【正文】 屬于輕工日用品，從安全角度考慮不允許產(chǎn)品有刀口，故在沿口均有Ｒ ，Ｒ過大會(huì)使整體配合和間隙過大，影響美觀。 （４）產(chǎn)品表面粗糙度要求Ｒ 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 為了提高模具檔次，滿足用戶要求，在模具整體設(shè)計(jì)上主要有如下要求： （１）選材，采用 瑞典 718的鏡面鋼，以滿足用戶產(chǎn)品表面質(zhì)量要求。 （ 3）電源盒模具設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮到產(chǎn)品收縮不均而造成整體曲面的破壞，因而在模具設(shè)計(jì)中型腔要按圖１中 oo虛線范圍加工，關(guān)料止口用型芯來實(shí)現(xiàn)。 采用 CAD形式真三維設(shè)計(jì) 由于產(chǎn)品的特點(diǎn)要求， 使用常規(guī)的加工手段和電火花加工很難確保產(chǎn)品的質(zhì)量，浙江黃巖高力模具廠的王剛毅同志在 Sunspace station 20工作站進(jìn)行了真三維的 CAD設(shè)計(jì)。 （ 2）為了確保頂蓋、中套、底座的配合要求，將圖 124 JJ和 MM面的測(cè)點(diǎn)只作為參考；而用Ⅳ Ⅳ和Ⅴ Ⅴ曲線代替。 （ 4）頂蓋曲面的形式根據(jù)圖１中Ⅰ Ⅰ、Ⅱ Ⅱ、Ⅲ Ⅲ、Ⅳ Ⅳ、Ⅴ Ⅴ、Ⅵ Ⅵ的擬合曲線，增加圖（１）１３個(gè)＊點(diǎn)擬合 spline線（曲線 A），確保曲線的最高點(diǎn)，按嚴(yán)格通過１３條曲線（其中Ⅰ Ⅰ、Ⅱ Ⅱ、Ⅲ Ⅲ、Ⅳ Ⅳ、Ⅴ Ⅴ、Ⅵ Ⅵ六條曲線必須對(duì)稱切斷，否則會(huì)形成扭曲的面而不能滿足設(shè)計(jì)要求），通過網(wǎng)格面 mesh surface方式擬合。 （ 6）在底座曲面造型中由于有些曲面間幾乎相切，而用戶圖紙要求 R 倒角，這不可能實(shí)現(xiàn)；在底座的提手處出現(xiàn)了尖角，如圖 125不符合安全因素，因此通過減少 R1 和 R2 達(dá)到較滿意的結(jié)果。 （２）白鋼刀和合金刀的切屑特點(diǎn)不同，而數(shù)控加工在精加工時(shí)刀具切具多在刀刃上，這樣白鋼刀的刀刃磨損較多，不能滿足精加工要求，而合金刀刀粒的側(cè)刃很短，不能進(jìn)行大切屑深度，在程序上應(yīng)注意刀路軌跡的方式。 （４）中套產(chǎn)品要求 150mm深，由于型腔是三塊鑲塊拼鑲而成的，又要控制型腔的高度，中套的拔模斜度很小。 針對(duì)以上加工特點(diǎn)他們采取了相應(yīng)對(duì)策： （１）根據(jù)刀具的切屑要求，白鋼刀比較適合粗加工和半精加工，加工方式對(duì)于硬材料不宜以橫切，而采用以下向上加工比較好，順銑能改善切屑條件，而合金刀適合橫進(jìn)刀、小的切屑深度、高的切屑速度，但是這樣一來會(huì)造成下刀切屑比較困難，順逆銑沒有較大的區(qū)別，這樣合理選擇刀路軌跡，在精加工時(shí)要采用合金刀容易出現(xiàn)上下刀先進(jìn)行粗粗加工和半精刀，采 用白鋼刀向下往上 ZIG方式，由于白鋼刀除兩刃外不能過多下刀，在加工開始先用兩刀或球刀直徑小些，根據(jù)程序的軌跡先走幾刀，保證三刃或四刃可以下刀。 （ 3）對(duì) 150mm高的中套，由于拔斜度小，開始粗加工時(shí)由白鋼刀做很容易，上部出現(xiàn)刀柄與坯料碰上而無法加工，故先用合金刀層銑一圈往下加工；然后再采用自下往上 ZIG方式。 (5)如底座的提手處有一個(gè)較深小溝，編程時(shí)考慮到小刀下刀太多，可能會(huì)出現(xiàn)斷刀現(xiàn)象；采用擋一個(gè)面不能下去；先切削上部然后再加工。 通過實(shí)踐表明：要高效發(fā)揮數(shù)控機(jī)床 ，必須做到以下幾點(diǎn)： （ 1） 盡可能采用合金刀，更換刀無需對(duì)刀，精度能保證，切削速度是白鋼刀的 1015倍。 （３）曲面的建立盡可能皆優(yōu)化，符合數(shù)學(xué)邏輯，曲面的質(zhì)量對(duì)刀路的形成，避免過切都有很大的影響。 實(shí)例 4 CAD/CAM技術(shù)在注塑模中的應(yīng)用實(shí)例分析 以山西無線電廠的可視電話模具 CAD/CAM為實(shí)例，討論 CAD/CAM技術(shù)在模具制造中的具體應(yīng)用，來體現(xiàn)其先進(jìn)性，可靠性。該系統(tǒng)采用先進(jìn)的 solidworks 和 SurfCAM 兩種軟件作為技術(shù)支持，完成模具計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)輔助制造，充分發(fā)揮了 SolidWorks的 3－ D實(shí)體造型功能以及 SurfCAM軟件的自動(dòng)編程功能，高速、精確地加工出模具型腔。 實(shí)例分析 該系統(tǒng)主要以 SurfCAM軟件作為 CAD/CAM技術(shù)支持軟件。其編程流程如圖 127所示。 圖 12圖形交互式編程流程 如圖 128所示是一在微機(jī)上用 SolidWorks三維實(shí)體造型軟件設(shè)計(jì)的可視電話屏幕主機(jī)上蓋凸模的零件圖，該工件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求較高，各加工表面之間有效嚴(yán)格的位置度和 垂直度要求，工件已在銑床上完成了粗加工，經(jīng)過工藝分析，采用圖形交互式自動(dòng)編程技術(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)零件加工路徑，確定加工中心零件加工工序如下： 1）Ⅲ軸加工模式，平面（ Planar）加工 A面，球頭銑刀，刀具直徑 12mm； 2）Ⅲ軸加工模式， Z方向精加工（ Finish） B面，球頭銑刀，刀具直徑 12mm； 3）Ⅲ軸加工模式，平面（ Planar）加工 C面，球頭銑刀，刀具直徑 12mm； 4）Ⅲ軸加工，平面（ Planar）加工 D面，球頭銑刀，刀具直徑 12mm： 5）Ⅲ軸加工，平面（ Planar）加工 E面，球頭銑刀，刀具直徑 12mm； 6）Ⅲ軸加工模式， Z方向精加工（ Finish）所有側(cè)面，球頭銑刀，刀具直徑 8mm。例如：工作平面的選擇，走刀方式、速度、步長(zhǎng)、平面公差等參數(shù)的設(shè)置，然后選擇合適的切削參數(shù)（主軸轉(zhuǎn)速，切削進(jìn)給速度及切深等），作為輸入?yún)?shù)生成刀具路徑的 INC 文件。 ICD文件是按 SurfCAM所確定的文件格式生成的工件加工控制序，一個(gè)工作全部加工過程的命令文件以及生成的刀具軌跡圖形。 Verify 接受標(biāo)準(zhǔn)的NC程序，通過交互式的窗口產(chǎn)生一個(gè)完全的 NC加工環(huán)境，在自動(dòng)計(jì)算的一個(gè)實(shí)體毛坯上模擬零件的整個(gè)切削加工過程，通過不同顏色的顯示可清晰地看到每個(gè) INC文件的刀具路徑的實(shí)際走刀情況，在模擬過程中，使用者可選擇測(cè)量工具通過測(cè)量點(diǎn)、距島、厚度等各加工面的尺寸信息，在計(jì)算機(jī)上檢查刀具軌跡及選刀的正確性。 （ 4）、后置處理生成 NC程序 后置處理是指把刀具路徑轉(zhuǎn)換成 NC程序的過程。 SurfCAM軟件配置兩個(gè)通用后置處理軟件包：一個(gè)是 Spost，它包括兩個(gè)后置處理器 ，前者可生成適合銑床和電火花數(shù)控機(jī)床的 NC 代碼，后者可生成適用于數(shù)控車床的數(shù)控加工程序。本模塊中要定義機(jī)床的種類和坐標(biāo)系，還要進(jìn)行更重要的 G代碼選擇， M 代碼選擇以及其它 NC程序語言標(biāo)準(zhǔn)的選擇。 （ 5）．?dāng)?shù)據(jù)通信及 NC力工 數(shù)控代碼自動(dòng)生成后，經(jīng)仿真驗(yàn)證無問題后，既可向數(shù)控機(jī)床傳送 NC 代碼，傳統(tǒng)的數(shù)控程序是用穿孔紙帶通過光電閱讀機(jī)輸入到數(shù)控機(jī)床上，這樣不僅加工成本高而且傳送環(huán)節(jié)多，速度慢，容易出錯(cuò)。 利用 SurfCAM 軟件的 SDNC 系統(tǒng)，通過設(shè)置微機(jī)與加工中心的傳輸參數(shù)：接口號(hào)；波特率；校驗(yàn)；傳輸位；停止位；代碼標(biāo)準(zhǔn)等將微機(jī)的數(shù)控代碼直接發(fā)送給數(shù)控機(jī)床，從而實(shí)現(xiàn)微機(jī)與加工中心之間的數(shù)據(jù)通信，進(jìn)而控制機(jī)床完成零件的切削加工。 一般注塑模型腔的 CAD/CAM 過程如圖 129所示。 型腔幾何造型設(shè)計(jì) 曲線曲面的幾何造型設(shè)計(jì)是注塑模具型腔 CAD/CAM的 基礎(chǔ)。 （ 1）、曲線的幾何造型設(shè)計(jì)與處理 曲線的幾何造型設(shè)計(jì)與處理的目的是為了構(gòu)造型腔的曲面邊界，它是后續(xù)曲面造型設(shè)計(jì)與處理的基礎(chǔ)和前提。曲線的造型設(shè)計(jì)中，構(gòu)造生成自由曲線是其中的難點(diǎn)，也是傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法所難以達(dá)到的。 （ 2）、曲面的幾何造型設(shè)計(jì)與處理 注塑模型腔通常設(shè)計(jì)成各種復(fù)雜的曲面，而這些曲面的形狀及特性各不相同，變化多樣，必須采用合適的曲面造型方法來構(gòu)造它們，常用的方法有如下五種：①旋轉(zhuǎn)曲面，②直紋曲面，③掃描曲面 (其中包括牽引曲面 )，④孔斯曲面，⑤舉升曲面。直紋面也是型腔面中較常見的一種曲面，它的造型要點(diǎn)是按實(shí)際型面的要求生成所需的 V向等參數(shù)線 (即直紋面的直線方向 )。這種曲面的造型要點(diǎn)是：①仔細(xì)分析曲面應(yīng)由哪幾條曲線組成及確定各曲線間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，以便選擇合理的運(yùn)動(dòng)方式構(gòu)造曲面；②合理地選擇主方向控制線、方向控制線及發(fā)生曲 線，使所選的曲線能夠很好地滿足曲面造型需要。 Coons曲面造型的要點(diǎn)是：①根據(jù)實(shí)際型面要求定義合理的曲面邊界曲線。舉升曲面在型腔型面中出現(xiàn)的機(jī)會(huì)較少，而在型芯、電極型面中稍多些，其造型處理要點(diǎn)是依次選擇各截?cái)嗝嫱庑巫鳛榘l(fā)生線，再選取各外形兩端點(diǎn)生成線作為主控制方向曲線。 刀具路徑 及 NC程序生成 在型腔 CAD/CAM 的實(shí)踐過程中，曲線曲面造型與數(shù)控刀具路徑的生成是實(shí)施型腔CAD/CAM的兩個(gè)關(guān)鍵。對(duì)于有凸有凹及弧島的自由曲面加工，若采用平頭刀進(jìn)行加工，則在曲面的凹部位及曲面上凸凹之間的部位可能會(huì)發(fā)生過切。 圖 1210 球頭刀中心軌跡 （ 1）、用球頭銑刀、行切法加工自由曲面的刀具軌跡計(jì)算 假設(shè)曲面點(diǎn)的坐標(biāo)為 (Xp,Yp,Zp)，此點(diǎn)的法向量為 =(Ap,Bp,Cp),設(shè)球頭刀的 半徑為R，球頭刀在加工過程中始終與曲面相切，如圖 1018所示。加工時(shí)，球心按這條軌跡移動(dòng)，加工出我們所設(shè)計(jì)的曲面形狀。 NCI 文件生成后應(yīng)進(jìn)行模擬顯示，看其是否光順，如有不合理的波折，應(yīng)將其去除，然后再進(jìn)行后置處理。本例所用的數(shù)控系統(tǒng)是日本 FANUC系統(tǒng)和意大利 Fidia系統(tǒng)。 經(jīng)后置處理產(chǎn)生的 NCA程序并不能馬上傳輸給數(shù)控機(jī)床執(zhí)行，必須進(jìn)行檢查，以避免出現(xiàn)錯(cuò)切、漏切、打刀等，保證模具的加工質(zhì)量，確保機(jī)床和操作人員的人身安全。 數(shù)據(jù)通信及 NC加工 通過后置處理程序產(chǎn)生的 NC 程序存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的硬盤上，必須傳輸 到機(jī)床 CNC 系統(tǒng)的程序存儲(chǔ)器才能用來控制數(shù)控機(jī)床的切削加工。 微機(jī)與加工中心 FANUC系統(tǒng)的傳輸參數(shù)是：①接口號(hào)： COM1；②波特率： 4800；③校驗(yàn)：奇 (odd)。 實(shí)驗(yàn)已證明：在兩臺(tái) 586微機(jī)系統(tǒng)上，以 MasterCAM、 SurfCAM等軟件為基礎(chǔ)，選擇符合實(shí)際型腔形狀要求的曲線曲面造型設(shè)計(jì)與處理方法，再產(chǎn)生刀具路徑，經(jīng)后置處理生成NC程序，然后經(jīng) RS232C通用接 口與機(jī)床 CNC系統(tǒng)通信，達(dá)到微機(jī)與數(shù)控機(jī)床的直接數(shù)控，從而實(shí)現(xiàn)了注塑模型腔從幾何設(shè)計(jì)到加工制造的 CAD/CAM一體化，成功地加工出了電飯煲面蓋型腔及分體空調(diào)面板模型腔等實(shí)際產(chǎn)品。 (2)通過微機(jī)與機(jī)床的直接數(shù)控加工，節(jié)省了時(shí)間，減少了不必要的人工干預(yù)，提高了工效。 CAD/CAM一體化的實(shí)現(xiàn)，使模具型腔設(shè)計(jì)制造的效率提高了約 35倍。為配合 ZF配套件國產(chǎn)化 ,完成精度要求較高的鑄件生產(chǎn) ,本例采 用先進(jìn)的三維 CAD/CAM/CAE工程軟件對(duì)其中 10種復(fù)雜型面的鑄件進(jìn)行鑄造模具的開發(fā) ,以此解決傳統(tǒng)設(shè)計(jì)和制造存在的問題。 為保證開發(fā)成功 ,必須選用技術(shù)成熟、功能較強(qiáng)、使用維護(hù)方便的通用工程軟件 ,目前彩的是Pro/ENGINEER (以下簡(jiǎn)稱 Pro/E)。 建立零件設(shè)計(jì)模型。當(dāng)父特征改變時(shí) ,子特征自動(dòng)相應(yīng)父特征的有關(guān)變化而重新生成。這個(gè)過程也可以以自頂向下的方式進(jìn)行 ,即由最終的裝配體逐步分解 ,分解成子裝配 ,進(jìn)而零件 ,進(jìn)而特征。 圖 1212 建立產(chǎn)品零件的三維設(shè)計(jì)模型 在鑄造模具開 發(fā)前 ,首先必須建立鑄造產(chǎn)品零件的三維設(shè)計(jì)模型。為確認(rèn)設(shè)計(jì)模型的正確性 ,除在軟件中檢查尺寸外 ,還將設(shè)計(jì)模型轉(zhuǎn)化為與原圖比例及投影構(gòu)圖一致的二維工程圖并繪成底圖 ,然后將底圖蒙在原圖上逐一進(jìn)行視圖的比并在設(shè)計(jì)模型中修改 直至完全正確無誤。 鑄造工藝及模具設(shè)計(jì) （ 1）、計(jì)算機(jī)輔助鑄造工藝設(shè)計(jì) 目前計(jì)算機(jī)輔助鑄造工藝設(shè)計(jì)是鑄造行業(yè)急需推廣應(yīng)用的新技術(shù) ,在該項(xiàng)目中我們首次采用 Pro/E工程軟件中 CASTING模塊進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助鑄造工藝設(shè)計(jì) ,采用 Pro/CASTING進(jìn)行鑄造模型工藝設(shè)計(jì)流程如圖 1213 所示。建立鑄造模型并將設(shè)計(jì)模型裝配到其中 ,當(dāng)設(shè)計(jì)模型裝入鑄造模型 ,即作為一個(gè)參考模型被替代了。如圖 1214所示。這可通過檢查參考模型的拔模斜度來決定一個(gè)最優(yōu)開模方向 ,根據(jù)工藝需要 ,給參考模型增加拔模斜度及圓角。分模線是一種鑄造特征 ,用于確定分模面的位置。為整個(gè)模型設(shè)置不同方向的縮水率 ,也可為個(gè)別尺寸設(shè)定縮水率。填補(bǔ)加工孔、設(shè)計(jì)砂芯、增加流道澆冒口等特征、裝配或生成砂型砂芯 ,沿分模面分離砂型砂芯、定義開模步驟 ,還可以檢查干涉并對(duì)模型進(jìn)行必要的修改。 ⑦生成砂型和砂芯以及生成鑄造工藝圖。由鑄造模型生成二維工藝圖并輸出作為生產(chǎn)用圖。工藝確定在鑄造工藝設(shè)計(jì)中是至關(guān)重要的。工藝選擇得準(zhǔn)確、合適 ,不僅鑄件尺寸 (形狀 )精確 ,而且制芯、下芯、合箱都很方便 ,不僅提高生產(chǎn)率 ,也降低成本。這種澆注系統(tǒng)的突出優(yōu)點(diǎn)是 : 消除紊流和渣孔 ,減小砂鐵比和內(nèi)部缺陷 ,充型平穩(wěn) ,縮短澆注時(shí)間。 ①縮短鑄造工藝設(shè)計(jì)周期。 ②減少工藝設(shè)計(jì)過程的錯(cuò)誤。 ③砂型砂芯與零件設(shè)計(jì)模型的高度統(tǒng)一。 2. 計(jì)算機(jī)輔助模具設(shè)計(jì) 圖 1216 模具裝配圖 在完成鑄造工藝設(shè)計(jì)之后 ,將生成的 砂型和砂芯通過網(wǎng)絡(luò)傳輸分配給模具設(shè)計(jì)人員 ,采用Pro/E工程軟件的 PARTT ASSEMBLY等模塊完成上下外模和芯盒模具的設(shè)計(jì)。首先建立砂型或砂芯的模具裝配體。如圖 1216所示。根據(jù)一定的順序 ,以及使用的射芯機(jī)和生產(chǎn)線安裝定位尺寸要求