基于UG的曲軸鍛模數控加工工藝與編程

趙明炯+潘強+方名漢

摘 要： 本文以曲軸鍛模下模為例，對下模的結構特征、材料的硬度及所需刀具等進行綜合加工工藝分析，制定數控加工工藝規程，介紹基于UG的曲軸鍛模數控編程與加工的過程。

關鍵詞： 曲軸鍛模；加工工序；刀具選擇；數控加工

中圖分類號： TG76 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-8153（2016）06-0108-02

0 引言

曲軸是發動機中最重要的部件。要求曲軸有足夠的強度和剛度，軸頸表面須耐磨，工作均勻、平衡性好。曲軸粗加工廣泛采用數控車床、數控內銑床、數控車拉床等先進設備對主軸頸、連桿軸頸進行數控車削、內銑削、車-拉削加工，以有效減少曲軸加工的變形量。曲軸精加工采用CNC控制的曲軸磨床對其軸頸進行精磨加工。而曲軸的毛坯是通過鍛造生產的，曲軸鍛造的質量直接影響其在發動機中使用性能，所以鍛造使用的模具，是保證曲軸鍛造質量的關鍵。本文以曲軸鍛模下模為例，介紹基于UG的曲軸鍛模數控編程與加工的過程。

1 曲軸鍛模加工工藝分析

鍛模材料為4Cr5MoSiV，該材料具有耐磨損性、高溫強度、熱態硬度、韌度等優點，廣泛應用于鍛造模具中。曲軸鍛模下模毛坯尺寸600×320×160；為了保證模具的整體強度，在數控加工前先對材料進行熱處理，材料硬度達到HRC45-50，加工難度比較大。首先該模具腔體最窄處只有6.5 mm，最深處達到60 mm，只能選擇φ6以下的刀具進行加工，刀具直徑小且伸得長，刀具直徑剛性就比較差，容易斷刀；其次如圖1所示，主軸頸、曲柄頸之間圓弧連接比較多，型面復雜，加工過程中容易過切。所以必須合理安排數控加工工藝，才能完成鍛模下模的加工。

2 制定數控加工工藝規程

2.1 零件的定位與裝夾

為使編程基準與鍛模設計基準重合并使程序盡可能簡短，方便加工過程中對刀，曲軸鍛模加工坐標系設定在零件表面的對稱中心。為了保證一次裝夾，完成模具上表面所有部位的加工，采用強力吸盤方式，吸住工件，校正下模，使長邊基準面與加工中心的X軸平行。

2.2 鍛模數控加工工序

曲軸鍛模數控加工工序卡如表1所示。

工序1：為了提高加工效率，選用D30R5圓鼻銑刀，加工方式為型腔銑，加工余量為0.3 mm，粗加工曲軸鍛模型腔及四處鎖扣。型腔及鎖扣加工軌跡如圖2所示。

工序2：在D30R5圓鼻銑刀加工后，選用D17R3.5圓鼻銑刀，繼續采用型腔銑加工方式，并在切削參數空間范圍中設置參考刀具為D30R5，零件余量為0.3 mm，進一步完成曲軸鍛模型腔的粗加工。D17R3.5圓鼻銑刀型腔粗加工軌跡如圖3所示。

工序3：選用D20R4圓鼻銑刀，采用深度輪廓加工方式，并在切削參數策略中設置切削方向為混合，精銑四個鎖扣，零件余量設定為0 mm。精加工四個鎖扣軌跡如圖4所示。

工序4：選用D10R3圓鼻銑刀，采用深度輪廓加工方式，并在切削參數策略中設置切削方向為混合，半精加工曲軸鍛模型腔，零件余量設定為 0.3 mm。半精加工曲軸鍛模型腔軌跡如圖5所示。

工序5：選用R5球頭銑刀，采用深度輪廓加工方式，并在切削參數策略中設置切削方向為混合，精加工曲軸鍛模型腔，零件余量設定為0 mm。加工軌跡類似圖6。

工序6：型腔根部圓角為R3，R5球頭銑刀加工后，還有一定的余量，選用D6R1圓鼻銑刀，采用型腔銑加工方式，并在切削參數空間范圍中設置參考刀具為R5，零件余量為0.3mm，去除曲軸鍛模型腔根部余量。清角加工軌跡如圖6所示。

工序7：采用R3球頭銑刀對曲軸型腔進行清根加工。清根加工軌跡如圖7所示。

3 結語

數控加工工藝的制定是否合理，對編制加工程序，保證零件精度，提高加工效率和降低加工成本都有著十分重要的影響[1]。針對曲軸鍛模的結構特點，進行全面的工藝分析，選擇合理的加工設備、刀具和裝夾方法，制定了數控加工藝規程，利用UG軟件，編制合理、高效的數控程序，確保零件精度的前提下，提高了加工效率，最終順利完成零件的加工，對類似零件的加工有一定參考價值。

[參考文獻]

[1]龍家釗.基于PowerMill的打印機外殼定模型芯加工[J].模具工業，2014，40（11）：56-59.

Abstract： This paper studies the lower mold of crankshaft forging die and makes a comprehensive analysis on its structure， material hardness and the necessary tool，develops CNC machining process specification，and introduces NC programming and machining process based on UG crankshaft forging die.

Key words： crankshaft forging die；processing operations；tool selection；NC