汽车前轴精密成形模CAD/CAM

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摘要：介绍了汽车前轴精密成形的工艺特点，利用UG软件平台完成了汽车前轴锻件与模具的三维实体造型设计，利用UG软件的CAM模块生成了数控加工程序，用户对加工程序进行仿真检验后完成模具的数控加工。
关键词：汽车前轴；精密成形；模具CAD/CAM；数控加工

1引言

汽车前轴属长轴类锻件，其几何形状复杂，又是汽车上承受载荷较大的重要部件之一，要求具有较高的强度和疲劳寿命，其成形工艺、模具的设计制造都较为复杂。由于市场竞争日趋激烈，汽车行业对产品的质量要求越来越高，同时又要求产品的开发周期尽可能短，这就对汽车配套产品的生产厂家提出了更加苛刻的要求。企业必须注重技术进步、提高管理水平和生产效率，具备快速响应市场竞争的能力。

对于汽车前轴这样有高质量要求的复杂制品，其产品的更新换代在过去是一件非常复杂的工作，因为传统的手工绘图及二维CAD不仅绘图效率较低，而且对于有复杂曲面的制品形状表达几乎是无能为力。在模具制造方面，由于数控机床的应用还不是很广泛，因而模具加工效率低而且加工精度无法得到保证。有些企业虽然拥有数控机床，但由于采用手工编程或功能较差的CAM软件而限制了数控机床功能的发挥。以上的种种因素极大地限制了企业的发展和进步，也使企业整体效益不高从而失去市场竞争力。近些年来，随着科学技术的进步和计算机技术的飞速发展，传统工业企业因为得到了新技术的支持而获得了强劲的发展动力，其发展的支撑技术主要有:①CAD、CAM、CAE、CAPP等自动化系统的普及及应用;②CAD/CAM/CAE/CAPP等信息集成系统的研究及应用;③并行工程(CE)、企业经营过程重构(BPR)等对生产过程优化的推动;④Intra和Inter技术的飞速发展。

在传统的精密成形辊锻及整体模锻复合工艺基础上，利用UG软件完成了产品及模具的实体造型，并生成数控加工代码，实现了产品及模具的CAD/CAM一体化，对产品质量和加工效率的提高起到了重要的作用。

2前轴成形工艺

以EQ140系列汽车前轴为例，最大长度达1650mm，重量为53～65kg。产品虽然左右形状对称，但其空间几何形状复杂，截面起伏较大，特别是钢板位、限位块部位具有深而窄的截面，因而其成形工艺和模具设计都独具特点而且较为复杂。图1为零件的三维实体造型。

图2系统总体结构图

3.1零件和锻件设计

根据零件的几何尺寸、材料和工艺条件等信息，生成零件的三维实体，由于采用了参数化设计的方法，可以通过修改零件尺寸方便地变更零件设计，并可以根据需要输出其二维工程图。锻件设计主要包括设计冷锻件图和热锻件图，主要工作是补充机加工余量、添加圆角和拔模斜度、考虑热膨胀系数等，参数化设计使冷热锻件图的生成非常方便、快速。

3.2工艺设计

首先从头至尾扫描锻件，得到一系列横截面面积，保存到1个文本文档里，由此可得到锻件体积、最大长度和重量（图3为系统获取锻件截面面积的用户界面），然后根据截面面积数据绘制计算毛坯截面图和计算毛坯直径图，图4为绘制计算毛坯截面图的用户界面。考虑到用户的使用要求，例如数据查询、截面图的简化、动态缩放截面图和直径图等，采用VC++进行UG软件的二次开发，模块既可以独立执行也可以从主控界面直接调用，方便用户使用，最后是确定辊锻制坯时需要的次数以及每一次需要的延伸系数。

图4绘制计算