基于UG-CAM非標模具設計與數控加工

陳森林

（合肥職業技術學院，安徽 巢湖238000）

0 引 言

牽引鉤非標準件主要運用于設備的牽引和吊裝，使用過程中，該零件會受到很大的牽引力作用，經常處于牽引載荷變化的工況下，連續作業時間越長，磨損和變形程度越嚴重，該零件越容易發生疲勞斷裂，其力學性能的高低直接影響該牽引設備的正常使用，故牽引件的設計、加工非常重要。運用傳統的機械制造方法來加工該零件存在一些弊端，第一是加工成本較高，第二是生產制造過程使其存有相當大內應力，致使部件變形和裂開。本文充分考慮該牽引件工作狀態和結構特征，采用精密鍛造加工方法，運用NX10.0軟件[1-2]設計鍛造模具，編輯數控加工程序，運用數控加工銑床，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量和提高經濟效益。

1 精密模具工藝設計

根據牽引鉤工作狀態和力學性能要求，研究該零件的結構特征與生產批量需求，精密鍛造模具[3]的鍛造精度高、力學性能好和鍛造效率高等一系列優點。本文運用NX10.0軟件繪制鍛件零件圖（如圖1），該零件為精密鍛造模具，要在高溫環境下長期工作，需要較高的紅硬性，故選用5CrNiMo[4]作為模具材料，由于模具金屬內部組織需要均勻、致密，無縮孔和氣泡等缺陷，故選用鍛造的方法來制造模具的毛坯。結合精密鍛模的特點，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 鍛模結構設計

依據所在企業現有設備噸位，分析該鍛件的機構特點，由于該鍛件結構形狀較為復雜，故選用一模一腔的模具結構形式。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，且模具的形狀復雜，制造加工要求較高，精密鍛模精度越高，吊鉤產品的質量就越好。

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

經過全面分析吊鉤鍛造模具的結構特征，該鍛造模具結構較為復雜，屬于小型鍛造模具，選擇鍛造毛坯，認真編寫機械制造工藝，具體工藝方案如表1所示。

表1 具體工藝方案

4 NX10.0自動編程、生成刀路軌跡

參照表1中的鍛造模具機械制造工藝方案，運用NX10.0軟件中CAM[5]模塊編輯吊鉤鍛造模具的數控加工G代碼，利用NX10.0軟件打開吊鉤鍛模三維模型，點擊該軟件的加工環境命令，選擇CAM會話框中的camgeneral和mill-contour加工環境，建立加工坐標系MCS 創建部件的毛坯和切削區域，創建合適的刀具，建立粗精加工數控銑削方案，自動生成刀路[6]，并進行數控模擬仿真加工。圖7所示為上下模吊鉤鍛造模具粗加工刀路，可以形象地表達出刀具加工的具體路徑，如果需要進行數控銑床的切削加工，還需要專用的后處理器才能生成數控加工的G代碼文件，如圖8所示，然后對模具進行熱處理提高模具硬度，最后對熱處理后的鍛造模具進行數控精加工。經過鍛造模具實際檢測驗收，該鍛模鍛造出來的吊鉤尺寸精度和形位公差[7]完全符合實際要求，可滿足吊裝需求。

圖7 吊鉤上下模具加工刀路

圖8 數控加工G代碼

5 結 論

本文運用了CAD/CAM（NX10.0版）軟件，詳細分析了吊鉤零件的結構、形狀等特點，使用該軟件設計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雜，故采用一模一腔的模具設計方案，經過數控加工和試模工序后，檢測發現吊鉤鍛件尺寸和形位公差完全符合吊鉤圖樣設計和使用強度[8]要求，故該吊鉤鍛件具備了高精度和高強度等優點。