1 引言

　　Delcam軟件是世界領(lǐng)先的專業(yè)化CAD/CAM集成系統(tǒng)，適用于具有復(fù)雜形體的產(chǎn)品、零件及模具的設(shè)計(jì)制造，廣泛地應(yīng)用于航空航天、汽車、船舶、內(nèi)燃機(jī)、家用電器、輕工產(chǎn)品等行業(yè)，特別對(duì)塑料模、壓鑄模、橡膠模、鍛模、大型覆蓋件沖壓模、玻璃模具等的設(shè)計(jì)與制造具有明顯的優(yōu)勢(shì)。Delcam公司所有的軟件產(chǎn)品都在實(shí)際的生產(chǎn)環(huán)境中經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的測(cè)試，使得Delcam公司最能理解用戶的問(wèn)題與需求，提供從設(shè)詩(shī)、制造、測(cè)試到管理的全套產(chǎn)品，并為客戶提供符合實(shí)際的集成化解決方案。下面以一個(gè)塑料汽車玩具的車身為例，介紹Delcam軟件下的FowerSHAPE、PowerMILL模塊在塑籽注射摸設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用。

2 PowerSHAPE在塑料注塑模設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

　　2.1 建立塑件模型

　　建立塑件模型有兩途徑：

　　(1)利用PowerSHAPE提供的強(qiáng)大實(shí)體曲面混合造型功能，通過(guò)由曲線網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生曲面、由分離曲線產(chǎn)生曲面、通過(guò)線框產(chǎn)生填充曲面、由線框產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)曲線曲面、擠出面、旋轉(zhuǎn)曲面、圓倒角曲面、調(diào)配曲面以及實(shí)體的交、并、減、分、增厚、抽殼、隆起、Morph特征等操作來(lái)完成塑件的規(guī)則曲面及自由曲面的設(shè)計(jì)，得到如圖1所示塑件三維圖。

圖1 塑件三維圖

　　(2)利用PS-Exchange強(qiáng)大的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，將其他軟件所產(chǎn)生的CAD模型直接讀進(jìn)來(lái)。PS-Exchange現(xiàn)在能轉(zhuǎn)換NX、Pro/E、CATIA、Solidedge、Solidworks、Cimatron等所有的CAD專用數(shù)據(jù)及IGES、STL、DXF、DWG等通用數(shù)據(jù)，能做到數(shù)據(jù)的無(wú)縫傳輸。

　　2.2 生成塑料注射模的動(dòng)模、定模鑲塊及抽芯機(jī)構(gòu)

　　利用PS-Moldmaker提供的模具鑲塊向?qū)Ъ盎瑝K向?qū)Вp松實(shí)現(xiàn)動(dòng)定模鑲塊及滑塊的生成。

　　(1)啟動(dòng)模具鑲塊向?qū)?，分別告訴軟件分模的位置、鑲塊的大小、塑件的縮效系數(shù)，5個(gè)“Next”下來(lái)，短短的幾分鐘，動(dòng)模、定模鑲塊便完成了，如果對(duì)效果不是很滿意還可以“Back”回去修改，直到滿意為止。如圖2、圖3所示。

　　(2)生成動(dòng)、定模鑲塊后，告訴軟件模架的標(biāo)準(zhǔn)（支持很多標(biāo)準(zhǔn)）、大小、一模的腔數(shù)，啟動(dòng)滑塊向?qū)?，告訴軟件需要滑塊的位置，抽芯的方式，以及滑塊的參數(shù)，5個(gè)“Next”下來(lái)，滑塊便生成。如圖4所示。

圖4 滑塊及零部件

　　2.3 生成塑料注射模的其它零件

　　在生成了上述動(dòng)、定模鑲塊、滑塊后，同樣利用PS-Moldmaker的自動(dòng)向?qū)Чδ埽梢院茌p松地生成頂桿、頂桿固定板、復(fù)位桿、墊板、澆口套、定位圈、墊鐵等相應(yīng)零件。此時(shí)，模具的外形已經(jīng)展現(xiàn)在我們的面前，如圖5所示。

圖5 模具結(jié)構(gòu)圖

　　加上冷卻水道后模具結(jié)構(gòu)的爆炸圖如圖6所示.

圖6 模具結(jié)構(gòu)爆炸圖

　　在設(shè)計(jì)完模具的結(jié)構(gòu)后，可以輸出標(biāo)準(zhǔn)或者自定義格式的二維圖紙，或者利用Delcam軟件內(nèi)部之間的無(wú)縫集成功能，直接將需要加工的部分輸入到PowerMILL去進(jìn)行加工，實(shí)現(xiàn)無(wú)圖紙化加工。

3 PowerMILL在塑料注射模制造中的應(yīng)用

　　考慮到圖3中定模鑲塊的中間區(qū)域不是很好加工，因此對(duì)定模鑲塊做一下工藝補(bǔ)充，利用PowerSHAPE的實(shí)體造型功能，可以方便地得到如圖7所示的定模鑲塊，中間的區(qū)域可以利用線切割割一個(gè)鑲塊鑲進(jìn)來(lái)。

圖7 補(bǔ)充后的定模鑲塊

　　3.1 粗加工

　　考慮到定模鑲塊的中間區(qū)域采取鑲的方式，因此在做毛坯的時(shí)候去掉中間的部分。PowerMILL支持任意形狀的毛坯，可方便地得到如圖8所示的毛坯?？紤]余量的多少，可從刀具庫(kù)里面調(diào)入φ35mmR3.5mm的圓角端銑刀來(lái)進(jìn)行分層加工。PowerMILL的粗加工可以智能地考慮到余量的大小，優(yōu)化刀具路徑。賽車線粗加工是PowerMILL獨(dú)有的加工策略，它以最大化的圓角光順了刀具路徑的尖角處，做到刀具路徑之間的光順連接，而且當(dāng)?shù)毒咴诎歼M(jìn)區(qū)域有過(guò)載時(shí)，自動(dòng)選擇擺線加工，這些都延長(zhǎng)了刀具的壽命，符合了高速加工的需求。通過(guò)實(shí)際加工的比較，賽車線粗加工比傳統(tǒng)采用的平行加工方式節(jié)約了大約1/3的時(shí)間。

圖8 PowerMILL智能毛坯

　　3.2 殘余量的粗加工

　　殘余量粗加工的目的是去除粗加工時(shí)由于采用大的刀具而在工件的凹角處留下的余量，這樣在半精加工時(shí)能獲得比較均勻的加工余量，有利于提高半精加工的加工速度，提高效率。PowerMILL的殘余量粗加工是基于毛坯知識(shí)的分層粗加工，它能夠自動(dòng)地找出上次加工后所留下的余量，只對(duì)殘余量進(jìn)行加工，優(yōu)化刀具路徑，提高加工效率。

　　3.3 半精加工

　　由于粗加工僅僅是為了去除多余的余量，沒(méi)有考慮表面的質(zhì)量和精度，所選用的層高度較大，加工后在零件表面留下了臺(tái)階狀的余量。為了消除這種現(xiàn)象，為精加工留下均勻的加工余量，確保精加工時(shí)刀具受力均勻，切削穩(wěn)定，需要對(duì)工件進(jìn)行半精加工。考慮到零件的島嶼比較少，現(xiàn)對(duì)零件進(jìn)行分區(qū)域加工：純平面區(qū)域和曲面區(qū)域。對(duì)于純平面區(qū)域，可用端銑刀，采用螺旋二維偏置的方式，一次加工到精度要求；對(duì)于曲面區(qū)域，用φ10mm的球刀，采用最佳等高的方式，留下0.1mm的余量。最佳等高是PowerMILL的一種高效的精加工策略，是一種三維方向的等距離加工，而且能識(shí)別曲面的流向，采取和曲面流向一致的刀具軌跡。采用這種加工方式，并且配合螺旋連接，能比普通加工方式節(jié)省30%的時(shí)間。

　　3.4 精加工

　　精加工是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品最終形狀的最關(guān)鍵一步，工件的表面質(zhì)量和尺寸精度等都是由該工序來(lái)保證。由于最佳等高的優(yōu)點(diǎn)，仍舊采用最佳等高作為精加工的策略，改變刀具路徑的行距及精度要求，這樣就能一次加工獲得最終的精度要求。

　　3.5 清根精加工

　　運(yùn)用PowerMILL的最小半徑陰影功能，可以很方便地看出，用一把φ4mm的球刀就可以完全去除余量，因此選用φ4mm的球刀來(lái)進(jìn)行清根精加工。清根精加工采用自動(dòng)清角的策略，這種加工方式能自動(dòng)識(shí)別前道工序刀具不能切削的殘留余量部分，并且優(yōu)化該殘留區(qū)域，自動(dòng)判斷殘余量的傾角角度，陡峭區(qū)域生成縫合的刀具路徑，平坦區(qū)域生成沿著的刀具路徑。

　　3.6 干涉碰撞檢查

　　PowerMILL的刀夾、刀桿的干涉碰撞檢查功能，能檢測(cè)出我們?cè)诩庸r(shí)所需要的有效刀具長(zhǎng)度。對(duì)于深腔區(qū)域，所需的有效刀具長(zhǎng)度并不是腔的深度，因?yàn)榧词雇瑯拥膮^(qū)域，不同的刀夾所需要的刀具有效長(zhǎng)度也是不一樣的。PowerMILL能支持各種各樣的刀夾，對(duì)于固定的刀具長(zhǎng)度，PoweMILL能自動(dòng)對(duì)刀具路徑進(jìn)行剪裁，一段是有效刀具長(zhǎng)度可以切削的部分，一段是有效刀具長(zhǎng)度不能切削的部分，對(duì)于不能切削的部分，可以采用：加長(zhǎng)刀具長(zhǎng)度、運(yùn)用電極、3軸或5軸等。如圖9所示。

圖9 刀夾、刀桿的干涉碰撞檢查

　　3.7 生成NC程序

　　PowerMILL的DuctPOST是一套完整的NC后處理解決方案，它能讓用戶創(chuàng)建和更新用于任何類型CNC機(jī)器的后處理器。制造工程師和NC編程人員可以輕而易舉地創(chuàng)建和修改他們的后處理器，以便能生成“無(wú)須編輯”的NC程序。

4 工藝清單的生成與制定

　　利用PowerMILL的SetupSHEET模塊，瞬間就可以生成所需要的工藝清單。SetupSHEET會(huì)把編程所需要的刀具的參數(shù)、加工余量、加工時(shí)間、最深Z值等直接寫到工藝清單當(dāng)中。如圖10所示。

圖10 工藝清單

5 結(jié)束語(yǔ)

　　Delcam軟件在塑料注射模設(shè)計(jì)和制造中的應(yīng)用，是走向現(xiàn)代化設(shè)計(jì)和制造的成功典范，使廣大的工稷設(shè)計(jì)、制造人員從繁雜的手工繪圖、手工編程與計(jì)算中解脫出來(lái)，使設(shè)計(jì)和制造工作更加人性化、輕松而富有活力。