PowerMill在某車型后底板前構(gòu)件檢具加工中的應(yīng)用與研究

郭雄華，朱克憶

（1. 湖南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，長沙 410151；2. 湖南大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院，長沙 410151）

0 引言

車身是消費(fèi)者直接評估的對象，不僅影響感觀，同時(shí)也是影響汽車安全性能的重要因素。因此，車身覆蓋件模具及其檢具的質(zhì)量在眾多影響汽車性能的因素中，占有重要地位。

1 沖壓件檢具及其作用

車身覆蓋件屬薄板冷沖壓零件，其質(zhì)量的好壞取決于覆蓋件模具制造質(zhì)量的優(yōu)劣。覆蓋件模具生產(chǎn)出來后，就要試模，若出現(xiàn)質(zhì)量問題（如拉裂、起皺、回彈過大等），便要進(jìn)一步修模。盡管在覆蓋件模具設(shè)計(jì)時(shí)，已經(jīng)充分考慮了可能引起質(zhì)量問題的因素，而且也采取了相應(yīng)的防范措施，但在實(shí)際沖壓過程中，還是可能出現(xiàn)某些質(zhì)量問題。其中，最受關(guān)注的一個(gè)問題是，制品沖壓出來后與理論模型一致的程度有多少。那么，如何來衡量它呢？經(jīng)過長期的實(shí)踐過程，現(xiàn)在成熟的做法是，采用易加工材料（一般是樹脂）對模具型腔型面進(jìn)行偏距后，加工出類似冷沖壓模具凸模仁的制品來，在其上鉆出定位孔，劃出分格線來檢驗(yàn)制品的沖壓質(zhì)量，這種制品即檢具。

2 PowerMILL軟件介紹

PowerMILL是一款源于英國劍橋大學(xué)的專門用于加工復(fù)雜模具型面的銑削系統(tǒng)。它具有如下突出的特點(diǎn)：

1）PowerMILL是一套獨(dú)立的CAM系統(tǒng)。當(dāng)今大多數(shù)曲面CAM系統(tǒng)在功能上及結(jié)構(gòu)上屬于CAD/CAM一體化系統(tǒng)，無法滿足設(shè)計(jì)與制造相分離的結(jié)構(gòu)要求，而它實(shí)現(xiàn)了與CAD系統(tǒng)分離。

2）PowerMILL系統(tǒng)易學(xué)易用。初學(xué)編程的人員一般經(jīng)過一周培訓(xùn)后即可上崗操作，這是其它系統(tǒng)所不能及的。

3）PowerMILL系統(tǒng)具有一些性能突出、技術(shù)先進(jìn)完善的專利性的數(shù)控加工刀路計(jì)算技術(shù)，如賽車道技術(shù)、擺線加工功能等。

4）PowerMILL具有較豐富的、成熟的多軸加工策略，在五軸加工領(lǐng)域，其應(yīng)用較廣泛。

PowerMILL以其突出的加工策略及先進(jìn)算法，正在成為目前世界上市場增長率最快的加工軟件。在國內(nèi)，包括一汽集團(tuán)、東風(fēng)汽車集團(tuán)等在內(nèi)的眾多汽車生產(chǎn)企業(yè)采用了PowerMILL軟件作為制造解決方案。

3 某車型后底板前構(gòu)件檢具及其加工工藝分析

如圖1所示，為某車型后底板前構(gòu)件零件，圖2所示為該沖壓件檢具總成，圖3所示為該沖壓件檢具圖。具有如下特點(diǎn)：

1）形狀尺寸比較大。該檢具體長1714mm，寬1338mm，高200mm。

地鐵盾構(gòu)側(cè)穿高速鐵路橋梁樁基施工技術(shù)與應(yīng)用…………………………………………………… 常富貴（12-204）

圖1 后底板前構(gòu)件

圖2 檢具總成

圖3 檢具體

2）具有眾多細(xì)小的加強(qiáng)肋使得該檢具體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。該構(gòu)件具有22條長短不一凸長條結(jié)構(gòu)，起到加強(qiáng)制品的作用，有18個(gè)圓柱凸臺及較多的鑲套孔結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜直接影響到計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)點(diǎn)增多，這樣既會影響編程效率也會影響到數(shù)控機(jī)床的加工效率。

3）尖角及垂直面需要特別注意：該檢具體上有多處尖角及垂直面結(jié)構(gòu)，特別是18個(gè)圓柱凸臺所在位置及高度不一，編程及加工時(shí)都要特別注意。

4）檢具體的型面部分為了方便與沖壓制品貼合及放置制品，應(yīng)向Z方向偏3mm，其它面應(yīng)按數(shù)模尺寸加工到位。為便于加工操作，通常我們進(jìn)行偏移面和補(bǔ)面操作，然后整體加工，以保證加工尺寸。

5）檢具體上有3處孔是鑲套孔，要也鑲套配作。在數(shù)控加工時(shí)，因一次鉆孔可能引起孔徑尺寸變大，應(yīng)采用直徑小于孔徑的立銑刀逐層銑孔方法來加工，使用G41中的磨損量來控制加工所要求的孔尺寸偏差。

在加工工藝上，我們考慮如下：

1）加工材料：該檢具體的坯料是1800×1400×220的長方坯。樹脂質(zhì)地致密，易切削，具有優(yōu)良的外觀體現(xiàn)能力及優(yōu)越的加工性能。

2）使用機(jī)床及刀具：由于坯料長寬尺寸達(dá)到1800×1400，因此，應(yīng)選用大行程的龍門銑床，我們選用意大利CMS公司pesidon75/38型號加工中心，該機(jī)床行程為7500×3800×2500，刀庫具有16個(gè)刀位，是輕切削機(jī)床。由于主軸的功率的限制，粗加工時(shí)我們只能選Φ20直徑的牛鼻刀。樹脂易切削，對刀具無特殊要求，可選用普通金屬切削刀具如高速鋼刀具即可。

4 使用PowerMILL加工檢具的詳細(xì)過程

使用PowerMILL軟件加工零件的一般過程是：

1）輸入數(shù)模：PowerMILL系統(tǒng)有專用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能，幾乎能接收目前市面上所有軟件格式的文件；

2）定義毛坯：PowerMILL系統(tǒng)提供多種定義毛坯的方式，有絕對尺寸（方坯和圓柱）、邊界、上次加工后的三角模型，通過毛坯來限制加工范圍。

3）定義安全平面及提刀平面;

4）定義進(jìn)給率;

5）定義開始點(diǎn)及結(jié)束點(diǎn);

6）定義加工用刀具;

7）選擇加工策略：

（1）粗加工：粗加工包括輪廓及型面的粗加工。

為保證零件輪廓的準(zhǔn)備性，粗加工一般均使用偏置區(qū)域清除加工策略，其參數(shù)設(shè)置如圖4所示，生成的刀具路徑如圖5所示。

圖4 粗加工參數(shù)

圖5 粗加工刀路

取Φ20r0.8的牛鼻刀，余量-0.8，行距16mm，吃深4mm，樹脂可以直接下刀，增加高速加工功能。進(jìn)給率設(shè)置如圖6所示?？爝M(jìn)速度設(shè)為30m/min，下切速度為1000mm/min，切削速度為8m/min，主軸轉(zhuǎn)速為6000r/min。

圖6 粗加工進(jìn)給率

（2）精加工：該零件大部分結(jié)構(gòu)為平坦面，使用三維偏置精加工策略，其參數(shù)設(shè)置如圖7所示，生成的刀具路徑如圖8所示，進(jìn)給率設(shè)置如圖9所示。

圖7 精加工參數(shù)

圖8 局部精加工刀路

（3）清角：該零件具有大量過度角，使用多筆清角加工略，其參數(shù)設(shè)置如圖10所示，生成的刀路如圖11所示。

圖9 精加工進(jìn)給率

圖10 清角參數(shù)

圖11 清角刀路

（4）銑孔：鑲嵌孔在檢具中是很重要的結(jié)構(gòu)，首先孔的高低位置可能不一致，另外，孔的直徑也可能有大有小，通常我們是一個(gè)一個(gè)地作。部分銑孔程序的參數(shù)設(shè)置如圖12所示，刀路如圖13所示。

圖12 銑孔參數(shù)

圖13 銑孔刀路

（5）刻線：使用參考線精加工的方式來刻線。表格如圖14，刀路如圖15設(shè)置。

圖16所示是該零件的加工結(jié)果。

5 結(jié)束語

圖14 刻線參數(shù)

圖15 刻線刀路

圖16 檢具體

PowerMILL軟件的智能型編程功能大大減少了編程的難度，使編程人員從繁難的軟件操作中解脫出來，轉(zhuǎn)而可以把主要的精力放在優(yōu)化零件的加工工藝方案上，與此同時(shí)，PowerMILL軟件的使用，大幅度地提高了復(fù)雜檢具加工的效率及精確度。

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[3] 韓英淳.簡明沖壓工藝與模具設(shè)計(jì)手冊.上海科技出版社,2006.

[4] 薛啟翔.冷沖壓實(shí)用技術(shù)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2006.