香皂盒手板的CNC加工工艺研究

张志添

（东莞市机电工程学校，东莞 523846）

香皂盒手板的CNC加工工艺研究

张志添

（东莞市机电工程学校，东莞 523846）

本文针对香皂盒手板加工过程中存在的“薄壁”“曲面外形难以装夹定位”等难题，采用型腔内填充石膏加固的方式，解决了薄壁香皂盒加工时的刀具抖动问题；采用底板粘结和铣削定位边的方法，解决了香皂盒反面装夹时的定位问题，提高了香皂盒手板加工的效率，为不规则外形薄壁件的加工提供了技术参考。

香皂盒 薄壁 装夹 定位

引言

手板是在完成设计图纸后，在不做出模具的前提下，用手工或数控手段做出样板，用来检验产品的外观和结构是否合理。手板不仅可以检验产品的外观，也可以检验产品的内部结构，反映结构是否合理，以及有配合关系的部件能否装配。手板的制作还可以避免开模的风险，如果在开模后才发现结构等设计不合理，损失较大，而采用手板可大大降低开模风险。本文针对香皂盒生产公司在生产过程中遇到的一些问题进行研究，并提出改进方案。

1 工艺分析

1.1 图纸分析

图1所示为香皂盒的二维图。由图纸可以看出，该香皂盒属于面盒，外形比较简单，外表面都是圆弧过渡，在最下面与底盒有一个配合，该尺寸78+0.05需要精确控制。香

+0.02皂盒手板的内外表面粗糙度要求较高，都是Ra1.6μm，因此在加工过程中需要精修内外表面。香皂盒的厚度很薄，只有2mm。加工内壁时，毛坯余量需要留多一点。加工外表面时，需要进行内部填充，以增加内壁的强度。

图1 香皂盒二维图

1.2 加工难点

根据分析可以发现，在香皂盒的加工过程中存在以下难点。

（1）由图1可以看出，香皂盒的两面都需要加工，因此需要两次装夹定位。该香皂盒外表面顶面为曲面，若先加工外表面后加工内壁，必然导致加工内壁时装夹底面为曲面，很难定位。因此，该零件应先加工内壁，后加工外表面。

（2）该香皂盒比较薄，厚度只有2mm，最薄的地方只有1mm。薄壁件刚性差、强度差，在装夹过程中容易变形，是工件尺寸精度得不到保证的重要原因。为避免在装夹及加工过程中变形，应在内壁适当填充其他物质作为支撑。

（3）加工外表面时，由于香皂盒前后左右均是倾斜面，装夹过程中容易导致夹不紧且很难分中，需要采用非常规方式将其固定。具体的，可利用夹具的定位基准与工件定位基准相重合的方法，来对工件进行定位。

2 使用CAXA软件编程和加工

2.1 反面（内壁）加工编程

（1）用φ16的端铣刀铣平面

香皂盒毛坯材料选择铝料，毛坯尺寸为110×90×24，刀具采用白钢刀。首先对毛坯进行试切分中，对Z轴零点，对好后下降1mm作为Z轴零点。先采用φ16的端铣刀铣平面，铣削高度从1到0，层高0.8，使毛坯高度变成23mm。

（2）用φ16的端铣刀精铣外轮廓

精铣外轮廓，并在轮廓上留下基准角8×45°，加工高度从0到-18，层高1mm。

（3）用φ16的端铣刀粗铣内壁

采用等高线粗加工对内壁进行粗铣，主轴转速为1500r/min，进给800mm/min，层高为1mm，留加工余量0.3mm。

（4）用φ8的端铣刀铣配合位卡槽

采用平面轮廓精加工加工78+0.05处的配合面。加工高度

+0.02从0到-1，层高1mm。主轴转速4200r/min，进给600m/min，加工余量为0。

（5）用φ8的端铣刀粗铣内壁

采用等高线粗加工对内壁进行粗铣，主轴转速为2000r/min，进给1800mm/min，层高为1mm，留加工余量0.2mm。

（6）用R5球刀精铣内壁

采用三维偏置加工精铣内壁，主轴转速4000r/min，进给1500mm/min，层高1mm，加工余量为0。

2.2 填充石膏

在进行翻面加工时，型腔面已被掏空，而产品壁厚只有2mm，因此加工会出现薄壁抖动现象，对产品的外观影响很大。填上石膏后相当于加上了支撑物，使加工时不会出现薄壁抖动，保证了加工效果。

拆下工件，去掉周边毛刺。将石膏粉与水按照7:3的比例混合勾兑，倒入香皂盒内壁型腔中，并用钢尺刮平。待石膏冷却定型后，将表面的凸起刮掉，使石膏面略低于工件表面。

2.3 正面（外表面）的编程与加工

装夹方式对产品的尺寸、形位精度、加工效率都有着重要影响。好的装夹方式可以提高产品的加工质量，缩短加工周期；不合理的装夹方式，降低工件精度，校正速度慢，甚至导致工件无法校正，从而影响工件的加工。装夹过程中，一般有以下注意事项：夹紧装置不得干涉刀具的进给；一次装夹尽量加工多个表面，避免多次装夹导致工件定位基准不重合，从而导致工件尺寸和位置精度降低；装夹时，应尽量减小工件变形；夹具和工件要便于拆卸。

翻转工件，加工正面时，工件的装夹和定位非常重要。因为香皂盒最后要从毛坯上切下来，为防止加工时切到工作台，需要在工作台和工件之间加底板。取一块130×110×12的塑料板作为底板，将底板装夹在工作台上并进行对刀。之后，在底板上加工出定位边作为香皂盒外表面加工时的定位基准。将香皂盒的基准边靠紧底板的定位边，并用502粘在底板上。将定位边底部设为Z轴加工零点。

（1）用φ10的铣刀铣平面

铣完内壁后，毛坯高度约为23mm，首先将毛坯高度铣至18mm。考虑到胶水的强度问题，不宜采用大刀加工，以免振动太大；也不能采用特别小的刀，一方面太小的刀具有可能会断刀，另一方面也会影响加工效率。所以，选择用φ10的铣刀铣掉上表面余量，加工高度从23到18，层高0.7mm。

（2）用φ10的铣刀进行外表面开粗

采用等高线粗加工对外表面进行开粗，层高0.7mm，加工余量为0.3mm。此处，要给底面留1mm加工余量。如果直接切到高度为零的位置，会导致毛坯和工件断开，从而导致毛坯移位。

（3）用R3球刀精加工外表面

采用三维偏置加工精铣外表面，选用R3球刀，层高1mm。工件底部留1mm余量。

（4）用φ10的铣刀精铣外表面下侧

前面的加工为底面留下了1mm的余量。这个余量比较厚，需要将它铣薄一点。但是，此时因为接近工件底部，加工产生的振动要尽量小。因此，刀具参数选择如下：层高0.1mm，最后留下0.5mm的余量不加工。

3 后处理

用铁铲将工件从底板上铲出，用刀片刮去工件底部残余的毛坯，小心敲击石膏，使其从香皂盒内表面脱出。用刀片刮去工件下表面的胶水，用小锉刀及细砂纸打磨工件的下边缘及底面。

4 结语

本文通过型腔内填充石膏加固的方式，解决了薄壁香皂盒加工时的刀具抖动问题。采用底板粘结和底板定位边，解决了香皂盒反面装夹时的定位问题。另外，通过502粘结的方式加工出来的工件精度不是特别高，如果能够采用毛坯直接装夹定位，零件的精度将会大大提高。

[1]郭润洪.数控铣削在手板模型加工中的应用[J].职业教育，2012，（8）：91-93.

[2]冯宵.手板模型在电子设备中的应用讨论[J].电子机械工程，2011，27（2）：9-15.

Study on the Processing Technology of CNC Soap Box Boards

ZHANG Zhitian
(Dongguan electrical and mechanical engineering school, Dongguan 523846)

The soap box Shouban processing process in the presence of “thin” “shape to clamping and positioning and other problems, the cavity filling gypsum reinforcement method, solves the problem of cutting tool when machining thin-walled jitter soap box; the bottom edge of the bonding and milling positioning method, solves the problem of reverse soap box positioning device. Clamp, improves the efficiency of the soap box board processing, provides the technical reference for irregular shape processing of thin-walled parts.

toilet soap box, thin wall, clamping, positioning