基于Cimatron E的现代模具制造技术实例

1 引言

    在模具设计与制造技术发展的长河中，CAD/CAM技术是一个重要里程碑。工程技术人员能借助于计算机对产品结构、模具结构、成型工艺、数控加工及成本等进行设计和优化，进入到数字化、信息化的现代制造时代，显著缩短模具设计与制造周期，降低生产成本，提高产品质量。本文以型腔模具零件为例，介绍Cimatron E的现代模具制造的关键技术。

2 工艺规划

    如图1所示的模具型腔零件，需要对成型腔体部分及滑块槽进行加工。

    分析零件的外形可知其加工工艺大致为：先用磨床磨出型腔毛坯料6个面达到尺寸及精度要求，然后由加工中心进行腔体部分作粗加工，一些沟槽部分比较小，最后通过电火花成型。介于上述的分析，型腔编写数控加工程序工艺规划如表1所示，在实际的加工中，应根据用户使用的机床、刀具等因素而改变。

表1 数控加工工艺规划

3 创建数控加工程序

    进人编程系统，导人型腔零件，建立一个工件和一个毛坯，用于后续校验提供参考。根据上述工艺规划从刀具库中加载刀具，创建3轴加工的刀路轨迹。

    在Cimatron E加工策略中，体积铣主要用于粗加工；曲面铣主要用于半精加工和精加工；局部精细加工则是主要针对曲率较小的R角作清根处理；此外还有轮廓铣、钻孔等都分别适用于不同的加工策略。每种加工策略都会提供多种不同的走刀方式，用户可以根据实际加工情况选择最理想的策略。

3.1 创建粗加工程序

    选择“体积铣”中“粗环切”策略，选用φ16R4牛鼻刀。因为牛鼻刀的切削性能和切削刃强度都较好，且在效率方面远比同直径的球刀高。

图1 模具型腔零件

    在刀路参数框内定义参数，这些参数应根据刀具性能、机床性能、加工工艺、工件粗糙度值和精度要求、工件材质及热处理情况等多方面因素综合考虑，尤其是切深、切宽和曲面精度等参数，即参数表中的垂直步进、侧向步长和零件加工余量3个项目。

    刀路参数设置如下：为节约抬刀时间，设置垂直安全距离为5mm，螺旋下刀角度为50，精加工余量侧壁留0.3mm，底部余量留0.15mm。刀路轨迹设置固定垂直步进为1.5mm，侧向步长为9.6mm，以滑块槽的深度15.5mm作为设定限制z值参数，如图2所示，然后选择所有曲面。

图2 设置刀路轨迹参数

    在加工中切深、切宽、主轴转速和进给量是彼重要的参数，只有它们合理匹配，才能实现材料的最大去除率，同时保证稳定的切削状态和加工精度，因此要根据使用的机床，设置主轴转速和进给量。参数设置完成后，刀路计算结果如图3所示。