cimatron e軟件在模具制造中的應(yīng)用

來源：塑膠五金網(wǎng)發(fā)布時間：2014-05-13 09:00:51點(diǎn)擊率：

　　本文以柜機(jī)面板注射模具數(shù)控加工為例，結(jié)合作者多年的注射模具加工經(jīng)驗(yàn)，精辟地介紹了Cimatron E軟件在模具加工中的應(yīng)用，希望對模具技術(shù)人員有一定的幫助和借鑒作用。

　　一、引言

　　Cimatron E的數(shù)控加工技術(shù)一直處于的地位，被世界普遍認(rèn)為是杰出的數(shù)控編程設(shè)計(jì)系統(tǒng)之一。它除了提供加工領(lǐng)域中全面的加工應(yīng)用，如數(shù)控銑削(2.5～5軸)、數(shù)控鉆孔、數(shù)控車、數(shù)控沖裁、數(shù)控線切割和電極設(shè)計(jì)等，還為用戶提供了代表當(dāng)今的加工技術(shù)-基于知識的加工、自動化NC和基于毛坯殘留知識三大技術(shù)為基礎(chǔ)的智能NC。智能NC標(biāo)志著Cimatron在加工領(lǐng)域的重大技術(shù)突破。智能NC方式為用戶實(shí)現(xiàn)了單擊一鍵即可完成NC加工。當(dāng)用戶每次完成了一個特定工作中的加工過程定義時，只要簡單地把該加工過程儲存為技術(shù)模板即可。下一次用戶若有加工工藝相似的零件要處理時，刀具軌跡會自動生成。毛坯殘留知識允許用戶在任何時間檢查實(shí)際的毛坯余量，用戶還可以針對自己的采用的加工策略和加工目的對加工軌跡進(jìn)行裁剪。毛坯殘留知識可以對照用戶新的幾何模型，調(diào)整刀具軌跡的生成，進(jìn)行刀具軌跡的優(yōu)化。優(yōu)化包括去除空走刀，自動調(diào)整進(jìn)給率，去除尖角來產(chǎn)生平緩的刀具運(yùn)動，或在夾頭干涉的情況下，自動分割刀具軌跡以避免干涉，自動建議新的加工刀具來加工未加工到的區(qū)域等。Cimatron提供了可靠而直觀的軌跡校驗(yàn)和仿真模似，支持每一加工工序或零件/毛坯的比較分析，它以彩色圖的形式顯示當(dāng)前加工結(jié)果及其余量，具有可視化的加工的仿真模擬功能強(qiáng)大，使用戶可以檢查加工過程的合理性與正確性，可以任意部切旋轉(zhuǎn)來觀察加工的結(jié)果，還可以進(jìn)行多達(dá)五軸仿真校驗(yàn)，定量分析，加工工時估算等等，用戶也可以手工單步檢查生成的刀具軌跡。Cinatron也為用戶提供了靈活方便的軌跡編輯，用戶可以對已有的刀具軌跡進(jìn)行拷貝：陣列拷貝和旋轉(zhuǎn)拷貝還可以用手工的方式對生成的刀具軌跡進(jìn)行方便而靈活的修改：刪除選擇的走刀步驟，裁減選擇的走刀步驟的增加用戶自己的指定走刀，對刀具軌跡進(jìn)行投影等。Cimatron為滿足對加工質(zhì)量、效率日益提高的要求提供了高速銑削技術(shù)，如NURBS插補(bǔ)G代碼，尖角部位的圓滿走刀，從外到內(nèi)的毛坯光滑環(huán)切，刀具載荷的分析與自動優(yōu)化等其他工具。

　　如圖1所示的面板是柜機(jī)的主要部件，是由復(fù)雜曲面組成，面板設(shè)計(jì)的好壞將直接影響到柜式空調(diào)器的外觀和產(chǎn)品質(zhì)量。采用Cimatron E5.0軟件建立面板的三維數(shù)據(jù)模型，以此為基礎(chǔ)進(jìn)行快速分模設(shè)計(jì)(Quick Split)及數(shù)控編程，然后將后置處理的程序傳送至數(shù)控機(jī)床上完成面板模具的實(shí)際加工。

　　二、工藝流程分析

　　柜機(jī)面板模具是生產(chǎn)高質(zhì)量柜式空調(diào)器的重要組成部分。由于柜機(jī)面板的外觀條件與裝配性能，對模具材料、內(nèi)在質(zhì)量和尺寸精度等都提出了嚴(yán)格的要求，制造難度很大。我司在充分吸收日本空調(diào)器模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)精華的基礎(chǔ)上經(jīng)過多年的開發(fā)研究，已擁有專業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)，并逐步成為蘇中地區(qū)重要的模具生產(chǎn)基地。

　　注射模具的加工工序一般分為為粗加工、半精加工和精加工等工序。根據(jù)柜機(jī)面板動定模芯的形狀及加工特性，二次加工的曲面精度要求很高，其定位基準(zhǔn)均為底座下平面，為了減少裝夾次數(shù)，縮短工時，二次加工需要全部在數(shù)控銑床或數(shù)控加工中心上進(jìn)行。在數(shù)控加工中，為了盡量減少輔助工時，要特別注意使用夾具來保證迅速完成加工零件的定位和夾緊過程。在加工中要盡量減少工件裝夾次數(shù)，在一次裝夾中，應(yīng)盡可能多地完成各個工序工步，為此，定位時要考慮便于各個表面都被加工的定位方式。以模芯下平面為定位基準(zhǔn)，可以方便地完成其他各個曲面的加工。

　　三、數(shù)控加工

　　Cimatron E5.0軟件具有強(qiáng)大的加工能力，而且也能讀取如UG、Pro/ENGINEER等其他軟件的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工。用CimatronNC模塊進(jìn)行數(shù)控加工自動智能化編程，其步驟如下：

　　(1)根據(jù)模型特點(diǎn)，擬訂加工工藝;

　　(2)進(jìn)行每步編程，確定加工方法以及刀具、進(jìn)給速度、刀間距等參數(shù)，生成刀具路徑，并進(jìn)行刀具路徑的模擬檢查;

　　(3)生成NC程序;

　　(4)C傳輸軟件將NC程序傳輸給相應(yīng)的數(shù)控機(jī)床;

　　(5)準(zhǔn)備好加工毛坯、刀具、夾具后在數(shù)控機(jī)床上加工。

　　下面以此模具的定模芯為例簡述其數(shù)控銑削加工過程：

　　面板注射模定模芯，其毛坯尺寸為1050mm×650mm×90mm，整體加工高度為50mm。整個模型采用Cimatron E5.0軟件加工模塊進(jìn)行數(shù)控加工，基準(zhǔn)角在右下角，用內(nèi)六角螺釘將四個方鐵塊固定于定模芯上，在實(shí)際加工時只需將這四個方鐵塊固定在機(jī)床工作臺上即可，其加工過程為：先粗加工整體外形→區(qū)部粗加工(清角)→半精加工成型曲面及四周相連曲面→精加工成型曲面及四周相連曲面→精加工墻角根部的方式。

　　1. 整體粗加工(WCUT)

　　使用D63(R8)玉米銑刀，采用3D體積塊螺旋加工方式(Volume Milling -Sipral Cut - 3D)，安全平面(CLEARANCE PLANE)為150mm，螺旋角(Ramp Angle)為5°，加工的大高度(Z)為90mm，加工的高度(Z-bottom)為40mm，切深(Down Step)為0.75 mm，步距(Side Step)為30 mm，粗加工余量(Part Surface Offset)為0.5 mm，加工精度(Part Surface Toleranc)為0.1mm，銑削方向(Milling Direction)為Climb Milling，切割方向(Cut Direction)為Inside Out，零件是否為開放零件(Open Part)為NO，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDLE_SPEED)為1000r/min，進(jìn)給速度(CUT_FEED)為1200mm/min。使用程序執(zhí)行(Exetute)功能，加工刀具軌跡如圖3所示。同時，對加工進(jìn)行仿真模擬(Simulation)檢查和過切檢查。整個定模芯的外形被銑出，符合工藝的要求。接著進(jìn)行后置處理(Post)，自動產(chǎn)生程序，送C加工中心進(jìn)行數(shù)控加工。

　　2. 區(qū)部粗加工(WCUT FINISH)

　　半精加工選用D24(R6)涂層鑲片銑刀，采用曲面銑削(Surface Milling， By Layers)的加工方式，安全平面(CLEARANCE PLANE)為150mm，加工的大高度(Z)為90mm，加工的高度(Z-bottom)為40mm，切深(Down Step)為0.45 mm，粗加工余量(Part Surface Offset)為0.4 mm，加工精度(Part Surface Toleranc)為0.1mm，銑削方向(Milling Direction)為Climb Milling，切割方向(Cut Direction)為Inside Out，零件是否為開放零件(Open Part)為NO，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDLE_SPEED)為1300r/min，進(jìn)給速度(CUT_FEED)為1000mm/min。使用程序執(zhí)行(Exetute)功能，加工刀具軌跡如圖4所示。同時，對加工進(jìn)行仿真模擬(Simulation)檢查和過切檢查。整個定模芯的的墻壁余量被去除大部分，為球刀加工做好準(zhǔn)備，符合工藝的要求。接著進(jìn)行后置處理(Post)，自動產(chǎn)生程序，送C加工中心進(jìn)行數(shù)控加工。

　　3. 半精加工(SRFPKT)

　　使用D16(R8)球頭銑刀，采用投影曲面銑削(Surface Milling， Parallel Cut)的加工方式，安全平面(CLEARANCE PLANE)為150mm，加工的大高度(Z)為90mm，加工的高度(Z-bottom)為40mm，步距(Side Step)為0.8 mm，粗加工余量(Part Surface Offset)為0.25 mm，加工精度(Part Surface Toleranc)為0.05mm，銑削方向(Cutter Direction)為Bidir，切割角(Milling at Angle)為45°，方向(Direction)為Both:Up&Down，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDLE_SPEED)為1500r/min，進(jìn)給速度(CUT_FEED)為900mm/min。使用程序執(zhí)行(Exetute)功能，加工刀具軌跡如圖5所示。同時，對加工進(jìn)行仿真模擬(Simulation)檢查和過切檢查。整個定模芯的的余量被去除大部分，為D10(R5)球刀加工做好準(zhǔn)備，符合工藝的要求。接著進(jìn)行后置處理(Post)，自動產(chǎn)生程序，送C加工中心進(jìn)行數(shù)控加工。

　　4. 精加工(SRFPKT)

　　使用D10(R5)球頭銑刀，采用投影曲面銑削(Surface Milling， Parallel Cut)的加工方式，安全平面(CLEARANCE PLANE)為150mm，加工的大高度(Z)為90mm，加工的高度(Z-bottom)為40mm，步距(Side Step)為0.2mm，粗加工余量(Part Surface Offset)為0mm，加工精度(Part Surface Toleranc)為0.01mm，銑削方向(Cutter Direction)為Bidir，切割角(Milling at Angle)為135°，方向(Direction)為Both:Up&Down，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDLE_SPEED)為1800r/min，進(jìn)給速度(CUT_FEED)為800mm/min。使用程序執(zhí)行(Exetute)功能，加工刀具軌跡如圖6所示。同時，對加工進(jìn)行仿真模擬(Simulation)檢查和過切檢查。整個定模芯的大部分范圍被精銑到位，符合工藝的要求。接著進(jìn)行后置處理(Post)，自動產(chǎn)生程序，送C加工中心進(jìn)行數(shù)控加工。

　　5. 精加工二(WCUT FINISH)

　　半精加工選用D20(R0.8)端銑刀，采用曲面銑削(Surface Milling， By Layers)的加工方式，安全平面(CLEARANCE PLANE)為150mm，加工的大高度(Z)為90mm，加工的高度(Z-bottom)為40mm，切深(Down Step)為0.45 mm，粗加工余量(Part Surface Offset)為0 mm，加工精度(Part Surface Toleranc)為0.01mm，銑削方向(Milling Direction)為Mixed Milling，切割方向(Cut Direction)為Inside Out，零件是否為開放零件(Open Part)為NO，主軸轉(zhuǎn)速(SPINDLE_SPEED)為1400r/min，進(jìn)給速度(CUT_FEED)為1000mm/min。使用程序執(zhí)行(Exetute)功能，加工刀具軌跡如圖7所示。同時，對加工進(jìn)行仿真模擬(Simulation)檢查和過切檢查。整個定模芯的的墻壁根部余量被去除，符合工藝的要求。接著進(jìn)行后置處理(Post)，自動產(chǎn)生程序，送C加工中心進(jìn)行數(shù)控加工。

　　四、結(jié)束語

　　在柜機(jī)面板模具的加工過程中，由于采用了Cimatron的數(shù)控加工技術(shù)，大大降低了人工設(shè)計(jì)和普通設(shè)備加工所造成的誤差，使銑床、電加工、鉗工、拋光的工作量和勞動強(qiáng)度大大減少，提高了模具的加工效率，縮短了模具的制造周期，也提高了模具的質(zhì)量，而且可以實(shí)現(xiàn)無圖加工，為企業(yè)帶來了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

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