吳金妹，彭晗，王亞輝，蔡麗

(華北水利水電學(xué)院，河南鄭州450011)

Pro/E 是集CAD/CAM 功能于一體的三維參數(shù)化集成軟件，在設(shè)計(jì)NC 加工程序的環(huán)節(jié)上，Pro/E 提供了功能強(qiáng)大的輔助工具——Pro/NC 模塊。在加工產(chǎn)品之前，可以利用Pro/NC 將產(chǎn)品的計(jì)算機(jī)幾何模型(CAD)與計(jì)算機(jī)輔助制造(CAM)相結(jié)合，配合NC 加工制造過程中所需要的各項(xiàng)加工參數(shù)及相應(yīng)的毛坯、刀具、夾具和機(jī)床，來完成各種零件的模擬加工制造工藝。所以基于Pro/E 軟件的CAM 模塊能夠識(shí)別CAD 模型的特征信息，從而實(shí)現(xiàn)了CAD、CAM 系統(tǒng)的集成化和NC 編程過程的自動(dòng)化。作者以泵體零件為例，實(shí)現(xiàn)了在Pro/NC 模塊下的數(shù)控仿真加工，實(shí)現(xiàn)了CAD/CAM 一體化。

1 泵體零件結(jié)構(gòu)和Pro/NC 的數(shù)控仿真加工

1.1 泵體零件結(jié)構(gòu)

泵體零件圖樣如圖1所示，工件材料為45 鋼，毛坯尺寸為105 mm×75 mm×25 mm。

1.2 零件圖工藝分析

零件尺寸如圖1所示，該零件的加工內(nèi)容包括上下表面、外輪廓、內(nèi)輪廓、圓弧槽和孔的加工，零件輪廓形狀與凸輪相似。圖中尺寸精度和表面粗糙度要求較高的是兩個(gè)定位孔，在加工過程中應(yīng)重點(diǎn)保證。兩個(gè)定位孔的表面粗糙度為3.2 μm，其他表面的表面粗糙度為6.3 μm。根據(jù)分析，泵體零件的所有表面都可以加工出來，經(jīng)濟(jì)性能良好。

圖1 泵體零件圖

1.3 確定裝夾方案

該零件采用平口虎鉗和工藝板兩種定位夾緊方式，銑外輪廓時(shí)采用工藝板裝夾，但銑內(nèi)輪廓、鉆孔時(shí)不能用工藝板裝夾，因?yàn)殂@通孔時(shí)刀具或鉆頭要觸及工藝板，因此銑內(nèi)輪廓、鉆孔應(yīng)采用平口虎鉗裝夾。壓板裝夾工件時(shí)，夾緊點(diǎn)要盡量接近支承點(diǎn)，避免把夾緊力加在無支撐的區(qū)域內(nèi)，平口虎鉗裝夾工件時(shí)，應(yīng)首先找正虎鉗固定鉗口，注意工件應(yīng)安裝在鉗口中間部位，工件被加工部位要高出鉗口，避免刀具與鉗口發(fā)生干涉，夾緊工件時(shí)注意工件上浮。

1.4 確定加工順序和走刀路線

先在普通銑床上銑削6 個(gè)面，保證尺寸102 mm×72 mm×22 mm，保證上下表面之間的厚度為22 mm，然后在數(shù)控銑床上加工內(nèi)外輪廓、孔和銑槽。上下表面、內(nèi)外輪廓采用粗銑→精銑;兩定位孔mm 采用鉆中心孔→鉆φ5.8 mm 孔→鉸φ6 mm 孔;φ7 mm 孔采用鉆中心孔→鉆φ7 mm 孔;銑圓弧槽采用鉆中心孔→鉆下刀孔→銑圓弧槽。

1.5 刀具的選擇

根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，共選用了9 把刀具，具體所選的刀具及加工表面見表1。

表1 刀具使用卡

1.6 選擇切削用量

銑削零件內(nèi)、外輪廓精加工時(shí)留0.01 mm 銑削余量，精鉸φ6+0.0120mm 兩個(gè)定位孔時(shí)留0.1 mm 鉸削余量。選擇主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度時(shí)，先查切削用量手冊(cè)，確定切削速度與每齒進(jìn)給量，然后計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度。

1.7 填寫數(shù)控加工工序卡

將各工步的加工內(nèi)容、所用刀具和切削用量填入表2 數(shù)控加工工序卡。

表2 數(shù)控加工工序卡

2 泵體零件的數(shù)控編程與仿真

2.1 泵體零件的刀具路徑模擬及數(shù)控編程

泵體零件的數(shù)控加工工藝卡片制好后，就可編寫零件的數(shù)控加工程序。泵體零件的外輪廓加工和孔加工比較簡單，采用的是手工編程，內(nèi)輪廓和圓弧槽采用的是自動(dòng)編程。采用“一面兩孔”定位方式，這里只討論圓弧槽與內(nèi)輪廓的加工，首先利用Pro/E 進(jìn)行零件的造型(見圖2)，完成整個(gè)加工過程的各個(gè)工序的序列設(shè)置后，然后利用Pro/ NC 功能模擬加工路徑(見圖3 和圖4)，完成模擬加工，導(dǎo)出數(shù)控機(jī)床所能接受的G 代碼(見圖5 和圖6)。

圖2 零件的造型

圖3 內(nèi)輪廓的刀具路徑

圖4 圓弧槽刀具路線

圖5 內(nèi)輪廓加工G 代碼

圖6 圓弧槽的部分G 代碼

2.2 斯沃仿真軟件中的數(shù)控仿真加工

確保刀具路徑正確以后，通過CL 數(shù)據(jù)可以利用檢測(cè)模塊模擬刀具的實(shí)際運(yùn)動(dòng)過程，觀察實(shí)際加工時(shí)的刀具切削狀況、預(yù)測(cè)誤差和檢查過切，以此可以進(jìn)一步修正加工操作設(shè)置，減少加工廢料的產(chǎn)生，避免加工錯(cuò)誤，達(dá)到制造流程最優(yōu)化的目的。最后可以把NC 代碼加載到斯沃?jǐn)?shù)控仿真軟件里進(jìn)行虛擬仿真加工，通過計(jì)算機(jī)動(dòng)畫直觀地模擬零件的加工過程。仿真加工后的效果圖如圖7所示。

圖7 仿真加工后效果圖

3 結(jié)束語

利用Pro/NC 模塊的功能，完成了泵體零件的數(shù)控加工仿真過程，手工編程和自動(dòng)編程的結(jié)合大大減少了工作量，省去了大量的計(jì)算;同時(shí)利用仿真加工和NC 檢測(cè)功能，幫助操作者發(fā)現(xiàn)不合適的刀具軌跡，及時(shí)做出調(diào)整和修正，提高了生產(chǎn)效率和程序的準(zhǔn)確性。

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