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模具加工的数据处理及
CNC
编程
关键词：
CAD
数据处理；模具加工工艺；翻砂泡沫的制作
这次
TTA
培训的地点在
Wolfsburg
，时间
2003.10.18
~
2003.11.16
，培训的
主要内容是模具加工
的数据处理和
CNC
编程技术。
现把这
次培训总结为以下三个
方面：一、
CAD
的数据处理；二、模具加工工艺；三、翻砂泡沫的制作。
一、
CAD
的数据处理
一般的模具加工分为基础加工和型面加工。
模具的加
工过程为：
基础加工结
束后，
安装好与
型面相关的组件，
再进行型面加工。
相应的模具加工数据处理也
主要分为基础加工数据处理和型面加工数据处理两种。
模具的数
据处理主要由模
具设计部门和模具加工部门共同完成的，具体数据流见下表：
模具设计数据
模
具
设
计
部
门
模具装配数据
WOP
针对
CNC
编程
的数据
处理
模具单件数据
模具单件数据
泡沫加工数据处理
加工程序
BOP
模具加工的
数
据处理
已处理好的数据
模
具
< br>加
工
部
门
数控机床加工泡沫
< br>加工分层泡沫
模
型
制
作
部
门
CNC
编程室
模型工修补装配
加工程序
数控机床加工模具
翻砂模具<
/p>
翻砂模型
表一
模具加工的数据流
由表一可以看出模具设计数据在传给
CNC
编程室之前已进行了两次处理。
模具设计结束时，
CAD
数据一般为模具的装配数据。这样的数据还不能用于加
工编程，
所以设计数据在交给加工部门之前需设计部门进行处理。
这一工作主要
是
WOP
来完成的，具体内容有三项：
1
．把模具设计的装配数据拆为单件
数据；
2
．对单件完成相当于图纸的
标注工作，
用特定的颜色表示特定的加工元素及
加工精度，具体
颜色的定义如表二；
3
．提取与型面相关的加工元素
WOP
处理好的数据已相当于画好的图纸，任何加工人员根据颜色的
定义都
能明白零件哪些部位需要加工，加工精度是多少。
在委托加工部门加工模具时
已经不需再出二维图纸，只需如附录一的
数据说明。
Farbnummer
in
CATIA
（颜色号）
01 (weiss)
Bezeichnung
（说明）
Teilabhaengige
Geometrien
(z.B.
Einweiser
nach
ermittelter
Platine)
gen,
die
erst
im
ZSB
eingebracht
werden
(z.B. Verstiftung
vonMessern)(
各种基准
)
Feingewinde
（细牙螺纹）
Feinbearbeitung RZDIN = 6.3
μ
m
（一般加工）
Schlichten RZDIN = 2
?
μ
m
（精加工）
Schruppen RZDIN =100
μ
m(
粗加工
)
Karosserieteilabhaengige Umrisse und
Formflaechen
轮廓和型面
Passbohrung H
11
（通孔）
Passbohrung H 8
（通孔）
Passbohrung
H 7
（通孔）
Gewinde
（螺纹）
Stufenbohrung
（锪孔）
Freibohrung
(
自由孔
)
Anlageflaechen
zwischen
Messern
(Tol.
-0,05
bis
-0,02)
nur
VW(
刀口拼接面
)
Flaechen
mit
Toleranzmass+0,1(in
RZDIN
=
2
?
m)
nur
AUDI
NSU
Fü
hrungsflaechen (Tol. +
0,1) nur VW
（导板面）
表二
数据处理的颜色定义
06
(orange)
21
(elfenbein)
11
(rosa)
30 (dunkelrot)
9 (lindgruen)
63 (blaugrau)
64
(lila dunkel)
65
(blau)
80 (gelb)
95 (magenta)
105
(cyan)
07 (rosa)
08 (indian rot)
10 (khaki)
由
WOP
交给加工部门的模具数据，直接用
于加工还是有很多问题的。编
程员在编程同时，
还要花更多的精
力整理数据。
所以模具加工部门对模具加工的
数据仍需进一步处
理，
主要完成模具加工工艺的编排，
并根据工艺需要提取、
整
理加工元素，
划分加工区域，
构造加工辅助面等。
加工部门在完成加工数据的处
理后同样会出一份如附录二的工艺单。
CNC
编程室在拿到加工
部门处理好的数
据后就能直接进行编程加工了，大大节省了机床因编程员处理数据而待工
的时
间。
模具数据在各部门的流动过
程中起着数据说明作用的是过滤器（
layer filter
）
和层（
layer
）的管理。正是有
了
layer
filter
和
layer
的规范管理，数据处理人员
或编程
人员才能一目了然的读懂模具数据，
避免或减少整理数据时因大家的交流
偏差而产生的错误。
模具设计部
WOP
的
filter
和
layer
的管理主要是对设计数据和加工元素的说
明，具体
Filter
规范如表三
,
相应
layer
规范如表四
Layer filter name
A002
SEGEL +NC-
AXIS SOHLE UNTEN BAS1=X-
A003
BASISLOCHLAGE
B006
UMRISS NACH
ANGABE
B004
OBERFALECHE TEILFORM+STOERFLAECHEN
C005
MATERIAL
BECTOR S=
MM
D007
FRAESBEGRENZUN
E008
SOLID OBERFL+UMRISS NUR ZUR
ANSICHT
W000
---
--------------------------------------------------
-----
W001
WEISS
TEILABHAENGIGE BOHR,+UMR,+FORM
……
表三
设计数据
layer filter
的规范
过滤器名
加工坐标系
加工定位点
型面轮廓线
模具型面
料厚方向线
加工范围
加工参考实体
以下为各颜色定义说明
……
Layer
001
002
003
004
005
006
007
……
层内容
各颜色定义说明及数据有关信息说明
加工坐标系
加工定位点
模具型面
料厚方向线
型面轮廓线
加工范围
……
表四
设计数据
layer
的规范
而加工部门的数据说明更偏重于加工工艺的说明，规范如下表。
Layer filter name(layer name)
***A-L006 ZUERST FREIFRAESE (WALZEN)
90-GRAD ANSTELLEN TOL+/-0.05
***B-DANACH ANBAUTEILE EINBAUEN
***C-L005 UMRISS UML,-0.5 KLEINER
FRAESEN TOL +/-0.05
***D-L004
OBERFLAECHE FRAESE WANDSTAERKE
–
0.65
***Z
---------------------------
--------------------------------------------------
-----------
*L002 -ACHSE+BASISLOCHLAGE
*L005-UMRISSKURVE
TEILAUFLAGE
……
表五
加工数据
layer filter
（
layer
）的大概规范
过滤器名
(
层名
)
铣各平面
然后安装镶块
轮廓间隙
-0.5
型面放料厚
-0.65
以下为加工数据说明
加工坐标系及定位点
型面轮廓
……
加工编程人员在拿到模具加工数据后，只需查看
layer
filter
和
layer
的内容
就能了解模具零件哪些部位需加工，
加工的工艺是什么以及需要达到的加工精度
是多少等加工信息。
这时的加工数据信息已不仅包含相当于图纸的信息，
还同时
具有工件加工工艺单的内容。
而加工编程人员数据处理时，在
layer filter
资源方面的利用是在前两个部门
数据处理的基础上，
参照前面数据处理部门的规范，
详细说明加工程序所在的层
的内容和每道加工的步骤及加工参数，大概规范见表六；在
layer
资源方面，编
程员编制的程序一般放在
100
层～
200
层内，层名包含加工所用的刀具、
余量、
步距甚至工序的信息，
200
层
以后为打孔程序，同样包括各加工参数信息，具体
规范参照表六。
---------------------------UMRISS----
---------------------------------
*L101
--SF80R0
REST
+3MM
……
<
/p>
---------------------------OBERFLAECHE--
------------------------
*L150--KF20
REST
+0.5MM
ZUSTELLUNG
1MM
SCHRUPPEN
……
--------------
-------------HSC----------------------------------
---------
*L180--KF16
REST +0.15MM
ZUSTELLUNG 0.5MM
VORSCHLICHTEN
……
--------------
-------------BOHRUNG------------------------------
----
*L201
—
SP20
M20x30
轮廓加工
101
层
80
平底刀
余量
＋
3mm
……
型面加工
150
层
20
球头刀
余量
＋
0.5mm
步距
1mm
粗加工
……
型面高速铣光刀
180
层
16
球头刀
余量＋
0.15mm
步距
0.5mm
半精加工
……
打孔
201
层
直径
20
钻头
M20x30
螺孔
表六
加工程序
layer filter
（
layer
）的规范
编程员
编程结束时的
CAD
数据，已经包含从设计到模具加工完毕几乎
所有
的信息。这样的
CAD
数据加以备
份，对以后模具制造各个环节上的人都有参考
作用。
工艺人员再
次编排相似零件的加工工艺时，
可以参考以前的工艺，
一方面<
/p>
可以避免重复劳动，
另一方面也可根据前一次模具实际加工的反馈
情况，
改正前
一次工艺不合理的地方，
起到优化工艺的作用。
而编程人员编程也可以参照前一
副模具的
编程工艺，
看看以前相同的问题是怎样处理的，
同时也可以根据
前一副
模具加工的实际效果，
调整相应加工参数，
甚至可以避免前一次加工中出现的问
题，
从而在整体
上提高模具的加工质量。
所以模具加工结束时数据的备份有很大
的价值。
二模具加工工艺
模具的加工工艺笼统的说，一般分为三步：
1
．
AFO--------
0601---------Grundbearbeitung
基础加工
2
．
AFO--------
0602---------Umriss
+
Form
轮廓和型面加工
3
．
AFO--------
0603---------HSC
－
schlichten
高速铣精加工
基础加工一般指与型面
无关的加工，
具体包括如模座底面、
导板面、
< br>镶块安
装面、靠山面、各种孔等的加工，一般都是由机床操作工自己编程加工。模
座在
进行基础加工的同时，
其它镶块也在小机床上完成各安装面
的加工，
然后由钳工
安装镶块等与型面有关的组件，为模具加工
的第二步
0602
做好准备。
型面和轮廓的加工
VW
有两种机床：一种是大
仿形铣床或龙门铣床。这与
我们车间相似，
都是用
φ
50
球头铣刀做粗加工，
φ
32
或
φ
2
5
球头铣刀半精加工，
然后用
φ
16
球头铣刀修
R
角
；
另一种是
HSG
高速铣粗加工机床<
/p>
（据说也可以用
作精加工）
，
主要用
φ
66R8
平底刀
做粗加工，
切深
a
p
< br>=1mm
，
步距
St
＝
30
～
40mm
，
然后用
φ
32R8
平底刀修
R
角，用
Tebis
中
Rplan
功能及前
一步加工算出的
mesh
做毛坯，
切深
a
p
=1mm
,
步距
St
＝
10
～
20mm
，
最后用
φ
16
球头铣刀修
R
角。
0602
的型面
加工一般留
0.5mm
余量给高速铣加工，轮廓一般做到
0
位。对于要进行
热处理的切边刀等，
轮廓光刀做到
0.3mm
，
< br>热处理后再加工到
0
位。
关键轮
廓需
检验加工质量，检验的主要工具是百分表，用其它辅助工具标定百分表的零点，
具体操作及用具见附录三
0603
高速铣精加工主要是模具型面的加工，一般工序为先做型面半精加工
,
余量＋
0.15mm
，然后再做型面精
加工。编程的一般遵循先修
R
角再加工大型面
< br>的原则，并且修
R
角较加工大型面留的余量稍小，以改善
加工整个型面时切削
的不均匀。具体加工参数的选用以前盖卸料板为例，见表七：
程序名
Kf16re
步距
(mm)
0.6
0.5
0.6
0.15
0.15
余量
(mm)
0.15
0.1
0.15
0.1
0.1
备注
型面修
R
角，前一把刀选
φ
32
型面修
R
角，前
一把刀选
φ
16
或
φ
20
型面半精加工
型面修
R
角，前一把刀选
φ
20
型面修
R
< br>角，前一把刀选
φ
10
型
面
半
精
加
工
Kf12re
Kf20
Kf8
Kf6
Kf4
Ok20
0.1
0.3
0.15
0.1
0.08
0.05
0.1
0
0.02
0.02
0.02
0.02
型面修
R
角，前一把刀选
φ
8
型面精加工
S10000
V6000
型面修
R
角，前一把刀选
φ
22
型面修
R
角，前一把刀选
φ
12
型面修
R
角，前一把刀选
φ
7
型面修
R
角，前一把刀选
φ
5
型
面
精
加
工
Ok10re
Ok6re
Ok4re
Ok2re
并且最后修
R
角时留有
0.02mm
的余量，目的是减小修
R
角时型面的接刀痕。
高速铣精加工的目的
不再是去除余量，
而是追求高精度的表面质量，
所以一般加
工基本忽略的接刀已经成为影响
HSC
型面
加工质量的较大问题，一般在改变加
工方式、换刀片、修
R
角时经常出现。在实际加工编程时主要采用以下几种方
法减小接刀痕
：
1
、
加工
区域的划分
一般大的型面需要采用几种编程方法才能完成整个型
面的加工，
所以要把型面根据明显特征划分为几个加工区域，
不同的区域采用各
自最佳的走刀方法。划分加工区域的原则一般是把边界划在圆角处，如下图。
图一
型面分割区域
圆角处一般由相邻两区域的程序加工两次，从而减小接刀痕迹。
2
、对于较陡型面一般需采用
Z
－
constant
和
axis parallel
两种加
工方法，需
采用
slope angle
来划分两种加工方法的加工区域，
一般
slope angl
e
需保证
2
度重
叠，从而能证加工程序在接刀处能够重叠，减少接刀痕迹。
3
、修
R
角时，选前一把已加工刀具稍
大一点，保持修
R
角程序与大型面加
工
程序有一定重叠。另外修
R
角时，同样的加工参数，刀具的切入
量明显比大
型面加工时切入量大，所以最后修
R
角一般留
0.02mm
的余量来加以补偿。
4
、
换刀片时处理接刀
的方法
一般在较平缓的型面处换刀片，
换好刀片后，
表七
HSC
精加工参数
< br>由表可以看出，修
R
角时选前一把刀具一般比实际加工用
的刀具要稍大，
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