香皂盒手板的CNC加工工藝研究

張志添

（東莞市機(jī)電工程學(xué)校，東莞 523846）

香皂盒手板的CNC加工工藝研究

張志添

（東莞市機(jī)電工程學(xué)校，東莞 523846）

本文針對香皂盒手板加工過程中存在的“薄壁”“曲面外形難以裝夾定位”等難題，采用型腔內(nèi)填充石膏加固的方式，解決了薄壁香皂盒加工時(shí)的刀具抖動問題；采用底板粘結(jié)和銑削定位邊的方法，解決了香皂盒反面裝夾時(shí)的定位問題，提高了香皂盒手板加工的效率，為不規(guī)則外形薄壁件的加工提供了技術(shù)參考。

香皂盒 薄壁 裝夾 定位

引言

手板是在完成設(shè)計(jì)圖紙后，在不做出模具的前提下，用手工或數(shù)控手段做出樣板，用來檢驗(yàn)產(chǎn)品的外觀和結(jié)構(gòu)是否合理。手板不僅可以檢驗(yàn)產(chǎn)品的外觀，也可以檢驗(yàn)產(chǎn)品的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，反映結(jié)構(gòu)是否合理，以及有配合關(guān)系的部件能否裝配。手板的制作還可以避免開模的風(fēng)險(xiǎn)，如果在開模后才發(fā)現(xiàn)結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)不合理，損失較大，而采用手板可大大降低開模風(fēng)險(xiǎn)。本文針對香皂盒生產(chǎn)公司在生產(chǎn)過程中遇到的一些問題進(jìn)行研究，并提出改進(jìn)方案。

1 工藝分析

1.1 圖紙分析

圖1所示為香皂盒的二維圖。由圖紙可以看出，該香皂盒屬于面盒，外形比較簡單，外表面都是圓弧過渡，在最下面與底盒有一個(gè)配合，該尺寸78+0.05需要精確控制。香

+0.02皂盒手板的內(nèi)外表面粗糙度要求較高，都是Ra1.6μm，因此在加工過程中需要精修內(nèi)外表面。香皂盒的厚度很薄，只有2mm。加工內(nèi)壁時(shí)，毛坯余量需要留多一點(diǎn)。加工外表面時(shí)，需要進(jìn)行內(nèi)部填充，以增加內(nèi)壁的強(qiáng)度。

圖1 香皂盒二維圖

1.2 加工難點(diǎn)

根據(jù)分析可以發(fā)現(xiàn)，在香皂盒的加工過程中存在以下難點(diǎn)。

（1）由圖1可以看出，香皂盒的兩面都需要加工，因此需要兩次裝夾定位。該香皂盒外表面頂面為曲面，若先加工外表面后加工內(nèi)壁，必然導(dǎo)致加工內(nèi)壁時(shí)裝夾底面為曲面，很難定位。因此，該零件應(yīng)先加工內(nèi)壁，后加工外表面。

（2）該香皂盒比較薄，厚度只有2mm，最薄的地方只有1mm。薄壁件剛性差、強(qiáng)度差，在裝夾過程中容易變形，是工件尺寸精度得不到保證的重要原因。為避免在裝夾及加工過程中變形，應(yīng)在內(nèi)壁適當(dāng)填充其他物質(zhì)作為支撐。

（3）加工外表面時(shí)，由于香皂盒前后左右均是傾斜面，裝夾過程中容易導(dǎo)致夾不緊且很難分中，需要采用非常規(guī)方式將其固定。具體的，可利用夾具的定位基準(zhǔn)與工件定位基準(zhǔn)相重合的方法，來對工件進(jìn)行定位。

2 使用CAXA軟件編程和加工

2.1 反面（內(nèi)壁）加工編程

（1）用φ16的端銑刀銑平面

香皂盒毛坯材料選擇鋁料，毛坯尺寸為110×90×24，刀具采用白鋼刀。首先對毛坯進(jìn)行試切分中，對Z軸零點(diǎn)，對好后下降1mm作為Z軸零點(diǎn)。先采用φ16的端銑刀銑平面，銑削高度從1到0，層高0.8，使毛坯高度變成23mm。

（2）用φ16的端銑刀精銑外輪廓

精銑外輪廓，并在輪廓上留下基準(zhǔn)角8×45°，加工高度從0到-18，層高1mm。

（3）用φ16的端銑刀粗銑內(nèi)壁

采用等高線粗加工對內(nèi)壁進(jìn)行粗銑，主軸轉(zhuǎn)速為1500r/min，進(jìn)給800mm/min，層高為1mm，留加工余量0.3mm。

（4）用φ8的端銑刀銑配合位卡槽

采用平面輪廓精加工加工78+0.05處的配合面。加工高度

+0.02從0到-1，層高1mm。主軸轉(zhuǎn)速4200r/min，進(jìn)給600m/min，加工余量為0。

（5）用φ8的端銑刀粗銑內(nèi)壁

采用等高線粗加工對內(nèi)壁進(jìn)行粗銑，主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min，進(jìn)給1800mm/min，層高為1mm，留加工余量0.2mm。

（6）用R5球刀精銑內(nèi)壁

采用三維偏置加工精銑內(nèi)壁，主軸轉(zhuǎn)速4000r/min，進(jìn)給1500mm/min，層高1mm，加工余量為0。

2.2 填充石膏

在進(jìn)行翻面加工時(shí)，型腔面已被掏空，而產(chǎn)品壁厚只有2mm，因此加工會出現(xiàn)薄壁抖動現(xiàn)象，對產(chǎn)品的外觀影響很大。填上石膏后相當(dāng)于加上了支撐物，使加工時(shí)不會出現(xiàn)薄壁抖動，保證了加工效果。

拆下工件，去掉周邊毛刺。將石膏粉與水按照7:3的比例混合勾兌，倒入香皂盒內(nèi)壁型腔中，并用鋼尺刮平。待石膏冷卻定型后，將表面的凸起刮掉，使石膏面略低于工件表面。

2.3 正面（外表面）的編程與加工

裝夾方式對產(chǎn)品的尺寸、形位精度、加工效率都有著重要影響。好的裝夾方式可以提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量，縮短加工周期；不合理的裝夾方式，降低工件精度，校正速度慢，甚至導(dǎo)致工件無法校正，從而影響工件的加工。裝夾過程中，一般有以下注意事項(xiàng)：夾緊裝置不得干涉刀具的進(jìn)給；一次裝夾盡量加工多個(gè)表面，避免多次裝夾導(dǎo)致工件定位基準(zhǔn)不重合，從而導(dǎo)致工件尺寸和位置精度降低；裝夾時(shí)，應(yīng)盡量減小工件變形；夾具和工件要便于拆卸。

翻轉(zhuǎn)工件，加工正面時(shí)，工件的裝夾和定位非常重要。因?yàn)橄阍砗凶詈笠獜拿魃锨邢聛?，為防止加工時(shí)切到工作臺，需要在工作臺和工件之間加底板。取一塊130×110×12的塑料板作為底板，將底板裝夾在工作臺上并進(jìn)行對刀。之后，在底板上加工出定位邊作為香皂盒外表面加工時(shí)的定位基準(zhǔn)。將香皂盒的基準(zhǔn)邊靠緊底板的定位邊，并用502粘在底板上。將定位邊底部設(shè)為Z軸加工零點(diǎn)。

（1）用φ10的銑刀銑平面

銑完內(nèi)壁后，毛坯高度約為23mm，首先將毛坯高度銑至18mm。考慮到膠水的強(qiáng)度問題，不宜采用大刀加工，以免振動太大；也不能采用特別小的刀，一方面太小的刀具有可能會斷刀，另一方面也會影響加工效率。所以，選擇用φ10的銑刀銑掉上表面余量，加工高度從23到18，層高0.7mm。

（2）用φ10的銑刀進(jìn)行外表面開粗

采用等高線粗加工對外表面進(jìn)行開粗，層高0.7mm，加工余量為0.3mm。此處，要給底面留1mm加工余量。如果直接切到高度為零的位置，會導(dǎo)致毛坯和工件斷開，從而導(dǎo)致毛坯移位。

（3）用R3球刀精加工外表面

采用三維偏置加工精銑外表面，選用R3球刀，層高1mm。工件底部留1mm余量。

（4）用φ10的銑刀精銑外表面下側(cè)

前面的加工為底面留下了1mm的余量。這個(gè)余量比較厚，需要將它銑薄一點(diǎn)。但是，此時(shí)因?yàn)榻咏ぜ撞?，加工產(chǎn)生的振動要盡量小。因此，刀具參數(shù)選擇如下：層高0.1mm，最后留下0.5mm的余量不加工。

3 后處理

用鐵鏟將工件從底板上鏟出，用刀片刮去工件底部殘余的毛坯，小心敲擊石膏，使其從香皂盒內(nèi)表面脫出。用刀片刮去工件下表面的膠水，用小銼刀及細(xì)砂紙打磨工件的下邊緣及底面。

4 結(jié)語

本文通過型腔內(nèi)填充石膏加固的方式，解決了薄壁香皂盒加工時(shí)的刀具抖動問題。采用底板粘結(jié)和底板定位邊，解決了香皂盒反面裝夾時(shí)的定位問題。另外，通過502粘結(jié)的方式加工出來的工件精度不是特別高，如果能夠采用毛坯直接裝夾定位，零件的精度將會大大提高。

[1]郭潤洪.數(shù)控銑削在手板模型加工中的應(yīng)用[J].職業(yè)教育，2012，（8）：91-93.

[2]馮宵.手板模型在電子設(shè)備中的應(yīng)用討論[J].電子機(jī)械工程，2011，27（2）：9-15.

Study on the Processing Technology of CNC Soap Box Boards

ZHANG Zhitian
(Dongguan electrical and mechanical engineering school, Dongguan 523846)

The soap box Shouban processing process in the presence of “thin” “shape to clamping and positioning and other problems, the cavity filling gypsum reinforcement method, solves the problem of cutting tool when machining thin-walled jitter soap box; the bottom edge of the bonding and milling positioning method, solves the problem of reverse soap box positioning device. Clamp, improves the efficiency of the soap box board processing, provides the technical reference for irregular shape processing of thin-walled parts.

toilet soap box, thin wall, clamping, positioning