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手機外殼的Pro/E模具設(shè)計與Master CAM數(shù)控加工
時間:2021-12-05 14:31:50

摘要:利用Pro/E Wildfire4.0進行模具設(shè)計,結(jié)合Master CAM5X進行數(shù)控加工,選擇手機外殼零件,綜合應用野火版Pro/E和Master CAM軟件完成模具設(shè)計與制造過程采用CAD/CAM技術(shù)完成手機外殼模具設(shè)計及型芯模具零件的仿真模擬加工,大大縮短了模具設(shè)計與制造的生產(chǎn)周期。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201610/308185.htm

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展,模具CAD/CAM技術(shù)在模具設(shè)計與制造中扮演越來越重要的角色。模具CAD/CAM是一項高技術(shù)、高效益的系統(tǒng)工種。它以計算機軟件的形式,為用戶提供一種有效的輔助工具,使工種技術(shù)人員能借助于計算機對產(chǎn)品、模具結(jié)構(gòu)、數(shù)控加工及成本等進行設(shè)計和優(yōu)化。Pro/Engineer(簡稱Pro/E)是一種全方位的3D產(chǎn)品參數(shù)化設(shè)計軟件,特別適合于新產(chǎn)品開發(fā)、模具設(shè)計方面的設(shè)計工作。Master CAM在數(shù)控加工中可以直接加工曲面及實體,具有強勁的曲面粗加工及靈活的曲面精加工功能,主要應用于機械、電子、汽車和航空等行業(yè)的模具制造。因此利用Pro/E設(shè)計模具零件,再用Master CAM模擬加工模具零件,給出加工程序,是目前模具行業(yè)中普遍采用的CAD/CAM輔助工作模式。

文章以手機外殼零件為例,采用Pro/E Wildfire4.0進行模具設(shè)計,Master CAM5X進行數(shù)控加工,完成了手機外殼零件的模具設(shè)計與制造過程,整個流程如圖1所示。Pro/E創(chuàng)建模具分型面,快速生成模具成型零件,然后將圖形數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到Master CAM軟件中,制定合適的數(shù)控加工工藝,確定具體的加工方式及加工參數(shù),進行模擬加工,再將生成的加工程序輸送到數(shù)控加工中心或數(shù)控銑床的控制系統(tǒng)進行自動加工。

1 設(shè)計前準備

模具CAD/CAM設(shè)計與加工任務包括Pro/E系統(tǒng)中三維造型過程、模具設(shè)計過程以及Master CAM系統(tǒng)中模具工作零件數(shù)控加工過程,因此在設(shè)計與加工前首先在計算機中建立一個專用文件夾。為了把零件三維造型文件、零件的模具設(shè)計文件、轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)文件及Master CAM的加工文件都存在專用文件夾中,可將該文件夾設(shè)置為當前工作目錄。

啟動Pro/E,執(zhí)行菜單欄中【文件】/【設(shè)置工作目錄】,系統(tǒng)彈出【選取工作目錄】對話框,選擇建立的專用文件夾,單擊確定按鈕。

2 基于Pro/E的零件建模

利用Pro/Engineer 系統(tǒng)下的零件模塊對手機外殼進行三維造型,通過拉伸、抽殼、拉伸剪切、陣列、倒圓角等命令建立實體模型如圖2所示。

3 基于Pro/E的模具設(shè)計

手機外殼三維造型完成后,利用Pro/Engineer系統(tǒng)下的制造模塊進行模具設(shè)計,具體步驟如下:

1)啟動模具設(shè)計模塊,選擇【菜單管理器】中的【模具模型】/【裝配】/【參照模型】,調(diào)入手機外殼模具的參照模型,在裝配操作欄中選擇【缺省】選項,完成參照模型的裝配。

2)設(shè)置收縮率。選擇【菜單管理器】中的【收縮】/【按尺寸】,輸入收縮比率為“0.005”,按回車鍵確認。收縮率的設(shè)定與手機外殼零件的材料有關(guān)。

3)創(chuàng)建模具毛坯,選擇【菜單管理器】中的【模具模型】/【創(chuàng)建】/【工件】/【手動】,手動創(chuàng)建毛坯工件。在【創(chuàng)建選項】對話框中選擇【創(chuàng)建特征】,選擇【菜單管理器】中的【加材料】/【拉伸】/【實體】/【完成】命令,通過拉伸特征創(chuàng)建如圖3所示的模具毛坯工件。

4)設(shè)計分型面。選擇菜單欄中的【插入】/【模具幾何】/【分型曲面】,運用復制、粘帖、延伸分型面方法創(chuàng)建分型面,在復制分型面時選中“排除曲面并填充孔”。

5)創(chuàng)建模具體積塊。單擊分割體積塊按鈕,在【分割體積塊】菜單中選擇/【兩個體積塊】/【所有工件】/【完成】命令,運用上面創(chuàng)建的分型面作為分割工具完成模具體積塊創(chuàng)建。系統(tǒng)高亮顯示毛坯工件的上半部分,彈出屬性對話框,接受默認名稱mold_vol_1,單擊【著色】,單擊【確定】。系統(tǒng)高亮顯示毛坯工件的下半部分,彈出屬性對話框,接受默認名稱mold_vol_2,單擊【著色】,單擊【確定】。

6)抽取模具元件

單擊型腔插入按鈕,系統(tǒng)彈出“創(chuàng)建模具元件”對話框.單擊【全選】,選取全部體積塊,單擊【確定】,單擊【完成\返回】。手機外殼的模具零件創(chuàng)建完成,型腔零件如圖4所示,型芯零件如圖5所示。

7)充模仿真和模擬開模

單擊菜單管理器中的【鑄?!?【創(chuàng)建】,在打開的文本框中輸入鑄模零件的名稱,單擊確定。Pro/E在完成鑄模零件后,可進行裝配干涉檢查,如果檢測到有干涉,會以黃色曲線標示:如果干涉嚴重,必須重新定義模具元件。

完成零件的干涉檢查后,Pro/E系統(tǒng)能模擬開模過程,使用戶可以清楚地觀看到手機外殼零件的模具型腔、型芯結(jié)構(gòu),以便檢查設(shè)計的適用性。

單擊菜單管理器中的【模具進料口】/【定義間距】/【定義移動】輸入移動距離,完成移動。模具開模如圖6所示。

4 在Master CAM中建立模具的加工模型

通過導入Pro/E系統(tǒng)中的被加工模具零件的數(shù)據(jù),在Master CAM中建立手機外殼模具零件的加工模型。

IGES圖形交換文件格式是Pro/E和Master CAM都支持的文件格式,IGES文件在這兩種設(shè)計軟件中均具有操作性。因此手機外殼的模具設(shè)計完成后,在Pro/E系統(tǒng)中將型腔、型芯零件轉(zhuǎn)換為IGES格式,然后轉(zhuǎn)入Master CAM系統(tǒng)進行加工。

4.1 Pro/E系統(tǒng)轉(zhuǎn)出IGES數(shù)據(jù)文件

在Pro/E系統(tǒng)的軟件界面的模型樹列表中mold_vol_1.PRT手機外殼型腔零件上單擊右鍵,在彈出的快捷菜單中選擇【打開】,然后選擇【文件】/【保存副本】對話框。在【類型】選擇“IGES(*.igs)”格式,在彈出的【導出IGES】選擇曲面,單擊【確定】,將型腔零件輸出為IGES曲面格式文件。

型芯零件采取同樣方法轉(zhuǎn)換成IGES格式文件,以便Master CAM軟件調(diào)用。

4.2 Master CAM系統(tǒng)轉(zhuǎn)入IGES文件

打開MasterCAM,在菜單欄中點擊【文件】/【打開文件】,文件類型選擇IGES,選擇所存型腔文件名,完成IGES格式文件的轉(zhuǎn)入。

單擊【等角視圖】,單擊【側(cè)視構(gòu)圖面】,單擊【全屏顯示】。回主菜單,選擇【轉(zhuǎn)換】/【旋轉(zhuǎn)】,選擇所有曲面,在彈出的旋轉(zhuǎn)參數(shù)設(shè)置對話框,輸入旋轉(zhuǎn)角度“90”,對導入的模型進行坐標調(diào)整處理。

型芯零件采取同樣方法在Master CAM系統(tǒng)中轉(zhuǎn)入IGES數(shù)據(jù)文件,并進行坐標調(diào)整。

5 手機外殼模具型芯零件數(shù)控加工模擬

Master CAM中銑削是用來生成銑削加工刀具路徑,可以進行外形銑削、型腔加工、平面加工等模擬,允許用刀路模擬實體仿真來圖形化地編輯和修改刀具路徑。刀具路徑生成后,經(jīng)過仿真加工并確定無差錯后就可以進行后處理,通過后處理將刀具路徑文件轉(zhuǎn)換成數(shù)控NC程序,傳送至數(shù)控機床進行加工。

Master CAM曲面銑削加工提供了多種曲面粗、精加工方法。手機外殼型腔的加工過程與型芯加工過程類似,以手機外殼型芯加工為例說明Master CAM數(shù)控模擬加工的具體過程。

5.1 確定加工坯料和對刀點

選擇【機床類型】/【銑削】/【默認】,選擇默認銑床。在刀具路徑管理器對話框中進行工件設(shè)置,單擊“邊界盒”按鈕,彈出【邊界盒選項】對話框,選擇工件形狀為立方體,完成坯料的設(shè)置。

5.2 刀具路徑的設(shè)置過程

根據(jù)手機外殼模具型芯零件的外形特點,應采用挖槽粗加工、平行精加工和淺平面精加工相結(jié)合的方式來編制程序??紤]手機外殼型芯零件上的按鍵小凸臺,最后采用交線清角精加工來完成模擬加工過程。

1)曲面挖糟粗加工

選擇【刀具路徑】/【曲面粗加工】/【粗加工挖槽加工】,針對加工零件的特點,選用圓鼻刀進行粗加工,通過設(shè)置曲面參數(shù)、粗加工參數(shù)、切削深度、挖槽參數(shù)等切除坯料上大部分的工件材料,加工余量為0.5 mm。

2)半精加工

粗加工刀具間距和切削深度較大,余料很多,為了去除過多的余料,使精加工余量均勻,選擇【刀具路徑】/【曲面精加工】/【精加工平行銑削】進行半精加工。手機外殼型芯零件上許多小凸臺,為了保證模具表面加工質(zhì)量,選取球刀進行平行精加工,通過設(shè)置刀具路徑的曲面參數(shù)、精加工平行銑削參數(shù)完成半精加工過程,留下0.2 mm左右的余量。選擇球刀加工一方面可以承受粗加工所留余料而不會斷刀,同時不能留下過多的余料而給后續(xù)精加工造成困難。

3)淺平面精加工

為了提高手機外殼型芯零件頂部平坦區(qū)域曲面的加工質(zhì)量,達到零件的加工精度和表面粗糙度值要求,選擇【刀具路徑】/【曲面精加工】/【精加工淺平面加工】進行精加工。在【精加工淺平面加工】對話框中選擇球刀作為刀具參數(shù),設(shè)置合適的淺平面精加工參數(shù)完成精加工,使型芯零件頂部平坦區(qū)域的殘料不留有余料,加工余量為0。

4)交線清角曲面精加工

選擇【刀具路徑】/【曲面精加工】/【交線清角加工】進行清角加工。手機外殼型芯零件上按鍵的區(qū)域由于精加工刀具進不去而留下余料,因此選擇平刀加工,設(shè)置合適的交線清角精加工參數(shù)完成去除按鍵區(qū)域的余料。

5.3 模擬仿真加工

刀具路徑生成后,可以對生成的加工路徑進行實體模擬,檢查生成的加工路徑是否合理、加工表面是否光滑、是否有過切現(xiàn)象。

在操作管理器中單擊【選擇所有操作】/【實體模擬】,在彈出的“實體切削驗證”對話框中,選擇模擬方式為“最終結(jié)果”,單擊“播放”按鈕,實體加工模擬結(jié)果如圖7所示。如果出現(xiàn)加工路徑不合理、加工表面不光滑、過切等情況,需重新編輯加工軌跡,直到滿意為止。

5.4 生成數(shù)控加工代碼

刀具路徑檢驗無誤后,利用Mastcr CAM后處理模塊,自動生成加工手機外殼型芯零件所需要的數(shù)控程序。

6 結(jié)束語

在現(xiàn)代集成制造系統(tǒng)中,CAD/CAM軟件技術(shù)是核心,而Pro/E和Master CAM無疑是CAD/CAM軟件王國中的奇葩,這兩款軟件在先進制造企業(yè)中有著舉足輕重的地位。Pro/E和Master CAM相結(jié)合的模具設(shè)計與加工模式可以縮短模具研發(fā)時間,大大提高了模具的加工精度和生產(chǎn)效率,對提高市場響應速度,增強企業(yè)競爭力有非常重要的意義。

關(guān)鍵詞: 手機外殼 Pro/E Master CAM 模具設(shè)計 數(shù)控加工

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