基于UG的波形弹簧冲压模具数控加工

本资料包含pdf文件1个，下载需要1积分

随着高端设备与精密仪器仪表的开发与制造，各种复杂型面的零件越来越多地应用到产品设计与制造中。目前，随着UG等具有强大功能的CAI)/CAM软件在生产实际中的应用，更进-步提高了各种复杂型面的设计与加工能力。

UG是面向产品设计与制造的高端软件，给用户提供了-个基于过程的产品设计环境，使产品开发从设计到加工真正实现了数据的无缝集成，实现高效优化的目标。文中针对波形弹簧这种特殊型面，在UG软件的开发环境下，实现其模具的三维空间造型，并结合数控加工刀具半径选择原则，优选刀具半径，实现了对波形弹簧模具从建模到数控加工的全过程优化。

1 波形弹簧模具建模1.1波形弹簧曲面特点波形弹簧结构设计如图1所示。其技术要求是在极坐标平面内对同-方位上的曲面上的点高度严格-致，并要求弹簧表面平滑、光顺。由于其厚度为0.25nn，其加工方式常采用冲压成型。

波形弹簧冲压模具的关键部位为波形弹簧成型面，成型面的建模方法与加工质量直接影响波形弹簧的冲压成型质量。图2为波形弹簧冲压凹模示意图。

1.2模具建模理论建模拟合算法的优劣，直接关系到曲面的逼图1 波形弹簧设计图I玺I2 波形弹 簧设 计图近精度与光顺性，进而影响总体曲面的质量。针对波形弹簧成型面采用双三次B样条曲面造型方法，实现光滑、光顺以及由点坐标严格控制的曲面H。双三次B样条曲面，其数学模型的矩阵表达式为 ：rB(u，v)∑Ⅳ3。 ### ， (v)Bi， [ [础 ] ，f，jo0 ，V 1 (1)式中：，-z，。/2 1]， ][1， v v l，眩稿日-：2013-02-26作者冀介：刘宏 (1968-)，女，研究员，博士，主要从事CAD/CAM与数控加工技术等方面工作。

4 第35卷 第7期 2013-07(上)1 O 0 O 0 3 3 3 O 4 务l 訇 似图7 凹曲面加工行距示意图要指标，其直接影响的精度参数是曲面的加工残余高度。如图7所示为球头刀具加工凹曲面的加工行距与残余高度、刀具半径以及曲面的曲率半径的关系图，经计算，其关系为：， 1/两 (2)式中，为刀具在当前切削点的行距，h为残余高度，P为曲面在垂直于刀具进给方向的法曲率半径，R为刀具半径。

由式 (2)可知，对于-个给定的曲面加工，刀具根据最优小刀具的选择方法进行选定后，行距的确定就撒于曲面该点的曲率半径和加工残余高度两项指标。曲面的最曲率半径在曲面给定的情况下是已知的，则行距由残余高度指标确定。

2-2.2走刀路径规划在复杂曲面数控加工中，刀具轨迹生成的方法有很多种，如平行截面法、参数线法和等距偏置法等 。等距偏置法是求边界曲线的等距线作为刀具轨迹线，以边界线为母线派生轨迹线，适合于沿边界线法向曲面变化率差异性小的自由曲面加工 。波形弹簧模具曲面沿边界线法向的几何性质变化较小，适合用等距偏置法生成刀位轨迹。如图8所示为模具刀位轨迹图。

图8 刀位轨迹图16l 第35卷 第7期 2013-07(上)2.3粗精加工参数设置模具加工采用粗精加工。在UG环境下，采用固定轴曲面轮廓铣”，并进行参数设置，对模具曲面进行粗精加工。粗加工选用较大直径的①9球头铣刀，行距适量加大，步长设为lmm，来提高加工效率。精加工时，根据最优小刀具选择方法和行距规划方法，选用 4球头铣刀，步长设为0.3mm，实现曲面的无干涉无死区的精密加工。

3 结论波形弹簧模具型面是-种特殊曲面，本文基于UG在复杂曲面造型与数控加工方面的优势，采用双三次B样条曲面造型方法，实现了波形弹簧模具型面的数控加工。通过波形弹簧模具的数控加工，得出结论如下：1)加工出的波形弹簧模具型面精度和表面质量符合设计要求。模具已成功应用于实际生产，并实现了波形弹簧的大规模生产。

2)针对波形弹簧模具型面这类特殊曲面，采用双三次B样条曲面造型方法，能实现曲面的精密建模。

3)借助UG的曲面分析功能，采用最优小刀具选择方法选择出的刀具，加工出的复杂曲面，无干涉无死区。