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Cimatron E在衣服架模具动模加工中的应用 |
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作者：思美创（北京）科技有限公司 |
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Cimatron软件是一种综合的CAD/CAM软件，最初用于以色列早期的幼狮战斗机生产中。经过25年的发展，Cimatron软件现可以为工模具生产行业从最初数据到产品交付的整个过程提供无缝连接的一体化解决方案，多年来一直在工、模具行业处于领先水平。2007年4月E8.0版本的成功问世，更加巩固了这一领导地位。
本文主要从衣服架模具加工主要信息、Cimatron软件解决方案、衣服架模具加工结果和Cimatron模具加工总结等几个方面来介绍衣服架模具动模的加工过程，从中可以了解到Cimatron E8.0软件的一些加工特点。
主要加工信息
图1所示是衣服架模具动模的三维模型，这是典型的一模两件模具。其中，绿色部分是形成衣服架的工作面。该三维模型的设计是通过使用Cimatron E8.0软件的分模模块工具来完成的。
图1 衣服架模具动模三维模型
该衣服架动模的最大尺寸为600mm×600mm×98mm，毛坯尺寸为604mm×604mm×98.5mm，采用材质为P20的钢材，模具毛坯材料的硬度为HRC35-38。要求模具的工作面尺寸公差等级为IT07，要求达到的表面光洁度为：工作面Ra1.6，其余Ra3.2。
该模具的生产要求是：除底面和图中显示的吊装孔已经加工完成外，其余的模具面则要求一次装夹加工完成，加工工期为2天。所使用的设备是立式进口高性能加工中心，即Fanuc 18M数控系统。
Cimatron软件解决方案
1、编程事先分析
使用Cimatron E8.0提供的工艺事先分析工具可以对较复杂的模具零件提供快速选择刀具和制定加工策略的解决方案。最常用的是曲面曲率分析，拔模方向分析等，可以对凹面最小加工圆角、各面拔模角度进行自动计算。
（1） 最小加工圆角计算
图2是曲率分析界面，编程者可以从此图中获知最小加工凹面圆角为R4.03，也就是说，在后续选择清根刀具时直径不应超过Ф8。
图2 最小凹面加工圆角自动分析
（2） 拔模角度分析
图3是对各面拔模角度的分析，从图中可以很直观地读出零度面和其它面的角度范围，以便于制定工艺。
2、编程过程制定
从模具的三维模型可以看出，所加工的产品非常复杂，既有曲面又有直面。为了提高工作效率，可采用2.5轴和3轴混合的加工策略，包括设计毛坯，设计侧壁粗、精加工程序，设计分模面粗、精加工程序，设计角落清根程序等过程。
（1） 毛坯设计
所需的毛坯规格是604mm×604mm×98.5mm，图4是设计的毛坯界面，它给出了毛坯的尺寸及所在参考坐标系的位置。
图4 毛坯设计
（2） 侧壁和平台加工程序设计
侧壁和平台是拔模角度分析界面中的蓝色直面，可采用2.5轴策略编制加工程序。为了满足加工的精度要求，分为粗加工和精加工来进行编制。
（3）分模面（工作面）加工程序设计
一般，软件的加工功能直接决定了模具的加工效率和质量。该分模面含有很多曲面，是加工中的难点。其具体程序编制过程如下：
第一步，粗加工程序设计。采用Cimatron E8.0的环切工艺，刀具可以自动从外部下刀，内部轮廓刀具以螺旋方式下刀，并同时使用最小切削宽度以完全避免对有盲区刀具的破坏。在这个深切削的程序中，Cimatron E8.0的层间再切削功能可以通过再加工使分模面各个曲面的加工余量趋于一致。
第二步，二次开粗程序设计。通过Cimatron E8.0的二次开粗工艺，系统会自动查找上次大刀加工所留下的残余毛坯，然后在有毛坯的地方产生刀路，实现加工过程中的安全高效。
图5所示为第一次粗开时通过快速预览技术得到的加工效果，其中粉色代表剩余毛坯，从图中可以很清楚地看出剩余毛坯的分布。
图5 快速预览加工效果
程序编制结果如图6、图7所示，粉色是二次开粗的轨迹，可以看出，轨迹只在残余毛坯处产生。模拟结果中浅黄色面显示的是二次开粗加工过的面。
图6 粗加工和二次开粗轨迹
图7 粗加工和二次开粗模拟结果
第三步，分模面精加工程序设计：分为纯水平区域程序设计和曲面区域程序设计。
对于纯水平区域，可选用Cimatron E8.0提供的精铣水平区域工艺。系统可以自动寻找所有的水平区域，并自动把水平区域的轮廓以集合形式输出，以供下一次精加工选用，从而避免了下一个程序重新再用球刀加工这些区域，大大简化了编程过程，提高了编程的效率。
对于分模面里的曲面，通过采用Cimatron E8.0提供的“根据角度精铣工艺”，系统会自动根据内置角度区分出平缓面和陡峭面，并对两种曲面采取不同的走刀方式。平缓面是沿面3D步距加工，陡峭面则采用变步距加工，从而保证了所有的曲面都能够达到一致的光洁度。
图8是对分模面精加工进行编制的结果，红色代表纯水平面的加工刀路轨迹，黑色代表所有曲面的加工刀路轨迹。
图8 精加工刀路轨迹
第四步，清根程序编制。由于清根也是模具加工中很重要的一部分工作，Cimatron E8.0还提供了自动清根技术。与传统清跟技术不同的是，在其清根程序里还独创性地提供了“二次开粗”策略，也就是对根部采用多刀加工，解决了在清根程序中选用较小刀具时易断刀的难题。
图9 最终模拟结果
通过上述的编程设计，最终可以得到Cimatron编制模具的模拟结果。
衣服架模具加工结果
通过检查记录，各道工序加工后达到的光洁度以及加工所需要的时间见表1。从中可以看出，通过使用Cimatron E8.0软件编程，不但保障了工期，也很好地满足了加工质量的要求。表1 程序加工达到的光洁度和所需的时间
 总结
Cimatron E8.0的2.5轴加工策略提供了丰富的粗、精加工工艺，可以圆弧进刀和螺旋下刀，也可以任意指定下刀点，对拐角进行加工时可以走圆弧或急弯，走刀速度可自动调节。其3轴加工所提供的基于毛坯残留的加工技术一直是备受模具业称赞的前沿技术，其中，精加工里基于斜率的加工技术和自动清根技术，以及粗加工里提供的快速预览结果、层间再加工、根据角度精铣提供的变量层加工、3D空间步距、自动清根提供的二次开粗功能，大大提高了模具的实际加工效率。可以说，Cimatron E8.0是一款真正意义上的高效安全的加工软件。(end)
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(10/21/2009) |
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