型芯加工工藝論文

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1型芯工藝性分析

（1）過孔較多，共14處，多為矩形，零件與過孔配合公差為±0.02mm，型芯對邊平行度、周邊與底面垂直度要求較高。

（2）頂桿孔及鑲件孔較多，頂桿孔、鑲件孔、斜頂孔尺寸公差為+0.02+0.01mm，加工精度較高，最小孔徑為1.20mm，孔深54mm，普通機床鉆孔無法完成。

（3）最小凹圓角半徑R0.5mm，最小倒角半徑C0.5mm的型位面較多，且在型芯上的深度也較深，用銑刀加工難以保證加工尺寸。另有很多窄槽，槽寬最窄0.7mm，槽有直角，銑刀不能完全清根。

（4）斜頂桿通過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較高，一般的銑削加工較難完成。

2型芯加工工藝設計

型芯加工是復雜的工藝過程，需要多工序的配合。鑲件過孔精度較高，且含有直角，可采用慢走絲線切割加工，斜頂孔的加工也可采用慢走絲帶錐度線切割。型芯加工采用超精銑削技術，選用合適的銑刀材料、刀具角度、設計合理走刀路線。頂桿孔直徑最小1.2mm，深度超過56mm，麻花鉆無法完成，頂桿孔及穿絲孔的加工采用放電穿孔機完成加工。根據加工要求擬定表1所示加工工藝路線。

3CNC加工設計

（1）定位基準選擇。通過磨削加工的長方體坯料，平行度、垂直度、尺寸精度都已得到保證，可以選用長寬兩方向相對面作為水平方向（X、Y方向）的基準；選用底面作為高度方向（Z方向）的基準。這些基準面在數控加工過程中不再加工，作為加工基準可以保證基準的準確性和前后的統一性。

（2）裝夾。采用虎鉗裝夾，型芯頂面高于鉗口至少30mm，底面用等高墊塊墊起。

（3）精加工銑刀選擇。采用含碳化鉭TaC或碳化鈮NbC的細顆粒或超細顆粒硬質合金刀片。由于該類刀片具有較好的抗熱沖擊性、抗塑性變形，較好的刃口強度、韌性和耐磨性；連續切削時，對溫度的變化有較好的適應性，銑削時不易產生裂紋。為達到超精銑削的加工要求，所選用銑刀常采用機械加固的硬質合金可轉位銑刀，使刀刃達到所要求的安裝精度。為降低表面粗糙度值并在銑刀中加1~2個寬刃（寬刃指較寬的刀刃寬度，銑刀采用寬的刀刃，可提高加工表面質量）修光精切刀齒。

（4）數控加工方案。以高速銑削為代表的高速切削加工技術可改善模具零件表面加工質量，提高加工效率，降低加工成本。機床選用臺灣佳群新一代GP系列高速立式加工中心，轉速10000~12000r/min，進給速度40~50m/min。坯料為長方體，型芯正面加工切削量較大，必須先進行粗加工，再經過半精加工和精加工完成。

粗加工：

①選用12mm平底銑刀進行等高粗加工，銑去大部分的余料，留加工余量0.5mm；

②選用8R0.5的圓角銑刀進行二次粗加工，銑去第一次粗加工時內圓角部位留下的過多的余料，留加工余量0.3mm。半精加工選用4R0.2的圓角銑刀高速加工，進行內圓角位的清角，盡可能清掉內圓角位的余料以減少電加工的量。

精加工：

①切槽加工，型芯上有多處狹長窄槽，寬4.5mm窄槽一處，采用4mm立銑刀輪廓加工，寬0.8mm，深5.6mm窄槽多處，由于直徑太小，采用電火花加工；

②選用8mm立銑刀精細平面部分，精銑到位；

③選用4mm球形銑刀進行曲面精加工，不留余量（加工到位）；

④選用0.8mm平底銑刀軌跡加工型芯上2處枕位線（枕位線寬約1mm），軌跡線加工3道環形槽；

⑤選用1R0.5球頭銑刀高速精銑小曲面部分。

4編程刀路設計

高速加工過程中，應保持整個切削過程中的載荷平穩性，避免突然改變方向，在減少進給量或刀具停止時也要避免方向突變。走刀路徑確定時，根據淺切削、小層深的分層原則，采用合理分層路線來實現加工的合理性與載荷的平穩性。在拐角處應增加圓弧走刀，防止拐角處速度矢量方向的突變，避免刀具載荷的急劇變化。

（1）型芯上的小圓角很多，為了減少電火花加工工作量，能用銑刀完成的小圓角盡量高速加工完成。圓角部位如果采用傳統的等高線加工，則要求步距很小，否則加工時間很長，且加工的表面質量達不到要求。采用放射線刀路加工，既節省了加工時間，又保證了零件加工質量。

（2）圖2中b處3道狹長環形槽，槽寬0.8mm，深1.2mm，底部無圓角，可采用0.8mm的平底立銑刀進行軌跡加工，由于空間小不能螺旋下刀，可以采用斜向下刀。

（3）圖2中c處為一般性曲面，對于普通曲面，陡峭的地方適合等高線加工，平坦的地方適合投影加工，為防止切削載荷急劇變化，應用不同的方法把陡峭面與平坦面分開加工，既可提高切削速度，又可使零件表面粗糙度均勻。因此將上、下兩部分曲面采用2個方向垂直的投影加工，達到表面粗糙度一致的目的。

（4）d處為型芯上凸出的一條枕位，前后各一條，底部無圓角，枕位寬不足0.8mm，可采用同一把刀具完成軌跡加工，刀路設計時應保證圓弧切入和切出。

（5）類似圖2中e處的小曲面有3處，都位于側壁位置，曲面凸出，不適宜用電火花加工。曲面大部分屬陡峭曲面，少部分為平坦面，鑒于前期加工多為等高線加工，在精加工時幾個小曲面采用不同方向的投影加工，保證加工面的表面粗糙度。

（6）型芯虎口位置共有4處，側壁脫模斜度5°，此為配合面，對表面粗糙度有較高要求，采用等高線加工，圓弧切入和切出。

5結束語

型芯屬于注射模中精密的零件，型芯的加工是一個系統的工藝過程，它不僅需要切削加工、熱處理、電加工、鉗工等一系列工序的配合，同時還需要優化的CNC加工方案。模具零件的CNC加工，越來越多的企業采用高速加工完成，為了達到高速加工的目的，提高主軸轉速、降低切削負荷、減少刀具路徑的轉彎角度使其過渡更加圓滑等，這些都是需要重點研究的問題。在CNC刀路設計上，相鄰兩行刀具軌跡間附加圓弧轉接，以形成光滑的側向移刀。在空間雙向切削加工中，采用空間圓弧移刀、空間內側圓弧移刀、空間外側圓弧移刀以及“高爾夫”式過渡移刀等多種延伸過渡形式。不同型面采用不同的刀路設計，既保證了刀具軌跡的平滑性，又有效避免了拐硬彎現象，合理的工藝處理及刀路設計是制造高精度模具零件的重要條件。

作者:胡光明羅杜宇宋志強單位:廣東工程職業技術學院中國三江航天集團國營險峰機器廠