基于纸质内包装盒模具的数控加工分析

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1、基于纸质内包装盒模具的数控加工分析张庆锋戴惠良上海市材料工程学校东华大学机械工程学院摘要：作为中等职业学校的一名数控专业教师，长期从事数控专业一线教学，鉴于学校的实际情况，目前在校企合作、对外加工上，开始了有益尝试，成功地为企业试制和生产了一些模具与产品。现以“纸质内包装盒模具的数控加工”为典型实例做具体阐述，希望能为后续包装盒模具的数控加工及应用起到一定的借鉴和推广作用。关键词：模具;数控加工;应用实例;作者简介：张庆锋（1983-），男，硕士，上海市材料工程学校中级讲师，数控教研室主任，主要研究方向:机械设计及制造等。作者

2、简介：戴惠良（1963-），男，博士、副教授、东华大学机械工程学院院士助理、精密机械研究所副所长。受“上海华同环保包装制品公司”委托，利用学校的现有资源完成了一套纸质内包装盒模具的数控加工，包括吸浆模、整形凸模、整形凹模及环保标志压模等。该包装盒作为咖啡杯的内包装，一盒两个，主要功能是提供内装物的固定和缓冲，以防止在运输途中受到冲撞和震动，并能回复到原来的形状以提供进一步的缓冲作用;产品材质为纸，采用纸浆模塑工艺制成，具有质轻、缓冲、阻燃、防潮、防静电、吸附性好、废弃物可降解、且可堆叠存放、犬犬减少运输存放空间等特点［1］。1

3、模具加工过程简述-以整形凸模加工为例木例模具加工的基木过程是，先由石膏进行机加工得到铸造凹模，再经铸造获得整形凸模的毛坯，最后再通过机加工完成整形凸模加工的方法。在加工时，编程采用CAD/CAM软件，且模具的CAD造型依靠SolidWorks完成，CAM过程采用了加工编程功能强大UG11软件。由于模具上含有圆角等曲面，因此在普通机床上进行加工是比较困难的IH，结合我校的具体情况以及具体工艺参数，最终选用FANUC-0T数控铳床加工用于铸造的石膏凹模与整形凸模。1.1整形凸模CAM加工过程1)CAVITYMILLDIO1.2De

4、pth由于毛坯是铸件，因此采用设置BlankDistance的方法，生成的加工刀路轨迹如图1所示。图1毛坯铸件加工刀路轨迹下载原图2)CAVITYMILLD6R2粗加工后，可以采用参考刀具的方法(ReferenceTool:D10)进行精加工，生成的精加工刀路轨迹如图2所示，生成的平而刀路轨迹如图3所示。图2精加工铸件加工刀路轨迹下载原图图3平面加工刀路轨迹下载原图3)ZLEVELPROFILED4R1加工中采用了D4R1进行刀补加工，加工时选择局部曲面。牛成的刀路轨迹如图4所示，CAM加工完成后的模型，如图5所示。图4刀补加

5、工刀路轨迹下载原图图5加工完成后的模型下载原图1.2关于精加工时包装盒精度的控制问题在精加工包装盒时，刀具吃刀量的选择与表面粗糙度有关宜，在CAM软件中一般提供了两种参数控制表面粗糙度的方法，即：步距宽度(Stepover)和残留高度(Scallop)o在加工中，当采用步距宽度控制表面粗糙度时，步距宽度值越小，表面粗糙度值也越小，但加工路径和加工时间将会大大延长，因此步距宽度值大小不宜设置得太低;所谓残留高度空1，是指数控加工中相邻刀轨之间所残留的未加工区域的高度情况，它的数值大小决定了加工表面的粗糙度情况，同时也决定了后续的

6、抛光工作量的大小。因此，残留高度是评价加工质量的一个重要指标。对于曲面加工而言，多数情况下在曲面的不同区域有着不同的倾角，从而造成同样的行距下残留高度不同的情况。当采用残留高度指标来控制表面粗糙度情况时，步距宽度也将会根据工件的形状來自动进行调整血。残留高度和步距宽度的关系为：可见相同的行距下，铳削斜面时的残留高度F大于铳削平面时的残留高度H。同理，对于整形凹模、吸浆模、环保标志压模的加工方法同上，在此不再赘述。2数控加工中出现的问题与对策2.1采用IGES标准进行模型数据转换时发生的问题由于模具的CAD造型是由SolidWo

7、rks完成的，而CAM采用UGII软件，因此需要进行数据交换[5-6],具体方法为：由SolidWorks完成CAD造型后，通过数据输出接口，把造型文件按该软件提供的标准数据格式IGES进行保存;然后由UG11软件通过数据输入接口，选择相应的标准数据格式IGES读入造型文件辽1。目前，在微机以及工作站上用作数据交换的图形文件，其标准主要为:AutoCAD系统中的DXF(DataExchangeFile),美国国家标准IGES(InitialGraphicsExchangeSpecification)以及国际标准STEP(Sta

8、ndardfortheExchangeofProductmodeldata)。其屮数据交换标准IGES在我国也作为国家推荐标准。然而，由于不同的软件之间在具体的造型方法、过程及支持的交换标准程度有所差异，虽然在输岀、输入采用了同一标准但在转换过程中，也岀现了一些问题，如丢失部