前軸鍛造輥鍛制坯工藝在UG NX中的應(yīng)用

湖北神力鍛造有限責(zé)任公司 (丹江口 442700) 梁聰明

近年來公司在前軸鍛造及后加工業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)乃至國(guó)外市場(chǎng)都有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。在響應(yīng)國(guó)家節(jié)能降耗政策的同時(shí)，我們?cè)谏a(chǎn)工藝、原材料和能源利用方面不斷地努力，為增加公司的競(jìng)爭(zhēng)力，我們通過生產(chǎn)工藝帶來的優(yōu)勢(shì)，使得在節(jié)省原材料以及降低動(dòng)能消耗方面必須通過先進(jìn)的生產(chǎn)工藝技術(shù)來完成。

公司在工藝設(shè)計(jì)方面，多年的工藝試驗(yàn)及新設(shè)計(jì)方法的不斷推出，使得我們?cè)谕袠I(yè)中處于領(lǐng)先地位。這里主要闡述在CAD 應(yīng)用領(lǐng)域，通過UGNX的設(shè)計(jì)平臺(tái)，并利用鍛造輥鍛制坯工藝，來完成前軸鍛件、輥鍛毛坯與個(gè)界面尺寸的快速設(shè)計(jì)計(jì)算。通過先進(jìn)的設(shè)計(jì)方法再結(jié)合軟件本身的二次開發(fā)延展領(lǐng)域，快速設(shè)計(jì)輥鍛模，使我們?cè)谥婆鞴に噷?shí)現(xiàn)全參數(shù)化設(shè)計(jì)，通過工藝驗(yàn)證來完善輥鍛工藝技術(shù)，高工藝的穩(wěn)定性和高效性，大大縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低消耗和生產(chǎn)成本。

1.前軸鍛造輥鍛工藝

由于熱模鍛機(jī)不適宜進(jìn)行拔長(zhǎng)、滾擠等制坯操作。在模鍛時(shí)，往往需要用其他鍛壓設(shè)備完成制坯。可以與熱模鍛壓力機(jī)配套的鍛壓設(shè)備很多，輥鍛機(jī)是其中的一種。利用輥鍛機(jī)對(duì)加熱坯料輥鍛制坯后送到熱模鍛壓力機(jī)上模鍛經(jīng)過壓彎、預(yù)鍛和終鍛，一次成形，大大提高了生產(chǎn)效率。

制坯輥鍛工藝包括:根據(jù)鍛件圖設(shè)計(jì)輥鍛毛坯圖、確定輥鍛道次、選擇模膛系、計(jì)算各道次輥鍛毛坯截面尺寸和模膛橫向尺寸及確定模膛縱向尺寸。

輥鍛工藝設(shè)計(jì)關(guān)鍵在于毛坯圖的計(jì)算設(shè)計(jì)。我們采用UG 三維軟件對(duì)前軸鍛件生成數(shù)學(xué)模型(見圖1)。

圖1

利用UG NX 軟件平面剖切和質(zhì)量屬性工具命令獲取延鍛件軸向截面積變化一一計(jì)算結(jié)果，并導(dǎo)入電子表格EXCEL 軟件中做出鍛件各截面積，鍛件在-630 mm 位置截面面積信息S=7870 mm2，如圖2所示，并計(jì)算出其相應(yīng)的圓形截面的半徑值，繪制出其鍛件長(zhǎng)度(軸向)方向金屬分布曲線圖，如圖3中曲線所示。

圖2

圖3

圖3 中a 曲線為鍛件在各截面換算后的圓形截面的半徑R 值，b 曲線則是根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際需求得出的近似截面半徑R，并將半徑R 值的數(shù)據(jù)采用“.txt”文件格式保存，作為樣條曲線的編輯數(shù)據(jù)，部分?jǐn)?shù)據(jù)如圖4 所示。

圖4

其中樣條曲線數(shù)據(jù)點(diǎn)為上述數(shù)據(jù)的X、Y、Z 坐標(biāo)值，X、Y 數(shù)據(jù)取自各截面的位置值(L)和計(jì)算毛坯的半徑值 (R)。運(yùn)用UG NX 軟件樣條曲線命令“通過點(diǎn)”，打開樣條曲線的數(shù)據(jù)文件，生成毛坯截面的樣條曲線。通過回轉(zhuǎn)特征操作，最后生成毛坯直徑的三維模型，如圖5 所示。

利用UG NX 設(shè)計(jì)軟件實(shí)現(xiàn)在計(jì)算前軸各截面圖有的有效數(shù)據(jù)獲得毛坯截面效直徑，并設(shè)計(jì)出制坯輥鍛毛坯的直徑和原始直徑的毛坯長(zhǎng)度;將設(shè)計(jì)出的計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型與參數(shù)化設(shè)計(jì)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)制坯的有效性。并根據(jù)輥鍛模具設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，我們?cè)趫D5 的基礎(chǔ)上進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)達(dá)到輥鍛成形的工藝要求，實(shí)現(xiàn)輥鍛模具的快速成形，最終實(shí)現(xiàn)輥鍛模具的設(shè)計(jì)成形，如圖6 所示，這樣在今后的鍛造生產(chǎn)及日常維護(hù)過程中僅對(duì)局部修改實(shí)現(xiàn)維護(hù)及優(yōu)化的有效性，達(dá)到鍛造制坯的工藝要求，為提升材料利用率做出最大的優(yōu)化，避免因在傳統(tǒng)制坯工藝設(shè)計(jì)時(shí)的設(shè)計(jì)誤差等因素造成的工藝不穩(wěn)定。

圖5

2.結(jié)語(yǔ)

圖6

使用UG NX CAD設(shè)計(jì)平臺(tái)，根據(jù)鍛造制坯工藝的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品制坯制造工藝及成形工藝快速設(shè)計(jì)，并探索發(fā)現(xiàn)其成形的特殊性以及工藝帶來的延伸，使我們打破傳統(tǒng)的制造方法及成形工藝，實(shí)現(xiàn)制坯的有效性，優(yōu)化設(shè)計(jì)工藝，降低了維修和制造成本，為節(jié)能降耗、提高材料利用率的貢獻(xiàn)起綿薄之力。