Cimatron E 4.2對四缸噴氣管模具數(shù)控程序的優(yōu)化設(shè)計

1、     CimatronCAD/CAM 工件環(huán)境是特別針對模具行業(yè)設(shè)計開發(fā)的，它除了提供加工領(lǐng)域中全面的加工應(yīng)用，還為用戶提供代表當今最領(lǐng)先的加工技術(shù)-智能NC 。智能 NC 標志著 cimatron 在加工領(lǐng)域的重大技術(shù)突破。眾所周知高速精加工之前希望毛坯留量越均勻越好，雖然采用事后的刀具載荷分析與優(yōu)化可以避免由于留量過大而可能導致崩刀等事故的發(fā)生或影響零件的表面質(zhì)量，但若因零件表面出現(xiàn)大余量的地方很多，就必須多處都要進行低速切削這不僅影響了加工效率，也不成為高速銑削加工了，而且加工后的表面質(zhì)量也會受到很大的影響。這種技術(shù)的存在使得進行粗加工計算時系

2、統(tǒng)會在兩層之間查找過多余量并對這些部分進行自動的層間再加工（采用逐次等高法沿面光刀法等），從而使高速精加工之前得到一個余量非常理想的、均勻的零件表面。這種功能不僅對于高速銑而且就是對傳統(tǒng)的數(shù)控銑也可以減少粗加工及二次粗加工的大量時間。1 上模結(jié)構(gòu)特點及數(shù)控加工工藝設(shè)計MOTOROLA 的四缸電噴氣管模具共分上模、下模、上芯盒、下芯盒4 個部分。本文對上模的數(shù)控加工過程進行分析，對其進行優(yōu)化并設(shè)計數(shù)控加工程序。上模的內(nèi)部型腔結(jié)構(gòu)復雜，不但有斜面、錐面、斜孔，還有復雜的螺旋曲面，且分型面又有曲面和斜面過渡，如果采取傳統(tǒng)的加工方法，不但工藝復雜，而且可能產(chǎn)生過切和刀具碰撞現(xiàn)象，精度難以保證，上模圖如

3、圖1 所示。因此，根據(jù)上模的特點，擬定如圖2 所示工藝方案。 1.1 編程前的準備工作（1）在Cimatron E 4.2 的菜單下將四缸噴氣管模具文件導入，選取適當?shù)姆椒ㄐ扪a破損面。（2）從菜單中選擇工具-參數(shù)設(shè)定，取消使用進階工作模式的選項。（3）在New Tp Folder 菜單下根據(jù)實際情況，選取三軸數(shù)控銑削模式，以模具造型時的設(shè)計基準-型腔的中心設(shè)定加工基準坐標系。（4）選擇上模零件及毛坯類型，為后續(xù)加工及檢驗分析做好準備。在本文中選擇曲面和方形毛坯，把自動預覽前的方框勾上。1.2 上模工藝過程分析上模原來的加工工藝采用球刀加工，表面質(zhì)量不好，而且加工方案單一，加工時間長達

4、7 天。所以我們重新設(shè)定加工工藝，以減少加工時間，提高零件表面精度。（1） 選擇合適的工藝基準。上模具有2 個孔，且呈對角分布，因此選擇這兩個孔作為定位基準，由于這兩個孔已經(jīng)事先加工好，所以本次數(shù)控編程中不再加工。（2 ）上模的型面比較復雜，為了加工方便，將所有面分為4 類：結(jié)合面，直槽，型腔和槽。1. 3 數(shù)控程序優(yōu)化設(shè)計為適合高速銑削的要求， Cimatron E 4.2 在粗加工及精細加工方面具有豐富的走刀方法，包括曲面銑削、輪廓銑削、平行銑削等。根據(jù)上模各個型面的工藝特點，擬定以下加工流程：（1 ）粗加工數(shù)控程序設(shè)計粗加工刀具軌跡優(yōu)化的目的是提高毛坯除去效率，一般常采用高速等高分層、鉆

5、削排量或其它方式進行刀具軌跡的設(shè)計。加工平面A ，為了避免刀具產(chǎn)生過切，選擇平行銑削3D ，選用平行銑削是因為它采用平行掃描線的方式對由多張曲面構(gòu)成的模型進行加工，可以單向和雙向加工，加工效率較高。選擇Flat18 的端面銑刀，底面邊界線為輪廓線，表面A 為加工表面。設(shè)置刀具運動參數(shù)：在Approach & Retract （進刀與退刀）中選擇法向，并使用系統(tǒng)默認的進退刀輪廓值，為了避免刀具與毛坯相碰，使用絕對坐標。粗加工余量為2 mm ，公差0.5 mm 。在Z方向允許最大加工長度選項中，點選上模右端上角，數(shù)值改為40。設(shè)定機床參數(shù)：當工件的質(zhì)量要求能夠得到保證時，為提高生產(chǎn)效率，可

6、選擇較高的進給速度，在本次加工中選用300 mm/min 的進給速度1000r/min 的轉(zhuǎn)速。粗銑結(jié)合面C、 F ，選用Flat16 的端面銑刀，平行銑削，軟件對輪廓具有自動補差的功能。粗銑B、D 、H ，選用Flat10 的立式銑刀，選取量槽的邊界為輪廓線。粗銑型腔B 、E 、G ，選用環(huán)形銑削，F(xiàn)lat14的平頭銑刀。采用該方法可以同時對多張曲面進行加工，進刀軌跡是根據(jù)外輪廓的形狀由外向內(nèi)（或由內(nèi)向外）進行走刀，尤其適用于加工不同高度的平面，而且剩余的毛坯是比較均勻的，這對后面的半精加工和精加工來說是很有利的。通過CimatronE 4.2 的毛坯殘留知識技術(shù)，在進行環(huán)型銑削粗加工計算時

7、，系統(tǒng)會在兩層之間查找過多余量，并對這些部分進行自動的層間再加工，這樣就給后續(xù)加工留下了一個余量非常理想的、均勻的零件表面。（2 ）半精加工數(shù)控程序設(shè)計半精加工的方法、步驟、選取的輪廓線和加工面與粗加工相同，只是加工余量和粗糙度的選取不一樣。半精加工平面A 時選用，F(xiàn)lat10 的端面銑刀，把加工余量改為0.5 mm ，公差設(shè)為0.05 mm ，進給速度改為200 mm/min， 轉(zhuǎn)速改為1500 r/min。半精加工型腔B 、E 、G 時，選用Ball10 的球頭銑刀，并加入輪廓走刀，其它設(shè)置和粗加工基本一樣，加工得到的仿真圖也差不多。（3 ）精加工數(shù)控程序設(shè)計精加工刀具軌跡優(yōu)化的目的是提高

8、產(chǎn)品的加工精度可從定位基準的選擇加工方式走刀方式，這樣水平方向和豎直方向的型面都可以加工。在走刀方式上，為了保證得到高的表面精度，我們選擇牛鼻刀，在保證不過切、不發(fā)生刀具干涉的情況下，為了縮短加工時間，盡可能選用較大的刀具。這里用自定義的一把6 的牛鼻刀。精銑結(jié)合面C、 F ，先進行幾何設(shè)置，然后選擇運動參數(shù)，把進退刀改為法線方向，并把安全平面的內(nèi)部高度改為相對高度，這樣可以節(jié)省刀具空刀的路程，從而減少加工時間。精銑型腔B、 E 、G ，選用Ball6 的球頭銑刀，進給速度改為100 mm/min ，轉(zhuǎn)速改為2000 r/min。在精銑過程中將其圓角半徑定為0.5 mm ，并把裝夾的高度定為1

9、00 mm， 這樣可以有效地防止刀柄干涉。最后得到的仿真結(jié)果如圖3 所示。（4）清角加工建立新工序，選擇清加工程序 ，Along Contour（沿輪廓）/All Area on Surface （所有區(qū)域在曲面上），系統(tǒng)會自動分析出哪些區(qū)域是水平區(qū)域，哪些區(qū)域是垂直區(qū)域，在水平區(qū)域采用沿輪廓等距加工，平行切削加工或環(huán)型加工方式，對垂直區(qū)域采用等高線加工方式，實現(xiàn)垂直區(qū)域的拐角清理，系統(tǒng)會根據(jù)檢測進行自動調(diào)整。根據(jù)上模的特點，著重針對槽和型腔，其參數(shù)的設(shè)置和精加工相差不大，選用自動直徑為3 的牛鼻刀，其圓角半徑為0.5 mm。1. 4 模擬加工和檢驗分析通過把編程模擬加工結(jié)果與加工出的最終零件進行比較，以不同的顏色表示不同的偏差值，讓我們可以迅速知道加工結(jié)果、精度和質(zhì)量，查找過切和加工余量過大的部分，確定是否使用現(xiàn)有的程序命令或執(zhí)行補充加工，以達到最優(yōu)的加工結(jié)果，防止廢品的產(chǎn)生。1. 5 最終程序結(jié)果在得到正確的刀具程序后，點擊后處理的圖標，進入Post Process 導入所有工序，在目的文件夾中，選取一個輸出G 代碼。因為產(chǎn)生的代碼比較大，因為篇幅所限