蓋板的模具型芯數(shù)控加工編程

曾志芳

（東莞市機電工程學校，東莞 523846）

1 引言

企業(yè)對數(shù)控技術應用專業(yè)人才的需求是多層次的，尤其是員工的綜合素質(zhì)。數(shù)控編程與加工是一門實踐性較強的課程，其教學目的是提高學生的數(shù)控機床加工操作水平，提升學生的數(shù)控編程能力，提升培養(yǎng)學生適應現(xiàn)代化企業(yè)數(shù)控加工的職業(yè)素養(yǎng)。目前的現(xiàn)狀是理論與實踐教學分開，這種教學模式與企業(yè)實際生產(chǎn)環(huán)節(jié)沒有實現(xiàn)無縫對接，教學效果一直不盡人意。經(jīng)過在企業(yè)的跟崗實踐，逐漸采用基于生產(chǎn)過程的項目式教學。通過選取蓋板的模具型芯等典型的模具零件作為載體，模擬現(xiàn)代化企業(yè)實際生產(chǎn)過程，完成模具零件圖樣分析、工藝分析、程序編寫、模具零件加工以及檢測到總結評價等任務。實現(xiàn)學生技能訓練與企業(yè)實際生產(chǎn)過程的無縫對接。

2 項目任務導入

我們以蓋板的模具型芯加工為例，通過蓋板的零件圖（見圖1）引出教學任務，分析圖紙尺寸，要求學生利用UG軟件完成零件三維造型，如圖2所示。并進一步完成該零件的模具設計，如圖3所示，獲得蓋板的模具型芯零件圖，并保存為iges格式的文件，如圖3（b）所示，為數(shù)控加工編程做好準備。

圖1 蓋板零件圖紙

圖2 蓋板三維模型

圖3 模具型芯型腔設計

3 數(shù)控加工工藝分析

蓋板的模具型芯尺寸為120×120×48mm的45鋼，外觀尺寸已經(jīng)符合基準面要求。根據(jù)加工工藝先粗后精、先外后內(nèi)的原則，加工順序可按照：粗銑型芯外輪廓→粗銑型芯外輪廓R8曲面→粗銑型芯內(nèi)孔→粗銑型芯內(nèi)孔R2曲面→精銑型芯外輪廓側面→精銑型芯外輪廓底面→精銑型芯外輪廓R8曲面→精銑型芯內(nèi)孔側壁→精銑型芯內(nèi)孔底面→精銑型芯外輪廓R8曲面→精銑型芯內(nèi)孔R2曲面。粗加工時可選用高速鋼平底銑刀，精加工時選用硬質(zhì)合金平底銑刀，曲面加工選用硬質(zhì)合金球頭刀。

在本次任務中，粗加工時要求快速開粗，所以轉速不要過高，進給量需要大些。精加工時，余量比較少，為滿足產(chǎn)品精度的要求，需要高轉速低進給。其中對型芯的外輪廓和內(nèi)孔的尺寸公差均有較高的精度要求，同時先對所有輪廓進行粗加工后再進行精加工，這樣才能滿足產(chǎn)品的表面粗糙度要求。型芯的加工工藝卡如表1所示。

表1 機械加工工藝卡

4 模具型芯的數(shù)控編程

4.1 模具型芯外輪廓粗銑削加工

在加工型芯外輪廓時，為了快速去除余量，可選擇平面輪廓粗加工。走到方式為往復，通過順銑的方式進行走刀，刀具接近方式為圓弧切入切出，切入半徑為5mm。平底銑刀直徑為Φ12mm，主軸轉速為2000r/min，進給量為500mm/min，切削深度為2mm，背吃刀量為3mm，保留側面、底面加工余量為0.2mm。

4.2 模具型芯外輪廓曲面粗加工

外輪廓曲面表面粗糙度要求較高，所有較高時，首先可以選用平底刀進行粗加工，然后選用球頭刀進行精加工?？蛇x擇參數(shù)線粗加工。走到方式為往復，遇干涉面抬到，系列限制曲面選擇無，行距定義為1mm。平底銑刀直徑為Φ12mm，主軸轉速為2000r/min，進給量為500mm/min，背吃刀量為1mm，加工余量為0.2mm。其刀路軌跡如圖4所示。

4.3 模具型芯內(nèi)孔粗加工

型芯內(nèi)孔同樣涉及表面粗糙度要求，可選用白鋼刀進行開粗加工，然后再選用硬質(zhì)合金刀進行精加工。選擇平面輪廓粗加工，層間走刀為螺旋，拐角過度為尖角，層間下刀為0.5mm。平底銑刀直徑為Φ4mm，主軸轉速為3000r/min，進給量為300mm/min，刀次為1，加工余量為0.2mm。

圖4 粗加工刀路軌跡

圖5 刀路軌跡

4.4 模具型芯內(nèi)孔曲面粗加工

內(nèi)孔曲面表面粗糙度要求高，加工時可選擇參數(shù)線粗加工，走到方式為往復，遇干涉面抬到，系列限制曲面選擇無，行距定義為0.5mm。球頭銑刀直徑為Φ4mm，主軸轉速為3000r/min，進給量為300mm/min，背吃刀量為1mm，加工余量為0.2mm。

4.5 模具型芯外輪廓側面、底面精加工

選擇平面輪廓精加工，走到方式為往復，接近方式為圓弧切入切出，半徑為5mm。平底銑刀直徑為Φ10mm，主軸轉速為4000r/min，進給量為300mm/min，切削深度為0.3mm，加工余量為0mm。其刀路軌跡如圖9所示。此為模具型芯外輪廓精加工。然后再進行底面精加工，去除0.2mm的加工余量，其刀路軌跡如圖5所示。

4.6 模具型芯內(nèi)孔側面、底面精加工

選擇平面輪廓精加工，層間走刀為螺旋。平底銑刀直徑為Φ4mm，主軸轉速為4500r/min，進給量為300mm/min，切削深度為0.3mm，加工余量為0mm。此為模具型芯內(nèi)孔精加工。然后再進行底面精加工，去除0.2mm的加工余量。

4.7 模具型芯曲面精加工

選擇參數(shù)線精加工，走到方式為往復，遇干涉面抬到，系列限制曲面選擇無，行距定義為0.2mm。選擇球頭銑刀，R8曲面球頭銑刀直徑為Φ8mm，主軸轉速為4000r/min，進給量為300mm/min，其刀路軌跡如圖6所示。R2曲面銑刀直徑為Φ4mm，主軸轉速為4500r/min，進給量為200mm/min，加工余量為0mm。其模擬仿真如圖7所示。

圖6 模擬仿真

圖7 R8曲面刀路軌跡

至此，蓋板模具型芯的數(shù)控加工程序編程完畢，并進一步在數(shù)控機床上完成零件的最后加工。

5 結束語

通過基于企業(yè)實際生產(chǎn)的蓋板模具型芯數(shù)控加工等教學案例的設計開發(fā)與實踐，實現(xiàn)了理實一體化的教學，能使學生適應企業(yè)的要求和企業(yè)標準，實現(xiàn)學校與企業(yè)培養(yǎng)人才的無縫對接。使學生能夠真正地融入到任務中去，不僅提高了學生的實踐動手能力，也提高了學生學習的興趣。每次項目任務的完成，都增強了學生的體驗感和獲得感，促使學生激發(fā)自己的主觀能動性，高效地進行各項技能訓練，提高了課程的學習效率和質(zhì)量。2015屆數(shù)控專業(yè)的準畢業(yè)生數(shù)控考證通過率達84.5%，比2014屆提高了8個百分點。