張立昌 楊 根

1 引言

該非標(biāo)零件主要使用于船舶設(shè)備上，設(shè)備運(yùn)行時(shí)該零件受力較大，長期處在交變載荷工況下，工作時(shí)間較長磨損嚴(yán)重，極易發(fā)生疲勞破壞、斷裂，其性能的好壞直接影響船舶設(shè)備的正常運(yùn)行。因此該部件的制造、加工及其重要，采用傳統(tǒng)機(jī)械加工方式加工該零件一方面設(shè)計(jì)、制造成本高，另一方面零件加工過程存在內(nèi)應(yīng)力，直接影響零件受力狀態(tài)。本文考慮該部件的使用場合、結(jié)構(gòu)形式以及材料性能，采用無余量精密鍛造工藝進(jìn)行加工［1～2］，提出基于NX UG10.0軟件進(jìn)行模具設(shè)計(jì)以及編制數(shù)控加工程序，并使用現(xiàn)有設(shè)備，加工出滿足企業(yè)要求的模具，降低模具成本，提高模具的使用壽命，保證產(chǎn)品的質(zhì)量及生產(chǎn)效率［3～5］。

2 零件工藝設(shè)計(jì)

根據(jù)該部件的工作條件及強(qiáng)度要求，分析其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及生產(chǎn)量的需求，精密鍛造具有加工精度高、鍛件力學(xué)性能高、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。本文選擇采用高壓精密鍛造的工藝處理方式設(shè)計(jì)部件的模具［6～7］，如圖1所示為使用 NX UG10.0 繪制的零件圖，該部件為連接傳動(dòng)部件，材料選用1Cr17Ni，組織要求均勻、致密，外觀光潔、無縮孔、氣孔。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定鍛件的分型面，如圖2所示。

圖1 零件圖

圖2 產(chǎn)品模型及分型面

3 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)企業(yè)壓機(jī)的噸位，結(jié)合產(chǎn)品特性以及提高生產(chǎn)效率，本模具采用一模兩腔結(jié)構(gòu)形式［8］，如圖3所示為零件的凸模，凸模是模具的核心部分，且形狀復(fù)雜，加工制造要求高，其精度直接影響鍛件的精度，圖4為凸模的三維造型。圖5為零件的凹模，圖6為凹模的三維造型，凸模與凹模材料均為Cr12V。

圖3 零件的凸模

圖4 凸模三維造型

圖5 零件的凹模

圖6 凹模三維造型

4 模具加工工藝

根據(jù)企業(yè)的生產(chǎn)條件，通過分析模具的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，確定產(chǎn)品的毛坯以及加工設(shè)備，如表1所示為該模具加工的工藝路線方案［9～10］。

5 自動(dòng)編程及刀路軌跡設(shè)計(jì)

根據(jù)表1模具的加工工藝方案，利用UG軟件的CAM模塊創(chuàng)建加工工序，創(chuàng)建加工坐標(biāo)系MCS→指定部件和毛坯以及切削區(qū)域→創(chuàng)建刀具→制定工藝方案，創(chuàng)建加工工序，生成的加工刀路→生成刀路運(yùn)動(dòng)軌跡，進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真，如圖7所示為凸凹模型腔粗加工刀路［11］。刀路軌跡只是刀位源文件，還不是直接用于數(shù)控機(jī)床加工的數(shù)控程序，需要調(diào)用專用后處理器如圖8所示，對(duì)刀路軌跡文件進(jìn)行后置處理，自動(dòng)轉(zhuǎn)換為符合設(shè)備加工要求的編程代碼如圖9所示。利用現(xiàn)有銑床、磨床、加工中心等設(shè)備對(duì)毛坯、型腔以及各處加工處理，加工出符合圖紙要求的模具，最后經(jīng)熱處理提高模具強(qiáng)度［12］。經(jīng)檢測及生產(chǎn)實(shí)踐證明，該模具的制造精度、物理性能等滿足要求，可在船舶運(yùn)行時(shí)正常工作。

表1 模具加工工藝方案

圖7 模具凸凹模粗加工刀路

圖8 凸模型腔粗加工后處理

圖9 凸模型腔粗加工程序代碼

6 結(jié)語

本文結(jié)合產(chǎn)品的尺寸、形狀、成形工藝等特點(diǎn)及實(shí)際使用環(huán)境，利用NX UG10.0軟件對(duì)該零件進(jìn)行了模具設(shè)計(jì)及CAM編程加工工藝路線，該套模具采用的一模兩腔的結(jié)構(gòu)經(jīng)前期的設(shè)計(jì)、加工、調(diào)試后，現(xiàn)已經(jīng)成功投入使用，生產(chǎn)率提高85%以上，具備了加工精度高、力學(xué)性能好等優(yōu)點(diǎn)。