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汽車模具鑄造件泡沫模型的CNC加工基于實(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。 |