关于复杂模具型腔加工编程与工艺策略研究_1

关于复杂模具型腔加工编程与工艺策略研究

发布时间：2021-12-24T06:23:49.397Z 来源：《中国科技人才》2021年第26期作者：赵盛楠

[导读] 由于科技的不断提高，工业的飞速发展，使得越来越多的复杂模具出现，而且对复杂模具的质量、功能以及精确性的要求越来越高。

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摘要：由于科技的不断提高，工业的飞速发展，使得越来越多的复杂模具出现，而且对复杂模具的质量、功能以及精确性的要求越来越高。由此对复杂模具型腔加工编程就变得非常重要，在编程的过程中，需要根据复杂模具的形状、精确度等内容，来决定工艺策略，同时借助数控编程软件不断优化加工路线以及工艺技术，以使复杂模具的加工效率与精度更高，使模具领域更好的发展。

关键词：复杂模具型腔；加工编程；工艺策略

如今复杂模具在模具领域当中发展越来越迅速，成为了模具设计的主要方向。通常复杂模具在加工过程中需要运用先进的技术，以能够精确控制模具的加工过程，这就需要使用自动化的数控编程软件。数控编程属于模具加工的关键，应用数控编程仅输入机床类型、材料属性、零件图形以及精度要求等内容即可，通过计算机实施仿真模拟，就能得到需要的模具。数控自动编程不仅方便灵活，而且还节省了编写的时间，使编程领域更好的发展。

一、复杂模具型腔

本文研究的复杂模具大小为110mm×110mm×30mm，模具型腔加工为内部六边形，如图1所示，其外轮廓已经加工结束。在模具型腔中部，存在一个十字形的凸台，此凸台的上方为300mm半径的大弧面，四周还带有四个椭圆形的台，六个侧面均是5°拔模角的拔模面。由此可见，此型腔非常复杂，凹凸圆弧面非常多，并且凸台的间隔很小。

图1 模具型腔

二、复杂模具型腔加工

（一）复杂模具型腔加工工艺

复杂模具型腔加工工艺涉及的内容主要有两个，首先，设计数控加工工艺。此工艺主要包含的内容有工步划分、刀具选取、零件定位、夹具选用以及切削用量。其次，调整数控加工工艺。此工艺主要包含的内容有刀点及换刀点的选取、刀具补偿以及加工路线确认。其中，设计数控加工工艺非常的重要，其会严重影响到加工的质量，主要包括：尺寸大小、表面情况、加工时间、材料及人工的耗费情况等等，同时也会影响到生产的安全，所以必须注意。通常按照模具型腔复杂情况可将工序分成三种，分别为：粗加工、半精加工以及精加工。对于粗加工来说，其加工就是为了增强生产的效率，良好去除毛坯材料，给后续加工带来帮助，所以在编制粗加工的生产流程时，应当对毛坯进行连续的切削，这样能有效避免刀具因过多切入和切出而受损，同时应使用立铣刀进行加工，因为立铣刀的圆柱面及端面都带有切削刃，所以效率非常高。另外，铣刀的半径应当比零件型腔的半径小，所以粗加工一般最好选择直径是10mm的硬质合金平铣刀。由于该模具的材料是3Cr2NiMo，所以数控机床的主轴转速应保持在3000r/min，进给速度应保持在500mm/min。对于半精加工来说，其常用在尺寸精度比较大的情况中，属于过渡的工序，因为半精加工需要给精加工剩下一些余量加工，一般侧面的余量应为0.1mm、底面的余量应为0.1mm。因为此模具型腔的凸台间最小距离是6.8mm，所以半精加工应选取6mm直径的平铣刀，并且主轴的转速应保持在4500r/min，进给

速度应保持在350mm/min。对于精加工来说，其属于切削的最后一道工序，此过程非常重要，会严重影响到模具的质量，尤其是加工路线的选择，不同的加工路线会具有不一样的精度情况，一般情况下，如果精加工的步距较小，则加工的表面质量就较好，不过加工的时间较长，所以在精加工过程中必须合理管控加工质量和效益之间的平衡性。在精加工过程中，应使用6mm直径的平铣刀，主轴转速应保持在5000r/min，进给速度应保持在250mm/min。在加工十字形凸台圆弧面的时候，应选择固定轮廓铣工艺策略，铣削方式采用区域铣削，同时运用6mm直径的球形铣刀。在加工六边形型腔侧面和椭圆凸台侧面的时候，因为存在拔模角，而且拔模角非常小，所以应选择深度加工轮廓。在选取切削区域的时候，应将模具型腔的底面也选中，这样加工的轨迹就非常好，同时为增强刀具的运行效率，可选择6mm直径的球形铣刀对各个侧面实施加工，并利用清根对模具实施深度加工，以去除之前工序没有加工的余量，通常清根只用于两方面，一方面是给小刀具创造合适的加工环境，以免小刀在通过模具拐弯处的切削量较大，从而损坏刀具。另一方面是用于精加工工艺以后，以提升加工速度，并加工出图形所需要的圆角。由于各个侧面、底面的连接圆弧半径都非常小，所以应当选择单刀路的清根工艺策略，并运用适合连接圆弧的球形铣刀展开加工，以保证加工精确。

三、复杂模具型腔加工数控编程的参数设置

当选取好加工工艺以后，就开始按照工艺策略对UG数控编程软件展开参数设置，在设置的时候，既要保证加工质量，又要保证加工时间，以形成良好的加工路线。在粗加工的时候，应采用型腔铣工艺策略。在型腔加工的时候，需要先运用平铣刀实施行切以及环切来铣削余量，然后顺着型腔的侧壁以及底面走刀，要是底面对表面粗糙程度的要求较低，则可深一些加工，以一步到位，但侧壁必须留有余量，以便精加工。为了防止刀具发生损伤，在封闭区域进最好选用螺旋的进刀模式，斜坡角应保持为1.5°，采用MILL_ROUGH法实施加工，内外差保持在0.03mm之内，切削形式跟随周边，由深至浅，侧面的余量应为0.5mm，底面的余量应为0.1mm。步距是刀具直径的一半，切削深度最多为2mm。在半精加工的时候，其属于过渡工段，当加工完成需要用尺测量工件的尺寸，从而调节留出的余量大小。在编制空间范围的加工工件时，应把切削深度设置成1mm，同时将圆槽的底面也选中。要是对凹槽的侧壁轮廓进行加工时，侧壁与圆角应分开加工，并采用MILL_FINISH法加工，使内外差保持在0.01mm。在拐弯处的刀轨应设置成刀路光顺。在加工十字形凸台的曲面时，应运用轮廓区域铣工艺策略，采用MILL_FINISH法加工，进刀采用圆弧平行刀轴，步距设置成0.1mm，并于边缘延出0.5mm的刀轨。

四、总结

通过上述内容可知，复杂模具型腔的加工工艺要求比较多，需要精确加工，对复杂模具型腔进行良好的编程，可以有效增强模具质量，保障加工效率。复杂模具型腔的加工一般对平面区域、外轮廓区域的加工路线要求不高，但对拔模角陡峭区域、凸台圆弧曲面区域的加工路线要求较高，必须采取密集的加工路线，这样有助于降低加工留有余量，从而增强模具型腔的质量。在复杂模具型腔加工数控编程的过程中，应当先清楚模具的具体要求，然后按照要求对工艺展开分析，最后运用合理的工艺策略，这样才能编制出高效可行的加工流程，保证模具的实用性，得到需要的产品，同时促使模具领域更好更快的发展。

参考文献

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