UG的抽湿机后模型芯数控编程

随着加工中心和数控编程软件的推广，越来越多的模具零件都是由加工中心加工的，模具零件表面的曲面分成多种不同的类型，如胶位面、分型面、避空面、顶针孔、斜顶孔、镶件等，这些不同的曲面对加工的要求各不相同[1-2]。因此，编程工程师除了熟练掌握编程软件之外，还必须了解模具的结构，才能编写出高质量的数控程序。编程人员在数控编程前，必须对模具零件的结构进行分析，了解模具零件上不同的曲面和加工要求。对于胶位面，必须精加工，而且表面粗糙度必须达到图样要求；对于分型面，必须预留少量余量，便于钳工进行配模；对于避空位，允许少量过切，有利于钳工配模；对于顶针孔、斜顶孔、镶件孔等，是由线切割或者其他方式加工出来的，不需要用加工中心加工，必须在实体图上进行封闭，防止刀路对这些孔位进行加工；对于零件上的拐角位，应留有少量余量，利于电火花加工[3-4]。现以抽湿机后模型芯为例，详细介绍数控编程基本步 骤 和 方 法 ，该零件图如图1所示

1工件结构分析和刀路分析

1.1零件图上孔位、筋位、流道和镶件等的整理

该后模型芯表面有许多顶针孔、斜顶孔、镶件孔、筋位等，为防止加工中心加工这些孔位，在编程前必须封闭这些孔位；工件表面的潜水口流道不需要加工，也应删除；实体上有3个细长的镶件，这3个镶件是可替换的零件，不需要用加工中心加工，也应从实体上删除，删除这些特征后，工 件 表 面 更加简洁，如图2所示。

1.2拐 角 位分析型 芯 上有10个 拐 角位，无法用铣刀 清 除 拐 角位的材料，必须用电火花方式加工；在工件上表面有一个环形槽，宽度只有0.48 mm，深度为3.5 mm，这条槽的空间太小，不能用加工中心加工出来，用电火花加工的方式才能加工，因此这10个拐角位和工件上表面的环形槽不需要精加工，只需要粗加工，可以留少许余量给电火花加工。工件上表面的凹坑里，还有5条宽度为12.5 mm、深度为3 mm的槽，这5条槽可以用加工中心加工出来；工件右边的凹坑，拐角的半径为R5 mm，深度为10 mm，也可以用加工中心加工出来，这几个地方必须用加工中心加工到位，不留余量。

1.3加工用刀具分析型芯的材料选用GS738，材料的硬度较高 （38～40HRC），加工时应选用硬度较高，且具有较高的耐磨性、韧性的刀具进行切削。有两种刀具满足加工需求：一种是合金刀，其硬度在89～93 HRC之间；另一种是涂层刀（即刀粒刀），涂层刀具有表面硬度更高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热、耐氧化等特性。根据工件的实际情况，选用不同的刀具

由于该工件的粗加工量大，适合使用直径较大的涂层刀（比如35R5的刀粒刀）进行加工。半精加工的刀具用16R0.8的刀粒刀；曲面的精加工用10R5的合金刀；分型面是平面，适合用16R0.8的刀粒刀，上述3种刀路的主轴转速、进给速率、背吃刀量应根据不同的情况选择不同的切削参数。

2数控编程过程2.1编程前的准备1)选取“应用模块｜加工”命令，进入加工环境。2)选取“几何视图”按钮，在“工序导航器”中展开，再双击“WORKPIECE”，在【工件】对话框中单击“指定部件”按钮，选取整个零件，单击“确定”按钮，单击“指定毛坯”按钮，在【毛坯几何体】对话框中“类型”选择“包容块”。3)单击“创建刀具”按钮，创建4种刀具，分别是30R5（刀粒刀）、16R0.8（刀粒刀）、10R0（10 mm立铣刀）、10R5（10 mm球头刀）。2.2设计开粗刀路1)单击“创建工序”按钮，在【创建工序】对话框中“类型”选“mill_contour”，“工序子类型”选“型腔铣”，“程序”选“NC_PROGRAM”，“刀 具”选“D30R5”，“几 何 体”选“WORKPIECE”，“方法”选“METHOD”。2)在【型腔铣】对话框中“方法”选“METHOD”，“切削模式”选“跟随周边”，“步距”选“刀具平直百分比”，“平面直径百分比”为60%，“公共每刀切削深度”选取“恒定”，“最大距离”为1 mm。3)单击“切削参数”按钮，在【切削参数】对话框中“策略”选项卡中设定“切削方向”为“顺铣”，“切削角”选“指定”，“与XC的夹角”为0，在“余量”选项卡中“部件余量”设为0.2 mm，“壁余量”设为0.3 mm。4)因为工件上有许多拐角，拐角处的刀路应该圆角过渡，编程工程师可以在软件上设定加工拐角的刀路产生圆角，具体方法是点开“拐角”选项卡，合理设置“拐角处的刀轨形状”、“圆 弧 上 进 给 调整”和“拐角处进给减速”3个选项的参数，如图3所示，这样就能降低 拐 角 位 的 切 削 速度，减少拐角位的数据点，在刀路上添加过渡圆角。5）单击“非切削移动”按钮，在【非切削移动】对话框中“进刀”选项卡中“开放区域”中“进 刀 类 型”选“线性”，“长度”为8 mm，“高度”为3 mm，最小安全距离为8mm。单击“进给率和速度”按钮，设 定 主 轴 速 度 为2000 r/min，进给率为2500 mm/min。6）单击“生成”按钮，生成型腔铣刀路，如图4所示。2.3增加专门清除拐角区域的余量刀路

在粗加工之后，由于拐角位残留较多的余量，不能直接进行半精加工，还需要设计专门清除拐角区域余量的刀路，用16R0.8的刀粒刀，用等高铣削的方式切除上次刀路未加工的拐角部分，刀具的参数为：主轴转速为2000 r/min，背吃刀量为0.5 mm，进给速率为1000 mm/min。加工刀路如图5所示。

2.4半精加工刀在清除拐角区域的刀路之后，工件表面各部分的余量较多，而且不均匀，为了使型芯各部分的余量达到精工加的要求（0.2～0.3 mm），还需要设计半精加工刀路，该工件的半精加工用16R0.8的刀粒刀，采用等高铣削的方式进行加工，加工参数与加工拐角位的参数相同，加工刀路图略。2.5精加工刀路该工件上有分型面、胶位面、锁紧位、枕位等，由于这些位置在模具零件中的作用各不相同，因此这些不同的位置必须分开加工。1）加工胶位面。在精加工胶位面时，必须按图样要求，将胶位面加工到位，不留余量，另外为了保持工件拐角位的完整性，以及保持不同曲面相互独立性，最好是对不同的胶位曲面分别设计刀路[8-9]。该工件的胶位设计了多种不同的刀路，右端面用16R0.8的刀粒刀进行等高铣削，侧面用16R0.8的 刀 粒刀进行等高铣削，最 上 面 的 圆 弧 面用10R5的球头合金 刀 进 行 平 行 铣削 ， 顶 部 的 槽 用10R0的立铣合金刀 用 平 面 铣 削 方式进行加工，如图6所示。运用不同的

刀路加工方式能最大限度地保持胶位面的完整性和美观性。2）加工锁紧位。工件的分型面上有上4个长方形的凸起，它既不是胶位，也不是分型面，主要作用是在注塑时使前、后模不产生错位现象，在数控加工时，这里应留0.02mm余量，以便钳工作业，此处的具体刀路是用等高铣削方式 进 行 加工（16R0.8的刀粒刀），刀 路 如 图7所示。3）加工分型面的刀路。该工件的分型面是平面，加工面较大，适合用较大的刀具进行加工，但由于4个凸起与型芯之间的距离只有19.5 mm，因此该平面适合用16R0.8的刀粒刀进行加工。由于该分型面是平面，不需要避空，也不能留余量，必须加工到位，必须保持分型面的平整，现在以平面加工的方式加工该工件的分型面，刀路如图8所示。

4）加工锁紧位上表面的刀路。锁紧位的上表面既不是胶位面，与不是分型面，这里可以稍微避空，也没有表面粗糙度要求，适合用16R0.8的刀粒刀用平面铣削方式进行加工，刀路如图9所示。

5）加工凹陷位。工件的一端有一个凹坑，它既不是胶位面，也不是分型面，主要是起导向作用，在数控加工时凹坑的侧壁应留0.02 mm余量，以便于钳工作业，由于此处的拐角位的R角为R5 mm，不适合用刀粒刀加工，适合用8R0的合金刀立铣刀以外形铣削的刀路，按步进方式进行加工，由于该凹陷位的宽度达到22 mm，大于刀具直径的2倍，因此还必须 添 加 一 个刀 路 ，清理凹坑平面上未能加工的部分，刀路如图10所示。

6）加工型芯上表面小槽的刀路。工件的上表面有5条小槽，宽度为12 mm，深度为3 mm，这5条小槽可以用8R0的合金刀，用平面铣削方式进行加工，刀路如图11所示。7）仿真模拟。当加 工 程 序编 制 完 成之后，还将进 行 仿 真模拟，如图12所示，检查 所 编 写的程序是否正确，是否出现撞刀等不合理的现象，如果发现异常现象，应立即修改程序，直到程序完全正确为止[10]。

3结 语在 对模 具 零 件进 行 编 程时，首先对模 具 零 件进 行 充 分的分析，正确 区 分 模具零件上胶位面与分型面，型位孔与顶针孔，模具零件上的原身留与镶件等，对模具零件上哪些位置必须加工到位，哪些位置必须避空，哪些位置必须留余量，哪些位置留给电火花加工，对于加工模具零件的这些基本知识，应做到胸有成竹，希望初学模具零件编程的人员用心学习，除了掌握数控编程软件之外，还要努力掌握基本的模具结构。只有在充分掌握模具结构的基础上，才能编写出合格的数控程序，要想成为一名优秀的模具数控编程员，要经过一个长期学习的过程。

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