基于MasterCAM的电话机的建模与加工

张秀萍，朱圆圆（新疆轻工职业技术学院，新疆乌鲁木齐830021）

基于MasterCAM的电话机的建模与加工

张秀萍，朱圆圆
（新疆轻工职业技术学院，新疆乌鲁木齐830021）

主要论述了电话机的建模与数控加工，应用Pro/e软件实现了零件的三维建模设计，在MasterCAM环境下进行了数控编程加工，并生成了NC加工程序。提高了零件的加工制造速度。

三维建模；数控加工；自动编程

0　引言

随着现代制造技术(数控)、信息科学、管理科学的不断发展，一些先进的三维设计软件不断应用到机械制造业的产品制造过程中，MasterCAM软件是当前国内外模具设计与数控加工领域中使用最广泛的CAD/CAM一体化软件之一，它有效地解决了几何造型、零件几何形状的显示，交互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显示、验证等问题。本文以Pro/E和Mastercam软件为平台，对电话机进行三维建模，然后根据产品形状进行数控加工仿真，并自动生成加工代码，以缩短产品设计与制造周期，提高其设计质量，降低企业生产成本。

1　电话机模型建模

1.1电话机模型图片的分析

如图1和图2所示，此模型是一台电话机的上壳，可以很明显地看出此模型有倾斜面、有倒圆角，这会增加构图和加工的难度；电话机的倾斜面小于90°，面与面之间是个锐角，这个区域在设计时是修改的主要部位。

图1　电话机模型正面

图2　电话机模型侧面

1.2工件特征分析

电话机模型分三大部分：话筒座、出音孔、键盘孔；这样设计一来是为了尽可能按图片进行相应的设计。距实物测量，工作尺寸为136mm× 120mm×15mm，毛胚选45#，其尺寸为160mm× 160mm×60mm。该模型设计过程包括：该工件分为凹凸两个模进行加工，因此抽壳后对底座进行相应的倒角，这样有利于分模后的凸模更加容易加工。

1.3电话机模型建模设计

（1）先以FRONT面的正向作为构图面，采用拉伸曲面的命令进行设计，拉伸效果如图所示。根据毛胚的大小，设计此曲面在FRONT面上的尺寸如图3所示。

图3　机座设计

（2）话筒座的设计

经过拉伸后对话筒座进行拔模和倒圆角，圆角半径为为2mm（顶边的倒角半径先不倒，由于顶边跟外边界边比较窄，倒角不宜过大，所以和外边界边一起进行相应的设计），长度30mm、宽度30mm、深度为6.8mm，最后模型如图4所示。

图4　话筒座的设计

（3）键盘孔的设计

在此基准面上绘制键盘孔，键盘孔的设计尺寸如图5所示，此键盘孔的尺寸的基准边为左侧边和中心线。

图5　键盘孔的设计

（4）出音孔的设计

经过对实物模型测量，设计出音孔的尺寸如图6所示。

图6　出音孔的设计

2　电话机模型的分模设计

在P ro/ENGINEER中有供模具模块分模的一个选择性模块，是用户进行模具设计所必须的工具。采用公制进行分模的准备工作，创建出定位基准选择的坐标系为基准坐标，再通过实体拉伸的方法做出模块，根据提供的毛胚的尺寸进行设计模块的大小，该模块用来定义模具零件的体积，绘制好外型。

采用公式设置收缩率为0.005。根据零件的具体情况而定，而此模具零件由于造型比较简单，所以把分型面设计在最底面。开模的动作及分模后如图7所示。

图7　电话机模型的分模

3　零件加工编程及参数设置

3.1电话机模型外壳凸模的工件参数设定

在对电话机模型外壳凸模粗加工前必须进行坯料工件参数的设定。如图8所示，工件是140mm×150mm×60mm的A3钢，工件原点是（0，0，0），进给率的计算设为依照刀具，最大转速设为5 000 r/min。

图8　工作参数设置

3.2粗加工

（1）整体外形挖槽粗加工

该零件首先对它它整个外形进行三维曲面挖槽粗加工，选用圆鼻刀ϕ12的合金刀，为达到好的效率，设Z下刀量为0.5mm，主轴转速为1 600 r/m、进给速度500、Z轴下刀速率100，余量留0.1mm，Z轴最大进给量0.5；逆铣加工，粗切采用双向切削刀路，切削间距（直经%）25，切削路径间距（距离）3，如图9所示。

图9　外形挖槽粗加工

（2）话筒座开粗

采用小刀对放手机部位进行开粗，这一部位采用曲面粗加工的方法，选用平刀直径12高速钢刀，主轴转速为1 500、进给速度500、Z轴下刀速率100，余量留0.15 mm，Z轴最大进给量0.35，顺铣加工；切削深度最高设-6.717 07，最底设-14.810 2；粗切采用等距环切刀路，切削间距（直经%）30，切削路径间距（距离）3.0，如图10所示。

图10　话筒曲面粗加工

（3）键孔开粗

先选用平刀直径3高速钢刀，主轴转速为2 800、进给速度300、Z轴下刀速率100，余量留0.1mm，Z轴最大进给量0.35，顺铣加工；切削深度最高设-1.956 16，最底设-10.716 49；粗切采用等距环切刀路，切削间距（直经%）50，切削路径间距（距离）1.5，如图11所示。

图11　键孔开粗

3.3半精加工

由于第一步的三维曲面挖槽粗加工的刀具直径较大，所以在曲面还留有大量的余量。因此，第二步需对它进行曲面平行半精加工。选用球刀直径8的高速钢刀，设Z下刀量为0.25mm、主轴转速为1 800、进给速度400、Z轴下刀速率100，加工曲面预留量为0.1mm，如图12所示。

图12　半精加工

3.4精加工

（1）要对电话机壳上表面整体精修。

（2）按键和出音孔部分使用等高精加工选用直径3的球刀对外轮廓进行等高外行。

（3）在话筒座上则采用平行精加工。

（4）最后对电话机模型整体进行清角精加工，选用ϕ3高速钢平刀，由于它是精加工，其转速参数可相应设大点。主轴转速为2 800、进给速度400、Z轴下刀速率100，如图13所示。

图13　精加工

4　Mastercam后置处理

检查和编辑加工路径，确认无误后，利用MasterCAM软件的后置处理功能，将零件的加工刀具路径生成所需要的NC代码。因篇幅有限，本文只摘录了部分NC代码如下:

O0000

(PROGRAM NAME-TU_1-3.13)

(DATE=DD-MM-YY-26-03-06 TIME=HH: MM-20:09)

N102G0G17G40G49G80G90

N106G0G90G54X-142.5Y-56.S2000M3

N108Z100.

N110Z54.2

N112G1X-112.F1000.

……

N6072G0Z100.

N6074M5

N6076G91G28Z0.

N6078G28.Y0.

N6080M30

%

5　结束语

在整个编程中按先粗加工，然后半精加工，最后精加工进行。粗加工尽可能选大的背吃刀量；其次要根据机床动力和刚性的限制条件等，选取尽可能大的进给量；最后根据刀具耐用度确定最佳的切削速度，利用MasterCAM自动生成的数控程序，使得产品能够以高质量、高效率、高寿命、低工期、低成本走向市场，对企业快速响应客户需求，提高市场竞争力有着非常重要的意义。

［1］康亚鹏.MasterCAM X数控加工自动编程［M］.北京：机械工业出版社，2006.

［2］李云程.模具制造工艺学［M］.北京：机械工业出版社，2004.

［3］蔡冬根.Mastercam9.0应用与实例教程［M］.北京：人民邮电出版社，2006.

［4］严烈.Mastercam9应用基础教程［M］.北京：冶金工业出版社，2003.

(编辑：阮毅)

Telephone Modeling and Processing Based on MasterCAM

ZHANG Xiu-ping，ZHU Yuan-yuan
（Xinjiang Instituteof Light Industry Technology，Urumqi830021，China）

The papermostly described the telephonemodeling and NC processing，used Pro/E to finish the three-dimensionalmodeling design，NC programming and processing under the environment of MasterCAM，and produced NC procedure.This improves the parts manufactureefficiency.

3Dmodeling designing；CNC processing；automatic programming

TP391.7

A

1009－9492(2015)06－0043－04

10.3969/j.issn.1009-9492.2015.06.010

2015－01－05

张秀萍，女，1978年生，四川安岳县人，硕士，副教授。研究领域：数控加工、逆向工程。