我國(guó)輪胎模具的加工方式已開(kāi)始向數(shù)控化方向發(fā)展，逐步摒棄傳統(tǒng)手工雕刻修補(bǔ)花紋工藝，改用五軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床雕刻花紋，同時(shí)設(shè)計(jì)模式也由二維設(shè)計(jì)過(guò)渡到三維設(shè)計(jì)并采用成熟的CAD/CAM軟件進(jìn)行數(shù)控編程。本文對(duì)輪胎模具基礎(chǔ)模的三維設(shè)計(jì)和數(shù)控加工做簡(jiǎn)單介紹。
1輪胎花紋塊的三維造型(1)輪胎胎面模型利用UG軟件中的草圖(SKETCH)功能建立全相關(guān)的參數(shù)化型腔基礎(chǔ)曲線(xiàn)，并添加尺寸約束及幾何約束。使用掃描特征中的REVOLVEDBODY將型腔基礎(chǔ)曲線(xiàn)按回轉(zhuǎn)半徑和需要的花紋塊角度旋轉(zhuǎn)成輪胎胎面模型，結(jié)果如圖1所示。
(2)將花紋卷曲到胎頂曲面上根據(jù)用戶(hù)提供的型腔曲線(xiàn)，采用TIREMAP專(zhuān)用模塊將圖2所示的輪胎花紋平面展開(kāi)圖卷曲到胎頂曲面上，得到花紋在輪胎頂部的三維曲線(xiàn)(花紋曲線(xiàn)為空間曲線(xiàn))。
(3)花紋溝造型輪胎花紋空間曲線(xiàn)是構(gòu)造花紋三維造型的基礎(chǔ)。使用UG三維自由曲面造型中的角度延伸片命令(EXTENSIONSHEET→ANGLED)，生成胎頂部位及胎側(cè)部位的花紋形狀，其中變角度面采用UG三維自由曲面造型中的掃描(SWEPT)生成，再通過(guò)修剪片體(TRIMSHEET)將多余的部分裁掉。通過(guò)以上操作得到的花紋溝造型如所示。
2輪胎模具花紋塊數(shù)控加工生成加工程序的關(guān)鍵是確定加工類(lèi)型、設(shè)置加工參數(shù)、選擇合理的刀具及針對(duì)不同機(jī)床編制不同的后處理程序。具體參數(shù)的獲得需不斷試驗(yàn)、修改及再試驗(yàn)。UG可為不同加工情況提供多種優(yōu)化的加工類(lèi)型，實(shí)際應(yīng)用中需結(jié)合實(shí)際情況并考慮各方面因素，綜合采用多種加工方法。本文主要介紹兩種與花紋塊加工密切相關(guān)的銑削加工。
(1)往復(fù)式曲面銑往復(fù)式曲面銑用于加工單獨(dú)的已裁剪曲面。
通過(guò)設(shè)定刀具半徑和余量在曲面上進(jìn)行刀具偏置，可以指定銑刀軌跡方向，也可以使用系統(tǒng)產(chǎn)生的銑刀軌跡方向，采用單向切削或往復(fù)切削。往復(fù)式曲面銑的銑刀軌跡是平行的，驅(qū)動(dòng)點(diǎn)在加工曲面上生成?？赏ㄟ^(guò)沿切削方向的弦公差(調(diào)節(jié)步長(zhǎng)公差)控制輸入點(diǎn)數(shù)量，也可通過(guò)指定兩平行銑刀軌跡間殘留的最大高度控制相鄰平行銑刀軌跡間的距離，而殘留的最大高度主要受刀具和曲面曲率影響。
(2)可變軸曲面輪廓銑可變軸曲面輪廓銑是數(shù)控加工中最復(fù)雜的銑削加工控制方法，一般用于加工復(fù)雜曲面，以保證加工精度和加工效率。加工時(shí)銑刀側(cè)面或端面始終與曲面貼合，因此銑刀軸線(xiàn)位于曲面的切線(xiàn)或法線(xiàn)方向，除需要X，Y和Z軸聯(lián)動(dòng)外，還需要同時(shí)控制兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，形成五軸聯(lián)動(dòng)。
創(chuàng)建可變軸曲面輪廓銑的銑刀軌跡需要兩個(gè)步驟：第1步，從驅(qū)動(dòng)零件體上產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)點(diǎn);第2步，將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)沿投影矢量投影到零件體上。銑刀軌跡輸出時(shí)有一個(gè)內(nèi)部的運(yùn)算過(guò)程，即將刀具從驅(qū)動(dòng)點(diǎn)沿投影矢量移動(dòng)，直至接觸零件體，通過(guò)控制驅(qū)動(dòng)方法、投影矢量和刀具軸，可變軸曲面輪廓銑可以生成復(fù)雜零件的銑刀軌跡。驅(qū)動(dòng)方法的根本是從零件體上產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，對(duì)于不同零件，UG的可變軸曲面輪廓銑有7種驅(qū)動(dòng)方法，分別如下。
?、偾€(xiàn)/點(diǎn)(Curve/Point)驅(qū)動(dòng)方法：通過(guò)選擇曲線(xiàn)和點(diǎn)定義驅(qū)動(dòng)零件體。
?、谶吔?Boundary)驅(qū)動(dòng)方法：使用邊界定義驅(qū)動(dòng)零件體。
?、勐菪?Spiral)驅(qū)動(dòng)方法：通過(guò)指定的中心向外做螺旋移動(dòng)得到驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，適合高速銑削加工。
④曲面區(qū)域(SurfaceArea)驅(qū)動(dòng)方法：在選擇的驅(qū)動(dòng)曲面上創(chuàng)建陣列分布的驅(qū)動(dòng)點(diǎn)，適于加工非常復(fù)雜的零件。
⑤銑刀軌跡(ToolPath)驅(qū)動(dòng)方法：沿著已存在的刀位源文件產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)點(diǎn)。
⑥徑向切削(RadialCut)驅(qū)動(dòng)方法：生成一條垂直于給定邊界的驅(qū)動(dòng)銑刀軌跡。
?、哂脩?hù)函數(shù)(UserFunction)驅(qū)動(dòng)方法：采用用戶(hù)開(kāi)發(fā)的特殊驅(qū)動(dòng)方式創(chuàng)建銑刀軌跡。
(3)生成數(shù)控(NC)加工程序NC代碼生成流程如所示。在UG軟件中，選擇Application→Manufacturing進(jìn)入CAM模塊，在其中選擇操作方式，設(shè)置參數(shù)后產(chǎn)生刀具路徑，然后可輸出刀具路徑源文件(CutterLoca2tionSourceFile，擴(kuò)展名為。cls)，經(jīng)后處理后產(chǎn)生NC代碼。
(4)UG與數(shù)控機(jī)床通訊UG生成的NC代碼可通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或軟盤(pán)傳送到與機(jī)床相連的計(jì)算機(jī)，然后以DNC方式用傳輸軟件通過(guò)機(jī)床的RS232通訊接口傳至數(shù)控機(jī)床，以對(duì)零件進(jìn)行加工。本研制輪胎模具的花紋加工代碼采用NUMCOM傳輸軟件在線(xiàn)加工可加工塑料，并得到輪胎花紋基礎(chǔ)模。
3結(jié)語(yǔ)采用CAD/CAM技術(shù)制造輪胎模具基礎(chǔ)模是現(xiàn)代模具業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，本工作從輪胎花紋的特點(diǎn)出發(fā)，綜合使用UG軟件的功能，完成了輪胎模具基礎(chǔ)模的三維造型，定制具有企業(yè)特點(diǎn)的加工模板并生成了數(shù)控加工代碼，從而加工出輪胎花紋塊。
