鼠標殼體凸模設計與數(shù)控加工論文

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1、. . . . 摘 要 本文通過對鼠標的結構特點，使用要求的市場調研以與注塑模具分析，提出了鼠標外殼設計方案。利用CAXA制造工程師設計出鼠標外殼,并且根據外殼的造型設計了鼠標外殼的凸模，提出了從造型設計到數(shù)控加工刀具軌跡仿真、代碼生成和輸送給數(shù)控機床等一體化的全面解決方案。從而縮短了模具的設計、制造周期，提高了模具加工質量和精度。 隨著計算機、自動化與網絡技術在制造系統(tǒng)中的應用，信息技術對制造技術發(fā)展的作用目前已占到第一位。虛擬制造技術是以計算機支持的仿真技術為前提，對設計、加

2、工、成型、裝配、維護等，經過統(tǒng)模形成虛擬的環(huán)境、虛擬的過程、虛擬的產品。本文最后對虛擬制造技術的應用前景作出了簡略分析。 關鍵字：CAXA制造工程師，鼠標殼體，凸模設計，數(shù)控加工仿真，虛擬制造技術 Abstract Based on the structural characteristics of mouse, requirements of the use of market research and injection mold analysis, puts forward the design scheme of the mouse shell.Using CAXA

3、Manufacturing Engineer to design a mouse shell, shell and according to the design of the mouse shell punch, made from the design to the NC machining tool path simulation, code generation and transmission to the CNC machine tools such as the integration of the overall solution.Thereby shortening the

4、mold design, mold manufacturing cycle, improve the processing quality and precision. With the development of computer, automation and network technology in the application of information technology on the development of manufacturing technology, the role now accounted for the first.Virtual manufact

5、uring technology is supported by the computer technology as the premise, to design, processing, molding, assembly, maintenance and so on, through the United Modeling the formation of virtual environment, virtual process, virtual product.At the end of the article, the application of virtual manufactu

6、ring technology has made a brief analysis of prospect. Keywords: CAXA manufacturing engineer, Mouse shell, Punch design, CNC, Virtual manufacturing technology 目 錄 前言....................................................................1 1 概述2 2 鼠標成型工藝4 2.1 鼠標塑件分析4 2.2 鼠標塑件工藝的分析4 2.3 成型工藝過程

7、4 2.4 鼠標塑件材料選用與特性.............................................4 3鼠標外殼的三維建模6 3.1鼠標造型設計6 3.1.1 草圖繪制.......................................................6 3.1.2鼠標外殼拉伸增料7 3.1.3鼠標外殼曲面生成8 3.1.4 創(chuàng)建主體的過渡圓角9 3.1.5 保存實體文件9 3.2 鼠標外殼凸模設計9 4鼠標凸模加工設計...11 4.1 加工工藝分析11 4.2 后置設置11 4.3 等高線粗加工與加工軌跡....

8、........................................12 4.4 等高線精加工與加工軌跡14 4.5 軌跡仿真15 4.6 粗、精加工G代碼生成..............................................16 4.7 生成工藝清單17 5 鼠標凸模NC加工仿真19 5.1機床設置..........................................................19 5.2 數(shù)控加工20 6虛擬制造技術的應用前景分析22 結論24 致25 參考文獻26 附錄A:加工G代碼27

9、附錄B:鼠標凸模加工工藝清單29 27 / 30 前 言 從1968年第一只鼠標誕生至今，已經過去了近50年，在這漫長的時間里，無論是表面兼容還是定位方面，鼠標的性能都有了飛躍式的提升，能夠滿足競技游戲等用戶的高要求。鼠標是一種常用的電子計算機的輸入設備，它可以對當前屏幕上的光標進行定位，并通過按鍵和滾輪裝置對光標所經過的屏幕區(qū)域進行操作。鼠標因形似老鼠而來，“mouse”，全稱：顯示系統(tǒng)縱橫位置指示器。鼠標從出現(xiàn)到現(xiàn)在是人類的計算操作過程的簡化?，F(xiàn)在市場上有很多的鼠標產品，外形也應有盡有，但是無論形狀是如何的美觀，最重要的還是手感和質量。 本文通過對鼠標的結構特點，使用要

10、求的市場調研以與注塑模具分析，提出了鼠標外殼設計方案。利用CAXA制造工程師設計出鼠標外殼,并且根據外殼的造型設計了鼠標外殼的凸模，提出了從造型設計到數(shù)控加工刀具軌跡仿真、代碼生成和輸送給數(shù)控機床等一體化的全面解決方案。從而縮短了模具的設計、制造周期，提高了模具加工質量和精度。 本文第二章對鼠標成型工藝進行了分析；第三章重點描述了鼠標外殼的三維建模；第四章主要描述了對鼠標外殼凸模的加工設計；第五章則描述了數(shù)控加工過程；第六章則是對虛擬制造技術的應用前景進行簡要分析。 三維建模軟件采用的是CAXA制造工程師2004版，是由我國北航海爾軟件研制開發(fā)的全中文、面向數(shù)控銑床和加工中心的三維CAD/

11、CAM軟件。它基于微機平臺，采用原創(chuàng)Windows菜單和交互方式，全中文界面，便于輕松的學習操作。它全面支持圖標菜單、工具條、快捷鍵。用戶還可以自有創(chuàng)建符號符合自己習慣的操作環(huán)境。它既具有線框造型、曲面造型和實體造型的設計功能，又具有生成二至五軸的加工代碼的數(shù)控加工功能，可用于加工具有復雜三維曲面的零件。 本次設計中凸模的加工用到了FANUC OIM 數(shù)控銑床。FANUC系統(tǒng)是日本富士通公司的產品，通常其中文譯名為發(fā)那科。系統(tǒng)在設計量采用模塊化結構。這種結構易于拆裝、各個控制板高度集成，使可靠性有很大提高，而且便于維修、更換。FANUC系統(tǒng)設計了比較健全的自我保護電路。PMC信號和PMC功能

12、指令極為豐富，便于工具機廠商編制PMC控制程序，而且增加了編程的靈活性。系統(tǒng)提供串行RS232C接口，以太網接口，能夠完成PC和機床之間的數(shù)據傳輸。 虛擬制造技術是以計算機支持的仿真技術為前提，對設計、加工、成型、裝配、維護等，經過統(tǒng)模形成虛擬的環(huán)境、虛擬的過程、虛擬的產品。通過仿真，與時地發(fā)現(xiàn)產品設計和工藝過程可能出現(xiàn)的錯誤和缺陷，進行產品性能和工藝的優(yōu)化，從而保證產品質量。因此，目前對虛擬制造技術的應用前景的分析對未來制造業(yè)的發(fā)展顯得尤為重要。 1 概述 此次設計的課題是對鼠標殼體進行凸模設計以與數(shù)控加工。鼠標殼體的尺寸要求如圖1.1殼體三視圖和軸測圖所示： 圖1.1

13、殼體三視圖和軸測圖 Figure 1.1 shell view and axonometric drawing 通過對鼠標殼體的分析，需要用到三維建模軟件對殼體進行三維建模，并應該能生成G代碼供數(shù)控加工使用，從而減少設計周期。現(xiàn)在機械設計中應用最多的就是CAXA制造工程師，并且能滿足以上所有要求。 CAXA制造工程師不僅是是一款高效易學，具有很好工藝性的數(shù)控加工編程軟件，而且還是一套Windows原創(chuàng)風格，全中文三維造型與曲面實體完美結合的CAD／CAM一體化系統(tǒng)。CAXA制造工程師為數(shù)控加工行業(yè)提供了從造型設計到加工代碼生成、校驗一體化的全面解決方案。 CAXA制造工程師將CAD

14、模型與CAM加工技術無縫集成，可直接對曲面、實體模型進行一致的加工操作。支持軌跡參數(shù)化和批處理功能，明顯提高工作效率。支持高速切削，大幅度提高加工效率和加工質量。通用的后置處理可向任何數(shù)控系統(tǒng)輸出加工代碼。 基于CAXA制造工程師的數(shù)控加工中主要包括以下幾個方面容：首先是根據鼠標三維圖紙，對零件進行造型；其次是進行數(shù)控加工工藝分析，選定合適的加工方法進行相關參數(shù)的設定。最后加工仿真，生成G代碼與相關工藝性文件。流程圖如圖1.2所示， 圖1.2 CAXA制造工程師加工流程圖 Figure 1.2CAXA manufacturing engineer processing flow

15、chart 數(shù)控加工采用的是Nanjing Swansoft CNC 數(shù)控系統(tǒng)FANUC OIM 型號數(shù)控銑床，該機床擁有真實感的三維數(shù)控機床和操作面板，動態(tài)旋轉、縮放、移動、全屏顯示等功能的實時交互操作方式，支持ISO-1056準備功能碼（G代碼）、輔助功能碼（M代碼）與其它指令代碼，支持各系統(tǒng)自定義代碼以與固定循環(huán)，可以直接調入UG、PRO- E、Mastercam等CAD/CAM后置處理文件模擬加工，擁有Windows系統(tǒng)的宏錄制和回放，可以選擇工件選放、裝夾，可以自定義基準對刀、手動對刀零件切削，帶加工冷卻液、加工聲效、鐵屑等，采用數(shù)據庫管理的刀具和性能參數(shù)庫，含多種不同類型的刀

16、具，支持用戶自定義刀具功能，并擁有加工后的模型的三維測量功能。 所以，決定用CAXA制造工程師2004對鼠標殼體進行三維建模，在此基礎上進行鼠標殼體凸模的設計、進行數(shù)控軌跡仿真、生成G代碼，用FANUC OIM 型號數(shù)控銑床對前面所設計的凸模進行加工，這樣就有效縮短了設計周期。 2 鼠標成型工藝 2.1 鼠標塑件分析 鼠標外殼整體為一薄壁殼體類零件，其尺寸為100mmx60mmx30mm。沒有側向凸凹與孔，但殼體表面由掃描面構成,塑件上表面要求光潔平整，無縮孔、飛邊與毛刺。轉角處用圓角R2過渡。因此，此模具設計比較簡單。 2.2 鼠標塑件工藝的分析 （1）結構分析。 該零件的形狀

17、為上表面為一光滑曲面，四周為平面，轉角處用圓角R2過渡。塑件的幾何形狀除能滿足使用外觀要求外，還做到盡可能使其對應的模具結構簡單化，便于加工成型。 ①壁厚。通常熱塑性塑料的注塑件壁厚一般在2-4mm圍，分析設計塑件功能要求，確定塑件的壁厚為2mm。設機制品應盡量減少壁厚和壁厚的不均勻性，這樣有利于縮短模塑間期，提高生產效率與節(jié)省材料。 ②脫模斜度。根據已選定的材料ABS，其脫模斜度宜為（40±1.5度）。 ③圓角。塑件面與面之間一般采用圓弧過渡，這樣不僅可以避免塑件尖角處的毅力集中，提高塑件強度，而且可以改善熔體在型腔中的流動狀況，有利于充滿型腔，便于脫模。鼠標的外圓角以與三個壁面結合處

18、的轉角都設計成圓角。 （2）尺寸精度分析。尺寸是指塑件制件的總體尺寸，從所設計塑件的總體尺寸分析得知，其尺寸較為合理，這就可以避免塑料熔體充不滿模具型腔或使塑件不能正常成型，塑件材料為ABS，等級精度為：MT5. （3）成型方法：主要依靠注射成型機（柱塞式和螺桿式）和折射磨具來完成。ABS塑料的成型加工性能良好，選用螺桿式注塑機進行注塑成型[1]。 2.3 成型工藝過程 （1）預烘干—裝入料斗—預塑化—注射裝置準備注射—注射—保壓—冷卻—脫?！芗拖鹿ば? （2）清理嵌件、預熱；清理模具、涂脫模劑—放入嵌件—合?！⑸? 2.4 鼠標塑件材料選用與特性[2] 鼠標外殼的材料選擇有多

19、種。PT、ABS等等。因為經濟性的考慮，一般選擇ABS。ABS樹脂為不透明、白色或淡黃色的粒狀，比重1.02-1.08。ABS樹脂極易染色，其制品表面可噴涂和電鍍，全名是：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物。 ABS易吸水，使成形塑件表面出現(xiàn)斑痕、云紋等缺陷。為此，成型加工前應進行干燥處理;在正常的成型條件下，壁厚、熔料溫度對收縮率影響極??；要求塑件精度較高時，模具溫度可控制在50—60℃，要求塑件光澤和耐熱，應控制在60-80℃;ABS 比熱容低，塑化效率高，凝固也快，故成形周期短，ABS的表觀黏度對剪切速率的依賴性很強，因此模具設計都采用點澆口形式。 ABS具有如下特性： (1)綜合性能較

20、好，沖擊強度較高，化學穩(wěn)定性，電性能良好； (2)與372有機玻璃的熔接性良好，制成雙色塑件，且可表面鍍鉻，噴漆處理； (3)由高抗沖性、高耐熱、阻燃、增強、透明級別； (4)流動性較差，柔韌性較好，適于制作一半機械零件，減磨耐磨零件，傳動零件和電訊零件； (5)注塑工藝分析，ABS材料具有吸濕性，要求在加工前進行干燥處理；比重為1.05克/立方厘米；成型收縮率:0.4-0.7%,一般取0.5%；成型溫度，200-240℃；熔化溫度，210-280℃，建議溫度為245℃，模具溫度，25-70℃，注射壓力：500-1000par；注射速度：中等速度。 3鼠標外殼的三維建模 雙擊桌面圖

21、標進入CAXA制造工程師2004操作界面。 3.1鼠標造型設計 移動鼠標至導航欄左下角，選擇[零件特征]按鈕，單擊鼠標左鍵，顯示特征導航欄，進入造型界面。 3.1.1草圖繪制[3] （1）在特征導航欄里選擇[平面XY]基準面，單擊按鈕，單擊鼠標左鍵（或按F2鍵），進入草圖繪制狀態(tài)。 （2）單擊按鈕進入繪制矩形命令。在命令窗口中選擇[中心- 長-寬]方式，并設定[長度=]為“100”，[寬度=]為“60“.按回車鍵輸入矩形中心（-10,0,0），按右鍵確認，完成矩形繪制。 圖3.1 矩形 Fig 3.1 rectangular （3）單擊圓弧功能圖標，按空格鍵，選擇切

22、點方式，作一圓弧，與長方形右側三條邊相切。 圖3.2 畫圓弧 Fig 3.2 circular arc drawing （4）單擊刪除功能圖標，拾取右側的豎邊，右鍵確認，刪除完成。單擊裁剪功能圖標，拾取圓弧外的直線段，裁剪完成，結果如圖所示。 圖3.3 裁剪直線 Fig 3.3 cut a straight line （5） 選擇菜單項[造型]-[草圖環(huán)檢查]，當草圖沒有問題，則出現(xiàn)如圖所示提示。 圖3.4 草圖環(huán)檢查 Fig 3.4 sketch ring check （6）再次單擊按鈕 ，退出草圖繪制環(huán)境。 3.1.2.鼠標外殼拉

23、伸增料 （1)單擊“拉伸”按鈕，在對話框中輸入深度40，并確定。按F8鍵其軸測圖如圖3.5所示 圖3.5 拉伸 Figure 3.5 Tensile （2)選擇鼠標的下底面，繪制草圖，繪制兩個長方形，長度為30，寬度為20。退出草圖環(huán)境，進行“拉伸除料”命令，選擇[貫穿]，單擊確定。 圖3．6 拉伸除料 Figure 3.6 stretch in addition to the material （3）單擊按鈕，在彈出的[拔模]對話框[拔模角度]中填入拔模角度值“5”，[中性面]選為下底面[面<0>],[拔模面]選為側面。 圖3．7 拔模 Fi

24、gure 3.7 Draft 3.1.3.鼠標外殼曲面生成 （1）單擊樣條功能圖標，按回車鍵，依次輸入坐標點（-60,0,0）(-40,0,25)（0,0,30）（20,0,25）（40,0,15），右鍵確認，樣條生成。單擊掃描面功能圖標“”，在立即菜單中，輸入起始距離值-40，掃描距離值80，掃描角度0，系統(tǒng)提示“輸入掃描方向：”，按空格鍵彈出方向工具菜單，選擇其中的“Y軸正方向”，拾取樣條線，掃描面生成，結果如圖3.8所示： 圖3.8 掃描面生成 Figure 3.8 the scanning plane generation （2）單擊菜單項[造型]-[特征生成]-

25、[除料]-[曲面裁剪]，系統(tǒng)彈出[曲面裁剪除料]對話框，如圖，選擇生成的掃描面，選擇[除料方向選擇]，箭頭向上，單擊[確定]按鈕，完成操作。 圖3.9 除料 Figure 3.9 In addition to material （3)單擊曲面，點擊“刪除“按鈕，單擊右鍵，選擇[隱藏]，選擇樣條曲線。 3.1.4 創(chuàng)建主體的過渡圓角 選擇菜單項[造型]-[特征生成]-[過渡]，或單擊按鈕，系統(tǒng)圖彈出[過渡]對話框。在[過渡]對話框中[半徑]設為“2”，單擊[邊]選框，單擊鼠標邊界線，單擊[確定]，完成操作。 圖3.10 過渡 Figure 3.10 transi

26、tion 3.1.5 保存實體文件 按F8鍵切換到軸測圖，完成造型，保存文件，文件類型為ME數(shù)據文件[*.mxe]。 3.2 鼠標外殼凸模設計 雙擊桌面圖標,進入CAXA制造工程師2004操作界面。 進入CAXA制造工程師2004操作界面之后，點擊工具欄中的[打開]按鈕，彈出[打開]對話框，找出上次保存的ME數(shù)據文件[*.mxe]，點擊[打開]。 （1)選中零件的下底面，選擇草圖繪制圖標 ，進入草圖繪制環(huán)境第，點擊鍵盤上的F5使得下底面正對我們，以便于繪制草圖。 （2)單擊矩形按鈕，設置[中心-長-寬]方式，設定[長度=]為“160”，[寬度=]為“120”。點擊鍵盤上的

27、Enter，界面左下角提示輸入矩形中心，輸入（-10,0,0），點擊Enter，完成矩形繪制。 （3)選擇菜單項[造型]-[草圖環(huán)檢查]。 （4)單擊按鈕 ，退出草圖繪制環(huán)境。 （5）單擊“拉伸增料”按鈕，彈出[拉伸增料]對話框，選擇定位拉伸類型為[固定深度]，設[深度]為“10”，單擊[確定]完成操作。按F8鍵切換軸測圖。如圖3.11所示[4]。 圖3.11 生成外殼凸模 Figure 3.11 to generate the shell punch 4鼠標凸模加工設計 4.1 加工工藝分析 （1）準備工作。在這個階段主要完成加工環(huán)境設計工作。在完成工藝方案設計的前

28、提下，在計算機上完成加工毛坯件設置（160mmx120mmx45mm），數(shù)控機床參數(shù)設置(使用FANUC OIM數(shù)控銑床加工機床)，目的是建立一個三維工件的加工環(huán)境。 （2）確定加工方案。對以上零件的三維建模進行分析，按工藝方案的要求，根據零件毛坯、夾具裝配之間的空間幾何關系，篩選最適用的加工方法（分析后數(shù)控加工思路：①采用等高線粗加工方法生成鼠標的外形；②采用等高線精加工方法創(chuàng)建鼠標精確外形）。對實體造型進行進一步的工藝分析，根據加工性質修改增補造型；根據加工特點以與加工能力，確定需要加工的三維實體面。再分析實體的組成情況擬定刀具的進入路徑、切削路徑、退出路徑。對刀具在運動中可能發(fā)生干涉的

29、部位，應與時進行加工環(huán)境的調整。 4.2 后置設置 （1）選擇[加工]－[后置處理]－[后置設置]命令，彈出后置設置對話框。 （2）增加機床設置。選擇當前機床類型，如圖4.1 所示。 圖4.1 后置設置 Figure 4.1 configuration settings （3）后置處理設置。選擇“后置處理設置”標簽，根據當前的機床，設置各參數(shù)，如圖4.2所示。 圖4.2 后置處理設置 Figure 4.2 processing settings 4.3 等高線粗加工與加工軌跡[5] （1）設置加工參數(shù)。選擇[加工]－[粗加工]－[等高線粗加工]，在彈出的

30、“等高線粗加工”參數(shù)表中設置加工參數(shù)，如圖4.3所示， 圖4.3 粗加工參數(shù)設置 Figure4.3 roughing parameters set （2）設置“刀具參數(shù)”，如圖4.4所示， 圖4.4 刀具參數(shù)設置 Figure 4.4 tool parameter settings （3） 設置“切削用量”，如圖4.5所示， 圖4．5 切削用量設置 Figure 4.5 Cutting the amount of set （4）確認“切入切出”、“下刀方式”、“加工邊界”系統(tǒng)默認值。按“確定”退出參數(shù)設置。 （5）按系統(tǒng)提示拾取加工輪廓

31、。拾取設定加工圍的矩形后單擊鏈搜索箭頭；按系統(tǒng)提示“拾取加工曲面”，選中整個表面，然后按鼠標右鍵結束。如圖4.6所示。 圖4.6 拾取輪廓 Figure 4.6 pick up the outline of (6)生成粗加工加工軌跡。系統(tǒng)提示“正在計算加工軌跡”，“正在準備生成軌跡”，然后系統(tǒng)就自動生成加工軌跡，如圖4.7所示。 圖4.7 生成加工軌跡 Figure 4.7 generate a processing path (7)隱藏生成的粗加工軌跡。拾取軌跡，單擊鼠標右鍵在彈出菜單中選擇[隱藏]命令，隱藏生成的粗加工軌跡，以便于下步操作。 4.4 等高線精加

32、工與加工軌跡 (1)設置等高精加工參數(shù)。單擊[加工]－[精加工]－[等高線精加工]，在彈出的“等高線精加工”對話框中設置“加工參數(shù)”，如圖4.8所示。 圖4.8 設置精加工參數(shù) Figure 4.8 set finishing parameters (2)設置切削用量參數(shù)。為了提高表面精度，將切削速度較粗加工時高。如圖4.9所示。 圖4.9 設置精加工切削用量 Figure 4.9 Setting the finishing cutting parameters (3)進退刀方式和銑刀參數(shù)按照粗加工的參數(shù)來設定。完成后單擊“確定”。 (4)按系統(tǒng)提示拾取整個

33、零件表面為加工曲面，按右鍵確定。 (5)生成精加工軌跡。如圖4.10所示。 圖4.10 精加工軌跡生成 Figure 4.10 finishing trajectory generation 4.5軌跡仿真 (1)按“可見”銨扭，顯示所有已生成的粗、精加工軌跡。如圖4.11所示。 圖4.11 顯示所有軌跡 Figure 4.10 finishing trajectory generation (2)單擊[加工]－[軌跡仿真]命令，按系統(tǒng)提示同時拾取等高線粗加工刀具軌跡與等高線精加工軌跡，按右鍵，系統(tǒng)進入仿真加工頁面。將干涉設置成“所有干涉”，按“播放”按

34、鈕，系統(tǒng)自動進行加工，加工完畢鼠標凸模成型，如圖4.12所示。 圖4.12 軌跡仿真 Figure 4.12 Path Simulation 4.6 粗、精加工G代碼生成[6] (1)單擊左側[加工管理]－[等高線粗加工]-[后置處理（R)]－[生成G代碼]，系統(tǒng)彈出保存對話框，選擇 *.txt 文件類型,指定文件名，以便以后數(shù)控仿真加工時調用，點擊“保存”，單擊右鍵，彈出粗加工代碼的記事本,如圖4.13所示 圖4.13 粗加工G代碼 Figure 4.13 roughing G code (2)單擊左側[加工管理]－[等高線精加工]-[后置處理（R)]－[生

35、成G代碼]，系統(tǒng)彈出保存對話框，選擇 *.txt 文件類型,指定文件名，以便以后數(shù)控仿真加工時調用，點擊“保存”，單擊右鍵，彈出精加工代碼的記事本，如圖4.14所示 圖4.14 精加工G代碼 Figure 4.14 Finishing the G code 4.7 生成工藝清單 生成加工工藝清單的目的有三個：一是車間加工的需要，當加工程序較多時，可以加工有條理，不會混亂；二是方便編程者和機床操作者的交流，以書面的形式表現(xiàn)更清楚；三是車間生產和技術管理上的需要，加工完的工件圖形方案，G代碼程序可以保存。 工藝清單為HTML格式，可以用IE瀏覽器來看，也可以用WORD讀取。

36、 可以根據模板生成整個加工的毛坯，模型，軌跡清單，可以生成加工統(tǒng)計匯總清單，包含了基本信息（模型，毛坯，機床，其他）、功能參數(shù)(function)、刀具參數(shù)(tool)、刀具路徑參數(shù)(path)、NC數(shù)據參數(shù)（加工總時間，總長度）(general)等。 點擊[加工]—[工藝清單]，彈出工藝清單對話框，如圖4.15所示， 圖4.15 工藝清單對話框 Figure 4.15 Process list dialog box 點擊[指定目標文件的文件夾]—在彈出的瀏覽文件夾中選擇工藝清單要保存的地址—點擊[確定]—填寫零件名稱“鼠標外殼凸?！薄猍拾取軌跡]— 拾取等高線粗加工軌跡、

37、等高線精加工軌跡—點擊鼠標右鍵，返回“工藝清單”對話框——單擊“生成清單”按鈕，彈出“CAXA工藝清單”界面。其工藝清單圖，如圖4.16所示。 圖4.16 生成工藝清單 Figure 4.16 to generate the process list 5 鼠標凸模NC加工仿真 雙擊圖標—雙擊—選擇型號 FANUC OIM數(shù)控銑床—點擊[運行]進入軟件界面。 5.1機床設置[7] (1)準備工作。按下急停按鈕—點擊程序保護按鈕—如果回零按鈕亮著，順序點擊X、Y、Z按鈕，使機床回零。 (2)設置毛坯。點擊界面左側工件設置按鈕—[設置毛坯]—定義毛坯尺寸160*120*45—點擊[

38、更換毛坯]—[確定]。 (3)選擇裝夾方式。點擊界面左側工件設置按鈕—[工件裝夾]—選擇[工藝板裝夾]—選擇裝夾方式—[確定]。 選擇工藝板裝夾是為了使裝夾方式不會影響到銑刀加工，因為我們所加工的零件需要四周都要加工到，選擇這種裝夾方式避免了銑刀與夾具的干涉。 (4)對刀與刀具補償。 ①X軸對刀與刀具補償。 點擊界面左側工件設置按鈕—[基準芯棒選擇]—選擇芯棒型號[H:100，D:20]、[h：1.00]—[確定]，回到加工界面，點擊手動進給方式按鈕—點擊快速進給按鈕—按下X （快速移動X軸，使得工件靠近基準芯棒）—按下工具欄中右側下拉箭頭選擇YZ視圖—使得芯棒中心位于工件的正上方—按

39、下工具欄中右側下拉箭頭選擇XZ視圖—向Z軸負向移動靠近毛坯一側—再移動X軸至靠近芯棒—時刻觀察屏幕左下角提示（過松、過緊、合適），直到合適為止—點擊編輯按鈕、、點擊[坐標系]、點向下坐標移動至01號、輸入工件原點至芯棒中心的X向距離數(shù)值—點擊[測量]，X軸對刀完畢。 ②Y軸對刀與刀具補償。 回到加工界面，點擊手動進給方式按鈕—點擊快速進給按鈕—按下Y （快速移動Y軸）—按下工具欄中右側下拉箭頭選擇XZ視圖—在XZ視圖中使得芯棒中心位于工件的正上方—按下工具欄中右側下拉箭頭選擇YZ視圖—向Z軸負向移動靠近毛坯一側——再移動Y軸至靠近芯棒—時刻觀察屏幕左下角提示（過松、過緊、合適），直到合適為

40、止—點擊編輯按鈕、、點擊[坐標系]、點向下坐標移動至01號、輸入工件原點至芯棒中心的Y向距離數(shù)值—點擊[測量]，Y軸對刀完畢。 ③設置刀具并添加刀具 點擊界面左側工件設置按鈕—[卸下測量芯棒]—點擊刀具管理按鈕—[添加]—填寫刀具號、選擇球頭刀、設置刀具直徑為8mm、刀桿長度為120mm、轉速2400r/min、進給率6mm/r 、刀尖材料選擇瓷—[確定]—將設置的刀具拉到01號刀庫中—[添加到主軸]—[確定]。 ④Z軸對刀 點擊、 、使得刀具在毛坯的正上方、點擊Z并向負方向移動至輕輕加工到毛坯，這時在界面中輸入Z值（根據工件的原點與毛坯上表面的距離定，將此值輸入，設定為加工零點）—[

41、測量]，到此，對刀完畢。 5.2數(shù)控加工 (1)調入粗加工程序。點擊、、—輸入程序名—點擊 鍵—點擊打開按鈕—在彈出界面中找到前邊我們保存的粗加工程序—[打開]，程序調入結束。 (2)粗加工。點擊自動按鈕 — 循環(huán)啟動按鈕，機床開始加工。粗加工完畢之后的工件如圖5.1所示 圖5.1 粗加工后的凸模 Figure 5.1 roughing after punch (3)調入精加工程序。點擊、、—輸入程序名—點擊 鍵—點擊打開按鈕—在彈出界面中找到前邊我們保存的粗加工程序—[打開]，程序調入結束。 (4)精加工。點擊自動按鈕 — 循環(huán)啟動按鈕，機床開始加工。精加工完畢之后

42、的工件如圖5.2所示 圖5.2 精加工后的凸模 Figure 5.2 After finishing the punch 6虛擬制造技術的應用前景分析 虛擬制造技術是以計算機支持的仿真技術為前提，對設計、加工、成型、裝配、維護等，經過統(tǒng)模形成虛擬的環(huán)境、虛擬的過程、虛擬的產品。通過仿真，與時地發(fā)現(xiàn)產品設計和工藝過程可能出現(xiàn)的錯誤和缺陷，進行產品性能和工藝的優(yōu)化，從而保證產品質量。因此，未來對虛擬制造技術的廣泛應用對未來制造業(yè)的發(fā)展顯得尤為重要[8]。 實踐證明，虛擬制造技術可以為企業(yè)帶來六個方面的效果。 （1） 提供影響產品性能、影響制造成本、影響生產周期的相關信息，以便使

43、決策者能夠正確的處理產品的性能、制造成本、生產進度和風險之間的平衡關系，做出正確的設計和管理決策。 （2） 提高產品的設計質量，減少設計缺陷，優(yōu)化產品性能。 （3） 提高工藝規(guī)劃和加工過程的合理性，優(yōu)化制造質量。 （4） 通過生產計劃的仿真，可以優(yōu)化資源配置和物流管理，實現(xiàn)柔性制造和敏捷制造，縮短制造周期，降低生產成本。 （5） 通過提高產品質量、降低生產成本和縮短開發(fā)周期以與提高企業(yè)的柔性，以適應用戶的特殊要求和快速響應市場的變化，形成企業(yè)的市場競爭優(yōu)勢。 （6） 通過虛擬企業(yè)的概念以與具體的實踐組成的快速響應部隊，能在商戰(zhàn)中為企業(yè)把握機遇和帶來優(yōu)勢。 制造業(yè)要在競爭激烈的全球市

44、場求得生存與發(fā)展，必須能夠更好地滿足市場所提出的TQCS要求，即要以最短的產品開發(fā)周期(Time)、最優(yōu)質的產品質量(Quality)、最低廉的制造成本(Cost)和最好的技術支持與售后服務(Service)來贏得市場與用戶。為了提高競爭能力，企業(yè)應當能夠對市場需求的變化做出快速敏捷的反應，并與時地對自身的生產做出合理的調整與重新規(guī)劃。面對不可預測、持續(xù)發(fā)展、快速多變的市場需求，企業(yè)的生產活動必須具有高度的柔性。計算機軟硬件技術與網絡技術的迅速發(fā)展為實現(xiàn)這一目標提供了強有力的支持。 隨著計算機、自動化與網絡技術在制造系統(tǒng)中的應用，信息技術對制造技術發(fā)展的作用目前已占到第一位。產品制造過程中的

45、信息投入，己成為決定產品成本的主要因素。信息技術使現(xiàn)代制造的技術含量提高，使傳統(tǒng)制造技術發(fā)生質的變化。信息技術也促進著設計技術的現(xiàn)代化，加工制造的精密化、快速化，自動化技術的柔性化、智能化，整個制造過程的網絡化、全球化。 在虛擬制造中，產品開發(fā)是基于數(shù)字化的虛擬產品開發(fā)VPD方式(Virtual Product Development)，以用戶的需求為第一驅動，并將用戶需求轉化為最終產品的各種功能特征。VPD保證了產品開發(fā)的效率和質量，提高了企業(yè)的快速響應和市場開拓能力。 虛擬制造(VM)是在產品設計階段實時地、并行地模擬產品未來制造全過程與其對產品設計的影響，預測產品性能、產品的可制造性

46、、產品的成本等，從而更有效地、柔性靈活地組織生產，并使新產品開發(fā)一次獲得成功，目的是盡量降低產品的成本，縮短產品的開發(fā)周期，提高產品的質量和壽命，快速有效地響應瞬息萬變的市場。 虛擬制造技術是信息化制造的重要技術之一，實現(xiàn)虛擬制造需要強有力的技術支撐，虛擬制造技術的應用應結合我國制造業(yè)自身的特點，在吸收國外成熟經驗的基礎上大膽創(chuàng)新，形成特色發(fā)展?？梢灶A言，隨著我國對虛擬制造技術研究的深入，其廣泛的應用已為期不遠，終將成為一個現(xiàn)代化信息化制造企業(yè)的必由之路。 結 論 在這次畢業(yè)設計中，我的設計任務是鼠標殼體的凸模設計與數(shù)控加工，在設計的初期，總感覺無從下手，與老師交流之后，我確定了我的設計

47、思路要分三部分：前期進行搜集資料、總結資料；中期在前期的基礎上進行鼠標殼體設計與凸模設計，并在設計的基礎上進行優(yōu)化設計，確定設計方案；后期就整理論文、準備答辯。 在中期設計中，確定殼體之后，由于CAXA制造工程師既可以進行三維建模、設定參數(shù)進行軌跡仿真又可以生成G代碼方便進行數(shù)控實際加工仿真，所以用CAXA制造工程師進行殼體三維建模和凸模設計成為我進行設計的不二之選，同時數(shù)控加工我用了Nanjing Swansoft CNC 數(shù)控銑床來進行最終驗證方案的可靠性。這兩個軟件的有效結合在實際加工中能夠大大縮短設計周期，提高生產效率，從而減少生產成本。 畢業(yè)論文是本科學習階段一次非常難得的理論與

48、實際相結合的機會，通過這次比較完整的鼠標凸模設計，我擺脫了單純的理論知識學習狀態(tài)，和實際設計的結合鍛煉了我綜合運用所學的專業(yè)基礎知識，同時也提高我查閱文獻資料以與熟練操作CAXA制造工程師軟件以與Nanjing Swansoft CNC 數(shù)控銑床等專業(yè)能力水平，而且通過對細節(jié)的斟酌處理，使我的能力得到了鍛煉，經驗得到了豐富，并且意志品質力，抗壓能力與耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進行畢業(yè)設計的目的所在。 實踐證明，隨著計算機與現(xiàn)代制造技術的發(fā)展，制造業(yè)越來越向著設計與制造信息高度集成的方向發(fā)展，數(shù)控技術只有依靠成熟、優(yōu)秀的CAD／CAM 系統(tǒng)才能發(fā)揮其效率。作為

49、一款優(yōu)秀的國產CAD／CAM 軟件，CAXA制造工程師的普與應用必將對推動我國數(shù)控技能人才培訓、加速制造業(yè)技術升級起著日益重要的作用。 通過對這些軟件的應用，體現(xiàn)了虛擬制造技術在生產制造中具有以下優(yōu)點：減少加工前的準備工作；減少操作程序與人為誤差；提高加工靈活性；減少產品檢驗所需的成本；生產時間控制容易；產品精度高和加工重復性好，造型思路嚴謹。因此虛擬加工制造在各方面制造業(yè)起到了相當大的作用，尤其是針對模具產品，與那些外型復雜加工精度要求高的零件。 雖然畢業(yè)設計容繁多，過程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。CAXA制造工程師和Nanjing Swansoft CNC 數(shù)控銑床的操作，我都是隨著設

50、計的不斷深入而不斷熟悉并學會應用的，和老師的溝通交流更使我對設計有了新的認識。 提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設計讓我積累了無數(shù)實際經驗，使我的頭腦更好的被知識武裝了起來，也必然會讓我在未來的工作學習中表現(xiàn)出更高的應變能力，更強的溝通力和理解力。 從不知道畢業(yè)論文怎么寫，到順利如期的完成本次畢業(yè)設計，這給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識的同時也對本專業(yè)的發(fā)展前景充滿信心。 致 本次畢業(yè)設計是在廖老師悉心指導和熱情關懷下完成的。 老師淵博的知識、嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、勤奮的工作精神都給我們留下了極其深刻的印象。在本次畢業(yè)設計過程中，老師嚴格要求我們，百忙之中仍對我們悉心指導，

51、傳授設計理念，使我得以順利完成本次設計。在論文的寫作過程中，老師本著嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，精心指導我論文的寫作，力求精益求精，值此論文完成之際，謹向廖訓老師表示崇高的敬意和衷心的感！ 感大學四年來所有的老師對我的認真負責、孜孜不倦的教誨，使我能夠很好的掌握和運用專業(yè)知識，并能在畢業(yè)設計中得以體現(xiàn)！ 感我所有的同學們，正是因為有了你們的支持、關心、幫助和鼓勵，此次畢業(yè)設計才能順利完成！ 最后，祝母校日后蓬勃發(fā)展，早日成為全國名校，桃遍天下！ 參考文獻 [1]京珍.塑料成型工藝.：中國輕工業(yè)，2010. [2]伍先明，王群，龐佑霞等.塑料模具設計指導[J].：國防工業(yè).2008 [3]宋衛(wèi)

52、科等.CAXA 制造工程師XP—數(shù)控加工編程標準教程.：航空航天大學，2003. [4]穎.CAXA制造工程師2006實例教程.：清華大學，2006. [5]申曉龍.數(shù)控加工技術.:冶金工業(yè),2008. [6]康亞鵬.CAXA制造工程師2008數(shù)控加工自動編程.：機械工業(yè)，2011. [7]胡育輝.FANUC 數(shù)控銑床加工中心.:科學技術,2005. [8]盛曉敏，鄧朝暉，旭靜等.先進制造技術.：機械工業(yè)，2000. 附錄A:加工G代碼 1.粗加工G代碼 O1111 % N10G90G54G00Z38.000 N12S3000M03 N14X0.000Y0.000Z38

53、.000 N16X-90.000Y-60.000 N18G01Z44.500F3000 N20Y11.503Z39.500F200 N22Y60.000F10000 N24X70.000 N26Y-60.000 ………………… ………………… ………………… N2782G02X60.618Y-41.666I1.795J-1.475 N2784G02X64.207Y-44.615I1.795J-1.475 N2786G02X67.796Y-47.565I1.795J-1.475 N2788G02X70.000Y-47.565I1.102J-0.906 N2790G01

54、Y-49.377 N2792Z5.000F200 N2794G00Z38.000 N2796X0.000Y0.000 N2798M05 N2800M30 % 2.精加工G代碼 O1112 % N10G90G54G00Z38.000 N12S3000M03 N14X0.000Y0.000Z38.000 N16X-5.095Y22.741 N18G01Z35.600F800 N20X-5.105Y6.558Z34.468F200 N22X-5.082Y-27.820Z32.065 N24X-5.097Y-27.995Z32.052 N26X-5.149Y-28.

55、182Z32.039 N28X-5.233Y-28.350Z32.025 N30X-5.481Y-28.747Z31.993 ……………………… ……………………… ……………………… N3332X-9.190Y-25.626F10000 N3334X-9.682Y-25.625 N3336Y-17.273 N3338Y25.614 N3340X-9.201Y25.616 N3342X-9.202Y22.743 N3344X-9.212Y6.560 N3346Y6.555 N3348X-9.208Y-0.006 N3350Z35.668F200 N3352G00

56、Z38.000 N3354X0.000Y0.000 N3356M05 N3358M30 % 附錄B:鼠標凸模加工工藝清單 1. 模型、毛坯、機床、其他 項目 關鍵字 結果 備注 零件名稱 CAXAMEDETAILPARTNAME 零件圖圖號 CAXAMEDETAILPARTID 零件編號 CAXAMEDETAILDRAWINGID 生成日期 CAXAMEDETAILDATE 2012.6.9 設計人員 CAXAMEDETAILDESIGNER - 工藝人員 CAXAMEDETAILPROCESSMAN -

57、校核人員 CAXAMEDETAILCHECKMAN - 機床名稱 CAXAMEMACHINENAME - 刀具起始點X CAXAMEMACHHOMEPOSX 0. 刀具起始點Y CAXAMEMACHHOMEPOSY 0. 刀具起始點Z CAXAMEMACHHOMEPOSZ 100. 刀具起始點 CAXAMEMACHHOMEPOS (0.,0.,100.) 模型示意圖 CAXAMEMODELIMG HTML代碼 模型框最大 CAXAMEMODELBOXMAX (70.,60.,33.23)

58、 模型框最小 CAXAMEMODELBOXMIN (-90.,-60.,-10.) 模型框長度 CAXAMEMODELBOXSIZEX 160. 模型框寬度 CAXAMEMODELBOXSIZEY 120. 模型框高度 CAXAMEMODELBOXSIZEZ 43.23 模型框基準點X CAXAMEMODELBOXMINX -90. 模型框基準點Y CAXAMEMODELBOXMINY -60. 模型框基準點Z CAXAMEMODELBOXMINZ -10. 模型注釋 CAXAMEMODELCOMMENT -

59、模型示意圖所在路徑 CAXAMEMODELFFNAME C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\model.jpg 毛坯示意圖 CAXAMEBLOCKIMG HTML代碼 毛坯框最大 CAXAMEBLOCKBOXMAX (70.,60.,35.) 毛坯框最小 CAXAMEBLOCKBOXMIN (-90.,-60.,0.) 毛坯框長度 CAXAMEBLOCKBOXSIZEX 160. 毛坯框寬度 CAXAMEBLOCKBOXSIZEY 120. 毛坯框高度 CAXAMEB

60、LOCKBOXSIZEZ 35. 毛坯框基準點X CAXAMEBLOCKBOXMINX -90. 毛坯框基準點Y CAXAMEBLOCKBOXMINY -60. 毛坯框基準點Z CAXAMEBLOCKBOXMINZ 0. 毛坯注釋 CAXAMEBLOCKCOMMENT - 毛坯類型 CAXAMEBLOCKSOURCE 鑄件 毛坯示意圖所在路徑 CAXAMEBLOCKFFNAME C:\Documents and Settings\Administrator\桌面\\block.jpg 2.功能參數(shù) 項目 關鍵字 結果

61、備注 加工策略順序號 CAXAMEFUNCNO 1 加工策略名稱 CAXAMEFUNCNAME 等高線粗加工 標簽文本 CAXAMEFUNCBOOKMARK 加工策略說明 CAXAMEFUNCCOMMENT 加工策略參數(shù) CAXAMEFUNCPARA 加工方向:順銑 角度:0. 加工順序:Z向優(yōu)先 刪除面積系數(shù):0.1 刪除長度系數(shù):0.1 行間連接方式:圓弧 添加拐角半徑:否 執(zhí)行平坦部識別:否 HTML代碼 XY向切入類型(行距/殘留) CAXAMEFUNCXYPITCHTYPE 行距 XY向行距 CAXAME

62、FUNCXYPITCH 0.5 XY向殘留高度 CAXAMEFUNCXYCUSP - Z向切入類型(層高/殘留) CAXAMEFUNCZPITCHTYPE 層高 Z向層高 CAXAMEFUNCZPITCH 0.5 Z向殘留高度 CAXAMEFUNCZCUSP - 主軸轉速 CAXAMEFEEDRATESPINDLE 3000 通常切削速度 CAXAMEFEEDRATE 1.e+004 行間連接速度 CAXAMEFEEDRATELINK 3000 返回速度 CAXAMEFEEDRATEBACK 200. 慢速

63、切削速度 CAXAMEFEEDRATEAIRCUT - 二次慢速切削速度 CAXAMEFEEDRATESUBAIRCUT - 起止高度 CAXAMEAIRCLEARANCE 35. 起止高度模式 CAXAMEAIRCLEARANCEMODE 相對 加工余量 CAXAMESTOCKALLOWANCE 0. 加工精度 CAXAMETOLERANCE 0.1 項目 關鍵字 結果 備注 加工策略順序號 CAXAMEFUNCNO 2 加工策略名稱 CAXAMEFUNCNAME 等高線精加工 標簽文本 CAXAMEF

64、UNCBOOKMARK 加工策略說明 CAXAMEFUNCCOMMENT 加工策略參數(shù) CAXAMEFUNCPARA 加工方向:順銑 最大層間距:1. 最小層間距:0.1 加工順序:Z向優(yōu)先 使用鑲片刀具：否 添加拐角半徑:否 刪除面積系數(shù):0.1 刪除長度系數(shù):0.1 恢復公差長度系數(shù):1.e-003 執(zhí)行平坦部識別:否 路徑生成方式:等高線后加工平坦面加工 加工方法:環(huán)切/n 平坦面角度指定:否 HTML代碼 XY向切入類型(行距/殘留) CAXAMEFUNCXYPITCHTYPE 殘留高度 XY向行距 CAXAMEFUNC

65、XYPITCH - XY向殘留高度 CAXAMEFUNCXYCUSP 0.3 Z向切入類型(層高/殘留) CAXAMEFUNCZPITCHTYPE 殘留高度 Z向層高 CAXAMEFUNCZPITCH - Z向殘留高度 CAXAMEFUNCZCUSP 5. 主軸轉速 CAXAMEFEEDRATESPINDLE 3000 通常切削速度 CAXAMEFEEDRATE 1.e+004 行間連接速度 CAXAMEFEEDRATELINK 3400 返回速度 CAXAMEFEEDRATEBACK 200. 慢速切削速

66、度 CAXAMEFEEDRATEAIRCUT - 二次慢速切削速度 CAXAMEFEEDRATESUBAIRCUT - 起止高度 CAXAMEAIRCLEARANCE 35. 起止高度模式 CAXAMEAIRCLEARANCEMODE 絕對 加工余量 CAXAMESTOCKALLOWANCE 0.1 加工精度 CAXAMETOLERANCE 0.1 3.刀具 項目 關鍵字 結果 備注 刀具順序號 CAXAMETOOLNO 1 刀具名 CAXAMETOOLNAME D10 刀具類型 CAXAMETOOLTYPE 銑刀 刀具號 CAXAMETOOLID 0 刀具補償號 CAXAMETOOLSUPPLEID 0 刀具直徑 CAXAMETOOLDIA 6. 刀角半徑 CAXAMETOOLCORNERRAD 2. 刀尖角度 CAXAMETOOLENDANGLE 120. 刀刃長度 CAXAMETOOLCUTLE