曾志芳

（東莞市機(jī)電工程學(xué)校，東莞 523846）

1 引言

企業(yè)對數(shù)控技術(shù)應(yīng)用專業(yè)人才的需求是多層次的，尤其是員工的綜合素質(zhì)。數(shù)控編程與加工是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的課程，其教學(xué)目的是提高學(xué)生的數(shù)控機(jī)床加工操作水平，提升學(xué)生的數(shù)控編程能力，提升培養(yǎng)學(xué)生適應(yīng)現(xiàn)代化企業(yè)數(shù)控加工的職業(yè)素養(yǎng)。目前的現(xiàn)狀是理論與實(shí)踐教學(xué)分開，這種教學(xué)模式與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)節(jié)沒有實(shí)現(xiàn)無縫對接，教學(xué)效果一直不盡人意。經(jīng)過在企業(yè)的跟崗實(shí)踐，逐漸采用基于生產(chǎn)過程的項(xiàng)目式教學(xué)。通過選取蓋板的模具型芯等典型的模具零件作為載體，模擬現(xiàn)代化企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程，完成模具零件圖樣分析、工藝分析、程序編寫、模具零件加工以及檢測到總結(jié)評價等任務(wù)。實(shí)現(xiàn)學(xué)生技能訓(xùn)練與企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程的無縫對接。

2 項(xiàng)目任務(wù)導(dǎo)入

我們以蓋板的模具型芯加工為例，通過蓋板的零件圖（見圖1）引出教學(xué)任務(wù)，分析圖紙尺寸，要求學(xué)生利用UG軟件完成零件三維造型，如圖2所示。并進(jìn)一步完成該零件的模具設(shè)計(jì)，如圖3所示，獲得蓋板的模具型芯零件圖，并保存為iges格式的文件，如圖3（b）所示，為數(shù)控加工編程做好準(zhǔn)備。

圖1 蓋板零件圖紙

圖2 蓋板三維模型

圖3 模具型芯型腔設(shè)計(jì)

3 數(shù)控加工工藝分析

蓋板的模具型芯尺寸為120×120×48mm的45鋼，外觀尺寸已經(jīng)符合基準(zhǔn)面要求。根據(jù)加工工藝先粗后精、先外后內(nèi)的原則，加工順序可按照：粗銑型芯外輪廓→粗銑型芯外輪廓R8曲面→粗銑型芯內(nèi)孔→粗銑型芯內(nèi)孔R2曲面→精銑型芯外輪廓側(cè)面→精銑型芯外輪廓底面→精銑型芯外輪廓R8曲面→精銑型芯內(nèi)孔側(cè)壁→精銑型芯內(nèi)孔底面→精銑型芯外輪廓R8曲面→精銑型芯內(nèi)孔R2曲面。粗加工時可選用高速鋼平底銑刀，精加工時選用硬質(zhì)合金平底銑刀，曲面加工選用硬質(zhì)合金球頭刀。

在本次任務(wù)中，粗加工時要求快速開粗，所以轉(zhuǎn)速不要過高，進(jìn)給量需要大些。精加工時，余量比較少，為滿足產(chǎn)品精度的要求，需要高轉(zhuǎn)速低進(jìn)給。其中對型芯的外輪廓和內(nèi)孔的尺寸公差均有較高的精度要求，同時先對所有輪廓進(jìn)行粗加工后再進(jìn)行精加工，這樣才能滿足產(chǎn)品的表面粗糙度要求。型芯的加工工藝卡如表1所示。

表1 機(jī)械加工工藝卡

4 模具型芯的數(shù)控編程

4.1 模具型芯外輪廓粗銑削加工

在加工型芯外輪廓時，為了快速去除余量，可選擇平面輪廓粗加工。走到方式為往復(fù)，通過順銑的方式進(jìn)行走刀，刀具接近方式為圓弧切入切出，切入半徑為5mm。平底銑刀直徑為Φ12mm，主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min，進(jìn)給量為500mm/min，切削深度為2mm，背吃刀量為3mm，保留側(cè)面、底面加工余量為0.2mm。

4.2 模具型芯外輪廓曲面粗加工

外輪廓曲面表面粗糙度要求較高，所有較高時，首先可以選用平底刀進(jìn)行粗加工，然后選用球頭刀進(jìn)行精加工。可選擇參數(shù)線粗加工。走到方式為往復(fù)，遇干涉面抬到，系列限制曲面選擇無，行距定義為1mm。平底銑刀直徑為Φ12mm，主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min，進(jìn)給量為500mm/min，背吃刀量為1mm，加工余量為0.2mm。其刀路軌跡如圖4所示。

4.3 模具型芯內(nèi)孔粗加工

型芯內(nèi)孔同樣涉及表面粗糙度要求，可選用白鋼刀進(jìn)行開粗加工，然后再選用硬質(zhì)合金刀進(jìn)行精加工。選擇平面輪廓粗加工，層間走刀為螺旋，拐角過度為尖角，層間下刀為0.5mm。平底銑刀直徑為Φ4mm，主軸轉(zhuǎn)速為3000r/min，進(jìn)給量為300mm/min，刀次為1，加工余量為0.2mm。

圖4 粗加工刀路軌跡

圖5 刀路軌跡

4.4 模具型芯內(nèi)孔曲面粗加工

內(nèi)孔曲面表面粗糙度要求高，加工時可選擇參數(shù)線粗加工，走到方式為往復(fù)，遇干涉面抬到，系列限制曲面選擇無，行距定義為0.5mm。球頭銑刀直徑為Φ4mm，主軸轉(zhuǎn)速為3000r/min，進(jìn)給量為300mm/min，背吃刀量為1mm，加工余量為0.2mm。

4.5 模具型芯外輪廓側(cè)面、底面精加工

選擇平面輪廓精加工，走到方式為往復(fù)，接近方式為圓弧切入切出，半徑為5mm。平底銑刀直徑為Φ10mm，主軸轉(zhuǎn)速為4000r/min，進(jìn)給量為300mm/min，切削深度為0.3mm，加工余量為0mm。其刀路軌跡如圖9所示。此為模具型芯外輪廓精加工。然后再進(jìn)行底面精加工，去除0.2mm的加工余量，其刀路軌跡如圖5所示。

4.6 模具型芯內(nèi)孔側(cè)面、底面精加工

選擇平面輪廓精加工，層間走刀為螺旋。平底銑刀直徑為Φ4mm，主軸轉(zhuǎn)速為4500r/min，進(jìn)給量為300mm/min，切削深度為0.3mm，加工余量為0mm。此為模具型芯內(nèi)孔精加工。然后再進(jìn)行底面精加工，去除0.2mm的加工余量。

4.7 模具型芯曲面精加工

選擇參數(shù)線精加工，走到方式為往復(fù)，遇干涉面抬到，系列限制曲面選擇無，行距定義為0.2mm。選擇球頭銑刀，R8曲面球頭銑刀直徑為Φ8mm，主軸轉(zhuǎn)速為4000r/min，進(jìn)給量為300mm/min，其刀路軌跡如圖6所示。R2曲面銑刀直徑為Φ4mm，主軸轉(zhuǎn)速為4500r/min，進(jìn)給量為200mm/min，加工余量為0mm。其模擬仿真如圖7所示。

圖6 模擬仿真

圖7 R8曲面刀路軌跡

至此，蓋板模具型芯的數(shù)控加工程序編程完畢，并進(jìn)一步在數(shù)控機(jī)床上完成零件的最后加工。

5 結(jié)束語

通過基于企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)的蓋板模具型芯數(shù)控加工等教學(xué)案例的設(shè)計(jì)開發(fā)與實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了理實(shí)一體化的教學(xué)，能使學(xué)生適應(yīng)企業(yè)的要求和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)學(xué)校與企業(yè)培養(yǎng)人才的無縫對接。使學(xué)生能夠真正地融入到任務(wù)中去，不僅提高了學(xué)生的實(shí)踐動手能力，也提高了學(xué)生學(xué)習(xí)的興趣。每次項(xiàng)目任務(wù)的完成，都增強(qiáng)了學(xué)生的體驗(yàn)感和獲得感，促使學(xué)生激發(fā)自己的主觀能動性，高效地進(jìn)行各項(xiàng)技能訓(xùn)練，提高了課程的學(xué)習(xí)效率和質(zhì)量。2015屆數(shù)控專業(yè)的準(zhǔn)畢業(yè)生數(shù)控考證通過率達(dá)84.5%，比2014屆提高了8個百分點(diǎn)。