型芯加工工艺论文

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1型芯工艺性分析

（1）过孔较多，共14处，多为矩形，零件与过孔配合公差为±0.02mm，型芯对边平行度、周边与底面垂直度要求较高。

（2）顶杆孔及镶件孔较多，顶杆孔、镶件孔、斜顶孔尺寸公差为+0.02+0.01mm，加工精度较高，最小孔径为1.20mm，孔深54mm，普通机床钻孔无法完成。

（3）最小凹圆角半径R0.5mm，最小倒角半径C0.5mm的型位面较多，且在型芯上的深度也较深，用铣刀加工难以保证加工尺寸。另有很多窄槽，槽宽最窄0.7mm，槽有直角，铣刀不能完全清根。

（4）斜顶杆通过孔滑配面表面粗糙度Ra0.4mm，型芯表面粗糙度Ra0.6mm，表面精度及尺寸精度要求较高，一般的铣削加工较难完成。

2型芯加工工艺设计

型芯加工是复杂的工艺过程，需要多工序的配合。镶件过孔精度较高，且含有直角，可采用慢走丝线切割加工，斜顶孔的加工也可采用慢走丝带锥度线切割。型芯加工采用超精铣削技术，选用合适的铣刀材料、刀具角度、设计合理走刀路线。顶杆孔直径最小1.2mm，深度超过56mm，麻花钻无法完成，顶杆孔及穿丝孔的加工采用放电穿孔机完成加工。根据加工要求拟定表1所示加工工艺路线。

3CNC加工设计

（1）定位基准选择。通过磨削加工的长方体坯料，平行度、垂直度、尺寸精度都已得到保证，可以选用长宽两方向相对面作为水平方向（X、Y方向）的基准；选用底面作为高度方向（Z方向）的基准。这些基准面在数控加工过程中不再加工，作为加工基准可以保证基准的准确性和前后的统一性。

（2）装夹。采用虎钳装夹，型芯顶面高于钳口至少30mm，底面用等高垫块垫起。

（3）精加工铣刀选择。采用含碳化钽TaC或碳化铌NbC的细颗粒或超细颗粒硬质合金刀片。由于该类刀片具有较好的抗热冲击性、抗塑性变形，较好的刃口强度、韧性和耐磨性；连续切削时，对温度的变化有较好的适应性，铣削时不易产生裂纹。为达到超精铣削的加工要求，所选用铣刀常采用机械加固的硬质合金可转位铣刀，使刀刃达到所要求的安装精度。为降低表面粗糙度值并在铣刀中加1~2个宽刃（宽刃指较宽的刀刃宽度，铣刀采用宽的刀刃，可提高加工表面质量）修光精切刀齿。

（4）数控加工方案。以高速铣削为代表的高速切削加工技术可改善模具零件表面加工质量，提高加工效率，降低加工成本。机床选用台湾佳群新一代GP系列高速立式加工中心，转速10000~12000r/min，进给速度40~50m/min。坯料为长方体，型芯正面加工切削量较大，必须先进行粗加工，再经过半精加工和精加工完成。

粗加工：

①选用12mm平底铣刀进行等高粗加工，铣去大部分的余料，留加工余量0.5mm；

②选用8R0.5的圆角铣刀进行二次粗加工，铣去第一次粗加工时内圆角部位留下的过多的余料，留加工余量0.3mm。半精加工选用4R0.2的圆角铣刀高速加工，进行内圆角位的清角，尽可能清掉内圆角位的余料以减少电加工的量。

精加工：

①切槽加工，型芯上有多处狭长窄槽，宽4.5mm窄槽一处，采用4mm立铣刀轮廓加工，宽0.8mm，深5.6mm窄槽多处，由于直径太小，采用电火花加工；

②选用8mm立铣刀精细平面部分，精铣到位；

③选用4mm球形铣刀进行曲面精加工，不留余量（加工到位）；

④选用0.8mm平底铣刀轨迹加工型芯上2处枕位线（枕位线宽约1mm），轨迹线加工3道环形槽；

⑤选用1R0.5球头铣刀高速精铣小曲面部分。

4编程刀路设计

高速加工过程中，应保持整个切削过程中的载荷平稳性，避免突然改变方向，在减少进给量或刀具停止时也要避免方向突变。走刀路径确定时，根据浅切削、小层深的分层原则，采用合理分层路线来实现加工的合理性与载荷的平稳性。在拐角处应增加圆弧走刀，防止拐角处速度矢量方向的突变，避免刀具载荷的急剧变化。

（1）型芯上的小圆角很多，为了减少电火花加工工作量，能用铣刀完成的小圆角尽量高速加工完成。圆角部位如果采用传统的等高线加工，则要求步距很小，否则加工时间很长，且加工的表面质量达不到要求。采用放射线刀路加工，既节省了加工时间，又保证了零件加工质量。

（2）图2中b处3道狭长环形槽，槽宽0.8mm，深1.2mm，底部无圆角，可采用0.8mm的平底立铣刀进行轨迹加工，由于空间小不能螺旋下刀，可以采用斜向下刀。

（3）图2中c处为一般性曲面，对于普通曲面，陡峭的地方适合等高线加工，平坦的地方适合投影加工，为防止切削载荷急剧变化，应用不同的方法把陡峭面与平坦面分开加工，既可提高切削速度，又可使零件表面粗糙度均匀。因此将上、下两部分曲面采用2个方向垂直的投影加工，达到表面粗糙度一致的目的。

（4）d处为型芯上凸出的一条枕位，前后各一条，底部无圆角，枕位宽不足0.8mm，可采用同一把刀具完成轨迹加工，刀路设计时应保证圆弧切入和切出。

（5）类似图2中e处的小曲面有3处，都位于侧壁位置，曲面凸出，不适宜用电火花加工。曲面大部分属陡峭曲面，少部分为平坦面，鉴于前期加工多为等高线加工，在精加工时几个小曲面采用不同方向的投影加工，保证加工面的表面粗糙度。

（6）型芯虎口位置共有4处，侧壁脱模斜度5°，此为配合面，对表面粗糙度有较高要求，采用等高线加工，圆弧切入和切出。

5结束语

型芯属于注射模中精密的零件，型芯的加工是一个系统的工艺过程，它不仅需要切削加工、热处理、电加工、钳工等一系列工序的配合，同时还需要优化的CNC加工方案。模具零件的CNC加工，越来越多的企业采用高速加工完成，为了达到高速加工的目的，提高主轴转速、降低切削负荷、减少刀具路径的转弯角度使其过渡更加圆滑等，这些都是需要重点研究的问题。在CNC刀路设计上，相邻两行刀具轨迹间附加圆弧转接，以形成光滑的侧向移刀。在空间双向切削加工中，采用空间圆弧移刀、空间内侧圆弧移刀、空间外侧圆弧移刀以及“高尔夫”式过渡移刀等多种延伸过渡形式。不同型面采用不同的刀路设计，既保证了刀具轨迹的平滑性，又有效避免了拐硬弯现象，合理的工艺处理及刀路设计是制造高精度模具零件的重要条件。

作者:胡光明罗杜宇宋志强单位:广东工程职业技术学院中国三江航天集团国营险峰机器厂