模具型芯的數控加工工藝淺析

模具的型芯和型腔往往具有各種自由曲面，非常適合在數控機床上進行加工。數控加工的工藝與普通加工工藝有較大區別。本文結合兒童產品裝飾物的模具型芯的數控加工工藝設計，分析和總結了模具數控加工的工藝特點，為模具的數控工藝設計提供了借鑒。

　　數控加工工藝是指采用數控機床加工零件時，所運用各種方法和技術手段的總和，應用于整個數控加工工藝過程。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、一次裝夾可以完成復雜曲面的加工等特點，所以，數控加工在模具制造行業的應用越來越廣泛，地位也越來越重要。數控工藝設計的好壞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、材料和人工的耗費，甚至直接影響加工的安全性。下面通過實例對典型模具成型零件的數控加工工藝進行分析。

　　一、產品分析

　　本文舉例的產品為一款兒童產品的裝飾物，材料為ABS。由該產品圖(圖1)可以看出，產品的結構比較簡單，表面平整，側面有半圓孔，頂部有多個圓孔。由于該產品是裝飾品，不屬于精密的結構件，故產品的外觀質量要求較高，尺寸公差要求不嚴格。

二、成型零件結構與分析

　　在獲得產品的實體造型或者工程圖后，其模具可以使用Pro/ENGINEER、NX或者MasterCAM中的CAD功能進行設計，設計出來的模具型芯如圖2所示。

　　該模具型芯具有以下特點：

　　(1)型芯毛坯尺寸為200×170×65mm，加工后尺寸為160.8×126.6×35.8mm，材料為S136鋼。

　　(2)型芯膠位高度為35.8mm，橢圓面與三角形面相交的位置圓角偏小，只有R1mm。這些位置用銑刀直接加工的話難度較大，可以利用放電加工達到要求。

　　由于產品的尺寸公差要求不高，所以可以對該型芯直接使用數控機床進行精加工。

　　三、工藝分析

　　數控加工工藝與傳統的加工工藝是有一定區別的。由于數控機床大多都不具備工藝處理能力，加工過程的每一細節都必須預先確定，加工按照編好的程序自動完成，因此, 必須在編程前對加工工藝做詳細的分析，并設計好相應的加工工序。

　　1.工藝基準選擇

　　數控加工多采用工序集中原則進行加工，因此，在選擇工藝基準時，應盡可能選擇合適的基準要素，減少裝夾次數，提高加工效率和加工精度;同時，選擇定位基準時，需參照圖紙的要求，使工藝基準與設計基準重合，減少因基準不重合帶來的誤差。

　　本例中，工件毛坯是經過磨削加工的長方體坯料，平行度、垂直度和尺寸精度都已得到保證，因此，可以選用長寬兩方向相對面作為水平方向(XY方向)的基準;選用底面作為高度方向(Z方向)的基準。同時在機床上找一對刀基準，以保證換刀后仍然可以準確地找到編程的高度基準，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，作為加工基準可以保證基準的準確性和前后的統一性。

　　2.裝夾方式的選擇

　　銑削加工時，工件的裝夾方式一般有采用壓板加螺栓裝夾、使用機用平口鉗裝夾和使用專用夾具裝夾等形式。模具型芯屬于單件訂單生產，一般不使用專用夾具;本模具型芯的尺寸為200×170×65mm，屬于小型工件，因此，選擇用機用平口鉗進行裝夾。

　　采用機用平口鉗裝夾時，要考慮到型芯的高度為35.8mm，因此，裝夾后毛坯頂面離平口鉗鉗口的高度應大于35.8mm，底面可用等高墊鐵墊起。

　　3.加工順序安排

　　在數控機床上加工的零件，一般按照工序集中的原則劃分工序，即每道工序應包括盡可能多的加工內容。工序劃分方法有按所用的刀具劃分、按安裝次數劃分、按粗精加工劃分或按加工部位劃分等。本例為模具型芯，屬于單件生產，故在安排加工順序時以工序集中為原則，以減少換刀次數，提高加工效率。

　　加工順序安排得是否合理，直接影響著加工質量，加工效率和加工成本。在選擇加工順序時，要根據毛坯情況和零件結構，結合零件的定位基準和裝夾方法，重點需考慮保證工件在加工過程中的剛性不受破壞，減少變形，保證加工質量。

　　本模具型芯的毛坯料為長方體，制品分型面加工切削量較大，必須先進行粗加工，然后再經過半精加工和精加工完成。加工完分型面后，再按順序精加工頂面、碰穿面和膠位。