游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程

游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程,游戲機,手柄,注塑,模具,成型,部件,數控,加工,編程 塑料注射模的同步設計系統(tǒng) 摘要 :傳統(tǒng)上，塑料注射模設計一般以線性的方式進行。 這種線性的工藝過程中，有些設計活動可以同時進行，因此形成了一個長期的循環(huán)過程。但是由于不同的步驟設計缺乏協(xié)調性和設計者之間的相互溝通。因此錯誤是不可避免的。通過分析模型過程和模型設計中模件的設計，在當前模型設計基礎上，本文章提出了同步設計系統(tǒng)(SDS)。SDS主要包括下列功能： （1）設計者之間可以通過使用客戶機/服務器技術實現(xiàn)設計者之間的相互聯(lián)交流；(2)提供當前的設計狀況和背景資料，并為下一步的設計提出可行性方案；( 3 )找出不同的設計者之間的不同點，提出解決這些爭議的意見，以便這項任務能給在同一時間被不同的專家設計(4)不斷地檢查模型設計模件以保持設計的一致性。而且SDS系統(tǒng)能夠在模型設計過程中減少人為的錯誤。因此，SDS系統(tǒng)的開發(fā)能夠縮短產品研制周期和減少開發(fā)費用，使產品盡快投入市場。 關鍵字： 同步設計系統(tǒng)（SDS） 并行工程 網絡技術和注射模具設計。 1、簡介 塑料模具的設計是為了生產出不同的塑料產品。傳統(tǒng)上，塑料注射模的設計通常由人工繪圖，隨著CAD技術的出現(xiàn)，近來計算機輔助注射模的設計(計算機輔助設計)技術也不斷的發(fā)展。IMOLD [1 ]就是第一個這樣系統(tǒng)，它所需的時間是通常設計時間的80%。系統(tǒng)提供不同的模型，而每個模型又是由不同的模件組成，即填料、滑塊、澆口道、型芯、型腔、型機體、凸模、注射機和通氣孔。設計者通?？梢酝瑫r運用這些模件。由于一些輔助元件設計必須同時進行，因此這種線性的設計方法效率較低。當兩個或更多設計者同時對同一模具的輔助元件進行設計時，而協(xié)調性和相互之間的溝通只是口頭上的，這樣效率較低和極易出現(xiàn)錯誤。因此信息的交換是必要的[2][3]，而一個自動的設計監(jiān)控系統(tǒng)當然也是必不可少的。 最近并行工程結合產品設計和相關的工藝過程，已成為一種有條不紊的設計方法，得到支持并已被運用于生產之中，這種方法縮短設計時間，降低產品開發(fā)成本，并且改進產品質量 [4].曾經前人使用過的設計方法在此系統(tǒng)中已被使用[5].新的報告也將并行工程用于注射模型設計過程。Lee et al 提出一個當前的模具的概念設計[6]。不過這個概念，因設計過程仍然是線性的，所以知識庫和數據的分享都受到限制。而且，在實際應用中并沒有被承認。其他研究如建立在注射模具設計基礎上的CAD知識庫系統(tǒng)已不斷的發(fā)展[7][8][9 ][10]。 但是這些報導工作卻有以下幾點被限制： ●他們僅有當前的設計規(guī)章和知識。在線形方式中很多功能被限制。 ●雖然單用戶允許使用此系統(tǒng)，但是多個用戶在不同的位置同時存取使用這些系統(tǒng)進行處理則是不允許的[7]。 ●設計者之間缺少相互的結合，即設計者需要經歷整個設計過程。這不同于公司的實際后產情況，在這里任務被分配給不同的專家同時做。 ●他們只集中于特別的部分，例如過程設計[8]局部設計和整體設計[9]。 因此，他們不能處理復雜的注射模具設計。 通過分析模具的設計過程，這篇文章在IMOLD系統(tǒng)的基礎上不斷研發(fā)和實施，得到了當前注射模具設計的新方法——同步設計系統(tǒng)(SDS)。 2、當前的模具設計過程 隨著全球化的發(fā)展，產品面臨的壓力不斷增長，因此產品應盡快進入市場，模具設計中，分工合作已成為發(fā)展趨勢。 模具設計過程可以定義為以下幾點。 （1）相關模型：一對模型(例如Pmodule-x. Pmodule-y)如果一個模件所需的信息通常是來自另一個已存在的模件，則稱相關模型。信息要求一個完整的輸出量轉移或者只描述部分的轉移量，他們通常在此系列方面運用。如圖1（a）所示。 （2）獨立模型：一對模型如果其中一個模件的信息量與另一個無關或者要求同時完成一對模型則稱為獨立模型。圖1(b)顯示了獨立模型Pmodule-x和Pmodule-y (3)其它模型：這是一個決策者(參閱圖1(c))。由圖（1）可以看出相關模型串行連接而獨立模型則是并聯(lián)堆積。 注射模型設計程序的分解展示了它的獨立性和相互依靠特性。 IMOLD系統(tǒng)有10個設計模件：數據準備、澆注系統(tǒng)、分型系統(tǒng)、模具底部，滑塊設計、頂出裝置設計、冷卻系統(tǒng)、注射系統(tǒng)、標準件設計和排氣系統(tǒng)設計。每一個操作都有一個具體的部分設計。這些設計模件的先后順序關系如圖2中所示。 3、在裝配過程中各部分之間的樹形關系。 一個注射模型是幾個附屬組件通過配合被連結起來。在IMOLD里，一個動態(tài)的裝配樹形結構用來描述并且組織模具設計。如圖3所一個組裝樹的模型示例，它顯示了起動在一模型設計給一部分中，整個結晶器裝置樹創(chuàng)造每節(jié)點的零內容。 模件被使用和那些附屬裝配的通訊記者和/或組成部分被建立，在裝配樹過程中的他們的通訊記者節(jié)點被充滿。 在模型設計過程中，我們?yōu)榱藳Q定模型設計在并行工程中下一步是什么，因此了解模型設計當前的善是十分必要的。在裝配樹中機械裝置的不斷增加，提供了動態(tài)的模具設計。 在我們的方法中，模具設計狀況設計通過核對裝配樹中結點的情況不斷的檢索，要先前關系的基礎上提出下一步或者數步之后的方案。如圖2所示的圖表。 4、同步設計系統(tǒng) 本文章提出了同步設計系統(tǒng)(SDS)能夠在計算機輔助注射模型設計方面達到一致性，SDS的整體結構如圖4所顯示。SDS占有一個接口，四個主要功能和數據庫。 四個主要功能是知識功能，協(xié)調功能，監(jiān)控功能和網絡功能。 (1)界面 設計者使用SDS通過界面來實現(xiàn)。SDS系統(tǒng)不斷發(fā)展以便僅僅通過對SDS的提供就能完成注射模具設計過程。設計者可以使用他們自己的電腦終端機(主機)通過此界面進行設計和相互之間的交流。 (2)網絡功能 為了使不同地方的設計者能夠同時進行工程設計協(xié)作。SDS對不同的用戶提供了有效的聯(lián)系。網絡設備將執(zhí)行這項任務，網絡設備使用服務器/客戶技術使不同的用戶之間可以進行相互聯(lián)系?？蛻?服務器主要功能是使工藝過程相互在獨立的機器上運行。一臺服務器能同時向多個客戶提供服務并且控制他們的共享資源、數據和信息的入口。附在物理網絡上的設備都有主機和IP(網際協(xié)議)地址。IP是整個傳輸控制協(xié)議/網際協(xié)議(傳輸控制協(xié)議/網際協(xié)議)協(xié)議重點的。TCP將信息通過局域網的IP地址傳送給不同的主機(主要是指客戶機) (參閱圖5)。SDS可以通過Inthernet傳給不同的計算機和不同的用戶從而被不斷的使用。例如，設計者希望設計頂出裝置，但是部分模件尚未運行就可對所要求的部分模件對網絡發(fā)出請求，則網絡就會把它寄給所需的要的設計者。之后模件將被設計，前設計者將會得到部分模件已經被其他設計者完成的信息，以便更好的利用。 (3)知識功能 隨著降低模具設計者的專業(yè)化趨勢的發(fā)展，SDS一個主要目標是向沒有經驗的設計者提供信息。 因此SDS主要提供關于當前的設計問題和文獻資料，同時提供了專家指導，而這個指導是關于整個設計過程的。例如，一個設計者登錄后，SDS將會通知將他/她當前的實際水平，即模件是否已被其他設計者完成，和根據當前的模具設計過程向他/她提供下一步的可行方案。 與在數據庫里的靜態(tài)數據不同，SDS里的信息具有自動更新的性能；即它通過模型設計過程自動產生新信息。計算機輔助設計的關鍵是能夠及時的為模型設計提供信息，SDS不僅僅提供了信息，而且SDS利用知識庫給那些設計者智能化的幫助。 (4)協(xié)調功能 現(xiàn)實公司的實際情況中，那些任務在相同的時間分配給不同設計者。而分工合作最關鍵的因素是設計者之間的協(xié)調性，它可以減少人為的錯誤。例如，兩個設計者可能同步設計相同的模件。其中一設計者在當前模型設計過程中，由于母模件不能被執(zhí)行，可能選擇執(zhí)行水平較低的子模件(低水平)處理。而以上面則會引起沖突的上升。 因此，SDS能夠檢查沖突和提出沖突的解決辦法，使不同模型設計模件和不同的設計者相互協(xié)調。首先，SDS將判斷哪個模件必須被首先執(zhí)行和哪個模件可以被同時做。根據當前模具設計處理，母模件必須被首先執(zhí)行，子模件能被不同的設計者同時在不同的主機上完成。其次，如果一個模件是修改，相關的子模件就必須被更新。例如，任何模具庫相關參數據的改變都需要設計者重新進行滑塊設計和頂出裝置的設計。第三，如果一些設計者正在進行模件的設計，SDS將會同其他的設計者相互協(xié)調。 換句話說，SDS能夠提供設計模件的次序并且保持模件適合單個設計者，并提供適合多個設計者的設計次序以保持他們設計結果的一致性。而協(xié)調功能將支持此項功能。 (5)監(jiān)控功能 SDS對全部模具在整個期間設計問題進行評論。SDS對模型設計進行周期性的核對，以保持模件的一致性，以便SDS能提供最新和最及時的信息給不同的設計者。例如，SDS向設計者報告模件有哪些被其他設計者完成，或者哪些模件已被其他設計者修改。SDS通知設計者可以下載已被完成的模件或者更新相關的模型，因此SDS向設計者提供了監(jiān)控信息。這個功能由監(jiān)控設備來完成。 (6)在SDS的網絡數據庫 一個網絡數據庫在結構設計過程中能夠提供相當多的幫助。因此，SDS也提供一個網絡數據庫。一個網絡數據庫由全球數據庫即許多當地的數據庫通過一個數據接口程序組成。 （a）全球數據庫里的數據對全部需求都來說都十分清晰，任何意見都很容易修改并適合新的需求都。應用者所需的普通數據。并行設計模型設計過程被存儲在全球數據庫中。 (b)短暫的信息，例如在運行分析中間產生的結果一般是儲存在本地數據庫中。SDS存儲模具的當前狀態(tài)信息設計最初產品信息存入本地數據庫，本地數據庫能夠對最新的設計數據的立即錄入。 四個設備與數據庫相互作用。網絡設備幫助設計者在模具期間相互交流；知識設備幫助設計者正確地選擇設計模件；協(xié)調設備提供了所選擇的模型之間的協(xié)調；監(jiān)控設備不斷地檢查正在運行的模件。這四個設備之間是相互聯(lián)系并且是相互作用以達到計算機輔助注射模設計的一致性。這四個設備活動的順序如圖6所示。網絡設備可以被任何設計者隨時使用。當設計者登錄并且想要選擇設計模型時，提供智能化幫助。設計者選擇模件之后，協(xié)調設備提供不同模具設計的沖突察覺和提出解決沖突的辦法和不同模具設計的相互溝通，監(jiān)控設備周期性的檢查模型設計模件。 5、示例 下列例子是一個底盤的模型設計。設計者起初使用IMOLD系統(tǒng)而且SDS系統(tǒng)也同時進行。 由SDS提供建議/指示在IMOLD(見圖7)基礎上屏幕上顯了整個設計過程。 設計者A在主機上下載了產品模型后，SDS將會提出下一步進行數據準備的建議，當這個模件的完成時，則下一步可進行的設計是澆注系統(tǒng)或者分型系統(tǒng)。設計者A選擇分型系統(tǒng)。與此同時，設計者B在主機B上開始澆注系統(tǒng)和模具其體的設計，SDS就會告訴A澆注系統(tǒng)和模 具基體已被另一設計者進行設計。設計者A則可更新總裝配，然后去下載那兩個已被設計的模件(如圖8a所)。當前狀況下，SDS建議設計者A進行滑塊設計或者頂出裝置的設計，若模具的邊緣具有空刀槽，則設計者A將進行滑塊設計。但是在執(zhí)行之后，設計者A若查明滑塊設計在模架之外(如圖8b所)。因此，設計者A可通過SDS寄電子郵件給設計者B(如圖7)。設計者B得到電子郵件后，修改模具和基本部分。根據SDS 指示，設計者B應寄給A一個改進后的滑塊設計。因此，如圖8所示，在主機A中不斷的更新數據，最后設計者A依照SDS指示進行冷卻系統(tǒng)的設計。同時，其它設計者也將注射系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)在不同的計算機上完成。這時，設計 者A更新那些裝配樹下載其他模件，最后在主機A上完成模具的裝配，如圖8d所示。 在沒有SDS的情況下即設計以線的方式的模具運行IMOLD和注射模的并行設計比較的結果如下，結果分別如圖9a和圖9b所示：沒有SDS系統(tǒng)時，總設計時間是2920小時，當用SDS時，總設計時間是1630小時，節(jié)省了44.2%。 6、結論 模具同步設計是有利的，其中最關鍵的是能夠更進一步縮短設計時間，因此并行設計過程已經被提出使用。SDS的監(jiān)控系統(tǒng)設計已經被開發(fā)，引導設計者在不同模具設計領域的專業(yè)化，并同時適用于整個模具的裝配。SDS通過設計者的努力和保持模具設計的一致性，以達到模具設計工作可以分配給不同專家同時去做。設計者在不同的地方對于工程設計可以相互協(xié)作。一個簡單的例子表明并行設計過程已經被完成，并且設計時間與傳統(tǒng)的線性設計實踐相比較能夠顯著縮短。 7、參考文獻 1. k.S. Lee, J. Y. I-I. Fuh, Y. F. Zhang, A. Y. C. Nee and Z. Li. IMOLD: An Intelligent Plastic Injection Mold Design and Assembly System. The proceedings of the 4th International Conference on Die arid Mould Technology. 4-16 June, Kuala Lumpur, Malaysia, 30-37 (1997). 2. R..Fruchter, K. Refiner, L. Leifer and C. Toye. VisionManager: A computer environment for design evolution capture. GE: Research and Application 6, 1, 71-84 {199$} 3. F. Kimura, H. Suzuki, B. Mosey and T. Yamada. Modeling information in design background for product development support. Annals of the CIRP 45, 1，141-144 (1996). 4. M. E. McGrath. Setting the FACE in Product Development: a guide to Product And Cycle-time Excellence. Butterworth-Hdeinemann, Boston (I996). 5. Harvey Maylor and Ray Gosling. The reality of concurrent new product development, Integrated Manufacturing Systems. 9/2, 69-76 (1998). 6. R. S. Lee, Y. M. Chen and C. Z. Lee. Development of a concurrent mold design system: a knowledge-based approach. Computer Integrated Manufacturing Systems. 10, 287-307(1997). 7. C. K. Kwong and G. F. Smith. A Computational System far Process Design of Injection Moulding: Combining a Blackboard-Based Expert System and a Case-Based Reasoning Approach. The International Journal of Advanced Manufacturing Technology. 14, 350-357(1998) 8. V. B. Gerdes, D. Webb and C. Chassapis. Concurrent Engineering Approach to Injection Mold Design and Fabrication. ANTEC. 1111-1116 (1994). 9. Y. J. Huh and S. G. Kin. A Knowledge-based CAD system for concurrent product design in injection moulding. International Journal of Computer Integrated Manufacturing. 4, 209-218 (1991). 10. H. Kim. Development of a Computer-Aided Concurrent Design System for Mechanical Design. The International Journal far Manufacturiug Science & Production. 1,121-132 (1998). 13 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 總 計：畢業(yè)論文 48 頁 表 格： 插 圖： 指導教師： 評 閱 人： 完成日期： 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 1 目錄 摘 要 3 ABSTRACT.4 第一章 緒論 .5 1.1 數控背景 5 1.2 設計研究內容 5 1.3 主要研究方法 6 1.4 數控技術在模具制造中的優(yōu)勢 6 1.5 模具與數控加工的關系 7 第二章 游戲機手柄及其注模的分析 .8 2.1 游戲機手柄分析 8 2.1.1 游戲機手柄的性能分析 .8 2.1.2 游戲機手柄的材質分析 9 2.2 手柄注模的加工表面分析 10 2.2.1 模具成型部件材料的選用 10 2.2.2 注塑模具的材料分析 10 2.2.3 注模的加工表面分析 .10 第三章 模具工藝的制定 12 3.1 毛坯的選擇 12 3.1.1 毛坯的形狀和尺寸的選擇 .12 3. 1.2 毛坯的類型選擇 .12 3.1.3 毛坯的余量確定 12 3.2 定位基準的選擇 13 3.3 模具表面加工方法的選擇 .13 3.4 工序的安排 13 3.4.1 機械加工工序的安排原則 .14 3.4.2 加工余量的確定 14 3.4.3 工具的選擇 15 第四章 UG 軟件編程相關操作 .16 4.1 UG 軟件模具模擬加工簡介 .16 4.2 定工序尺寸 16 4.3 加工前準備 .16 4.3.1 進入 UG NX 9.016 4.3.2 創(chuàng)建幾何體 .17 4.3.3 創(chuàng)建加工刀具 .18 4.3.4 創(chuàng)建加工方法 .19 4.4 粗加工 .20 4.5 半精加工 .27 4.6 鉆后表面定位孔，擴孔，鉸孔 .29 4.7 半精加工模具 .35 4.8 精加工 .37 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 2 4.8.1 精加工模具外表面 .37 4.8.2 清根 .39 4.9 后處理及代碼輸出 .40 4.9.1 零件仿真加工的后處理 .40 4.9.2 加工工單的生成 .41 結論 42 參考文獻 44 致謝 44 附表 1： 45 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 3 摘 要 隨著人們物質生活的提高，塑料制品在生活中的比重越來越大，而注塑模具在塑料 制品的制作中起著重要的作用，它直接影響著塑料制品的質量，生產效率和成本。游戲 機手柄作為廣大游戲愛好者的使用工具，是一種典型的塑料制品，制造游戲機手柄的注 塑模具成了本課題的研究對象。 本文主要介紹了數控加工在模具中的應用，利用數控編程軟件 UGNX9.0 完成了游戲 手柄注模外殼的數控加工編程具體操作。由此我們首先對游戲手柄注塑模具成型部件的 結構特征和工藝進行了仔細的分析，然后確定了一套合理的加工方案，加工方案要求簡 單、合理，操作方便，并能保證零件的加工質量。通過對游戲手柄注模外殼的加工工藝 分析之后，將會選用銑床來進行加工，此次研究數控銑床的編程選用自動編程方式進行。 本課題的研究不僅是對專業(yè)學習的一個階段性總結，也是對國內外科技前沿的重視 和理解，讓技術能為人類的發(fā)展做出有意義的貢獻。 關鍵詞 ： 游戲手柄注模 數控加工 數控編程 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 4 Abstract With the improvement of people's material life, plastic products are more and more important in life, and injection mold plays an important role in the production of plastic products, it directly affects the quality, production efficiency and cost of plastic products. The console handle is a kind of typical plastic products, and the injection mold of the handle of the game machine has become the research object of this subject. This paper mainly introduces the application of NC machining in the mold, and uses the NC programming software ug NX to complete the NC machining program of the game handle injection mold shell. From this we first analyzed the structure characteristics and process of the game handle injection mold parts, and then determined a set of reasonable processing scheme, the processing scheme requirements simple, reasonable, easy to operate, and can ensure the processing quality of the parts. After the analysis of the processing technology of the shell of the game handle injection mold, the milling machine will be selected for processing, the research of CNC milling machine programming and automatic programming. The research of this topic is not only a phased summary of professional learning, but also the emphasis and understanding of the frontiers of science and technology at home and abroad, so that technology can make a meaningful contribution to the development of human. Key words : Game handle injection mold； CNC machining； CNC programming 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 5 第一章 緒論 激烈的市場競爭要求產品研制生產周期越來越短，傳統(tǒng)的加工設備和制造方法已難 于適應這種多樣化與復雜形狀零件的高效、高質量加工要求。因此，近幾十年來，能有 效解決復雜、精密、小批多變零件加工問題的數控加工技術得到了迅速發(fā)展和廣泛運用， 使制造技術發(fā)生了根本性的變化。數控加工技術涉及數控機床加工工藝和數控編程技術 兩方面，高效、高速和高精度是數控機床技術發(fā)展的目標，零件加工的程序的編制是實 現(xiàn)數控加工的重要環(huán)節(jié)，數控編程所追求的目標是如何更有效地獲得滿足各種零件加工 要求的高質量數控加工程序，以便充分發(fā)揮數控機床的性能，獲得更高的加工效率和質 量?；谧⑺苣＞吲c數控加工的發(fā)展與結合，以及市場的需要，開展了本次關于“游戲 機手柄注塑模具成型部件數控加工編程”的畢業(yè)設計課題，在滿足于市場需求的基礎上 實現(xiàn)對數控加工技術更上一個臺階，對于它的發(fā)展前景也是非常廣闊的。 1.1 數控背景 數控技術是數字控制（NC，Numerical Control）技術的簡稱， 它是一種用數字化 的信息（數字、字母和符號）對某一工作過程進行可編程的自動控制技術。它是數控技 術的載體。它是相對于模擬控制而言的。 數控機床是指應用數控技術對機床加工過程進行控制的機床。具體地說，凡是將刀 具相對于工件的移動軌跡和相關的工藝信息用代碼進行編程，然后送入數控系統(tǒng)經過數 字運算、處理，并通過高性能的驅動單元控制機床的刀具與工件的相對運動，加工出所 需工件的一類機床即為數控機床。 1.2 設計研究內容 1.重點解決的問題 （1）分析并制定該部件的數控加工工序,并完成其數控程序的編制； （2）進行程序的后處理配置，進行數控加工的仿真并生成加工工單。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 6 2.研究的主要方面 （1）注塑模具的產業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢。 （2）對模具結構進行分析，繪制零件工程圖。 （3）研究并制定該部件的數控加工工序。 （4）模具零部件數控加工程序的編制。 （5）用后處理器對數控加工程序的后處理。 （6）數控加工后置配置，對數控加工程序仿真并生成工單。 1.3 主要研究方法 （1）利用 UG 的制圖模塊生成工程圖。 （2）在數控加工模塊下，利用型腔銑對模具進行粗加工和二次開粗。 （3）利用深度輪廓加工方法對陡峭面進行半精加工和精加工。 （4）用固定軸輪廓銑對非陡峭面進行半精加工和精加工。 （5）平面銑和面銑對平面進行粗加工，半精加工和精加工。 （6）利用后處理器對數控程序進行后處理和仿真。 （7）程序經過驗證后生成加工工單。 1.4 數控技術在模具制造中的優(yōu)勢 1.加工效率高 利用數字化的控制手段可以加工復雜的曲面。而加工過程是由計算機控制，所以零 件的互換性強，加工的速度快。 2.加工精度高 同傳統(tǒng)的加工設備相比，數控系統(tǒng)優(yōu)化了傳動裝置，提高分辨率，減少了認為誤差， 因此，加工的效率可以得到很大的提高。 3.勞動強度低 由于采用了自動控制方式，也就是說加工的全部過程是由數控系統(tǒng)完成，不像傳統(tǒng) 加工手段那樣繁瑣，操作者在數控機床工作時，只需要監(jiān)視設備的運行狀態(tài)。所以勞動 強度很低。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 7 4.適應能力強 數控加工系統(tǒng)就像計算機一樣，可以通過調節(jié)部分參數達到修改或改變其運作方式， 因此加工的范圍可以得到很大的擴展。 5.仿真與反饋分析 與僅是被動執(zhí)行運動指令的傳統(tǒng)加工相比，數控加工到能夠“感知”機床的溫度、 振動、能耗等工作情況并加以調整和控制，在線測量工件尺寸、刀具破損和預測刀具壽 命，以及防止刀具和運動部件干涉，甚至為操作者進行語音導航或發(fā)送短消息。為確保 數控加工過程的正確性，在數控加工之前對加工程序進行驗證是一個十分重要的環(huán)節(jié)。 1.5 模具與數控加工的發(fā)展趨勢 1.數控技術是用于加工模具的一種方式。 在制造模具的眾多工序中，進行模具的加工是最重要環(huán)節(jié)，模具的精度決定了加工 出來的產品的精度，而在傳統(tǒng)的機械加工中，其技術性能遠遠落后于數控加工，在數控 加工中，不僅可以提高加工產品的效率，也可以提高產品的質量。 隨著工業(yè)領域對產品質量的要求普遍提高，促使模具制造向更高方向發(fā)展，而與之 密切相關的數字化設計、數字化制造、數字化管理、數字化生產流程成為現(xiàn)代模具制造 必不可少的技術手段。數字化制造將成為模具制造的主流趨勢。速度和精度是數控加工 的兩個重要技術指標，它直接關系到加工效率和產品質量。采用數控多軸加工技術加工 模具成為主流趨勢。在行業(yè)裝備數字化趨勢下，由于模具產品高精度、高效率加工的需 求越來越高，采用多軸加工模具將日趨普遍，模具制造將朝著高速度、高精度化發(fā)展。 而多軸數控加工技術將朝向高精、柔性、高速、復合和多元化的方向發(fā)展，模具制造將 走向多品種、少批量生產時代。模具制造將有多臺機床合理組合，配有更加靈活、開放 的定位夾具，配有完整的機具、刀具數控庫，有完整的數控柔性同步系統(tǒng)、質量監(jiān)測控 制系統(tǒng)。運用自適應控制技術，自動編程技術，自診斷功能，實現(xiàn)模具制造的智能化和 自動化。數控機床的通信功能將進一步加強，系統(tǒng)更具開放性。專門運用在模具制造領 域中的軟件將得到快速發(fā)展，并向著網絡化、集成化和智能化的方向發(fā)展。將有更多的 產品建模、設計分析、加工管理、信息管理工具。加工過程實現(xiàn)自動修正、調節(jié)與補償 ，實現(xiàn)在線診斷和智能化故障處理。模具制造的相關數控設備、系統(tǒng)將向超薄型、小型 化發(fā)展。數控系統(tǒng)將綜合計算機、多媒體、控制系統(tǒng)等多學科技術。數控技術在模具制 造中的應用將更加普遍，更加主流，更加成熟。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 8 第二章 游戲機手柄及其注模的分析 2.1 游戲機手柄分析 2.1.1 游戲機手柄的性能分析 下面為游戲機手柄的產品圖，如圖 2-1 所示，就此圖對游戲機手柄進行簡單的分析。 圖 2-1 游戲機手柄產品圖 1.使用性能分析 要使產品得到使用者的青睞，在使用中必然要具備以下優(yōu)點： ① 使用起來輕便。 ② 外觀質量精度要好，光滑而美觀。 ③ 抗腐蝕能力強，不易被老化。 ④ 耐疲勞，硬度和抗沖擊強度高。 ⑤ 具有良好的電絕緣性。 2.加工性能分析 對于加工方面而言，需要考慮以下因素： ① 加工工藝要簡單化，不要過于復雜。 ② 加工易成型。 ③ 機械性能良好，便于熱處理。 ④ 成本低。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 9 2.1.2 游戲機手柄的材質分析 基于對游戲機手柄的使用和加工性能的綜合考慮，初步選擇用塑料作為游戲 機手柄加工的材料，下面將對三種典型的塑料材質進行比較，最終選擇合適的材 質，如表 2-1 所示： 表 2-1 三種常見工程塑料的特點比較 塑料 優(yōu)點 缺點 應用 高密度聚乙烯 （HDPE） 1、 密度小 2、 耐酸堿及有 機溶劑 3、 介電性能良 好 4、 成本低、成 型加工方便 1、 膠結和 印刷困難 2、 自熄性 差 機器罩、蓋、 機床低速導軌、滑 道、工具箱、日用 品等 丙烯腈-丁二烯- 苯乙烯（ABS） 1、 機械性能良 好，熱性能尚好，硬 度高，表面易鍍金屬 2、耐疲勞和抗應力開 裂，沖擊強度高 3、耐酸堿等化學性腐 蝕 4、價格較低 5、加工成型良好，修 飾容易 1、 耐氣候 性差 2、 耐熱性 不夠理想 機器罩、蓋、 手電鉆殼、風扇葉 輪、半導體、電話 和電視機殼體等。 聚丙烯（PP） 1、 剛硬有 韌性?？箯潖姸?高，抗疲勞、抗 應力開裂 2、 質輕 3、 在高溫 下仍保持其機械 性能 1、在 0 攝氏度 下易變脆 2、不耐氣候 化工容器、 管道、片材、泵葉 輪、法蘭、接頭、 繩索、汽車配件。 經過對比，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）更符合游戲機手柄材質的要求，故選 擇它作為其注模加工材質。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 10 2.2 手柄注模的加工表面分析 2.2.1 模具成型部件材料的選用 在選材方面，注塑模具成型部件對材料的使用性能和加工性能方面有如下一 些要求： 1、 強度、剛度、韌性、硬度和耐磨性等機械性能良好。 2、良好的耐磨蝕性。 3、良好的耐熱性和耐熱疲勞性能。 4、較小的熱膨脹系數。 5、良好的塑性和切削加工性能 。 6、良好的熱處理和表面處理性能。 7、良好的表面雕刻及拋光性能。 2.2.2 注塑模具的材料分析 游戲機手柄是塑料制品，一般選用 45 號鋼作為游戲機注模材料，因為它的淬透性 較低，良好的耐磨性，它的機械性能可以滿足游戲機的要求，如表 2-2 是 45 號的一些 特性。 表 2-2 45 號鋼的特性分析 45 號鋼 特點 淬透性低，硬度不高易切削加工，模具中常用來做模板 性質 密度 7.85g/cm3，彈性模量 210GPa，泊松比 0.269 化學成 分（主 要含 Fe）} C：0. 42~0.50% Si：0 .17~0.37% Mn：0 .50~0.80% P： ≤0.040% S： ≤0.045% C ：≤0.2 5% N ：≤0.2 5% Cu ： ≤0.2 5% 熱處理 退火或正火處理，淬火后 500-650℃的高溫回火 硬度 調質硬度 HRC20～HRC30；鋼淬火硬度 HRC55～HRC58 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 11 2.2.3 注模的加工表面分析 1.注塑模具成型部件的表面精度 模具制造精度應比制品零件精度高 2～4 個等級，所以先計算出制品的精度，再確 定模具表面精度。游戲機手柄的材料選擇為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS） ，由于手柄的 總體輪廓尺寸為 204mm×149mm，長度尺寸確定為 204mm，可由表 2-3 中數據得到游戲機 手柄的精度要求。 表 2-3 塑料制品的精度等級和公差數值表 建議采用的精度等級塑 料 品 種 高精度 一般精度 低精度 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS） 3 4 5 精 度 等 級 1 2 3 4 5 6 7 8 尺寸范 圍 （mm） 公 差 數 值 （mm） 200～25 0 0.41 0.56 0.82 1.10 1.64 2.20 3.30 模具在加工生產中，為了降低成本，在滿足使用條件的基礎下，一般選用低精度。 由表 2-2 選用一般精度等級 4 級,故其公差數值為 0.82mm。查標準公差等級數值表可知， 制品公差在 IT8～IT9，因此確定模具的加工等級為 IT6～IT7。 2. 注塑模具成型部件的表面粗糙度 注模的表面粗糙度視不同的情況而定，除了考慮使用要求外，還要考慮外表美 觀。一般而言，模具制品的表面粗糙度為 Ra0.02～1.28um，模腔的表面粗糙度數值 應為制品的一半，即 Ra0.01～0.63um。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 12 第三章 模具工藝的制定 3.1 毛坯的選擇 3.1.1 毛坯的形狀和尺寸的選擇 游戲機手柄注模大部分加工面為方形曲面，考慮到表面加工的復雜性，選用材質為 板料，這是因為板料具有加工余量小，經濟性好等特點，且成本低。故毛坯選擇一件方 板料，根據游戲機手柄的尺寸要求，選擇毛坯的尺寸為 451mm×321mm×111mm。 3. 1.2 毛坯的類型選擇 1.鑄件:適用于形狀復雜的毛坯。 2.鍛件:適用與強度較高,形狀較簡單的零件。尺寸大的零件因受設備限制，故一般用 自由鍛；中、小型游戲機外殼零件可選模鍛。 3.型材：熱軋型材的尺寸較大、精度低，多用作一般游戲機外殼零件的毛坯；冷軋型 材尺寸較小、精度較高，多用于毛坯精度要求較高的零件。 4.焊接件:對于大件來說,焊接件簡單方便,特別是單件小批生產可大大縮短生產周期, 但焊接后變形大,需經時效處理。 5.冷壓件：適用于形狀復雜的板料游戲機外殼零件,大多用于中小游戲機外殼零件的大 批量生產。 模具的材料為 45 號鋼，尺寸屬于中小型件，毛坯適合于鍛件。 3.1.3 毛坯的余量確定 根據參閱相關資料，得到各加工尺寸的加工余量，如表 3-1 所示。 表 3-1 鍛件尺寸及單面加工余量 鍛件尺寸（mm） 單面加工余量（mm） ≤100 2～2.5 100～250 3～5 250～630 4～6 毛坯的高度為 111mm，由表 3-1 可知，毛坯表面的加工余量確定為 3mm 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 13 3.2 定位基準的選擇 在選擇粗糙基層時，要確保非加工表面和加工表面的位置要求得到適當的分配，選 擇基準時不要注意以下要求： 1. 粗糙表面一般被選為粗糙基，目的是減小非加工表面與加工表面之間存在的位 置誤差。 2. 每個加工表面的加工余量合理。 3. 粗基準不能被加工多次用來定位，并且在方向上，正常容許相同的尺寸只能用 一次。 4．避免鑄造冒口、鍛件毛邊、毛刺和分型面等缺陷。 3.3 模具表面加工方法的選擇 游戲機外殼表面加工要按照加工要求和游戲機殼體的結構特點和材質特性而定。在 加工出來一個曲面時，會先選擇比較容易加工的方法，在不能完成的情況下再選擇其他 加工方法。加工方法選擇的原則如下： 1. 加工方法的選擇要考慮到加工成本是否和表面精度相匹配，如果超出太多的話， 將會增大成本的投入，不滿足經濟性的要求。 2. 采用的方面要在精度上滿足零件外形的要求，以及表面相對位置和精度一致。 3. 加工方法的選擇，以配合游戲機外殼零件的材質適應。 4. 選用的加工方法要在現(xiàn)有的企業(yè)中能夠加工。 對于此模具加工，選用的加工方法如下： 鍛件→退火； 平面：粗加工→半精加工→精加工； 陡峭壁：粗加工→半精加工→精加工； 曲面：粗加工→半精加工→精加工； 刻字：精加工； 孔：定心鉆→鉆→擴→鉸。 3.4 工序的安排 在加工中采用工序集中，能夠確保表面之間的位置的準確性，減少的工作量的流量， 并減少生產時間。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 14 3.4.1 機械加工工序的安排原則 1、先加工工件基準面，再加工其余部分。 2、按“一主二次，一粗二精”的次序進行加工。 3、對于主表面精度的二次曲面，應在主表面加工后進行布置。 4、在廢舊產品的產生后，先對其進行適當的整理，把精加工的工序放在最后來完成。 是以，此模具設計的路線是： ① 下料 ； ② 利用同步建模把原有的方孔去除 ； ③ 粗銑工件輪廓、二次開粗； ④ 半精銑、精銑工件表平面； ⑤ 固定軸輪廓銑陡峭面、清根； ⑥ 粗銑、半精銑底平； ⑦ 底面定心孔、鉆孔、擴孔，鉸孔； ⑧ 側面加工孔； ⑨ 清洗； ⑩ 最終檢驗。 3.4.2 加工余量的確定 采用查表法、經驗法和解析法確定加工余量，如表 3-2 所示。 表 3-2 各表面的加工余量 加工表面 加工方案 余量（mm） 粗銑 0.5 半精銑 0.1451×321mm 表面 精銑 0.01 粗銑 0.5 半精銑 0.1底平面 鉆孔 0.0 粗銑 0.5 測面 鉆孔 0.0 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 15 3.4.3 工具的選擇 1.根據游戲機的處理條件下，模具的外殼部件采用 YT 類硬質合金刀具，如表 3-3 所示。 表 3-3 數控加工刀具卡片 序號 工具號 工具名稱 數量 加工表面 1 T01 牛鼻刀 2 銑平面 2 T02 平面銑刀 4 銑平面 3 T03 球刀 1 銑曲面 4 T04 鉆刀 3 孔 5 T05 鉸刀 2 孔 2．量具的選擇 測量工具的選擇有： ①平面—專用樣板； ②平面弧—專用樣板； ③其它尺寸選用千分尺和游標卡尺。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 16 第四章 UG 軟件編程相關操作 4.1 UG 軟件模具模擬加工簡介 該模具的數控加工工序可分為粗銑、半精銑、精銑、鉆孔、擴孔、鉸孔、刻字等， 根據先粗后精原則和工序集中原則。 1． 粗銑加工 粗銑加工的目的是大量快速去除模具表面材料，模具表面結構復雜精細，采用 UG 對模具進行數控加工編程加工時，分三個步驟。 ① 快速去除大量材料選用刀具為 φ40 的牛鼻刀， ②在第一步的基礎上加工殘余材料，選用刀具為 φ16 的牛鼻刀， ③加工前兩步殘留材料，刀具選用 φ4 的立銑刀。 2.半精加工 ①用平面銑底壁加工半精加工模具表平面，選用 φ16 立銑刀。 ② 用平面銑底壁加工半精加工后底面，平面銑精加工后底面，均選用 φ30 的面銑刀。 ③ 鉆定位盲孔，擴孔，鉸孔；鉆底面所有孔，擴孔，鉸孔。 定心鉆選用 SP3 的鉆刀，擴孔鉆分別選擇 φ10、φ12 的鉆頭，精鉸孔選用 φ10、φ12 的鉸刀。 3.精加工 ①固定軸輪廓銑區(qū)域銑削加工模具外表面，設置陡峭面與非陡峭面，清根。 ②用平面銑精加工底面，選用 φ8 的立銑刀。 ③深度輪廓銑選用 φ3 的球頭銑刀刻字。 4.2 確定定工序尺寸 UG CAM 編制程序，然后進行加工、仿真、模擬，粗加工余量留 0.5mm，半精加 工余量留 0.1mm，精加工留余量 0.01mm。 4.3 加工前準備 4.3.1 進入 UG NX 9.0 在創(chuàng)建工序之前需要設置數控加工環(huán)境，操作如下。 ① 打開模型文件 prt1 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 17 ②選擇 命令，在 對話框的 中選擇 ，在 中選擇 ，單擊 按鈕，進 入加工環(huán)境。 圖 4-1 加工環(huán)境設置 圖 4-2 安全平面設置 4.3.2 創(chuàng)建幾何體 1.創(chuàng)建安全平面 ①雙擊 ，彈出 對話框。，在 區(qū)域的 中選擇 選項， 中輸入 10.0。 ② 單擊 對話框中的 按鈕完成創(chuàng)建。如圖 4-2 所示 2.創(chuàng)建部件幾何體 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 18 ①打開 節(jié)點下的 ，彈出 對話框。 ②選取部件幾何體。在 對話框中單擊 按鈕，彈出 對話框。 ③ 中單擊 按鈕完成。 圖 4-3 創(chuàng)建幾何體 圖 4-4 幾何體選擇 3.創(chuàng)建毛坯幾何體 ①在 中單擊 按鈕，彈出 對話框。 ②在 中選擇 選項。 ③單擊 中的 按鈕完成。 ④單擊 中的 按鈕。如圖 4-4 所示。 4.3.3 創(chuàng)建加工刀具 設置合理的刀具參數或從刀具庫中選取合適的刀具。下面創(chuàng)建第一步加工工序的刀 具,D40R5 的牛鼻刀 。 ①在菜單欄中選擇 命令。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 19 ②在 中， 選擇 ， 選擇 ,在 中輸入刀具名 D40R5，單擊 按鈕，彈出 對話框。 ③設置刀具參數。在 框中選擇 為 40mm， 為 5mm，完成刀具設置。 刀具建立都如此。 圖 4-5 創(chuàng)建刀具 圖 4-6 創(chuàng)建方法 4.3.4 創(chuàng)建加工方法 ①在菜單欄中點擊 按鈕。 ②在 對話框的 中單擊 ，在 區(qū)域 中選擇 選項，輸入 ，單擊 按鈕，彈出 對話框。 ③設置部件余量。在 對話框 區(qū)域的 中輸入值 0.5，其他 參數默認。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 20 ③ 單擊 中的 完成。如圖 4-6 所示 4.4 粗加工 粗加工的目的是最大限度的銑削點毛坯多余的材料，加工出模具的輪廓，在此過程 中對工件的加工精度要求低，要保留一定的加工余量，以便后續(xù)的加工。 1.模具型腔銑粗加工 ⑴創(chuàng)建工序 ①在菜單欄中選擇 命令。 ②在 中選擇 ，在 中單擊 ，在 中選擇 ，在 中選擇 ，在 中選擇 ，在 中選擇 ，輸入 。 ③單擊 中的 ，彈出 對話框。 圖 4-7 型腔銑設置 ⑵設置刀具路徑參數 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 21 在 對話框的 中選擇 選項，在 中選擇 選項，在 中輸入 50.0，在 中選擇 選項，在 文中輸入值 0.5。如圖 4-8 所示。 圖 4-8 型腔銑對話框 圖 4-9 切削參數 ⑶設置切削參數 ① 單擊 中的按鈕 。如圖 4-9 所示。 ② 在 中單擊 選項卡，在 中選擇 選項；在 區(qū)域的 中選擇 選項；在 中取消選中 復選框，在 中輸入 0.5；在 選項的 區(qū)域的 中選擇 選項，在 區(qū)域的 中選擇 選項。 ⑷設置非切削移動參數 ①在 中單擊按鈕 ，彈出 對話框。如圖 4-10 所示。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 22 ②單擊 中的 選項卡，在 中選擇 選項，在 的 中輸入值 3.0。 ③ 單擊 中的 選項卡，在 的 中選擇 選 項，單擊 按鈕完。 圖 4-10 非切削移動 圖 4-11 進給率和速度 ⑸設置進給率和速度 ① 單擊 中按鈕 ，彈出 對話框。 ② 在 中選中 復選框輸入值 500.0，在 文本框中輸入 值 100.0，單擊 按鈕，其他參數默認。 ③單擊 中的 按鈕完成。對話如圖 4-11 所示。 ⑹生成刀路軌跡并仿真 ① 在 中單擊 ，生成刀軌。 ②在 單擊 ，彈出 對話框，仿真后單擊 按鈕完成。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 23 圖 4-12 刀軌 圖 4-13 仿真 2.二次型腔銑開粗與型腔銑粗加工步驟及參數設置除了刀具的選用不同以外，其他 相同，目的是完成第一次粗加工時未加工到的部分，使輪廓更完整，通常第一次粗加工 的刀徑比二次開粗大。 3 對模具后表面進行粗加工 ⑴插入工序 ①選擇 命令，彈出 對話框。 ②在 的 中選擇 選項，在 中單擊 ，在 中選 擇 選項，在 中選擇 ，在 中選擇 選項，在 中選擇 選項，在 中輸入 。 ③在 中單擊 按鈕，彈出 對話框。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 24 圖 4-14 創(chuàng)建工序 ⑵指定切削區(qū)域 ①在 中單擊 ，彈出 對話框。 ②選取零部件后底面作為切削區(qū)域，在 中單擊 按鈕。 ③在 選中 復選框。 ④顯示幾何體按鈕 。 ⑤顯示刀具 。 ⑥設置切削空間范圍。在 中選擇 選項。 ⑦ 中選擇 選項。 ⑧步進。在 中選擇 選項，在 中輸入值 50.0，在 中輸入值 1.0，在 中輸入 0.1。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 25 圖 4-15 底壁加工設置 圖 4-16 底壁加工非移動參數 ⑶設置切削參數 ① 單擊 對話框 中的 ，彈出 ；單擊 ，設置 為 。 ②在 中單擊 ，選 中 中的 選項，其他 參數默認。 ③在 中單擊 ，選 中的 選項，選擇 中的 選項，點擊 按鈕。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 26 ⑷設置非切削移動參數 ①單擊 對話框 中的 ，彈出 對話框。 ②單擊 中的 ，在 中選擇 中的 選項。在 中選擇 中的 選項。 ③ 單擊 中的 ，在 中選擇 中的 選 項，在 選擇 中的 選項。 ④單擊 中的 ，在 中輸入值 2.0。 ⑸設置進給率和速度 ①單擊 中 ，彈出 對話框。 ② 選 對話框中 區(qū)域中 復選框 中輸入值 500.0，在 區(qū)域 中輸入值 100.0，然后單擊 按鈕。 ③ 單擊 對話框中的 按鈕。對話如圖 6-17 所示。 圖 4-17 底壁加工速度設置 ⑹生成刀路軌跡并仿真 ①單擊按鈕 ，生成刀路軌跡。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 27 ④ 單擊、按鈕 ，彈出 對話框，演示動態(tài)仿真加工。 ⑤ 單擊 中的 完成操作。 4.5 半精加工 該工序安排在粗加工與精加工之間進行，主要是提高粗加工之后表面的加工精度， 如果半精加工之后加工表面精度滿足工件性能要求，可不必再進行精加工。 1.模具表平面的半精加工 ⑴.插入工序 ①選擇菜單欄中的 命令。 ②在 的 中選擇 ， 在 中單擊鈕 ，在 中 選擇 ，在 中選擇 選項，在 中選擇 選項，在 中選擇 選項，輸入 。 ③在 中單擊 按鈕，彈出 對話框。 圖 4-18 平面銑創(chuàng)建 ⑵指定切削區(qū)域 ①在 中單擊 ，彈出 對話框。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 28 ②選取零部件的切削區(qū)域，在 中單擊 按鈕完成。 ③在 區(qū)域選中 復選框。 ② 顯示幾何體按鈕 。 ⑷設置刀軌參數 ①設置切削空間范圍。在 中選擇 選項。 ②在 中選擇 選項。 ③在 中選擇 選項，在 中輸入值 50.0，在 中 輸入值 1.0，在 中輸入 0.1。 ⑸設置切削參數 ①單擊 對話框 中的 ，在 中單擊 ，設置 為 。 ②在 中單擊 ，選這 中的 中的 選項， 其他參數默認。 ③在 中單擊 ，選擇 中的 選項，選擇 中的 選項，點擊 按鈕。 ⑹設置非切削移動參數 ①單擊 對話框 中的 ，彈出 對話框。 ②單擊 中的 ，在 中選擇 中的 選項。在 中選擇 中的 選項。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 29 ③ 單擊 中的 ，在 中選擇 中的 ， 在 內選擇 中的 。 ④ 單擊 中的 ，在 中輸入值 2.0。 ⑺設置進給率和速度 ① 單擊按鈕 ，在 中 區(qū)域中 復選框，輸入值 1600.0，在 區(qū)域 中輸入值 160.0，然后單擊 按鈕。 ② 單擊 中的 按鈕。 ⑻生成刀路軌跡并仿真 ①在 中單擊 ，生成刀軌。 ②在 中單擊 ，演示 2D 動態(tài)仿真加工。 ③ 單擊 中的 按鈕，完成操作。 4.6 鉆后表面定位孔，擴孔，鉸孔 1.后底面所有孔定心鉆孔，編程如下： ⑴創(chuàng)建工序 ①在菜單欄點擊 命令，彈出 對話框。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 30 ②在 對話框 中選擇 選項。在 中選擇 ，在 中 選擇 選項，在 中 選項，在 中選擇 選項， 其他的參數默認。單擊 彈出 對話框。 ③指定孔。單擊 中 區(qū)域 ，彈出 對話框，單擊 ，再點擊 ，選擇底面。單擊 按鈕，再單擊 按鈕， 返回到 對話框，點擊 按鈕，選擇 ，點擊 ，點擊 在點擊 ，點擊 再點擊 按鈕，回到 對話框。 ④指定頂面。 1）單擊 中 右側的 ，彈出 對話框。 2）在 的 選項中，選擇后底面。點擊 完成。 ⑤設置循環(huán)控制參數。 1）在 對話框 的 中選擇 ，單擊按鈕 ，彈出 對話框。 2）在 中默認參數組序號 1，單擊 按鈕，彈出 對話框， 單擊 ，彈出 對話框。 3）在 中單擊 ，在 中輸入值 5.0，單擊 按鈕，系統(tǒng) 返回 對話框。 4）單擊 中的 ，單擊 ，系統(tǒng)返回到 對話框。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 31 5）在 中單擊 ，系統(tǒng)返回 對話框。 ⑥在 中輸入值 3.0。 ⑦避讓設置 1）單擊 中的 。 2）單擊對話框中 按鈕，彈出 對話框。 3）單擊 中的 ，彈出 對話框，選取底平面作為 參照，在 的 中輸入值 5.0，單擊 按鈕， 4）單擊 中的 按鈕，完成 的設置，系統(tǒng)返回 對 話框。 ⑧設置進給率和速度 1）單擊 中 ，彈出 對話框。 2）在 中選中 復選框，輸入值 2000.0，在 中輸 入值 50.0，單擊 按鈕，其他參數默認，單擊 按鈕。 ⑨生成刀路軌跡及仿真 2.底面所有孔擴孔，采用標準鉆孔，編程如下： ⑴直徑為 10mm 的標準鉆孔 ①選擇菜單欄中的 命令，彈出 對話框。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 32 ②在 的 中選擇 選項，在 中選擇 ，在 中選 擇 選項，在 中 選項，在 中選擇 選 項，在 中選擇 選項，名稱默認。單擊 按鈕。 圖 4-19 鉆孔創(chuàng)建 圖 4-20 鉆孔設置 ③指定孔。單擊 ，彈出 對話框，單擊 ，再點擊 ，選擇底面。單擊 按鈕，再單擊 按鈕，返回到 對話框，點擊 按鈕，選擇 ，點擊 ， 點擊 在點擊 ，點擊 按鈕，再點擊 按鈕，回到 對話框。 ④指定頂面。 1）單擊 中 右側的 按鈕，彈出 對話框。 2）在 中選擇 選項，選擇后底面。點擊 按鈕。 ⑤設置循環(huán)控制參數。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 33 1）在 對話框 的 中選擇 選項，單擊 ，彈出 對話框。 2）在 中采用默認的參數組序號 1，單擊 按鈕，系統(tǒng)彈出 對話框。 3）單擊 對話框中的 按鈕，單擊 按鈕，系統(tǒng) 返回到 對話框。 4）在 中單擊 按鈕，系統(tǒng)返回 對話框。 ⑥在 中輸入值 3.0。 ⑦避讓設置 1）單擊 中的 。 2）單擊對話框中 按鈕，彈出 對話框。 3）單擊 中的 按鈕，彈出 對話框，選取底平 面作為參照，在 的 中輸入值 5.0，單擊 按鈕，。 4）單擊 中的 按鈕，完成 的設置，系統(tǒng)返回 對 話框。 ⑧設置進給率和速度 1）單擊 中 。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 34 2）在 中選中 復選框輸入值 2000.0，在 中輸入值 50.0，單擊 按鈕，其他參數默認，單擊 按鈕。 ⑨生成刀路軌跡及仿真 1) 在 中單擊鈕 ，生成刀軌。 2) 在 中單擊 ，演示 2D 動態(tài)仿真加工。 3) 單擊 中的 按鈕，完成操作。 ⑵直徑 12mm 的鉆孔工序參數設置和直接 10mm 的相同，只需把工具換成 即可。 ⑶側壁孔加工工序參數相同，直徑為 12mm，先定心鉆，再擴孔。 3.鉸孔，以后底面 φ10 孔為例，編程如下： ①選擇菜單欄中的 命令。 ②在 的 中選擇 選項，在 中選擇 ，在 中選 擇 選項，在 中選擇 選項，在 中選擇 選項，在 中選擇 選項，名稱默認。單擊 彈出 對話框。 ③指定孔。單擊 ，彈出 對話框，單擊 按鈕，再點擊選擇 φ10 的孔。單擊 按鈕，再單擊 按鈕，返回到 對話框，點 擊 按鈕，選擇 ，點擊 ，點擊 在點擊 ，點擊 按鈕再點擊 按鈕。 ④設置刀軸，選擇 中的 選項作為加工孔的軸線方向。 ⑤指定頂面。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 35 1）單擊 按鈕，設置“頂面”對話框。 2）在 中 中 選項，選擇后底面。點擊 按鈕。 ⑥設置循環(huán)控制參數。與鉆孔參數相同 ⑦在 文本框中輸入值 3.0。 ⑧避讓設置 1）單擊 中的 。 2）單擊對話框中 按鈕，彈出 對話框。 3）單擊 中的 按鈕，彈出 對話框，選取地平面作 為參照，在 的 中輸入值 5.0，單擊 按鈕。 4）單擊 中的 按鈕，完成 的設置，系統(tǒng)返回 對話框。 ⑨設置進給率和速度 1）單擊 ，彈出 對話框。 2）在 中選中 復選框輸入值 3000.0，在 中輸入值 50.0，單擊 按鈕，其他參數默認，單擊 按鈕。 ⑩生成刀路軌跡及仿真 1） 在 中單擊 ，生成刀軌。 2） 在 中單擊 ，演示 2D 動態(tài)仿真加工。 3） 單擊 中的 按鈕，完成操作。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 36 4.7 半精加工模具 以模具表面陡峭面為例，使用方向陡峭區(qū)域輪廓銑削，數控程序編制如下。 ⑴創(chuàng)建工序 ①選擇 命令，彈出 對話框。 ②在 中選擇 選項，在 中單擊 ，在 中選擇 ，在 中選擇 選項，在 選擇 選項，在 中選擇 選項，名稱默認。 ③單擊 中的 ，彈出 對話框。 ⑵ 設置切削參數 ①單擊 中的 ，，彈出 對話框。 ②在 中單擊 ，在 中選擇 。 ③在 中單擊 ，在 區(qū)域的 中輸入值 3.0。 ④在 中單擊 ，在 區(qū)域的 中選擇 ， 在 區(qū)域的 中選擇 。 ⑶設置非切削移動參數 ①在 中單擊 ，彈出 對話框。 ②單擊 中的 ，在 中選擇 選項，在 的 中輸入值 200.0。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 37 ③單擊 中的 ，在 區(qū)域 中選擇 ，單擊 完成。 ⑷設置進給率和速度 ①單擊 中的 ，彈出 對話框。 ②在 中選中 復選框輸入值 1600.0，在 中輸入值 160.0，單擊 按鈕，其他參數默認。 ③單擊 中的 按鈕。返回 對話框。 ⑸生成刀路軌跡并仿真 ①在 中單擊 ，生成刀軌。 ②在 中單擊 ，彈出 對話框，演示仿真加工，完 成后單擊 按鈕。 4.8 精加工 選擇精加工工序，主要是提高加工表面的精度，降低表面粗糙度，使模具最終定型， 故精加工設置的加工余量為 0。 4.8.1 精加工模具外表面 ⑴創(chuàng)建工序 ①選擇 命令，彈出 對話框。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 38 ②在 中選擇 選項，在 中單擊 ，在 中選擇 ，在 中選擇 選項，在 中選擇 選項， 在 中選擇 選項，名稱默認。 ③單擊 中的 ，彈出 對話框。 ⑵指定加工區(qū)域和驅動方法。 ① 在 中選擇 ，指定 。 ② 在 中 中選擇 。 ⑶設置切削參數 ①單擊 中的 ，，彈出 對話框。 ②在 中單擊 ，在 中選擇 。 ③在 中單擊 ，在 區(qū)域的 輸入值 3.0。 ④在 中單擊 ，在 區(qū)域的 中選擇 選 項，在 區(qū)域的 中選擇 選項。 ⑷設置非切削移動參數 ①在 中單擊 ，彈出 對話框。 ②單擊 中的 ，在 中選擇 選項，在 的 輸入值 200.0。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 39 ③ 單擊 中的 ，在 區(qū)域 中選擇 選項，單擊 完成。 ⑸設置進給率和速度 ①單擊 中的按鈕 ，彈出 對話框。 ②在 中選中 復選框輸入值 3600.0，在 中輸入值 180.0，單擊 按鈕，其他參數默認。 ③ 單擊 中的 完成。 ⑹生成刀路軌跡并仿真 ①在 中單擊 ，生成刀軌。 ②在 中單擊 ，彈出 對話框，演示仿真加工，完成后單擊 按鈕。 4.8.2 清根 清根一般用于加工零件的凹處和邊緣，選用較小的刀具來清除。 ⑴創(chuàng)建工序 ①選擇 命令，彈出 對話框。 ②在 中選擇 選項，在 中單擊 ，在 中選擇 ，在 中選擇 ，在 中選擇 選項，在 中選擇 選項，名稱默認。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 40 ⑵設置切削參數 ① 在 選擇 ，選擇清根區(qū)域。 ②單擊 中的 ，彈出 對話框。 ③在 對話框 中， 中選擇 選項。 ④ 點擊 按鈕，返回 對話框。 ⑶設置進給率和速度 ①單擊 中的 ，彈出 對話框。 ②在 中選中 復選框輸入值 3600.0，在 中輸入值 180.0，單擊 按鈕，其他參數默認。 ③單擊 中的 按鈕完成。 ⑷生成刀路軌跡并仿真 ①在 中單擊 ，生成刀軌。 ②在 中單擊 ，彈出 對話框，演示仿真加工，完成后單擊 按鈕。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 41 4.9 后處理及代碼輸出 4.9.1 零件仿真加工的后處理 后處理是將已完成的刀軌數據轉換成控制器能識別的工序代碼，即導出 NC 代碼。 1.點擊右鍵需要后處理的程序，選擇 命令，彈出 對話框。 2.在 對話框中 下拉列表中選擇 ，在 區(qū)域 中點擊 后面的按鈕 ，選擇先前保存的代碼文件，點擊 按 鈕。 3.等待后處理文件的生成（見附表 1）。 4.9.2 加工工單的生成 1.單擊 命令，選擇“CG 工具箱”下拉列表的“CAM加工工具”，選中 列表中的“加工工單”，系統(tǒng)彈出“加工工單”對話框。 2.點擊 對話框中 列表中的 。 3.選擇 區(qū)域中 按鈕 ，選擇儲存地址，點擊 按鈕。 4.等待加工工單的生成。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 42 結論 課題分析了游戲機手柄性能及加工特點，初期主要是閱讀了相關的專業(yè)文獻，經過 調查和研究，收集了相關技術資料，并將它們運用到了設計中，得出了冰箱把手的材料 選擇和精度要求，在此基礎上確定了手柄注塑模具成型部件的選材、精度，選擇適合于 加工需要用到的加工方法。根據擬定的數控加工順序借助UGCAM對該工件進行了數控加 工編程,在加工之前，采用同步建模技術將不能在數控銑床上加工的方孔去除，再進行 加工。加工中主要的問題是加工余量的確定和切削用量參數確定等，這關系到表面加工 精度和表面粗糙度對工件的影響，同時選取了典型的數控加工編程過程編入說明書中， 導出了NC代碼和加工工單。 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 43 參考文獻 [1] 王莉鋒，張偉.基于 UG 的鼠標上蓋注塑模設計與數控加工[J].機械工程師,2010. [2] 魏妍麗.基于 UG 軟件的手機模具設計及數控加工仿真[J].模具技術,2015. [3] 蘇君，趙巖，劉保軍.基于 UG 數碼相機前蓋注塑模具設計與數控加工[J].模具技 術,2012. [4] 陳錦琪.數控模具加工中計算機輔助工藝設計技術應用的研究[J].煤礦機械,2013. [5] 北京兆迪科技有限公司.UG NX 8.5 數控加工實例精解[ M ].北京：機械工業(yè)出版 社，2013. [6] 北京兆迪科技有限公司.UG NX 數控工程師寶典[ M ].北京：中國水利水電出版社 ，2013. [7] 馬東坡. 數控加工技術－綜合技能訓練指導書 [M].北京：學苑出版社，2005. [8] 張繼世. 機械工程材料基礎 [M].北京：高等教育出版社，2000. [9] 張維合.注塑模具設計實用教程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2011. [10] 蘇瞧忠.薄壁塑料注塑模設計[J].工程塑料應用，2011. [11] 韓鴻鸞. 數控編程 [M].北京：中國勞動社會保障出版社，2004 [12] 唐永忠.數控加工技術在模具制造中的應用[J].農業(yè)機械,2015. [13] Warkentin A，Ismail F,BediS. Comparison between multi-point and other 5-axis tool positioning strategies.J Mach Tools Manuf 2000. [14] Lasemi A,XueD,Gu Peihua. Recent development in CNC machining of freeform surfaces:A state-of-the-art review. Comput Aided Des 2010. [15] Fan J,Ball A.Flat-end cutter orientation on a quadric in five-axis machining.Comput Aided Des 2014. 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 44 致謝 通過本次設計使我意識到畢業(yè)設計的重要性和必要性，為我們能夠步入工作做好 充分的準備，是從學生到技術人員的重要轉變，同時也非常感謝學校提供的這次學習的 機會來鍛煉自己。同時也學習到了在課堂上為學習到的新知識，將以前所學到的知識點運用到了 本次畢設中，系統(tǒng)整理了這大學四年所學，對基礎知識多了一分理解以及對自己未來要從事的工作 多了一分肯定。 總而言之，對于本次畢業(yè)設計，是非常有意義的，在攻克一個個問題時的那種喜 悅是無法形容的，看到自己完成的作品，才明白原來覺得很難的事情自己也能做到，這 不僅發(fā)散了思維，也對數控加工編程多了理解，如果將來有機會從事這方面的工作，相 信會更快的入門。同時特別感謝我的指導老師呂鵬翔老師，他在這次畢設中給了我很多 的幫助，督促著我的進度，在遇到問題時及時提出指導，在由于在于書面表達，經驗等 方面都有所欠缺，有不妥之處，希望各位老師能給予寶貴的建議和指正，以便于今后更 好的學習和工作，謝謝各位老師！ 游戲機手柄注塑模具成型部件數控加工編程 45 附表 1： % N0010 G40 G17 G90 G70 N0020 G91 G28 Z0.0 :0030 T00 M06 N0040 G0 G90 X6.2989 Y- 6.2525 S63662 M03 N0050 G43 Z1.1929 H00 N0060 Z-1.9248 N0070 G1 Y-6.2487 Z- 1.9632 F9.8 M08 N0080 Y-6.2375 Z-2.0001 N0090 Y-6.2193 Z-2.0342 N0100 Y-6.1949 Z-2.064 N0110 Y-6.165 Z-2.0885 N0120 Y-6.131 Z-2.1067 N0130 Y-6.0941 Z-2.1179 N0140 Y-6.0557 Z-2.1217 N0150 Y-5.9872 N0160 Y-5.869 N0170 Y-5.8137 Z-2.1215 N0180 Y-5.81 Z-2.1213 N0190 Y-5.7805 Z-2.1184 N0200 Y-5.7509 Z-2.1112 N0210 Y-5.7214 Z-2.0994 N0220 Y-5.6919 Z-2.082 N0230 Y-5.6624 Z-2.057 N0240 Y-5.6328 Z-2.0196 N0250 Y-5.5147 Z-1.8431 N0260 Y-5.4557 Z-1.7611 N0270 Y-5.3966 Z-1.6828 N0280 Y-5.2785 Z-1.5365 N0290 Y-5.1604 Z-1.402 N0300 Y-5.0423 Z-1.2779 N0310 Y-4.9242 Z-1.1627 N0320 Y-4.8061 Z-1.0555 N0330 Y-4.6879 Z-.9561 N0340 Y-4.5698 Z-.8634 N0350 Y-4.4517 Z-.7767 N0360 Y-4.3336 Z-.6961 N0370 Y-4.2155 Z-.6206 N0380 Y-4.0974 Z-.5506 N0390 Y-3.9793 Z-.4851 N0400 Y-3.8612 Z-.4244 N0410 Y-3.7431 Z-.3681 N0420 Y-3.625 Z-.3157 N0430 Y-3.5068 Z-.2678 N0440 Y-3.3887 Z-.2234 N0450 Y-3.2706 Z-.1831 N0460 Y-3.1525 Z-.1464 N0470 Y-3.0344 Z-.113 N0480 Y-2.9163 Z-.0834 N0490 Y-2.7982 Z-.0573 N0500 X6.299 Y-2.6801 Z- .0343 N0510 Y-2.562 Z-.0146 N0520 Y-2.4734 Z-.002 N0530 Y-2.4586 Z-.0005 N0540 Y-2.4439 Z-.0002 N0550 Y-2.3257 N0560 Y-2.2076 N0570 Y-2.0895 N0580 Y-1.9714 N0590 Y-1.8533 N0600 Y-1.73