肥皂架的外观造型和凹模的NC加工Word文件下载.docx
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对绘制出的草图进行倒角，点击【圆角】按钮，倒角半径R=56，单击
单击
按钮，返回到建模状态。
完成草图结果如图2-3所示。
图2-3倒圆后的草图
2.2.2拉伸草图
单击【拉伸】
的图形成实体，由图1-2可知，高度要到达至少62，这样才能满足建模的要求，如图2-4所示
图2-4草图拉伸
2.3建立肥皂架实心模型
2.3.1.绘制圆柱
“拉伸”结束后在坐标系中心在Y-Z的平面内拉伸一个平面出来，以此为平面画一个R61的圆。
如图2-5所示。
图2-5绘制R61圆弧图2-6拉伸圆柱
拉伸R61的圆，首端和末端分别在实体图形的的两端，如图2-6所示。
2.3.2修剪圆柱上面的部分
隐藏圆柱实体，在Y-Z的平面内，建立一个平面，方便修剪体的时候容易找个一个平面，不用再去找个基准面，而且比较准确。
如图2-7所示。
图2-7建立平面
通过
指令，根据菜单栏的操作步骤，选择需要分割的实体，选中后点击【确定】。
选中之后，再选中Y-Z平面中片面上建立的面。
选中之后点击【确定】，这样就可以把圆柱按照平面的分成两部分，如图2-8所示。
图2-8修剪圆柱
用Delete或者ctrl+B，隐藏上面的部分这样都不会影响以后的制图，不会影响制图的结果，得到图2-9所示的结果。
图2-9隐藏修剪的圆柱
2.4抽壳
2.4.1求交
在特征操作中，找到求交按钮，点击【求交】按钮，不需要保留工具体和目标体。
选择草图为目标体，下半圆为工具体，点击【确定】，这样就可以得到底座的半圆图形的相交部分，得到外轮廓实体。
如图2-10.
图2-10求交
2.4.2边倒圆
点击【边倒圆按钮】
，输入倒圆角半径R=56，选择两个的相贯线，点击【确定】。
得到如图2-11所示。
图2-11肥皂架的实心
2.4.3抽壳
去掉实心部分用【外壳】
指令，这样就可以抽出实体的里面部分，抽壳留的厚度为8cm。
如图2-12所示。
图2-12抽壳界面
选中实体，点击确定，这样就可以形成肥皂架的架子形状。
如图2-13
图2-13肥皂架的型腔
2.5槽的绘制
2.5.1绘制草图
Ctrl+B隐藏抽壳后的肥皂架，这样就可以方便在绘制图的时候容易找点，由零件图1-3可知，肥皂架两边的槽是对称的，所以只需要绘制一边的槽的草图，通过镜像就可以得到另外一边了。
图2-14绘制直线
点击【建模】环境中，在X轴上绘制出一条长度为3.5cm的直线，点击【直线】按钮，输入长度3.5，点击【确定】。
点击【直线】按钮，以在X轴上已绘制出的直线为端点在Y轴上，绘制一条直线，长度为73cm。
点击【确定】。
如图2-14。
通过偏置可以偏置出另外一条直线。
点击【偏置曲线】，选中已绘制出的73cm的直线，点击“确定”，输入偏置距离为10，这样就可以得到直线了。
如图2-15所示。
图2-15偏置直线
图2-16基本曲线界面图2-17修剪界面
点击【直线】按钮连接接两条直线的端点，点击【确定】。
，在工具栏中选中
，
，
这三个指令，这样绘制出的圆才是一个整圆。
选取绘制出直线的中点为圆心，到直线的端点为圆的半径。
选定后点击【确定】。
这样就把需要的圆绘制出来了。
用【基本曲线】中的【修剪】指令对绘制出的圆进行修剪。
单击【基本曲线】，弹出一个工具栏如图2-16所示，点击【修剪】指令，如图2-17所示。
点击【修剪】，在图2的对话框中，去掉【关联输出】，通过修剪后就能得到上半部分的圆弧了。
通过上面的方法可以绘制出和其一边的其他两个槽的草图。
通过镜像的方式，将绘制出的圆弧镜像到X轴的下方。
用快捷键Ctrl+T，选中上面的圆弧，拾取结束后点击【完成】
。
选择【用直线做镜像】，在选择【现有直线】，选择在X轴上绘制出的直线。
最后点击【复制】点击【确定】。
如图2-18所示。
图2-18镜像槽
用镜像的方式把已绘制出的槽，镜像到另一边，方式和上面的选择方式一样。
2.5.2求差
点击【拉伸】按钮，或者直接在建模的界面按X快捷键，选中六个槽的草图。
拉伸长度设为65，点击【确定】。
如图2-19所示。
图2-19拉伸槽的草图
用Shift+Ctrl+K,快捷方式，将隐藏的肥皂架显示出来。
点击【求差】按钮，目标体选择肥皂架，工具体选择六个槽拉伸后的实体，点击【确定】。
得到如图2-20所示。
图2-20求差后的肥皂架
对六个槽的边进行倒圆，点击边倒圆按钮
，选择六个槽的边，倒圆的半径由零件图可知R=2，选择完成后点击确定。
以相同的方式对下面进行倒圆。
隐藏直线线条和槽的线条就能得到如图2-21所示
图2-21倒圆后的肥皂架
2.6底座建模
点击【直线】按钮，输入在X、Y上的值为0，在Z轴上输入值为30，这样就能在Z方向上画一直线，长度为30的线段，在通过端点在Y方向上画一条与肥皂架相交的直线，通过两个交点可以在X-Y平面作一个圆，直径为两个交点之间的距离。
点击基本曲线按钮，点击【修剪】，进行修剪，就可以留下自己需要的半圆。
得到如图2-22所示。
图2-22
点击
按钮，在Z方向上偏置设定为5cm,这样通过拉伸就能够形成和架子模型的连接处的另一个圆弧，
用绘制上面的方法可以绘制出同样的在Z轴的底面画出R33和R30的圆，对两个进行修剪，得到底座的轮廓。
2.6.1建立底座片体
拉伸上面的与肥皂架相交的圆，形成片体，与偏置的圆弧相交。
在通过实体特征中【片体到实体助理】，在此指令中，偏置设为5cm，这样不仅可以对以后和肥皂架型腔进行求和，而且还不会影响它的美观，这样就可以把拉伸后的片体变成实体。
如图2-23所示。
图2-23片体到实体
点击通过插入按钮，在扩展菜单栏中找到网格曲面，点击【通过曲线网格】按钮，选择形成片体的直线，在选择曲线的时候，指示的箭头方向要一致，这样才能建立我们需要的片体。
如图2-24所示。
图2-24建立片体
用通过曲线网格指令，就能建立最下面的底座片体，这样就能把底座的全部片体全部建立起来了。
最后形成如图2-25所示。
图2-25建立片体
2.6.2片体加厚
在建立的两个片体后，在通过和上面建立和肥皂架相交处的实体一样，点击【片体到实体助理】或者【片体加厚】两个中的其中一个指令，这样就可以把这个片体变成实体，满足肥皂架的底座要求。
在通过求和使现在做出来的实体，成为一个整体。
如图2-26所示。
图2-26片体加厚
对于肥皂架底座下面缺口的草图，可以在Y-Z片面上建立。
点击【直线】按钮，在Y-Z平面上选中坐标系的交点，长度为49，以绘制出的直线的端点为起点Z轴的正方向上的绘制两条长度为19的直线，连接两条直线。
点击基本曲线按钮，点击【倒圆】指令，选中需要修剪的两条直线，倒圆半径R=12。
得到了如图2-27的图形。
图2-27绘制中间草图
点击【拉伸】按钮，选中已绘制出的线条，拉伸的长度要穿过底座的圆弧实体如图2-28所示
图2-28拉伸
点击【求差】按钮，将拉伸后的实体和底座圆弧进行求差，目标体为底座圆弧，工具体为拉伸的实体。
选中后点击【确定】，就能得到如图2-29的图形。
图2-29求差
图2-30肥皂架模型
2.6.3底座与型腔求和
建模用快捷键Ctrl+T,选中“通过平面做镜像”，选中已绘制出的底座，选中固定方法中的YC-ZC片面，点击【确定】。
这样就能得到另外一个底座。
点击【求和】按钮，选中绘制出来的底座和肥皂架，这样就可以使底座和肥皂架型腔变成一个整体。
【Ctrl+B】隐藏掉其他不需要显示的图形要素，这样就可以将肥皂架的模型显示出来。
如图2-30所示。
2.7肥皂架的分模
对于这个肥皂架，通过分析可以知道，此肥皂架须分成四个模型，上膜的型芯。
下模的凹模。
底座的左右两边分别一个，这样才能完全的分出来，但是因为不是通过“回转”指令绘制出来的，要通过“自动分模”会无法分出来，因为找到的“分型面”是不能完全把模型分出来，所以自动分模不能达到分模的要求。
所以要通过手动分模将肥皂架的四个模具分出来。
在开始中找到所有应用模块，找到【注塑模向导】，选中【项目初始化】，选择建模完成的肥皂架，进行项目初始化。
单击【确定】，完成项目初始化后，就可以开始进行分模了。
2.7.1建立肥皂架型腔的片体
因为进行的是手动分模即通过【分割体】来完成，这样就需要一个和肥皂架型腔面一个的曲面才能进行。
点击【编辑抽取区域】，弹出菜单栏。
如图2-31所示。
图2-31抽取肥皂架型腔片体
选中肥皂架型腔里面的每个面，把肥皂架的型腔模型片体抽取出来。
点击【确定】。
得到如图2-32的图形。
图2-32肥皂架型腔片体
在肥皂架的上面建立一个片面，通过修剪，将平面和抽取出来的肥皂架的片体进行缝合，使他们成为一个整体，这样以便以后用【分割体】指令的时候方便面的选择，同时也能将在不影响底座的情况下，将模型分割出来。
如图2-33所示。
图2-33片体
2.7.2分模
点击“【电极设计】”中的
，创建一个箱体，选中肥皂架的全部面，进行创建，这样就可以将，肥皂架从一个整体的箱体中，如图2-34所示
图2-34创建箱体
点击“【分割体】”
修剪出来，这里选择面的时候，就直接选择肥皂架的片体平面，修剪后，Ctrl+B隐藏下面的部分，得到如图2-35所示的凸模。
图2-35凸模
因为制作肥皂架底座要求，所以要将下面的分成三个部分，左右底座各一个模具，下面的模具一个，这样才能达到彻底分模的要求。
在底座上，画出一个平面。
如图2-36所示。
图2-36底座建立平面
用同样的方法可以把下面的的分成两个部分，在通过底座的侧面，也用“分割体”指令，在Y-Z平面上建立一个平面，不用直接画一个平面了，这样就可以分割出来了。
如图2-37所示。
图2-37左底座分模
图2-38右底座分模
用相同的方法可以分割出另外一个底座的模具，这样两个底座的模具都出来了。
如图2-38。
对剩下的剩下的中间的模具和下面的箱体块进行求和。
这样就完成所有的分模。
隐藏Ctrl+B肥皂架的建模模型，这样就能得到如图的形状了。
如图2-39所示
图2-39分模的凹模
图2-40分模结果
这样就可以完全的肥皂架的分模了，得到如下图一样的模型。
如图2-39所示。
这样就可以对需要各个部件进行加工了，在此我将对分模后的凹模进行仿真加工，三维图如图2-40所示。
第3章肥皂架凹模的工艺分析
零件毛坯的3D尺寸为190×
130×
60mm的长方体。
整个零件轮廓简单，尺寸清楚。
由图2-39可知，零件可以直接通过铣床或者加工中心加工出来，所以不需要车削。
因为毛坯需要去掉的余量比较多，所以在铣床上铣出四个侧面的同时去掉多余的余量，一起把凹模的曲面大致轮廓加工出来，因为曲面中间的小凸台尺寸和凸台与凸台之间的尺寸相对较小，并且它们之间有严密的过渡，加工凹模轮廓面的时要注意刀具大小。
3.1选择加工设备
根据此零件图的外形轮廓及所用毛坯材料，可以选择加工中心，或者可以用铣床，结合学校的设备。
所以选择FANUC-0iKV650数控铣床。
3.2工件的装夹
零件的毛坯为长方体，在加工时，采用平口虎钳装夹，工件的上表面至少要高出虎钳10mm～15mm，保证加工时的安全性，使刀具不会铣削到虎钳；
工件的下面用垫块垫起（如图1-4所示）。
图3-1平口虎钳
3.3刀具的选择
刀具的选择是在数控编程的人机交互状态下进行的。
应根据机床的加工能力、工件材料的性能、加工工序、切削用量以及其它相关因素正确选用刀具及刀柄。
刀具选择总的原则是：
安装调整方便、刚性好、耐用度和精度高。
在满足加工要求的前提下，尽量选择较短的刀柄，以提高刀具加工的刚性。
在经济型数控机床的加工过程中，由于刀具的刃磨、测量和更换多为人工手动进行，占用辅助时间较长，因此，必须合理安排刀具的排列顺序。
一般应遵循以下原则：
①尽量减少刀具数量；
②一把刀具装夹后，应完成其所能进行的所有加工步骤；
③粗精加工的刀具应分开使用，即使是相同尺寸规格的刀具；
④先面后孔
；
⑤先进行粗加工，后进行半精加工与精加工；
⑥在可能的情况下，应尽可能利用数控机床的自动换刀功能，以提高生产效率等。
由于刀具材料的切削性能直接影响着生产率，工件的加工精度，已加工表面质量，刀具的磨损和加工成本，所以正确的选择刀具材料是数控加工工艺的一个重要部分，刀具应具有高刚度，足够的强度和韧度，高耐磨性，良好的导热性，良好的工艺性和经济性，抗粘接性，化学稳定性。
根据零件的材料及要求，在本次加工选用硬质合金刀具，因为硬质合金刀具有较高的硬度和耐磨性,尤其具有高的耐热性,所以加工45#这种材料时采用硬质合金的刀具。
表3-1肥皂架凹模加工刀具卡片
序号
刀具编号
刀具规格名称
数量
加工表面
1
T01
Φ30硬质合金立铣刀
去掉毛坯余量
2
T02
Φ16硬质合金平面立铣刀
平面的精加工
3
T03
R3硬质合金球头刀
曲面区域的半精加工
4
对凸台之间区域进行精加工
5
T05
R2硬质合金球头刀
对底座的轮廓和曲面区域精加工
3.4加工工艺的确定
根据工件的外形以及毛坯的形状，肥皂架凹模的加工在铣床上完成所有部分的加工。
表3-2凹模工艺表
工步号
工步内容
刀具规格
（mm）
主轴
转速
（r/min）
进给
速度
（mm/min）
切削深度（mm）
余量
Φ30
700
250
0.5
Φ16
1500
300
3
Φ6
3500
500
0.3
4000
Φ4
4500
800
（1）去掉毛坯余量
先选用Φ30的硬质合金平面立铣刀对轮廓进行粗加工，去掉多余的余量，侧壁余量为0.50mm，底面余量为0.5mm，主轴转速为700r/min，进给速度为250mm/min；
（2）平面的精加工
用Φ16立铣刀进行平面加工，去掉平面上多余的余量，保证表面粗糙度，主轴转速为1500r/min，进给速度为300mm/min；
（3）曲面区域的半精加工
使用Φ6的球头铣刀对曲面轮廓进行半精加工，余量为0.3mm，主轴转速为3500r/min，进给速度为500mm/min。
（4）对凸台之间区域进行精加工
用Φ6的球头铣刀，主轴转速为4000r/min，进给速度为700mm/min。
（5）对底座的轮廓和曲面区域精加工
用R2的球头铣刀，主轴转速为4500r/min，进给速度为800mm/min。
第4章凹模自动编程与仿真加工
4.1进入加工应用和操作导航工具
点击【起始】按钮，选中【加工】，或者在建模界面中用快捷键Ctrl+Alt+M，这样就可以直接进入仿真加工界面了。
如图4-1所示。
图4-1进入仿真加工
4.2定义加工坐标系及安全高度
点击【起始】，在所有应用模块选中电极设计，在弹出的电极设计的菜单栏中，选中【箱体】。
点击【确定】，已凹模的顶面，左右两个侧面和底座创建一个箱体，点击【确定】。
如图4-2所示。
图4-2创建箱体
点击仿真加工中右边工具栏中的【操作导航器】按钮，在弹出的菜单栏中点击鼠标右键，选中【几何视图】的图标，这样方便观察加工的步骤和程序。
如图3-2所示。
在几何视图中，单击鼠标右键，选中插入，在插入中选中【几何体】指令，点击【确定】，如图4-5所示。
图4-3图4-4
在弹出的菜单栏中，选中【坐标轴】，点击【确定】
选中第二个坐标，即坐标构造器，点击【确定】，选中对象的CSYS指令，点击箱体的顶面，点击【确定】，这样就把仿真加工的坐标建立出来了，Ctrl+B隐藏创建的箱体。
如图4-5所示。
图4-5创建加工坐标
4.3设置加工几何体
图4-6创建几何体
点击鼠标右键，选中【插入】，点击【几何体】，在弹出的菜单栏中，选中第一个【workplace】，在第一个工件几何体中，选择凹模模型，点击【确定】，在隐藏指令中，选择【自动块】。
这样就毛坯就建立完成了。
如图4-6所示
4.4加工创建
4.4.1粗加工
点击【毛坯】，点击鼠标右键，选中【插入】，在弹出的菜单栏中，点击【操作】。
在创建操作中，第一次的仿真加工，在选择操作的加工仿真工作中，选择【型腔铣】，粗加工。
点击【确定】，如图4-7所示。
图4-7加工界面
点击【切削区域】按钮，点击【全选】按钮，，切削方式为【跟随工件】，进刀和退刀默认系统设置。
点击【切削】，策略中切削顺寻选择【层优先】，切削方向选择【逆铣切削】，这样策略中的设置就完成了。
。
4.4.2二次粗加工
点击【毛坯】，部件侧面余量设为0，部件底部余量设为0.3，其余的为系统默认值。
这样切削里面的设置就完成了。
点击进给率，主轴速度设为1000，点击【确定】。
点击【组】按钮，选择【刀具】，点击【新建】，输入D30，如图4-8所示。
因为第一次为粗加工，所以刀具选择平底铣刀，点击【确定】。
图4-8选择刀具
点击【刀轨】按钮，生成刀路。
待刀路生成后点击【确定】。
4.4.3精铣两边平面
点击鼠标右键，选择【插入】，点击【操作】，选择【平面铣】，选择第一个铣平面的方法，使用刀具为D30的平底铣刀，使用方法为精加工。
如图4-9所示。
图4-9平面铣界面
切削区域选择为两边的平面，选中后点击【确定】。
切削方式选择【跟随周边刀路】。
点击【切削】按钮，点击【策略】，切削方向为顺铣切削，其余的切削参数为系统默认值。
选中后点击【确定】。
在进给率上，主轴速度设为1500，点击【确定】。
点击【生成】按钮，生成刀路。
4.4.4半精加工曲面区域
以同样的步骤进入操作菜单，点击型腔铣中的【区域切削】，使用方法为半精加工，点击【确定】。
主界面中，点击【切削区域】，选中凹模中间凹形的部分，点击【确定】如图4-10所示。
图4-10切削区域图4-11比较结果
点击主界面中切削按钮，把切削方向改为逆铣切削，毛坯余量设为0.3其余的全部为默认设置，点击【确定】。
点击【进给率】，主轴速度设为1500，点击【确定】。
点击【组】，点击选择，点击【新建】按钮，选中第二个刀具符号，名称为D6，点击【确定】。
球直径为6，其余为系统默认，点击【确定】。
点击刀具生成，等待刀轨生成，点击【确定】。
单击鼠标右键，选中复制，复制上一个程序。
单击右键，点击【粘贴】。
双击粘贴出来程序，点击【切削按钮】，选中【毛坯组】，毛坯余量设为0。
点击【刀具生成】按钮，待刀具生成后，点击【确定】。
（附图1）待生成刀路后，点击确认刀轨，在弹出的菜单栏中选中【2D动态】按钮，点击【播放】按钮，比较是否达到要求，如图4-11所示
表4-1半精加工曲面工艺
4.4.5底座四轮廓及凹模半精加工
点击鼠标右键，选择【插入】，点击【操作】，选择型腔铣中的区域切削，点击【确定】。
点击【切削区域】按钮，选择底座的四个轮廓和凹模凸出的部分，如图4-12所示，点击【确定】。
图4-12切削区域
点击【编辑参数】，选择刀具轮廓为跟随周边，点击【确定】。
点击【切削】按钮，点击【毛坯】，部件侧面余量设为0.2，部件底部余量设为0，其余的为系统默认值。
点击进给率按钮，主轴速度设为1500，点击【确定】。
在主界面中点击组按钮，点击【新建】，选择平底铣刀
，名称输入D6，点击【确定】。
在弹出的菜单栏中，直径D改为6.0，其余为系统默认。
如图4-13所示。
图4-13刀路生成
4.4.6对底座的轮廓和曲面区域精加工
单击右键，点击粘贴。
双击粘贴出来程序，点击【切削】按钮，选中毛坯组，毛坯余量设为0。
如图4-14所示。
点击组按钮，点击【新建】，选择平底铣刀
，名称输入D4，点击【确定】。
在弹出的菜单栏中，直径D改为4.0，其余为系统默认。
图4-14切削参数界面
点击刀具生成按钮，待刀具生成后，点击【确定】。
得到刀路如图4-15所示。
图4-15刀路生成
4.5NC仿真加工
生成刀路后，点击【WORKPIECE】,点击【确认】刀轨
，等刀路生成，如图4-16所示，在弹出的菜单栏中选中【2D动态】按钮，点击【播放】按钮
等到仿真结束后，点击【比较】按钮
，判断是否达到要求，点击【确定】。
如图4-17所示。
图4-16
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