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數控加工模具的技術要求
來源: | 作者:13963813331 | 發布時間: 2020-06-16 | 238 次瀏覽 | 分享到:
模具的型芯和型腔通常具有各種自由曲面,非常適合在數控機床上加工。數控加工技術與普通加工技術有很大不同。本文結合兒童產品裝飾模具型芯的數控加工技術。
  模具的型芯和型腔通常具有各種自由曲面,非常適合在數控機床上加工。數控加工技術與普通加工技術有很大不同。本文結合兒童產品裝飾模具型芯的數控加工技術。
  模具鋼
  數控加工過程是指使用數控機床加工零件時,應用于整個數控加工過程的各種方法和技術手段的總和。由于數控加工具有加工效率高、質量穩定、對工人技術要求相對較低的特點,并且一次裝夾就可以完成復雜曲面的加工,因此數控加工在模具制造行業中的應用越來越廣泛,發揮著越來越重要的作用。數控加工工藝設計的質量將直接影響數控加工尺寸的尺寸精度和表面質量、加工時間的長短、材料和勞動力的成本,甚至直接影響加工的安全性。下面,通過實例分析典型模具成形零件的數控加工技術。
  
  一、產品分析
  
  本文中舉例說明的產品是一種兒童用品裝飾品,由ABS制成。產品結構相對簡單,表面平整,側面有半圓形孔,頂部有多個圓形孔。由于產品是裝飾品,不屬于精密結構零件,產品的外觀質量要求較高,尺寸公差要求不嚴格。
  
  二。成形零件的結構與分析
  
  在獲得產品的實體模型或工程圖后,可以使用Pro/ENGINEER、NX或MasterCAM中的CAD功能進行模具設計。設計的模芯如圖2所示。
  
  型芯具有以下特征:
  
  (1)芯坯尺寸為200×170×65毫米,加工尺寸為160.8×126.6×35.8毫米,材料為S136鋼。
  
  (2)芯膠高度為35.8毫米,橢圓面與三角面相交處圓角較小,只有1毫米。用銑刀直接加工這些位置非常困難,可以用電火花加工來滿足要求。
  
  由于產品的尺寸公差要求不高,可以用數控機床直接完成型芯。
  
  三。過程分析
  
  數控加工技術與傳統加工技術有一定的區別。由于大多數數控機床不具備加工能力,加工過程的每一個細節都必須事先確定,加工是按照程序自動完成的。因此,必須對加工工藝進行詳細分析,并在編程前設計相應的加工程序。
  
  1.流程基準選擇
  
  數控加工大多采用工藝集中的原則。因此,在選擇工藝基準時,應盡可能選擇合適的基準元素,以減少裝夾次數,提高加工效率和精度。同時,在選擇定位基準時,必須參考圖紙的要求,使工藝基準與設計基準一致,減少因基準不對中引起的誤差。
  
  在本例中,工件毛坯經磨削后為長方體毛坯,保證了平行度、垂直度和尺寸精度。因此,可以選擇長度和寬度兩個相對的表面作為水平方向(XY方向)上的參考。底部曲面被選為高度方向(Z方向)的參照。同時,在機床上找到一對刀具基準,以保證換刀后仍能準確找到編程設定的高度基準,即工件坐標系的Z0點。這些基準面在數控加工過程中不再加工。作為加工基準面,基準面的精度和均勻性可以得到保證。
  
  2.夾緊方法的選擇
  
  在銑削過程中,工件通常通過壓板和螺栓、機器平鉗和專用夾具來夾緊。型芯由單件訂單生產,通常不使用特殊夾具。該模具型芯尺寸為200×170×65毫米,屬于小工件。因此,夾緊是用平口鉗進行的。
  
  當用平口鉗夾緊時,芯部的高度應考慮為35.8毫米,因此,從平口鉗鉗口夾緊后,坯料頂面的高度應大于35.8毫米,底面可用高型墊片墊起。
  
  3.加工順序排列
  
  在數控機床上加工的零件一般根據工藝集中的原則分為多個工序,即每個工序應包含盡可能多的加工內容。程序根據所使用的刀具、安裝數量、粗加工和精加工或加工零件等進行劃分。這個例子是一個模芯,屬于單件生產。因此,加工順序的安排采用了集中加工的原則,減少了換刀次數,提高了加工效率。
  
  加工順序的合理安排直接影響加工質量、加工效率和加工成本。在選擇加工順序時,根據毛坯的情況和零件的結構,結合零件的定位基準和夾緊方法,關鍵要考慮的是保證加工過程中工件的剛度不被破壞,減少變形,保證加工質量。
  
  型芯的毛坯材料為長方體,產品的分型面切削量大,必須先進行粗加工,然后進行半精加工和精加工。加工分型面后,依次完成頂面、透面和膠位的加工。
  
  4.工具選擇
  
  刀具的選擇是數控加工過程中的重要內容之一。加工刀具不僅影響機床的加工效率,而且直接影響零件的加工質量。由于數控機床的主軸轉速和范圍遠高于普通機床,且主軸輸出功率較大,與傳統加工方法相比,對數控機床提出了更高的要求,其特點是精度高、強度高、剛度好、耐用度高、尺寸穩定、安裝調整方便。數控刀具是提高加工效率的先決條件之一。其選擇取決于被加工零件的幾何形狀、材料狀態、夾具的剛度和機床選擇的工具。
  
  該型芯材料為S136鋼,硬度約為220HB。坯料夾緊采用平口鉗,提供足夠的剛性。因此,選擇硬質合金銑刀加工該型芯,刀具參數如下:
  
  (1)直徑30毫米、半徑5毫米的圓頭刀;
  
  (2)直徑16毫米、半徑0.5毫米的圓頭刀;
  
  (3)半徑為5毫米的球頭銑刀;
  
  (4)直徑為8毫米的平底立銑刀。
  
  4.基于MaterCAM的數控加工過程。
  
  計算機輔助制造軟件是一個基于計算機平臺的計算機輔助設計/制造系統。Mateer CAM軟件由于其硬件要求低、操作靈活、易學易用,被廣泛應用于機械加工、模具制造、汽車工業和航空航天工業等領域,具有二維幾何設計、三維曲面設計、刀具軌跡仿真和加工實體仿真等功能。本示例使用MasterCAM9.1進行刀軌編譯。處理順序如表1所示。
  
  以上加工步驟已通過實際加工驗證,證明加工效果良好,尺寸精度和表面加工質量滿足圖紙要求。
  
  V.分析和總結
  
  (1)數控機床在加工復雜曲面的模具零件方面具有明顯的優勢。只要工藝設計合理,80%以上的加工能力都可以完成。
  
  (2)模具的數控加工一般為單件小批量生產,因此通常采用通用夾具進行夾緊,多道工序的加工通常由一個夾具完成。因此,在工藝設計中應采用工藝集中的原則,使工藝盡可能集中,同時應盡可能減少換刀次數,以減少待機時間,提高機床的利用率。
  
  (3)模具的成型件一般可通過粗加工、半精加工和精加工三個過程完成。在工藝設計過程中,必須注意定位基準的選擇,盡可能保證定位基準和設計基準的重合,減少因基準不一致造成的誤差。同時,定位基準的選擇應使工件坐標系的設置變得簡單。
  
  (4)選擇刀具時,應綜合考慮機床、工件材料和設計要求等諸多因素。刀具參數的設置應以刀具制造商提出的參數為基礎,并根據加工條件進行修改,以充分發揮刀具的潛力。在保證刀具與工件之間無干涉的前提下,縮短刀具長度,減少刀具振動,延長刀具使用壽命,提高加工精度。
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