基于UG-CAM非標(biāo)模具設(shè)計(jì)與數(shù)控加工

陳森林

（合肥職業(yè)技術(shù)學(xué)院，安徽 巢湖238000）

0 引 言

牽引鉤非標(biāo)準(zhǔn)件主要運(yùn)用于設(shè)備的牽引和吊裝，使用過(guò)程中，該零件會(huì)受到很大的牽引力作用，經(jīng)常處于牽引載荷變化的工況下，連續(xù)作業(yè)時(shí)間越長(zhǎng)，磨損和變形程度越嚴(yán)重，該零件越容易發(fā)生疲勞斷裂，其力學(xué)性能的高低直接影響該牽引設(shè)備的正常使用，故牽引件的設(shè)計(jì)、加工非常重要。運(yùn)用傳統(tǒng)的機(jī)械制造方法來(lái)加工該零件存在一些弊端，第一是加工成本較高，第二是生產(chǎn)制造過(guò)程使其存有相當(dāng)大內(nèi)應(yīng)力，致使部件變形和裂開(kāi)。本文充分考慮該牽引件工作狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特征，采用精密鍛造加工方法，運(yùn)用NX10.0軟件[1-2]設(shè)計(jì)鍛造模具，編輯數(shù)控加工程序，運(yùn)用數(shù)控加工銑床，制造出符合圖樣要求的精密模具，降低精密模具的制造成本，提升模具使用壽命，確保精密鍛模總體質(zhì)量和提高經(jīng)濟(jì)效益。

1 精密模具工藝設(shè)計(jì)

根據(jù)牽引鉤工作狀態(tài)和力學(xué)性能要求，研究該零件的結(jié)構(gòu)特征與生產(chǎn)批量需求，精密鍛造模具[3]的鍛造精度高、力學(xué)性能好和鍛造效率高等一系列優(yōu)點(diǎn)。本文運(yùn)用NX10.0軟件繪制鍛件零件圖（如圖1），該零件為精密鍛造模具，要在高溫環(huán)境下長(zhǎng)期工作，需要較高的紅硬性，故選用5CrNiMo[4]作為模具材料，由于模具金屬內(nèi)部組織需要均勻、致密，無(wú)縮孔和氣泡等缺陷，故選用鍛造的方法來(lái)制造模具的毛坯。結(jié)合精密鍛模的特點(diǎn)，選擇牽引鉤的分型面（如圖2）。

圖1 吊鉤零件圖

圖2 吊鉤模型分型面

2 鍛模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

依據(jù)所在企業(yè)現(xiàn)有設(shè)備噸位，分析該鍛件的機(jī)構(gòu)特點(diǎn)，由于該鍛件結(jié)構(gòu)形狀較為復(fù)雜，故選用一模一腔的模具結(jié)構(gòu)形式。圖3所示為吊鉤上模工程圖，圖4所示為該鍛件上模三維模型，圖5所示為吊鉤下模工程圖，圖6所示為該鍛件下模三維模型。吊鉤上下模具是鍛造模具核心部件，且模具的形狀復(fù)雜，制造加工要求較高，精密鍛模精度越高，吊鉤產(chǎn)品的質(zhì)量就越好。

3 鍛造模具加工工藝

圖3 上模工程圖

圖4 上模三維模型

圖5 下模工程圖

圖6 下模三維模型

經(jīng)過(guò)全面分析吊鉤鍛造模具的結(jié)構(gòu)特征，該鍛造模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，屬于小型鍛造模具，選擇鍛造毛坯，認(rèn)真編寫(xiě)機(jī)械制造工藝，具體工藝方案如表1所示。

表1 具體工藝方案

4 NX10.0自動(dòng)編程、生成刀路軌跡

參照表1中的鍛造模具機(jī)械制造工藝方案，運(yùn)用NX10.0軟件中CAM[5]模塊編輯吊鉤鍛造模具的數(shù)控加工G代碼，利用NX10.0軟件打開(kāi)吊鉤鍛模三維模型，點(diǎn)擊該軟件的加工環(huán)境命令，選擇CAM會(huì)話(huà)框中的camgeneral和mill-contour加工環(huán)境，建立加工坐標(biāo)系MCS 創(chuàng)建部件的毛坯和切削區(qū)域，創(chuàng)建合適的刀具，建立粗精加工數(shù)控銑削方案，自動(dòng)生成刀路[6]，并進(jìn)行數(shù)控模擬仿真加工。圖7所示為上下模吊鉤鍛造模具粗加工刀路，可以形象地表達(dá)出刀具加工的具體路徑，如果需要進(jìn)行數(shù)控銑床的切削加工，還需要專(zhuān)用的后處理器才能生成數(shù)控加工的G代碼文件，如圖8所示，然后對(duì)模具進(jìn)行熱處理提高模具硬度，最后對(duì)熱處理后的鍛造模具進(jìn)行數(shù)控精加工。經(jīng)過(guò)鍛造模具實(shí)際檢測(cè)驗(yàn)收，該鍛模鍛造出來(lái)的吊鉤尺寸精度和形位公差[7]完全符合實(shí)際要求，可滿(mǎn)足吊裝需求。

圖7 吊鉤上下模具加工刀路

圖8 數(shù)控加工G代碼

5 結(jié) 論

本文運(yùn)用了CAD/CAM（NX10.0版）軟件，詳細(xì)分析了吊鉤零件的結(jié)構(gòu)、形狀等特點(diǎn)，使用該軟件設(shè)計(jì)了吊鉤的鍛造模具及CAM編程加工工藝方案，由于鍛件的形狀較復(fù)雜，故采用一模一腔的模具設(shè)計(jì)方案，經(jīng)過(guò)數(shù)控加工和試模工序后，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)吊鉤鍛件尺寸和形位公差完全符合吊鉤圖樣設(shè)計(jì)和使用強(qiáng)度[8]要求，故該吊鉤鍛件具備了高精度和高強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)。