鍛造模具加工工藝及自動化軟件應用研究

楊亮 黃程程

摘 ?要：隨著社會的快速發展，生產制造單位需要緊跟市場腳步。生產工藝及數控自動化軟件是實現以上目的的極為重要的手段。生產工藝的合理性關系到加工的效率，數控自動化編程策略的準確性關系到產品質量。本文對鍛造模具加工工藝及自動化軟件應用進行探究，以便提供應用參考。

關鍵詞：數控加工;自動化軟件編程;加工中心

中圖分類號：TG519.1 ????文獻標識碼：A ??????文章編號：2096-6903（2019）02-0000-00

1應用機械數控加工技術的重要意義

隨著行業發展和科技水平的提升，為了更好的適應市場的形勢變化，促使機械制造加工技術不斷升級和提高。數控機床已經在模具生產領域被廣泛應用，研究可知傳統工藝無法實現模具的三維曲面加工。與傳統的模具制造技術相比，數控機床精度高，效率高及全面性的優點得以體現，從而提升企業的經濟效益。隨著數控機床的廣泛應用，越來越多的程序編制軟件面向機械制造單位推廣，例：UG、PowerMILL、CATIA、Cimatron等軟件供技術人員選擇。在編制NC程序時，首先考慮的是刀具路徑的安全性，其次是加工精度、切削效率。相比各類軟件，PowerMILL軟件是一款獨立的CAM系統軟件其能更好的滿足這些具體要求，同時具有中文操作界面風格簡單，刀具路徑豐富，區域清除方法高效的特點，PowerMILL的“賽車線加工”可減少任何切削方向的突然轉向，生成的刀具路徑光順，大大減少了切削速度的突然變化，盡可能地保證刀具負荷的穩定，保持均勻的加速度，同時最大程度減少刀具磨損和機床主軸的切削壓力，符合高速加工的需求。

2大型前軸模具加工工藝流程

工藝系統的4個要素即工件、夾具、刀具和機床，在很大程度上決定了模具加工的整體工藝路線。不同的生產加工企業其加工工藝可能會有所差別，以大型汽車的前軸模具為例，簡述其加工工藝流程。大型汽車的前軸鍛造模具硬度要求較高為HRC44-48℃，模型數據容量大、細小結構多、且以三維曲面為主、型腔深度落差較大、并且深腔底部尺寸較小。為了挺高生產效率，節約刀具成本，此工藝流程分為淬火前加工及淬火后加工。

工藝流程為：模具型腔粗加工——模具淬火及回火——型腔半精加工——型腔精加工。

（4）模具型腔精加工采取2次精修的工藝方式。大型鍛造模具硬度高、周期長，刀片磨損后局部余量不均勻，第1次精加工后的余量相同，為第2次精加工做好基礎，這樣可以更好的保證型腔尺寸精度及曲面光潔度。

3前軸模具的程序編寫

3.1粗加工

（1）導入數模：打開PowerMILL軟件，點擊‘輸入模型’命令選取三維模型，一般是文件后綴名為‘stp、igs’的通用格式。

（2）設置坐標系：在‘用戶坐標系’選項中選擇‘使用毛坯定位坐標系’，點擊‘毛坯’命令檢查坐標系是否符合要求的位置原點，如圖1所示。

（3）建立刀具數據庫：點擊‘刀具’命令，選擇‘產生刀具’中的‘刀尖圓角端銑刀’建立名稱為D63R6（直徑63、刀尖半徑6）的粗加工刀具。

（4）點擊‘模型區域清除’設置加工參數，主軸轉速900mm/min，切削進給2000mm/min，下切步距0.5mm，行距45mm，模具型腔屬于封閉區域，切入要選擇‘斜向’下刀，余量設置0.35mm，模型存在相對狹小的區域，‘不安全段移去’命令中要設置分界值，此數值應該大于（63-6*2）/63。

3.2淬火后半精加工

淬火后模具硬度在HRC44-48℃，要將切削進給和下切步距減小，保證加工中刀具穩定性，避免刀具問題對機床和工件的不利影響。

3.3精加工

（1）精加工的策略有很多種，如三維偏置、等高精加工、淺灘精加工等，精加工時通常先算出淺灘邊界，然后用等高精加工計算邊界外部刀路（如圖2），再用平行精加工或者淺灘精加工計算邊界內部刀路（如圖3）。選用球刀D16R4（直徑16刀片圓角4），主軸轉速3000mm/min，切削進給1500mm/min，行距0.25mm、下切步距0.3mm。此模具型腔采用2次精加工的工藝方法，第1次精加工后的徑向余量是0.2mm、軸向余量0.15mm。為了保證淺灘和等高兩種刀具路徑接刀良好，可以在許可的情況下把淺灘邊界先外三維偏移1～2mm。

等高精加工程序：

%

O1

N1 G80 G49 G69 G40

N2 G54 G90 G17 G21

N3 G05.1 Q1

N4 S3000 M03 G00 Z100.000

N5 G00 X-337.704 Y486.677

N6 G00 X-337.704 Y486.677 Z-18.000

N7 G01 Z-20.000 F600

N8 X-566.964 F1200

N9 X-566.150 Y486.546 Z-25.000

N10 X-338.174

N11 X-338.645 Y486.415 Z-30.000

N12 X-565.336

N13 X-564.523 Y486.284 Z-35.000

N14 X-339.116

N15 X-340.439 Y486.153 Z-40.000

N16 X-563.713

N17 X-562.912 Y486.022 Z-45.000

N18 X-342.158

N19 X-343.877 Y485.891 Z-50.000

N20 X-561.928 Y485.890

N21 X-555.542 Y485.760 Z-55.000

N22 X-345.596

N23 X-347.312 Y485.629 Z-60.000

N24 X-547.260

N25 X-540.058 Y485.499 Z-65.000

N26 X-349.025 Y485.498

N27 X-350.738 Y485.367 Z-70.000

N28 X-533.657 Y485.368

N29 G00 Z100.000

N30 G05.1 Q0

N31 M05

N32 M30

N33 %

淺灘精加工程序：

%

O1

N10 G80 G49 G69 G40

N11 G54 G90 G17 G21

N12 G05.1 Q1

N13 S3000 M03 G00 Z100.000

N14 G00 X-336.030 Y420.518

N15 G00 X-336.030 Y420.518 Z-1.619

N16 G01 Z-3.619 F600

N17 X-339.332 Y417.216 Z-3.627 F1200

N18 X-342.235 Y414.313 Z-3.877

N19 X-344.567 Y411.980 Z-4.296

N20 X-347.780 Y408.768 Z-5.205

N21 X-349.758 Y406.790 Z-5.985

N22 X-351.741 Y404.807 Z-6.957

N23 X-352.830 Y403.718 Z-7.624

N24 G00 Z1.515

N25 G01 X-335.484 Y435.206 F5000

N26 G00 Z-1.610

N27 G01 Z-3.610 F600

N28 X-352.539 Y418.151 F1200

N29 X-354.091 Y416.599 Z-3.661

N30 X-356.752 Y413.938 Z-3.912

N31 X-358.979 Y411.711 Z-4.328

N32 X-362.183 Y408.507 Z-5.238

N33 X-364.156 Y406.534 Z-6.023

N34 X-366.140 Y404.550 Z-6.999

N35 X-367.249 Y403.441 Z-7.678

N36 X-381.696 Y403.136 Z-7.688

N37 X-381.447 Y403.385 Z-7.532

：

：

N289 G01 X-594.395 Y416.711 F5000

N290 G00 Z-18.310

N291 G01 Z-20.310 F600

N292 X-593.558 Y417.548 Z-20.219 F1200

N293 X-581.447 Y429.660 Z-19.061

N294 X-573.691 Y437.415 Z-18.566

N295 X-567.450 Y443.656 Z-18.576

N296 X-561.302 Y449.805 Z-18.795

N297 X-556.975 Y454.131 Z-19.347

N298 X-553.677 Y457.430 Z-20.171

N299 X-550.961 Y460.145 Z-21.221

N300 G00 Z-15.943

N301 G01 X-572.508 Y452.740 F5000

N302 G00 Z-20.943

N303 G01 Z-22.943 F600

N304 X-576.840 Y448.408 Z-21.805 F1200

N305 X-581.368 Y443.881 Z-20.872

N306 X-584.647 Y440.601 Z-20.409

N307 X-590.066 Y435.182 Z-20.136

N308 X-594.277 Y430.971 Z-20.320

N309 G00 Z100.000

N310 G05.1 Q0

N311 M05

N312 M30

N313 %

4結語

綜上所述，在機械數控加工領域引入編程技術，針對具體的產品特性制定加工工藝流程，最大限度地發揮軟件的指導和支撐作用，從技術上促使模具制造行業的快速發展。模具型面程序的編制有效的積累工藝知識和經驗并獲得穩定的加工刀具路徑，從而提高數控機械加工效率、質量，實現更大的經濟效益和社會效益，提升企業競爭力。

參考文獻

[1]賈慈力.模具數控加工技術[M].北京：機械工業出版社，2011.

收稿日期：2019-05-28

作者簡介：楊亮（1985—），男，吉林遼源人，本科，助理工程師，研究方向：機械加工。

Forging Die Rrocessing Technology and Application of Automation Software

YANG Liang，HUANG Chengcheng

（Liaoyuan Fangda Forging Co.， Ltd.， Liaoyuan Jilin ?136200）

Abstract： With the rapid development of society， the production and manufacturing units need to respond quickly to keep up with the market. Production process and NC automation software are very important links. The rationality of production process is related to the efficiency of processing， and the accuracy of NC automatic programming strategy is related to product quality.?In this paper， forging die processing technology and automation software applications are explored in order to provide engineering reference

Keywords：?NC machining; automatic software programming; machining center