热词: RFID传感器二维条码生物识别卫星导航定位


当前位置:首页 > 物联网平台 > 技术 > CAD/CAE/CAM

基于DelcamPowerMILL数控加工技术在汽车铝合金轮毂模具制造中的应用

2017-06-06 来源:我爱物联网

基于DelcamPowerMILL数控加工技术在汽车铝合金轮毂模具制造中的应用

主要介绍了PowerMILL软件的特点、汽车铝合金轮毂底模加工程序编制和汽车铝合金轮毂底模加工刀路规划。实践证明,该软件的投入使用,提高了复杂三维型面的汽车轮毂模具的数控加工的加工效率和加工质量。

轮毂作为汽车的重要组成部分之一,其样式往往对于整车的外观有着画龙点睛的作用,因此现在的汽车铝合金轮毂设计中经常使用大量的曲面造型以满足市场多样化的需求。然而传统机械+手工的制模方法在产品需求多样化的今天,已经很难保证模具的质量和外观,而相比之下数控技术、数控机床和CAD/CAE/CAM等软件的不断发展及其在模具制造中的广泛应用,使得汽车轮毂模具不论在造型还是品质上都拥有了保障。

汽车轮毂模具的制造核心是对于复杂型腔的加工。模具型腔内部的复杂型面大部分是由铣削加工完成的,而其余铣削加工不能完成的型腔面则通常使用电加工完成。因此,对复杂型面的加工直接影响到轮毂模具的整体进度,进而影响到制造企业的经济效益。

1 PowerMILL软件特点

英国Delcam公司出品的PowerMILL软件是当今主流的CAM软件之一,可以快速安全的生成数控加工程序,从而使得模具的开发周期能够大幅度缩短。PowerMILL软件主要特点如下:

1)加工策略丰富多样,容易学也便于使用,可以最大限度地发挥CNC数控机床生产效率,并且没有过切的粗加工和精加工刀具路径,确保高速生产出高质量的产品;

2)在生产过程中,可以全程防止过切和碰撞的智能化功能,确保机床和工件的安全;

3)可以有效的提高编程及刀具路径的效率;

4)在编程环境下拥有高水平的集成机床加工实体仿真,使得用户能够在加工前对于完整加工过程及加工结果进行熟悉并掌控,这样不仅节省加工时间,同时确保加工安全。

2 汽车铝合金轮毂底模加工程序编制

由于汽车铝合金轮毂模具中的底模集中了整车安装后铝合金轮毂所有的可见表面,其加工质量的好坏将直接影响到汽车轮毂的最终外观。本文以汽车铝合金轮毂模具中的底模为例,对Delcam公司PowerMILL软件在加工过程中的应用予以介绍。

2.1 模型的载入

对于目前市面上所有CAD软件模型,使用PowerMILL软件都以进行直接输入,不必使用中间文件格式进行转换,这样最大限度地保证了数据的准确性和完整性,对于编程的效率和质量都可以大幅度提高。打开“文件一输入模型”载入如图1所示的底模三维造型,打开“从文件装载毛坯”载入如图2所示的底模毛坯三维造型。

图1 汽车轮毂底模三维模型

图2 汽车轮毂模具底模毛坯三维模型

2.2 建立编程坐标系位置

按理论来说,编程的坐标系可以选择在零件上的任何位置,但在实际操作中,为了简化换算尺寸,同时减少计算误差,通常选择一个较为合适的位置。在进行位置选择时,一般需要注意以下三个方面:

1)为了减少计算量,一般在零件图纸设计基准上进行工件原点的选取,这样不仅能够使用图纸上标注的尺寸进行程序坐标值的直接转换,还能够将坐标系选在对称中心或角点上,方便计算和编程的进行;

2)将加工原点放置在工件表面粗糙度较小、尺寸精度较高的工件表面上,这样不仅能够使零件准确定位,还能够实现零件的可靠装夹;

3)能够使得工件安装过程简化,对于工件尺寸的测量检验提供方便。

主要介绍了PowerMILL软件的特点、汽车铝合金轮毂底模加工程序编制和汽车铝合金轮毂底模加工刀路规划。实践证明,该软件的投入使用,提高了复杂三维型面的汽车轮毂模具的数控加工的加工效率和加工质量。

轮毂作为汽车的重要组成部分之一,其样式往往对于整车的外观有着画龙点睛的作用,因此现在的汽车铝合金轮毂设计中经常使用大量的曲面造型以满足市场多样化的需求。然而传统机械+手工的制模方法在产品需求多样化的今天,已经很难保证模具的质量和外观,而相比之下数控技术、数控机床和CAD/CAE/CAM等软件的不断发展及其在模具制造中的广泛应用,使得汽车轮毂模具不论在造型还是品质上都拥有了保障。

汽车轮毂模具的制造核心是对于复杂型腔的加工。模具型腔内部的复杂型面大部分是由铣削加工完成的,而其余铣削加工不能完成的型腔面则通常使用电加工完成。因此,对复杂型面的加工直接影响到轮毂模具的整体进度,进而影响到制造企业的经济效益。

1 PowerMILL软件特点

英国Delcam公司出品的PowerMILL软件是当今主流的CAM软件之一,可以快速安全的生成数控加工程序,从而使得模具的开发周期能够大幅度缩短。PowerMILL软件主要特点如下:

1)加工策略丰富多样,容易学也便于使用,可以最大限度地发挥CNC数控机床生产效率,并且没有过切的粗加工和精加工刀具路径,确保高速生产出高质量的产品;

2)在生产过程中,可以全程防止过切和碰撞的智能化功能,确保机床和工件的安全;

3)可以有效的提高编程及刀具路径的效率;

4)在编程环境下拥有高水平的集成机床加工实体仿真,使得用户能够在加工前对于完整加工过程及加工结果进行熟悉并掌控,这样不仅节省加工时间,同时确保加工安全。

2 汽车铝合金轮毂底模加工程序编制

由于汽车铝合金轮毂模具中的底模集中了整车安装后铝合金轮毂所有的可见表面,其加工质量的好坏将直接影响到汽车轮毂的最终外观。本文以汽车铝合金轮毂模具中的底模为例,对Delcam公司PowerMILL软件在加工过程中的应用予以介绍。

2.1 模型的载入

对于目前市面上所有CAD软件模型,使用PowerMILL软件都以进行直接输入,不必使用中间文件格式进行转换,这样最大限度地保证了数据的准确性和完整性,对于编程的效率和质量都可以大幅度提高。打开“文件一输入模型”载入如图1所示的底模三维造型,打开“从文件装载毛坯”载入如图2所示的底模毛坯三维造型。

图1 汽车轮毂底模三维模型

图2 汽车轮毂模具底模毛坯三维模型

2.2 建立编程坐标系位置

按理论来说,编程的坐标系可以选择在零件上的任何位置,但在实际操作中,为了简化换算尺寸,同时减少计算误差,通常选择一个较为合适的位置。在进行位置选择时,一般需要注意以下三个方面:

1)为了减少计算量,一般在零件图纸设计基准上进行工件原点的选取,这样不仅能够使用图纸上标注的尺寸进行程序坐标值的直接转换,还能够将坐标系选在对称中心或角点上,方便计算和编程的进行;

2)将加工原点放置在工件表面粗糙度较小、尺寸精度较高的工件表面上,这样不仅能够使零件准确定位,还能够实现零件的可靠装夹;

3)能够使得工件安装过程简化,对于工件尺寸的测量检验提供方便。


基于GibbsCAM的医疗器械钛合金零件的数控编程与加工

钛合金材具有高强度、高硬度、低密度和低热传导性,钛合金材相对材料可加工性K,仅为0.22~0.35,属难切削加工金属材料,其高速切削速度范围(100~1200m/min)远低于铝合金材(2500~7500m/min)。

钛合金材具有高强度、高硬度、低密度和低热传导性,钛合金材相对材料可加工性K,仅为0.22~0.35,属难切削加工金属材料,其高速切削速度范围(100~1200m/min)远低于铝合金材(2500~7500m/min)。比如·把直径50mm刀具,在主轴转速4000r/min时其切削速度为628m/min,对铝合金材而言,这是正常的切削速度,但对钛合金材而言,这已是较高速了。显然对钛合金材科切削加工就需要高功率高转矩主轴的数控加工机床。

由于钛合金在切削过程中存在大切削力、高切削温度、高摩擦功、易生成硬化层、易产生弹性变形和振动等难题。尤其医疗器械零件精度高结构复杂,就更难加工了。如图1所示该零件是用于人体脊椎的镶件,因零件涉及保密,所以对造型做了适当改动。

图1 零件实体图

在加工过程我们选用了世界顶尖的高精密机床,主要用作医疗、航空航天电子元器件等高精度产品的生产加工。应用TGibbsCAM的5轴定位加工功能。

1.数控加工工艺过程

(1)定义机床文件 在GibbsCAM软件中,首先选择此工作所针对的机床加工环境。此机床结构为WILLEMIN W408MT Head Table(B轴摆动,C轴旋转)车铣中心,如图2所示。GibbsCAM软件通过机床定义文件(MDD)定制WILLEMINW408MT机床的结构,后续的编程和后置处理和此密不可分。

图2 定义机床文件

GibbsCAM软件可以根据毛坯大小,在三维零件图基础上定义毛坯,还可以基于实体毛坯加工。外层矩形为零件毛坯如图3所示,材料TCl4合金,零件尺寸19mm×18mm×5.5mm。

图3 毛坯

(2)开粗 用φ6mm平刀进行一次开粗,加工参数如表1所示。

表1

正面开粗如图4所示。

图4 正面开粗

钛合金材具有高强度、高硬度、低密度和低热传导性,钛合金材相对材料可加工性K,仅为0.22~0.35,属难切削加工金属材料,其高速切削速度范围(100~1200m/min)远低于铝合金材(2500~7500m/min)。

钛合金材具有高强度、高硬度、低密度和低热传导性,钛合金材相对材料可加工性K,仅为0.22~0.35,属难切削加工金属材料,其高速切削速度范围(100~1200m/min)远低于铝合金材(2500~7500m/min)。比如·把直径50mm刀具,在主轴转速4000r/min时其切削速度为628m/min,对铝合金材而言,这是正常的切削速度,但对钛合金材而言,这已是较高速了。显然对钛合金材科切削加工就需要高功率高转矩主轴的数控加工机床。

由于钛合金在切削过程中存在大切削力、高切削温度、高摩擦功、易生成硬化层、易产生弹性变形和振动等难题。尤其医疗器械零件精度高结构复杂,就更难加工了。如图1所示该零件是用于人体脊椎的镶件,因零件涉及保密,所以对造型做了适当改动。

图1 零件实体图

在加工过程我们选用了世界顶尖的高精密机床,主要用作医疗、航空航天电子元器件等高精度产品的生产加工。应用TGibbsCAM的5轴定位加工功能。

1.数控加工工艺过程

(1)定义机床文件 在GibbsCAM软件中,首先选择此工作所针对的机床加工环境。此机床结构为WILLEMIN W408MT Head Table(B轴摆动,C轴旋转)车铣中心,如图2所示。GibbsCAM软件通过机床定义文件(MDD)定制WILLEMINW408MT机床的结构,后续的编程和后置处理和此密不可分。

图2 定义机床文件

GibbsCAM软件可以根据毛坯大小,在三维零件图基础上定义毛坯,还可以基于实体毛坯加工。外层矩形为零件毛坯如图3所示,材料TCl4合金,零件尺寸19mm×18mm×5.5mm。

图3 毛坯

(2)开粗 用φ6mm平刀进行一次开粗,加工参数如表1所示。

表1

正面开粗如图4所示。

图4 正面开粗


基于MasterCAM的复杂压铸模加工

MasterCAM是当今广泛使用的CAD/CAM软件。针对某一复杂压铸模型腔的加工工艺进行了分析,通过构建辅助曲线与曲面的方法介绍了运用MasterCAM软件进行数控编程的基本过程和编程技巧。

1 引言

MasterCAM是美国CNC Software公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件,目前被广泛应用于机械工程、电子工程、飞机工程等领域,特别是应用在复杂模具型腔类零件的加工。在CAD方面可完成二维图形、三维实体造型和曲面产品的设计,在CAM方面,集中了车、铣和多轴加工多个模块,具有刀具路径模拟及真实感模拟等功能于一体。MasterCAM的强项是CAM功能,尤其是在加工二维产品时,直接通过线框进行编程加工,具有刀路轨迹生成快,学习难度低,容易上手,操作灵活多变的特点,可用于加工复杂的零件。同时,三维曲面产品的加工刀路功能丰富,二维刀路功能与三维刀路功能的融合使其CAM功能更加强大。

2 工艺分析

2.1 零件分析

图1所示为压铸模行业生产的某电器外壳型腔,产品材料为铝合金,模具材料为3Cr2w8V合金工具钢。由于铝合金要求溶点高,因此压铸模模温高,对钢材的硬度要求也高,合金模内模料通常需要热处理加硬,因此在加工过程需进行热处理,使其硬度达到51~54HRc,以满足使用要求。

图1 外壳型腔(a:外壳型腔;b:A局部放大)

加工毛坯尺寸为225×175×85mm。由图形分析可知,该型腔属于1模2腔,主要加工部位有型腔、胶位、滑块。电器外壳型腔的整体外形由冒形曲面与球形曲面组成,模具外形尺寸为220×170×82mm。分型面为平缓过渡曲面,6个呈对称分布的垃圾包凹槽,凹槽的最大深度为10mm,最大拔模角度为740,最小圆角半径为R3mm,用于定位的球形圆柱凹槽标记直径为咖3mm,椎孔拔模角度为88.50,孔深为9.499mm,最小直径为12mm,冒形壁边拔模角度为88。,与该部分特征相连的球形曲面半径为胛2.103mm,分型面侧边斜面拔模角度为800,浇口圆弧半径为42.5mm。

2.2 工艺分析

该型腔是一典型的压铸模具电器类帽形壳类零件,加工时刀具让刀量比较大,帽形曲面造型复杂,特别是窄形凹槽曲面加工质量的保证是整个模具的加工难点,工件表面质量要求高(Ra1.6um)。加工难点主要在:①加工材料3Cr2W8v合金工具钢热作模具钢是常用的压铸模具钢,有较高的强度和硬度,型腔深56mm,拐角最小半径为RO.502mm,刀具要选择加长型的铣刀,加工时变形量较大;②帽形壁边拔模角度为88。,该处最小凹圆弧曲面半径为R1.005mm,最小齿型轮廓间的距离为2.5mm,需清角处理;③加工过程需进行热处理以满足硬度要求。

基于以上分析,按刀具集中的原则,加工时按外轮廓的粗加工、整体加工、局部曲面特征粗精加工的顺序编排加工工艺路线。帽形壁边及槽壁加工时分为半精加工与精加工两道工步,以消除加工时产生的让刀量。

3 数控编程

3.1 图形处理

直接读取所提供的图档文件,以图形的对称中心点为基准点,移动到原点,使编程坐标系与工件坐标系相统一。针对型腔型腔特征分布复杂的特点,为了使接下来的编程更加工方便快捷,提高加工效率与加工的针对性,需结合图形特点构建一些辅助的曲线与曲面,以利于生成的流畅刀。

3.1.1 构建辅助线框

为了减少空刀行程,提高加工效率,根据加工部位的特征,三维曲面与平底面相接区域以及加工时所选用刀具的几何特点需分开处理。如针对平底面的加工,尽量采用平底刀以获得好的加工质量。根据细分区域的加工策略,应构建相应的辅助曲线达到刀路控制的优化效果。如图2所示为部分辅助线框(因具有对称性,此图只显示部分线框),很好地融合了MasterCAM二维刀路易控制,生成快的特点。例如,通过图中的线框可采用二维标准挖槽刀路或外形铣削刀路进行有效加工。

图2 部分辅助线框

MasterCAM是当今广泛使用的CAD/CAM软件。针对某一复杂压铸模型腔的加工工艺进行了分析,通过构建辅助曲线与曲面的方法介绍了运用MasterCAM软件进行数控编程的基本过程和编程技巧。

1 引言

MasterCAM是美国CNC Software公司开发的基于PC平台的CAD/CAM软件,目前被广泛应用于机械工程、电子工程、飞机工程等领域,特别是应用在复杂模具型腔类零件的加工。在CAD方面可完成二维图形、三维实体造型和曲面产品的设计,在CAM方面,集中了车、铣和多轴加工多个模块,具有刀具路径模拟及真实感模拟等功能于一体。MasterCAM的强项是CAM功能,尤其是在加工二维产品时,直接通过线框进行编程加工,具有刀路轨迹生成快,学习难度低,容易上手,操作灵活多变的特点,可用于加工复杂的零件。同时,三维曲面产品的加工刀路功能丰富,二维刀路功能与三维刀路功能的融合使其CAM功能更加强大。

2 工艺分析

2.1 零件分析

图1所示为压铸模行业生产的某电器外壳型腔,产品材料为铝合金,模具材料为3Cr2w8V合金工具钢。由于铝合金要求溶点高,因此压铸模模温高,对钢材的硬度要求也高,合金模内模料通常需要热处理加硬,因此在加工过程需进行热处理,使其硬度达到51~54HRc,以满足使用要求。

图1 外壳型腔(a:外壳型腔;b:A局部放大)

加工毛坯尺寸为225×175×85mm。由图形分析可知,该型腔属于1模2腔,主要加工部位有型腔、胶位、滑块。电器外壳型腔的整体外形由冒形曲面与球形曲面组成,模具外形尺寸为220×170×82mm。分型面为平缓过渡曲面,6个呈对称分布的垃圾包凹槽,凹槽的最大深度为10mm,最大拔模角度为740,最小圆角半径为R3mm,用于定位的球形圆柱凹槽标记直径为咖3mm,椎孔拔模角度为88.50,孔深为9.499mm,最小直径为12mm,冒形壁边拔模角度为88。,与该部分特征相连的球形曲面半径为胛2.103mm,分型面侧边斜面拔模角度为800,浇口圆弧半径为42.5mm。

2.2 工艺分析

该型腔是一典型的压铸模具电器类帽形壳类零件,加工时刀具让刀量比较大,帽形曲面造型复杂,特别是窄形凹槽曲面加工质量的保证是整个模具的加工难点,工件表面质量要求高(Ra1.6um)。加工难点主要在:①加工材料3Cr2W8v合金工具钢热作模具钢是常用的压铸模具钢,有较高的强度和硬度,型腔深56mm,拐角最小半径为RO.502mm,刀具要选择加长型的铣刀,加工时变形量较大;②帽形壁边拔模角度为88。,该处最小凹圆弧曲面半径为R1.005mm,最小齿型轮廓间的距离为2.5mm,需清角处理;③加工过程需进行热处理以满足硬度要求。

基于以上分析,按刀具集中的原则,加工时按外轮廓的粗加工、整体加工、局部曲面特征粗精加工的顺序编排加工工艺路线。帽形壁边及槽壁加工时分为半精加工与精加工两道工步,以消除加工时产生的让刀量。

3 数控编程

3.1 图形处理

直接读取所提供的图档文件,以图形的对称中心点为基准点,移动到原点,使编程坐标系与工件坐标系相统一。针对型腔型腔特征分布复杂的特点,为了使接下来的编程更加工方便快捷,提高加工效率与加工的针对性,需结合图形特点构建一些辅助的曲线与曲面,以利于生成的流畅刀。

3.1.1 构建辅助线框

为了减少空刀行程,提高加工效率,根据加工部位的特征,三维曲面与平底面相接区域以及加工时所选用刀具的几何特点需分开处理。如针对平底面的加工,尽量采用平底刀以获得好的加工质量。根据细分区域的加工策略,应构建相应的辅助曲线达到刀路控制的优化效果。如图2所示为部分辅助线框(因具有对称性,此图只显示部分线框),很好地融合了MasterCAM二维刀路易控制,生成快的特点。例如,通过图中的线框可采用二维标准挖槽刀路或外形铣削刀路进行有效加工。

图2 部分辅助线框

相关热点