一 汽車鍛造模具的分類

1 少烙、按汽車鍛件的種類來分類：

　　⑴圓餅類：如齒輪尸褪、輪轂

　∠咔⑵桿類：如連桿、轉(zhuǎn)向錘臂

　　⑶曲柄類：如曲軸存睬、凸輪軸

　〖胛椤⑷軸類：如前軸

　　⑸叉類：如轉(zhuǎn)向節(jié)伴网、凸緣叉

2 、按工藝用途分類：

　　我廠主要是鍛壓機生產(chǎn)汽車鍛件澡腾，因此根據(jù)我廠生產(chǎn)工藝的特點主要分為：⑴輥鍛模具：一般桿類零件才有此模具糕珊，如連桿

　》沤印⑵鐓粗模具：此類模具圓餅類零件居多

　×籼亍⑶預(yù)鍛模具：基本上所有鍛件都有此工步，因此該模具總是存在蜕青；

　⌒觥⑷終鍛模具：每個零件必須有此模具，這是最終成型模具蔚分；

　　⑸切邊益若、沖孔模具：除閉式鍛造外碟舱，所有鍛件都要切邊俗循，個別鍛件需要沖孔巡住；

　　⑹校正模具：這個模具也是基本每個鍛件都要用到探悲，因為鍛件熱處理后存在變形

3 、按分模面的數(shù)量分類

　∽硕А⑴單個平面分模面

　〗嶂础⑵單個曲面分模面

　“⑶多向曲面分模

二  計算機三維造型軟件的概論

1  軟件的分類

　　隨著計算機的發(fā)展趾诗，CAD/CAM 軟件的種類繁多，并且新軟件仍在層出不窮郑兴，從軟件的規(guī)模上可以分為 3 大類情连。

　　第1類為 CAD/CAM/CAE 一體化軟件览效。實力最強大的軟件是法國達(dá)索公司開發(fā)的 CATIA 軟件。

　　第2類為面向制造的軟件系統(tǒng)了灾，該類軟件一曲面造型為主冒衍，主要突出 NC 編程的特色搭屿，并且簡單易學(xué)；其代表為英國 DELCAM 公司開發(fā)的 POWERSHPER 和 POWERMILL 项起，專用于模制產(chǎn)品和模具的數(shù)控和高速銑加工途居；其次有以色列的 CIMATRON 等袍镀。

　　第3類是專用的小型的CAD 軟件。該類軟件以實體造型為主绸吸， SOLIDWORKS 是這一類軟件的代表设江，還有德國 VRETZ 公司的輥鍛軟件—— VeraCAD 軟件系統(tǒng)叉存。

2  軟件的技術(shù)種類

　　三維造型技術(shù)從 1981 年發(fā)展至今經(jīng)歷了 4 個階段：

　　線框造型——曲面造型——實體造型——特征造型歼捏。

　　由于線框造型的功能有限，已經(jīng)自然消失瓣履，而沒有人繼續(xù)使用靡玲；而特征造型正處于起步階段锡锐，仍在研究開發(fā)之中北捣，在某些軟件中把這一技術(shù)嵌套在 NC 加工中论辈，如 POWERMILL 軟件中的特征加工就是應(yīng)用了特征造型伪您，對于一些凸臺订菇、孔類等標(biāo)準(zhǔn)幾何體哈误，不用預(yù)先三維造型蜜自，只要給出幾何體的特征參數(shù)即可加工成型。

　　因此箭阶，目前現(xiàn)有的三維造型軟件均采用曲面造型和實體造型這兩種方式仇参。這兩種造型方式又分為參數(shù)化和非參數(shù)化兩種類型婆殿。

3  POWERSHAPE 軟件的特點

　　面對種類繁多婆芦，功能各異的 CAD/CAM 軟件维瑰，應(yīng)用者要從適合自己產(chǎn)品的特點和所要達(dá)到的目標(biāo)、數(shù)控加工的設(shè)備要求穿侵、配套企業(yè)撰征、技術(shù)培訓(xùn)和技術(shù)支持仔蟀、性能價格比等多方面來考慮選擇何種軟件叼河。

　　2003 年東風(fēng)鍛造有限公司引進(jìn)了 Delcam 公司的 POWERSHAPE 和 POWERMILL 軟件川愤。我們利用該軟件中的 POWERSHAPE 模塊進(jìn)行模具型腔的三維造型悬蔽，然后把三維圖形導(dǎo)入 POWERMILL 模塊中蝎困，進(jìn)行 NC 模擬加工禾乘。

　　PowerSHEPER 是英國 Delcam 公司 CAD/CAM 專業(yè)化軟件模塊之一失暂。 Delcam CAD/CAM 系列軟件被廣泛地應(yīng)用于航空航天弟塞、汽車拙已、船舶决记、家用電器、輕工產(chǎn)品和模具制造等行業(yè)枯誓。 1991 年 Delcam 產(chǎn)品首次進(jìn)入中國市場。 1997 年在北京成立 Delcam （中國）有限公司五浊。多年來萄瞻， Delcam 一直保持 CAM 軟件開發(fā)研究的世界領(lǐng)先地位。雖然 PowerSHEPER 是附帶三維加工的造型模塊菲缕，而且是一個非參數(shù)化軟件趁室，但是曲面造型功能比較強大，我廠應(yīng)用 5 年來聂幅，所有各種鍛件均能快速吓蝌、準(zhǔn)確地產(chǎn)生三維造型。

三  POWERSHAPE 軟件造型鍛模的基本步驟

　』畛恕⑴建立用戶基準(zhǔn)坐標(biāo)系

　　建立坐標(biāo)系授工，使其 X 、 Y 价恨、 Z 的坐標(biāo)原點位于世界坐標(biāo)系的零點细层。復(fù)雜的鍛件有時要建立兩個或多個坐標(biāo)系，有時還要根據(jù)已有的幾何體建立所需要的坐標(biāo)系隔崎。這里一定要注意的是今艺，建立多個坐標(biāo)系的情況下作圖，一定要在當(dāng)前坐標(biāo)系中產(chǎn)生爵卒，否則會出現(xiàn)錯誤的作圖。（如圖 1 ）

　∧斐埂⑵根據(jù)圖紙輸入曲線

　　如圖 2 可以根據(jù)需要選擇圓弧钓株、直線等功能，經(jīng)過修剪后留下需要的符合圖紙的復(fù)合線框（如圖 3 ）

圖 3

　∧敖⑶產(chǎn)生曲面

　　該軟件的曲面造型分為兩個部分轴合，一部分是標(biāo)準(zhǔn)體素曲面创坞，它們分別是平面、矩形塊受葛、球题涨、圓柱、圓錐和圓環(huán)总滩。這些標(biāo)準(zhǔn)體素可以自動產(chǎn)生纲堵，很多鍛模設(shè)計可以從這些標(biāo)準(zhǔn)體素曲面開始進(jìn)行裁減或合并而成。

　　另一部分的做法有很多種蝌秕，經(jīng)常用到的有驅(qū)動曲面灌蛙、雙軌曲面、線框曲面镐赖、填充曲面又诡、分離曲面等。如圖 3 所示是用兩分離的曲線產(chǎn)生的分離曲面从巾。

　　該軟件的曲面是有方向性的懦诸，而且用顏色區(qū)分，金黃色的一面是曲面的外面趣临，而紅色的一面是曲面的里面诬曙，根據(jù)自己需要里、外可以進(jìn)行反向掏榜。

  
圖3                                    圖4

　∨铩⑷拔摸面

　　拔模面可以通過一條復(fù)合曲線產(chǎn)生，也可以通過一組曲面產(chǎn)生络兜。拔模面要么投影到當(dāng)前用戶坐標(biāo)系的 XY 平面上辐赞；要么投影到另一個預(yù)先指定的曲面上（一般用于曲面分模）。如圖 4 所示硝训，是采用復(fù)合曲線拔模投影到當(dāng)前的 XY 平面上响委，因為它是平面分模。

　〗蚜骸⑸導(dǎo)圓角

　　POWERSHPAER 即可以產(chǎn)生凹面圓倒角赘风，也可以產(chǎn)生凸面圓倒角。凹面圓倒角是所有的圓倒角面的指向均向外的圓倒角曲面纵刘，也即曲面均陰影呈金黃色邀窃；凸面圓倒角則相反。如圖 5 是凸圓角假哎。

　　還有該軟件倒圓角功能之一是：可以同時選擇多個曲面瞬捕，同時進(jìn)行倒圓角；之二是：可以進(jìn)行變圓角倒圓角舵抹，就是兩個曲面之間的倒圓角可以從 R5 變到 R10 肪虎。（圖 5 換一張圖片）

圖5

　×涌场⑹做連接面

　　一般的情況下是做凹圓角，所以連接曲面就和倒圓角基本相同（如圖 6 ）蚣狠，也可以采用上面的功能進(jìn)行就肪。

圖6

四 汽車鍛模造型的總體原則

　　從事鍛造的人都清楚，鍛模的型腔是由鍛造工藝決定的号蒙，鍛造工藝的主要特征就是拔模斜度赊设、過渡圓角和分模面以及工藝形狀，而目前通用的 CAD/CAM 軟件 ( 包括正在使用的 POWERSHEPE 軟件 ) 都不是針對鍛模開發(fā)的具有鍛造工藝特性的專用軟件聊浊，因此造成了鍛模三維造型的復(fù)雜性薄好。如果我們把鍛造工藝特性從鍛模的三維模型上分離出來，鍛模型腔的形狀就變得十分簡單了斩缘。把分離了工藝形狀的模型稱為鍛模的概念模型唁底，當(dāng)有了概念模型，再在上面添加工藝特性泳隶，就可以得到滿足鍛造工藝的最終形狀他幢。在當(dāng)前沒有專用鍛模三維造型軟件的前提下，基于概念模型這個理念就可以把三維造型條例化灭大、步驟化订咆。

　　無論采用的軟件是面造型還是體造型，不論是參數(shù)化還是非參數(shù)化的軟件柬泽，鍛模的造型步驟基本相通慎菲，下面以 POWERSHEPE 軟件為基礎(chǔ)，分別敘述曲軸預(yù)鍛锨并、終鍛露该、切邊、校正模具的造型基本步驟第煮。

　〗庥住㈠終、預(yù)鍛模的造型步驟

　　因為曲軸預(yù)鍛包警、終鍛形狀基本相同撵摆，只是尺寸不同，因此造型步驟一樣害晦。

　√芈痢⑴分析鍛件圖紙，把鍛件化整為零篱瞎，分別造型苟呐；如把曲軸分為平衡塊、連桿軸徑遥局、主軸徑付箩，并建立概念模型，見圖 7

圖7

圖8

　∶獭⑵根據(jù)分模面分別進(jìn)行鍛造工藝的拔模斜度的處理瞭谴，見圖 8 ；

　『涸⑶倒圓角處理册压，見圖 9

　　⑷把主軸徑赶匣、平衡塊和連桿軸徑的過渡圓角做出捕诲，鍛件就完成了見圖 10

　　⑸做出倉部和橋部卿怀，見圖 11

　∏淙埂⑹后做出模具，見圖 12

㈡切邊凸镣凯、凹模的造型方法

　　根據(jù)鍛造設(shè)計原理外卷，切邊凸、凹模具的型腔大都不用重新造型痹筛，而是利用終鍛鍛件的三維圖形莺治，依靠軟件的各種編輯功能，經(jīng)過改造即可帚稠。

　∫ヅ浴⑴把終鍛鍛件三維圖形根據(jù)設(shè)計圖紙的比例經(jīng)過縮放成為切邊鍛件的三維圖形，軟件的功能是可以三軸同時同一比例進(jìn)行縮放滋早，也可分別進(jìn)行不同比例的縮放榄审。如圖 13 是一個曲柄進(jìn)行縮放后的比較。

　」菹巍⑵在縮放后的切邊鍛件三維造型中取出鍛件的最大輪廓瘟判，作為凹模模具的刃口，然后做出模具角溃。

　】交瘛⑶在凹模輪廓的基礎(chǔ)上三維偏置出凸模模具的輪廓。如圖 14 紅色線减细。

　〈夜稀⑷凸模型腔是在切邊三維鍛件的基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計要求顷床，把放間隙的側(cè)面進(jìn)行左右移動 1.0 —— 2.0mm 即可跪悼。

㈢校正模具的造型方式

　　沒有特殊要求的校正模具造型比較簡單，因為鍛件的校正基本上只校正鍛件上脸榔、下平臺部位蚊来，其余部位都與鍛件留有間隙 1.0_2.0mm 左右蝠肤，所以校正模具的型腔也與凸模一樣，依靠終鍛模具的三維造型逢君，進(jìn)行縮放吝啰、移動、倒角基本上就可以完成蒲妹。

　　另外一種更加簡便的方法是驻丁，一些要求不高的鍛件的校正模具的間隙可以不作出，只是按照校正鍛件的尺寸把模具做出块透，導(dǎo)入加工軟件后臊渴，利用加工軟件的功能把模具的間隙直接加工出來。

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