眾所周知，Delcam的PowerMILL軟件是目前較為優(yōu)秀的CAM軟件，由于其自身的很多優(yōu)勢，在我國的用戶群發(fā)展很快。本文所介紹的是PowerMILL5.5在拉延模具加工中的一個(gè)應(yīng)用案例，文中較為詳細(xì)地介紹了高強(qiáng)度鋼板中的回彈幾何補(bǔ)償、深型腔凹模的數(shù)控加工工藝和基于PowerMILL5.5的數(shù)控編程方法及參數(shù)設(shè)置等。本文定會(huì)對(duì)想要了解和使用PowerMILL讀者有所幫助。

　　長安模具制造中心是長安汽車股份有限公司下屬單位，是長安汽車車身及大型覆蓋件夾模具設(shè)計(jì)制造的大型專業(yè)生產(chǎn)基地，也是汽車新品開發(fā)基地。它成立于20世紀(jì)60年代，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，擁有數(shù)十臺(tái)高、精、尖設(shè)備，包括一臺(tái)高速五軸數(shù)控龍門銑床。具有逆向工程，沖壓仿真分析，模具、檢具、夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，型面造型和計(jì)算機(jī)輔助編程的專業(yè)技術(shù)，具備了年產(chǎn)200副大中型模具的生產(chǎn)能力。

　　近年來，中心在激光拼焊板模具和高強(qiáng)度鋼板模具都有成功開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。本文將介紹的是高強(qiáng)度鋼板拉延模具在PowerMILL5.5中的數(shù)控編程。

　　一、數(shù)模準(zhǔn)備

　　在考慮加工方案時(shí)，分析加工對(duì)象是很有必要的。本模具是汽車后地板前隔板的拉延模的凹模，板料為高強(qiáng)度鋼板JAC440WN-45/45 t1.40。為防止回彈，采用幾何補(bǔ)償?shù)姆椒▽?duì)產(chǎn)品進(jìn)行了適當(dāng)?shù)母淖儯鐖D1所示。圖中1指示是產(chǎn)品，2指示補(bǔ)償后的模型。凹模特征為深型腔，有微小負(fù)角，要進(jìn)行型面加工和成型標(biāo)記孔加工，如圖2所示。模具材料MoCr鑄鐵，加工前的材料硬度HRC28，毛坯狀態(tài)為方形鑄件。

　　圖1 斷面示意圖

　　模具的數(shù)字模型采用UGNX造型，一般在UG中通過模型檢查轉(zhuǎn)入PowerMILL后都不會(huì)有問題，也可用 PowerSHAPE 補(bǔ)面，對(duì)數(shù)模整理，曲面方向的統(tǒng)一等，方便在PowerMILL編輯。

　　圖2 斷面和負(fù)角檢查

　　二、型面加工的總體方案

　　模具型面加工一般要經(jīng)過粗加工、半精加工和精加工三道工序。對(duì)均勻余量采用往復(fù)或等高加工方式，對(duì)大余量采用層加工方式。型面加工前，要先清根加工，切削掉根部的加工量，從而使刀軌在方向轉(zhuǎn)變時(shí)沒有切削的負(fù)荷，保證了加工的速度和刀具的壽命，提高加工的效率。其次要合理分塊，采用不同的加工方式。

　　(1)根據(jù)型面特點(diǎn)分塊，陡峭區(qū)、平坦區(qū)分開加工;

　　(2)根據(jù)加工的刀長分塊，分長、短刀，保證加工系統(tǒng)的剛性;

　　(3)擁有五軸機(jī)床時(shí)，可考慮加工擺角的可行性。

　　三、凹模數(shù)控加工的具體加工工藝

　　把UG中的需要加工的CAD模型轉(zhuǎn)出成為單獨(dú)的文件放到加工的文件夾，打開PowerMILL5.5，Import數(shù)據(jù)，按以上的方法進(jìn)行編程。凹模放料厚-1.4mm，因此安排粗加工留余量-0.2mm，半精加工留余量-1.1mm，精加工到-1.4mm。下面重點(diǎn)介紹部分加工程序。

　　1. 粗加工

　　由于鑄件的是方坯，粗加工我們采用偏置區(qū)域清除順銑。因?yàn)槟＞叩男兔娑急容^復(fù)雜，采用偏置區(qū)域加工可以獲得更符合模具型面的加工模型。刀具采用Φ63R6的黛杰圓角端銑刀，行距45mm，下切步距2mm。PowerMILL的等高開粗加工，有較多的參數(shù)來優(yōu)化刀具路徑。表格的區(qū)域過濾器參數(shù)，充分考慮到圓角銑刀的特點(diǎn)，具有加工盲區(qū)，過濾較小區(qū)。光順連接參數(shù)，光順了刀具路徑的尖角處，并在刀具過載的凹進(jìn)區(qū)域可有選擇的采用擺線加工。加工平坦區(qū)域參數(shù)，可以切削平坦區(qū)。高速加工選項(xiàng)，輪廓光順可以將軌跡變的更光順。有了這些參數(shù)，在機(jī)床在執(zhí)行PowerMILL的刀軌時(shí)，可以保持恒定的轉(zhuǎn)速和進(jìn)給，達(dá)到高效切削的目的。

　　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過多余量，這樣在半精加工前能獲得比較均勻的加工余量，有利于提高半精加工的加工效率。根據(jù)殘留模型，用Φ32R6的黛杰圓角端銑刀具進(jìn)行偏置區(qū)域清除，順銑方式，行距15mm，下切步距2mm，如圖3所示。

　　圖3 殘余量粗加工

　　3. 半精加工之前的清根

　　采用陜西航空公司的硬質(zhì)合金螺旋銑刀R12.5球刀筆式清根，由于加工的面不大，無須分長短刀加工。

　　4. 半精加工

　　半精加工一般都會(huì)分區(qū)采用不同的加工方式根據(jù)刀長分開編制程序，以提高效率。分區(qū)時(shí)考慮區(qū)域之間要有覆蓋，將產(chǎn)生接觸點(diǎn)邊界程序。將壓料面部分用短刀平行加工，圓弧連接，如圖4所示。拔模面采用等高加工，工藝補(bǔ)充面和產(chǎn)品面采用長刀平行加工方式。在平行加工和等高加工的刀具路徑的尖角處都采用了圓角的光順處理，并配合螺旋進(jìn)刀的方式。平行加工步距3mm，等高加工步距1mm。刀具采用陜西航空公司的硬質(zhì)合金螺旋銑刀R12.5。

　　圖4 平坦區(qū)域采用平行加工、圓弧連接

　　5. 精加工之前的清根

　　PowerMILL的清根方法有10多種。R10用球刀筆式清根，R5、R3采用PowerMILL精加工策略中的參考刀具筆式清根，來去除凹角處未能加工的殘留余量。針對(duì)這模型，無須其他策略，只是在型腔部分清根，由于小刀具刀有長有短，需要分區(qū)采用3+2軸加工。

　　6. 精加工

　　精加工總的特點(diǎn)和半精加工在加工方式上是一樣的，只是因?yàn)椴捎玫牡毒吒『透虝?huì)分更多的區(qū)域，步距和公差應(yīng)更小。平行加工步距0.5mm，等高加工步距0.5mm，公差0.02。

　　7. 擺角3+2軸加工

　　采用PowerMILL的刀夾、刀桿的干涉碰撞檢查功能，檢測出我們加工所需要的有效刀具長度。對(duì)于深腔區(qū)域，需采用的刀具比較長，加工效率低，因此我們采用PowerMILL的3+2功能來加工。模具的成形標(biāo)記孔，孔軸心是型面的法線Z軸有夾角，因此也要采用3+2軸功能，如圖5所示。軸向可以通過定義用戶坐標(biāo)系或在造型軟件中準(zhǔn)備。

　　圖5 擺角20°平行加工、圓弧連接

　　8. 刀軌編輯

　　PowerMILL對(duì)刀軌的編輯很方便，具有任意裁剪和重排刀具路徑順序等功能，如移動(dòng)開始點(diǎn)、任意修改下刀位置等，滿足各種情況下的加工，而且是很安全的。

　　刀軌編輯完成后要對(duì)程序命名，可采用PowerMILL提供的外掛VB程序進(jìn)行命名。可以在幾秒鐘達(dá)到基本的要求，再經(jīng)過簡單的更改，就符合了企業(yè)的數(shù)控程序命名規(guī)范。

　　9. 程序的后置處理

　　選中所有的程序賦予后置處理器，程序一次計(jì)算完成，并自動(dòng)放在文件夾中。接下來要利用PowerMILL中的SetupSHEET的模塊定制好企業(yè)的工藝清單模板。SetupSHEET會(huì)提取編程中刀具的參數(shù)、加工余量、加工時(shí)間、最深Z值等，并將其直接寫到工藝清單當(dāng)中。可以通過清單再檢查程序的參數(shù)設(shè)置，防止錯(cuò)誤的產(chǎn)生。因此SetupSHEET就非常方便，既提高了加工的效率，又準(zhǔn)確。

　　三、結(jié)束語

　　長安模具中心采用DELCAM軟件以來，大大提高了模具的加工效率。程序的光順考慮降低了刀具成本，程序的安全性使操作者非常放心。