门超++崔喜贺++王文龙++宋劲松++张天旭++卞豪亮
摘 要：针对高压活动弯头体外形特殊，无法在滚道槽磨削加工中直接装夹、定位的问题，探索基于CAD/CAM技术的磨削夹具数字化设计、仿真及编程方法，实践证明，采用该方法可有效提高夹具的设计效率和加工质量。
关键词：磨削；夹具；CAD/CAM
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.254
1 引言
高压活动弯头体（以下简称“弯头体”）是高压活动弯头的重要组成部分，也是弯头中承受冲击载荷最大、工艺最复杂的零件，其材料为35CrMo，基本结构如图1所示，弯头体整体成对称状，两端各有一个接头，接头内部轴向设有两个滚道槽，由于弯头体外形特殊，无法直接装夹，滚刀槽的磨削工艺一直是一个难点，要想解决这一问题，就必须采用专用的磨削夹具，将弯头体安装在夹具中，并通过夹具准确定位在磨床上，实现滚道槽的顺利磨削[1]。
专用磨削夹具多数零件是非标准件，采用传统的机械设计与加工手段，设计效率低，加工质量不稳定，因此这里将探索基于CAD/CAM技术的夹具数字化设计与加工方法，以期高效、快捷的解决这一技术难题[2]。
2 夹具的设计
（1）磨削夹具的结构。根据图1所示的弯头体结构，结合M250磨床的结构特点，设计如图2所示的弯头体磨削夹具，因夹具结构复杂，非标准件数量多，限于篇幅，此處仅以压板为例，研究实现数字化设计与加工的工艺途径。（2）基于Creo的压板设计。Creo是美国PTC推出的新一代基于特征的参数化CAD/CAM软件，具有设计灵活、效率高的特点，能从根本上解决企业在CAD应用中面临的核心问题，从而真正将企业的创新能力发挥出来，为企业创造更多的价值。基于Creo的夹具体CAD模型如图3所示，压板CAD模型如图4所示。
3 夹具的数控仿真与编程
（1）基于MasterCAM X6的压板数控仿真。MasterCAM X6是美国CNC公司开发的新一代CAD/CAM旗舰产品，具有卓越的数控仿真与编程能力，结合Creo软件出色的设计功能，能极大的提高产品的设计开发效率，是一种新的CAD/CAM应用模式。MasterCAM X6提供了丰富的软件接口，通过汇入操作，可直接导入Creo文件，图5为导入的压板CAD模型。压板右侧的耳板轮廓可先期通过耳板专用夹具装夹，并在加工中心上完成外轮廓和内孔的加工。此处着重研究压板左侧定位曲面的数控仿真与编程，通过右侧耳板中心孔进行装夹定位，采用φ12立铣刀、φ6立铣刀和φ4球头铣刀分别进行粗加工、半精加工和精加工，刀具材料为硬质合金，工艺上分别采用等高外形粗加工、平行粗加工、等高外形精加工和浅平面精加工，仿真过程如图6所示。
（2）基于MasterCAM X6的压板数控编程。如仿真出现问题，可重新对程序进行编制，然后再次进行仿真，直到顺利完成仿真为止，当结果合理时，便可将刀具路径数据交由后置处理程序处理，输出指定数控系统的数控程序，此处以FANUC 0iM系统为例，生成的压板数控程序如图7所示。因数控加工仿真能模拟实际零件的加工过程，可有效避免各种加工事故，因而在CAM编程中具有不可替代的重要作用[3]。
4 结语
针对弯头体在滚道槽磨削中难以装夹、定位的问题，探索了基于CAD/CAM技术的磨削夹具数字化设计、仿真及编程方法，实践证明，该方法能有高效、快捷的解决磨削夹具设计与加工中的问题，对其它类型夹具开发具有一定的借鉴作用。
参考文献：
[1]孙加伟.基于UG的模具电极用通用夹具结构设计与研究[D].华南理工大学，2013.
[2]欧阳可良.数控加工专用夹具设计[D].广东工业大学，2012.
[3]周太平，康志成，夏翔.数控铣床与加工中心夹具设计[J].现代制造工程，2011（02）：91-95.
基金项目：2016年度承德市科技计划自筹经费项目“提高高压活动弯头体使用寿命的工艺研究”（201606A107）。
作者简介：门超（1977-），男，硕士，讲师，主要研究方向：机械设计制造及其自动化。endprint
