散热器外壳的设计与加工研究Word文档下载推荐.docx
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通过UGNX8.0软件中加工模块不同的加工方法对零件各个不同部分进行加工,然后将零件的数控代码通过后处理然后输出,即可完成自动编程代码的全过程。
具体的步骤分为:
1.轮廓类零件的设计和建模2.轮廓类零件工艺分析和工艺规划3.轮廓类零件的仿真加工4.仿真加工的后处理。
为了满足本次研究的特点,选择笔记本电脑散热器外壳实体为对象。
如图所示。
经过布尔求和与求差运算后得到该面板凸模的轮廓模型(本次加工的加工对象)。
2零件的三维建模
2.1零件的设计
本次研究选取笔记本电脑散热器外壳为对象,下图即为外壳模型,图一为外壳的内表面(型腔面),图二为外壳的外表面。
2.2基于UG8.0的散热器外壳建模
正如上图所示,该零件的壳体,孔多为拉伸而成,辅以阵列、倒圆角等特征,零件腔体由抽壳而成。
由于本文主要探讨基于UG的数控加工,所以以下对建模过程只做一个简单的介绍:
1.打开UG,单击左上角新建-模型-确定
2.使用拉伸画出草图然后拉伸
3.对上一步的拉伸体进行边倒圆并抽壳
4.添加特征,如扇形风扇孔的阵列,内部布线槽的扫掠,由于本零件的特点,大量使用了镜像特征,省出了许多重复的建模步骤。
5.钻出四个螺纹孔并对主要边倒圆角。
草图模型历史记录(部分)
3散热器外壳外表面的加工
考虑到零件的壁薄的原因,为了防止夹具对零件的影响过大,决定先加工零件的外表面,然后再加工型腔。
3.1外表面工艺分析
观察零件可知,外表面主要是由多数平面构成,所以先用D12R2的铣刀粗铣外表面,再用D4的平底刀二次粗铣外表面,然后选用球头铣刀通过轮廓区域铣和等高轮廓铣加工铣出R6的倒圆角,最后再精细所有面即可。
一:
表面的粗铣
首先选用D12R2的铣刀对零件进行粗加工,去除大量材料,为了下一步的加工,设置加工后毛坯余量为0.3mm,加工后零件的大致轮廓已经显现,如右图所示:
二:
表面的二次铣削
经过上一步的初步加工后,零件虽然大致形状已经加工出,但是还有一些特征需要进一步的加工,另外还有凹槽的圆角由于刀具的限制无法加工到要求所需,所以要选用D4的平底刀再进一步铣削,如右图所示:
三:
倒圆角粗加工
零件的平面部分大致加工完成,只需要最后一步精铣即可,为了减小一步加工对刀具的损害,所以分两次铣削完成,首先粗铣R6倒圆角加工好,此步可采用轮廓区域行初次铣削,如右图所示:
四:
倒圆角精加工
因为上一步加工的倒圆角不光滑,此步进行一次精加工,采用等高轮廓铣,如右图所示:
五:
平面的精加工
此步采用平面区域铣,精铣平面,如下左图所示:
六:
刻字
效果如下右图所示:
3.2外表面工艺规划
1毛坯尺寸:
360*160*23
2材料:
3Cr2Mn。
工件安装:
使用标准垫块和平口虎钳将毛坯夹紧
3工步安排:
经过上面的简单介绍,列出下表的加工步骤:
外表面加工工序列表
加工步骤
刀具及切削参数
步骤
加工方式
进给方式
刀具
主轴转速
进给速度
余量
1
外表面粗加工
平面铣
D12R2
1200
600
0.3
2
外表面半精加工
D4平底刀
1600
500
0.1
3
倒圆角的粗加工
轮廓区域铣
B5球头刀
1000
4
倒圆角的精加工
等高轮廓铣
B3球头刀
2000
5
多数平面的精加工
平面区域铣
D3平底刀
2500
3.3仿真加工
3.31加工准备阶段
第一步:
创建机床坐标系,标指针放在左边模型树空白处右击,切换至“几何视图”,双击“MCSMILL”弹出“MILLOrient”对话框,将CSYS类型设置为动态,设置安全平面为10mm,打开“MCSMILL”下一级选项,选择图标双击,弹出铣削几何体对话框,分别点击指定指定部件后面的第一个图标,在图形区选取整个零件实体为部件几何体;
然后点击指定毛坯后的虚线长方体图标,系统弹出“毛坯几何体”对话框,在“毛坯几何体”对话框“类型”下拉列表中选择“包容块”选项,图形区显示出毛坯虚框,分别点击两次“确定”。
第二步:
创建刀具,点击按钮,弹出“创建刀具”对话框,在“类型”下拉列表中选择“mill_planar”选项,在“刀具子类型”区域中选择“MILL”按钮并设置名称D12R2,如图所示:
继续点击创建刀具按钮,创建加工该零件所有所需刀具,下表为加工外表面所需刀具,这里就不在赘述了。
刀具列表一
序号
刀具图标
命名
刀具类型
刀具直径mm
有效长度mm
圆角刀
12
50
D4
平底刀
D3
B5
球头刀
B3
3.32外表面总体的粗加工
创建刀具后,点击按钮创建工序(如右图所示),选择“FACE_MILLING_AREA”按钮,在刀具下拉列表中选择刚刚创建好的D12R2铣刀,由于是粗铣,在方法下拉列表中选择“MILL_ROUGH”,点击确定,弹出“面铣削区域”的对话框,在“指定切削区域”中选择如下按钮,在图区中选择下面所示的6个面(凹槽底面,外平面,四个垫块的表面),
点击“确定”按钮,系统回到“面铣削区域”对话框,在“切削模式”下拉列表中选择“跟随部件”,点击“切削参数”按钮,弹出切削参数对话框,选择“余量”选项,设置切削余量为0.5mm;
回到“面铣削区域”对话框,点击“非切削移动”按钮,按系统默认设置;
在“面铣削区域”对话框点击“进给率和速度”按钮,在“主轴速度”输入800,进给率下的“切削”中输入400;
模拟数控加工的所有数据创建完毕,点击“面铣削区域”对话框最下方的操作按钮,生成刀路轨迹和2D加工模拟演示(如图所示)。
3.33外表面二次加工
经过初次粗加工后,毛坯比较粗糙,还有许多地方的特性未加工出来,所以要进行第二步的加工,方法基本如上:
创建新的刀具D4平底刀,在指定切削区域中加入四个垫块的凹槽面,设置余量为0.1,加工后的2D图形如下:
3.34倒圆角的粗加工
由上图可见,零件的r6的倒圆角还未加工,所以选择轮廓区域铣和等高轮廓铣两步加工出倒圆角
创建轮廓区域铣:
1.点击创建刀具按钮,选择“BALL_MILL”球头刀按钮,设置刀具名称B5,点击确定设置刀具参数,在“球直径”中输入5。
2.点击创建工序按钮,在类型下拉列表中选择“mill_contour”,在“工序子类型”下选择“CONTOUR_AREA”按钮,在“方法”下拉列表选择“MILL_SENT_FINISH”点击确定,弹出“轮廓区域”对话框,在“指定切削区域”中选择曲面,设置加工余量0.1mm和其他运行参数,生成刀轨,如图所示:
3.35倒圆角精加工
创建等高轮廓铣:
经过轮廓区域铣后,倒圆角虽成型,但表面不光滑,所以还需通过等高轮廓铣进行精加工。
创建B3的球头铣刀,工序如上所示,不过工序子类型点击“ZLEVEL_PROFILE”按钮,方法选择“MILL_FINISH”,在,在“深度加工轮廓”对话框中设置如下参数:
设置其他参数,生成刀轨,如下图所示:
3.36所有平面的精加工,
选用D3平底刀,在散热器外壳所有平面精加工,最终零件如下:
3.37刻字
为了美观,可以对外壳的外表面刻字,操作如下:
在创建工序下拉列表中选择“mill_contour”然后在“工序子类型”中选择,选用B3球头铣刀,设置方法“MILL_FINISH”,点击确定弹出轮廓文本对话框,选择文本“ICE”,,文本深度为0.25mm,最终效果如右图所示:
经过上面一系列的加工,散热器外壳外表面的所有加工已经完成,接下来就是要加工内表面(型腔面)了。
将夹具松开,将型腔面朝上,继续夹紧夹具,进行型腔面的加工。
4工件型腔的加工
4.1工艺分析
如图所示,该零件的型腔面内,有不同的凹槽和凸台,由于零件局部尺寸的原因,不可能通过一次走刀来加工毛坯上的余量,通过理解UG主要的加工方式,测量零件上的尺寸后制定具体的工步顺序。
经过上面的分析,将零件的加工规划如下:
一:
型腔整体的粗加工
针对该零件的特性,首先采用型腔铣,铣除零件的大量毛坯,为了提高效率,采用D12R2的圆角刀进行粗加工型腔铣,并令其余量为1mm,以便下一步的加工,下图为粗加工后零件示意图。
型腔的半精加工
由于零件型腔的特性和D12R2圆角刀的直径的限制,只能铣出零件大致的样子,还有部分特征未加工出,而且还有很大余量,所以要对零件进行二次型腔铣粗加工,设定余量0.5,采用D4平底刀。
(加工后如图所示)
线槽的表面区域铣
经过二次粗加工后,零件的大致形状经过加工后已经呈现出,但是精度不高,有些地方还很粗糙,所以要对某些区域进行加工,如图所示,即为对线槽表面区域的铣削加工。
型腔的点位加工
观察零件可知,型腔的四周设计了为散热器装配盖板所需要的螺纹孔,所以此步要进行四个孔已经在其上螺纹的加工,分为两步:
采用钻孔加工,先用Z4的钻刀钻出直径为3mm的小孔;
经过上步的孔加工,采用攻螺纹加工,在D3的孔上加工螺纹了。
加工后零件如图所示:
型腔的精加工
经过以上的步骤,型腔的加工基本完成,最后需要对某些平面进行精加工,由于该外壳要与盖板装配,所以要对型腔内部的四个螺纹孔上的表面进行精加工处理,保证装配。
4.2工艺规划
型腔加工工序列表
刀具切削参数
(r/min)
(mm/min)
型腔粗加工
型腔铣
0.5
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