市場經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，極大地推動了產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的更新?lián)Q代，傳統(tǒng)的手工繪圖以及二維的CAD(AutoCAD或者InterCAD)和手工編制NC代碼已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足市場瞬息萬變的需要，因此我們在UG平臺上開發(fā)了汽車前軸精密成形輥鍛及精密模鍛工藝與模具三維CAD系統(tǒng)，并即將充實(shí)CAM模塊。

二、前軸精密成形輥鍛和精密模鍛復(fù)合工藝

1.工藝流程

前軸精密成形輥鍛及精密模鍛工藝流程如下：

(1)下料：采用G4032帶鋸下料。

(2)加熱：采用KGPS25021中頻感應(yīng)爐加熱。

(3)成形輥鍛：采用Φ1000mm輥鍛機(jī)，進(jìn)行制坯、預(yù)成形、成形和終成形4道次輥鍛。

(4)彎曲和整體模鍛：采用25MN高能螺旋壓力機(jī)分2工步進(jìn)行彎曲和整體模鍛。

(5)切邊：采用10MN高能螺旋壓力機(jī)切邊。

(6)熱校正：采用16MN摩擦壓力機(jī)進(jìn)行熱校正。

該工藝將圓鋼通過制坯、預(yù)成形、成形輥鍛和終成形輥鍛4道次輥鍛制成帶飛邊直長鍛件，實(shí)現(xiàn)前軸中段工字型斷面的成形和兩端的制坯，接著在25MN高能螺旋壓力機(jī)上進(jìn)行彎曲和整體模鍛成形，而整體模鍛成形主要是在限定長度尺寸的前提下對兩端進(jìn)行模鍛終成形。這種復(fù)合成形工藝徹底克服了單純成形輥鍛前軸長度誤差大和120MN熱模鍛壓力機(jī)上整體模鍛設(shè)備昂貴的缺點(diǎn)，使前軸的關(guān)鍵尺寸即前軸鍛件的長度尺寸精度達(dá)到120MN熱模鍛壓力機(jī)上整體模鍛的水平，同時其設(shè)備投資僅為整體模鍛工藝所需設(shè)備投資的1/10。

2.前軸精密成形輥鍛工藝的特點(diǎn)

(1)制坯模具設(shè)計(jì)了獨(dú)特的異型截面：禮帽型槽，以解決輥鍛中產(chǎn)生的不均勻變形和要求的寬展。

(2)為解決輥鍛各道次周期嚙合，選取合適的前滑值。

(3)為解決鍛件兩個拳頭的良好成形，需分別在后壁易成形區(qū)各成形一個拳頭。

(4)為保證制坯輥鍛件平直出模，采用了“上壓力”軋制方式。

三、前軸精密成形輥鍛及精密模鍛三維CAD

前軸鍛件幾何形狀屬于復(fù)雜的三維結(jié)構(gòu)，采用二維CAD軟件(例如AutoCAD或者InterCAD)設(shè)計(jì)時，其計(jì)算毛坯設(shè)計(jì)精度低，鍛件體積計(jì)算誤差大，不能滿足精密成形輥鍛和精密模鍛的設(shè)計(jì)要求，本次開發(fā)工作將三維實(shí)體造型與參數(shù)化設(shè)計(jì)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)前軸鍛件的三維CAD設(shè)計(jì)，即用UG進(jìn)行三維實(shí)體造型，利用UG的二次開發(fā)接口，開發(fā)出適用于長軸類鍛件的CAD系統(tǒng)，能更方便的創(chuàng)建一系列在形狀和功能上相似的設(shè)計(jì)方案，將大大提高產(chǎn)品的開發(fā)和設(shè)計(jì)速度。

1.系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖

(1)零件設(shè)計(jì)

輸入零件的幾何相關(guān)尺寸、材料和工藝條件等信息，生成零件的三維實(shí)體，并可以方便地修改零件尺寸，得到新的實(shí)體，可以輸出其二維工程圖。

(2)鍛件設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)冷鍛件圖和熱鍛件圖，包括補(bǔ)充機(jī)加工余量、添加圓角和拔模斜度、考慮熱膨脹系數(shù)等，可以方便地修改鍛件尺寸，得到新的實(shí)體，輸出鍛件的二維工程圖。

(3)工藝設(shè)計(jì)

包括3個部分：第1部分是從頭至尾掃描鍛件，得到一系列橫截面面積，保存到一個文本文檔里，并可得到鍛件體積、最大長度和重量；第2部分是根據(jù)截面面積數(shù)據(jù)繪制計(jì)算毛坯截面圖和計(jì)算毛坯直徑圖。由于UG提供的繪圖命令及其他工具不能很好地繪制我們所需要的截面圖和直徑圖，并考慮到用戶的其他要求，例如數(shù)據(jù)查詢、截面圖的簡化、動態(tài)縮放截面圖和直徑圖等，我們選擇了VisualC++來完成這第2部分，從主控界面可以直接調(diào)用第2個模塊，也可以獨(dú)立執(zhí)行第2個模塊；第3部分是確定輥鍛制坯時需要的道次數(shù)以及每一道次需要的延伸系數(shù)。

(4)鍛模設(shè)計(jì)

包括精密成形輥鍛和精密模鍛模具型腔、模具結(jié)構(gòu)的自動設(shè)計(jì)，可以方便地修改鍛模尺寸，得到新的模具實(shí)體，可以輸出模具的二維工程圖。

2.獲取截面面積模塊

這里重點(diǎn)介紹一下如何掃描鍛件，得到鍛件的截面面積。

利用UG交互式造型時，可以很方便地用Anal2ysis菜單里面的“Areausingfaces”來計(jì)算一個橫截面的面積，但是我們需要的是一系列橫截面面積，而在UGAPI函數(shù)里面沒有和“Areausingfaces”相對應(yīng)的函數(shù)來直接計(jì)算一個face的面積，所以只能間接求出。本模塊采取的方法是，用一個參考平面datumplane和鍛件實(shí)體solidbody相交，返回交線(可能是多個環(huán)形的曲線)，利用交線生成相應(yīng)的boundedplane(可能是多個)，然后求出所有bound2edplane的面積即為所需要的橫截面面積。

3.應(yīng)用實(shí)例

利用本系統(tǒng)完成了谷城車橋有限公司的ZC1022前軸所需要的全部鍛模設(shè)計(jì)，取得了良好效果。