UG/CAM在汽車(chē)覆蓋件模具加工中的應(yīng)用

發(fā)布日期:2012-08-29    蘭生客服中心    瀏覽:2278

    汽車(chē)覆蓋件模具加工是一項(xiàng)較為復(fù)雜的機(jī)械加工。不久前,某汽車(chē)制造廠委托我們加工一套汽車(chē)覆蓋件模具加工的任務(wù),為確保模具加工出合格零件,必須對(duì)零件及加工過(guò)程進(jìn)行計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和輔助分析。首先,應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)要求建立出零件模型;然后,根據(jù)零件模型的特點(diǎn),建立扳金件的模具模型;第三要扳金零件的成型過(guò)程進(jìn)行分析;第四是成套模具的加工分析;第五是模具零件的數(shù)控加工。經(jīng)過(guò)初步分析該零件加工過(guò)程至少需要拉延、切邊沖孔、整形翻邊等三套主要模具,根據(jù)模具特點(diǎn)認(rèn)為采用UG/CAD和UG/CAM作為設(shè)計(jì)工具,臺(tái)中精機(jī)的V140加工中心(加工范圍X1400mm、Y700mm、Z700mm,刀庫(kù)容量30把,BT50刀柄,控制系統(tǒng)FANUC)作為主要加工機(jī)床,經(jīng)過(guò)兩個(gè)月時(shí)間完成了與廠家的協(xié)調(diào)、建模、加工,加工出合格模具并交付廠家,受到了廠家的好評(píng)與肯定。在建模和加工的過(guò)程中,我們遇到并且解決了很多問(wèn)題。本文將對(duì)建模和加工的過(guò)程及遇到的問(wèn)題作較為詳細(xì)的探討,希望能對(duì)數(shù)控編程和加工人員有所啟示和幫助。

1 廠家提供的資料和加工要求

    廠家提供給我們的資料有這套模具的一套加工圖紙和左、右側(cè)板的UG模型,如圖1,圖2所示。廠家要求用我們生產(chǎn)出的模具加工出來(lái)的零件應(yīng)當(dāng)與左側(cè)板左下部分和右側(cè)板右下部分相吻合,保證間隙最大不超過(guò)0.5mm。模具大小有1000mm×600mm,0.5mm的要求還是很高的。所以,我們既要參考模具圖,又要參考左側(cè)板和右側(cè)板的UG模型進(jìn)行建模,難度可想而知。

左側(cè)板(圖 1)

右側(cè)板(圖 2)

2 覆蓋件模具數(shù)控加工特點(diǎn)

    一個(gè)汽車(chē)覆蓋件一般需要經(jīng)過(guò)拉延、切邊、沖孔、整形翻邊等工序才能完成沖壓成型,覆蓋件模具也大致分為拉延模、切邊沖孔模、整形翻邊模。而每套模具又由不同的部分組成。經(jīng)過(guò)我們的建模,具體如下: 拉延模:凸模(圖3)、凹模(圖5)、壓邊圈(圖4)、退料芯等。

凸模(圖3)

壓邊圈(圖 4)

凹模(圖5)

切邊沖孔模:凸模(圖9)切邊模(圖8)推進(jìn)器(圖6)等。

推進(jìn)器(圖 6)

切邊沖孔模產(chǎn)生的零件模型(圖 7)

切邊模(圖 8)

凸模(圖9)

整形翻邊模:凹模(圖10)凸模(圖11)等。

凹模(圖 10)

凸模(圖11)

    因此,不同類(lèi)型的模具其加工方式是不同的。同類(lèi)型的模具也會(huì)因?yàn)槠湫兔娌煌捎貌煌募庸し绞健?

    覆蓋件模具一般采用的加工方式有粗加工、精加工、輪廓加工、以及清根加工等。

3 模具 UG/CAD 建模

    UG具有強(qiáng)大的曲線曲面的建模功能。本套模具的建模主要以生成片體為主,大量采用CURVE和FREE FORM FEATURE功能,如圖12所示。

(圖12)

在建模的過(guò)程中要注意以下幾點(diǎn):

3.1 有時(shí)需要在面與面之間進(jìn)行縫合,如果面與面之間的邊界相差太大,將導(dǎo)致縫合失敗。若將縫合誤差加大,雖能縫合起來(lái),但其面的質(zhì)量將大大下降,甚至出現(xiàn)異形。在UG進(jìn)行MANUFACTURING運(yùn)算的時(shí)候,允許面與面之間存在間隙,但是間隙太大,會(huì)導(dǎo)致運(yùn)算失敗,或者刀具路徑產(chǎn)生跳躍,當(dāng)程序很長(zhǎng)時(shí),又不容易發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。如果采用這樣的程序,會(huì)產(chǎn)生刀具和零件碰撞的現(xiàn)象,造成較大的損失。

3.2 特別對(duì)與具有復(fù)雜曲面模具的建模來(lái)說(shuō),應(yīng)當(dāng)靈活應(yīng)用UG提供的各種關(guān)于點(diǎn)、線、面的各種功能。當(dāng)一種方法遇到困難時(shí),要多試探別的方法。比如對(duì)于片體的修剪,可以利用線進(jìn)行修剪,也可以利用面進(jìn)行修剪。

3.3 建模是加工的基礎(chǔ),只要把模型建好,加工是不存在問(wèn)題的,只是你做出來(lái)的程序存在合理的問(wèn)題、效率的問(wèn)題、程序長(zhǎng)短的問(wèn)題和經(jīng)驗(yàn)的問(wèn)題。這些問(wèn)題都比較細(xì)致,可以通過(guò)平時(shí)的工作得以提高,沒(méi)有捷徑,程序編制沒(méi)有最好,只有更好。建模和程序編制的用時(shí)比例應(yīng)當(dāng)是6:4。要成為UG高手,首先要把建模做好。

4 模具UG/CAM數(shù)控加工編程

4.1 坐標(biāo)系的確定

    UG的坐標(biāo)系包括絕對(duì)坐標(biāo)系、工作坐標(biāo)系(WCS)和加工坐標(biāo)系(MCS)。它非常符合汽車(chē)覆蓋件模具的制造需要,汽車(chē)覆蓋件模具的建模采用絕對(duì)坐標(biāo)系,當(dāng)我們?cè)O(shè)計(jì)工藝的時(shí)候,采用工作坐標(biāo)系,數(shù)控加工編程時(shí)采用加工坐標(biāo)系。我們要求工作坐標(biāo)系和加工坐標(biāo)系一致。坐標(biāo)系一致,有利于模具加工時(shí)的定位和找正。由于UG/CAM刀具軸的默認(rèn)方向?yàn)閆軸,所以當(dāng)我們加工同一套模具的凸模和凹模時(shí),其加工坐標(biāo)系原點(diǎn)一樣,只是Z軸相差180度。當(dāng)建立加工坐標(biāo)系的時(shí)候,只要將WCS旋轉(zhuǎn),然后根據(jù)WCS建立MCS即可。

4.2 刀具選擇

    數(shù)控銑床所用的刀具主要有:牛鼻刀,立銑刀,球頭刀等。對(duì)于不同的加工方式采用不同的刀具類(lèi)型和刀具規(guī)格。 由于模具粗加工去除的材料是比較多的,加工時(shí)間也比較長(zhǎng),所以我們采用可換刀片的牛鼻刀進(jìn)行加工,刀具直徑在Φ20—Φ35之間。 球頭刀主要用于型面和清根加工。型面加工一般用Φ16—Φ25的刀具,清根加工根據(jù)R的大小可用Φ6—Φ10的刀具。

4.3 粗加工

    汽車(chē)覆蓋件模具的材料一般選用鉻鉬鑄鐵,毛坯采用實(shí)型鑄造,加工余量比較大,通常有15-25mm。在整型翻邊模中往往裝有鑲塊,其材料通常采用工具鋼,如:CrWMn。這些零件很難一次加工成型,必須進(jìn)行粗加工。

    一般采用層銑的方式進(jìn)行粗加工,UG提供了很多層銑切削方式如:CAVITY_MILL,ZLEVEL_FOLLOW_CAVITY,ZLEVEL_ZIGZAG等。下面以拉延模凹模(圖5)的粗加工為例進(jìn)行說(shuō)明,如圖13所示,我們采用CAVITY_MILL,其參數(shù)和方法如圖示。

(圖13)

    特別強(qiáng)調(diào),由于零件毛坯很大,大小有1000mm×600mm左右,為了減小不必要的走刀路徑,選擇的BLANK(毛坯)要進(jìn)行特別的處理,一定要深入現(xiàn)場(chǎng),確定BLANK(毛坯)的實(shí)際形狀和尺寸,然后建立BLANK(毛坯)的UG模型,使兩者相差不大。

4.4 清根加工

    清根加工是我們做模具加工時(shí)經(jīng)常用到的一種加工方法,UG的清根加工操作非常方便,計(jì)算速度很快。UG提供的加工方式有三種: FLOWCUT_SINGLE,FLOWCUT_MULTIPLE,FLOWCUT_REF_TOOL,可以根據(jù)實(shí)際情況選擇加工方式。下面以拉延模凹模(圖5)的清根加工為例進(jìn)行說(shuō)明,如圖14所示,我們采用FLOWCUT_REF_TOOL,其參數(shù)和方法如圖示。

(圖14)

4.5 輪廓加工

    輪廓加工也是我們做模具加工時(shí)經(jīng)常用到的一種加工方法,通常用于加工拉延模的凸模外輪廓,壓邊圈的內(nèi)輪廓,切邊沖孔模的凸模、推進(jìn)器的外輪廓,切邊模的內(nèi)輪廓,以及整形翻邊模凸模的外輪廓。輪廓加工既可以作為零件輪廓的精加工,也可以作為零件輪廓去除材料的粗加工,非常有用。

    輪廓加工所依據(jù)的是一條曲線,可以利用MILL_PLANAR菜單下的CLEANUP_CORNERS, PLANAR_PROFILE編制輪廓加工程序,特別的,可以利用MILL_CONTOUR菜單下的CONTOUR_ZIGZAG編制輪廓加工程序,只需要在AREA MILLING METHOD菜單下,將PATTERN設(shè)置成PROFILE即可, 如圖15所示。

(圖15)

4.6 數(shù)控程序的生成

    當(dāng)?shù)毒呗窂缴芍螅?jīng)過(guò)模擬仿真和檢查確定無(wú)誤之后,即可生成通用的刀位軌跡原文件,即CLS(CUTTER LOCATION SOURCE)文件,然后通過(guò)UG提供的后處理工具GPM(GRAPHICS POSTPROCESSING MODULE)模塊,只要將用戶機(jī)床的機(jī)床數(shù)據(jù)文件MDF(MACHINE DATA FILE)和刀位軌跡原文件結(jié)合在一起,經(jīng)自動(dòng)處理后即可生成該機(jī)床的NC加工代碼,非常方便。這里,用戶需要根據(jù)自己的機(jī)床,利用UG提供的后處理工具M(jìn)DFG生成特定機(jī)床的MDFA文件。

5 結(jié)束語(yǔ)

    通過(guò)加工模具的項(xiàng)目過(guò)程,感覺(jué)到模具的要求越來(lái)越高,加工周期越來(lái)越短,加工模具的風(fēng)險(xiǎn)也越來(lái)越大。為確保模具一次加工成功,必須采用先進(jìn)的CAD/CAM設(shè)計(jì)工具,最大限度地減少設(shè)計(jì)過(guò)程帶來(lái)的失誤。UG具有強(qiáng)大的建模和加工能力,對(duì)于從事機(jī)械加工的工藝人員來(lái)說(shuō),要掌握好CAD/CAM是加工復(fù)雜模具一次成功的有效工具。本文介紹了我們?cè)趯?shí)際加工中的過(guò)程和一些經(jīng)驗(yàn),希望能與同行進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)交流

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