CimatronE編程技術(shù)在模具加工的運(yùn)用

胡濱鎧，林明山

（漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械與自動(dòng)化工程系，福建 漳州 363000）

CimatronE編程技術(shù)在模具加工的運(yùn)用

胡濱鎧，林明山

（漳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)械與自動(dòng)化工程系，福建 漳州 363000）

以模具型腔零件為例，借助Cimatron E軟件進(jìn)行編程，介紹加工工藝的分析和制定以及加工過(guò)程程序的編制及注意事項(xiàng)，最后進(jìn)行模擬仿真以及G代碼的輸出，整個(gè)過(guò)程實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化加工，具有一定的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于相關(guān)模具的加工具一定的借鑒作用。

型腔零件；Cimatron E；模具加工

引言

隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，尤其是計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展及其在設(shè)計(jì)與制造領(lǐng)域的應(yīng)用，使得很多高科技產(chǎn)品不斷地向著多功能、高性能及其智能化的方向發(fā)展，為了適應(yīng)這一節(jié)奏，這對(duì)模具設(shè)計(jì)與制造技術(shù)提出更快、更高效等要求。Cimatron E是一款使用較為廣泛的CAD/CAM軟件，其應(yīng)用在模具設(shè)計(jì)和加工方面處于世界領(lǐng)先水平，工程人員能借助于計(jì)算機(jī)軟件快捷對(duì)產(chǎn)品的成型工藝和數(shù)控加工等進(jìn)行設(shè)計(jì)和優(yōu)化，大幅度縮短了模具設(shè)計(jì)與制造周期，提高了模具加工質(zhì)量和和高精密復(fù)雜模具加工的可能性［1］，同時(shí)促使產(chǎn)品不斷的更新?lián)Q代。用Cimatron E進(jìn)行加工其主要步驟包括擬定加工工藝、確定加工方法、刀具和進(jìn)給速度等參數(shù)，生成刀路軌跡及模擬檢查、加工仿真、后置處理等。本文以模具型腔零件為例介紹Cimatron E編程技術(shù)在模具加工中的應(yīng)用。

1　零件加工工藝分析

圖1所示為客戶(hù)提供的塑料工件，邊界盒尺寸為128.492×85.014×25.000 mm3，通過(guò)模具設(shè)計(jì)得到如圖2所示的尺寸為230×180×50 mm3模具型腔零件。借助Cimatron E對(duì)型腔零件進(jìn)行數(shù)控編程加工，其中所使用的毛坯材料六面已磨削加工至所需尺寸。從圖2左圖中可知，塑件內(nèi)部結(jié)構(gòu)中存在外徑和孤島尺寸較小的，這些結(jié)構(gòu)在加工時(shí)需要采用特種加工如線切割或者電火花。因此，這些部位在開(kāi)始編程之前，需借助CimatronE進(jìn)行快速補(bǔ)面，處理結(jié)果如圖2右圖。

圖1　塑料工件　

圖2　塑件內(nèi)部結(jié)構(gòu)

2　NC加工工藝設(shè)計(jì)

Cimatron E在編寫(xiě)NC程序之前，首先做好工藝設(shè)計(jì)。分析該塑件的外型可知其加工工藝為“粗加工→精加工→角落精銑”，具體如表1所示。

表1　加工工藝表

3　NC編程

3.1啟動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)入NC加工環(huán)境，加載模型。需注意的是當(dāng)前坐標(biāo)系的Z軸正方向和所需方向相同。若相反需通過(guò)單擊左側(cè)特征向?qū)нM(jìn)行修改，如圖3所示。

圖3　模型坐標(biāo)系　

圖4　安全高度

3.2加載刀具。根據(jù)表1的工藝規(guī)劃從刀具庫(kù)加載相應(yīng)刀具。所加載的刀具長(zhǎng)度可能不符合我們的要求，需要手工修改。一些小直徑刀具可能太短，會(huì)導(dǎo)致加工時(shí)夾頭與工件干涉，需要特別注意。設(shè)置刀具類(lèi)型為3軸，刀路坐標(biāo)為MODEL，Z安全平面為50［2］。

3.3創(chuàng)建毛坯，設(shè)置毛坯類(lèi)型為“限制盒”，其他接受默認(rèn)設(shè)置。目的是保證加工過(guò)程刀具始終與材料接觸，不會(huì)有空走刀現(xiàn)象，避免浪費(fèi)加工時(shí)間。

3.4設(shè)置刀路軌跡，在Cimatron中，管理好刀路軌跡就可以很方便的管理零件的加工程序，使整個(gè)加工工藝過(guò)程清晰明了。

3.5創(chuàng)建新程序

（1）點(diǎn)擊向?qū)Чぞ邨l的創(chuàng)建程序圖標(biāo)，進(jìn)入【程序管理器】對(duì)話框。在主選擇欄里選擇【2.5軸】，在子選擇欄里選擇【型腔-平行銑削】。

（2）設(shè)置安全平面，將【內(nèi)部安全高度】設(shè)置為優(yōu)化，如圖4所示。

（3）設(shè)置進(jìn)刀和退刀點(diǎn)選擇自動(dòng)，留1mm的緩刀距離。

（4）設(shè)置刀路軌跡選項(xiàng)里的參數(shù)為如圖5所示。

圖5　刀路軌跡參數(shù)

圖6　機(jī)床參數(shù)

（5）設(shè)置刀具和卡頭，點(diǎn)擊刀具和卡頭欄目右側(cè)的刀具名稱(chēng)按鈕，選擇已加載的D16刀具。

（6）設(shè)定機(jī)床參數(shù)，如圖6所示。

（7）設(shè)定零件，設(shè)定零件欄目里的各選項(xiàng)，輪廓選擇最大輪廓線。

（8）保存并計(jì)算生成刀路。

3.6依上面步驟，繼續(xù)創(chuàng)建兩條【體積銑-環(huán)繞粗銑】的刀路程序

（1）第一道采用螺旋進(jìn)刀，刀具選擇FLAT16-H，留0.5mm余量用于半精加工，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速1000rpm，進(jìn)給量350mm/min，，切削速度50m/min，固定垂直步距2mm，設(shè)定加工區(qū)域，保存并計(jì)算刀路。

（2）第二道刀具選擇FLAT10-H，留0.15mm余量用于精加工，切削速度30m/min，固定垂直步距0.5mm，其余參數(shù)同上一道程序，加工結(jié)果如圖7所示。

圖7　粗加工結(jié)果　

圖8　局部加工結(jié)果

3.7創(chuàng)建【局部銑】—【零件曲面三軸】這兩條刀路

曲面Z向進(jìn)刀，選擇BALL08-H，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速1000rpm，進(jìn)給量350mm/min，切削速度25m/min，最大3D側(cè)向步距0.15mm，分別保存并計(jì)算刀路結(jié)果如圖8所示。

3.8創(chuàng)建【2.5軸】—【開(kāi)放輪廓】這兩條刀路，參數(shù)均是相切進(jìn)/退刀，均選擇FLAT16-H，切削速度50m/min，下切步距1mm，零件欄目設(shè)定加工區(qū)域不一樣，其余參數(shù)不變，如圖9所示，分別保存并計(jì)算刀路。

3.9創(chuàng)建一條新的刀路程序，【曲面銑】—【根據(jù)角度精銑】這條刀路

該條刀路參數(shù)自動(dòng)進(jìn)刀，刀具選擇BALL08-H，切削速度25m/min，平坦和陡峭區(qū)域下切步距均為0.2mm，零件欄目選擇如圖所示10的紅色部分曲面，黃色部分曲面為檢查曲面，其余參數(shù)不變。

3.10檢查殘留毛坯

點(diǎn)擊殘留毛坯圖標(biāo)，出現(xiàn)如圖11所示對(duì)話框，單擊燈泡圖標(biāo)，顯示出剩余未加工的區(qū)域。

3.11隱藏上述這條刀路程序，再創(chuàng)建一條程序?yàn)椤厩褰倾娤鳌俊厩甯姟?/p>

該刀路參數(shù)采用垂直進(jìn)刀，選擇BALL06-H，切削速度18m/min，平坦和陡峭區(qū)域下切步距均為0.2mm，零件欄目選擇的各項(xiàng)圖素與上一條刀路程序完全相同，這條刀路主要是對(duì)上一條刀路角落所殘留的坯料進(jìn)行補(bǔ)充加工，其余參數(shù)不變。至此，所有的加工程序都完成了。

3.12仿真模擬

可以通過(guò)【殘留毛坯仿真】預(yù)覽最后一道工序的結(jié)果。最終仿真結(jié)果如圖12所示。

3.13后置處理

所有設(shè)置的刀路程序轉(zhuǎn)化為數(shù)控機(jī)床可以識(shí)別的代碼，最終傳送加工程序到機(jī)床進(jìn)行加工。必須注意的是，在同等切削條件下，有些剛性較差的機(jī)床，可能會(huì)發(fā)生顫振。這就可能損壞刀具，特別是細(xì)小的刀具很容易斷裂，因此，必須根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給量。

圖9　開(kāi)放銑加工區(qū)域　

圖10　角度銑加工區(qū)域

圖11　殘余毛坯檢查　

圖12　最終仿真結(jié)果

4　小結(jié)

塑料模具基于本身的特性如要求高質(zhì)量、高精密等，其加工難度就不容小覷，因此本文采用了Cimatron的編程技術(shù)，極大降低了人工設(shè)計(jì)和普通設(shè)備加工所造成的誤差［3］，使銑床和各種特種加工的工作量和勞動(dòng)強(qiáng)度大為減少，提高了加工效率和質(zhì)量，縮短了制造周期，而且可以實(shí)現(xiàn)無(wú)紙化加工，本例模具型芯零件通過(guò)上述編程加工后，零件的尺寸及精度經(jīng)檢驗(yàn)符合客戶(hù)要求，不僅為企業(yè)帶來(lái)了良好的經(jīng)濟(jì)效益，也為相關(guān)模具的加工提供了一定的借鑒作用。

[1］鄭興睿.CAD/CAM在高精密復(fù)雜模具設(shè)計(jì)與制造中的應(yīng)用[D].云南：昆明理工大學(xué)，2013.

[2］林明山.Cimatron E模具設(shè)計(jì)與數(shù)控加工實(shí)用教程[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.

[3］張曉陸.Cimatron E軟件在模具制造中的應(yīng)用[J].CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2006(5)：96-98.

（責(zé)任編輯：季 平）

The use of Cimatron E programming technology in mold processing

HU Bin-kai，LIN Ming-shan
（Department of Mechanical Engineering and Automation，Zhangzhou Institute of Technology，Zhangzhou，F(xiàn)ujian 363000，China）

As the cavity parts an example，using the Cimatron E programming software，introduces the analysis and development of process planning，and matters needing attention，finally the G-code simulating and outputting，the whole process to achieve paperless processing，which not only brings certain economic benefits for the enterprise，but also has a certain reference for related mold processing.

the cavity parts；Cimatron E；mold processing

TG659

A

1673-1417（2015）01-0007-05

10.13908/j.cnki.issn1673-1417.2015.01.0002

2015-01-15

胡濱鎧（1983-），男，福建漳州人，助教，工程師，碩士，主要從事機(jī)械、模具設(shè)計(jì)與制造的科研與教學(xué)。