摘要 ： 分析了汽車覆蓋件模具的特點笋俭，以哈飛松花江 HF10 車尾門外板模具制造為例，介紹了應(yīng)用 Powermill 軟件對汽車覆蓋件模具數(shù)控加工工藝的規(guī)劃，并說明了數(shù)控編程中加工策略的選擇及 參數(shù)的設(shè)置坦敌。

　　Programes of NC machining technologies For machining cover of Automobile mouldsbased on Powermill

　　(Harbin University of Science and Technology, 52 Xuefu Road, Harbin 150080, CHN

　　Hafei Automobile mould (暫不可見) ,51 Baoguo Road, Harbin 150060, CHN)

　　關(guān)鍵詞： Powermill 汽車覆蓋件 模具 數(shù)控加工 加工策略 參數(shù)設(shè)置

　　Abstract : Based on the analysis of the technologies for NC machining of Cover of Automobile moulds and their characteristics, The commonly used NC machining technologies with Powermill are introduced. Through atual application tail-door outer panel mould of HF10,the proposed machining tactics in different working procedure are presented and the setting of key machinigng parameters are introduced.

　　Keywords : Powermill ; Cover of Automobile moulds; CNC machining ; machining tactic; parameters setting

　　引言 ：

　　模具工業(yè)是汽車工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)， 在汽車車身設(shè)計過程中痢法，由于流體力學(xué)和空氣動力學(xué)的要求狱窘，車身外覆蓋件的幾何形狀日趨復(fù)雜，汽車車身就是由這些輪廓尺寸較大且具有復(fù)雜空間曲面形狀的覆蓋件焊接而成财搁，因此對覆蓋件尺寸精度和表面質(zhì)量有較高要求愈饲，這就對覆蓋件模具的加工質(zhì)量提出了更高的要求；此外蝉丧， 新車型更新?lián)Q代的速度不斷加快碴纺， 覆蓋件模具的制造周期越來越短 。如何在合同期內(nèi)保質(zhì)保量完成覆蓋件模具的制造成為各模具廠家急待解決的問題就留。

　　PowerMill 是英國 DELCAM 公司開發(fā)的一款獨立的 3D 加工軟件悴觅，廣泛的應(yīng)用在中國覆蓋件模具的制造企業(yè)，如一汽模具制造有限公司山滔、東風(fēng)汽車制造有限公司轰蜗、天津汽車模具制造有限公司等都是它的用戶。 PowerMILL 可由輸入的模型快速產(chǎn)生無過切的刀具路徑莉紊，提供了從粗加工到精加工的全部選項自葡，加工策略非常豐富，而且專業(yè)性強幼潮、自動化程度高恤仁、刀軌計算速度快坏榜，對生成的加工軌跡可以進行仿真校驗，以確保生成的數(shù)控加工程序準確無誤隆檀，特別適合模具加工摇天。哈飛汽車模具中心自 2001 年引進了 PowerMill 軟件后，一直把該軟件作為模具數(shù)控加工的唯一編程軟件恐仑，先后完成了哈飛松花江系列如中意泉坐、民意、賽馬裳仆、路寶腕让、賽豹等車型的內(nèi)、外覆蓋件及底盤件近千套模具的數(shù)控加工歧斟， 也為河北興林纯丸、重慶力帆、吉林輕汽等企業(yè)完成了幾個車型外板静袖、內(nèi)板件部分模具的數(shù)控加工觉鼻。對比之前公司使用的 CAD/CAM 軟件， 編程效率和加工質(zhì)量大大提高队橙，極大增強了企業(yè)在國內(nèi)模具市場競爭能力滑凉。下面結(jié)合即將上市的 HF10 車型尾門外板的 凹模模具，筆者介紹一下 PowerMill 軟件在汽車覆蓋件模具數(shù)控加工中關(guān)于工藝規(guī)劃和編程策略上 的一些經(jīng)驗和方法斗黍。

　　1 汽車覆蓋件模具的特點

　　汽車覆蓋件模具與一般的零件模具相比二娄，具有體積大、工作型面復(fù)雜掷佑、自由曲面多苇恤、加工精度要求高、制造周期長霹壁、模具制造成本高等 特點 供窝， 因此有計劃的對汽車覆蓋件模具加工進行工藝規(guī)劃就顯得十分重要。

　　2 汽車覆蓋件模具數(shù)控加工的工藝規(guī)劃

　　以 HF10 尾門外板 凹 模數(shù)控加工為例剿稼， 模具材料是 鉬釩鑄鐵百涕，數(shù)控加工范圍是 1580 × 1460 × 280mm ，

　　其工藝規(guī)劃是：

　∶（ 1 ）依據(jù) HF10 尾門外板 產(chǎn)品數(shù)模（如 圖 1 ）用 CATIA 軟件建立汽車 尾門外板凹模所需的加工模型（如 圖 2 ） 斩角。

　　（ 2 ） 確定加工坐標(biāo)系瞻窗。汽車覆蓋件產(chǎn)品的建模采用車身坐標(biāo)系伶丐， 覆蓋件模具建模采用模具坐標(biāo)系，數(shù)控加工編程時也采用模具坐標(biāo)系疯特，這樣有利于模具加工時的定位和找正哗魂。

　「刈摺（ 3 ）數(shù)控加工工序設(shè)置。加工工序一般可分為：局部粗加工→預(yù)清角→粗加工→粗清角→半精加工→小刀粗清角→精加工→精清角工序录别。

　⌒嗌（ 4 ） 刀具的選擇。數(shù)控加工刀具選擇的總原則是適用组题、安全葫男、經(jīng)濟。

　⊥摺（ 5 ） 加工程序參數(shù)設(shè)置腾誉。包括行距徘层、公差峻呕、加工余量、進退刀位置及方式等趣效。

　∈莅（ 6 ）生成刀具加工軌跡，進行刀具路徑檢驗绊叙。

　√疃（ 7 ）對生成的加工軌跡進行后置處理，產(chǎn)生 NC 程序夸营。

　　3 數(shù)控編程中加工策略的選擇及加工參數(shù)的設(shè)置

　〕ň摹（ 1 ）局部粗加工。 由于毛坯的加工余量較大且分布很不均勻贫介，直接大范圍的使用一種加工策略來進行全部粗加工区酷，會造成刀具的不穩(wěn)定切削，加速刀具磨損翠蓄，對刀具使用壽命和模具加工質(zhì)量不利丛幌，所以在真正粗加工前要進行 局部粗加工，局部粗加工主要針對模具的陡峭部位或模具局部鑲鍛件的部位抢纹， 加工策略一般采用采用輪廓區(qū)域清除懒碍、等高加工方式或三維偏置方式，推薦使用同正式粗加工直徑相同的刀具谚剿。

　　本加工實例局部粗加工使用 ? 50R25 的球頭刀缝驳，公差為 0.1 mm 。 加工策略采用以凸模外形線為參考線使用三維偏置方式归苍，余量為 1.5 mm 党巾，行距 為 5 mm 。如圖 3 ：

圖 3 局部粗加工刀路

　∷健（ 2 ）預(yù)清角齿拂。主要針對模具的內(nèi)圓角即凹 R 部位驳规，清除這些部位的多余廢料，有利于粗加工順利進行署海，加工策略一般為筆式清角吗购，推薦使用同正式粗加工直徑相同的刀具。

　　本例中預(yù)清角采用筆式清角策略砸狞，余量為 1.2 mm 捻勉，切削方向采用順銑，分界角 45 °刀森，如圖 4 ：

圖 4 預(yù)清角加工刀路

　□馄簟（ 3 ）粗加工。其目的在于從毛坯上盡可能高效研底、大面積地去除大部分的余量庵恨，粗加工時切削效率是主要考慮因素。加工策略推薦使用最佳等高修扁、三維偏置或平行加工方式诀烫。

　　本例中粗加工采用 三維偏置加工方式 ， 余量為 1.0 mm 峡逆，行距 為 5 mm 勃拢，切削方向選任意，如圖 5 ：

圖 5 粗加工刀路

　∧罨　（ 4 ）粗清角主要針對粗加工后仍未加工到位的凹 R 部位后涛，加工策略常用自動清角方式，

根據(jù)本加工實例特點依播，粗清角使用自動清角策略口愁，刀具為 ? 30R15 ，公差 0.05 mm 娶架，余量 0.5 mm 爽咒，切削方向選任意。

　×蕖（ 5 ）半精加工炼幔。半精加工是介于粗加工和精加工之間的一個過渡工序，其目的是繼續(xù)去除粗加工后留在模具表面的加工余量史简，使精加工余量更小且比較均勻乃秀，便于精加工時采用較小的切削量、較高的切削速度圆兵。加工策略可選用最佳等高跺讯、三維偏置或平行加工方式，

本例中半精加工使用平行加工策略，刀具為 ? 30R15 刀脏，公差 0.05 mm 局荚，余量 0.2 mm ，行距 2.5 mm 愈污，切削角度為 45 °耀态。

　　（ 6 ）小刀粗清角是指在精加工前用比精加工所用刀具直徑小的刀具對粗清角暂雹、半精加工后仍未加工到位的所有的凹 R 部位再次清角首装，盡可能減少精加工時凹 R 部位加工余量。 如圖 6 所示：

圖 6 小刀粗清角刀路

　　本例中小刀粗清角使用自動清角策略衔耕，刀具為 ? 20R10 赊偿，公差 0.03 mm ，余量 0.1 mm 悬鲜，切削方向選任意绅鉴。

　　（ 7 ）精加工躺潘。 精加工是實現(xiàn)產(chǎn)品最終形狀最關(guān)鍵的一步真稚，模具的表面質(zhì)量和尺寸精度都是由該工序保證的千雏。 由于拋光余量極少毕亲，因此在精加工后的表面應(yīng)基本沒有明顯刀痕，且尺寸基本到位误目。為了實現(xiàn)這個目的项蝉，加工時應(yīng)采用較小的切削量、較高的切削速度轴私。

　　本例中精加工使用平行加工策略白找，刀具為 ? 30R15 ，公差 0.02 mm 赁严，余量 0mm 扰柠，行距 0.5 mm 。

　　編制程序應(yīng)注意：

　　1 ）疼约、密化走刀軌跡卤档，例如本例中 刀具直徑為 ? 30 ， 行距設(shè)為 0.5 mm 程剥，目的就是在保證效率的前提下劝枣， 密化走刀軌跡，提高 模具表面質(zhì)量织鲸；

　　2 ）舔腾、行切端點處不允許直線過渡以避免刀具加工方向的突然改變。一般采用水平圓弧過渡的方法，如果行切間距太小稳诚，應(yīng)采用垂直圓弧的過渡方法哗脖，如圖 7 所示：

圖 7 精加工時圓弧式切入切出

　　（ 8 ） 精清角扳还。精加工后在模具凹 R 處可能還會有較小的加工余量懒熙，這些殘留余量如果沒有銑削掉，將來對沖壓件的質(zhì)量會產(chǎn)生影響脂壁，因此對這些局部位置還要進行清角加工囤乎。通常精清角加工要分幾次來完成，每次所使用的刀具依次按照從大到小順序選擇揖帕。精清角的 加工策略一般采用自動清角 或多筆清角中單筆清角敢薄。

　　本實例精清角加工過程如下：

　　第 1 次精清角加 工，選用 ? 16R8 球頭刀使用多筆清角中單筆清角策略挎茂，公差 0.02 mm 艇线，余量 0.1 mm ，切削方向選順銑热轨；

　　第 2 次精清角加 工游鹿，選用 ? 12R6 球頭刀使用自動清角策略，公差 0.02 mm 梨耽，余量 0 mm 义誓，分界角 60 °，殘留高度 0.015 mm 统岭，參考刀具 ? 20R10 蟋定，重疊 6 mm ；

　　第 3 次精清角加 工草添，選用 ? 10R5 球頭刀使用多筆清角中單筆清角策略驶兜，公差 0.02 mm ，余量 0 mm 远寸，切削方向選順銑抄淑；

　　第 4 次精清角加 工，選用 ? 8R4 球頭刀使用自動清角策略驰后，公差 0.02 mm 肆资，余量 0 mm ，分界角 60 °倡怎，殘留高度 0.015 mm 迅耘，參考刀具 ? 12R6 ，重疊 1 mm 监署；

　　其中 ? 12R6 颤专、 ? 8R4 球頭刀在加工立邊接近垂直處凹 R 時纽哥，所需刀具要比較長，但若所有刀路都用長刀加工衙猾，加工效率低柬激，質(zhì)量也不穩(wěn)定，這時我們就要分別考慮斧与，能用短刀的區(qū)域盡量用短刀行忘，局部用長刀。 如圖 8 綠色刀路用短刀筋劣，灰色刀路用長刀 牡徘。

圖 8 精清角長、短刀刀路

　　4 刀具路徑檢驗

　　PowerMill 具有可視化的加工仿真模擬功能正脸， 可直觀查看產(chǎn)生的刀具路徑在實際情況下如何進行加工式伶，檢查過切、碰撞和加工質(zhì)量等切削情況鄙叼， 仿真時 系統(tǒng)將以中等速度動態(tài)模擬完整的加工切削過程贡金，便于編程人員 檢查加工過程的合理性與正確性 。

　　5 生成加工程序

　　產(chǎn)生完畢一系列刀具路徑后 群娃，經(jīng)過模擬仿真和檢查確定無誤之后衅侥， 需要將這些刀具路徑按其在 NC 機床中的加工順序排列，然后 通過 PowerMill 提供的后處理 模塊 經(jīng)自動處理后即可產(chǎn)生機床代碼文件 . TAP 劫瞳。 NC 程序程序生成過程如圖 9 ：

圖 9 數(shù)控程序的生成

　　6 總結(jié)

　　對汽車覆蓋零件模具的數(shù)控加工而言倘潜， Powermill 提供了豐富的加工功能，計算速度快柠新，完全仿過切窍荧，后編輯功能特別強大辉巡， 是一款非常適合覆蓋件模具制造的 CAM 軟件 恨憎。通過對 HF10 尾門外板凹模數(shù)控編程的應(yīng)用實踐，歸納出使用 Powermill 加工汽車覆蓋零件模具的一般工序和常用的編程策略郊楣，該方法均已通過生產(chǎn)實踐驗證憔恳，切實可行，在汽車覆蓋零件模具的數(shù)控加工領(lǐng)域有一定的實際意義净蚤。

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