在模具制造中，三維型面的數控加工一直是一個難點。在傳統的加工中，三維型面一直采用大量的研修來實現，這樣就必然影響模具的質量和加工效率。如果能將型面三維造型和數控加工技術相結合，就能夠大大提高工作效率和模具質量。

　　模具型面三維造型和數控加工技術是現代化模具生產中不可缺少的一部分，也是CAD/CAM 技術在模具生產中應用的核心內容。對模具型面造型和數控加工技術進行研究，具有重要的理論和現實意義。

　　小音箱前面板的模具，凸凹模形狀復雜，造型困難，傳統的加工甚至難以實現，即使能夠實現也不能保證精度， 加工效率極低。本文將利用MasterCAM9.0對小音箱前面板模具的凸模進行三維造型和數控加工研究。

一、小音箱前面板凸模的加工造型設計

　　小音箱前面板模具，如圖1 所示。利用產品曲面模型進行靠破孔填充生成小音箱前面板凸模，造型設計步驟如下：

　　(1)打開預先作好的小音箱前面板右鍵，彈出記事本對話框顯示相應的G代碼加工程序文件；

　　(2)選擇 Main Menu命令回主菜單；

　　(3)選擇Create/surface/trim/extend/fill holes命令，填充靠破孔；

　　(4)選擇Main Menu命令回主菜單；

　　(5)選擇Xform/Rotate/All/Entities命令，旋轉所有幾何圖形；

　　(6)選擇Main Menu 命令回主菜單；

　　(7)選擇create/curve/One edge命令，繪制曲面的一條邊界；

　　(8)選擇Main Menu 命令回主菜單；

　　(9)選擇子菜單中的Level命令，系統彈出圖層設定對話框，關閉第2～4層，單擊OK 按鈕；

　　(10)選擇Modify/trim/2entities命令，進行兩物體修剪；

　　(11)選擇Main Menu命令回主菜單；

　　(12)選擇Xform/Ofs ctour 命令，進行串聯偏移；

　　(13)選擇Main Menu命令回主菜單；

　　(14)選擇Create/Surface/Trim/Extend 命令，進行曲面修剪延伸；

　　(15)選擇Main Menu命令回主菜單；

　　(16)選擇子菜單中的Level命令，系統將彈出圖層設定對話框，打開第2～4 層，單擊“OK”按鈕，凸模結果如圖1 所示。

二、小音箱前面板凸模的軌跡生成及虛擬加工

　　加工前的準備：把圖形中心點移到坐標原點，圖形最高點移到Z=0 處。

　　1.采用Φ20的圓鼻刀對凸模45°平行粗加工，預留量為1粗加工步驟如下:

　　(1)單擊頂部工具欄中的俯視構圖面按鈕；

　　(2)選擇Toolpaths/Surface/Rough/Parallel命令，進行曲面平行粗加工；

　　(3)選擇Boss命令，進行凸體曲面平行粗加工；

　　(4)選擇All/Surface命令，對所有曲面進行平行粗加工；

　　(5)選擇Done命令執行；

　　(6)系統彈出的曲面平行粗加工對話框，在刀具欄空白區內單擊鼠標右鍵，在彈出的菜中選擇[Get Tool FormLibrary]命令，系統彈出刀具庫對話框，選擇一把φ20的圓鼻刀，單擊“Ok”按鈕；

　　(7)在刀具參數設定對話框內，選擇[Parameters]選項卡，輸入相關參數，單擊Ok 按鈕；

　　(8)選擇曲面平行粗加工對話框中的[Surface Parameters]選項卡，輸入相關參數；

　　(9)選擇曲面平行粗加工對話框中的[Rough Parallel Parameters]選項卡，輸入相關參數，單擊“確定”按鈕；

　　(10)選擇Done命令；

　　(11) 系統產生平行粗加工刀具路徑；

　　(12)選擇Backup命令，返回上一層菜單；

　　(13)選擇Job Setup命令，進行工件參數設定，在彈出的工件參數設定對話框中輸入工件設定參數，單擊“Ok”按鈕；

　　(14)選擇Operations命令，系統彈出加工操作管理對話框；

　　(15)單擊Verify 按鈕，進行實體加工模擬，系統彈出實體加工模擬播放對話框，單擊執行按鈕，Φ 20 的圓鼻刀對凸模平行粗加工；

(16)單擊實體加工模擬播放對話框右上角的關閉按鈕，關閉實體加工模擬。

　　　　2.采用Φ20的平銑刀對凸模45°淺平面精加工

　　主要步驟如下：

　　(1)選擇Surface/Finish/Shallow命令，進行曲面淺平面精加工；

　　(2)選擇All/Surfaces命令，對所有曲面進行淺平面精加工；

　　(3)選擇Done 命令執行；

　　(4)系統彈出曲面淺平面精加工對話框，在刀具欄空白區內單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇[Get ToolFrom Library]命令，系統彈出刀具庫對話框，選擇一把φ 20 的平銑刀，單擊“Ok”按鈕；

　　(5)在刀具參數設定對話框內，選擇[Parameters]選項卡，輸入刀具參數，單擊“Ok”按鈕；

　　(6)選擇曲面淺平面精加工對話框中的[Surface Parameters]選項卡，輸入參數；

　　(7)選擇曲面淺平面精加工對話框中的[Finish Shallow Parameters]選項卡，輸入參數，單擊(確定)按鈕；

　　(8)選擇Done命令執行；

　　(9)單擊頂部工具欄中的屏幕刷新按鈕，系統產生淺平面精加工刀具路徑；

　　(10)選擇Backup命令，返回上一層菜單；

　　(11)選擇Operations命令，系統彈出加工操作管理對話框；

　　(12)實體加工模擬同上。

　　3.采用Φ6的球頭刀對凸模45°平行精加工

　　(1)選擇Surface/Finish/Parallel 命令，進行曲面平行精加工；

　　(2)選擇All/Surfaces命令，對所有曲面進行平行精加工；

　　(3)選擇Done命令執行；

　　(4)系統彈出曲面平行精加工對話框，在刀具欄空白區內單擊鼠標右鍵，在彈出的菜單中選擇[Get Tool FromLivrary]命令，系統彈出刀具庫對話框，選擇一把φ6的球頭刀，單擊“Ok”按鈕；

　　(5)在刀具參數設定對話框內，選擇[Parameters]選項卡，輸入參數，單擊“Ok”按鈕；

　　(6)選擇曲面平行精加工對話框中的[Surface Parameters]選項卡，輸入參數，單擊[Check Surface/Solid]選項中的[Select]按鈕，按組合鍵Alt+T關閉刀具路徑顯示，選擇Add 命令，選擇如圖2 所示的平面p27 為干涉面；

　　(8)選擇Done命令執行，系統返回曲面平行精加工對話框；

　　(9)選擇曲面平行精加工對話框中的[Finish Parallel Parameters]選項卡，輸入的參數，單擊[確定]按鈕；

　　(10)選擇Done 命令執行；

　　(11)按組合鍵Alt+T打開刀具路徑顯示，系統產生如圖3所示的平行精加工刀具路徑；

　　(12)選擇Backup命令，返回上一層菜單；

　　(13)選擇Operations命令，系統彈出加工操作管理對話框；

　　(14)單擊Select All 按鈕，即選擇所有的加工操作；

　　(15)單擊Verify按鈕，進行實體加工模擬，系統彈出實體加工模擬播放對話框，單擊執行按鈕，Φ 6 的球刀對凸模平行精加工結果如圖3 所示；

　　(16)單擊Post按鈕，自動生成全部加工程序(限于篇幅程序略)。

三、程序修改、程序傳輸和數控加工

　　1. 程序修改

　　CAD/CAM在加工中心上的應用是以程序為紐帶的，而生成的NC程序，有的指令或符號往往與加工中心或數控機床不兼容，這就需要根據采用的系統進行程序修改。我們采用的是SIMENS802D 系統，對生成的程序作如下修改：

　　(1)將生成的NC 程序中的半徑符號R，改為CR=；

　　(2)根據零件的實際要求和機床的實際情況，對主軸速度S、進給率F、有無切削液等參數進行適當修改；

　　(3)生成的NC 程序有很多說明性的部分(在括號內的部分)，這可以增加程序的可讀性，便于操作員管理程序，在不影響加工結果的情況下也可刪去。

　　2. 程序傳輸

　　數控程序的傳輸可以利用C A D /CAM 軟件的通信功能，通過接口與數控機床進行通信，也可以通過專用的通信軟件，如D N C 軟件進行傳輸。本例采用軟件的方式傳輸。

　　通過控制系統的RS232接口，可以從機床中讀出數據并傳輸到外部設備中，同樣，也可以從外部設備把數據再讀入到機床中。

　　讀入操作步驟：

　　(1)打開“程序管理器”，進入NC程序主目錄；

　　(2)按“讀入”鍵，按此鍵通過RS232 接口裝載零件程序；

　　(3)在PC 機上選定程序，按“回車”鍵；

　　(4)按機床上的“啟動”鍵，用此鍵啟動輸入過程。

　　3．數控加工

　　根據工件的特點和機床的情況，選用壓板夾具夾緊毛坯，再進行合理的對刀，啟動機床運行程序，即可完成加工。

四、結束語

　　為了提高模具的質量、精度和生產效率，人們在模具生產過程中越來越廣泛地使用CAD/CAM設計和CNC數控加工相結合的制造方式。如何使模具結構更合理，數控加工效率和精度更高，一直是模具設計和制造人員努力研究的方向。特別是對三維型面的造型和加工，傳統的造型和加工方法很難實現，即使能夠實現效率和精度也很低，因此將造型設計與數控加工有機地結合起來，對小型模具加工將是很好的選擇。