本文探討了IPW下的模具模塊數(shù)控加工工藝相關(guān)內(nèi)容。

　　引言

　　模具加工是模具制造中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它不僅決定了模具的表面質(zhì)量與精度還影響模具的制造周期。選擇合理的加工工藝是解決這些問題的基礎(chǔ)，由于模具加工的單件小批性，合理的加工工藝不可能由加工過程進(jìn)行探索，因此，利用CAM軟件進(jìn)行制造工藝的優(yōu)化是當(dāng)前模具加工的趨勢(shì)。目前市場(chǎng)上CAM軟件很多，主要有 Unigraphics(簡(jiǎn)稱UG) ,Powenvill,MasterCAM,Cimatron等等。因操作簡(jiǎn)單方便，MasterCAM和Cimamon等軟件在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額很大，但是其CAD功能都很弱，復(fù)雜設(shè)計(jì)都需要借助其他CAD軟件來完成。相對(duì)而言，UG和Powermill都屬于較好的CAM軟件，尤其是前者的CAD/CAM 功能十分強(qiáng)大，具有更大的發(fā)展前途。本文基于UG的CAM模塊，探討實(shí)際生產(chǎn)過程中某覆膜砂疊型鑄造模具的鑄鐵模塊基于，W的最佳的數(shù)控加工工藝方案。

圖1 所示為利用UG設(shè)計(jì)的制動(dòng)器卡鉗體覆膜砂模具模塊

　　1 基于IPW的數(shù)控加工工藝

　　一個(gè)零件的加工過程包括很多步驟。在傳統(tǒng)的數(shù)控加工編程中，由于數(shù)控編程員對(duì)每一步加工工序后哪些材料還沒有被加工掉不清楚，在進(jìn)行粗加工、半精加工、精加工或是換刀加工的工藝編程時(shí)，都是從零件毛坯開始，這樣導(dǎo)致在進(jìn)行半精加工、精加工或是換刀加工時(shí)，數(shù)控機(jī)床要按照工進(jìn)的速度走完很多己經(jīng)加工過的毛坯表面(我們稱為空切)，浪費(fèi)大量工時(shí)。

　　在實(shí)際加工中，每一個(gè)加工工序完成后都有一個(gè)毛坯的中間過程，稱為IPW (In Process Work-piece)。編程時(shí)可以將前個(gè)工序加工后生成的IPW作為后續(xù)加工工序的毛坯，進(jìn)而達(dá)到減少空切、提高加工效率的目的。這就是我們今天要討論的基于IPW的數(shù)控加工工藝，也是UG/CAM模塊提供的一項(xiàng)獨(dú)特的功能。

　　模塊數(shù)控加工的質(zhì)量及效率基本決定了模具的質(zhì)量和交貨期。因此，探討最佳的數(shù)控加工工藝對(duì)提高模具質(zhì)量和按時(shí)交貨十分必要。卡鉗體覆膜砂疊型鑄造模具模塊如圖1所示，由鑄造方法獲得毛坯，再進(jìn)行加工獲得模具模塊。由圖1可知，模塊除了分型面上需要完全清根(無(wú)圓角)，其余最小圓角為R3~5mm。此外為了降低成本，分型面清根擬采用鉗工手工清根。因此初步確定精加工使用最小刀具直徑為8mm。根據(jù)鑄鐵模塊的特點(diǎn)，初步選定采用合金鑲片刀具進(jìn)行粗加工和半精加工，整體硬質(zhì)合金刀具進(jìn)行精加工。

　　加工由粗加工、半精加工和精加工三道工序來完成，下面分別討論其基于IPW的數(shù)控加工工藝。

　　2 基于IPW的數(shù)控加工工藝應(yīng)用

　　2.1 粗加工工藝

　　粗加工最小刀具直徑確定為16mm，加工余量側(cè)面為0.6mm，底面為0.2mm。對(duì)于模具模塊的粗加工，一般采用型腔銑。由于型腔銑是沿深度方向分層加工，不管分層多細(xì)，總會(huì)有臺(tái)階，所以在型腔銑后都要進(jìn)行等高銑。等高銑是沿零件橫截面輪廓進(jìn)行的一種仿形加工，切削條件比較一致，切削平穩(wěn)，工件表面的粗糙度情況也比較好。這里我們主要比較了傳統(tǒng)的型腔粗加工和基于IPW的型腔粗加工工藝。

　　雖然模具模塊的形狀外形是一個(gè)長(zhǎng)方體，但已經(jīng)在內(nèi)部有了空腔，如圖1，而傳統(tǒng)的型腔銑工藝以一個(gè)長(zhǎng)方體為加工毛坯進(jìn)行數(shù)控編程，在加工出與模具模塊內(nèi)腔相同的具有一定加工余量的型腔后，再用平刀等高銑加工所留臺(tái)階，其加工工藝效果及參數(shù)見圖2，總加工工時(shí)為372.3min。

圖2 傳統(tǒng)的粗加工工藝參數(shù)及效果圖

　　可以看出，由于我們翻制的毛坯本身就只有均勻的6mm加工余量，與內(nèi)腔深度相差較大，且內(nèi)腔形狀己經(jīng)與圖2所示型腔銑加工的內(nèi)腔相同，因此采用傳統(tǒng)的型腔銑加工，第一道16mm平刀型腔銑工序必然存在很多空刀，不僅增加了一個(gè)加工工序，而且也增加了大量的工時(shí)。

　　基于IPW的型腔銑加工參數(shù)及效果圖如圖3所示。總加工工時(shí)122.4min。它是利用模具設(shè)計(jì)過程產(chǎn)生的模具模塊圖(圖1)作為傳統(tǒng)型腔銑加工后的中間過程，然后在其基礎(chǔ)上進(jìn)行平刀等高銑的數(shù)控加工編程，雖然在曲面毛坯上編程增加了數(shù)控編程的時(shí)間與定位等輔助時(shí)間，但由于省去了傳統(tǒng)型腔銑的第一個(gè)有較多空切的工序，可縮短數(shù)控加工工時(shí)50%以上，極大地提高了粗加工的效率。

　　2.2半精加工工藝

　　由于精加工刀具直徑為8 mm，因此半精加工最小刀具直徑確定為10mm或8mm，加工余量為0.1mm。這里我們也比較了傳統(tǒng)的半精加工工藝和基于IPW半精加工工藝。

圖3 基于IPW的粗加工工藝參數(shù)及效果圖

　　傳統(tǒng)的半精加工工藝主要是逐步減小刀具直徑，以達(dá)到逐步減小加工余量的目的。編制數(shù)控加工程序時(shí)用粗加工后的輪廓重新作為編程與定位對(duì)刀的依據(jù)，編制程序花費(fèi)時(shí)間較長(zhǎng)，同時(shí)考慮到粗加工刀具直徑為16mm，一般先采用直徑為12mm平刀等高銑的數(shù)控加工工藝進(jìn)行加工，具體參數(shù)為:側(cè)面加工余量0.45 mm，底面加工余量0.15 mm,每層切深0.4mm;加工工時(shí)為:224.2min。然后采用l0mm球刀等高銑的數(shù)控加工工藝進(jìn)行第二次加工，具體參數(shù)為:側(cè)面加工余量 0.1mm,底面加工余量0.1mm,每層切深0.3mm;加工工時(shí)為:284.1min。總加工工時(shí)為508.3min基于IPW的半精加工類似于基于 IPW的粗加工工藝，即利用16mm平刀型腔銑粗加工程序生成一個(gè)IPW，然后基于此IPW，直接采用8mm平刀進(jìn)行型腔銑加工。側(cè)面加工余量和底部加工余量均為0. 1mm，每層切削深度為0.25 mm,總加工工時(shí)為391.2min。

　　兩種工藝對(duì)比如表1所示，可以看出基于IPW的半精加工可縮短數(shù)控加工工時(shí)，而且基千IPW加工的圓角都達(dá)到R4mm，為后續(xù)的精加工留下了更小的圓角加工余量。

表1 鑄鐵模具模塊數(shù)控加工工藝與工時(shí)比較

　　2.3精加工工藝

　　UG3.0中對(duì)等高銑精加工做了重大改進(jìn)，將UG2.0中需要的兩個(gè)精加工程序等高陡坡加工和等高緩坡加工合二為一，減少了加工時(shí)接刀帶來的誤差。精加工工藝相對(duì)比較簡(jiǎn)單，我們主要采用以下加工工藝:8mm球刀等高銑+8mm平刀平面精銑。此階段不需基于IPW進(jìn)行。

　　綜上所述，覆膜砂疊型鑄鐵模具模塊最佳數(shù)控加工工藝如表2所示。該工藝具有節(jié)約工時(shí)、表面質(zhì)量好、工序簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。

表2 鑄鐵模具模塊最佳數(shù)控工藝

　　3 結(jié)束語(yǔ)

　　利用UG軟件CAM模塊來編制加工程序，并針對(duì)模具模塊鑄造后加工余量較小的特點(diǎn)，充分利用UG軟件獨(dú)特的基于IPW進(jìn)行加工的功能，提出了基于IPW的模具模塊數(shù)控加工工藝，與傳統(tǒng)模具模塊數(shù)控加工工藝相比，該工藝具有節(jié)省工序、節(jié)省刀具、節(jié)省工時(shí)的優(yōu)點(diǎn)，在保證模具精度和表面質(zhì)量的情況下提高了模具模塊加工的效率。而且實(shí)現(xiàn)了模具設(shè)計(jì)與制造的一體化，使模具在設(shè)計(jì)的同時(shí)就可進(jìn)行制造階段的相應(yīng)的數(shù)控加工編程工作，相比于傳統(tǒng)的在零件毛坯出來后再進(jìn)行制造階段的數(shù)控程序編制與加工來說，縮短了模具的制作周期。