1 引言

　　Delcam軟件是世界領先的專業化CAD/CAM集成系統，適用于具有復雜形體的產品、零件及模具的設計制造，廣泛地應用于航空航天、汽車、船舶、內燃機、家用電器、輕工產品等行業，特別對塑料模、壓鑄模、橡膠模、鍛模、大型覆蓋件沖壓模、玻璃模具等的設計與制造具有明顯的優勢。Delcam公司所有的軟件產品都在實際的生產環境中經過了嚴格的測試，使得Delcam公司最能理解用戶的問題與需求，提供從設詩、制造、測試到管理的全套產品，并為客戶提供符合實際的集成化解決方案。下面以一個塑料汽車玩具的車身為例，介紹Delcam軟件下的FowerSHAPE、PowerMILL模塊在塑籽注射摸設計和制造中的應用。

2 PowerSHAPE在塑料注塑模設計中的應用

　　2.1 建立塑件模型

　　建立塑件模型有兩途徑：

　　(1)利用PowerSHAPE提供的強大實體曲面混合造型功能，通過由曲線網絡產生曲面、由分離曲線產生曲面、通過線框產生填充曲面、由線框產生驅動曲線曲面、擠出面、旋轉曲面、圓倒角曲面、調配曲面以及實體的交、并、減、分、增厚、抽殼、隆起、Morph特征等操作來完成塑件的規則曲面及自由曲面的設計，得到如圖1所示塑件三維圖。

圖1 塑件三維圖

　　(2)利用PS-Exchange強大的數據轉換功能，將其他軟件所產生的CAD模型直接讀進來。PS-Exchange現在能轉換NX、Pro/E、CATIA、Solidedge、Solidworks、Cimatron等所有的CAD專用數據及IGES、STL、DXF、DWG等通用數據，能做到數據的無縫傳輸。

　　2.2 生成塑料注射模的動模、定模鑲塊及抽芯機構

　　利用PS-Moldmaker提供的模具鑲塊向導及滑塊向導，輕松實現動定模鑲塊及滑塊的生成。

　　(1)啟動模具鑲塊向導，分別告訴軟件分模的位置、鑲塊的大小、塑件的縮效系數，5個“Next”下來，短短的幾分鐘，動模、定模鑲塊便完成了，如果對效果不是很滿意還可以“Back”回去修改，直到滿意為止。如圖2、圖3所示。

　　(2)生成動、定模鑲塊后，告訴軟件模架的標準（支持很多標準）、大小、一模的腔數，啟動滑塊向導，告訴軟件需要滑塊的位置，抽芯的方式，以及滑塊的參數，5個“Next”下來，滑塊便生成。如圖4所示。

圖4 滑塊及零部件

　　2.3 生成塑料注射模的其它零件

　　在生成了上述動、定模鑲塊、滑塊后，同樣利用PS-Moldmaker的自動向導功能，可以很輕松地生成頂桿、頂桿固定板、復位桿、墊板、澆口套、定位圈、墊鐵等相應零件。此時，模具的外形已經展現在我們的面前，如圖5所示。

圖5 模具結構圖

　　加上冷卻水道后模具結構的爆炸圖如圖6所示.

圖6 模具結構爆炸圖

　　在設計完模具的結構后，可以輸出標準或者自定義格式的二維圖紙，或者利用Delcam軟件內部之間的無縫集成功能，直接將需要加工的部分輸入到PowerMILL去進行加工，實現無圖紙化加工。

3 PowerMILL在塑料注射模制造中的應用

　　考慮到圖3中定模鑲塊的中間區域不是很好加工，因此對定模鑲塊做一下工藝補充，利用PowerSHAPE的實體造型功能，可以方便地得到如圖7所示的定模鑲塊，中間的區域可以利用線切割割一個鑲塊鑲進來。

圖7 補充后的定模鑲塊

　　3.1 粗加工

　　考慮到定模鑲塊的中間區域采取鑲的方式，因此在做毛坯的時候去掉中間的部分。PowerMILL支持任意形狀的毛坯，可方便地得到如圖8所示的毛坯。考慮余量的多少，可從刀具庫里面調入φ35mmR3.5mm的圓角端銑刀來進行分層加工。PowerMILL的粗加工可以智能地考慮到余量的大小，優化刀具路徑。賽車線粗加工是PowerMILL獨有的加工策略，它以最大化的圓角光順了刀具路徑的尖角處，做到刀具路徑之間的光順連接，而且當刀具在凹進區域有過載時，自動選擇擺線加工，這些都延長了刀具的壽命，符合了高速加工的需求。通過實際加工的比較，賽車線粗加工比傳統采用的平行加工方式節約了大約1/3的時間。

圖8 PowerMILL智能毛坯

　　3.2 殘余量的粗加工

　　殘余量粗加工的目的是去除粗加工時由于采用大的刀具而在工件的凹角處留下的余量，這樣在半精加工時能獲得比較均勻的加工余量，有利于提高半精加工的加工速度，提高效率。PowerMILL的殘余量粗加工是基于毛坯知識的分層粗加工，它能夠自動地找出上次加工后所留下的余量，只對殘余量進行加工，優化刀具路徑，提高加工效率。

　　3.3 半精加工

　　由于粗加工僅僅是為了去除多余的余量，沒有考慮表面的質量和精度，所選用的層高度較大，加工后在零件表面留下了臺階狀的余量。為了消除這種現象，為精加工留下均勻的加工余量，確保精加工時刀具受力均勻，切削穩定，需要對工件進行半精加工。考慮到零件的島嶼比較少，現對零件進行分區域加工：純平面區域和曲面區域。對于純平面區域，可用端銑刀，采用螺旋二維偏置的方式，一次加工到精度要求；對于曲面區域，用φ10mm的球刀，采用最佳等高的方式，留下0.1mm的余量。最佳等高是PowerMILL的一種高效的精加工策略，是一種三維方向的等距離加工，而且能識別曲面的流向，采取和曲面流向一致的刀具軌跡。采用這種加工方式，并且配合螺旋連接，能比普通加工方式節省30%的時間。

　　3.4 精加工

　　精加工是實現產品最終形狀的最關鍵一步，工件的表面質量和尺寸精度等都是由該工序來保證。由于最佳等高的優點，仍舊采用最佳等高作為精加工的策略，改變刀具路徑的行距及精度要求，這樣就能一次加工獲得最終的精度要求。

　　3.5 清根精加工

　　運用PowerMILL的最小半徑陰影功能，可以很方便地看出，用一把φ4mm的球刀就可以完全去除余量，因此選用φ4mm的球刀來進行清根精加工。清根精加工采用自動清角的策略，這種加工方式能自動識別前道工序刀具不能切削的殘留余量部分，并且優化該殘留區域，自動判斷殘余量的傾角角度，陡峭區域生成縫合的刀具路徑，平坦區域生成沿著的刀具路徑。

　　3.6 干涉碰撞檢查

　　PowerMILL的刀夾、刀桿的干涉碰撞檢查功能，能檢測出我們在加工時所需要的有效刀具長度。對于深腔區域，所需的有效刀具長度并不是腔的深度，因為即使同樣的區域，不同的刀夾所需要的刀具有效長度也是不一樣的。PowerMILL能支持各種各樣的刀夾，對于固定的刀具長度，PoweMILL能自動對刀具路徑進行剪裁，一段是有效刀具長度可以切削的部分，一段是有效刀具長度不能切削的部分，對于不能切削的部分，可以采用：加長刀具長度、運用電極、3軸或5軸等。如圖9所示。

圖9 刀夾、刀桿的干涉碰撞檢查

　　3.7 生成NC程序

　　PowerMILL的DuctPOST是一套完整的NC后處理解決方案，它能讓用戶創建和更新用于任何類型CNC機器的后處理器。制造工程師和NC編程人員可以輕而易舉地創建和修改他們的后處理器，以便能生成“無須編輯”的NC程序。

4 工藝清單的生成與制定

　　利用PowerMILL的SetupSHEET模塊，瞬間就可以生成所需要的工藝清單。SetupSHEET會把編程所需要的刀具的參數、加工余量、加工時間、最深Z值等直接寫到工藝清單當中。如圖10所示。

圖10 工藝清單

5 結束語

　　Delcam軟件在塑料注射模設計和制造中的應用，是走向現代化設計和制造的成功典范，使廣大的工稷設計、制造人員從繁雜的手工繪圖、手工編程與計算中解脫出來，使設計和制造工作更加人性化、輕松而富有活力。