Cimatron E软件在模具制造中的应用

图1 柜机面板三维模型

二、工艺流程分析

柜机面板模具是生产高质量柜式空调器的重要组成部分。由于柜机面板的外观条件与装配性能，对模具材料、内在质量和尺寸精度等都提出了严格的要求，制造难度很大。我司在充分吸收日本空调器模具结构设计精华的基础上经过多年的开发研究，已拥有专业的生产技术，并逐步成为苏中地区重要的模具生产基地。

注射模具的加工工序一般分为为粗加工、半精加工和精加工等工序。根据柜机面板动定模芯的形状及加工特性，二次加工的曲面精度要求很高，其定位基准均为底座下平面，为了减少装夹次数，缩短工时，二次加工需要全部在数控铣床或数控加工中心上进行。在数控加工中，为了尽量减少辅助工时，要特别注意使用夹具来保证迅速完成加工零件的定位和夹紧过程。在加工中要尽量减少工件装夹次数，在一次装夹中，应尽可能多地完成各个工序工步，为此，定位时要考虑便于各个表面都被加工的定位方式。以模芯下平面为定位基准，可以方便地完成其他各个曲面的加工。 #p#分页标题#e#

三、数控加工

Cimatron E5.0软件具有强大的加工能力，而且也能读取如UG、Pro/ENGINEER等其他软件的数据进行加工。用CimatronNC模块进行数控加工自动智能化编程，其步骤如下：

(1)根据模型特点，拟订加工工艺；
(2)进行每步编程，确定加工方法以及刀具、进给速度、刀间距等参数，生成刀具路径，并进行刀具路径的模拟检查；
(3)生成NC程序；
(4)用CNC传输软件将NC程序传输给相应的数控机床；
(5)准备好加工毛坯、刀具、夹具后在数控机床上加工。

下面以此模具的定模芯为例简述其数控铣削加工过程：

图2 面板注射模定模芯（包含四个方压板）

如图2所示为面板注射模定模芯，其毛坯尺寸为1050mm×650mm×90mm，整体加工高度为50mm。整个模型采用Cimatron E5.0软件加工模块进行数控加工，基准角在右下角，用内六角螺钉将四个方铁块固定于定模芯上，在实际加工时只需将这四个方铁块固定在机床工作台上即可，其加工过程为：先粗加工整体外形→区部粗加工（清角）→半精加工成型曲面及四周相连曲面→精加工成型曲面及四周相连曲面→精加工墙角根部的方式。

1. 整体粗加工（WCUT）

使用D63（R8）玉米铣刀，采用3D体积块螺旋加工方式（Volume Milling -Sipral Cut - 3D），安全平面（CLEARANCE PLANE）为150mm，螺旋角（Ramp Angle）为5°，加工的最大高度（Z-top）为90mm，加工的最低高度（Z-bottom）为40mm，切深(Down Step)为0.75 mm，步距(Side Step)为30 mm，粗加工余量（Part Surface Offset）为0.5 mm，加工精度（Part Surface Toleranc）为0.1mm，铣削方向（Milling Direction）为Climb Milling，切割方向（Cut Direction）为Inside Out，零件是否为开放零件（Open Part）为NO，主轴转速（SPINDLE_SPEED）为1000r/min，进给速度(CUT_FEED)为1200mm/min。使用程序执行（Exetute）功能，加工刀具轨迹如图3所示。同时，对加工进行仿真模拟（Simulation）检查和过切检查。整个定模芯的外形被铣出，符合工艺的要求。接着进行后置处理(Post)，自动产生程序，送至CNC加工中心进行数控加工。

图3 粗加工整体外形

2. 区部粗加工(WCUT FINISH)

半精加工选用D24（R6）涂层镶片铣刀，采用曲面铣削(Surface Milling， By Layers)的加工方式，安全平面（CLEARANCE PLANE）为150mm，加工的最大高度（Z-top）为90mm，加工的最低高度（Z-bottom）为40mm，切深(Down Step)为0.45 mm，粗加工余量（Part Surface Offset）为0.4 mm，加工精度（Part Surface Toleranc）为0.1mm，铣削方向（Milling Direction）为Climb Milling，切割方向（Cut Direction）为Inside Out，零件是否为开放零件（Open Part）为NO，主轴转速（SPINDLE_SPEED）为1300r/min，进给速度(CUT_FEED)为1000mm/min。使用程序执行（Exetute）功能，加工刀具轨迹如图4所示。同时，对加工进行仿真模拟（Simulation）检查和过切检查。整个定模芯的的墙壁余量被去除大部分，为球刀加工做好准备，符合工艺的要求。接着进行后置处理(Post)，自动产生程序，送至CNC加工中心进行数控加工。

图4 区部粗加工

图5 半精加工分型面

4. 精加工(SRFPKT)

使用D10（R5）球头铣刀，采用投影曲面铣削(Surface Milling， Parallel Cut)的加工方式，安全平面（CLEARANCE PLANE）为150mm，加工的最大高度（Z-top）为90mm，加工的最低高度（Z-bottom）为40mm，步距(Side Step)为0.2mm，粗加工余量（Part Surface Offset）为0mm，加工精度（Part Surface Toleranc）为0.01mm，铣削方向（Cutter Direction）为Bidir，切割角（Milling at Angle）为135°，方向（Direction）为Both:Up&Down，主轴转速（SPINDLE_SPEED）为1800r/min，进给速度(CUT_FEED)为800mm/min。使用程序执行（Exetute）功能，加工刀具轨迹如图6所示。同时，对加工进行仿真模拟（Simulation）检查和过切检查。整个定模芯的大部分范围被精铣到位，符合工艺的要求。接着进行后置处理(Post)，自动产生程序，送至CNC加工中心进行数控加工。

图6 精加工分型面

5. 精加工二(WCUT FINISH)

半精加工选用D20（R0.8）端铣刀，采用曲面铣削(Surface Milling， By Layers)的加工方式，安全平面（CLEARANCE PLANE）为150mm，加工的最大高度（Z-top）为90mm，加工的最低高度（Z-bottom）为40mm，切深(Down Step)为0.45 mm，粗加工余量（Part Surface Offset）为0 mm，加工精度（Part Surface Toleranc）为0.01mm，铣削方向（Milling Direction）为Mixed Milling，切割方向（Cut Direction）为Inside Out，零件是否为开放零件（Open Part）为NO，主轴转速（SPINDLE_SPEED）为1400r/min，进给速度(CUT_FEED)为1000mm/min。使用程序执行（Exetute）功能，加工刀具轨迹如图7所示。同时，对加工进行仿真模拟（Simulation）检查和过切检查。整个定模芯的的墙壁根部余量被去除，符合工艺的要求。接着进行后置处理(Post)，自动产生程序，送至CNC加工中心进行数控加工。

图7 清角加工

四、结束语

在柜机面板模具的加工过程中，由于采用了Cimatron的数控加工技术，大大降低了人工设计和普通设备加工所造成的误差，使铣床、电加工、钳工、抛光的工作量和劳动强度大大减少，提高了模具的加工效率，缩短了模具的制造周期，也提高了模具的质量，而且可以实现无图加工，为企业带来了良好的经济效益。