基于CAD/CAM技術(shù)的磨削夾具的設(shè)計(jì)與加工

門(mén)超++崔喜賀++王文龍++宋勁松++張?zhí)煨?+卞豪亮

摘 要：針對(duì)高壓活動(dòng)彎頭體外形特殊，無(wú)法在滾道槽磨削加工中直接裝夾、定位的問(wèn)題，探索基于CAD/CAM技術(shù)的磨削夾具數(shù)字化設(shè)計(jì)、仿真及編程方法，實(shí)踐證明，采用該方法可有效提高夾具的設(shè)計(jì)效率和加工質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：磨削；夾具；CAD/CAM

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.254

1 引言

高壓活動(dòng)彎頭體（以下簡(jiǎn)稱“彎頭體”）是高壓活動(dòng)彎頭的重要組成部分，也是彎頭中承受沖擊載荷最大、工藝最復(fù)雜的零件，其材料為35CrMo，基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，彎頭體整體成對(duì)稱狀，兩端各有一個(gè)接頭，接頭內(nèi)部軸向設(shè)有兩個(gè)滾道槽，由于彎頭體外形特殊，無(wú)法直接裝夾，滾刀槽的磨削工藝一直是一個(gè)難點(diǎn)，要想解決這一問(wèn)題，就必須采用專用的磨削夾具，將彎頭體安裝在夾具中，并通過(guò)夾具準(zhǔn)確定位在磨床上，實(shí)現(xiàn)滾道槽的順利磨削[1]。

專用磨削夾具多數(shù)零件是非標(biāo)準(zhǔn)件，采用傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)與加工手段，設(shè)計(jì)效率低，加工質(zhì)量不穩(wěn)定，因此這里將探索基于CAD/CAM技術(shù)的夾具數(shù)字化設(shè)計(jì)與加工方法，以期高效、快捷的解決這一技術(shù)難題[2]。

2 夾具的設(shè)計(jì)

（1）磨削夾具的結(jié)構(gòu)。根據(jù)圖1所示的彎頭體結(jié)構(gòu)，結(jié)合M250磨床的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)如圖2所示的彎頭體磨削夾具，因夾具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，非標(biāo)準(zhǔn)件數(shù)量多，限于篇幅，此處僅以壓板為例，研究實(shí)現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計(jì)與加工的工藝途徑。（2）基于Creo的壓板設(shè)計(jì)。Creo是美國(guó)PTC推出的新一代基于特征的參數(shù)化CAD/CAM軟件，具有設(shè)計(jì)靈活、效率高的特點(diǎn)，能從根本上解決企業(yè)在CAD應(yīng)用中面臨的核心問(wèn)題，從而真正將企業(yè)的創(chuàng)新能力發(fā)揮出來(lái)，為企業(yè)創(chuàng)造更多的價(jià)值。基于Creo的夾具體CAD模型如圖3所示，壓板CAD模型如圖4所示。

3 夾具的數(shù)控仿真與編程

（1）基于MasterCAM X6的壓板數(shù)控仿真。MasterCAM X6是美國(guó)CNC公司開(kāi)發(fā)的新一代CAD/CAM旗艦產(chǎn)品，具有卓越的數(shù)控仿真與編程能力，結(jié)合Creo軟件出色的設(shè)計(jì)功能，能極大的提高產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)效率，是一種新的CAD/CAM應(yīng)用模式。MasterCAM X6提供了豐富的軟件接口，通過(guò)匯入操作，可直接導(dǎo)入Creo文件，圖5為導(dǎo)入的壓板CAD模型。壓板右側(cè)的耳板輪廓可先期通過(guò)耳板專用夾具裝夾，并在加工中心上完成外輪廓和內(nèi)孔的加工。此處著重研究壓板左側(cè)定位曲面的數(shù)控仿真與編程，通過(guò)右側(cè)耳板中心孔進(jìn)行裝夾定位，采用φ12立銑刀、φ6立銑刀和φ4球頭銑刀分別進(jìn)行粗加工、半精加工和精加工，刀具材料為硬質(zhì)合金，工藝上分別采用等高外形粗加工、平行粗加工、等高外形精加工和淺平面精加工，仿真過(guò)程如圖6所示。

（2）基于MasterCAM X6的壓板數(shù)控編程。如仿真出現(xiàn)問(wèn)題，可重新對(duì)程序進(jìn)行編制，然后再次進(jìn)行仿真，直到順利完成仿真為止，當(dāng)結(jié)果合理時(shí)，便可將刀具路徑數(shù)據(jù)交由后置處理程序處理，輸出指定數(shù)控系統(tǒng)的數(shù)控程序，此處以FANUC 0iM系統(tǒng)為例，生成的壓板數(shù)控程序如圖7所示。因數(shù)控加工仿真能模擬實(shí)際零件的加工過(guò)程，可有效避免各種加工事故，因而在CAM編程中具有不可替代的重要作用[3]。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)彎頭體在滾道槽磨削中難以裝夾、定位的問(wèn)題，探索了基于CAD/CAM技術(shù)的磨削夾具數(shù)字化設(shè)計(jì)、仿真及編程方法，實(shí)踐證明，該方法能有高效、快捷的解決磨削夾具設(shè)計(jì)與加工中的問(wèn)題，對(duì)其它類型夾具開(kāi)發(fā)具有一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫加偉.基于UG的模具電極用通用夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究[D].華南理工大學(xué)，2013.

[2]歐陽(yáng)可良.數(shù)控加工專用夾具設(shè)計(jì)[D].廣東工業(yè)大學(xué)，2012.

[3]周太平，康志成，夏翔.數(shù)控銑床與加工中心夾具設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代制造工程，2011（02）：91-95.

基金項(xiàng)目：2016年度承德市科技計(jì)劃自籌經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“提高高壓活動(dòng)彎頭體使用壽命的工藝研究”（201606A107）。

作者簡(jiǎn)介：門(mén)超（1977-），男，碩士，講師，主要研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化。endprint