模具在制造業(yè)中的應(yīng)用非常廣泛、重要，隨著市場經(jīng)濟的發(fā)展，產(chǎn)品形狀越來越復(fù)雜，更新?lián)Q代越來越快，于是對模具的加工提出了越來越高的要求。如果想全面提高模具制造水平，縮短模具制造周期，必須充分利用先進的計算機技術(shù)及機加工技術(shù)。充分利用GAD/CAM技術(shù)，實現(xiàn)無縫的全數(shù)字化設(shè)計、制造過程，即從設(shè)計到制造的一個集成的數(shù)字環(huán)境，是計算機應(yīng)用技術(shù)中一個非常重要的領(lǐng)域，已經(jīng)引起國內(nèi)外模具制造行業(yè)廣泛的關(guān)注。CAD/CAM技術(shù)的應(yīng)用不僅可以從根本上改變傳統(tǒng)的產(chǎn)品設(shè)計、開發(fā)和生產(chǎn)過程，突破時間、地域環(huán)境的限制，而且可以提高產(chǎn)品的設(shè)計能力與制造水平，縮短產(chǎn)品的設(shè)計、加工周期，增強產(chǎn)品的市場競爭力。

　　圖1 CAD三維模型制作實例

　　1 CAD/CAM應(yīng)用概況

　　天潤曲軸有限公司是原山東曲軸總廠與美國美林集團共同投資成立的中外合資企業(yè)，以生產(chǎn)“天”牌發(fā)動機、冷凍機、空壓機三大系列曲軸為主導(dǎo)產(chǎn)品。在市場競爭日益激烈的今天，各大主機廠對其配套產(chǎn)品的精度提出更高的要求，這就要求曲軸模具的精度必須不斷提高。企業(yè)只有借助先進的技術(shù)，不斷改善產(chǎn)品的設(shè)計質(zhì)量，提高產(chǎn)品的加工精度，縮短試制周期，才能全面提高市場競爭的實力。根據(jù)公司曲軸模具的造型、加工需要，購買了一套Delcam軟件，包括PowerSHAPE和PuwerMILL兩部分。PowerSHAPE主要用于三維模型的造型,PowerMILL用于加工NC程序的生成,NC程序代碼通過網(wǎng)絡(luò)直接傳輸?shù)紿AAS加工中心。現(xiàn)在已經(jīng)完成多套模具的加工，其中包括錫柴6110AKD9B與玉柴6108Q曲軸模具，模具精度得到很大程度的提高，取得了理想的經(jīng)濟價值，如圖2所示。

　　圖2　曲軸模具

　　2 利用CAD繪制三維模型

　　PowerSHAPE獨特的曲面設(shè)計、復(fù)合實體設(shè)計以及專業(yè)化的模具設(shè)計功能使其最適合于具有復(fù)雜形體的產(chǎn)品和模具的設(shè)計。PowerSHAPE具有以下優(yōu)點:全新的Windows用戶界面，智能光標(biāo)和智能化工具欄，能夠快速、靈活地構(gòu)造與編輯幾何元素;獨特的曲面設(shè)計、編輯工具，能完成其它CAD系統(tǒng)不能實現(xiàn)的復(fù)雜曲面設(shè)計操作，如復(fù)雜圓角、曲面調(diào)配、曲面縫補、曲面局部點位、切矢和法矢控制等;強大的復(fù)合曲面、實體設(shè)計功能，對同一組形面，既能以實體方式進行運算，又能按曲面方式進行編輯設(shè)計;自動模型比較功能，適用設(shè)計組內(nèi)部和與客戶之間的數(shù)據(jù)交流與比較;支持IGES,VDA-FS,DXF等通用數(shù)據(jù)接口和CATLA,Pro/E,CADDS和UG等直接接口，能夠接受不同來源的CAD數(shù)據(jù);集成一體的光照渲染圖像系統(tǒng)、工程繪圖系統(tǒng)、模具設(shè)計系統(tǒng)及配套的三維加工系統(tǒng)。

　　在造型過程中，造型公差的設(shè)定應(yīng)根據(jù)實際應(yīng)用而定，一般情況下三維造型中的運算量非常大，經(jīng)常會遇到數(shù)據(jù)溢出、內(nèi)存調(diào)用錯誤或CYU轉(zhuǎn)到硬盤管理的情況，這都是運算量太大造成的。因此，必須在滿足設(shè)計精度的前提下選擇合適的值。經(jīng)過較長時間的實踐，發(fā)現(xiàn)公差參數(shù)設(shè)置在O.01～0.001mm比較合適。這樣，既可以保證造型的精度，又可以避免運算的時間過長，影響工作效率。

　　如圖1所示，采用CAD進行建模時，應(yīng)對圖樣的數(shù)據(jù)進行認(rèn)真的核對，對重要的數(shù)據(jù)重點標(biāo)出，認(rèn)真分析模型的結(jié)構(gòu)特點，考慮好造型的先后順序及造型的最佳方法，這樣做不僅可以避免不必要的重復(fù)工作，還可以避免對后序工作造成的影響。對于復(fù)雜的模型，最好二維模型與生成二維圖形相結(jié)合，利用二維圖形來檢驗三維模型的正確性，同時采用實體造型與曲面造型相結(jié)合，從而提高造型的速度。造型過程中應(yīng)注意及時存盤，并做好備份工作，以備操作失誤造成的數(shù)據(jù)丟失，減小不必要的損失。另外，為使造型過程更清晰，減少出錯率，應(yīng)充分利用層的功能，及時關(guān)閉一些暫時不需要的層。

　　3 Nc程序代碼的生成

　　PowerMILL是獨立運行的、智能化程度很高二維復(fù)雜形體加工CA14I系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)下實現(xiàn)系統(tǒng)集成，更符合生產(chǎn)過程的自然要求，代表著CAM技術(shù)最新的發(fā)展方向。在PowerMILL環(huán)境下，利用CAD完成的三維圖形,通過人機信息交換，產(chǎn)生用于加工中心的NC程序代碼。其中包括加工工藝的制定、加工軌跡的生成、加工過程仿真及NG程序的生成。該軟件在模具的NC程序生成方面成效顯著，只需輸入模具加工中刀具參數(shù)、切削用量及其它加工參數(shù)，就可以完成刀具路徑的生成，編程效率很高;同時由于其「序高度集中，減小了零件加工過程中的尺寸積累誤差和以后殘留給鉗工的修挫工作量。

　　3.1 加工工藝的制定

　　為提高加工效率、精度及效果，應(yīng)選擇合理的加工工藝。對于精度要求不高的模具，一般采取粗加工、精加工兩個階段;精度要求較高的模具采取粗加工、半精加工、精加工三個階段，這樣不僅可以提高加工的效率，還可以滿足模具精度的需要。粗加工及半精加工采取大切削量、低轉(zhuǎn)速的加工方法，目的是去除模具上的多余材料，提高模具加工效率，應(yīng)保留適當(dāng)?shù)挠嗔?精加工采用小進給量、高轉(zhuǎn)速的加工方式，目的是提高模具的表面加工精度及粗糙度。在粗加工階段采用直徑較大的平底柱銑刀(Φ20mm平底柱銑刀)分層銑削，每層銑削量定義為0.52mm，加工公差可適當(dāng)放大，設(shè)定為0.05～O.lOmm，加工余量定義為0.2～0.3mm;半精加T.階段采用Φ12mm球頭銑刀(SR6球頭銑刀)，加工公差設(shè)定為0.01～0.005，加工余量定義為O.lmm;精加工階段采用。1 Omm高速鋼球頭銑刀(SR5球頭銑刀)，加工公差設(shè)定為0.001～0.005，加工余量可不留，也可根據(jù)實際情況適當(dāng)留人工拋光余量。

　　3.2 加工過程仿真

　　加工過程仿真具有非常重要的意義，仿真中可以對加工的整個過程有一個比較清晰的了解，發(fā)現(xiàn)加工中可能出現(xiàn)的錯誤，檢驗加工過程的合理性。加工仿真過程中應(yīng)設(shè)定合理的圖形分辨率，最好由系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)，否則可能造成無法顯示，為得到更清晰的模具加工形狀，可將仿真圖形分辨率設(shè)為最高。另外，在刀具路徑中的動態(tài)模擬中，刀具的行走軌跡將更清晰，模擬的速度可以自由調(diào)節(jié)，能夠清楚地反映出加工中的每一個細節(jié)。

　　3.3 NC程序的輸出及后置處理

　　刀具路徑完成之后，就可以利用輸出工具進行輸出，在此應(yīng)注意加工中心的文件應(yīng)用格式，如果使用軟盤傳輸，還應(yīng)對NC程序進行分段。在NC程序的傳輸中應(yīng)盡可能使用網(wǎng)絡(luò)傳輸，避免文件傳輸中遺漏，造成不必要的經(jīng)濟損失。

　　4 結(jié)束語

　　利用CAD/CAM技術(shù)，可以最大限度地避免技術(shù)人員重復(fù)的腦力勞動，減小人為失誤造成的經(jīng)濟損失，充分發(fā)揮HAAS加工中心的加工能力，減小模具設(shè)計及制造周期，提高模具精度，增強企業(yè)綜合實力，提高企業(yè)在市場經(jīng)濟中的競爭力。