基于實(shí)體鑄造所需的泡沫模型CNC加工，具有余量均勻、精確，模具整體外觀效果好的明顯上風(fēng)，為汽車模具的全程序化加工奠定了基礎(chǔ)，所以泡沫的全程序化加工是未來發(fā)展的方向。

由于傳統(tǒng)手工制作汽車模具鑄造件所用的泡沫余量很不均勻、給模具加工的效率造成很大影響，且零部件遺漏現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，從而影響模具的整體質(zhì)量與制作周期，因此采用CNC加工對(duì)以上現(xiàn)狀在很大程度上有所改善，為汽車模具的全程序化加工奠定了一定基礎(chǔ)。

3D泡沫加工的流程

●數(shù)據(jù)預(yù)備

在加工前要對(duì)所獲得的數(shù)模進(jìn)行認(rèn)真分析，對(duì)不同軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換所造成的數(shù)據(jù)丟失應(yīng)進(jìn)行確認(rèn)和修復(fù)。在一般情況下，泡沫模型數(shù)據(jù)的屬性應(yīng)該是實(shí)體，所以，在進(jìn)行其他制作前須把所得數(shù)據(jù)通過曲面縫合等方式轉(zhuǎn)換成實(shí)體屬性，數(shù)據(jù)處理的過程見圖1。

●著色

認(rèn)真分析、研究模具圖紙，從圖紙上提取模具加工面與非加工面信息，并對(duì)所獲得的信息進(jìn)行回納、分類，作好相應(yīng)記錄。對(duì)加工的面比如型面、導(dǎo)板面、鑲塊安裝面等進(jìn)行著色，以便留量的確認(rèn)，著色的過程見圖2。

●放縮水量

由于泡沫與鐵水冷卻的收縮率不同， 所以要對(duì)泡沫模型放一定的收縮量△X，而對(duì)泡沫模型放的收縮率△X根據(jù)所澆鑄填充的材質(zhì)不同而有所不同，比如澆鑄的材質(zhì)是MoCr鑄鐵，則需要對(duì)泡沫的模型整體進(jìn)行（1+△X）即（1+11/1000=1.011）縮放。

●做留量

根據(jù)上述對(duì)加工面所做的顏色，比如導(dǎo)板、鑲塊安裝面等外形比較規(guī)則的面做加工留量處理，對(duì)有需要加工的臺(tái)階直孔和加工處出現(xiàn)的尖角面應(yīng)做填補(bǔ)一面化處理，處理過程見圖3。

做余量的具體處理有以下幾個(gè)方面：

1、對(duì)導(dǎo)板、鑲塊安裝面、背靠面等需要做余量面的處理：把這些面做一個(gè)等間隔（比如10-15mm）的余量偏置，然后再把它們封閉，做實(shí)體化處理。

2、對(duì)模具型面、輪廓的余量就不必用面對(duì)余量進(jìn)行控制，由于對(duì)曲面和曲線的偏置十分煩瑣，而可以采用在CNC程序編制中加以控制，模具輪廓在程序中一般放10-12mm余量。

對(duì)于模具型面：一般假如型面小而簡(jiǎn)單、平整、起伏較小時(shí)放10mm，對(duì)型面大、外形起伏大就要考慮多放余量，一般可以放12mm。

3、對(duì)于鑄鋼件切刃：一般就是根據(jù)上面型面應(yīng)該放的余量再加上切邊時(shí)的切進(jìn)量（比如切進(jìn)量為5mm，則切刃型面的留量為：10+5=15mm），見圖4。

●分層

泡沫加工首先對(duì)3D模型要進(jìn)行分層處理，分層處理在整個(gè)CNC程序編制與加工過程中至關(guān)重要，它的分割位置、方法是否公道不僅關(guān)系到整個(gè)模具程序編制的效率，而且也對(duì)模具加工出來的質(zhì)量有著很大程度上的影響，所以，對(duì)3D模型該如何分層，通過較長(zhǎng)時(shí)間的工作總結(jié)，我們應(yīng)該從以下幾個(gè)方面加以考慮：

1、根據(jù)生產(chǎn)條件：如數(shù)控設(shè)備的X/Y/Z行程、切削刀具的不干涉長(zhǎng)度、加工所需要的泡沫幾何毛坯尺寸；

2、每次分割，要考慮方便加工，盡可能多的把需要加工的幾何體分開，產(chǎn)生盡可能少的分割層，以保證各個(gè)單元層粘合后模型的精度；

3、分割時(shí)，要盡可能少的產(chǎn)生窄槽、負(fù)角等難加工或者不能夠加工的幾何體；

4、對(duì)無法避開、不能一次完成加工的幾何體也可以剔除，等加工完畢后，再對(duì)剔除的幾何體單獨(dú)數(shù)控加工，然后進(jìn)行粘和、組裝。圖5為3D泡沫實(shí)體分層的一個(gè)實(shí)例。

●CNC一面化處理

由于切割分層的原因，可能會(huì)產(chǎn)生很多散面，給加工帶來一定程度的不便，根據(jù)泡沫CNC的加工特性，一般是每個(gè)面分別作成程序，但綜合考慮到切削的效率，能夠作CNC一面化的盡可能作一面化處理，也就是把相同高度的面或者高差不大的加工面作一次性加工（臺(tái)階孔、凸臺(tái)面、減輕孔）。

●刪除負(fù)角

經(jīng)過對(duì)模型的分割、一面化處理后，需對(duì)分割所得單元體進(jìn)行物理屬性分析，對(duì)如最小窄槽寬度、深度，最小圓弧半徑，有無負(fù)角存在，當(dāng)負(fù)角存在于指定區(qū)域，則從指定區(qū)域把負(fù)角分開；假如負(fù)角超出了指定區(qū)域，則考慮剔除，讓手工進(jìn)行修補(bǔ)。

●CNC程序的設(shè)計(jì)

作NC數(shù)據(jù)前，對(duì)分割好的模型分別設(shè)定主負(fù)坐標(biāo)，記錄加工方向和加工基準(zhǔn)，采集模型的幾何外型尺寸，確定所需泡沫毛坯規(guī)格，如圖6。

●作刀軌

泡沫材質(zhì)不同于鋼鐵等金屬材料，材質(zhì)十分疏松，況且泡沫模座多為25-40mm筋板構(gòu)成，相比相同壁厚的鋼鐵材質(zhì)的模具，強(qiáng)度低，在加工過程中，由于難以承受刀具切削所產(chǎn)生的擠壓力，輕易造成部分薄壁泡沫損壞，所以這就要求除了切削刀具刃口要鋒利、轉(zhuǎn)速高、進(jìn)給不能夠太快之外，做刀軌的方法和技巧也是關(guān)系到加工出來泡沫模型質(zhì)量的好壞。一般來說，對(duì)做刀軌主要可以從以下幾個(gè)方面考慮：

1、 型面的程序編制，假如型面比較平整、起伏小，可以考慮作成Zig-Zig平行刀軌或者三維偏置刀軌，假如型面比較復(fù)雜、起伏比較大，為保證陡峭區(qū)域和平坦區(qū)域的留量都一樣均勻，可以考慮把刀軌作成三維偏置刀軌，兩種加工方式見圖7。

2、對(duì)于腔類型面的程序的編制，既要考慮到腔底型面的加工，也要考慮到腔壁部的加工質(zhì)量，一般考慮加工效率和壁部質(zhì)量，可以把刀軌作成三維偏置刀路軌跡（見圖8）。

3、編制輪廓、棱線類程序就不必作成三維偏置刀軌，由于這類只對(duì)壁部有要求，其他余量是該往除的，所以這樣的刀路軌跡可以用邊驅(qū)動(dòng)，作成圖9所示刀軌：

4、在編制程序的過程中，為了按數(shù)模加工到位，不使拐角等地方留下毛坯殘留量，有些地方處理方法見圖10所示。

5、假如孔存在于型面上，都需要做程序加工，這時(shí)優(yōu)先考慮把孔封閉而作型面加工程序，然后再考慮作孔加工。

6、局部處理：在編制程序的過程中，為了方便，有些地方就需要做靈活處理，這就要求有些地方需做成局部刀軌，如臺(tái)階面、傾斜面、減輕孔、輪廓等，見圖11。

●編輯刀軌

編輯刀軌主要是對(duì)由于某些幾何條件約束，而使所產(chǎn)生的刀軌凌亂、不規(guī)則，這樣也許會(huì)對(duì)加工的質(zhì)量造成一定的影響，這就需要把這樣的刀軌予以修改、剔除，以保證刀路公道、流暢。

●加工程序的確認(rèn)及CNC程序的產(chǎn)生

在加工程序編制完成后，須對(duì)下列各項(xiàng)進(jìn)行確認(rèn)，由于它是控制產(chǎn)品質(zhì)量的最后一個(gè)環(huán)節(jié)：

1、加工范圍，判定留量區(qū)域。

2、加工余量的確認(rèn)，比如型面10mm的余量留夠。

3、刀具的不干涉長(zhǎng)度和刀具大小的確認(rèn)。根據(jù)不同的設(shè)備控制系統(tǒng)，在指定的文件路徑下進(jìn)行后處理，把刀路文件轉(zhuǎn)換成G代碼，預(yù)備加工。

根據(jù)前面的加工信息，為了便于指導(dǎo)加工，需把這些必要的信息提供給現(xiàn)場(chǎng)數(shù)控加工職員，在CNC指導(dǎo)書中，一般包括程序名、刀具類型、刀具幾何參數(shù)、加工留量、切削參數(shù)范圍、加工完畢的模型檢測(cè)文件等。

結(jié)束語

隨著現(xiàn)代機(jī)械化、自動(dòng)化、智能化的水平越來越高，高新技術(shù)在我們的生產(chǎn)中運(yùn)用得越來越廣泛，數(shù)控革命時(shí)代已經(jīng)到來，基于實(shí)體鑄造所需泡沫模型CNC加工具有余量均勻、精確，模具整體外觀效果好的明顯上風(fēng)，為汽車模具的全程序化加工奠定了基礎(chǔ)，所以泡沫的全程序化加工將是未來發(fā)展的方向，當(dāng)然在這一領(lǐng)域還有很多技術(shù)題目需要我們進(jìn)一步探索、研究。