【文章內(nèi)容簡介】 切割等數(shù)控加工工藝，從而大大 的 加快了設計與加工的速度、降低 了 生產(chǎn)成本并提高了產(chǎn)品質(zhì)量。 [11] PRO/ENGINEER 采用技術(shù)指標化設計、基于特征等 來 實現(xiàn)模型化系統(tǒng)，工程設計人員采用具有智能特征等基于特征等功能區(qū)生成模型，如腔、殼、倒角及 圓角，工程 設計人員 可以隨意勾畫草圖，輕易改變模型。 PRO/ENGINEER系統(tǒng)用戶界面簡潔，概念清晰，符合工程人員等設計思想與習慣，整個系統(tǒng)建立在統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫上，具有完整而統(tǒng)一的模型。 由于具有強大而完美的功能 ， PRO/ENGINEER 幾乎成為三維 CAD/CAM 領域的一面旗幟和標準。它在國外大學院校里已經(jīng)成為學習工程類專業(yè)必修的課程，也成為工程技術(shù)人員必備的技術(shù)。 隨著我國加入 WTO，一場新的工業(yè)設計領域的技術(shù)革命業(yè)已興起，作為提高生產(chǎn)率和競爭力的有效手段， PRO/ENGINEER 也正在國內(nèi)形成一個廣泛應用的熱潮。 Pro/ENGINEER NC 加工操作流程 利用 Pro/NC加工模塊來實現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)控加工的基本過程與實際加工 過程基本 上 相似 。首先，利用計算機輔助設計將零件的幾何圖形繪制到計算機中 形成零件的圖形文件，然后調(diào)用 Pro/NC 加工模塊進行刀具 路徑 處理，由計算機自動對零件加工軌跡進行計算和數(shù)學處理，從而生成刀位數(shù)據(jù)文件，然后經(jīng)過相應的后置處理自動生成數(shù)控加工代碼，并在計算機上動態(tài)模擬刀具的加工軌跡。流程圖 13如下： [14] 華中科技大學文華學院畢業(yè) 設計（論文） 7 圖 13 Pro/NC數(shù)控 加工工藝過程 （ 1）創(chuàng)建制造模型 在進行 Pro/NC 加工時，必須先設定制造模型，然后在此基礎上設定加工參數(shù)，并生成 正確的刀具路徑。一個完整的制造模型一般包含參照模型和工件模型兩部分。其中參照模型是必須的， 但 工件模型是可選的。 （ 2）設置加工操作環(huán)境 Pro/NC 加工模塊可以對實際的加工操作環(huán)境進行模擬。在模擬之前，必須先設置相應的參數(shù)，如工藝操作名稱、加工機床、刀具、夾具、加工坐標系、加工安全退刀曲面等，這些參數(shù)稱 之 為加工環(huán)境參數(shù)。 （ 3）定義 NC 序列 Pro/NC 加工模塊提供了 十 多種加工方法，為相應這些不 同的加工方法，在 Pro/NC加工模塊中可通過 NC序列對刀具路徑進行設置。加工過程中的主要參數(shù)都是在 NC序列中 進行 設置的。 （ 4）生成刀具路徑數(shù)據(jù)文件 刀具路徑也稱刀具軌跡，由多個刀位點連接組成。當加工操作環(huán)境、 NC序列設置完成后，接下來的操作就是利用這些設置產(chǎn)生刀位數(shù)據(jù)文件。系統(tǒng)產(chǎn)生的刀位數(shù)據(jù)文件經(jīng)過后置處理后，會成為能驅(qū)動數(shù)控機床運動的數(shù)控程序。 （ 5）刀具路徑檢測 對產(chǎn)生的刀具路徑，可通過“屏幕顯示”功能，對刀具路徑進行播放，或通過“過切檢測”功能，對刀具路徑進行檢測，如果檢測有誤，可對加工操作環(huán)境、 NC 序列進行參照模型 工件模型 制造模型 加工工藝設計 刀具選擇 機床選擇 設置加工操作環(huán)境 定義機床類型、參數(shù) 定義夾具類型、參數(shù) 設置設計 NC 加工序列 生 成刀具路徑 模擬、檢驗刀具路徑 后置處理 NC 代碼 定義后置處理 定義退刀面 定義加工幾何體 設置加工刀具參數(shù) 設置加工工藝參數(shù) 驅(qū)動數(shù)控機床加工 華中科技大學文華學院畢業(yè) 設計（論文） 8 編輯修改，直 到 刀具路徑完全合理。 （ 6）后置處理 在建立起加工模型并設置 好 各項加工參數(shù)后，系統(tǒng)先生成的是刀位（ CL）數(shù)據(jù)文件。這是一種 ASCII 格式的數(shù)據(jù)文件， 但 這種文件不能直接驅(qū)動數(shù)控機床進行加工。所以要對數(shù)據(jù)文件進行后置處理，將其轉(zhuǎn)化成指定數(shù)控機床能夠執(zhí)行的數(shù)控程序。 華中科技大學文華學院畢業(yè) 設計（論文） 9 2 減速器上箱蓋 工藝分析 零件的數(shù)控加工工藝分析是編制數(shù)控程序中最重要 但 又極其復雜的環(huán)節(jié)，也是數(shù)控加工工藝方案設計的核心工作，必須在數(shù)控加工方案制定前完成。零件工藝性分析也是數(shù) 控 加工 規(guī)劃的第一步，在此基礎上，方可確定零件數(shù)控加工所需的數(shù)控機床、加工刀具、工藝裝備、切削用量、數(shù)控加工工藝路線，從而獲得最佳的加工工藝方案，最終滿足零件工程圖紙和有關技術(shù)文件 中 的要求。 [17] 減速器上箱蓋 二維工程 圖 和 主要尺寸 減速器上箱蓋 工程圖和主要尺寸如下圖 21和圖 22 所示， 減速器上箱蓋 表面較為復雜，為薄壁類 零件。有較多的螺紋孔和工藝部位，在加工過程中要選擇適當?shù)难b夾部位和定位基準才能保證最終 加工 零件的質(zhì)量。 圖 21 零件圖 華中科技大學文華學院畢業(yè) 設計（論文） 10 圖 22 毛坯圖 分析 減速器上箱蓋 圖樣 （ 1）加工內(nèi)容確定 加工內(nèi)容應該選擇在普通銑床上難以實現(xiàn)或者不能夠保證其加工精度要求或著在普通加工機床上加工成本較高的加工要素為內(nèi)容。該 減速器上箱蓋 用留有一定加工余量的鑄件作為毛坯，根據(jù)其工藝用途我們 可以分析其主要的加工內(nèi)容有：頂斜面的加 工 、底部分割面的加工、軸承孔的加工、底部溝槽曲面的加工、沉頭孔的加工、軸承孔側(cè)面螺孔加工 和 頂窺視蓋配合面螺孔加工。對于螺孔攻絲 這里 我們不作為數(shù)控加工的加工內(nèi)容。 （ 2）加工材料與技術(shù)要求 該 減速器上箱蓋 材料為 HT200 的毛坯鑄件， 鑄件材料具有一定的抗振性能，在減速器工作過 程中可有效的降低振動同時具有一定的強度，能夠滿足零件工件要求。毛坯的加工部位留有一定的加工余量來進行機械加工。加工前需要經(jīng)過時效處理來消除鑄件的內(nèi)應力以 保證尺寸 的 穩(wěn)定。 對于 減速器上箱蓋 的加工技術(shù)要求主要有以下的要求： 分割面的精度要求為 ，平面度為 ；頂斜面粗糙度為 Ra25；兩軸承孔精度要求均為 ，底部溝槽粗糙度為 R25；軸承孔兩側(cè)面的粗糙度均為 Ra25； 螺孔為 。 （ 3）工件坐標系的確定 工件坐標系（ Workpiece Coordinate System ）是固定于工件上 的笛卡爾坐標系，華中科技大學文華學院畢業(yè) 設計（論文） 11 是編程人員或計算基本內(nèi)容自動編程時用來確定刀具和程序起點的，也就是在我們實際加工中的對刀點，該坐標系的原點要根據(jù)零部件的具體情況來確定，但坐標軸的方向應與機床坐標系一致并且與之有確定的尺寸關系。經(jīng)過對零件圖的分析 得知 本 減速器上箱蓋 在加工過程中需要經(jīng)過五次裝夾才能完成所有加工內(nèi)容，所以要確定五個工件坐標系。 [2] 確定加工流程 加工流程 是把鑄件毛坯件經(jīng)過一步一步的加工切削直到得到滿足零件加工要求和精度要求的合格產(chǎn)品過程中的每一工序。在任一零件數(shù)控加工前都必須設計出一個符合工藝要求的加工 流程，它是所有加工的 精髓 所在。 在加工順序的選擇上，應按基面先行、先粗后精、先主后次、先面后孔的原則 來 確定。 同時應 在一次裝夾中盡可能的加工出較多的工件表面。除了上述的基本原則外，還要考慮單刀多位和多刀單工位的問題。本道工序由于每一工位上加工量較大 ,所用刀具較多 ,故采用多刀單工位的方法進行加工 ,也就是加工完一工位上的加工內(nèi)容后 ,再換下一工位繼續(xù)加工。 通過其工藝分析可以設計出此 減速器上箱蓋 的工藝路線及其主要切削過程路線如 圖 23和圖 24 所示： 圖 23 加工工藝路線 華中科技大學文華學院畢業(yè) 設計（論文） 12 圖 24 切削過程 確定裝夾方案 （ 1） 定位基準的選擇 在數(shù)控銑削中，應盡量讓零件在一次裝夾下完成大部分甚至全部表面的加工。對于復雜零件，可以將零件 本 身不需加工的表面作為定位基準。選擇定位基準時，是從保證工件加工精度要求出發(fā)的。因此，定位基準的選擇應先選擇精基準，再選擇粗基準。 [12] 1） 精基準的選擇原則 選擇精基準時，主要考慮如何減少加工誤差 ， 保證加工精度 ， 使工件安裝方便，并使零件的制造 成本 較為經(jīng)濟、 制造過程簡單 。具體選擇可遵循以下原則： ① 基準重合原則 ： 即選擇設計基準作為定位基準，以避免基 準不重合誤差。 ② 基準統(tǒng)一原則 ： 即盡可能選用統(tǒng)一的定位基準加工各個表面，以保證各表面間的位置精度。 ③ 自為基準原則 ： 當精加工某些重要表面時，常用其加工表面本身為定位基準?？梢蕴岣呒庸っ姹旧淼某叽绾托螤罹?，但不能提高加工面的位置精度。 ④ 互為基準原則 ： 對于有位置精度要求較高的表面，采用互為基準反復加工，更有利于精度的保證。 華中科技大學文華學院畢業(yè) 設計（論文） 13 ⑤ 保證工件定位準確、夾緊可靠、操作方便的原則。 2） 粗基準選擇原則 粗基準的選擇是否 合理 ,直接影響到各加工表面加工余量的分配，以及加工表面和不加工表面的相互位置關系。在具體選擇時應考慮下列原則： ① 選擇重要表面為粗基準 。 為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應選擇該表面為粗基準。所謂重要表面一般是工件上加工精度以及表面質(zhì)量要求較高的表面。 ② 選擇不加工表面為粗基準 。 為了保證加工 表 面與不加工 表 面間的位置要求，一般應選擇不加工 表 面為粗基準。如果工件上有多個不加工 表 面，則應選其中與加工 表 面位置要求較高的不加工 表 面為粗基準，以便保 證精度要求，使外形對稱等。 ③ 選擇加工余量最小的表面為粗基準 。 在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，如果零件上每個表面都要加工，則應選擇其中加工余量最小的表面為粗基準，以避免該表面在加工時因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件廢品。 ④ 作為粗基準的表面，應盡量平整，沒有澆口、冒口或飛邊等其他表面缺陷 ， 以使工件定位可靠，夾緊方便。 ⑤ 粗基準在同一尺寸方向上只能使用一次 ， 因為粗基準本身都是未經(jīng)機械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復使用將產(chǎn)生較大的誤差。 實際上，無論精基準還是粗基準的選擇，上述原 則都不 能 同時滿足，有時還是互相矛盾的。因此，在選擇時應該根據(jù)具體情況 分析，權(quán)衡利弊，保證其主要的要求。 [12] （ 2） 夾具的選擇 ① 一般夾具的選擇原則是：在單件生產(chǎn)中 應 盡可能采用通用夾具；批量生產(chǎn)時 應優(yōu)先考慮組合夾具，其次考慮可調(diào)夾具，最后考慮成組夾具和專用夾具。 ② 夾具要盡量開敞，夾緊元件的位置應盡量低，給刀具運動軌跡留有空間。 ③ 夾具在機床工作臺上的安裝位置應確保在主軸的行程范圍內(nèi)能使工件的加工內(nèi)容全部完成。 ④ 自動換刀和交換工作臺時不能與夾具或工件發(fā)生干涉。 因此， 通過工藝分析我們確定以下裝夾方案： 1）以分割面為裝夾基面，按線找正，用專用工裝（ B665）夾緊工件，銑頂斜面； 2）以加工頂斜面做定位基準，劃線找正，用專用工裝（ B665）裝夾工件，加工分割面、軸承孔 和 底部溝槽 ； 3）以分割面為基準并劃線找正 ， 用專用工裝裝夾分別銑軸承孔兩側(cè)面并鉆孔 ； 4）以分割面定位按位找正，用專用工裝（ Z3050）裝夾工件，鉆銑沉頭孔； 5）以分割面定位，用專用工裝（ Z3050）夾緊工件，鉆攻頂斜面上螺紋。 機床刀具和切削用量 的選擇 （ 1） 機床選擇 根據(jù)所確定的加工內(nèi)容，加工精度要求，尺寸要求以及現(xiàn)有機床我們 選 用三軸聯(lián)動華中科技大學文華學院畢業(yè) 設計（論文） 14 的華中數(shù)控加工中心 (HNC21M)進行加工。 加工中心是一種集銑床、鉆床和鏜床三種機床的功能于一體、具有多種工藝手段的數(shù)控機床。加工中心與普通數(shù)控機床的 區(qū)別 在于它能在一臺機床上完成由多臺機床才能完成的工作。加工中心最重要的特點是機床中設置有刀庫，刀庫中存放不同的加工刀具，在加工過程中根據(jù)程序可以自動選擇換刀。 [5] （ 2） 刀具的選擇 銑削是最常用的加工方法之一。銑刀 ， 是刀齒分布在旋轉(zhuǎn)表面上或端面上的多刃刀具，由于 參 加切削的齒數(shù)多、刀刃長，并能采用較高的切削速度，故生產(chǎn)率較高。銑刀加工范圍也很廣泛，可以加工平面、溝槽、螺旋表面、臺階和回轉(zhuǎn)體表面等，也可以加工齒輪、螺紋、花鍵軸及各種成型表面。 銑刀 缺點是：銑削是斷續(xù)切削，刀齒切入和切出都會產(chǎn)生振動沖擊；刀齒多，容屑和排屑條件 差；在切入階段，刀刃的刃口圓弧面推擠金屬，在已加工表面上滑動， 刀具磨損加劇，加工表面變粗糙。 根據(jù)零件圖以及刀具的性能我們編制出下面的刀具卡片如下表 1： [8] 表 1 數(shù)控刀具表 產(chǎn)品代號 減速器上箱蓋 零件名 稱 減速器上箱蓋 零件圖號 09 序號 刀號 刀具類型 加工表面 刀尖半 徑 備注 1 T01 Ф 20 莫氏錐柄硬質(zhì)合金立銑刀 頂斜面、下分割面、軸承孔側(cè)面 GB/— 1999 2 T02 Ф 50 直柄圓柱形硬質(zhì)合金球頭立銑刀 軸承孔弧形面 R25 JB/ 3 T03 Ф 4 直柄圓柱形硬質(zhì)合金球頭立銑刀 下溝槽斜面 R2 JB/ 4 T04 Ф 15 莫氏錐柄麻花鉆 Ф 15 孔 GB/ 5 T05 Ф 25 莫氏錐柄立銑刀 銑 ф 25 孔 GB/ 6 T06 Ф 6 直柄圓柱形球頭立銑刀 窺視蓋上孔和側(cè) 面孔 R3 JB/ 編制 審核 批準