基于UG12.0的口罩刀模加工铣削策略探讨

0 引 言

N95口罩是通过口罩机将多层无纺布进行热压、折叠成型、超声波焊接、废料切除、耳带鼻梁条焊接等工序制造而成

。其中刀模是口罩机的关键零件，主要功能是按照预设形状将口罩从布料上切除，裁切控制整个口罩轮廓尺寸，生产所需规格的成品

。为保证合理的切断效果和较长的使用寿命，刀模刃口径向全跳动公差控制在0.02 mm，刃口宽度均匀度控制在0.1 mm

，这对刀模的制造工艺提出了更高的要求。现应用UG12.0对N95口罩刀模进行三维造型，分析刀模的结构特征和加工难点，选用合适的铣削策略，确定工艺方案并生成加工程序，在四轴数控加工中心加工验证。

由于浊音的激励信号具有准周期特征,能良好体现不同麦克风信号间的相关性,因此本文设计中仅选取语音信号的浊音段进行时延估计。利用浊音信号LPC预测增益明显高于清音信号的特点,本文选择用预测增益进行语音信号浊清音的简单判别。

1 刀模工艺分析

1.1 刀模结构特征

图1所示为N95口罩刀模结构，刃角为90°、高为2.25 mm、宽为1.5 mm的刃口设计在直径

75 mm的圆周上，呈左右对称包裹于轴上，包裹区域为切刀工作区域，用来切断已经压花成型5层布料，其展开图的形状就是整个口罩轮廓尺寸。刀模右边设计有键槽，用键连接传动齿轮，左右两端

30 mm处是安装滚动轴承，装配到压纹机构上

。

1.2 刀模加工难点

刀模材料为45#钢，需加工位置有：外圆面、键槽、方轴面、刀模刃口，整个刀模为机加工一体成形，加工难点如下。

屋顶的麻雀仍是那样繁多。太阳也照样暖和。山下有牧童在唱童谣，那是十年前的旧调：“秋夜长，秋风凉，谁家的孩儿没有娘，谁家的孩儿没有娘，……月亮满西窗。”

（5）点选编辑→曲面→整体变形，选择按曲面方法生成，选择绘制的刃口实体面为要变形的几何体，选择拉伸平面为基本曲面，选择

75 mm的轴面为控制曲面并点选法向，变形方向垂直于控制对象，即将刃口部分包裹在

75 mm的轴上，如图2所示。

（2）与滚动轴承配合要求转动灵活、平稳，

30 mm外圆面尺寸精度要求较高，同时还需保证两端同轴度，若同轴度偏差大，将导致工作不平稳，影响切断及使用寿命。

（3）刀模硬度要求在58～62 HRC，经热处理后硬度高，只能小量切削，存在刀具磨损快、效率低等问题，影响生产效益。

2 刀模加工工艺设计

多轴加工因具有加工效率高、加工周期短、加工表面质量好的优势在模具零件加工中得到广泛应用

，再结合刀模的结构特征和加工难点，确定如下加工方案。

（2）接着在

平面绘制截面拉伸方轴面，在

平面绘制截面拉伸键槽。

（2）数控车削加工。先加工两端中心孔，为后续工序磨削和铣削加工提供装夹及定位，接着车削刀模外形，单边留0.15 mm外磨余量。

这是本刊继2014年首次入选该《报告》后第二次入选。该《报告》基于学科与期刊特点构建了不同的期刊评价指标体系,对我国1291种人文社会科学期刊(2012年及以前创刊)、164种新刊(2013—2017年创刊或更名)及68种英文期刊进行了评价。

（3）根据技术要求，印花包裹于

75 mm的轴上，通过

75 mm的象限点创建平行

平面的基准面，在基准面上绘制刀模展开图，将绘制的图案拉伸成实体，接着对其倒角生成刃口。

杨伟民

研究表明，刀模粗加工采用层降加工，即每加工完一个切削深度，再继续下刀加工下一层深度。选择UG12.0中mill_multi-axis的多轴粗加工策略，设置刀具和切削参数，点选刀模内轮廓指定驱动底面，深度模式选择从底面偏置，切削类型选择跟随部件，切削模式选择往复；接着设置几何体，点选刃口内轮廓线指定空间范围；随后设置螺旋进刀方式，生成刀轨。用同样的方法设置刀模外轮廓刀轨，只需更改刀模外轮廓指定驱动底面、刃口外轮廓线指定空间范围环即可，如图5所示。

（5）热处理。保证材料硬度达到58～62 HRC。

（6）磨削加工。双顶尖精磨两轴承位置

30 mm尺寸及外形尺寸至图纸公差要求，保证同轴度公差及径向全跳动公差控制在0.02 mm。

试验田采用实收测产，每处理取3点，每点取67 m2实收测产，按14%标准水分计产。每处理中间取1行连续取20穗考种。

3 基于UG12.0的刀模铣削策略设计

刀模加工时间长，环节多，硬度和精度要求都较高

，在旋转轴上选择合适的四轴铣削策略铣削符合要求的刃口部分，是解决刀模加工难点的关键。

3.1 基于UG12.0刀模三维建模

N95口罩刀模三维建模的难点仍然是刃口部分，特别是因其需包裹在

75 mm的轴上。

（1）识读图纸，在

平面内绘制封闭截面并用旋转的方法生成台阶轴。

（1）下料。棒料尺寸为

85 mm×230 mm。

（3）数控铣削加工。精铣方轴面至要求尺寸。

（4）在基准面上通过

75 mm的象限点对称拉伸一个平面，平面的长度是pi*75/2。

形势任务在变，铁肩担当不改。以不怕丢“乌纱帽”的无私无畏、“功成不必在我”的宽广胸襟、“功成必定有我”的使命自觉，练就干事的真本领，拿出担当的硬举措，才能接好改革的接力棒，创造出无愧于前人的新光荣！

（1）刀模刃口截面尺寸小，精度要求高，径向全跳动公差控制在0.02 mm，以免太过锋利导致使用寿命短；宽度公差控制在0.1 mm，以免刃口宽度过大导致切断效果不良、效率低，且对全曲面均匀度要求较高，同样需将公差控制在0.1 mm。

3.2 选择工装夹具

为了减少装夹误差，尽可能在一次装夹中完成全部加工，考虑毛坯尺寸与两轴承位置的同轴度和

75 mm轴的全跳动公差，选用一夹一顶的常规装夹方法，如图3所示，打表找正毛坯。

“老头媳妇去世后，一般比老太太还可怜，很多自己不会做饭、洗衣，干不了家务，也不受儿子、媳妇欢迎”。 （C4,女，62岁）

3.3 加工内容分析

通过分析刀模各部分功能及加工要求可知，刀模分为刀模内轮廓、刀模外轮廓、刃口狭窄处、刃口轮廓、刃口倒角等区域进行加工，如图4所示。

（7）四轴铣削加工。精修刀模刃口至截面尺寸，保证刃口尺寸均匀，宽度公差和全曲面均匀度公差控制在0.1 mm。

3.4 刀具选择分析

通过分析零件图纸，刀模加工区域多，刃口部分轮廓复杂，刃口狭窄处间距小，粗加工综合考虑高效原则和保证残余余量均匀，选择

10 mm的立铣刀，通过测量刀模三维模型，刃口狭窄处间距仅为2 mm，根据刃口狭窄处的间距选择

1 mm的立铣刀进行二次粗加工；精加工考虑优质原则，刀模内、外轮廓根据最小曲率半径选择

6 mm的立铣刀，刃口轮廓选择

1 mm的立铣刀，刃口选择

6 mm的倒角刀。

3.5 粗铣策略选择分析

（4）四轴铣削加工。一夹一顶粗铣刀模内外轮廓，二次粗加工刃口狭窄处，再半精铣、精铣刀模内外轮廓，留0.15 mm的刃口部分精修余量。

其一，从实证的角度回答，巨灾对全球经济是否产生了显著影响？影响有多大？目前关于这方面的实证研究十分不足，且现有的研究中关注的均是所有等级自然灾害的综合影响，忽略了巨灾的特殊性.因巨灾强度大，造成的人员伤亡和财产损失多，灾害的影响范围广，且受灾地区的应对方式也会有所差别，所以其对经济系统的影响必然与普通自然灾害有所不同.

由于所选刀具无法在刃口狭窄处进刀，残留余量较多，需要进行二次粗加工，用同样的方法选择多轴粗加工策略，创建如图6所示刃口狭窄处轮廓线指定空间范围环即可生成刀轨。半精铣策略与粗加工策略一致，只是底面余量设置不同，为精铣留均匀余量。

3.6 精铣策略选择分析

（1）刀模内、外轮廓、刃口狭窄处精铣策略。精铣策略与粗铣、半精铣策略一致，只是切削刀具不同，对应的切削参数不同，底面余量为0，部件留0.15 mm的刃口部分精修余量，切削步距更小，生成的刀轨更密，表面质量更高，如图7所示。

（二）加大资金统筹使用力度，合理确定投资规模。基本建设所需资金属于财政支出，应当按照公共财政的支出原则统筹管理使用，防止资金使用分散化和低效益。应通过建立“政府领导、财政牵头、部门配合”的机制，逐步形成投向科学、结构合理、管理规范、运转高效的资金使用管理机制。就具体项目而言，按照“一个盘子进，一个口子出”的要求，以项目为中心，按照“渠道不乱、用途不变、统筹安排、形成合力”的基本要求，整合多渠道资金，集中力量办大事，并根据实际需要和财力可能，在项目决策审批之前合理确定基本建设投资规模。

（2）刃口内、外轮廓精铣策略。选择UG12.0中mill_multi-axis的外形轮廓铣策略，设置刀具和切削参数，点选刀模内轮廓指定底面，勾选自动壁，进刀矢量选择远离直线，编辑参数设置远离直线的指定矢量为

轴负方向和指定点为左端

30 mm处端面圆心，设置多重深度，生成内轮廓精铣刀轨，用同样的方法生成外轮廓精铣刀轨，如图8所示。

（3）刃口倒角精铣策略。选择UG12.0中的mill_multi-axis的可变轮廓铣策略，设置刀具与切削参数，选择曲线/点驱动方法，设置点选刃口倒角边为驱动几何体，定义切削方向，设置切削步长，投影矢量选择刀轴，刀轴采用远离直线的方法设置，设置圆弧进刀和退刀，生成刀轨，如图9所示。

4 刀模铣削策略的验证

选择VMC850L四轴数控加工中心试切验证铣削策略，得到的刀模试切件如图10所示。由此可知，基于UG12.0软件的多轴粗加工策略，避免了低版本UG和同类型软件需要复杂的缠绕后处理，编程方法简单，刀轨简洁可行，无碰撞和过切现象，能满足零件各项技术要求，解决了刀模刃口难加工的问题。

5 结束语

分析了N95口罩刀模的结构特征和加工难点，各部分功能及加工要求，选用四轴铣削加工方案，运用UG12.0软件分区域选择铣削策略，刀模内、外轮廓和刃口狭窄处选用多轴粗加工策略，刃口内、外轮廓选用外形轮廓铣策略，刃口倒角选用可变轮廓铣策略，生成的刀轨简洁，编程方法简单，解决了刀模的加工难点问题，降低了刀模的编程难度，缩短了加工辅助周期，提高了生产效率，对同类产品的加工具有指导意义。

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