濰坊模具廠自1997年引入U(xiǎn)G設(shè)計(jì)軟件之初就開始三維實(shí)體設(shè)計(jì)的研究。2005年濰坊模具廠三維實(shí)體設(shè)計(jì)與模具實(shí)型三維加工技術(shù)得到了有效的應(yīng)用結(jié)合，部分解決了模具三維實(shí)體設(shè)計(jì)應(yīng)用中存在的問題，縮短了模具的制造周期，削減了模具制造的成本。

　　泡沫實(shí)型整體加工的核心在于數(shù)控編程，程序的好壞很大程度上決定了模具的質(zhì)量和外觀。我廠整體加工編程的基本思路是實(shí)體剖切分層，翻轉(zhuǎn)加工。拿到實(shí)體的第一步是先膨脹，將鑄件的膨脹余量考慮在內(nèi)，然后審查其可加工性，接著分層、編程、下料、編制程序單。通過固定編程操作順序可以減少編程的出錯(cuò)率，也可以加速對(duì)新人的培養(yǎng)。

　　程序的好壞取決于兩個(gè)方面，一個(gè)是編程前的分層，另一個(gè)是編程的技巧。好的分層可以充分提高材料的利用率，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)方便后序的粘貼。分層的基本原則是：

　　(1)首先考慮機(jī)床的加工范圍，受我廠機(jī)床加工能力的限制，最大料不能超過2000mm×4000mm×500mm;

　　(2)因泡沫材料為塊狀材料，大小為5000mm×1000mm×500 mm，所以每次下料的尺寸最好使用滿足現(xiàn)有材料的尺寸，減少工人下料和粘貼花費(fèi)的時(shí)間;

　　(3)分層前必須把有余量的部分貼好余量，防止分層后加工面和非加工面的混淆，漏掉加工余量，如底面、鑲塊、擋墻、導(dǎo)板、導(dǎo)向面、彈簧臺(tái)等;

　　(4)分層時(shí)要考慮好機(jī)加工部分和手工加工部分，例如某些不在合適位置的減輕孔可以采用手工方式完成;

　　(5)吊耳部分加工程序復(fù)雜，數(shù)控加工完成后，外觀質(zhì)量不如手工制作好，所以應(yīng)盡量避免數(shù)控機(jī)床加工，改由工人手工制作;

　　(6)分層厚度盡量不小于100mm，否則加工困難。

　　一修邊模下模座下面舉實(shí)例來說明貼量和分層的過程和注意事項(xiàng)：

　　拿到實(shí)體后，應(yīng)先膨脹出收縮比，在UG中貼加工量，然后考慮分層。此件可分兩層(如圖1所示)，分為黃褐色和藍(lán)色，紅色為去除掉的量，加工完成后，手工粘貼這些部分?？紤]到分層正好在滑料斜面上，如果直接在斜面上分下去會(huì)導(dǎo)致褐色局部太薄，不好加工。所以在分層時(shí)候，不選用直接水平分割，而是先向下分割再水平分割，這樣薄弱部分就得到了加強(qiáng)(如圖2)。

　　圖1 分層后的模具原型

　　圖2 經(jīng)過科學(xué)分層后的修邊模下模座

　　對(duì)于一些細(xì)長(zhǎng)件，因?yàn)榧庸r(shí)裝夾困難，所以盡量在寬度上擴(kuò)充，可以作輔助筋或者多件聯(lián)合加工。 使用輔助筋連接方法一次加工兩層，大大提高了生產(chǎn)效率。

　　此件分層后，兩層并排，通過中間紅色部分的輔助筋連接，加長(zhǎng)了寬度，降低了加工的難度，同時(shí)一次加工出該部件的兩層，提高效率50%以上。

　　對(duì)于形狀特別復(fù)雜的件，可通旋轉(zhuǎn)、并結(jié)等方法來分層。

　　圖3為一成型模，多出負(fù)角，如按照常規(guī)方法分層則層數(shù)會(huì)很多。現(xiàn)考慮如下的方案：底座一部分，兩端頭單切除，旋轉(zhuǎn)180°并結(jié)成一體。凸模部分從中間劈開，同樣旋轉(zhuǎn)180°對(duì)接。分層如圖4、5、6所示。

　　圖3 外形復(fù)雜待加工的模具原型

　　圖4 凸模部分

　　圖5 兩端頭旋轉(zhuǎn)對(duì)接部分

　　圖6 底座部分

　　實(shí)踐證明，此分層方法有效地解決了模座的負(fù)角等問題，完全滿足編程和加工的需要。

　　分層后，程序編制也同樣關(guān)鍵。經(jīng)過摸索，根據(jù)我單位使用的機(jī)床和刀具情況以及泡沫的特有加工性能，我們總結(jié)出了許多經(jīng)驗(yàn)并做成了規(guī)范。泡沫分層后，程序分兩面編制，第一部分應(yīng)為平緩面，加工完后繞坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)180°編制另一面的程序，編程坐標(biāo)系位置不變，僅隨旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)180°。在編程中，基準(zhǔn)大平面，如底面等，可不編程，交由設(shè)備操作者完成。型腔部分使用?0球頭刀和D40R10立銑刀編程，平臺(tái)部分編程選用UG的mill_planar，使用刀具為D40R10，三維加工型面部分使用刀具?0球頭刀和UG的mill_contour編程。在使用mill_planar時(shí)，注意單層切削深部不能超過100mm，否則加工量太大，容易使整個(gè)工件產(chǎn)生晃動(dòng)，影響加工質(zhì)量。編程時(shí)注意，應(yīng)先加工壓板臺(tái)等高臺(tái)部分，防止高臺(tái)部分銑成細(xì)臺(tái)，后加工的時(shí)候容易一加工就折斷，影響實(shí)型質(zhì)量。對(duì)于輪廓，采用順銑編程。

　　以上面的分層為實(shí)例：

　　先銑底面，以平面銑來盡量銑光余量，對(duì)于有型面部分采用固定軸銑。要盡量銑光余量，方便翻轉(zhuǎn)后編程，走刀路徑如圖7所示。

　　圖7 零件的走刀路徑

　　底面加工完成后，加工坐標(biāo)系的x周圍旋轉(zhuǎn)軸，坐標(biāo)圓點(diǎn)不動(dòng)，編制另一面的程序。此面同樣先以平面銑分層去除大余量，對(duì)于三維型面部分，采用球刀固定軸編程的方法，保證型面的完整加工。最后，程序?yàn)榱慵粝缕蕯嗪圹E，方便操作者將兩件剖開。同樣，走刀路徑如圖8所示。

　　圖8 數(shù)控加工的走刀路徑

　　編程完畢后，使用仿真軟件仿真，得到加工完畢后的3D示圖，如圖9。

　　圖9 仿真得到加工完畢的3D示圖

　　從仿真分析結(jié)果看，該程序完全滿足了加工的要求，保證了加工零件的高質(zhì)量。

　　程序完成后，應(yīng)編寫實(shí)體剖切工藝方案單和加工程序單，剖切工藝單中要寫明分割的方法以及需要粘補(bǔ)的部分，應(yīng)以不同的顏色標(biāo)明分割層次和需要粘貼的部位。同時(shí)，還要寫明每部分對(duì)應(yīng)的所需下料的毛坯尺寸，標(biāo)明每層實(shí)際的最大尺寸。加工程序單除和普通程序單一樣要說明圖號(hào)、件的名稱和程序名稱、對(duì)應(yīng)刀具、編程基準(zhǔn)等常規(guī)選項(xiàng)外，還必須說明此層是以何種方式翻轉(zhuǎn)的以及具體的翻轉(zhuǎn)軸。如局部有過低的部分，必須在程序單中注明來提醒操作者注意，防止銑到機(jī)床底面。

　　完善的編程使操作簡(jiǎn)化到機(jī)床操作者只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的找正、對(duì)刀、翻轉(zhuǎn)等，操作者只需要在不同的部分，如影響外觀的輪廓、加工型面等不同部位，采用不同的進(jìn)給和轉(zhuǎn)速，就可以輕松地完成加工任務(wù)。