1 模具型腔工艺分析
底座模具型腔的三维图如图1所示，长方体结构，最大轮廓尺寸360x238x70mm，上顶面居中开设型腔，型腔部分比较陡峭并且圆角光滑过渡，型腔最深处53mm，其余面为平面，材质为P20。
模具型腔的加工工艺直接影响到模具的加工质量和加工效率，因此在保证模具型腔加工精度的前提下应充分提高加工效率。原则上的工艺步骤一般为先粗后精，先主后次，先大后小，先基准后型腔。根据基本原则，该模具的大致加工工艺为粗加工 半精加工 精加工 清根。
2 数控编程步骤
PowerMILL操作完全符合数控加工工程概念，按照从左至右的工具栏图标顺序就可完成粗加工、半精加工、精加工整个过程，程序编制的基本步骤：①输入模型文件；②模型分析；③定义毛坯；④定义刀具；⑤定义进给和转速；⑥ 定义快进高度；⑦定义开始点和结束点；⑧建立粗加工刀具路径；⑨ 定义切入切出和连接；⑩建立精加工刀具路径；⑩仿真刀具路径；⑩输出NC程序；⑩保存项目文件。
本模具数控编程的具体步骤如下：
(1)输入模型文件bottom cavity.dgk。确定加工基准，模具加工前首先要确定模具加工的基准，基准确定后，所有的刀路都是以基准来运行的。对于规则的毛坯来说，一般把加工基准确定在毛坯的中心位置，Z方向的基准确定在毛坯的最高面。
(2)模型分析。型腔内侧面拔模角4°，无倒勾；内凹圆角最小半径R1.5mm。
(3)定义毛坯。毛坯尺寸385x265x71mm。
(4)定义刀具。圆角刀D20R3、D10R1，球刀B8、B6、B4、B3。
(5)定义进给和转速。高速机床、工件P20材质、具体每把刀具按类型和大小查表确定。
(6)定义快进高度。绝对高度“安全Z高度”为30mm，“开始Z高度”为20mm；相对高度快进类型“掠过”，“安全z高度”为3mm，“开始Z高度”为2mm。
(7)定义开始点和结束点。开始点选“毛坯中心安全高度”，结束点选“最后一点安全高度”。
(8)建立粗加工刀具路径。
a．粗加工。
粗加工的作用是去除毛坯大部分材料，所以模具加工的效率很大程度是由粗加工的效率决定的。根据模具的型腔，粗加工刀具选择的原则是能大则大，能短则短，这里选用D20R3圆角铣刀。粗加工的走刀方式有：偏置、平行、轮廓和插铣，本模具尺寸不大，型腔内部结构较复杂，因此采用偏置粗加工。偏置粗加工主要参数：刀具D20R3mm，精度0.1mm，余量0.5mm，行距8mm，下切步距1，Z轴下切类型“斜向”，刀具允许的最大进刀角度8°，轮廓光顺拐角半径0.1mm，类型“模型”，其余默认设置。仿真效果如图2所示。
b．二次开粗。
从图2可以看出，粗加工没有加工到4处凹槽，原因是粗加工采用的圆角刀D20R3mm大于凹槽的截面宽度。因此，需要换尺寸小一些的圆角刀D10Rlmm进行二次开粗，对粗加工刀具路径进行复制，得到新的刀具路径，需修改的参数：刀具D10Rlmm，行距4mm，下切步距0.5mm，残留加工采用“残留模型”方式，相对于粗加工后的残留模型，其余默认设置。仿真效果如图3所示。
c．三次开粗。
为了保证精加工的余量比较均匀，还需要用比精加工刀具B6的刀具B4进行三次开粗。残留加工仍采用“残留模型”方式，相对于二次开粗后的残留模型，行距1mm，下切步距0．5mm，其余默认设置。仿真效果如图4所示。
(9)定义切人切出和连接。短连接“圆形圆弧”，长连接“掠过”，缺省连接“相对”。
(10)建立精加工刀具路径。
a.半精加工。
半精加工减小加工余量到0.2mm，为精加工提供更加均匀的加工余量。本模具只需对型腔部分进行半精加工，而型腔外部的平面则直接精加工。采用最佳等高加工策略，参数：刀具B8，精度0.05mm，余量0.2mm，行距0.5mm，产生一条边界限制最外平面的加工。
b．精加工。
精加工对模具型腔表面的质量影响很大，所以在精加工时必须选用合理刀具和合理走刀方式，需要用几种走刀方式配合使用才能加工出合格、漂亮的模具。精加工的加工策略有很多种，有等高铣、平行铣、根据曲面的角度分区域铣、3D等布距铣等 。根据模具型腔的不同，所选择的加工方式也各有不同，比如比较陡峭的地方可以采用等高铣或设置角度，水平面上可以采用平行铣等，根据具体情况精加工可能要选择几种走刀方式。
精加工底平面，选用平行平坦面精加工，参数：刀具D10R1，精度0.01mm，余量0，行距5mm。精加工除底平面之外的区域，建立浅滩边界，边界角35°。浅滩区域选用三维偏置精加工，参数：刀具B6，精度0.01mm，余量0，行距0.25mm；陡峭区域采用等高精加工，参数：刀具B6，精度0.01mm，余量0，下切步距0.25mm。
c.清根。
精加工完之后，由于局部位置精加工无法加工到位，所以需要进行清根处理。清根需要比精加工更细的刀具，根据具体情况有些部位也需要清两三次，甚至更多次。因为刀具较细，清根易产生过切，所以需要选择合理的加工方式和参数。
由于局部位置最小圆角半径R1.5mm，所以需要用B3球刀进行清根。采用自动清角精加工，参数：刀具B4，精度0.01mm，余量0。
所有刀具路径的完整仿真效果如图5所示，实际加工结果如图6所示。
3 结束语
随着模具工业的发展，数控编程已成为模具加工的必需技术。PowerMILL是一款先进的CAM软件，其提供了丰富的加工策略，计算速度快，完全防过切，后编辑功能强大。通过对底座型腔模具数控编程的应用实践，归纳出使用PowerMILL进行模具数控编程的合理加工方案、一般步骤、常用策略以及切削参数，加工结果表明基于PowerMILL的模具数控加工有着极高的加工效率、加工质量，并能给企业带来可观的经济效益。
(审核编辑: 智汇小新)
