吳金妹，彭 晗，王亞輝，王 娜

(華北水利水電學院，河南鄭州450045)

安裝底座是機器中的重要支撐部件，其主要作用是支撐，減少機器的直接接觸，提高機器的壽命.廣泛應用于金屬切削機床、電動機等機器中，其對于機械的運動、功能、作功與效率具有直接的制約作用，直接決定著機器的質量和壽命，而安裝底座的加工直接影響到機器的裝配以及精度要求.要適應瞬息萬變的市場要求，提高產品的質量，縮短生產周期，就必須采用先進的制造技術.筆者以安裝底座零件為例，實現在SolidCAM平臺下的安裝底座零件的虛擬制造，大大提高了零件的加工精度和生產效率，為生產設計縮短了周期，具有很好的社會效益.

1 零件的三維建模

安裝底座類零件的圖樣如圖1所示.

圖1 安裝座零件圖

已知零件材料為45鋼，毛坯為120 mm×80 mm ×20 mm，四面已經加工，該零件屬于板類槽型零件，結構簡單，幾何形狀規(guī)則.要求設計數控加工工藝方案，編制數控加工工序卡、數控銑刀具調整卡，并編寫零件的加工程序.下面利用Solidworks構建零件三維模型［2］.由于SolidCAM所有的建模功能模塊都是基于SolidWorks而開發(fā)的，所以安裝底座零件的建模是在Solidworks平臺下完成的.零件模型的三維建模過程首先從零件工程圖開始，分析零件的內部結構和外部輪廓，然后確定三維建模的方法和設計步驟.由圖1可知，零件模型的設計可通過實體造型方法完成，即在前視基準面繪制草圖，拉伸增料生成基本體，然后由基本體拉伸除料生成槽，即可快速完成零件實體模型，如圖2所示.

圖2 安裝座實體造型

2 零件工藝性分析

2.1 零件圖分析

安裝底座零件的毛坯為方形，且四面已經加工.圖紙分析主要包括零件輪廓形狀、尺寸精度、技術要求和定位基準等.從零件圖1可以看出，圖中尺寸精度和表面粗糙度要求較高的是2個安裝孔，在加工過程中應重點保證，應分粗、精加工，其余為一般精度加工［1］.

2.2 加工工藝方案

2.2.1 定位基準

在加工中心上加工工件時，工件定位應遵守6點定位原理.根據零件圖的具體分析，首先以上面為定位基準加工底面;然后，以底面和外圓定位，一次裝夾，將所有表面和輪廓全部加工完成，這樣就可以保證圖樣要求的尺寸精度［2］.

2.2.2 加工方法

零件的上表面為平面、槽，加工表面的最高標準工程等級為IT9，表面粗糙度為3.2，采用的加工手段為半精銑.

2.2.3 工藝路線

①按125 mm×85 mm×25 mm下料，各部分已經加工(普銑或粗磨).②在普通銑床先加工，留0.5 mm余量，在普通磨床加工到120 mm×80 mm×20 mm，標準公差等級IT10.③去毛刺.④根據圖樣在加工中心加工出要求的尺寸.⑤去毛刺.⑥檢驗.

3 編制數控加工工步

粗鉆φ12 mm的通孔，粗鉆選用的鉆頭直徑為φ11.6 mm，φ12H7硬質合金鉸刀;粗銑銑刀的直徑為高速鋼平底銑刀φ20 mm;粗銑零件的各個部分，精銑銑刀的直徑為高速鋼平底銑刀φ10 mm.材料為45鋼，機床設備是XH713A，采用夾具為機用平口虎鉗，其零件的數控加工工步見表1.

表1 安裝座的數控加工工步

4 SolidCAM的數控仿真步驟

4.1 刀具軌跡生成和G代碼輸出

啟動SolidCAM軟件，導入零件和毛坯模型，如圖 3 所示［3］.

零件的模型由幾何模型轉化為加工模型，然后進行數控加工的參數設置.毛坯的設定選用參照模型，尺寸與零件加工所用毛坯一致，隨后進行機床后置設置，選用或設定數控系統(tǒng)，確定編程格式，設置刀具參數.最后由SolidCAM軟件自動生成刀具加工軌跡，如圖4所示，經后置設置生成數控 G代碼程序.

圖3 導入零件

圖4 刀具路徑

4.2 數控仿真加工

SolidCAM軟件自動生成NC程序代碼之后，軟件要進行語法檢錯與譯碼，轉換成仿真模塊所接受的格式，然后刀具軌跡計算模塊計算刀具軌跡，驅動軟件實現仿真運動.同時控制刀具沿軌跡走刀，對毛坯切削的動態(tài)圖像顯示過程進行全方位的模擬仿真，如圖5所示，并對代碼進行反讀校驗.仿真過程中可以檢查刀柄干涉、快速移動過程中的干涉、刀具無切削刃部分的干涉情況;可以將切削余量用不同顏色區(qū)分表示，并把切削仿真結果與零件理論形狀進行比較［4］.

圖5 仿真加工效果圖

5 斯沃仿真軟件中的數控仿真加工

數控加工仿真軟件是利用計算機虛擬動畫技術來模擬實際機床的加工過程，用它驗證數控加工程序的可靠性，預測切削過程的正確性，減少工件的試切，提高生產效率.斯沃仿真軟件是目前大中專工程實訓應用最多的數控仿真軟件.所以選擇FANUCOIM數控銑床，安裝毛坯和刀具，進行機床回零操作，然后進行對刀，并把刀具偏置值輸入到G54坐標系中，最后把SolidCAM生成的NC代碼加載到斯沃數控加工仿真軟件里，這時選擇自動加工方式，再循環(huán)啟動就可以進行仿真加工了.圖6為在斯沃數控加工仿真軟件里進行仿真加工后的效果.

圖6 仿真加工結果

從零件的模擬加工可以看出，由SolidCAM模擬的刀具路徑正確，生成G代碼正確，在數控仿真軟件模擬零件的加工中，能形象地模擬出整個零件的加工過程，達到圖樣的尺寸精度要求，很好地實現了CAD/CAM一體化.

6 結語

結合Solidworks和SolidCAM軟件進行零件的建模和數控代碼的自動生成，能大大減少編程人員的工作量.通過仿真切削和刀具干涉檢查，執(zhí)行加工一次成功率很高，大幅度減少機床調試時間和程序的調試時間，既可以縮短零件生產周期，又可以確保零件表面質量和加工精度，提高工作效率，取得良好的經濟效益.

［1］吳克龍.Solidworks＆SolidCAM2009數控加工基礎與典型范例［M］.北京:電子工業(yè)出版社，2010.

［2］王亞輝，任保臣，王全貴.典型零件數控銑床/加工中心［M］.北京:機械工業(yè)出版社，2011.

［3］盧順杰.SolidCAM中文版計算機輔助加工教程［M］.北京:清華大學出版社，2010.

［4］郝一舒，呂程輝.基于SolidCAM的數控加工技術［J］.制造業(yè)自動化，2006(6):51－53.