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一 项目概述

二 实现方案

1 设计方案

2 工作流程

3 单元实验

4 关键参数

三 材料清单

一 项目概述

如今越来越多的人们喜欢通过DIY来设计一些模具并对其进行交给加工制造，甚至利用模具进一步来批量生产产品。然而加工模具所需要的数控机床往往存在着使用成本高，体积庞大等限制条件，对于想要在家庭中进行模具（零件）加工生产的人们来说使用极不方便。因此，为了满足低成本，便携带，尺寸小的使用需求，我们想要设计一款针对于模具加工的桌面级模具加工器，主要面向于对规格为8cm8cm4cm铝块的加工。 我们考察了市面上的小型雕刻机，以及深大自主开发的PPCNC和五轴小型数控机床PNC，设计出了初步的桌面模具加工器的结构。 为了方便清除加工过程中的切屑，桌面模具加工器采用卧式结构，y轴和z轴导轨由十字连接片拼接成十字导轨，水平放置，并将主轴电机固定在y轴导轨滑台上。x轴导轨竖直放置，并将载物台固定在x轴导轨滑台上。

1. x轴滑轨
2. 夹具
3. 铝块
4. 主轴电机
5. 电机夹座
6. Y轴滑轨
7. 底座
8. Z轴滑轨

二 实现方案

(1). 设计方案

与PPCNC相比，桌面模具加工器目标更为专一，只针对于加工大小约为8cm8cm4cm左右的模具。因为加工工件的唯一性，在其设计方面与PPCNC存在一些差别，首先夹具可以做成固定尺寸的，其次，刀具的选择上只用一把刀具便能满足大部分需求，不需要换刀。以下是对一些关键部件的说明。

1. 导轨

因为铝块规格为8cm8cm4cm，故选择量程为100mm的导轨比较合适。与PPCNC结构相似，模具加工器也采用卧式结构，把3条导轨分别作为模具加工器的x,y,z轴，其中y，z轴两个导轨通过十字连接片配合在一起，组成十字导轨，将其水平放置，x轴导轨竖直放置。主轴电机固定在z轴导轨的滑台上，载物台固定在x轴导轨的滑台上。

2. 连接件

用铝型材设计一个L形连接件，将十字导轨与x轴导轨拼接在一起。人工在铁板上打孔，与导轨上的活动螺母配合来完成固定。

3. 夹具

因为工件的尺寸是唯一的（8cm8cm4cm），故夹具的尺寸也定为一个固定值即可，尺寸比工件稍大一些（10cm10cm10cm），通过水平方向的紧定螺栓将工件固定在其中。

4. 对刀器

桌面模具加工器针对于铝块模具的加工，利用工件和刀具的导电性，我们设计出一款简易的对刀器。原理图如下，当进行对刀操作，刀具与工件接触时，电路接通，灯泡发亮。

(2). 工作流程

a 将工件放入夹具中，通过紧定螺栓固定工件。
b 进行对刀操作。
c 开始加工。

(3). 单元实验

1 承重实验

a 实验目标：检测导轨拼接后是否弯曲。
b 实验方法：将十字导轨与x轴导轨通过连接件拼接在一起，观察其平衡性：是否出现左右晃动的情况；以及装上工件后是否有抖动情况。

2 精度实验

a 实验目标：检测x轴导轨是否垂直于十字导轨
b 实验方法：装配好导轨后首先在静态情况下测量x轴导轨是否垂直；令x,y,z轴滑台分别移动一段距离，结束后再测量x轴导轨是否垂直。

3 电机实验

a 实验目标：检测电机是否能够正常工作
b 实验方法：
(1)操作步进电机令x,y,z轴导轨分别移动一段距离，观察电机是否能够正常工作。
(2)同时操作3个步进电机令x,y,z导轨同时移动一段距离，观察电机的工作情况以及导轨上滑块的运动是否流畅。
(3)通过手动旋钮控制3个步进电机的转动，观察手动旋钮是否正常工作。
(4)操作主轴电机令刀具以不同转速旋转，观察是否正常工作。

4 对刀器实验

a 实验目标：检测对刀器是否能正常完成z轴对刀。
b 实验方法：
(1)测量工件，夹具以及其他回路组成部分的电阻，确定要用的电池类型。
(2)通过手动旋钮控制z轴导轨进行对刀，观察刀具接触到工件表面时灯泡能否变亮，以及灵敏度。