基于Powermill的汽车轮毂模具的加工

　　进入20世纪80年代以来，全球汽车市场进入了需求多样化的新阶段，给汽车企业提出的新课题是：如何高质量地缩短开发周期，以适应汽车种类多样化的需要。汽车模具制造业应在尽可能短的时间内为新产品的开发和制造提供高精度的模具。近年来，随着计算机技术的飞速发展，人们逐步采用计算机辅助设计与制造(CAD/CAM)来提高模具设计的成功率，缩短开发周期，降低生产成本。

　　目前比较流行的三维设计数件育NX、Pro/E、Solidworks等，而集合了模具的快速设计，高效加工以及在线检测为一体的软件却不多，英国的Delcam软件就是其中非常知名的软件。以PowerSHAPE、PS-Toolmaker、PowerMILL和PowerInspect组成了从设计、加工、在线检测为一体的高度集成化的模具设计体系，并且所有这些软件都是无缝集成在一起的，在汽车工业领域有着十分广泛的应用。本文以汽车轮毂模具设计和生产为倒，介绍Delcam在汽车模具制造中的应用。

汽车轮毂横具的结构

　　汽车轮毂作为汽车安装轮胎的零件，通常分为钢质轮毂和铝合金轮毂两种。随着汽车技术的飞速发展及人们对汽车越来越高的审美要求，铝合金轮毂基本上成为了轿车的标准配置。

　　与其他汽车零部件的生产工艺不同的是，压铸是铝合金轮毂目前主要的生产工艺，其模具结构与注塑模具、五金模具有一定的区别，具有很多自身的特点，其结构如图1所示。汽车轮毂模具主要由下模、上模、中心仁、边模等多种不同形式的构件形成轮毂浇注空间。其中下模的形状最为复杂，也最能体现压铸成形工艺的特点。

    图1 汽车轮毂模具结构图

1.汽车轮毂模具的加工建模

　　用于数控加工自动编程的CAD/CAM软件中的加工建模与一般意义上的CAD建模有所不同，它是根据加工内容来建模，一般来说不需要把整个零件画出来。

　　如果零件待加工面为旋转面，其轮廓曲线属于二维曲线。需要用数控车削加工；在利用CAD/CAM软件自动编程时只需绘制出其轴截面一半的轮廓曲线即可进行编程。若零件待加工面为三维复杂曲面，其轮廓曲线是由很多曲面组成，则需要采用数控铣削加工，在利用CAD/CAM软件自动编程时只需绘制出其加工部位的曲面即可。例如：汽车轮毂下模的铣削加工编程时，用Delcam的Powershape软件建立的加工模型如图2所示。

    图2 铣削加工时的CAD模型

2.汽车轮毂模具仿真加工

　　Delcam的Powermill高速加工软件自带的数控仿真软件可以产生具有真实效果的图形，完整地描述三维形体所有的几何信息，进行准确的过程仿真，来检查加工过程的各个环节（主要包括：NC程序代码正确性检验、干涉和碰撞检验等），可以比较真实地反映实际的切削加工路径，通过虚拟的刀位轨迹验证和碰撞干涉检验，可以减少在线程序修改和试切时间。还可以避免因编程时人为出错或工艺不合理所造成的工件报废，降低原材料的消耗和生产成本。

　　Delcam软件提供了强大的仿真加工和检测功能。首先根据Powermill的毛坯设置功能，设计加工零件的毛坯尺寸，然后根据实际机床加工的装卡要求设计适合工件的卡具尺寸和装卡形式等，利用Powermill丰富的加工策略选择合适的加工刀具和刀柄型式，编制最优的工艺策略，最后完成加工刀路的生成。接下来利用Powermill的Verify模块来仿真校验加工过程，在仿真中利用前面设计的毛坯尺寸、卡具尺寸、装卡形式、设置的刀具的长度和刀柄型式，Powermill会自动计算和判断零件的过切和干涉情况、加工时间、刀具的碰撞情况，并且会根据判断结果自动优化刀具路径，给出最优的的解决策略。其仿真图形如图3所示。

    图3 切削刀具路径仿真

3.利用Delcam加工模块进行模型加工

　　根据加工工艺的要求，首先进入Delcam的Lathe加工编程环境，根据汽车轮毂模具的零件图，应用Delcam的CAD功能绘制用途，再用Delcam的CAM功能编制数控车削加工程序。然后。进入Delcam的Powermill加工编程环境。利用Delcam的CAD功能中的数据转换功能，调入汽车轮毂模具编程用图，利用Delcam的CAM功能编制数控铣削加工程序。最后，在数控机床上加工出具体的模具。

　　汽车模具制造的质量和周期影响着汽车产品的更新换代，为了能适应竞争日益激烈的汽车市场，先进的CAD/CAM技术的应用在很大程度上决定着汽车产品的质量和新产品的研发能力。