DelCAM软件在汽车消音器外壳模具中的应用

1 汽车消音器外壳的结构和功能

    消音器外壳属于较复杂的零件，一方面具有复杂的型腔，要用于容纳汽车尾气排放装置，另一方面要与汽车整体相衔接，涉及许多配合尺寸，所以结构复杂，倒角多变，且具有多条加强筋。加之国外厂商为技术垄断而对其结构人为复杂化，从而使得该零件的造型和加工困难，如图1所示。采用英国的DelCAM软件对汽车消音器外壳模具进行了三维造型和数控加工编程，该软件主要包括PowerShape和PowerMill等模块，具有强大的造型设计和辅助制造功能。

2 三维造型

    汽车消音器外壳模具在设计和加工上的难点是形体复杂，曲面和倒角多，上、下两壳由于尺寸不同而应分别造型，然后再进行数控加工。工作流程如图2所示。

    产品模型是CAD/CAM技术应用的基础，它是由相关产品数学模型建立过程中的设计数据信息、工艺、制造管理等信息组成，包括图形信息及文字信息。以往设计人员多采用二维图来描述零件，对较复杂的零件描述起来很不直观，而且对一些特殊的零件几乎无法描述。在二维图信息转换成数控加工代码的过程中需要编程人员重新造型并定义零件的加工方式，这样可能带来许多错误及大量的重复劳动。采用DelCAM软件的PowerShape模块，以其特有的曲面设计能力，使超变量几何技术贯穿于二维草图设计、三维零件造型及装配的全过程。首先根据产品的实际情况，设计出产品的二维简图及关键性尺寸如图3所示。

    采用变量化草绘，基于特征设计，按设计师意图非常方便地建立起两个方向的二维图。经过对图形尺寸及设想三维形状分析，充分利用曲面造型能力，对各曲面进行局部控制，利用Nubs的各种曲面造型方法及控制对多轨道变半径变量扫描，使曲面平滑，生成此模型的基体曲面，接下来在模型基体曲面的基础上添加加强筋，对加强筋进行单独扫描、倒角。经测量发现，每条加强筋的尺寸、形状均相同，因此，可根据加强筋的位置进行镜像、复制，这样就减少了重复劳动，提高了工作效率。最后进行抽壳，创建出产品的整个曲面。另外，由于汽车消音器的外壳是由上下两部分组成，且两壳扣在一起，所以相互间的配合尺寸是一致的，但其他尺寸不同。所以，应当以同样的方法创建出另一半壳体的产品图，并采用装配图的方式进行上下壳的装配，以验证尺寸是否正确，如图4所示。

    在此之后，借助DelCAM软件丰富灵活的形状变形功能，对单个壳体构造出分型面，通过分段数据采集，成功提取出凸、凹模，如图5所示。

3 数控加工

    DelCAM软件具有强大的实体加工功能和统一共享的数据库，无需几何传输，直接借助PowerMill模块进行CAM加工，即通过把PowerShape模块中生成的三维模型（CAD模型）无缝地转化为CAM用模型。用PowerMill模块进行数控自动编程，其步骤如下：