導(dǎo)語：包裝盒模具數(shù)控加工分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：作為中等職業(yè)學(xué)校的一名數(shù)控專業(yè)教師，長期從事數(shù)控專業(yè)一線教學(xué)，鑒于學(xué)校的實(shí)際情況，目前在校企合作、對外加工上，開始了有益嘗試，成功地為企業(yè)試制和生產(chǎn)了一些模具與產(chǎn)品?，F(xiàn)以“紙質(zhì)內(nèi)包裝盒模具的數(shù)控加工”為典型實(shí)例做具體闡述，希望能為后續(xù)包裝盒模具的數(shù)控加工及應(yīng)用起到一定的借鑒和推廣作用。

關(guān)鍵詞：模具；數(shù)控加工；應(yīng)用

實(shí)例受“上海華同環(huán)保包裝制品公司”委托，利用學(xué)校的現(xiàn)有資源完成了一套紙質(zhì)內(nèi)包裝盒模具的數(shù)控加工，包括吸漿模、整形凸模、整形凹模及環(huán)保標(biāo)志壓模等。該包裝盒作為咖啡杯的內(nèi)包裝，一盒兩個，主要功能是提供內(nèi)裝物的固定和緩沖，以防止在運(yùn)輸途中受到?jīng)_撞和震動，并能回復(fù)到原來的形狀以提供進(jìn)一步的緩沖作用；產(chǎn)品材質(zhì)為紙，采用紙漿模塑工藝制成，具有質(zhì)輕、緩沖、阻燃、防潮、防靜電、吸附性好、廢棄物可降解、且可堆疊存放、大大減少運(yùn)輸存放空間等特點(diǎn)[1]。

1模具加工過程簡述-以整形凸模加工為例

本例模具加工的基本過程是，先由石膏進(jìn)行機(jī)加工得到鑄造凹模，再經(jīng)鑄造獲得整形凸模的毛坯，最后再通過機(jī)加工完成整形凸模加工的方法。在加工時，編程采用CAD/CAM軟件，且模具的CAD造型依靠SolidWorks完成，CAM過程采用了加工編程功能強(qiáng)大UGII軟件。由于模具上含有圓角等曲面，因此在普通機(jī)床上進(jìn)行加工是比較困難的[1]，結(jié)合我校的具體情況以及具體工藝參數(shù)，最終選用FANUC—0I數(shù)控銑床加工用于鑄造的石膏凹模與整形凸模。1.1整形凸模CAM加工過程1）CAVITYMILLD101.2Depth由于毛坯是鑄件，因此采用設(shè)置BlankDistance的方法，生成的加工刀路軌跡如圖1所示。2）CAVITYMILLD6R2粗加工后，可以采用參考刀具的方法（ReferenceTool：D10）進(jìn)行精加工，生成的精加工刀路軌跡如圖2所示，生成的平面刀路軌跡如圖3所示。圖2精加工鑄件加工刀路軌跡圖3平面加工刀路軌跡3）ZLEVELPROFILED4R1加工中采用了D4R1進(jìn)行刀補(bǔ)加工，加工時選擇局部曲面。生成的刀路軌跡如圖4所示，CAM加工完成后的模型，如圖5所示。1.2關(guān)于精加工時包裝盒精度的控制問題在精加工包裝盒時，刀具吃刀量的選擇與表面粗糙度有關(guān)[2]，在CAM軟件中一般提供了兩種參數(shù)控制表面粗糙度的方法，即：步距寬度（Stepover）和殘留高度(Scal-lop)。在加工中，當(dāng)采用步距寬度控制表面粗糙度時，步距寬度值越小，表面粗糙度值也越小，但加工路徑和加工時間將會大大延長，因此步距寬度值大小不宜設(shè)置得太低；所謂殘留高度[3]，是指數(shù)控加工中相鄰刀軌之間所殘留的未加工區(qū)域的高度情況，它的數(shù)值大小決定了加工表面的粗糙度情況，同時也決定了后續(xù)的拋光工作量的大小。因此，殘留高度是評價加工質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。對于曲面加工而言，多數(shù)情況下在曲面的不同區(qū)域有著不同的傾角，從而造成同樣的行距下殘留高度不同的情況。當(dāng)采用殘留高度指標(biāo)來控制表面粗糙度情況時，步距寬度也將會根據(jù)工件的形狀來自動進(jìn)行調(diào)整[4]。殘留高度和步距寬度的關(guān)系為：銑削平面時，H=R—R2-（L/2）2姨銑削斜面時，H′=R—R2-（L/2simθ）2姨可見相同的行距下，銑削斜面時的殘留高度H′大于銑削平面時的殘留高度H。同理，對于整形凹模、吸漿模、環(huán)保標(biāo)志壓模的加工方法同上，在此不再贅述。

2數(shù)控加工中出現(xiàn)的問題與對策

2.1采用IGES標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行模型數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時發(fā)生的問題由于模具的CAD造型是由SolidWorks完成的，而CAM采用UGII軟件，因此需要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換[5-6]，具體方法為：由SolidWorks完成CAD造型后，通過數(shù)據(jù)輸出接口，把造型文件按該軟件提供的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式IGES進(jìn)行保存；然后由UGII軟件通過數(shù)據(jù)輸入接口，選擇相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式IGES讀入造型文件[7]。目前，在微機(jī)以及工作站上用作數(shù)據(jù)交換的圖形文件，其標(biāo)準(zhǔn)主要為：AutoCAD系統(tǒng)中的DXF(DataExchangeFile)，美國國家標(biāo)準(zhǔn)IGES(InitialGraphicsExchangeSpecification)以及國際標(biāo)準(zhǔn)STEP(StandardfortheExchangeofProductmodeldata)。其中數(shù)據(jù)交換標(biāo)準(zhǔn)IGES在我國也作為國家推薦標(biāo)準(zhǔn)。然而，由于不同的軟件之間在具體的造型方法、過程及支持的交換標(biāo)準(zhǔn)程度有所差異，雖然在輸出、輸入采用了同一標(biāo)準(zhǔn)但在轉(zhuǎn)換過程中，也出現(xiàn)了一些問題，如丟失部分?jǐn)?shù)據(jù)及產(chǎn)生異常實(shí)體等[7]。當(dāng)出現(xiàn)這些情況時，就需要在CAM軟件中利用其CAD功能對模型進(jìn)行一些修正，以保證模型數(shù)據(jù)的完整和模型特征的不丟失；或者CAD軟件在按標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)格式IGES進(jìn)行輸出保存時，使用更高的版本，有時也是解決問題的一種途徑。2.2加工中發(fā)生的過切問題1）在采用D6R2（CavityREFD10方法）加工整形凹模的過程中，側(cè)壁處發(fā)生了過切，這種現(xiàn)象在軟件模擬加工時無法觀察到，但在實(shí)際加工中又無法避免，因此必須引起足夠的重視，以免造成嚴(yán)重后果[4]。特別是對于一些重要產(chǎn)品，正式加工前最好采用其他材料進(jìn)行試切削。這也說明過分依賴與相信CAM軟件的強(qiáng)大功能，有時會出大問題的。2）在本實(shí)例中出現(xiàn)的過切原因，應(yīng)當(dāng)是在Engage/Retract選項中，采取了previousplane跨越，故產(chǎn)生過切，改進(jìn)方法則是要改用clearanceplane跨越。3）在制作成型模具時，采用了平底刀與圓角銑刀，由于模具四周側(cè)壁具有固定的斜角，因此如果采用一定的錐度銑刀進(jìn)行加工，可以大大提高加工效率與加工質(zhì)量，UGNX3.0提供了加工時可以定義圓錐形銑刀的功能，給加工帶來了諸多方便。4）在進(jìn)行軟件后置處理時，為了能夠使CAM生成的程序在數(shù)控機(jī)床中順利執(zhí)行，應(yīng)當(dāng)使用定制的后處理文件，即myfanuc0i。在UG中提供了兩種后處理方法：GPM后處理與UGPOST后處理[8]。其中用圖形后處理模塊GPM（GraphicsPostprocessorModule）做后處理的方法要預(yù)先生成CLSF（刀位源文件CutterLocationSourceFile），這是一種舊式方法，需要定制MDFA文件，相當(dāng)于DOS方式下進(jìn)行。新版本的UG軟件提供了一種叫作UGPOST的后處理器，不需要CLSF和MDFA，可以直接利用操作導(dǎo)航工具中的操作生成NC程序，后處理的定制相對方便與容易，相當(dāng)于在Windows方式下進(jìn)行。需要注意的是：生成myfanuc0i后，要在文件template_post.dat中加入my-fanuc0i,${UGII_CAM_POST_DIR}myfanuc0i.tcl，${UGI-I_CAM_POST_DIR}myfanuc0i.def（文件template_post.dat的目錄為:C:\ProgramFiles\UGS\NX3.0\MACH\resource\postpro-cessor）即可在后置處理時看到已經(jīng)定義好的后處理文件。其中，處理后的部分程序如下：%N0010G90G17G00G54X0Y0N0020S2500M03N0030G00X7.022Y-62.091N0040G44Z5.H00107N0050Z3.N0060G01Z-.5F1000.N0070G3X1.278Y-59.09I-5.745J-3.999N0080G01X-1.222.....N0530X36.714Y18.889N0540G3X39.959Y24.498I-3.748J5.912N0550G00Z5.N0560M05N0570M30%5）在CAM程序傳輸時，程序在后置處理后，需要將得到的數(shù)控代碼傳輸?shù)綌?shù)控機(jī)床的程序存儲器中，然后去引導(dǎo)機(jī)床進(jìn)行加工[8]。由于CAM程序的容量要比手工編程大很多，故不能采用手工輸入的方法，目前大都采用DNC，利用串口RS232接口直接進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，這需要數(shù)控機(jī)床開通DNC功能，同時要有專門的軟件支持或利用CAM軟件本身具備的數(shù)據(jù)傳輸功能來實(shí)現(xiàn)。針對沒有開通DNC功能的機(jī)床，則無法進(jìn)行DNC傳輸，但可以嘗試?yán)么赗S232接口，實(shí)現(xiàn)計算機(jī)與數(shù)控機(jī)床的通訊，傳輸程序到數(shù)控機(jī)床的存儲器中，然后再進(jìn)行加工，或者把程序拷貝至CF卡，利用機(jī)床CF卡接口，傳輸程序到數(shù)控機(jī)床的存儲器中。6）在石膏材料的選用時要考慮其濕度的影響。特別是在選用石膏材料加工鑄造凹模時，其濕度一定要適當(dāng)。濕度太大時，加工時易斷裂，除屑不便；濕度太小時，加工時粉塵飛揚(yáng)，污染較大。

3結(jié)語

-關(guān)于校企合作的思考1）要重新認(rèn)識校企合作的重要性，尋找與學(xué)?，F(xiàn)有條件相當(dāng)?shù)暮献髌髽I(yè)，大力開拓校企合作，對職業(yè)教育———不管是職前還是職后都有著非常重要的意義。2）對現(xiàn)有的軟硬件在某些方面進(jìn)行升級與改造。服務(wù)的對象不同，要求也大不相同。傳統(tǒng)的學(xué)校概念，服務(wù)的對象是學(xué)生，現(xiàn)有的軟硬件基本符合要求；而要進(jìn)行校企合作，服務(wù)的對象則變成了企業(yè)，要進(jìn)行長久、有效的合作，必須對現(xiàn)有的軟硬件在某些方面進(jìn)行升級與改造，否則達(dá)不到企業(yè)的生產(chǎn)要求，校企合作也只能是嘗試而已。3）由于現(xiàn)場問題復(fù)雜多變，與教學(xué)上出現(xiàn)的問題不盡相同。因此，在進(jìn)行校企合作時，職業(yè)教師還要加強(qiáng)學(xué)習(xí)，要具備發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力。4）在進(jìn)行校企合作時，為了配合企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)程，職業(yè)教師還要做好長期吃苦耐勞的思想準(zhǔn)備。

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作者:張慶鋒 戴惠良 單位:1.上海市材料工程學(xué)校 2.東華大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院