2025年04月18日 09:14:54 来源:东莞市宇匠数控设备有限公司 >> 进入该公司展台 阅读量:1
1引言
加工工艺制定得合理,对数控加工的程序编 制、加工零件的尺寸精度保证、加工效率和制造成 本的高低有着重要的影响。要制定出合理的加工 工艺,工艺人员在明确数控加工的内容后,首先要 对其进行工艺分析,对零件的整个加工过程心中有 数。工艺分析是实践性和经验性很强的工作,涉及 的知识面很宽,包括所在企业现在的生产能力或制 造水平等,如生产类型、零件结构、工艺装备、技术 水平、管理体制等。打印机外壳动模型芯结构复 杂,包括动模型芯与滑块的配合位、推杆孔、冷却水 道、浇注系统、斜导柱避空孔、斜顶孔、镶件孔等,如 何合理地安排这些孔的加工工艺,将极大地影响模 具制造质量及制造成本。 2塑件分析
(1) 塑件的技术要求。图1所示壳体属于外观
件,外观要求较高,主要的外观要求有:①再生材使 用时,不能有异物、变色、色差等;②外观面不能有 伤痕、飞边、熔接痕、浇口痕和推杆痕等;③外观要 进行蚀纹处理;④配合位不能有伤痕、飞边、熔接痕 等;⑤外观判断参照LBP的外观判定基准 (Q09-S002)或参照外观限度样本(生产出来的零件 超出外观判定标准Q09-S002,但不影响使用,在客 户同意情况下,把现有超标零件当做临时样本,一 般会有期限要求);⑥浇口的二次加工标准参照限 度样本。
(2) 塑件的结构特点。塑件的外形尺寸288.4 mmx220.7 mmx47.6mm,基本壁厚 2.1 mm,有大量的加强筋和倒扣。塑件的外侧面倒扣需用侧抽芯 结构成型,内侧面倒扣需用斜顶块结构成型,模具 结构复杂。模具设计时,必须保证型腔壁厚均匀, 否则不但会导致成型塑件尺寸超差,还会使型腔充 不满。
3工艺分析
模具零件加工的工艺制定是否合理,对生产效 率的提高,成本控制,成型塑件尺寸精度的保证有 着重要影响,因此必需综合考虑各方面的影响,寻 找的加工工艺。
3.1型芯材料特性
动模型芯的材料为HPM38, HPM38是13铬系
含钼不锈钢,经过特殊熔解制造而成,因此适合于 制造硬度高且对耐腐蚀镜面性要求高的注射模零 件。HPM38热处理变形小,适合于精密热处理,此 外浸蚀性好,对模具零件的保养有利;镜面加工性 优良,拥有比SUS420J2更好的耐磨蚀性,无需镀铬。
3.2动模型芯结构
动模型芯如图2所示,包括圆推杆孔、斜顶结构 孔、直水道孔、冷却水孔、滑块配合面、滑块滑轨和 斜导柱避空孔、分流道、浇口、螺钉安装孔(螺钉通 孔和沉头)、镶件安装孔等。
3.3型芯加工工艺分析
因成型塑件的产量不是很大,并且塑件外形尺 寸大,结构复杂等因素的影响,注射模决定采用1模 1腔结构。注射成型时只能在塑件的侧面进浇,模 具采用热流道结构。塑件的内侧面比较平整,顶出 结构尽可能使用圆推杆,倒扣的位置使用斜顶块作 为顶出机构。圆推杆的推杆孔要求尺寸精度准确, 所以推杆孔的加工要安排在热处理后,热处理后用 普通钻头等已经无法加工,要用慢走丝加工推杆 孔。斜顶块孔因为和斜顶块配合,精度和表面粗糙 度要求也高,也采用慢走丝加工,必须在热处理前 钻穿丝孔。塑件面积比较大,为了提高生产效率, 需要快速冷却定型,因此模具的冷却系统要完善, 型芯周围和中间布有大量的冷却水道。冷却水道 的尺寸精度和表面粗糙度要求不高,为了提高加工
效率,降低制造成本,这些位置的加工可以在热处 理前进行。
型芯加工工艺路线为:下料^粗铣六面^精铣 六面—精磨六面(留热处理余量)—预钻中心孔— 钻螺钉通孔沉头孔—钻推杆孔穿丝孔—钻斜顶块 孔穿丝孔—钻冷却水路—动模型芯粗加工—淬火 —中温回火—精磨六面至图纸要求尺寸—线切割 推杆孔—线切割斜顶块孔—CNC精加工动模型芯 —EDM加工动模型芯—抛光。
4数控加工工艺编制
4.1零件定位与装夹
为实现加工工序的集中,使零件装夹后,能进 行多个表面的加工,减少装夹次数,提高加工精度 和效率,装夹要牢固可靠,操作方便。另外零件装 夹后要便于设置工作坐标系、对刀及测量零件尺 寸,可以用螺钉将规格适当的垫板锁在型芯上,然 后用压板压紧垫板,最后用百分表校正型芯即可, 如图3所示。
4.2零件加工工序内容及刀具选择
零件的加工工序内容及刀具选择如表1所示。
4.3程序编制
4.3.1前期准备
编制程序前,分析型芯模型,区分特征面,然后 对这些特征面进行归类,接着对图形进行处理,把 不属于数控加工的特征删除(补面),删除这些特征 可以避免生成一些零碎的刀具路径,提高编程的效率。
表1零件加工工序内容及加工参数
工序 |
工序内容 |
刀具规格/mm |
主轴转速/R_min-1 |
进给速度/mm ■ min-1 |
加工设备 |
1 |
下料 |
- |
- |
- |
锯床 |
2 |
粗铣零件六而 |
050端铣刀 |
8OO |
6OO |
普通铣床 |
3 |
精铣零件六而 |
050端铣刀 |
1OOO |
8OO |
普通铣床 |
4 |
精磨零件六面 |
白刚玉砂轮 |
-- |
-- |
平面磨床 |
5 |
预钻中心孔 |
中心钻 |
5OO |
3OO |
普通铣床 |
6 |
钻螺钉通孔沉头孔 |
麻花钻 |
6OO |
3OO |
普通铣床 |
7 |
钻推杆孔穿丝孔 |
麻花钻 |
6OO |
3OO |
普通铣床 |
8 |
钻斜顶块孔穿丝孔 |
麻花钻 |
6OO |
3OO |
普通铣床 |
9 |
钻冷却水路孔 |
麻花钻 |
6OO |
3OO |
普通铣床 |
10 |
粗加工 |
03OR5端铣刀 |
1 5OO |
1 6OO |
加工中心 |
11 |
洁角加工 |
017RO.8端铣刀 |
2 OOO |
1 8OO |
加工中心 |
12 |
半精加工 |
017RO.8端铣刀 |
2OOO |
1 8OO |
加工中心 |
13 |
热处理 |
- |
- |
- |
热处理炉 |
14 |
精磨六个面到角 |
白刚玉砂轮 |
- |
- |
平面磨床 |
15 |
热处理后的半精加工 |
017RO.8端铣刀 |
2 OOO |
1 6OO |
加工中心 |
16 |
平坦面的精加工 |
017RO.8端铣刀 |
4 OOO |
1 2OO |
加工中心 |
17 |
曲面的精加工 |
R4球刀 |
5 OOO |
1 2OO |
加工中心 |
18 |
侧面的精加工 |
08RO.5牛鼻刀 |
5 OOO |
1 2OO |
加工中心 |
19 |
洁角加工 |
08平底刀 |
5 OOO |
1 2OO |
加工中心 |
20 |
分流道加工 |
06RO.5牛鼻刀 |
6 OOO |
1 OOO |
加工中心 |
21 |
雕刻字码 |
R3球刀 |
6 OOO |
8OO |
加工中心 |
22 |
放电加工 |
电极 |
- |
- |
火花机 |
23 |
抛光 |
抛光工具 |
- |
- |
- |
4.3.2粗加工
模型区域清除策略是模型粗加工的策 略,可以使用它对模具型芯进行粗加工。粗加工的 目的就是为了快速切除材料,刀具直径尽可能大, 以便快速切削。但是也不是越大越好,刀具越大, 切削抗力就越大,机床的主轴会负担过重,振动过 大,影响零件加工质量。切削抗力过大,对零件夹 持也不利,极易导致零件松动,造成加工事故。刀 具直径过大,会导致更多的一些狭窄区域无法切 除,给后续的残留加工增加负担。综合以上因素, 针对此模型,刀具选用03OR5飞刀比较合适,这种刀 具的刀片是可拆换的010 mm的圆刀粒,刀粒在加 工时磨损了,可以直接暂停加工,更换刀片后接着 加工,避免程序加工中断。粗加工的参数设置如图 4所示。
粗加工时采用的刀具因为中心没有切削刃,刀 具中心没有切削能力,粗加工最容易出现的编程事 故是因为下刀方式采用直接下刀而导致刀具损坏, 必须保证粗加工时刀具要螺旋斜向下刀,下刀方式 的参数设置如图5所示,粗加工后的模拟结果如图6 所示。
4.3.3半精加工
半精加工主要是残留加工,即将大刀具切削不 到的区域,改用小刀具清除,应用的功能是参考前 面的刀具路径产生残留刀具路径。这样的好处是 能够让软件自动规划探寻尚未加工的区域,自动生 成尚未加工区域的刀具路径,生成的刀具路径安全 高效,并且刀具切入切出连接会比较合理,省时省 力。粗加工时因为Z方向下刀步距是0.5 mm,层与 层之间不可避免地产生很多台阶,这些台阶余量不 均,留给精加工会影响精加工的加工效果,必需进 一步追加半精加工。残留加工后,可米用等高 策略进一步加工型芯,等高策略的优势是平坦 区域和陡峭区域都能产生等距刀具路径,经过 等高策略加工的型芯,加工余量会比较均匀,为精 加工的加工质量提供保证,半精加工后的模拟结果
4.3.4精加工
精加工时需要考虑的是精度,在保证精度的情 况下,要兼顾效率,所以要合理划分好加工的区 域。划分的区域有:①平坦面和底面平行,可以用 大飞刀平面,切削步距可以设置比较大,提高铣削 效率,另外飞刀铣削的平面非常光滑,可达亚镜面 效果;②直身面和底面垂直,可以用圆柱铣刀的侧 刃切削,下切步距可以设置比较大,一次切削深度 可以达到20 mm以上,可以有效地提高切削效率;③ 曲率较大的曲面可以做相应的曲面边界,利用比较 大的球刀做等高加工,切削步距可以根据切削 刀具的直径合理调整,该型芯用到的球刀是尺4 mm, 走刀步距可以设定为0.25 mm,残留的扇形高度0.002 mm;④狭窄的区域可以用毛坯边界等限制其 范围,然后采用比较小的刀具加工。精加工后的模 拟结果如图8所示。
4.3.5清角
对一些侧壁底面的尖角位置,用球刀是无法加 工的,需要用多笔清角精加工策略加工,避免这些 底面的尖角位置因加工不到而残留圆角,节省了用 电火花加工清角的步骤。
4.3.6刀具路径校验
为了及早发现问题,避免在加工的过程中发生 加工事故,必须对所编制的程序进行校验,校验的 内容包括以下方面:①过切信息查看;②公差和余 量检查、快进高度检查;③计算刀具夹持是否碰撞; ④进给率等切削参数是否合理;⑤刀具路径仿真检 查。只有经过充分校验的程序,才能下发给制造车 间加工。
5结束语
经过反复验证,并充分应用PowerMill软件的 虚拟加工,探索出加工壳类零件的合理加工工艺与 编程技术,顺利完成零件的加工制造。
(1) 针对成型外壳类塑件的模具结构特点,通 过对模具零件进行充分、全面地工艺因素分析,选 择适当的加工设备、刀具、夹具和安装方式,确定合 理的数控加工路线,最终编制出理想的数控加工程 序,满足加工要求。
(2) 为保证加工零件定位稳定,将加工零件直接 安装在工作台中,保证了零件具有稳定的定位面与 夹紧面,提高了加工精度。
(3) 粗加工时,型芯正面4个角留有4个等高凸 台,方便热处理后的磨削加工。
(4) 对成型壳体塑件的模具零件采用PowerMill 软件进行自动优化编程,充分利用软件已有的虚拟 制造验证,提高了程序编制的效率与正确性。