|
CAD/CAM软件 |
|
| 按行业筛选 |
|
|
| 按产品筛选 |
|
|
| |
|
查看本类全部文章 |
| |
|
|
|
|
基于UG NX的汽车冲压件检具体数控加工编程 |
|
|
作者：吴艳云 雒小明 |
|
1 引言
汽车冲压件较多采用专用检测夹具(简称检具)作为检测手段，检测要素主要为工件的外形(如轮廓、曲面形状等)以及特征部位(如孔、凸缘等)的位置精度，用于控制工序问的产品质量。检具检测具有迅速、准确、直观、方便等优点，尤其适合大批量生产的要求。
检具体是检具的重要构成部分。检具体上的工作型面是用于体现被测冲压件的基本型面，反映被测冲压件的几何外形、轮廓修边、孔位及翻边质量。为便于加工及修改，同时又减轻检具本身的重量，通常选择可加工环氧树脂作为检具体的材料，而检具体的制造一般采用数控加工。
2 检具体模型工艺分析
2.1 检具体模型
在零件数控编程加工中，零件模型可能不是UG模型，而是Pro/E、CATIA、Solidworks模型等，因此需要进行模型转换。转换时可将非UG模型先转换为IGES或STEP格式，再导入UG实现数控编程。
一小型汽车冲压件检具体三维模型如图1所示。模型尺寸：宽×深×高=236mm×230mm×224mm。检具体的工作型面主要为曲面特征，有凹槽(最深处约40mm)，也有凸台(高约13mm)，最小凹圆角半径约8mm，最大加工深度224mm；检具体1/3高处有U型空间曲面直角小台阶，检具体底座为直壁型。
图1 汽车冲压零件检具体模型
2.2 检具体零件加工工艺
加工毛坯选用接近零件外形的可加工环氧树脂坯料(检具体数控加工前，已将该坯料四面铣出作为定位基准)，用虎钳装夹。加工顺序安排通常按以下原则进行：
(1)工序集中原则，一次装夹加工完成；
(2)将加工对象分成不同的加工区域，分别采用不同的加工工艺和加工方式进行加工，以提高加工效率和加工质量；
(3)有精度要求的表面加工，加工工序应由粗加工、半精加工到精加工分序逐步进行，加工余量由大到小。在精加工时将水平面、平缓表面、陡峭表面进行划分并分别编制加工程序；
(4)应采取先粗后精、先大后小、先整体再局部最后到细节的方式进行加工顺序的安排；
(5)尽可能采用同一把刀具加工，减少换刀次数。
根据以上原则，检具体检测冲压件型面部分精度要求高，安排粗加工—(半)精加工—精加工；检具体底座精度要求不高，安排粗、精加工。使用UG加工编程，一般采用型腔铣进行粗加工，等高轮廓铣进行半精加工、精加工(对于陡峭表面)，固定轴区域铣进行精加工(对于非陡峭表面)，并采用固定轴清根加工完成零件的清根。对于需要安排二次粗加工以去除余量不均的情况，可采用参考刀具、3D IPW(加工过程中间)或基于层的IPW。本文所涉及的检具体零件不需要安排二次粗加工。
3 检具体的数控编程
为了确定刀具轨迹各点的坐标，以及生成安全的刀轨，编程时首先要设置加工坐标系和安全高度。加工坐标系的z轴非常重要，一般默认为刀轴矢量方向。采用UG NX 5.0定义加工坐标系时，可同时定义安全平面。安全平面的定义非常重要，若UG NX 5.0开始没有定义安全平面，则无法生成刀轨。UG加工可以事先定义加工程序组、刀具组、加工几何体组以及加工方法组，也可以在加工操作设定时定义。图2为UG数控加工编程流程图。
图2 UG数控加工编程流程图
检具体数控加工工艺流程为：
(1)检具体型腔铣粗加工
选择型腔铣模板，依次设置零件几何、毛坯几何、刀具、切削方式、步距、切削参数、非切削运动、进给和切削速度(也可在加工时由操作人员给出，下同)，设置机床控制。
由于粗加工需要铣去大量毛坯余量，为了提高加工效率，应尽量选用直径较大的立铣刀，因此选择直径为50mm的平底高速钢立铣刀。鉴于检具体底部直壁，定义两个切削范围：上部范围切削深度1.5mm，下部范围切削深度2.5mm；加工公差为0.1mm，零件底面与侧面余量为1.2mm。选择主轴转速为1500rpm，进给量为1000mm/min，跟随周边方式切削，步进按刀具直径的35％进刀。粗加工后检具体如图3所示。
图3 检具体型腔铣粗加工后模型
(2)检具体下部底座直壁精加工
检具体底座直壁精加工可选用FINISH-WALLS(精铣侧壁)平面铣子类型。通过边界指定零件几何，定义底平面。采用直径50mm的平底立铣刀，加工余量为0mm，主轴转速2000rpm，进给量1500mm／min。图4为检具体下部底座直壁精加工后模型。
图4 检具体下部底座直壁精加工后模型
(3)检具体U型空问曲面直角小台阶曲线驱动固定轴加工
检具体U型空问曲面直角小台阶是检具体的重要检测特征，加工时构造曲线驱动体，采用固定轴加工。刀具为直径10mm的平底立铣刀，余量为0mm，主轴转速3000rpm，进给量1500mm/min。图5为空间曲面直角小台阶加工后模型。
(4)检具体上部型面等高轮廓铣(半)精加工
选用等高轮廓铣(或轮廓的型腔铣)，加工检具体上部型面时可采用切削层高度来控制加工区域。刀具选用直径D20mm、R0.8mm的带圆角平底立铣刀，余量为0mm，主轴转速3000rpm，进给量1500mm/min。图6为检具体上部型面等高轮廓铣(半)精加工后模型。对于检具体上部型面的陡峭部分为精加万方数据工，非陡峭部分还有残留，需要进一步加工。
图5 U型直角小台阶加工后模型
图6 上部型面(半)精加工后模型
(5)检具体上部非陡峭型面固定轴区域精加工
针对前步加工操作残留的检具体上部型面非陡峭部分选用固定轴区域铣。限定切削区域，选陡峭角为65°，选用直径为10mm的球头铣刀，余量为0mm，主轴转速4000rpm，进给量2000mm/min。图7为检具体上部非陡峭型面加工后模型。
图7 上部非陡峭型面精加工后模型
(6)最小凹圆角半径约8ram处曲线驱动固定轴加工
定义曲线驱动体，采用固定轴加工。采用直径为10mm的球头铣刀，余量为0mm，主轴转速4000rpm，进给量1500mm/min。图8为最小凹圆角半径约8mm处加工后模型。
图8 最小凹圆角半径约8mm处加工后模型
经过仿真加工验证的刀轨，通过UG后处理输出给数控机床实现检具体的加工。
4 结语
在汽车冲压件检具体几何特征和加工工艺分析的基础上，采用UG NX 5.0软件对检具体进行数控加工编程，说明利用先进CAD/CAM软件可以方便地实现复杂型面的数控加工编程，保证零件加工质量，缩短加工周期；为获得高效的零件加工程序，零件几何分析、加工工艺分析是基础，加工方式、加工参数设置、刀具选用等是关键。
|
|
| 文章内容仅供参考
(投稿)
(如果您是本文作者，请点击此处)
(2/21/2012) |
对 CAD/CAM软件 有何见解？请到 CAD/CAM软件论坛 畅所欲言吧！
|
