近几年，中国重汽集团济南卡车有限公司工具厂通过对模具数字化制造技术的不断探索及应用，大大缩短了模具的制造周期，同时提高了模具质量，降低了制造成本，使企业的市场竞争力和经济效益均获丰收。但是由于我们企业使用的还是上世纪八十年代后期的老数控铣床，硬件跟不上数控加工软件发展的现状在加工编程时就必须面对。在大型锻模的数字化制造中，前轴锻模的造型、加工是较为复杂的，经过对几种不同规格的前轴锻模的制造，我也形成了适合本企业的数字化制造工艺。下面通过豪泺前轴锻模的制造工艺解析，对此工作做一总结。
  一 数字化加工工艺与常规工艺的比较
  数字化加工工艺路线框架：
  1， 模块的粗加工，钳工针对粗加工画线，燕尾等部分采用常规设备粗加工。
  2， 数控粗加工压弯部分。
  3， 热处理。
  4， 用数控机床做出检验角，精加工压弯、模面及底面部分。
  5， 以检验角为基准，数控加工型腔、毛边仓及锁扣。
  6， 同基准精加工燕尾、定位建。
  优于常规加工工艺的关键点：
  1， 常规加工由于使用电极加工型腔、铣床加工锁扣，找正基准是以钳工画出的中心线、型腔外形线为参考，人工找正，造成型腔与锁扣的积累误差较大，很容易出现上、下模型腔错位问题。而数控加工以检验角为基准对刀，模具型腔和锁扣位置精度几乎没有误差，不会出现上、下模型腔错位问题。
  2， 常规使用电极加工的模具型腔钳工修研工作量大精度低，数控型腔可控制精度，钳修省时省力，并且耗材成本低于前者。
  3， 常规加工压弯、毛边仓部分采用仿型铣，使用的靠模采用红松木和环氧树脂为原料手工制造，生产时间、成本远远高于计算机数字化模型，且精度低。
  下面对型腔部分的数控加工进行论述。

  二 建立计算机数字模型
  数控加工首先需要做出加工部分的数字化模型简称数模，数模的建造依据工装图纸的尺寸要求。豪泺前轴的设计是在斯太尔前轴的基础上做了局部的修改，而斯太尔前轴是上世纪八十年代的产品，设计思路及图纸是非数字化产物，所以豪泺产品做数字模型时在R连接处应按手工绘图的做法来处理，以符合设计要求。造型软件采用UGS公司的NX2，分别做了头部、耳部、加强筋、凸台等，最后经过布尔运算相加、R过渡连接成为为整体。稍有难度的是最深的耳部两端连接处，做的时候不能直接楞倒角的地方用面倒角，面倒角不行处做G1连接的曲面切割实体，使之既符合图纸尺寸又要光顺。
  下图是豪泺前轴锻件的数模。

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  NX软件有别于Pro/E等三维软件的一个地方就是它的灵活性，比如它的二维画线功能即可用参数化的Sketch（草图）又可用无参的Curve（曲线），并且它的Sketch可以选择局部线段来拉伸成三维模型。这样就可以根据需要在一个草图平面上把同面的大框架包括产品的不同细节部分都画出来，以保证大尺寸的完整性和局部尺寸位置的正确性，然后在这一个平面草图上即可进行不同块的三维拉伸，由于有参数，也便于后期检查修改。Curve便于细小部分、临时曲线的建构，省时省力，所以NX的建模效率是很高的，尤其是建造复杂零件。
  下图是数控加工需要的前轴模具数模（一半，不含毛边桥、毛边仓）：

  模具的FRONT剖面图，可以看出头部有倾斜，前臂有一点角度，耳部最深，中间筋和耳部对侧筋同一深度。

  三 编程策略分析
  3.1分析
  3.1.1，根据模具型腔多曲面、材质硬（热处理后HRC 36加工）的情况以及本企业数控机床特点（无高速进给，但功率大）、用刀习惯，型腔加工全部采用球头硬质合金机夹刀具，粗加工、半精加工用Ф50、Ф25， 精加工采用Ф20，清根采用Ф25、Ф20、Ф16、Ф10。
  3.1.2，粗加工侧重点为2次粗加工之耳部筋处：深81.2mm，宽21mm、中间上部筋：深42.1，宽15.2。此2处筋单独采用局部参考刀轨（Ф50）等高粗加工。
  3.1.3，为提高精加工效率及精度，采用Ф20刀一次加工成型，加工不到15.2筋处用细刀多刀清根完成。精加工对1/2型腔编程，另一半镜像加工。
  3.2具体加工策略
  3.2.1，据模具型腔的不同宽度和深度，对整体、耳部筋、中部筋分别采用Ф50球刀开粗、Ф25球刀参考毛坯2次粗铣，如图：

  3.2.2，用Ф25球刀整体2次粗加工，切除Ф50球刀开粗后全部残料。
  3.2.3，先用Ф25球刀单刀清根，继而Ф20球刀局部、整体多刀清根。
  3.2.4，Ф20球刀全部型腔1次精加工。
  3.2.5，Ф16球刀、Ф10球刀多刀清根。

   四 CAM软件及数控编程
  加工编程常用的软件有：UGS公司NX的Manufacturing模块 、DELCAM公司的PowerMill、CIMT公司的Cimatron 等，在应用中根据模具的特点可选择使用，有时2个软件结合使用也不失为浓墨重彩之一笔。这三款软件CAM方面的知名度在业内都比较高，功能丰富而强大，涵盖了2～5轴粗、精、清全部加工众多的策略，可完成各类模具的加工编程。
  在粗加工方面，等高切削是大家常用的加工策略，而近几年有人用插铣（Plunge Miing）的方法做粗加工，其效率比等高切削高但是刀具的损耗比较大，孰轻孰重应酌情而定。精加工经常使用的刀轨是曲面平行加工或等高精加工，而PowelMill软件有个刀轨叫Optimised Constant Z Finishing，是一个结合了等高和平行两种刀轨的精加工策略，它的特点是可将加工面分为平缓区域和陡峭区域，在平缓区域自动生成平行刀轨，在陡峭区域则生成等高刀轨，不同区域的接刀光顺且抬刀很少或不抬刀，这样使得精加工编程就更加方便。UGS公司NX3以后的版本也在等高策略里增加了类似刀轨的选项，而Cimatron E软件里早也有此功能，只是它们出的刀轨都不如PowelMill做的好。
  加工共采用14段程序，使用软件为NX和PowelMill ，下面介绍一下。
  4.1，以检验角为基准（全部程序采用同一个零点）先画外形参考线，目的是便于直观型腔位置，预防错位发生，刀轨如图：

  4.2，用Ф50刀等高开粗，这是常规的分层粗加工（整体加工）：

  4.3，用Ф25刀粗铣耳部（图为左半部），采用等高策略，右半边镜像加工：

  4.4，用Ф25刀等高粗加工中间筋部分：

  4.5，用Ф25刀整体半精加工，采用PM软件的Optimised Constant Z Finishing策略，这里设stepover为6mm，留量0.4mm：

  4.6，用Ф25刀清根（单刀），将半精加工（stepover 6）后根部清干净：

  4.7，用Ф20刀参考Ф25刀清根（耳部多刀，左半部），右半部镜像加工：

  4.8，用Ф20刀参考Ф25刀清根（整体、多刀），在精加工前先进行清根加工，可以提高精加工的进给率，使整体加工时间缩短：

  4.9，用Ф20刀精加工（左半部），同样采用PM软件Optimised Constant Z Finishing策略，stepover由于我们机床没有高速进给，设为1mm，加工完残留高度为0.013～0.018mm，加上机床轴向间隙误差，一般可小于0.05mm。
PM软件型腔的陡峭区域和平缓区域刀轨的连接处图例：

  精加工后的型腔：

  4.10，Ф16刀清根（中间局部），中间15.2mm宽的筋精加工刀不能铣到底，用Ф16多刀清根策略完成，剖面刀轨图：

  4.11，Ф16刀清根（整体、单刀）
  4.12，Ф10刀清根（整体、多刀），这两个程序用来完成最后的R角加工，以符合图纸要求。
  4.13，粗铣毛边仓
  4.14，精铣毛边仓，完成最后的工作：

  以上程序可以分别调入机床使用，也可生成一个或几个连续使用，当然也可以不采用镜像加工而用一段程序，具体方法视自己条件而定。
  编程结束后先在计算机上模拟运行，主要检查有无不良刀轨或过切发生，发现问题及时纠正。

  五 结束语
  数字化技术的发展，应该是包括机床硬件、应用软件和人的思想意识三个方面的共同进步，然而这个同步性又是相对比较复杂的一个过程。作为一个技术工作者，只能在自己拥有的条件范围内进行探讨与学习。当今有关数字制造、CAD/CAM的话题似乎也不像前几年那么热了，大概是因为人们对它已经比较熟悉的缘故吧。但是我们看到，在我国对计算机辅助技术的应用还远远没有技术本身发展的那么快，不要说CAD/CAM向PLM业务的扩展，就连“三维主模型”的概念，在许多企业包括中、大型企业中都还没有被全面认识和真正贯彻。技术的发展永无止境，永无常青之树，永远处于不断的发展与探索之中。也正是这种此消彼长的交替与更新，造就了今天数字技术的兴旺与繁荣，促进了工业的高速发展。今天，也有越来越多的人认识到计算机辅助技术是一种巨大的生产力，并不断投入到其行列之中。