基于UG的剃須刀刀頭模具加工*

王　輝，劉　霞，余松林，姚益平

(1.廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，廣東 珠海 519090；2.新疆工程學(xué)院 機(jī)械系，新疆 烏魯木齊 830011)

?

基于UG的剃須刀刀頭模具加工*

王輝1，劉霞2，余松林2，姚益平2

(1.廣東科學(xué)技術(shù)職業(yè)學(xué)院 機(jī)電學(xué)院，廣東 珠海 519090；2.新疆工程學(xué)院 機(jī)械系，新疆 烏魯木齊 830011)

摘要：設(shè)計了三孔剃須刀刀頭，建立了其塑件模型。結(jié)合刀頭的結(jié)構(gòu)和工藝特點，設(shè)計了三孔剃須刀刀頭的模具，由刀頭模具型芯、型腔的工藝特點，制定了模具的加工工藝，并應(yīng)用UGCAM軟件進(jìn)行了型芯、型腔的模擬加工。結(jié)合實際加工條件對自動生成的加工程序進(jìn)行了合理改造，在得到了型芯、型腔的數(shù)控加工程序的基礎(chǔ)上，使用西門子數(shù)控機(jī)床進(jìn)行了模具的加工制造。實踐證明，設(shè)計和加工工藝可靠有效。

關(guān)鍵詞：模具；數(shù)控加工；UG；工藝

1刀頭模具的設(shè)計

圖1　剃須刀刀頭塑件模型

三孔剃須刀是市場上較為常見的剃須產(chǎn)品，由于刀頭的三孔接觸面大，所以具有剃須效率高、效果好的特點。從市場上現(xiàn)有產(chǎn)品的特點出發(fā)，應(yīng)用UG軟件設(shè)計建立了三孔剃須刀刀頭的模型(見圖1)，應(yīng)用Mold Wizard模塊[1]設(shè)計了刀頭模具(見圖2)，制作完成了刀頭型芯、型腔模具的零件圖。作為剃須刀刀頭塑件生產(chǎn)的重要工具，其加工質(zhì)量的好壞將直接影響塑件的生產(chǎn)質(zhì)量。

圖2　刀頭模具

2模具的UGCAM

從模具結(jié)構(gòu)上看，型腔上有槽、弧型面和平面等加工要素，型芯上有凸臺、弧型面等加工要素，其加工精度和表面粗糙度要求較高。模具的加工過程包括粗加工、半精加工和精加工，設(shè)定粗加工結(jié)束后預(yù)留半精加工余量為0.5 mm，精加工余量為0.1～0.2 mm，并以此作為CAM的設(shè)定參數(shù)，在建模時應(yīng)把公差算到零件尺寸中。工件的裝卡不需要特殊的夾具。加工過程中刀具的選用主要取決于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的加工精度、表面粗糙度、生產(chǎn)效率及經(jīng)濟(jì)性等，一般應(yīng)盡量選用標(biāo)準(zhǔn)刀具。測量過程中，結(jié)合實際生產(chǎn)條件使用卡尺、千分尺、百分表、直角尺和高度尺等量具。用計算或查表的方法確定切削速度vc的值。

根據(jù)上述加工思路分別制定型芯、型腔加工工藝。型腔加工工藝主要有型腔的粗加工、半精加工、精加工、清根銑削和底平面的精加工幾個工序，每個工序使用的刀具分別為D20高速鋼、D20高速鋼、R5高速鋼、R1.5高速鋼和D20高速鋼。切削參數(shù)分別為：主軸轉(zhuǎn)速n=500 r/min，進(jìn)給量f=150 mm/r，背吃刀量ap=12 mm；n=500 r/min，f=200 mm/r，ap=1 mm；n=1 178 r/min，f=400 mm/r，ap=0.1 mm；n=3 926 r/min，f=400 mm/r，ap=0.1 mm；n=590 r/min，f=200 mm/r，ap=0.3 mm。制定型芯加工工藝主要有型腔輪廓粗加工、輪廓半精加工、輪廓精加工、清根銑削底平面和精加工等工序，每個工序使用的刀具分別為D20高速鋼、D20高速鋼、R5高速鋼、R1.5高速鋼和D20高速鋼。切削參數(shù)為：n=500 r/min，f=150 mm/r，ap=12 mm；n=500 r/min，f=200 mm/r，ap=1 mm；n=1 178 r/min，f=400 mm/r，ap=0.1 mm；n=3 926 r/min，f=400 mm/r，ap=0.1 mm；n=590 r/min，f=200 mm/r，ap=0.3 mm。應(yīng)用UGCAM功能對加工過程進(jìn)行模擬，檢測導(dǎo)軌的合理和準(zhǔn)確性，模擬加工刀軌如圖3和圖4所示，經(jīng)過后置處理得到加工程序(見圖5和圖6)。

圖3　型腔刀軌　　　　　　圖4　型芯刀軌

圖5　型腔后處理程序　　　圖6　型芯后處理程序

3數(shù)控加工

1)工件的裝夾[2]。加工時以虎鉗作為夾具，由于虎鉗是利用固定側(cè)和活動側(cè)對工件進(jìn)行夾持，并通過移動活動側(cè)將工件鎖緊的，而且由于工件在夾持過程中需將固定側(cè)夾持面與工件貼緊，所以對虎鉗來說，固定側(cè)夾持面的垂直度與水平度就決定了零件的裝夾精度，并且將極大地影響零件的加工精度；因此，在實際加工過程中，應(yīng)對虎鉗進(jìn)行校正。一般要求在虎鉗沿導(dǎo)軌200 mm垂直度≤0.01 mm，當(dāng)固定側(cè)的垂直度與水平度校正出來后， 亦應(yīng)

校正出滑軌表面2個方向的平面度，經(jīng)過這樣正確校正的虎鉗才可做出精密的工件。

2)完成刀具的裝夾和對刀工作，本文介紹2種方法[3]。a.將刀具向零件同軸(X和Y軸)同線的2個面靠，用塞尺檢測，然后把數(shù)值記下后相加除以2；對Z軸時，刀具向下慢慢靠上工件后，選一定厚度的塞尺，計數(shù)值時應(yīng)把塞尺厚度加上；最后在數(shù)控裝置的設(shè)置界面中，打開坐標(biāo)軸設(shè)定菜單，將數(shù)值輸?shù)紾55～G59坐標(biāo)對應(yīng)的坐標(biāo)軸里。b.試切法。給主軸一定的轉(zhuǎn)速，以手動的方式移動刀具，讓刀具接觸同軸毛坯的一面，當(dāng)?shù)毒邉偱龅焦ぜr，以當(dāng)前坐標(biāo)值加上或減去工件尺寸的一半，輸入系統(tǒng)中，應(yīng)注意X軸是正值，Y軸和Z軸是負(fù)值。

3)調(diào)用程序[4]，將計算機(jī)和數(shù)控機(jī)床通過RS-232接口連接，設(shè)置好奇偶校驗位、設(shè)備類型和波特率等相關(guān)參數(shù)后，建立機(jī)床和計算機(jī)的通信，再應(yīng)用相關(guān)傳送軟件，將改寫后的加工程序(見圖7和圖8)傳送至機(jī)床，調(diào)用程序開始加工。

圖7　型腔修改程序　　　　圖8　型芯修改程序

4)加工過程中準(zhǔn)確控制機(jī)床運(yùn)行參數(shù)和刀具狀態(tài)，是保證加工質(zhì)量必不可少的工作。在實際加工中，如果參數(shù)選用不合理就會影響刀具壽命、加工精度和表面質(zhì)量；如果工件在加工時出現(xiàn)上部尺寸到位而下部尺寸失準(zhǔn)或是表面被擠壓等現(xiàn)象時，說明當(dāng)前加工狀態(tài)處在不正常切削。究其原因往往都是由刀具側(cè)刃磨損造成的，而且當(dāng)?shù)毒吣p較大時，在低轉(zhuǎn)速、大吃刀的情況下，還會引起機(jī)床振動，同時工件會被擠出飛邊，并且極易發(fā)生打刀的現(xiàn)象，所以為了保證良好的加工質(zhì)量需要做到：根據(jù)工況條件及時修正機(jī)床運(yùn)行參數(shù)，當(dāng)?shù)毒吣p較快時，應(yīng)及時進(jìn)行刀具更換或刀具刃磨；當(dāng)高轉(zhuǎn)速、低走刀時，刀尖容易造成磨損，應(yīng)及時調(diào)高進(jìn)給，避免加工的臺或孔有錐度。

完成的模具型芯、型腔的加工如圖9所示。

圖9　加工完成后的型腔、型芯

4結(jié)語

通過對三孔剃須刀刀頭塑件的建模，設(shè)計了刀頭的模具。對刀頭模具的型芯、型腔進(jìn)行了數(shù)控加工工藝研究，并應(yīng)用UGCAM軟件的輔助加工，分析了加工軌跡，編制了后處理及加工程序，形成了數(shù)控加工方法。對生成的加工程序進(jìn)行了必要的修改，使用數(shù)控機(jī)床完成了刀頭模具的數(shù)控加工。通過實踐證明，加工工藝準(zhǔn)確，加工方法合理，零件符合要求，從而為剃須刀刀頭模具的生產(chǎn)工作打下了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李輝. UG軟件在注射模具設(shè)計中的應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝，2014(3): 64-66.

[2] 劉宏軍．模具數(shù)控加工技術(shù)[M]．大連：大連理工大學(xué)出版社，2010．

[3] 趙長明．?dāng)?shù)控加工工藝及設(shè)備[M]．北京：高等教育出版社，2012．

[4] 錢愛萍.基于UG6.0的水壺蓋塑料模具數(shù)控加工研究[J].新技術(shù)新工藝，2015(2):6-9.

* 新疆工程學(xué)院科研基金資助項目(2013XGY211512)

責(zé)任編輯鄭練

Razor Head Mould Processing based on UG

WANG Hui1, LIU Xia2, YU Songlin2, YAO Yiping2

(1.Guangdong Institute of Science and Technology, Zhuhai 519090, China; 2.Xinjiang Institute of Engineering, Urumqi 830011, China)

Abstract：Design the three-hole razor segment. Plastic parts of the model are set up.Combined with the structure and process characteristics of the cutting tools, design three-hole razor cutter mold.By the features of the mould core and cavity of the cutting tools, formulate the mould processing technology, and appy UGCAM software in core and cavity simulation of processing. Combined with the actual processing conditions on the automatic generation of processing procedure to carry on the reasonable transformation, and on the basis of the NC machining program,use Siemens CNC machine for the mould processing and manufacturing. Through the practice, it has proved that the mold process is reliable and efficient.

Key words:mold, NC machining, UG, process

收稿日期：2015-07-10

作者簡介：王輝(1977-)，男，副教授，碩士，主要從事機(jī)電一體化等方面的研究。

中圖分類號：TG 76

文獻(xiàn)標(biāo)志碼:B