郭雄華,朱克憶
(1. 湖南機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,長沙 410151;2. 湖南大學(xué) 機(jī)械與汽車工程學(xué)院,長沙 410151)
車身是消費(fèi)者直接評估的對象,不僅影響感觀,同時(shí)也是影響汽車安全性能的重要因素。因此,車身覆蓋件模具及其檢具的質(zhì)量在眾多影響汽車性能的因素中,占有重要地位。
車身覆蓋件屬薄板冷沖壓零件,其質(zhì)量的好壞取決于覆蓋件模具制造質(zhì)量的優(yōu)劣。覆蓋件模具生產(chǎn)出來后,就要試模,若出現(xiàn)質(zhì)量問題(如拉裂、起皺、回彈過大等),便要進(jìn)一步修模。盡管在覆蓋件模具設(shè)計(jì)時(shí),已經(jīng)充分考慮了可能引起質(zhì)量問題的因素,而且也采取了相應(yīng)的防范措施,但在實(shí)際沖壓過程中,還是可能出現(xiàn)某些質(zhì)量問題。其中,最受關(guān)注的一個(gè)問題是,制品沖壓出來后與理論模型一致的程度有多少。那么,如何來衡量它呢?經(jīng)過長期的實(shí)踐過程,現(xiàn)在成熟的做法是,采用易加工材料(一般是樹脂)對模具型腔型面進(jìn)行偏距后,加工出類似冷沖壓模具凸模仁的制品來,在其上鉆出定位孔,劃出分格線來檢驗(yàn)制品的沖壓質(zhì)量,這種制品即檢具。
PowerMILL是一款源于英國劍橋大學(xué)的專門用于加工復(fù)雜模具型面的銑削系統(tǒng)。它具有如下突出的特點(diǎn):
1)PowerMILL是一套獨(dú)立的CAM系統(tǒng)。當(dāng)今大多數(shù)曲面CAM系統(tǒng)在功能上及結(jié)構(gòu)上屬于CAD/CAM一體化系統(tǒng),無法滿足設(shè)計(jì)與制造相分離的結(jié)構(gòu)要求,而它實(shí)現(xiàn)了與CAD系統(tǒng)分離。
2)PowerMILL系統(tǒng)易學(xué)易用。初學(xué)編程的人員一般經(jīng)過一周培訓(xùn)后即可上崗操作,這是其它系統(tǒng)所不能及的。
3)PowerMILL系統(tǒng)具有一些性能突出、技術(shù)先進(jìn)完善的專利性的數(shù)控加工刀路計(jì)算技術(shù),如賽車道技術(shù)、擺線加工功能等。
4)PowerMILL具有較豐富的、成熟的多軸加工策略,在五軸加工領(lǐng)域,其應(yīng)用較廣泛。
PowerMILL以其突出的加工策略及先進(jìn)算法,正在成為目前世界上市場增長率最快的加工軟件。在國內(nèi),包括一汽集團(tuán)、東風(fēng)汽車集團(tuán)等在內(nèi)的眾多汽車生產(chǎn)企業(yè)采用了PowerMILL軟件作為制造解決方案。
如圖1所示,為某車型后底板前構(gòu)件零件,圖2所示為該沖壓件檢具總成,圖3所示為該沖壓件檢具圖。具有如下特點(diǎn):
1)形狀尺寸比較大。該檢具體長1714mm,寬1338mm,高200mm。
地鐵盾構(gòu)側(cè)穿高速鐵路橋梁樁基施工技術(shù)與應(yīng)用…………………………………………………… 常富貴(12-204)
圖1 后底板前構(gòu)件
圖2 檢具總成
圖3 檢具體
2)具有眾多細(xì)小的加強(qiáng)肋使得該檢具體結(jié)構(gòu)復(fù)雜。該構(gòu)件具有22條長短不一凸長條結(jié)構(gòu),起到加強(qiáng)制品的作用,有18個(gè)圓柱凸臺及較多的鑲套孔結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)復(fù)雜直接影響到計(jì)算機(jī)處理的數(shù)據(jù)點(diǎn)增多,這樣既會影響編程效率也會影響到數(shù)控機(jī)床的加工效率。
3)尖角及垂直面需要特別注意:該檢具體上有多處尖角及垂直面結(jié)構(gòu),特別是18個(gè)圓柱凸臺所在位置及高度不一,編程及加工時(shí)都要特別注意。
4)檢具體的型面部分為了方便與沖壓制品貼合及放置制品,應(yīng)向Z方向偏3mm,其它面應(yīng)按數(shù)模尺寸加工到位。為便于加工操作,通常我們進(jìn)行偏移面和補(bǔ)面操作,然后整體加工,以保證加工尺寸。
5)檢具體上有3處孔是鑲套孔,要也鑲套配作。在數(shù)控加工時(shí),因一次鉆孔可能引起孔徑尺寸變大,應(yīng)采用直徑小于孔徑的立銑刀逐層銑孔方法來加工,使用G41中的磨損量來控制加工所要求的孔尺寸偏差。
在加工工藝上,我們考慮如下:
1)加工材料:該檢具體的坯料是1800×1400×220的長方坯。樹脂質(zhì)地致密,易切削,具有優(yōu)良的外觀體現(xiàn)能力及優(yōu)越的加工性能。
2)使用機(jī)床及刀具:由于坯料長寬尺寸達(dá)到1800×1400,因此,應(yīng)選用大行程的龍門銑床,我們選用意大利CMS公司pesidon75/38型號加工中心,該機(jī)床行程為7500×3800×2500,刀庫具有16個(gè)刀位,是輕切削機(jī)床。由于主軸的功率的限制,粗加工時(shí)我們只能選Φ20直徑的牛鼻刀。樹脂易切削,對刀具無特殊要求,可選用普通金屬切削刀具如高速鋼刀具即可。
使用PowerMILL軟件加工零件的一般過程是:
1)輸入數(shù)模:PowerMILL系統(tǒng)有專用的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換功能,幾乎能接收目前市面上所有軟件格式的文件;
2)定義毛坯:PowerMILL系統(tǒng)提供多種定義毛坯的方式,有絕對尺寸(方坯和圓柱)、邊界、上次加工后的三角模型,通過毛坯來限制加工范圍。
3)定義安全平面及提刀平面;
4)定義進(jìn)給率;
5)定義開始點(diǎn)及結(jié)束點(diǎn);
6)定義加工用刀具;
7)選擇加工策略:
(1)粗加工:粗加工包括輪廓及型面的粗加工。
為保證零件輪廓的準(zhǔn)備性,粗加工一般均使用偏置區(qū)域清除加工策略,其參數(shù)設(shè)置如圖4所示,生成的刀具路徑如圖5所示。
圖4 粗加工參數(shù)
圖5 粗加工刀路
取Φ20r0.8的牛鼻刀,余量-0.8,行距16mm,吃深4mm,樹脂可以直接下刀,增加高速加工功能。進(jìn)給率設(shè)置如圖6所示??爝M(jìn)速度設(shè)為30m/min,下切速度為1000mm/min,切削速度為8m/min,主軸轉(zhuǎn)速為6000r/min。
圖6 粗加工進(jìn)給率
(2)精加工:該零件大部分結(jié)構(gòu)為平坦面,使用三維偏置精加工策略,其參數(shù)設(shè)置如圖7所示,生成的刀具路徑如圖8所示,進(jìn)給率設(shè)置如圖9所示。
圖7 精加工參數(shù)
圖8 局部精加工刀路
(3)清角:該零件具有大量過度角,使用多筆清角加工略,其參數(shù)設(shè)置如圖10所示,生成的刀路如圖11所示。
圖9 精加工進(jìn)給率
圖10 清角參數(shù)
圖11 清角刀路
(4)銑孔:鑲嵌孔在檢具中是很重要的結(jié)構(gòu),首先孔的高低位置可能不一致,另外,孔的直徑也可能有大有小,通常我們是一個(gè)一個(gè)地作。部分銑孔程序的參數(shù)設(shè)置如圖12所示,刀路如圖13所示。
圖12 銑孔參數(shù)
圖13 銑孔刀路
(5)刻線:使用參考線精加工的方式來刻線。表格如圖14,刀路如圖15設(shè)置。
圖16所示是該零件的加工結(jié)果。
圖14 刻線參數(shù)
圖15 刻線刀路
圖16 檢具體
PowerMILL軟件的智能型編程功能大大減少了編程的難度,使編程人員從繁難的軟件操作中解脫出來,轉(zhuǎn)而可以把主要的精力放在優(yōu)化零件的加工工藝方案上,與此同時(shí),PowerMILL軟件的使用,大幅度地提高了復(fù)雜檢具加工的效率及精確度。
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