UG三维软件在Z18变矩器导轮金属模制造中的应用

简介：经过手工编辑修改后的程序，通过磁盘媒介拷入机床硬盘，找正毛坯后即可按步骤对毛坯进行加工，最终形成如图4所述的连体叶片。随后再进一步对连体叶片钳工修整，嵌入芯盒本体，也就完成了Z18导轮金属模的制造。

摘要 本文介绍了变矩器工作轮铸造芯盒制造UG三维软件的应用，这对于车辆液力元件的制造方面有一定的借鉴意义。
关键词：变矩器 叶片 CAM UG 数控加工
整体式铸造变矩器工作轮，其流道（由内、外环和叶片形成的复杂空间）是用型芯来形成的，因此型芯制作的好坏对产品质量影响极大。由于型芯是在芯盒中翻制出来的，如何保证质量的芯盒是金属模制造中的重要关键。原先，我厂采用钳工修锉和样板的方式制作芯盒中的叶片，引进UG三维软件后，直接采用数控机床加工叶片型面，首先在Z18导轮金属模芯盒叶片的加工上进行了实践，并取得了成功。在方案设计时，考虑到铝合金耐磨性差，叶片镶嵌存在误差，故我们采用了磷青铜作为叶片基体材质，并把叶片做成连体结构。

1 连体叶片的三维模型

1.1 创建初始叶片模型

（1）分别把上下离散点作成两条封闭的同方位的"Spline"，再把上下边界对应点作成"Curve"。

（2）采用两条"Spline"和若干条"Curve"，在Free Farm Feature菜单下创建出初始叶片模型。

1.2 创建带拔模斜度的叶片工具模型

在前面所创建初始叶片模型的大端没有拔模斜度，为得到拔模斜度，先以底面的"Spline"为基准，创建一个带0.5°拔模斜度的工具模型。

1.3 创建实际叶片模型

把已经创建完的初始叶片模型与叶片工具模型求交集（Unite），即可得到带拔模斜度的实际叶片模型，见图1。

通过前面求三步，得到了一个实际所需要的叶片模型，在整个连体叶片上共有36个叶片，但为了保证编程过程中有足够的速度，故在建模时我们在圆周上只建出一个叶片，且把坐标原点设在连体叶片中心底面的位置上，见图2。

2 刀具定位文件（*.cis）的生成

加工连体叶片所用的毛坯是球状整体毛坯，在加工中共分五个步骤，分别为

（1）粗铣沟槽形成连体叶片的初步毛坯（见图3）据实测，叶片间隔最小距离为7.3mm ，故选择了φ6mm平底铣刀用于毛坯沟槽加工，顺Planar Mill-Profile （沿叶片沟槽近似中心线）方式下，生成了铣36条沟槽的刀具定位文件Sot.cls。

（2）粗铣叶型面 铣出36条槽后，单个叶片的毛坯也形成了。再对每个叶片进行仿形粗加工。此时，曲面上给后道工序留有0.4mm厚的精铣余量，采用的刀具是Sφ6球头铣刀，在Cavity Mill-Profile（沿曲面一周）方式下，生成了一个叶片型粗加工的刀具定位文件Semimill.cls。受机床的存容量限制，其余35个叶片是在加工中心上采用变更座标角度偏置来完成加工的。

叶片外的包络线即为铣刀球头中心线所走的诡计。在深度方向，刀具是一层一层往下切削的。

（3）精铣叶型面 此步骤类似于步骤2，只不过是进给深度更小一些，粗糙度更低一些而已。最终生成一个叶片型面精加工的刀具定位文件Finemill.cls。

（4）叶片根部圆角加工 在加工连体叶片型面时，使用的是Sφ6球头铣刀，故叶片根部形成的也是R3圆角，因而要把它加工到R1~R1.5的铸造圆角。采用带R1，圆角φ6的平底铣刀，在Cavity Mill-Profile切削方式下，生成了连体叶片清根加工的刀具定位文件Radmill.cls。

(5）底面光整加工 考虑到连体叶片的底面系多次切削形成的，故最后安排了一道底面光整加工工序，在"Planar Mill Follow Part"切削方式下，生成了底面光整加工的刀具定位文件Bottom.cls。

3 数控程序（*.Ptp）的生成

前面生成的5个刀具定位文件（Slot.cls、Semimill.cls、Finemill.cls、Radmill.cls、Bottom.cls）必须转化为机床可接受的数控指令代码，这样就需要对刀具定位文件进行后置处理（Postprocess）。在我厂几台加工中心中，Cincinnati公司的T30加工中心具有较大的程序容量，故把T30机床作为叶片加工的设备，经T30.MDFA后置处理后，形成了5个数控加工程序（Scls.ptp、semimill.ptp、Finemill.ptp、Radmill.ptp、Bottom.ptp）。

4 数控程序的手工处理

在已经生成的5个程度中，还应对它们进行一些编辑，除了对程序头完善外，主要还应解决以下两个问题：

（1）单个程序字节大于机床RAM允许字节。T30加工中心RAM允许字节大约是55KB，而在前生成的五个加工程序拷入机床后，有2个程序字节大于55KB，分别是Slot.ptp(88KB-)、Radmill.ptp(125KB-），因此，还要把它们分成几段，再用T30的M30，M32功能连接完成加工，实际上是把Slot.ptp分成了Slot1.nc、Slot2.nc二段，把Radmill.ptp分成了Radmill1.nc、Radmill2.nc、Radmill3.nc三段（注：程序拷入机床时，文件后缀*.ptp应改为*.nc）。

（2）单个叶片程序转化成36个叶片连续加工程序，在编制叶片的加工程序。要在Semimil.ptp、Finemill.ptp两个程序中编成循环方式，每铣一个叶片后，程序自动赋值，旋转座标系转过10°（=360°/36），继续下一个直至结束。

5 切削加工

经过手工编辑修改后的程序，通过磁盘媒介拷入机床硬盘，找正毛坯后即可按步骤对毛坯进行加工，最终形成如图4所述的连体叶片。随后再进一步对连体叶片钳工修整，嵌入芯盒本体，也就完成了Z18导轮金属模的制造。

6 结论

采用UG三维软件完成金属模连体叶片加工是完全可行的，质量精度也很好，此技术的难点和关键是要有足够的建模参数，选择合适的建模方式和切削方式。

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