应用CAM 软件自动编程加工锻造铝合金车轮和制造模具

　　锻造铝合金轮毂是轿车的重要部件。锻造铝合金轮毂因其造型美观、质量轻、散热性好和力学性能高等特点，近些年备受欧、美国家青睐。铝合金锻造车轮是继传统的重力铸造、挤压铸造、低压铸造等铝合金车轮成型工艺后，国内铝合金车轮生产工艺领域的又一次全新变革。中信戴卡股份有限公司从欧美引进先进的全自动化锻造生产线，将传统的锻造工艺与现代先进成形设备完美结合，高效地生产高强度、高质量的锻造铝合金轮毂。

　　锻造铝合金轮毂工艺的特点是采用标准铝合金棒加工，通过施加正压力和斜向滚压力方式制出毛坯，再通过轴向模锻工艺锻造出轮辐及初步轮辋，然后旋压成形轮辋。这样通过摆动碾压、锻造、挤压等多种复合压力塑性变形工艺，促使铝合金材料内部组织均匀、紧密，形成良好的金属纤维流线组织，内在结构致密，力学强度更高。所生产轮毂的力学性能比常规低压铸造的要高18% 以上，材料可节约15%以上; 可以避免常规低压铸造的缺点。它是国际上较具竞争力的新技术，有较好的市场应用前景。由于锻造铝合金内在结构致密，力学强度更高的特点，这就给锻造铝合金产品加工和锻造模具加工提出了新的要求。本文针对上述特点要求提出新的加工方案。

1 、CAM 数控加工工艺原则

　　基准先行、先面后孔、先近后远、先粗加工后精加工; 先加工基准表面再加工其他表面; 先加工主要表面然后加工次要表面。而且在实际应用中一定要注意能用普通机床进行粗加工的部位，绝对不用数控加工，否则会浪费数控机床的工时和增加产品或模具的成本。

2 、运用CAM 自动编程软件的一般通用流程
 
　　(1) 用CAD 软件功能创建加工几何模型。

　　(2) 几何模型转化导入到CAM 软件中。

　　(3) 分析几何模型编制数控加工工艺，确定加工设备及数控加工系统。

　　(4) 运用软件CAM 功能，确定加工方式，创建刀具走刀路径。

　　(5) 生成的刀具轨迹进行模拟仿真，检查刀具路径是否正确、有无干涉、过切现象以便从新编程。

　　(6) 用数控系统匹配的后置处理，生成NC程序。

　　(7) 用传输设备将程序数据传入数控机床，进行首件加工验证。

　　(8) 首件进行检定，根据检测的数据对程序进行判定、评价，来修改和确定最终程序。

　　(9) 经检测零件加工尺寸全部合格后，方可进行批量生产。

3 、锻造铝合金车轮加工机床设备的特点和车削编程流程

　　锻造铝合金车轮加工机床设备的特点:

　　一种是一台单工位双刀塔立车、一台单工位单刀塔立车、一台加工中心三台机床设备布局作为一组机床，占地面积较大。

　　另一种是一台双工位双刀塔立车、一台加工中心两台机床设备布局作为一组机床，占地面积较小。由于双工位机床对两个工位定位要求较高，又由于双工位双刀塔立车主要为进口设备，成本较高。一般欧、美设备厂家在卖设备时都是连工艺带设备进行交钥匙工程，故而价格较高。应用Mastercam 软件数控车削编程的一般流程:设计加工零件→零件加工工艺分析( 确定加工路线) →设置坯料和夹具→车端面加工( 找齐端面)→粗车轮廓→精车轮廓( 达到要求表面粗糙度) →车槽→螺纹加工→切断工件→后处理生成G 代码→G代码传给机床。

　　Mastercam 数控车削锻造铝合金车轮编程具体过程如下:

　　(1) 进入CAM 软件选择加工机床类型。

　　(2) 启动刀具路径/选择“车削”。

　　(3) 输入新的NC 名称如“D0001”。

　　(4) 选定加工图形。粗、精车削一道锻造轮毂内外轮辋、背腔法兰和中心孔。

　　(5) 设置刀具加工路径参数选择刀具类型、主轴转速、进给率( 如图1) 。由于锻造铝合金热处理后韧性好、比较黏，因此加工时的主轴转速和进给率决定着锻造铝合金产品的加工效率和加工质量，我们通常将主轴转速定为1 500 r /min、进给率定为0． 4mm/r，能达到很好效果。

图1 设置刀具加工路径参数

　　(6) 设置进刀点、退刀点和机床原点。

　　(7) 设置如“车”参数、如步进量、X 和Y 方向预留量、切削方法、粗车方向/角度、刀具补正( 如图2、3) 。由于旋压和锻造后轮唇部位有过多多余不规则碾压硬飞边，工件在被加工时时常打碎刀片。经过多次试验，我们采取的办法是刀片在刚接触此部位时，刀片沿垂直切线方向进刀便很好地解决了问题。

　　(8) 定义刀具-刀片参数设置，如刀片型式、厚度、刀片材料和刀把参数设置。

　　(9) 重复上述过程粗、精车削二道锻造轮毂外轮辋、正面和冒口。

　　(10) 生成刀具仿真路径检查路径，然后执行后处理生成G 代码程序( 如图4) 。

图2 设置车参数

图3 刀片参数设置