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摘要：在综合分析DACF34.01产品的结构和成型质量及模具制造成本的基础上，论述了模型的建立、工艺设计分析和模具设计的过程，CAD数型保证了产品及模具设计与造的一致性，体现了CAD/CAM数字一体化。
关键词：DACF34.01：模具设计；三维CAD造型；数控加工
前言
DACF34.01产品是一种汽车轮毂轴承，它主要的作用是承重和为汽车轮毂的转动提供精确引导，它即承受轴向载荷又承受径向载荷，是一个非常重要的零部件。与传统的由两套圆锥滚子轴承或球轴承组成的车轮轴承相比。轮毂轴承是在标准角接触球轴承和圆锥滚子轴承的基础上发展起来的，它将两套轴承做为一体，具有组装性能好、可省略游隙调整、重量轻、结构
紧奏、载荷容量大、为密封轴承可事先装入润滑脂、省略外部轮毂密封及免于维修等优点，已广泛用于轿车中。下面说明轮毂轴承锻件模具的设计过程。
1锻件模型的建立
分析轮毂轴承了解其结构特点和技术要求。
轮毂轴承即承受轴向载荷又承受径向载荷，中间安装轴承部分要求最高，所以产品毛坯必须是锻件。工件三维造型时先使用旋转命令生成旋转体，通过拉伸等命令做出单个的加强筋板，因这些加强筋板是沿圆周均匀分布的，所以可以通过阵列命令，对刚做好的连接筋板进行圆周阵列操作，这样产品的3D模芯做好了。
完成产品的三维实体几何造型后，对几何模型要进行锻造工艺处理。加工面上添加加工余量：工件表面、外圆周单边为1.5mm，其余部位不加工，做出拔模斜度；拔模斜度取30；中间部分为2.5mm：拔模斜度为5～100，连皮厚度为8.5mm，冲孔直径为38mm：部分棱边倒圆角处理；对整个几何模型进行比例缩放1.015倍。
2工艺设计及分析
根据锻件图，非加工表面及～66mm处将在下模成型，分型面取在法.兰盘表面。锻件由计算重约1 75KG，高59ram，最大直径为Φ122.8，投影面积为87.87cm2汽车轮毂。
选择螺旋压力机的吨位的计算公式如下：
P=（64～73）F/q：
式中P——螺旋压力机吨位（KN）；
F——锻件连同飞边的投影面积（cm2）；
（64～73）——复杂锻件系数取73，简单件取64：
q——是一个变形系数，按螺旋压力机模锻中的行程和变形功可分为：
①锻件需要大的变形行程、变形量和变形功进行模锻时，q=0.9～1.1；
②锻件需要较小的变形行程和变形功进行模锻时q=1.3；
③锻件只需要很小的变形行程，但需要很大的变形力进行精压时q=1.6。
所以锻件所需压力P=73*87.87/1.3=4934（KN），接合我厂设备实际锻件将由J53-630T摩擦压力机成型。锻件成型按加热、镦粗、预锻、终锻、冲孔五个工步生产。
3模具设计
由锻件图知道锻件成型只需上下模就可以成型。分型面取在法兰盘处，因此上模较简单由旋转体组成，加工通过车床就能达到要求。下模由于成型非加工表面和四个加强筋，必须由车床和加工中心才能完成。所以模具设计时重点在结构和下模。考虑批量产品生产模具便于维修，下模中间做成活动结构，增加可更换的模芯形式。
锻造是一种借助工具或模具在冲击或压力作用下，对金属坯料施加外力，使其产生塑性变形，改变尺寸、形状及性能，用以制造机械零件或零件毛坯的成形加工方法。同时锻造也具有细化晶粒、致密组织，并可具有连贯的锻造流线，从而可以改善金属的力学性能及节省材料的优点。
根据模锻特点，模具结构有闭式和开式两种。开式模锻结构相对简单，但由于开式模锻生产时，在锻件周围会产生飞边，这样增加了材料消耗、降低了材料利用率、增加成本、增
大了锻造力。闭式模锻锻件即无飞边模锻，一般在锻造过程中上模与下模的间隙不变，坯料在四周封闭的模膛中成型，不产生横向飞边，少量的多余材料将形成纵向飞刺，飞刺在后续工序中除去。锻件几何形状、尺寸精度和表面质量最大限度地接近产品，省去了飞边，与开式模锻相比，闭式模锻可以大大提高金属材料的利用率。
下面是开式和闭式两种思路设计的锻模结构（上、下模和模芯）。
a.开式模锻（方案一）
b.闭式模锻（方案二）
通过上图比较，不难发现两种方案的优缺点。方案一的模具制造周期比后者的快一倍，下模在加工中心的加工难度降低，这为后续批量生产反应迅速提供便利，缺点是产品飞边多，锻件下料重量为1.9KG。方案二的模.具结构和装配精度高于前者，模具的制造周期和难易程度大于比方案一，但材料利用率高下料重量为1.75KG，比前者节约材料8%。最后模具在方案一的基础上修改为闭式模锻，这样就体现了闭式模锻材料利用率高、节省生产工序、减少能源消耗等优点，具体见下图。
4模具的加工
由上图可知上模为旋转体用数控车加工即可保证技术要求。下模的曲面型腔部分将在加工中心加工，旋转体部分在数控车完成。现在具体说明下模在加工中心加工的工艺。
下模是用旧模改造而成，模具硬度HRC=55，模具加工工艺如下：
T1 H1 D63R0.8铣分型面，深度ap=0.2～0.25mm，加工余量=0.00，S900 F350
T2 H2 D10R0.3型腔开粗，深度ap=0.2～0.3mm，加工余量=0.05，$2000 F1600
T3 H3 D6R0.3型腔二次开粗，深度ap=0.10～0.15mm，加工余量=0.05，S2800 F2200
T4 H4 R3曲面加工，深度ap=0.05mm，加工余量=0.0，S3500F2300
T5 H5 R2.5曲面清角，深度ap=0.06mm，加工余量=0.02，S3800F1800
T6 H6 D0.1A25°曲面刻字加工，深度ap=0.03mm，加工余量=0.0，S6000 F600
5结论
运用CAD技术手段进行模具开发，优化了设计工艺，缩短了开发周期。模具CAD过程中所产生的准确的高质量的数学模型（锻件模型），既是造型锻模所采用的参数实体，又是进行数控加工所采用的参数实体，这就从根本上保证了模具设计与制造的一致性，体现了CAD/CAM一体化的工艺方法，为CAM奠定了良好的基础。
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