【文章內(nèi)容簡介】 含了大量的電纜及管道布線、模具設(shè)計(jì)與分析等實(shí)用模塊，應(yīng)用范圍涉及航空航天、汽車、機(jī)械、數(shù)控（NC）加工以及電子等諸多領(lǐng)域。PTC公司提出了等單一數(shù)據(jù)庫、參數(shù)化、基于特征、全相關(guān)的概念，開發(fā)出來等第三代機(jī)CAD/CAE/CAM產(chǎn)品Pro/ENGINEER軟件能將設(shè)計(jì)至生產(chǎn)全過程集成到一起，讓所有用戶能夠同時(shí)進(jìn)行同一產(chǎn)品等設(shè)計(jì)制造工作，實(shí)現(xiàn)等并行工程。在PROEWILDFIRE ，為用戶進(jìn)行數(shù)控加工操作提供了一個(gè)完善的設(shè)計(jì)平臺，人們可以方便的在該模塊中模擬各種諸如銑削、鉆削、車削、線切割等數(shù)控加工工藝，從而大大的加快了設(shè)計(jì)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(biāo)化設(shè)計(jì)、基于特征等來實(shí)現(xiàn)模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(shè)計(jì)思想與習(xí)慣，整個(gè)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(qiáng)大而完美的功能，PRO/ENGINEER幾乎成為三維CAD/CAM領(lǐng)域的一面旗幟和標(biāo)準(zhǔn)。它在國外大學(xué)院校里已經(jīng)成為學(xué)習(xí)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(shè)計(jì)領(lǐng)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(gè)廣泛應(yīng)用的熱潮。 Pro/ENGINEER NC 加工操作流程利用Pro/NC加工模塊來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品數(shù)控加工的基本過程與實(shí)際加工過程基本上相似。首先，利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)將零件的幾何圖形繪制到計(jì)算機(jī)中形成零件的圖形文件，然后調(diào)用Pro/NC加工模塊進(jìn)行刀具路徑處理，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)對零件加工軌跡進(jìn)行計(jì)算和數(shù)學(xué)處理，從而生成刀位數(shù)據(jù)文件，然后經(jīng)過相應(yīng)的后置處理自動(dòng)生成數(shù)控加工代碼，并在計(jì)算機(jī)上動(dòng)態(tài)模擬刀具的加工軌跡。流程圖13如下：[14]參照模型工件模型制造模型加工工藝設(shè)計(jì)刀具選擇機(jī)床選擇設(shè)置加工操作環(huán)境定義機(jī)床類型、參數(shù)定義夾具類型、參數(shù)設(shè)置設(shè)計(jì)NC加工序列生成刀具路徑模擬、檢驗(yàn)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(shè)置加工刀具參數(shù)設(shè)置加工工藝參數(shù)驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床加工圖13 Pro/NC數(shù)控加工工藝過程（1）創(chuàng)建制造模型在進(jìn)行Pro/NC加工時(shí)，必須先設(shè)定制造模型，然后在此基礎(chǔ)上設(shè)定加工參數(shù)，并生成正確的刀具路徑。一個(gè)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(shè)置加工操作環(huán)境Pro/NC加工模塊可以對實(shí)際的加工操作環(huán)境進(jìn)行模擬。在模擬之前，必須先設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，如工藝操作名稱、加工機(jī)床、刀具、夾具、加工坐標(biāo)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(yīng)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(jìn)行設(shè)置。加工過程中的主要參數(shù)都是在NC序列中進(jìn)行設(shè)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(gè)刀位點(diǎn)連接組成。當(dāng)加工操作環(huán)境、NC序列設(shè)置完成后，接下來的操作就是利用這些設(shè)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(dòng)數(shù)控機(jī)床運(yùn)動(dòng)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(jìn)行播放，或通過“過切檢測”功能，對刀具路徑進(jìn)行檢測，如果檢測有誤，可對加工操作環(huán)境、NC序列進(jìn)行編輯修改，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(shè)置好各項(xiàng)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(dòng)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行加工。所以要對數(shù)據(jù)文件進(jìn)行后置處理，將其轉(zhuǎn)化成指定數(shù)控機(jī)床能夠執(zhí)行的數(shù)控程序。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(fù)雜的環(huán)節(jié)，也是數(shù)控加工工藝方案設(shè)計(jì)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(chǔ)上，方可確定零件數(shù)控加工所需的數(shù)控機(jī)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(guān)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(fù)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(dāng)?shù)难b夾部位和定位基準(zhǔn)才能保證最終加工零件的質(zhì)量。圖 21 零件圖圖 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(yīng)該選擇在普通銑床上難以實(shí)現(xiàn)或者不能夠保證其加工精度要求或著在普通加工機(jī)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(dòng)同時(shí)具有一定的強(qiáng)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(jìn)行機(jī)械加工。加工前需要經(jīng)過時(shí)效處理來消除鑄件的內(nèi)應(yīng)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：，；頂斜面粗糙度為Ra25；，底部溝槽粗糙度為R25；軸承孔兩側(cè)面的粗糙度均為Ra25；。（3）工件坐標(biāo)系的確定工件坐標(biāo)系（ Workpiece Coordinate System ）是固定于工件上的笛卡爾坐標(biāo)系，是編程人員或計(jì)算基本內(nèi)容自動(dòng)編程時(shí)用來確定刀具和程序起點(diǎn)的，也就是在我們實(shí)際加工中的對刀點(diǎn)，該坐標(biāo)系的原點(diǎn)要根據(jù)零部件的具體情況來確定，但坐標(biāo)軸的方向應(yīng)與機(jī)床坐標(biāo)系一致并且與之有確定的尺寸關(guān)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(gè)工件坐標(biāo)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(shè)計(jì)出一個(gè)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(yīng)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(shí)應(yīng)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(jìn)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(shè)計(jì)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 加工工藝路線圖 24 切削過程 確定裝夾方案（1）定位基準(zhǔn)的選擇在數(shù)控銑削中，應(yīng)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(fù)雜零件，可以將零件本身不需加工的表面作為定位基準(zhǔn)。選擇定位基準(zhǔn)時(shí)，是從保證工件加工精度要求出發(fā)的。因此，定位基準(zhǔn)的選擇應(yīng)先選擇精基準(zhǔn)，再選擇粗基準(zhǔn)。[12]1）精基準(zhǔn)的選擇原則選擇精基準(zhǔn)時(shí)，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(jì)、制造過程簡單。具體選擇可遵循以下原則：① 基準(zhǔn)重合原則：即選擇設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，以避免基準(zhǔn)不重合誤差。② 基準(zhǔn)統(tǒng)一原則：即盡可能選用統(tǒng)一的定位基準(zhǔn)加工各個(gè)表面，以保證各表面間的位置精度。③ 自為基準(zhǔn)原則：當(dāng)精加工某些重要表面時(shí)，常用其加工表面本身為定位基準(zhǔn)?？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(zhǔn)原則：對于有位置精度要求較高的表面，采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工，更有利于精度的保證。⑤ 保證工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、操作方便的原則。2）粗基準(zhǔn)選擇原則粗基準(zhǔn)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(guān)系。在具體選擇時(shí)應(yīng)考慮下列原則：① 選擇重要表面為粗基準(zhǔn)。為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應(yīng)選擇該表面為粗基準(zhǔn)。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(zhǔn)。為了保證加工表面與不加工表面間的位置要求，一般應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。如果工件上有多個(gè)不加工表面，則應(yīng)選其中與加工表面位置要求較高的不加工表面為粗基準(zhǔn)，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(zhǔn)。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(gè)表面都要加工，則應(yīng)選擇其中加工余量最小的表面為粗基準(zhǔn)，以避免該表面在加工時(shí)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(zhǔn)的表面，應(yīng)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(zhǔn)在同一尺寸方向上只能使用一次，因?yàn)榇只鶞?zhǔn)本身都是未經(jīng)機(jī)械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復(fù)使用將產(chǎn)生較大的誤差。實(shí)際上，無論精基準(zhǔn)還是粗基準(zhǔn)的選擇，上述原則都不能同時(shí)滿足，有時(shí)還是互相矛盾的。因此，在選擇時(shí)應(yīng)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(yīng)盡可能采用通用夾具；批量生產(chǎn)時(shí)應(yīng)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(yīng)盡量低，給刀具運(yùn)動(dòng)軌跡留有空間。③ 夾具在機(jī)床工作臺上的安裝位置應(yīng)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(dòng)換刀和交換工作臺時(shí)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(zhǔn)，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(zhǔn)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(jī)床刀具和切削用量的選擇（1）機(jī)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(jī)床我們選用三軸聯(lián)動(dòng)的華中數(shù)控加工中心(HNC21M)進(jìn)行加工。加工中心是一種集銑床、鉆床和鏜床三種機(jī)床的功能于一體、具有多種工藝手段的數(shù)控機(jī)床。加工中心與普通數(shù)控機(jī)床的區(qū)別在于它能在一臺機(jī)床上完成由多臺機(jī)床才能完成的工作。加工中心最重要的特點(diǎn)是機(jī)床中設(shè)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(dòng)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(diǎn)是：銑削是斷續(xù)切削，刀齒切入和切出都會產(chǎn)生振動(dòng)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(dòng)，刀具磨損加劇，加工表面變粗糙。