1 引言

　　汽車沖壓件較多采用專用檢測(cè)夾具(簡(jiǎn)稱檢具)作為檢測(cè)手段，檢測(cè)要素主要為工件的外形(如輪廓、曲面形狀等)以及特征部位(如孔、凸緣等)的位置精度，用于控制工序問(wèn)的產(chǎn)品質(zhì)量。檢具檢測(cè)具有迅速、準(zhǔn)確、直觀、方便等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合大批量生產(chǎn)的要求。

　　檢具體是檢具的重要構(gòu)成部分。檢具體上的工作型面是用于體現(xiàn)被測(cè)沖壓件的基本型面，反映被測(cè)沖壓件的幾何外形、輪廓修邊、孔位及翻邊質(zhì)量。為便于加工及修改，同時(shí)又減輕檢具本身的重量，通常選擇可加工環(huán)氧樹(shù)脂作為檢具體的材料，而檢具體的制造一般采用數(shù)控加工。

2 檢具體模型工藝分析

　　2.1 檢具體模型

　　在零件數(shù)控編程加工中，零件模型可能不是UG模型，而是Pro/E、CATIA、Solidworks模型等，因此需要進(jìn)行模型轉(zhuǎn)換。轉(zhuǎn)換時(shí)可將非UG模型先轉(zhuǎn)換為IGES或STEP格式，再導(dǎo)入U(xiǎn)G實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程。

　　模型尺寸：寬×深×高=236mm×230mm×224mm。檢具體的工作型面主要為曲面特征，有凹槽(最深處約40mm)，也有凸臺(tái)(高約13mm)，最小凹圓角半徑約8mm，最大加工深度224mm；檢具體1/3高處有U型空間曲面直角小臺(tái)階，檢具體底座為直壁型。

　　2.2 檢具體零件加工工藝

　　加工毛坯選用接近零件外形的可加工環(huán)氧樹(shù)脂坯料(檢具體數(shù)控加工前，已將該坯料四面銑出作為定位基準(zhǔn))，用虎鉗裝夾。加工順序安排通常按以下原則進(jìn)行：

　　(1)工序集中原則，一次裝夾加工完成；

　　(2)將加工對(duì)象分成不同的加工區(qū)域，分別采用不同的加工工藝和加工方式進(jìn)行加工，以提高加工效率和加工質(zhì)量；

　　(3)有精度要求的表面加工，加工工序應(yīng)由粗加工、半精加工到精加工分序逐步進(jìn)行，加工余量由大到小。在精加工時(shí)將水平面、平緩表面、陡峭表面進(jìn)行劃分并分別編制加工程序；

　　(4)應(yīng)采取先粗后精、先大后小、先整體再局部最后到細(xì)節(jié)的方式進(jìn)行加工順序的安排；

　　(5)盡可能采用同一把刀具加工，減少換刀次數(shù)。

　　根據(jù)以上原則，檢具體檢測(cè)沖壓件型面部分精度要求高，安排粗加工—(半)精加工—精加工；檢具體底座精度要求不高，安排粗、精加工。使用UG加工編程，一般采用型腔銑進(jìn)行粗加工，等高輪廓銑進(jìn)行半精加工、精加工(對(duì)于陡峭表面)，固定軸區(qū)域銑進(jìn)行精加工(對(duì)于非陡峭表面)，并采用固定軸清根加工完成零件的清根。對(duì)于需要安排二次粗加工以去除余量不均的情況，可采用參考刀具、3D IPW(加工過(guò)程中間)或基于層的IPW。本文所涉及的檢具體零件不需要安排二次粗加工。

3 檢具體的數(shù)控編程

　　為了確定刀具軌跡各點(diǎn)的坐標(biāo)，以及生成安全的刀軌，編程時(shí)首先要設(shè)置加工坐標(biāo)系和安全高度。加工坐標(biāo)系的z軸非常重要，一般默認(rèn)為刀軸矢量方向。采用UG NX 5.0定義加工坐標(biāo)系時(shí)，可同時(shí)定義安全平面。安全平面的定義非常重要，若UG NX 5.0開(kāi)始沒(méi)有定義安全平面，則無(wú)法生成刀軌。UG加工可以事先定義加工程序組、刀具組、加工幾何體組以及加工方法組，也可以在加工操作設(shè)定時(shí)定義。

　　檢具體數(shù)控加工工藝流程為：

　　(1)檢具體型腔銑粗加工

　　選擇型腔銑模板，依次設(shè)置零件幾何、毛坯幾何、刀具、切削方式、步距、切削參數(shù)、非切削運(yùn)動(dòng)、進(jìn)給和切削速度(也可在加工時(shí)由操作人員給出，下同)，設(shè)置機(jī)床控制。

　　由于粗加工需要銑去大量毛坯余量，為了提高加工效率，應(yīng)盡量選用直徑較大的立銑刀，因此選擇直徑為50mm的平底高速鋼立銑刀。鑒于檢具體底部直壁，定義兩個(gè)切削范圍：上部范圍切削深度1.5mm，下部范圍切削深度2.5mm；加工公差為0.1mm，零件底面與側(cè)面余量為1.2mm。選擇主軸轉(zhuǎn)速為1500rpm，進(jìn)給量為1000mm/min，跟隨周邊方式切削，步進(jìn)按刀具直徑的35％進(jìn)刀。

　　(2)檢具體下部底座直壁精加工

　　檢具體底座直壁精加工可選用FINISH-WALLS(精銑側(cè)壁)平面銑子類型。通過(guò)邊界指定零件幾何，定義底平面。采用直徑50mm的平底立銑刀，加工余量為0mm，主軸轉(zhuǎn)速2000rpm，進(jìn)給量1500mm／min。圖4為檢具體下部底座直壁精加工后模型。 

　　(3)檢具體U型空問(wèn)曲面直角小臺(tái)階曲線驅(qū)動(dòng)固定軸加工

　　檢具體U型空問(wèn)曲面直角小臺(tái)階是檢具體的重要檢測(cè)特征，加工時(shí)構(gòu)造曲線驅(qū)動(dòng)體，采用固定軸加工。刀具為直徑10mm的平底立銑刀，余量為0mm，主軸轉(zhuǎn)速3000rpm，進(jìn)給量1500mm/min。圖5為空間曲面直角小臺(tái)階加工后模型。

　　(4)檢具體上部型面等高輪廓銑(半)精加工

　　選用等高輪廓銑(或輪廓的型腔銑)，加工檢具體上部型面時(shí)可采用切削層高度來(lái)控制加工區(qū)域。刀具選用直徑D20mm、R0.8mm的帶圓角平底立銑刀，余量為0mm，主軸轉(zhuǎn)速3000rpm，進(jìn)給量1500mm/min。圖6為檢具體上部型面等高輪廓銑(半)精加工后模型。對(duì)于檢具體上部型面的陡峭部分為精加萬(wàn)方數(shù)據(jù)工，非陡峭部分還有殘留，需要進(jìn)一步加工。

　　(5)檢具體上部非陡峭型面固定軸區(qū)域精加工

　　針對(duì)前步加工操作殘留的檢具體上部型面非陡峭部分選用固定軸區(qū)域銑。限定切削區(qū)域，選陡峭角為65°，選用直徑為10mm的球頭銑刀，余量為0mm，主軸轉(zhuǎn)速4000rpm，進(jìn)給量2000mm/min。圖7為檢具體上部非陡峭型面加工后模型。

　　(6)最小凹圓角半徑約8ram處曲線驅(qū)動(dòng)固定軸加工

　　定義曲線驅(qū)動(dòng)體，采用固定軸加工。采用直徑為10mm的球頭銑刀，余量為0mm，主軸轉(zhuǎn)速4000rpm，進(jìn)給量1500mm/min。圖8為最小凹圓角半徑約8mm處加工后模型。

　　經(jīng)過(guò)仿真加工驗(yàn)證的刀軌，通過(guò)UG后處理輸出給數(shù)控機(jī)床實(shí)現(xiàn)檢具體的加工。

4 結(jié)語(yǔ)

　　在汽車沖壓件檢具體幾何特征和加工工藝分析的基礎(chǔ)上，采用UG NX 5.0軟件對(duì)檢具體進(jìn)行數(shù)控加工編程，說(shuō)明利用先進(jìn)CAD/CAM軟件可以方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜型面的數(shù)控加工編程，保證零件加工質(zhì)量，縮短加工周期；為獲得高效的零件加工程序，零件幾何分析、加工工藝分析是基礎(chǔ)，加工方式、加工參數(shù)設(shè)置、刀具選用等是關(guān)鍵。