模具型腔的高速数控加工

　　现代模具成形制造中，型面设计日趋复杂，自由曲面所占比例不断增加，制造精度要求日益提高，而交货期不断缩短，这就对模具加工提出了更高的要求。随着数控机床、刀具系统及CAD／CAM软件的不断发展，高速切削加工技术在模具制造中的应用越来越广泛。

　　《CAXA制造工程师》是北航海尔公司开发的机械设计及制造系列软件中的一个组成部分．主要用途是为数控铣床及加工中心完成数控自动编程。兰州交通大学铁道技术学院在引入该软件之后，通过在大河机床厂生产的DK45型数控铣床及V700型加工中心的使用中发现，该软件在模具型腔的加工方面有比较好的效果。该软件相对国外三维加工软件而言，价格比较便宜，基本功能较为齐全，可满足机械加工中常用二维及三维模具型腔的加工，具有比较好的应用前景。

　　现有一典型模具型腔零件如图l所示。其数控加工流程为：CAD模型设计，刀具轨迹生成，后置设置，生成G代码，最后连接数控机床进行加工。

1 CAD造型设计

　　CAXA制造工程师软件具有卓越的实体造型、模具设计功能，是在Windows环境下运行的CAD／CAM软件。结合该模具型腔的结构特征，首选功能是CAXA中的曲面实体混合造型。

图1模具型腔零件图 

　　1.1 分析零件图

　　(1)通过零件图可以知道，该零件整体结构是一个长方体。

　　(2)通过主、俯视图可以看出长方体中间有一个型腔，由B—B、A—A剖视图可知型腔底部为一曲面；从主视图可以看出型腔内部有高度不同的两个凸台，凸台基本形状可由俯视图及主视图看到。

　　(3)从俯视图和B—B、A—A剖视图可以看出，在长方体的长度方向上表面有一个曲面凹槽。

　　1.2 确定造型方法

　　(1)用拉伸增料方式构造一长方体。

　　(2)由于凹缺部分的左、右两截面形状不同，故用放样除料。

　　(3)型腔底部为一曲面，用扫描面先做出此曲面，再用拉伸除料到面方式做出型腔。

　　(4)从主视图可知凸台上、下表面位置，故下凸台可从上表面用拉伸到曲面的增料方式完成造型，上凸台由于上、下两表面形状不同，故用放样增料方式完成造型。

　　(5)曲面凹槽：先用双导动面做出曲面，再用曲面裁剪实体方式得到曲面凹槽。

　　1.3 建模注意事项

　　(1)软件所绘制草图必须是首尾相接无重叠的封闭轮廓，每个草图绘制完成后都要进行草图封闭性检查。如果出现开口环问题，解决方法如下：①对出现开口环位置的两个草图元素进行尖角过渡，来解决草图元素交叉或未接触问题；②对出现开口环位置的两个草图元素分别进行删除处理，以解决重叠线的问题。

　　(2)放样除料时，要注意放样的两个草图节点对应问题。例如一个草图有四个节点，而另一个草图为六个节点，放样处理时有可能出现实体模型扭曲的情况。

(3)用曲面裁剪实体的时候，要注意临界性问题。所做曲面一定要比被裁减的实体略大，可以采用曲面延伸的办法处理。