盖板的模具型芯数控加工编程

曾志芳

（东莞市机电工程学校，东莞 523846）

1 引言

企业对数控技术应用专业人才的需求是多层次的，尤其是员工的综合素质。数控编程与加工是一门实践性较强的课程，其教学目的是提高学生的数控机床加工操作水平，提升学生的数控编程能力，提升培养学生适应现代化企业数控加工的职业素养。目前的现状是理论与实践教学分开，这种教学模式与企业实际生产环节没有实现无缝对接，教学效果一直不尽人意。经过在企业的跟岗实践，逐渐采用基于生产过程的项目式教学。通过选取盖板的模具型芯等典型的模具零件作为载体，模拟现代化企业实际生产过程，完成模具零件图样分析、工艺分析、程序编写、模具零件加工以及检测到总结评价等任务。实现学生技能训练与企业实际生产过程的无缝对接。

2 项目任务导入

我们以盖板的模具型芯加工为例，通过盖板的零件图（见图1）引出教学任务，分析图纸尺寸，要求学生利用UG软件完成零件三维造型，如图2所示。并进一步完成该零件的模具设计，如图3所示，获得盖板的模具型芯零件图，并保存为iges格式的文件，如图3（b）所示，为数控加工编程做好准备。

图1 盖板零件图纸

图2 盖板三维模型

图3 模具型芯型腔设计

3 数控加工工艺分析

盖板的模具型芯尺寸为120×120×48mm的45钢，外观尺寸已经符合基准面要求。根据加工工艺先粗后精、先外后内的原则，加工顺序可按照：粗铣型芯外轮廓→粗铣型芯外轮廓R8曲面→粗铣型芯内孔→粗铣型芯内孔R2曲面→精铣型芯外轮廓侧面→精铣型芯外轮廓底面→精铣型芯外轮廓R8曲面→精铣型芯内孔侧壁→精铣型芯内孔底面→精铣型芯外轮廓R8曲面→精铣型芯内孔R2曲面。粗加工时可选用高速钢平底铣刀，精加工时选用硬质合金平底铣刀，曲面加工选用硬质合金球头刀。

在本次任务中，粗加工时要求快速开粗，所以转速不要过高，进给量需要大些。精加工时，余量比较少，为满足产品精度的要求，需要高转速低进给。其中对型芯的外轮廓和内孔的尺寸公差均有较高的精度要求，同时先对所有轮廓进行粗加工后再进行精加工，这样才能满足产品的表面粗糙度要求。型芯的加工工艺卡如表1所示。

表1 机械加工工艺卡

4 模具型芯的数控编程

4.1 模具型芯外轮廓粗铣削加工

在加工型芯外轮廓时，为了快速去除余量，可选择平面轮廓粗加工。走到方式为往复，通过顺铣的方式进行走刀，刀具接近方式为圆弧切入切出，切入半径为5mm。平底铣刀直径为Φ12mm，主轴转速为2000r/min，进给量为500mm/min，切削深度为2mm，背吃刀量为3mm，保留侧面、底面加工余量为0.2mm。

4.2 模具型芯外轮廓曲面粗加工

外轮廓曲面表面粗糙度要求较高，所有较高时，首先可以选用平底刀进行粗加工，然后选用球头刀进行精加工。可选择参数线粗加工。走到方式为往复，遇干涉面抬到，系列限制曲面选择无，行距定义为1mm。平底铣刀直径为Φ12mm，主轴转速为2000r/min，进给量为500mm/min，背吃刀量为1mm，加工余量为0.2mm。其刀路轨迹如图4所示。

4.3 模具型芯内孔粗加工

型芯内孔同样涉及表面粗糙度要求，可选用白钢刀进行开粗加工，然后再选用硬质合金刀进行精加工。选择平面轮廓粗加工，层间走刀为螺旋，拐角过度为尖角，层间下刀为0.5mm。平底铣刀直径为Φ4mm，主轴转速为3000r/min，进给量为300mm/min，刀次为1，加工余量为0.2mm。

图4 粗加工刀路轨迹

图5 刀路轨迹

4.4 模具型芯内孔曲面粗加工

内孔曲面表面粗糙度要求高，加工时可选择参数线粗加工，走到方式为往复，遇干涉面抬到，系列限制曲面选择无，行距定义为0.5mm。球头铣刀直径为Φ4mm，主轴转速为3000r/min，进给量为300mm/min，背吃刀量为1mm，加工余量为0.2mm。

4.5 模具型芯外轮廓侧面、底面精加工

选择平面轮廓精加工，走到方式为往复，接近方式为圆弧切入切出，半径为5mm。平底铣刀直径为Φ10mm，主轴转速为4000r/min，进给量为300mm/min，切削深度为0.3mm，加工余量为0mm。其刀路轨迹如图9所示。此为模具型芯外轮廓精加工。然后再进行底面精加工，去除0.2mm的加工余量，其刀路轨迹如图5所示。

4.6 模具型芯内孔侧面、底面精加工

选择平面轮廓精加工，层间走刀为螺旋。平底铣刀直径为Φ4mm，主轴转速为4500r/min，进给量为300mm/min，切削深度为0.3mm，加工余量为0mm。此为模具型芯内孔精加工。然后再进行底面精加工，去除0.2mm的加工余量。

4.7 模具型芯曲面精加工

选择参数线精加工，走到方式为往复，遇干涉面抬到，系列限制曲面选择无，行距定义为0.2mm。选择球头铣刀，R8曲面球头铣刀直径为Φ8mm，主轴转速为4000r/min，进给量为300mm/min，其刀路轨迹如图6所示。R2曲面铣刀直径为Φ4mm，主轴转速为4500r/min，进给量为200mm/min，加工余量为0mm。其模拟仿真如图7所示。

图6 模拟仿真

图7 R8曲面刀路轨迹

至此，盖板模具型芯的数控加工程序编程完毕，并进一步在数控机床上完成零件的最后加工。

5 结束语

通过基于企业实际生产的盖板模具型芯数控加工等教学案例的设计开发与实践，实现了理实一体化的教学，能使学生适应企业的要求和企业标准，实现学校与企业培养人才的无缝对接。使学生能够真正地融入到任务中去，不仅提高了学生的实践动手能力，也提高了学生学习的兴趣。每次项目任务的完成，都增强了学生的体验感和获得感，促使学生激发自己的主观能动性，高效地进行各项技能训练，提高了课程的学习效率和质量。2015届数控专业的准毕业生数控考证通过率达84.5%，比2014届提高了8个百分点。