基于CAD/CAM的数控加工技术在吹风机外壳塑料模具制造中的应用

摘要：介绍了利用DELCAM软件编制吹风机外壳模具数控加工程序的过程，分析了该模具型芯的加工工艺，对其数控加工中的难点进行了详细的分析，并探讨了DELCAM软件中POWERMILL模组的应用。
关键词：模具；数控加工；DELCAM软件

1 引言

近年来随着塑料加工业的不断发展，塑料模具得到了长足发展，对塑料模具也提出了大型化、高精度、多功能、复合型的发展要求。在人们日常生活中很多塑料制品已取代了原来的金属材料制品，人们不仅看重塑料制品的经济实用性，还希望塑料制品外观简洁流畅，手感好。因此，我们在模具设计中就要考虑到这些因素。现在塑料制品的设计中有大量的曲面造型，运用传统的机械加手工的制模方法已经很难保证模具的质量，而数控技术、数控机床和CAD/CAE/CAM软件的不断发展，使得高速加工技术在模具加工中的应用起到了举足轻重的作用。

在现代模具制造中，一般采用购买标准模架的方式以缩短模具的制造周期。为了延长模具的使用寿命，降低制造成本，可以选择材料为45# 钢的标准模架，在模架中放置材料为模具钢的型芯镶块。本文以吹风机外壳模具的型芯镶块加工为例，介绍CAM技术在模具制造中的应用。

2 创建三维模型

创建吹风机外壳三维模型，如图1所示。

图1 吹风机外壳零件图

模具型芯镶块零件如图2所示。毛胚的生成方法是将镶块图的底面通过拉拔的方式产生，高度应超过镶块最高面2mm做为加工余量，保证最高面的加工质量。

图2 模具型芯镶块零件图

3 制造加工工艺流程的制定

在DELCAM中，单击模块应用命令，进入PowerMILL对话框制定工艺流程：

（1）根据零件的三维模型选择合适的加工模式。DELCAM软件提供的加工模式主要有PLANER_MILL（平面加工模式）、CAVITY_MILL（穴型加工模式）和FIX_CONTOUR（三轴连续曲面加工模式）三种。

（2）确定加工坐标系，选择刀具的切削方式和工艺参数。

（3）选择加工步骤，产生CLSF刀具源文件。

（4）依据机床类型选择后处理文件，生成NC加工程序。

（5）传输NC加工程序至机床。

（6）选择夹具，安装工件，确定机床加工坐标系进行加工。

4 加工工序的设置

4.1 模具毛坯的加工

模具型芯镶块毛坯材料是40Cr，加工量比较大，采用分层进给铣削方式可以减小机床负荷，延长刀具使用寿命。

采用CAVITY_MILL加工模式，PART GEOMETRY（零件外形）选取图2所示的实体模型，BLANK GEOMETRY（毛坯外形）选取由镶块底面面拉拔所形成的实体，选择FLLOW PART（依零件外形加工）切削模式，加工出零件的大致外形。刀具选择硬质合金涂层铣刀φ6（r0.5），转速7957r/min，进给速度636mm/min，每层切深0.5mm，刀具进给百分比为70%。

为了减小刀具磨损，刀具下刀方式采用直线进刀，在毛坯上应留有预钻孔。预钻孔的位置以不影响加工质量为前提，可以自行设置。

图3 毛坯加工刀路图

4.2 型芯表面加工

因为采用PowerMILL加工模式加工中，分层加工立铣刀会留有阶梯状刀痕，所以我们一般在初步加工过曲面后采用FIX_CONTOUR加工方式精修曲面，以提高表面质量。

在FIX_CONTOUR加工模式中选择型芯的表面为加工区域，刀具选择硬质合金涂层铣刀φ6（球刀），转速7957r/min，进给速度636mm/min，刀具进给百分比为5%。

图4 型芯表面加工刀路图

4.3 进风口加工

由于进风口为狭长型小平面，尺寸较小，所以在前两道工序中无法完成。

采用PLANER_MILL加工模式，选择ZIG_ZAG(平行式往复走刀)切削模式。因为当采用这种切削方式时，DELCAM软件所创建的刀具路径将以相互平行且连续不提刀的方式产生，此时它是最经济、节省时间的方式。

影响模具制品外观质量的一个重要因素是模具的圆倒角和拐角，注意不能使用相同直径的刀具直接加工。如果使用这种方法，则刀具直接切进尖锐拐角，使刀具负荷急遽增加而发生震跳，影响加工表面外观质量和精度。应选用直径小于圆倒角几何尺寸的７０％的刀具，使拐角处的刀具路径更加平顺，降低刀具负荷。

在PLANER_MILL加工模式中选择进风口的表面为加工区域，刀具选择硬纸合金铣刀φ1.2，转速18568r/min，进给速度557mm/min，每层切深0.2mm，刀具进给百分比为10%。

4.4 按键孔加工

电吹风按键孔为方形，在第二步加工过程中有φ6球铣刀切削不到的死角，而此型芯的按键表面与行腔的表面为曲面相接，为避免飞边的产生，此处的表面精度要求很高，所以需要进一步精修按键表面。

采用FIX_CONTOUR加工模式，选取按键区域的三维曲面为加工区域，选择FOLLOW PART切削模式，刀具选择硬纸合金铣刀φ1.5（r0.75），转速14854r/min，进给速度297mm/min，刀具进给百分比为10%。

5 结束语

实践证明，DELCAM提供的CAM高端技术可以根据零件的具体形状选择不同的加工模式以创建相应的刀具路径，对进行复杂三维型面的数控加工，有着极高的加工效率、加工质量，并能给企业带来可观的经济效益。

参考文献：
[1] UG document[Z].
[2] 李祥鹏编著.UGNX4中文版模具设计[M]. 人民邮电出版社.2006.
[3] 杨应龙. Delcam软件在塑料注塑模设计和制造中的应用[J]. 制造技术与机床，2003，（11）：53～55
[4] 明兴祖. 数控机床与系统[Ｍ].北京:中国人民大学出版社,2000.
[5] 洪志贤,等.Unigraphics三轴铣床加工模组[Ｍ].北京：北京大学出版社,2001.