【正文】 cluding parts of the process analysis, workpiece clamping scheme, parts of the process analysis, process, program design, the process of parts drawing analysis includes parts of the integrity and correctness, materials, technical requirements, construction technology and so on。1基于 Mastercam X5 棘輪零件三維設(shè)計及自動編程2【摘要】本文主要闡述棘輪零件的三維造型及數(shù)控加工，內(nèi)容包括零件圖的工藝分析、工件的裝夾方案、零件的加工工藝分析、工藝流程、程序設(shè)計等，其中零件圖的工藝分析包括零件圖的完整性及正確性、材料、技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)工藝性等方面的分析；裝夾方案包括毛坯的選擇、機(jī)床的選擇、夾具的選擇；加工工藝分析包括加工順序的安排、刀具的選擇、切削用量的選擇等等。這些都是零件加工的重要組成部分，要使零件的加工精度，效率得到提高，就必須先對零件進(jìn)行分析，確定好正確的工藝流程，使用 Mastercam 軟件對零件進(jìn)行三維造型和數(shù)控加工，充分發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的高精度，高效率的特性。 the clamping scheme includes the choice of blank, the choice of machine tools, jig choice。數(shù)控技術(shù)是數(shù)字程序控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)自動工作的技術(shù)。隨著計算機(jī)、自動控制技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人以及各類機(jī)電一體化設(shè)備上。隨著改革開放深入發(fā)展，全國特別是國有大中型企業(yè)級三資企業(yè)，在生產(chǎn)中都廣泛的應(yīng)用了數(shù)控加工技術(shù)和計算機(jī)輔助加工技術(shù)。隨著民營經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，我國沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)（廣東、浙江、山東）地區(qū)，數(shù)控人才更是供不應(yīng)求。要成為合格的數(shù)控編程員需具備有以下技能：（1）熟練掌握數(shù)控加工工藝知識和數(shù)控機(jī)床的操作；（2）熟練掌握機(jī)械設(shè)計和制造專業(yè)知識；（3）掌握計算機(jī)制圖 cad/cam 軟件。數(shù)控加工是根據(jù)被加工零件的圖樣和工藝要求，編制成以數(shù)碼表示的程序輸入到機(jī)床的數(shù)控裝置中，以控制工件歸隊運(yùn)動，使之加工出合格零件的方法。1948 年美國帕森斯公司接受美國空軍委托，研制飛機(jī)螺旋槳葉片輪廓樣板的加工設(shè)備。1949 年，該公司在美國麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)研究室的協(xié)助下，開始數(shù)控機(jī)床研究，并于 1952 年試制成功第一臺三坐標(biāo)數(shù)控銑床，揭開了數(shù)控技術(shù)的序幕。數(shù)控機(jī)床是數(shù)控加工的硬件基礎(chǔ)，其性能對加工效率、精度等方面有決定性的影響。零件加工程序的編制是實(shí)現(xiàn)數(shù)控加工的重要環(huán)節(jié)，對于產(chǎn)品質(zhì)量的控制有著重要的作用。以便充分發(fā)揮6數(shù)控機(jī)床的性能，獲得更高的加工效率和質(zhì)量。努力發(fā)展數(shù)控加工技術(shù)，向著更高層次的自動化、柔性化、敏捷化、網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化制造方向推進(jìn)，是當(dāng)前機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展方向。在數(shù)控機(jī)床中所占的比例比較大，在航空航天、汽車制造、一般機(jī)械制造加工和模具制造業(yè)中應(yīng)用非常廣泛。在加工中心上加工，其工序高度集中，一次裝夾即可加工出零件上大部分甚至全部表面，避免了工件多次裝夾所產(chǎn)生的裝夾誤差，因此，加工表加工中心面之間能獲得較高的相互位置精度。(2)精度穩(wěn)定。同時，沒有凸輪、靠模等硬件，省去了制造和使用中磨損等所造成的誤差，加上機(jī)床的位置補(bǔ)償功能和較高的定位精度和重復(fù)定位精度，加工出的零件尺寸一致性好。一次裝夾能完成較多表面的加工，減少了多次裝夾工件所需的輔助時間。(4)表面質(zhì)量好。(5)軟件適應(yīng)性大。7 本課題的主要任務(wù)給定樣圖如圖 所示。2 零件的三維造型設(shè)計 軟件的選擇選擇 MasterCAM X5 軟件進(jìn)行造型及編程。目前，在各種 CAD/CAM 軟件8中其裝機(jī)量居世界第一。其中設(shè)計模塊主要用于繪圖和加工零件造型；車削模塊主要用于生成車削加工刀具路徑；銑削模塊主要用于生成銑削加工的刀具路徑；線切割模塊主要用于生成電火花與線切割的加工路徑。Mastercam的銑削功能模塊（Mill）是在生產(chǎn)實(shí)踐中運(yùn)用得最多最廣泛的數(shù)控編程模塊。 零件的三維造型設(shè)計 繪制頂蓋（1）繪制草圖運(yùn)用曲線功能，繪制出頂蓋的草圖曲線如圖 所示。 最 終 得 到 如 圖 所 示 的 頂蓋 圖 形 。圖 切割草圖2）實(shí)體切割單擊“擠出實(shí)體”工具，然后拾取上圖中左側(cè)的曲線，在彈出的對話框中設(shè)置如圖 所示參數(shù)。10圖 參數(shù)設(shè)置圖 三維實(shí)體 底座的繪制（1）繪制草圖運(yùn)用曲線功能，繪制出如圖 所示的草圖。 最 終得 到 如 圖 所 示 的 底 座 圖 形 。選擇“布爾運(yùn)算結(jié)合”功能，分別拾取凸臺實(shí)體和底座實(shí)體，然后按下回車鍵，即可將兩實(shí)體合為一體。12圖 結(jié)合體 圓角的生成運(yùn)用“實(shí)體倒圓角” 、 “面與面倒圓角”等功能對外形進(jìn)行倒圓角，最后得到的三維實(shí)體如圖 所示。圖 參數(shù)設(shè)置13圖 抽殼后的實(shí)體 開口（1）繪制草圖按照樣圖中曲線，繪制出切開口的曲線，如圖 中內(nèi)側(cè)曲線所示。圖 切開口后的實(shí)體 六邊形凸臺的生成（1）草圖的繪制運(yùn)用曲線功能繪制出六邊形凸臺的曲線如圖 所示。15圖 六邊形凸臺繪制后的三維實(shí)體 孔的生成同理運(yùn)用擠出實(shí)體功能，最后得到的三維實(shí)體如圖 所示?；仡櫼陨系睦L制步驟，可以知道本次造型設(shè)計主要運(yùn)用 Mastercam 中的功能有：曲線、擠出實(shí)體、倒圓角、布爾運(yùn)算 結(jié)合等功能，總的來說該零件的造型比較簡單，適合初學(xué)者學(xué)16習(xí)。零件材料為 45鋼，單件生產(chǎn)，試運(yùn)用所學(xué)知識確定零件的數(shù)控加工工藝及程序的編制。零件無公差標(biāo)注要求，故只需要將產(chǎn)品外形加工到位即可，表面粗糙度控制在 。根據(jù)其零件的結(jié)構(gòu)特性，確定該零件的毛坯類型為型材，毛坯材料為 45 鋼，17毛坯尺寸為 544020mm。（2）精基準(zhǔn)的選擇：以型腔底部及側(cè)面為精基準(zhǔn)定位，銑凸臺，外形部位。第一次裝夾時，銑削零件的上下表面，控制尺寸 ，可直接采用虎鉗進(jìn)行裝夾；第二次裝夾時銑削型腔及鉆孔，此次裝夾也可直接采用虎鉗裝夾；第三次裝夾時銑削凸臺及外輪廓，此次裝夾需要設(shè)計專用夾具進(jìn)行裝夾方能完成。工序 2：銑上下表面，控制尺寸 。 工步 1：開粗； 工步 2：半精加工壁邊及型腔內(nèi)的六邊形凸臺輪廓； 工步 3：精加工腔底及六邊形凸臺表面； 工步 4：精加工壁邊及半精加工型腔喇叭錐面； 工步 5：精修六邊形凸臺輪廓； 工步 6：精加工喇叭錐面； 工步 7：鉆中心孔； 工步 8：鉆底孔； 工步 9：鉸孔；工序 4：銑凸臺及外形。工序 6：檢驗(yàn)。表 數(shù)控加工刀具卡片工序號刀具編號刀具規(guī)格名稱 數(shù)量 加工表面刀尖半徑/mmT01 Ф16 圓鼻刀 1 開粗 T02 Ф4 圓鼻刀 1半精加工壁邊及型腔內(nèi)的六邊形凸臺輪廓T03 Ф6 平底刀 1 精加工腔底及六邊形凸臺表面T04 Ф2 圓鼻刀 1精加工壁邊及半精加工型腔喇叭錐面T05 Ф1 平底刀 1 精修六邊形凸臺輪廓T06 Ф2 球刀 1 精加工喇叭錐面 1T07 Ф3 中心鉆 1 鉆中心孔T08 麻花鉆 1 鉆底孔3T09 Ф8 鉸刀 1 鉸孔T01 Ф16 圓鼻刀 1 開粗 T02 Ф3 平底刀 1 精加工外輪廓及交接面T03 Ф2 球刀 1 精加工凸臺及圓角4T04 Ф6 圓鼻刀 1 半精加工凸臺輪廓 切削用量的選擇銑削用量的選擇原則是：“在保證加工質(zhì)量的前提下，充分發(fā)揮機(jī)床工作效能和刀具切削性能” 。（1）銑削深度 ap 和銑削寬度 ac 的選擇對于端銑刀，選擇吃刀量的原則是：當(dāng)加工余量≤8mm，且工藝系統(tǒng)剛度大，機(jī)床功率足夠時，留出半精銑余量 ~2mm 以后，應(yīng)盡可能一次去除多余余量；當(dāng)余量＞8mm 時，可分兩次或多次走刀。（2）進(jìn)給量的選擇每齒進(jìn)給量 fz 是衡量銑削加工效率水平的重要指標(biāo)。表 　每齒進(jìn)給量 fz 的推薦值 mm/z硬質(zhì)合金 高速鋼工件材料工件硬度HBS 面銑刀 三面刃銑刀圓柱銑刀 立銑刀 面銑刀三面刃銑刀低碳鋼150150～200～～～～～～～～～～～～中、高碳鋼120～180180～220220～300～～～～～～～～～～～～～～～～～～鋁鎂合金 95～100 ～～0～ — ～ ～注：表中小值用于精銑，大值用于粗銑(3)銑削速度 vc 的確定銑削速度的確定可查銑削用量手冊，如《機(jī)械加工工藝手冊》第 l 卷等綜上所述，該零件的銑削用量請查看數(shù)控加工工序卡。通過對該零件的工藝規(guī)程設(shè)計，使我對數(shù)控加工工藝課程有了更進(jìn)一步的了解，能夠懂得如何對所加工零件在做好加工前的準(zhǔn)備工作，即工藝規(guī)程設(shè)計。因在做凹圓弧曲面加工時需要用到。 圖 加工曲面及輔助線 毛坯的設(shè)置22在進(jìn)行刀具軌跡生成之前，需要先設(shè)置好所加工的機(jī)床、加工的毛坯、刀具等等。（2）加工毛坯設(shè)置好機(jī)床以后，將在軟件的操作管理面板中的看到如圖 所示界面。 刀具的設(shè)置選擇“刀具路徑”→“刀具管理器” ，將得到如圖 所示的對話框，然后我們將第 3 章中的刀具依次添加到刀具管理器當(dāng)中。圖 平面加工參數(shù)設(shè)置圖 粗加工挖槽加工參數(shù)設(shè)置（2）單擊【曲面加工參數(shù)】 ，設(shè)置加工余量為 。24（4）單擊【挖槽參數(shù)】 ，設(shè)置如圖 所示參數(shù)。圖 開粗刀具路徑 工步 2 半精加工壁邊及六邊形凸臺輪廓的刀路設(shè)計（1）單擊【刀具路徑】→【曲面粗加工】→【粗加工等高外形加工】 ，拾取如圖 所示曲面作為加工面，拾取如圖 所示曲面作為干澀面，按下回車鍵，確認(rèn)選擇，單擊√確認(rèn)選擇，將跳出如圖 所示的等高外形刀具路徑參數(shù)設(shè)置界面，在界面中，首先選擇第 2 把 4mm 的圓鼻刀，將其“進(jìn)給速率”設(shè)置為 1200，主軸轉(zhuǎn)速 3800，下刀速率