辑零件加工程序并自动制作穿孔带等。由于自动编程具有精度高、速度快、使用简便、直观性好和便于检查、修改等优点，已成为国内外数控加工中普遍采用的编程方法。

根据给出的二维图形，设计一个充电座的模型。使用UG绘画出三维模型。我们根据设计这款充电座产品款式图纸的有关技术要求，在数控机床上进行一系列技术编程过程。

3零件的工艺性分析

3.1产品图和加工工艺分析

该产品的结构简单，不具有柱位、骨位、行位、枕位，而要求尺寸稳定、配合精度高、表面质量好、无斑点、条纹、凹痕、起泡、变色、熔接痕、飞边等，此外还要求具有一定的表面光泽性、一定的硬度、耐磨性和小的表面粗糙度等。

3.2加工工艺分析在模具加工前，先绘出产品的模型再分模，如图1所示是充电座型芯：由上面的产品图可知，该产品具有2度的拔模斜度、最小倒圆角3mm，要使上下模的配合精度高，而加工时要适合选刀、设置参数。由于充电座型芯的最小倒圆角是3mm，在加工模具时刀具要想把根底下的余料去掉，而要选一把下得到根底的小刀，要不会出现抢刀。下刀时还要避免弹刀、掉刀、过切等现象。

3.3加工注意事项：充电座型芯加工的刀路顺序：用直径20的圆鼻刀三维挖槽铣削开粗→再用直径12的圆鼻刀三维挖槽铣削开粗→直径为6端铣刀三维等高外形铣削半精加工→直径为10的端铣刀三维等高外形铣削精加工→直径为6的球铣刀等高外形铣削精加工→直径10的端铣刀等高外形铣削精加工→又选直径为8的端铣刀平面铣精加工→直径为6的球铣刀区域轮廓铣削半精加工→直径为6的球铣刀区域轮廓铣削精加工，用球刀光刀时需控制加工深度，防止过切。

3.4材料选取该产品的工件材料要求是45#钢，所以加工的刀具材料选硬质合金。由于硬质合金刀具具耐高温，硬度高，它主要用于加工硬度较高的工件，不过加工时需较高转速加工，否则容易崩刀。

4数控加工与刀具类型选择

进行数控编程之前，必须对模型进行分析，以确定加工顺序、刀具（直径、类型、圆角、半径、刀具长度）、加工方式、加工类型、切削深度和预留量，然后根据加工顺序和加工方式因素进行刀具路径程序编制。

4.1充电座型芯加工分析选择工件毛坯的长110mm、宽70mm、高40.2mm，材料45#钢，并将图形中心的最高点移到系统坐标点，便于加工时以图形中心对刀。

4.1.1选择一把Φ20的圆鼻刀对充电座型芯三维挖槽刀路开粗，设置加工留余量0.2mm，安全高度60mm，下刀高度10mm，总公差值0.05mm，最大切削量0.3mm，等距环切方式螺旋下刀，每一刀的局部深度为0.3。

4.1.2选择Φ12圆鼻刀挖槽铣削粗加工刀具路径，继续粗切除Φ20圆鼻刀在无法切除的工件材料，因为选用Φ12的圆鼻刀，所以本步只设置每一刀的局部深度为0.2。

4.1.3选择Φ6的端铣刀三维等高外形半精加工刀具路径，因为选用Φ6端铣刀，所以本步只设置每一刀的局部深度为0.1。

4.1.4选Φ10的端铣刀三维待等高外形铣精加工铣削刀具路径，设置加工留余量0mm，继续粗切除Φ12圆鼻刀在挖槽铣削粗加工的工留余量。

4.1.5选Φ6的球铣刀等高外形铣削精加工加工刀具路径，继续半精切除Φ6端铣刀在部分无法切除工件材料。设置每一刀的局部深度为0.1。

4.1.6选Φ10的端铣刀精加工刀具路径，设置加工留余量0mm，继续粗切除Φ12圆鼻刀在挖槽铣削粗加工的工留余量。

4.1.7选Φ8的端铣刀平面铣精加工加工刀具路径，继续粗切除Φ20圆鼻刀在部分无法切除工件材料。设置每一刀的局部深度为0.06。

4.1.8选Φ6的球铣刀区域轮廓铣削半精加工刀具路径，设置加工留余量0.1mm，继续粗切除Φ20圆鼻刀在挖槽铣削粗加工的工留余量。

4.1.9选Φ6的球铣刀区域轮廓铣削精加工刀具路径，设置加工留余量0mm，继续粗切除Φ6的球铣刀在挖槽铣削粗加工的工留余量。

5生成加工程序单

对模型进行数控编程之后，需要填写加工程序单，它是操作人员加工模型的依据。填写加工程序单时，要严格按照编写程序对所选用的刀具类型、直径、小半径、装夹长度、加工方式和加工余量等参数进行填写，而且其加工顺序必须按照编程的先后顺序编排，在加工程序单中还应该注明零件装夹方式、分中方式

6生成NC程序

利用UGS4.0系统的后处理功能将充电座加工刀具路径数据转换成能被数控CNC机床所使用的NC代码。

参考文献：

[1]数控加工工艺与编程.陈洪涛主编——北京：高等教育出版社.2003.

[2]互换性与才测量技术.陈于萍，高晓康编著——北京：高等教育出版社2002.

[3]金属工艺学.中国机械工业教育协会组编——北京：机械工业出版社2001.

[4]UGNX5中文版三维设计与NC加工实例精解.郑贞平，喻德编著——北京：机械工业出版社.2008.

[5]数控编程——UGNX4中文版实例详解.何华妹等编著——北京：人民邮电出版社.2008.