支撑座论文

锻造支撑座CAD/CAM050000河北中国南车集团石家庄车辆厂李志勇摘要：应用参数化设计软件Solidworks进行锻造支撑座三维造型，并进行锻造模具设计、分析和装配检验。应用广泛使用的Mastercam进行模具数控加工。应用CAD/CAM技术进行三维模具设计缩短了模具设计、制造的周期,降低了开发费用，体现了高新技术的巨大作用。关键词：锻造支撑座;Solidworks;Mastercam;CAD/CAM0引言随着铁路实施货车“提速重载”战略，对车辆及主要受力零部件进行大规模升级换代，许多铸件由于固有的工艺缺陷已不能满足提速和重载条件下的安全运行要求。在转8型转向架改造过程中，铸造支撑座被要求改为锻造生产。采用CAD/CAM软件进行锻模三维设计和制造，与以前的二维CAD系统相比，具有无可比拟的优势：⑴三维造型展现了锻件和模具的真实形状，一次性设计合理性强，而且数据共享，避免了CAM重新造型，避免了浪费人力、物力，制造周期长的缺点，符合现代快速制造业发展的形势。⑵强大的辅助设计手段和装配功能可以准确计算质量、体积、截面积、重心等，进而设计出制坯、预锻模具型腔和装配模具。1支撑座CAD1.1支撑座的技术特点及工艺图1左右支撑座支撑座为高筋薄壁结构，如图1所示，上部筋板高度尺寸为200mm，而宽度仅为12.7mm，底板面积约200mm×300mm，厚度仅为16mm，分模面为一曲面。因此，此产品特点是锻造工艺性差，由于设备能力的制约，所以无法采用左右支撑座合二为一连体锻造的工艺。为了能在现有设备上生产，我们采用单件锻造的工艺，通过增加锻件余量、倾斜锻件平衡水平错移力来改善产品工艺，取得了满意的效果。1.2锻件的三维造型传统锻件产品开发和模具设计是通过二维工程图来传达设计者的意图，模具制造靠工人消化图纸加工型腔，然后通过试模验证产品是否达到要求。这样，难以保证开发周期和质量，对形状简单的产品尚可，而支撑座锻件设计使用三维软件SolidWorks，采用参数化设计方法，利用其拉伸、曲线扫描、切除、变化圆角等实体造型功能，建立锻件支撑座的三维实体模型。如图2所示。图2支撑座锻件利用SolidWorks实体分析的功能具有准确性和快速性等特点，求得锻件的截面积、质量、体积、重心等参数，确定了打击重心，求得所需坯料直径，同时对锻件形状进行优化，即保证机加工不干涉的情况下求得锻件的最小尺寸，提高了材料利用率。2锻模CAD在锻件三维实体模型的基础上，利用SolidWorks对模具结构、工艺方案进行优化设计，缩短了开发时间，其工作流程如图3所示2.1建立锻模的前期准备在SolidWorks软件中进行分模，须先进行以下工作：①生成模体模型（Part）。②在装配体模块下，新建装配体(Assam)。将模体模型和锻件模型调入，确立装配关系。③在FeatureManager设计树中选择模体并进入编辑状态，然后插入型腔。④确定收缩率。⑤选择模具基体，然后派生零部件。在派生的零部件上进行分模。图3工作流程2.2分模分模时首先要确定锻件的分模线，分模线利用组合曲线、分割线编辑，根据分模线生成延展曲面，然后利用延展曲面分割零件。完成分割后，隐藏曲面。这就生成了上、下模具型腔。2.3飞边槽和平衡块的设计飞边槽由切除扫描功能完成。为了平衡错移力，模具需要增加平衡块，由凸台拉伸、斜度等功能完成设计。2.4模具的结构分析应用三维软件生成模具模型，并对模具结构进行分析，利用测量特性可以测量出模具的有效承击面积；利用装配特性检查上、下模具的干涉情况，模具型腔的错移等。通过分析，可以即时修改，并通过软件的关联功能使所做的修改，都会扩展到整个设计中，自动更新锻件、装配体、工程图等模块中所有2-D和3-D的尺寸与工程文件，这样就确保了数据的正确性，避免了反复修正。这种功能也正符合现代产业中同步工程计算机辅助设计(CAD)计算机辅助分析(CAE)计算机辅助制图结构分析锻件建模零件建模模具建模制图二维工程计算机辅助制造(CAM)制造数控代码(ConcurrentEngineering)的观念。2.5生成模具二维图纸SolidWorks软件的工程图模块是为二维工程图的创建和尺寸标注设计的。其功能强大全面方便，同时打开零件图和工程图，直接将锻件、模具等用鼠标拖放到工程图窗口中，就可以自动生成二维锻件、模具图纸。并可以生成剖视图等各种视图。视图完成后选中模型项目可以生成尺寸标注。并且二维图可以转换成后缀为.dxf、.dwg等多种格式，提供了很大的方便。3锻模CAMCAM软件采用MastercamV9.0软件，通过系统提供的PARASLD标准图形转换接口，把SolidWorks中生成的模具模型转换到Mastercam中编程加工。以下模为例，采用SurfaceRoughing-Pocket进行曲面粗加工，刀具采用Φ30平刀，采用SurfaceFinish-Contour进行曲面精加工，刀具采用Φ30R5平刀。选择Toolpaths-Operations-post生成后处理，将生成的NC码传输给加工机械。4结论锻造支撑座是基于CAD/CAM技术开发的具有高附加值的产品，是高新技术提升传统锻造产业的一个成功范例。它的成功开发，缩短了开发周期，降低了开发费用，体现了高新技术的巨大作用。参考文献1中国机械工程学会锻压学会.锻压手册(第一版).北京:机械工业出版社,19962唐家麟编著.SolidWorks2000中文版无障碍使用入门.北京:北京大学出版社,20013孙祖和编著.Mastercam设计和制造范例解析.北京:机械工业出版社，20034肖景容，等.模具计算机辅助设计与制造.北京:国防工业出版社,19905冯炳尧,等.模具设计与制造简明手册(第二版).上海:上海科学技术出版社,1998Abstract:ParametricsoftwareSolidworksisdesigned3Dofsupportshape.TheregularlyusedsoftwareofMastercamisusedtomanufacturethemold.TheCAD/CAMtechnologyisusedtodesigntheproductandmold,itreducethetimeandcost.Keywords:supportshape,solidworks,mastercam,CAD/CAM李志勇（1973～），男，工程师,石家庄车辆厂配件事业部技术部，050000，石家庄厂前街125号