斯太爾機(jī)油泵殼體零件模具CADCAM

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1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-----傾情為你奉上 目 錄 摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract…………………………………………………………………………… Ⅱ 第1章 緒論………………………………………………………………………………1 第2章　鑄造技術(shù)在斯太爾機(jī)油泵外殼中應(yīng)用…………………………………………2 2.1 現(xiàn)代鑄造技術(shù)的狀況及發(fā)展 ……………………………………………………2 2.2鑄造方法…………………………………………………………………………3 2.2.1砂型鑄造…………………………………………………………………3 2.2

2、.2手工造型…………………………………………………………………3 2.2.3合箱………………………………………………………………………4 2.3分型面的選擇……………………………………………………………………4 2.4模具設(shè)計(jì) …………………………………………………………………………5 第3章CAD/CAM在斯太爾機(jī)油泵外殼設(shè)計(jì)中的應(yīng)用………………………………7 3.1 CAD/CAM技術(shù)介紹……………………………………………………………7 3.1.1我國模具CAD/CAM的發(fā)展現(xiàn)狀………………………………………7 3.1.2模具CAD/CAM的發(fā)展趨勢…………………………………

3、…………8 3.2 UG軟件介紹……………………………………………………………9 3.3下模樣的建?！?1 第4章 數(shù)控加工…………………………………………………………………………16 4.1數(shù)控系統(tǒng)………………………………………………………………16 4.1.1數(shù)控系統(tǒng)的組成………………………………………………………16 4.1.2數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展…………………………………………………………17 4.2模樣材料與毛坯類型的選擇……………………………………………18 4.3刀具的選擇……………………………………………………………18 4

4、.3.1刀具的分類……………………………………………………………18 4.3.1刀具的特點(diǎn)……………………………………………………………19 4.4加工路線的擬定…………………………………………………………19 4.5基于MasterCAM油泵殼體下模樣的自動(dòng)編程………………………20 4.5.1 MasterCAM簡介………………………………………………………20 4.5.2油泵殼體下模樣加工方案……………………………………………21 4.5.3刀具路徑的生成………………………………………………………21 4.5.4刀具路徑的檢驗(yàn)………………………………………………………22

5、 4.5.5導(dǎo)出程序………………………………………………………………23 小結(jié)…………………………………………………………………………………………24 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………25 致謝…………………………………………………………………………………………26 附錄Ⅰ………………………………………………………………………………………27 附錄Ⅱ………………………………………………………………………………………28附錄Ⅲ………………………………………………………………………………………29 專心---專注---專業(yè) 斯太爾機(jī)油泵

6、殼體零件模具CAD/CAM 摘要：一輛汽車的性能的好壞，主要取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的性能的好壞，而一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能的好壞，則取決于機(jī)油泵的性能的好壞。隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷快速增長，對重型卡車的需求量越來越大，斯太爾機(jī)油泵是重型卡車發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，因此，對其的需求量也越來越大。目前，國內(nèi)斯太爾機(jī)油泵主要是以齒輪式機(jī)油泵為主。本次設(shè)計(jì)首先查閱資料，測繪實(shí)物得到斯太爾機(jī)油泵外殼的3D造型，然后根據(jù)3D造型設(shè)計(jì)出斯太爾機(jī)油泵外殼的砂型鑄造模具，最后對其中的下模具進(jìn)行數(shù)控加工編程。 關(guān)鍵詞：斯太爾機(jī)；齒輪式機(jī)油泵；砂型鑄造模具；數(shù)控編程 Steyr oil pump shell parts

7、 mould CAD/CAM Abstract： A car of the performance, depending on the engine performance is good or bad, and a engine performance is good or bad, depends on the performance of the oil pump. As China's economy has been growing fast, heavy trucks to the growing demand, steyr heavy-duty trucks oil pum

8、p is an important part of the engine, therefore, its demand too more and more big. At present, the domestic steyr oil pump is mainly by gear type machine oil give priority to. This design first check data and surveying and mapping real get oil pump shell steyr 3 D modeling, and then based on the 3 D

9、 modeling design steyr oil pump shell casting mould, finally to the mold on the nc programming. Keywords: Steyr machine; gear type oil pump; Sand casting mould; CNC programming 第1章　 緒 論 機(jī)油泵是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件，它的的作用就是把油底殼內(nèi)的機(jī)油輸送到發(fā)動(dòng)機(jī)每一個(gè)需要潤滑的部位，如果損壞了，就有可能出現(xiàn)異響，噪音，動(dòng)力衰減，如不及時(shí)處理，甚至拉缸、無法啟動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)徹底報(bào)廢！所

10、以說機(jī)油泵的性能，特別是制造性能的好壞直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。特別是客車和重型卡車的機(jī)油泵，轉(zhuǎn)速高、溫度高，因此對其制造質(zhì)量和工作性能要求都非常高。斯太爾機(jī)油泵是重型卡車發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，因此，對其的需求量也越來越大。目前，國內(nèi)斯太爾機(jī)油泵主要是以齒輪式機(jī)油泵為主。我國汽車機(jī)油泵的產(chǎn)品制造技術(shù)的技術(shù)門檻不高，低端產(chǎn)品市場競爭激烈，其研發(fā)與制造受制于產(chǎn)品的制造技術(shù)，正因如此，國內(nèi)斯太爾機(jī)油泵的研發(fā)和制造方面與發(fā)達(dá)國家相比還有一定的差距。 隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷快速增長，對重型卡車的需求量越來越大，開發(fā)一臺(tái)斯太爾機(jī)油泵，如果采用傳統(tǒng)的方法，周期長、成本高，但如果采用UG和MsterCAM，它可以代替

11、傳統(tǒng)方法對產(chǎn)品進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)、測試和加工，可以縮短開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率，改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量，是當(dāng)前模具企業(yè)優(yōu)先選擇的一種CAD/CAM相結(jié)合的產(chǎn)品研發(fā)方式。使用UG可以準(zhǔn)確創(chuàng)建模具分型面，合理拆分上、下模，快速生成成型零件，其模具設(shè)計(jì)效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法。而MasterCAM具有簡單易學(xué)、功能齊全以及所生成數(shù)控程序質(zhì)量好的特點(diǎn)。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)及我國汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)在汽車零部件毛坯設(shè)計(jì)制造領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，對斯太爾機(jī)油泵進(jìn)行模具設(shè)計(jì)與加工仿真，可以提前知道自己的設(shè)計(jì)合不合理，能不能在實(shí)體機(jī)床上進(jìn)行加工等，這樣能有效縮短斯太爾機(jī)油泵體模具的研發(fā)

12、周期，提高市場響應(yīng)速度，增強(qiáng)企業(yè)競爭力。 第2章　鑄造技術(shù)在斯太爾機(jī)油泵外殼中應(yīng)用 2.1　現(xiàn)代鑄造技術(shù)的狀況及發(fā)展 鑄造生產(chǎn)通常是指用熔融的合金材料制作產(chǎn)品的方法，將液態(tài)合金注入預(yù)先制備好的鑄型中使其冷卻、凝固，而獲得毛坯或零件，這種制造過程稱為鑄造生產(chǎn)，簡稱鑄造，所鑄出的產(chǎn)品稱為鑄件。大多數(shù)鑄件作為毛坯，需要經(jīng)過機(jī)械加工后才能成為各種機(jī)器零件；有的鑄件當(dāng)達(dá)到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求時(shí)，可作為成品或零件直接使用。 鑄造生產(chǎn)具有適用范圍廣、能采用的材料廣、具有一定的尺寸精度、成本低廉和綜合經(jīng)濟(jì)性能好等優(yōu)點(diǎn)。鑄件在一般機(jī)器中占總質(zhì)量的40%~80%，而制造的成本只占機(jī)器總

13、成本的25%~30%。鑄造是機(jī)械制造工業(yè)毛坯和零件的主要供應(yīng)者，在國民經(jīng)濟(jì)中占有及其重要的地位。鑄件在機(jī)械產(chǎn)品中所占的比例大，如內(nèi)燃機(jī)關(guān)鍵零件都是鑄件，占總質(zhì)量的70%~90%；汽車中鑄件質(zhì)量占19%~23%；機(jī)床、拖拉機(jī)、液壓泵、閥和通用機(jī)械中鑄件質(zhì)量占65%~80%；農(nóng)業(yè)機(jī)械中鑄件質(zhì)量占40%~70%。礦冶、能源、海洋和航空航天等工業(yè)的的重、大、難裝備中鑄件都占很大的比重和起重要的作用。 我國古代鑄造技術(shù)居世界先進(jìn)行列。但由于過長的封建社會(huì)影響了科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，阻滯了鑄造技術(shù)前進(jìn)的步伐。新中國成立以來的50多年中，自20世紀(jì)50年代初至今，幾乎從零開始，逐步發(fā)展到現(xiàn)在這樣的規(guī)模，成績是巨

14、大的?，F(xiàn)在鑄造在我國是一個(gè)很大的行業(yè)，產(chǎn)量居世界第二位，達(dá)年產(chǎn)1000萬~1200萬t，廠點(diǎn)多達(dá)2萬多個(gè)，職工100~130萬人，其中工程技術(shù)人員約占3.5%，已經(jīng)成為了國家重要的基礎(chǔ)工業(yè)之一。 我國的鑄造工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模、鑄件的產(chǎn)量品種都已處于世界前列。雄厚的工業(yè)基礎(chǔ)為眾多的行業(yè)提供著大量的鑄件。改革開放以來，我國開始進(jìn)出口鑄件，近幾年來鑄件出口增長較快，已占鑄件產(chǎn)量的10%，創(chuàng)匯穩(wěn)步增加，出口品種也由簡單件進(jìn)展到要求較高的形狀復(fù)雜的鑄件。 我國鑄造行業(yè)雖然已經(jīng)進(jìn)入廠點(diǎn)多、產(chǎn)量大、門類齊全的世界鑄造大國行列，但與美、日、德、法等鑄造強(qiáng)國比，還有相當(dāng)大的差距。我國鑄造生產(chǎn)必須走優(yōu)質(zhì)、高效、低耗

15、、清潔，可持續(xù)發(fā)展的道路，才能迅速由大變強(qiáng)。通過不斷吸收電子、信息、材料、能源、現(xiàn)代化管理等高新技術(shù)成果，與傳統(tǒng)鑄造技術(shù)想結(jié)合形成一批先進(jìn)鑄造技術(shù)。它們不僅應(yīng)用與鑄件開發(fā)及生產(chǎn)，而且也影響到組織管理、營銷、售后服務(wù)等環(huán)節(jié)，正顯著改變鑄造行業(yè)的技術(shù)面貌，使之以嶄新的形象展現(xiàn)在世人面前。 2.2　鑄造方法 2.2.1 砂型鑄造 斯太爾機(jī)油泵外殼是采用砂型鑄造的方法生產(chǎn)的，砂型鑄造是適用面最廣的一種凝固成型方法，它幾乎適用于所有零部件生產(chǎn)。但由于砂型的導(dǎo)熱系數(shù)較低，液態(tài)金屬在砂型中的凝固速度較慢，特別是對一些壁厚較大的鑄件，會(huì)導(dǎo)致鑄件內(nèi)部晶粒粗大，易于產(chǎn)生組織及成分的偏析等，從而降低了材料的力

16、學(xué)性能。另一方面，砂型鑄造生產(chǎn)的鑄件的表面粗糙度較其他凝固成型方法高。 砂型鑄造的基本工藝過程如圖2.1所示主要工序有制造模樣和芯盒、配置型砂和芯砂、造型、造芯、合型、澆注、落砂清理和檢驗(yàn)等。其中造型（芯）是砂型鑄造的基本工序。 、 模樣芯盒 爐料準(zhǔn)備 金屬熔煉 合型澆注 鑄件檢驗(yàn) 落砂 清理 型砂配置 芯砂配置 造芯 砂芯干燥 型砂干燥 造型 鑄件熱處理 鑄件 圖2.1 砂型鑄造生產(chǎn)工序流程 2.2.2手工造型 緊砂與起模由手工完成。手工造型的優(yōu)點(diǎn)是操作靈活，工藝裝備簡單，生產(chǎn)準(zhǔn)備時(shí)間短，適應(yīng)性強(qiáng)，可用于各

17、種大小形狀的鑄件。手工造型對人工的技術(shù)水平要求高，生產(chǎn)率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大，鑄件質(zhì)量不穩(wěn)定，主要用于單件、小批量的生產(chǎn)。手工造型的方法很多，分別有： （1）整模造型 模樣是整體結(jié)構(gòu)，最大截面在模樣一端且是平面，分型面多為平面。鑄型型腔全部在半個(gè)鑄型內(nèi)，操作簡單，鑄件不會(huì)產(chǎn)生錯(cuò)型缺陷。適用于簡單形狀的鑄件； （2）分模造型 將模樣外形的最大截面分成兩半，型腔位于上下兩個(gè)砂箱內(nèi)。分模造型適用于形狀較復(fù)雜的鑄件。 （3）活塊造型 模樣上可拆卸或活動(dòng)的部分叫活塊。為起模方便，將模樣方便，將模樣上妨礙起模的部分做成活動(dòng)的。起模時(shí)，先起出主體模樣，再單獨(dú)取出活塊 （4）挖砂造型 模

18、樣是整體的，分型面為曲面，為了便于起模，造型時(shí)用手工挖去阻礙起模的型砂，每造一型需挖砂一次，生產(chǎn)率低，要求操作技術(shù)水平高。適用于形狀復(fù)雜鑄件的單件生產(chǎn)。 （5）假箱造型 為克服挖砂造型的挖砂缺點(diǎn)，在造型前預(yù)先做個(gè)底胎，然后在底胎上制下箱，因底胎不參加澆注，故稱假箱。假箱造型比挖砂造型操作簡單，且分型面整齊 （6）刮板造型 用刮板代替實(shí)體模樣造型，可以降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產(chǎn)周期，但要求操作者技術(shù)水平高，適用于有等截面或回轉(zhuǎn)體的鑄件。 所以斯太爾機(jī)油泵外殼采用手工造型里的分模造型。 2.2.3 合箱 在整個(gè)鑄造過程中，合箱是最關(guān)鍵的一步，合箱就是將造好的型箱與砂芯組合成

19、一個(gè)整體的過程。根據(jù)合箱計(jì)劃，按材質(zhì)，砂箱大小將砂箱放平穩(wěn)，擺箱應(yīng)將水口按天車縱向橫走向?qū)R。大活應(yīng)在箱底下面開溝排氣，或?qū)⑸跋鋲|高。 2.3 分型面的選擇 分型面是指兩半鑄型互接觸的表面。分型面一般在確定澆注位置后再選擇。但分析各種分型面方案的優(yōu)劣之后，可能需要重新調(diào)整澆注位置。生產(chǎn)中，澆注位置和分型面有時(shí)是同時(shí)確定的。 選擇分型面時(shí)，應(yīng)注意一下原則： （1） 應(yīng)使鑄件全部或大部分置于同一半型內(nèi)； （2） 應(yīng)盡量減少分型面的數(shù)目； （3） 要盡可能的選擇平直分型面以簡化工裝結(jié)構(gòu)及其制造、加工工序及操作； （4） 選擇的分型面要有利于下芯、驗(yàn)型和合型 綜上所述，斯太爾機(jī)油泵外殼

20、的3D造型如圖2.2，其分型面如圖2.3。 圖2.2 斯太爾機(jī)油泵外殼的3D造型 圖2.3 油泵殼體零件分型面 2.4 模具設(shè)計(jì) 模具是一種技術(shù)密集、資金密集型產(chǎn)品，在我國國民經(jīng)濟(jì)巾的地位也非常重要。模具工業(yè)已被我國正式確定為基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，并在“十五”中列為重點(diǎn)扶持產(chǎn)業(yè)。由于新技術(shù)、新材料、新工藝的不斷發(fā)展，促使模具技術(shù)不斷進(jìn)步，對人才的知識、能力、素質(zhì)的要求也在不斷提高。 鑄造模具是指為了獲得零件的結(jié)構(gòu)外形，預(yù)先用其他輕易成型的材料做成零件的結(jié)構(gòu)外形，然后再在砂型中放入模具，于是砂型中就形成了一個(gè)和零件結(jié)構(gòu)尺寸一樣的空腔，再在該空腔中澆注

21、流動(dòng)性液體，該液體冷卻凝固之后就能形成和模具外形結(jié)構(gòu)完全一樣的零件了。 砂型鑄造工藝裝備包括模樣、模板、芯盒、砂箱和輔助工藝裝備5部分。在鑄造生產(chǎn)中，模樣是用于形成鑄件外表和型腔的必要工藝設(shè)備。模樣的結(jié)構(gòu)和質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系著鑄件的幾何形狀、尺寸精度和表面質(zhì)量。制芯的作用在于獲得鑄件的空腔、孔洞等部分，有時(shí)為了簡化砂型結(jié)構(gòu)，便于起?；蚓植繌?qiáng)化砂型也采用砂芯。在模具設(shè)計(jì)中，構(gòu)成模腔的所有零部件統(tǒng)稱為成型零部件。為了保證模具具有足夠的剛度、強(qiáng)度以及安裝方便和正常工作，所需要的其他零部件稱為結(jié)構(gòu)零部件。成型零部件和結(jié)構(gòu)零部件裝配組合就形成一套完整的模具。 在本次設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)的模具有模樣、漏板、

22、導(dǎo)向銷、底板、以及一些定位用的零部件，由這些組成一套完整的模具。其中下模具裝配圖的爆炸圖如圖2.4。 圖2.4 下模具裝配圖的爆炸圖 1—圓柱銷；2—導(dǎo)向銷；3—下模樣；4—削邊銷；5—漏板；6—底板；7—彈簧墊圈；8—內(nèi)六角螺釘；9—圓錐銷 第3章　CAD/CAM在斯太爾機(jī)油泵外殼設(shè)計(jì)中的應(yīng)用 3.1　 CAD/CAM技術(shù)介紹 CAD/CAM技術(shù)以計(jì)算機(jī)及周邊設(shè)備和系統(tǒng)軟件為基礎(chǔ)，它包括二維繪圖設(shè)計(jì)、三維幾何造型設(shè)計(jì)。是一種設(shè)計(jì)人員借助于計(jì)算機(jī)進(jìn)行設(shè)計(jì)的方法。其特點(diǎn)是將人的創(chuàng)造能力和計(jì)算的高速運(yùn)算能力、巨大存儲(chǔ)能力和邏輯判斷能力有機(jī)地結(jié)合起來。計(jì)算機(jī)輔助設(shè)

23、計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造，簡稱CAD/CAM，該技術(shù)是以計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)、計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)、計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)分析技術(shù)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的，是計(jì)算機(jī)在工程應(yīng)用中最有影響的技術(shù)之一，推動(dòng)了幾乎一切領(lǐng)域的設(shè)計(jì)革命，在機(jī)械行業(yè)的應(yīng)用中尤以模具制造業(yè)的應(yīng)用成果最為突出。CAD/CAM技術(shù)的引入，不僅提高了產(chǎn)品質(zhì)量，縮短了新產(chǎn)品的開發(fā)周期，也為工廠實(shí)現(xiàn)由產(chǎn)品設(shè)計(jì)、生產(chǎn)到管理的一體化，無圖紙化奠定了基礎(chǔ)。 CAD/CAM建模（造型）是CAD/CAM的核心技術(shù)和基礎(chǔ)，對CAD/CAM的整體技術(shù)水平及相關(guān)功能的發(fā)展至關(guān)重要。當(dāng)今流行的商品化CAD/CAM系統(tǒng)主要基于2D平面或3D線框造型， 3D曲面造型和參數(shù)化實(shí)

24、體造型三種： （1）2D平面或3D線框造型以AutoCAD等為代表，主要解決計(jì)算機(jī)繪圖初級工作； （2）3D曲面造型。以DUCT/SHAPE為代表，是3D建模技術(shù)發(fā)展方向之一，在解決復(fù)雜形體單一零件的三維建模方面起著不可替代的作用。特別適合于復(fù)雜模具、汽車、飛機(jī)等復(fù)雜曲面產(chǎn)品設(shè)計(jì)與制造； （3）參數(shù)化實(shí)體造型。以SOLIDWORKS、SOLIDEDGE為代表的實(shí)體造型如實(shí)反映了所設(shè)計(jì)零件的空間結(jié)構(gòu)，參數(shù)化設(shè)計(jì)確保了零件、部件、總裝及2D、3D工程圖紙修改的相關(guān)性，完全符合機(jī)械設(shè)計(jì)過程。 3.1.1我國模具CAD/CAM的發(fā)展現(xiàn)狀 由于對模具要求的越來越高，傳統(tǒng)的制模方法已經(jīng)不能滿足需

25、要，這就促使了CAD/CAM技術(shù)在模具業(yè)中的應(yīng)用。發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)50年代就開始模具CAD/CAM的研究。到20世紀(jì)80年代，模具CAD/CAM技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冷沖模具、鍛造模具、注射模具、壓鑄模具的設(shè)計(jì)與制造。 我國的計(jì)算機(jī)技術(shù)起步較晚，模具CAD/CAM的開發(fā)始于20世紀(jì)70年代末，但發(fā)展也相當(dāng)迅速。到目前為止，通過國家有關(guān)部門鑒定的有精沖模、普通沖裁模、輥鍛模、錘模和注塑模等CAD/CAM系統(tǒng)，它們在生產(chǎn)中發(fā)揮著重要的示范作用并產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。80年代中、后期，我國的沖模CAD研制工作進(jìn)入了全面發(fā)展階段，不少企業(yè)、科研院所大專院校都開發(fā)了面向中國制造的CAD軟件，強(qiáng)調(diào)軟件產(chǎn)品的

26、專業(yè)化和本地化。從上世紀(jì)90年代開始，華中科技大學(xué)、西安交通大學(xué)和北京機(jī)電研究院等相繼開展了級進(jìn)模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。近年來，我國模具標(biāo)準(zhǔn)件庫的應(yīng)用也日益增多。為了減輕重復(fù)勞動(dòng)，提高工作效率，許多研究機(jī)構(gòu)和設(shè)計(jì)生產(chǎn)部門都在各種CAD平臺(tái)上利用其提供的二次開發(fā)接口進(jìn)行二次開發(fā)。大多數(shù)的CAD系統(tǒng)不含有標(biāo)準(zhǔn)件庫，尤其是對特定行業(yè)的專用標(biāo)準(zhǔn)件庫，不能滿足設(shè)計(jì)人員的需求，因此相關(guān)的設(shè)計(jì)部門和科研機(jī)構(gòu)采用不同的方法開發(fā)了行業(yè)內(nèi)適用的標(biāo)準(zhǔn)件系統(tǒng)，很大程度上提高了設(shè)計(jì)效率。 但是，我國CAD/CAM的研究應(yīng)用與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比還有較大差距，主要表現(xiàn)在： （1）CAD/CAM的應(yīng)用集成化程度較

27、低，很多企業(yè)的應(yīng)用仍停留在繪圖、NC編程等單項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用上。 （2）CAD/CAM系統(tǒng)的軟、硬件均依靠進(jìn)口，自主版權(quán)的軟件較。 （3）缺少設(shè)備和技術(shù)力量，有些企業(yè)盡管引進(jìn)CAD/CAM系統(tǒng)，但其功能沒能充分發(fā)揮。 近年來模具CAD/CAM技術(shù)的硬件與軟件價(jià)格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，特別是微機(jī)的普及應(yīng)用，更為廣大模具企業(yè)普及模具CAD/CAM技術(shù)創(chuàng)造了良好的條件。隨著微機(jī)軟件的發(fā)展和進(jìn)步，技術(shù)培訓(xùn)工作也日趨簡化。 3.1.2 模具CAD/CAM的發(fā)展趨勢 (1)集成化 集成化是CAD/CAM技術(shù)發(fā)展的一個(gè)最為顯著的趨勢。它是指把CAD、CAE、CAPP、CAM以至PPC（

28、生產(chǎn)計(jì)劃與控制）等各種功能不同的軟件有機(jī)地結(jié)合起來，用統(tǒng)一的執(zhí)行控制程序來組織各種信息的提取、交換、共享和處理，保證系統(tǒng)內(nèi)部信息流的暢通并協(xié)調(diào)各個(gè)系統(tǒng)有效地運(yùn)行。國內(nèi)外大量的經(jīng)驗(yàn)表明，CAD系統(tǒng)的效益往往不是從其本身，而是通過CAM和PPC系統(tǒng)體現(xiàn)出來；反過來，CAM系統(tǒng)假如沒有CAD系統(tǒng)的支持，花巨資引進(jìn)的設(shè)備往往很難得到有效地利用；PPC系統(tǒng)假如沒有CAD和CAM的支持，既得不到完整、及時(shí)和準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)作為計(jì)劃的依據(jù)，訂出的計(jì)劃也較難貫徹執(zhí)行，所謂的生產(chǎn)計(jì)劃和控制將得不到實(shí)際效益。因此，人們著手將CAD、CAE、CAPP、CAM和PPC等系統(tǒng)有機(jī)地、統(tǒng)一地集成在一起，從而消除"自動(dòng)化孤島"，

29、取得最佳的效益。 CIM是CAD/CAM集成技術(shù)發(fā)展的必然趨勢。CIM的最終目標(biāo)是以企業(yè)為對象，借助于計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)，使生產(chǎn)中各部分從經(jīng)營決策、產(chǎn)品開發(fā)、生產(chǎn)準(zhǔn)備到生產(chǎn)實(shí)施及銷售過程中，有關(guān)人、技術(shù)、經(jīng)營管理三要素及其形成的信息流、物流和價(jià)值流有機(jī)集成并優(yōu)化運(yùn)行，從而達(dá)到產(chǎn)品上市快、高質(zhì)、低耗、服務(wù)好、環(huán)境清潔，使企業(yè)贏得市場競爭的目的。CIMS是一種基于CIM哲理構(gòu)成的計(jì)算機(jī)化、信息化、智能化、集成化的制造系統(tǒng)。它適應(yīng)多種、小批量市場需求，可有效地縮短生產(chǎn)周期，強(qiáng)化人、生產(chǎn)和經(jīng)營管理的聯(lián)系，壓縮流動(dòng)資金，提高企業(yè)的整體效益。 (2)網(wǎng)絡(luò)化 21世紀(jì)網(wǎng)絡(luò)將全球化，制造業(yè)也將全球化，從獲

30、取需求信息，到產(chǎn)品分析設(shè)計(jì)、選購原輔材料和零部件、進(jìn)行加工制造，直至營銷，整個(gè)生產(chǎn)過程也將全球化。CAD/CAM系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化能使設(shè)計(jì)人員對產(chǎn)品方案在費(fèi)用、流動(dòng)時(shí)間和功能上并行處理的并行化產(chǎn)品設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)；能提供產(chǎn)品、進(jìn)程和整個(gè)企業(yè)性能仿真、建模和分析技術(shù)的擬實(shí)制造系統(tǒng)；能開發(fā)自動(dòng)化系統(tǒng)，產(chǎn)生和優(yōu)化工作計(jì)劃和車間級控制，支持靈敏制造的制造計(jì)劃和控制應(yīng)用系統(tǒng)；對生產(chǎn)過程中物流，能進(jìn)行治理的物料治理應(yīng)用系統(tǒng)等。 (3)智能化 人工智能在CAD中的應(yīng)用主要集中在知識工程的引入，發(fā)展專家CAD系統(tǒng)。專家系統(tǒng)具有邏輯推理和決策判定能力。它將許多實(shí)例和有關(guān)專業(yè)范圍內(nèi)的經(jīng)驗(yàn)、準(zhǔn)則結(jié)合在一起, 給設(shè)計(jì)者更全

31、面，更可靠的指導(dǎo)。應(yīng)用這些實(shí)例和啟發(fā)準(zhǔn)則，根據(jù)設(shè)計(jì)的目標(biāo)不斷縮小探索的范圍，使問題得到解決。 (4)并行工程 并行工程（Concurrent Ensineering）是隨著CAD/CAM、CIMS技術(shù)發(fā)展提出的一種新哲理、新的系統(tǒng)工程方法。這種方法和思路，就是并行的、集成的設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其開發(fā)的過程。它要求產(chǎn)品開發(fā)人員在設(shè)計(jì)的階段就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期的所有要求，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度、用戶要求等，以便最大限度地提高產(chǎn)品開發(fā)效率及一次成功率。并行工程的關(guān)鍵是用并行設(shè)計(jì)方法代替串行設(shè)計(jì)方法。隨著市場競爭的日益激烈，并行工程必將引起越來越多的重視。但其實(shí)施也決非一朝一夕的事情，目前應(yīng)為并行工程的實(shí)現(xiàn)

32、創(chuàng)造條件和環(huán)境。其中，與CAD/CAM技術(shù)發(fā)展密切相關(guān)的有如下幾項(xiàng)要求：1）研究特征建模技術(shù)，發(fā)展新的設(shè)計(jì)理論的方法；2）開展制造仿真軟件及虛擬制造技術(shù)的研究，提供支持并行工程運(yùn)行的工具和條件；3）探索新的工藝過程設(shè)計(jì)方法，適應(yīng)可制造性設(shè)計(jì)（DFM）的要求；4）借助網(wǎng)絡(luò)及統(tǒng)一DBMS技術(shù)，建立并行工程中數(shù)據(jù)共享的環(huán)境；5）提供多學(xué)科開發(fā)小組的協(xié)同工作環(huán)境，充分發(fā)揮人在并行工程中作用。以上要求將極大地促進(jìn)CAD/CAPP/CAM技術(shù)的變革和發(fā)展。 3.2 UG軟件介紹 UG是Unigraphics的縮寫，這是一個(gè)交互式CAD/CAM(計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)輔助制造)系統(tǒng)，它功能強(qiáng)大，可以輕松

33、實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜實(shí)體及造型的建構(gòu)。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個(gè)人用戶的迅速增長，在PC上的應(yīng)用取得了迅猛的增長，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設(shè)計(jì)的一個(gè)主流應(yīng)用。 UG的開發(fā)始于1990年7月，它是基于C語言開發(fā)實(shí)現(xiàn)的。UG NX是一個(gè)在二和三維空間無結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)上使用自適應(yīng)多重網(wǎng)格方法開發(fā)的一個(gè)靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件工具。其設(shè)計(jì)思想足夠靈活地支持多種離散方案。因此軟件可對許多不同的應(yīng)用再利用。 一個(gè)給定過程的有效模擬需要來自于應(yīng)用領(lǐng)域(自然科學(xué)或工程)、數(shù)學(xué)(分析和數(shù)值數(shù)學(xué))及計(jì)算機(jī)科學(xué)的知識。然而，所有這些技術(shù)在復(fù)雜應(yīng)用中的使用并不是太容易。這是因?yàn)榻M合所有這些方

34、法需要巨大的復(fù)雜性及交叉學(xué)科的知識。最終軟件的實(shí)現(xiàn)變得越來越復(fù)雜，以致于超出了一個(gè)人能夠管理的范圍。一些非常成功的解偏微分方程的技術(shù)，特別是自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)加密（adaptivemeshrefinement）和多重網(wǎng)格方法在過去的十年中已被數(shù)學(xué)家研究，同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的巨大進(jìn)展，特別是大型并行計(jì)算機(jī)的開發(fā)帶來了許多新的可能。 UG的目標(biāo)是用最新的數(shù)學(xué)技術(shù)，即自適應(yīng)局部網(wǎng)格加密、多重網(wǎng)格和并行計(jì)算，為復(fù)雜應(yīng)用問題的求解提供一個(gè)靈活的可再使用的軟件基礎(chǔ)。 來自SiemensPLM 的UG NX使企業(yè)能夠通過新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)向產(chǎn)品全生命周期管理轉(zhuǎn)型的目標(biāo)。 NX 包含了企業(yè)中應(yīng)用最廣泛

35、的集成應(yīng)用套件，用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工程和制造全范圍的開發(fā)過程。如今制造業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)是，通過產(chǎn)品開發(fā)的技術(shù)創(chuàng)新，在持續(xù)的成本縮減以及收入和利潤的逐漸增加的要求之間取得平衡。為了真正地支持革新，必須評審更多的可選設(shè)計(jì)方案，而且在開發(fā)過程中必須根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)中所獲得的知識更早地做出關(guān)鍵性的決策。NX 是 UGS PLM 新一代數(shù)字化產(chǎn)品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通過過程變更來驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品革新。 NX 獨(dú)特之處是其知識管理基礎(chǔ)，它使得工程專業(yè)人員能夠推動(dòng)革新以創(chuàng)造出更大的利潤。 NX 可以管理生產(chǎn)和系統(tǒng)性能知識，根據(jù)已知準(zhǔn)則來確認(rèn)每一設(shè)計(jì)決策。NX 建立在為客戶提供無與倫比的解決方案的成功經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)之上，這些解決方案可以

36、全面地改善設(shè)計(jì)過程的效率，削減成本，并縮短進(jìn)入市場的時(shí)間。通過再一次將注意力集中于跨越整個(gè)產(chǎn)品生命周期的技術(shù)創(chuàng)新， NX 的成功已經(jīng)得到了充分的證實(shí)。這些目標(biāo)使得 NX 通過無可匹敵的全范圍產(chǎn)品檢驗(yàn)應(yīng)用和過程自動(dòng)化工具，把產(chǎn)品制造早期的從概念到生產(chǎn)的過程都集成到一個(gè)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化管理和協(xié)同的框架中。 3.3 下模樣的建模 （1） 打開UG NX6.0單擊新建文件按鈕，或選擇【文件】【新建】命令新建一個(gè)零件文件； （2） 選擇【拉伸】命令，畫出如圖3.1所示圖形并輸入拉伸值49mm； 圖3.1 （3）選擇【拉伸】命令，畫出如圖3.2所示圖形并輸入圖上所示拉伸值； 圖3.2 （

37、4）選擇【拉伸】命令，畫出如圖3.3所示圖形并輸入圖上所示拉伸值； 圖3.3 （5）選擇【拉伸】命令，畫出如圖3.4所示圖形并輸入圖上所示拉伸值； 圖3.4 （6）選擇【修剪體】命令，選擇如圖3.5所示面并修剪； 圖3.5 （7）選擇【拔?！棵?，如圖3.6所示進(jìn)行拔模，拔模斜度5°； 圖3.6 （8）選擇【拔?！棵?，如圖3.7所示進(jìn)行拔模，拔模斜度3°； 圖3.7 （9）選擇【加厚】命令，對下底面加厚，厚度為15mm，如圖3.8所示； 圖3.8 （10）對相連的銳邊倒園； 最后的下模樣零件圖如圖3.9所示。 圖3.9

38、 第4章　數(shù)控加工 4.1　 數(shù)控系統(tǒng) 近幾年來，機(jī)械加工業(yè)大量采用數(shù)控機(jī)床取代傳統(tǒng)的普通機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工，普通機(jī)械逐漸被數(shù)控機(jī)械所代替。數(shù)控機(jī)床綜合了微電子、計(jì)算機(jī)、信息處理、自動(dòng)檢測、自動(dòng)控制、電機(jī)與拖動(dòng)，電子和電力、精密測量、氣液壓及現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)等多種先進(jìn)技術(shù)的機(jī)電一體化產(chǎn)品，是數(shù)控機(jī)床的心臟。具有高精度，高效率，柔性自動(dòng)化等特點(diǎn)決定了今后發(fā)展數(shù)控機(jī)床是我國機(jī)械制造業(yè)技術(shù)改造的必由之路，是工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)。數(shù)控機(jī)床在各個(gè)機(jī)械制造企業(yè)已成為大、中型企業(yè)的主要技術(shù)裝備。 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)，即計(jì)算機(jī)數(shù)字控制(cnc)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的硬件數(shù)控(nc)的

39、基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。它主要由硬件和軟件兩大部分組成。通過系統(tǒng)控制軟件與硬件的配合，完成對進(jìn)給坐標(biāo)控制、主軸控制、刀具控制、輔助功能控制等。cnc系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)來實(shí)現(xiàn)零件程序編輯、坐標(biāo)系偏移、刀具補(bǔ)償、插補(bǔ)運(yùn)算、公英制變換、圖形顯示和固定循環(huán) 等。使數(shù)控機(jī)床按照操作設(shè)計(jì)要求，加工出需要的零件。 4.1.1 數(shù)控系統(tǒng)的組成 數(shù)控系統(tǒng)是由系統(tǒng)程序、輸入輸出設(shè)備、通信設(shè)備、數(shù)控裝置、可編程控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置和測量裝置等組成。數(shù)控裝置是數(shù)控系統(tǒng)的核心，數(shù)控裝置有兩種類型：一是完全由硬件邏輯電路的專用硬件組成的數(shù)控裝置即nc裝置；二是由計(jì)算機(jī)硬件和軟件組成的計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置即cnc裝置。由于計(jì)算機(jī)技

40、術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是微處理器和微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用于數(shù)控裝置后，現(xiàn)在nc裝置已逐步被cnc裝置所取代。 數(shù)控系統(tǒng)的硬件除了一般計(jì)算機(jī)具有的cpu、eprom、ram接口外，還具有數(shù)控位置控制器、手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入(mda)接口、視頻顯示(crt或lcd)接口和plc接口等。所以cnc裝置是一種專用計(jì)算機(jī)。目前cnc系統(tǒng)大都采用體積小，成本低，功能強(qiáng)的微處理機(jī)。系統(tǒng)主要由微機(jī)及其相應(yīng)的i／o設(shè)備、外部設(shè)備、機(jī)床控制及其i／o通道組成。 數(shù)控系統(tǒng)的軟件分為管理軟件和控制軟件兩種。管理軟件用來管理零件程序的輸入、輸出、刀具位置、系統(tǒng)參數(shù)、零件程序顯示、機(jī)床狀態(tài)及報(bào)警，故障診斷等。控制軟件由譯碼、插補(bǔ)運(yùn)算、刀

41、具補(bǔ)償、速度控制、位置控制等軟件組成。 系統(tǒng)程序存于計(jì)算機(jī)內(nèi)存儲(chǔ)器。所有的數(shù)控功能基本上都依靠該程序來實(shí)現(xiàn)。硬件是軟件活動(dòng)的物理基礎(chǔ)。而軟件則是整個(gè)系統(tǒng)的靈魂，整個(gè)cnc裝置的活動(dòng)均依靠系統(tǒng)軟件來指揮。 在機(jī)械制造工業(yè)中并不是所以的產(chǎn)品零件都具有很大的批量，單件與小批量生產(chǎn)的零件約占機(jī)械加工總量的80%以上。尤其是在造船，航天，航空，機(jī)床，重型機(jī)械及國防工業(yè)更是如此。為了滿足多品種，小批量的自動(dòng)化生產(chǎn)，迫切需要一種靈活的，通用的，能夠適用產(chǎn)品頻繁化的柔性自動(dòng)化機(jī)床。數(shù)控機(jī)床就是在這樣的背景下誕生發(fā)張起來的。它為單件，小批量生產(chǎn)的精密復(fù)雜零件提供了自動(dòng)化的加工手段。 根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T8

42、129-1997,對機(jī)床數(shù)字控制的定義：用數(shù)字控制的裝置（簡稱數(shù)控裝置），在運(yùn)行的過程中，不斷的引入數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，從而對某一生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，叫數(shù)字控制，簡稱數(shù)控。用計(jì)算機(jī)控制加工功能，稱計(jì)算機(jī)數(shù)控簡稱CNC。 4.1.2 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展 從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢來看，數(shù)控系統(tǒng)正在向電氣化、電子化、高速化、精密化等方面高速發(fā)展，其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面： （1）高精高速高效化速度 效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)關(guān)鍵的性能指標(biāo)，是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。若采用高速cpu芯片、risc芯片、多cpu控制系統(tǒng)、高分辨率檢測元件、交流數(shù)字伺服系統(tǒng)、配套電主軸、直線電機(jī)等技術(shù)可極大地提高

43、效率，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次，縮短生產(chǎn)周期和提高市場競爭能力。在今后的幾年，超精密數(shù)控機(jī)床正在向精密化、高速化、智能化和納米化發(fā)展，匯合而成的新一代數(shù)控機(jī)床。 （2）柔性化 數(shù)控系統(tǒng)采用新一代模塊化設(shè)計(jì)，功能覆蓋面更寬，可靠性更強(qiáng)，可滿足不同用戶的需求。同一群控系統(tǒng)能根據(jù)不同生產(chǎn)流程，自動(dòng)進(jìn)行信息流動(dòng)態(tài)調(diào)整，發(fā)揮群控系統(tǒng)的功能。 （3）多軸化 多軸聯(lián)動(dòng)加工，零件在一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上一次裝夾后，可進(jìn)行自動(dòng)換刀、旋轉(zhuǎn)主軸頭、旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)等操作，完成多工序、多表面的復(fù)合加工，不僅光潔度高，而且效率也大幅度提高。 （4）軟硬件開放化 用戶可根據(jù)自己的需要，對數(shù)控系統(tǒng)軟件進(jìn)行二次開發(fā)，用戶的使用范圍

44、不再受生產(chǎn)商的制約。 （5）實(shí)時(shí)智能化 在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域，實(shí)時(shí)智能控制的研究和應(yīng)用正沿著：自適應(yīng)控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制、專家控制、學(xué)習(xí)控制、前饋控制等方面發(fā)展。如編程專家系統(tǒng)故障診斷專家系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)出了故障時(shí)，診斷、維修等實(shí)現(xiàn)智能化。 4.2　 模樣材料與毛坯類型的選擇 40Cr是我國我國GB的標(biāo)準(zhǔn)鋼號，40Cr鋼是機(jī)械制造業(yè)使用最廣泛的鋼之一。調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合力學(xué)性能，良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性。鋼的淬透性良好，水淬時(shí)可淬透到Ф28～60mm,油淬時(shí)可淬透到Ф15～40mm。這種鋼除調(diào)質(zhì)處理外還適于氰化和高頻淬火處理。切削性能較好，當(dāng)硬度為HRC9～20.5時(shí)，

45、相對切削加工性為60%。所以選用此鋼為下模樣的材料。 比較各個(gè)常用毛坯的種類、特點(diǎn)及應(yīng)用可以知道，型材是最適合的下模樣毛坯材料。 因?yàn)樾筒氖怯密堉?、拉拔、熱壓等方法，是固態(tài)金屬通過塑性變形成形的，它形狀簡單，一般為圓形或平面，選用型材的話，可以減少加工工時(shí)，而且材料利用率高，組織致密，力學(xué)性能好，適合中、小型簡單零件。所以毛坯的類型選擇型材。 4.3　 刀具的選擇 刀具的選擇是在數(shù)控編程的人機(jī)交換狀態(tài)下進(jìn)行的，應(yīng)根據(jù)機(jī)床的加工能力，工件材料的性能，加工工序，切削用量已經(jīng)其他相關(guān)因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調(diào)整方便，剛性好，耐用度和精度高。在滿足加工要求的前提下，盡量

46、選擇較短的刀柄，以提高刀具加工的剛性，刀體一般均用普通碳鋼或者合金鋼制作，如焊接車刀，鏜刀，鉆頭，鉸刀的刀柄。尺寸較小的刀具或切削負(fù)荷較大的刀具宜選用合金工具鋼或整體高速鋼制作，如螺紋刀具，形成銑刀，拉刀等。 機(jī)夾，可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金刀具，鑲硬質(zhì)合金鉆頭，可轉(zhuǎn)位銑刀等的刀體可用合金工具鋼制作。對于一些尺寸較小，剛度較差的精密孔的加工刀具，如小直徑鏜刀，鉸刀，為保證刀體有足夠的剛度，宜選用整體硬質(zhì)合金制作，以提高刀具壽命和加工精度。選取刀具時(shí)，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應(yīng)。 4.3.1 刀具的分類 數(shù)控刀具根據(jù)刀具結(jié)構(gòu)可分為整體式、鑲嵌式和特殊型式，如復(fù)合式刀具，減震式刀具等。根

47、據(jù)制造刀具所用的材料可分為： (1) 高速鋼刀； (2) 硬質(zhì)合金刀具； (3) 金剛石刀具； (4) 其他材料刀具，如立方氮化硼刀具，陶瓷刀具等。 從切削工藝上可分為： (1) 車削刀具，分外圓，內(nèi)孔，螺紋，切割刀具等多種； (2) 鉆削刀具，包括鉆頭，鉸刀，絲錐等； (3) 鏜削刀具； (4) 銑削刀具等。 4.3.2 刀具的特點(diǎn) 數(shù)控加工刀具必須適應(yīng)數(shù)控機(jī)床高速，高效和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，一般應(yīng)包括通用刀具，通用聯(lián)接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機(jī)床動(dòng)力頭上，因此已逐漸便準(zhǔn)化和系列化。數(shù)控機(jī)床與普通機(jī)床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點(diǎn)：

48、 （1）剛性好，精度高，抗振及熱變形?。? （2）換性好，便于快速換刀 （3）壽命高，切削性能穩(wěn)定，可靠 （4）刀具的尺寸便于調(diào)整，以減少換刀調(diào)整時(shí)間 （5）刀具應(yīng)能可靠地?cái)嘈蓟蚓硇?，以利于切屑的排? （6）系列化，標(biāo)準(zhǔn)化，以利于編程和刀具管理 4.4　 加工路線的擬定 零件機(jī)械加工的工藝路線是指零件生產(chǎn)過程中，由毛坯到成品所經(jīng)過的工序先后順序。工件上每一個(gè)表面的加工，總是先粗后精。粗加工去掉大部分余量，要求生產(chǎn)率高；精加工保證工件精度的要求。對于加工精度要求較高的零件，應(yīng)當(dāng)將整個(gè)工藝過程劃分成粗加工，半精加工，精加工等幾個(gè)階段，在各個(gè)階段之間安排熱處理工序，加工劃分階段有如下優(yōu)點(diǎn)

49、： （1） 有利于保證加工質(zhì)量 粗加工時(shí)，由于切去的余量較大，切削力和所需的夾緊力也較大，因而工藝系統(tǒng)受力變形和熱變形都比較嚴(yán)重而且毛坯制造過程因冷卻速度不均勻使工件內(nèi)部存在著內(nèi)應(yīng)力，粗加工從表面切去一層金屬，致使內(nèi)應(yīng)力重新分布也會(huì)引起變形，這就使得粗加工不僅不能得到較高的精度和較小的表面粗糙度，還可能影響其他已經(jīng)精加工過的表面。粗加工分階段進(jìn)行，就可以避免上述因素對精加工表面的影響，有利于保證加工質(zhì)量。 （2） 合理地使用設(shè)備 粗加工采用功率較大，剛度大，精度不太高的機(jī)床，精加工應(yīng)在精加工高的機(jī)床上進(jìn)行，有利于長期保持機(jī)床的精度。 （3） 有利于及早的發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，粗加工安排在前

50、，若發(fā)現(xiàn)了毛坯的缺陷，及時(shí)予以報(bào)廢，以免繼續(xù)加工造成工時(shí)的浪費(fèi)。 綜上所述，工藝過程應(yīng)當(dāng)盡量劃分階段進(jìn)行。至于究竟應(yīng)當(dāng)劃分為兩個(gè)階段，三個(gè)階段，還是更多的階段，必須根據(jù)工件的加工精度要求和工件的剛性來決定。一般來說，工件精度要求越高，剛性越差，劃分階段應(yīng)越細(xì)。另一方面，粗精加工分開，使機(jī)床臺(tái)數(shù)和工序數(shù)增加，當(dāng)生產(chǎn)批量較小時(shí)，機(jī)床負(fù)荷利率低，不經(jīng)濟(jì)。所以，當(dāng)工件批量小，精度要求不太高，工件剛性較好時(shí)也可以不分或少分階段。重型零件由于輸送及裝夾困難，一般在一次裝夾完成粗精加工，為了彌補(bǔ)不分階段帶來的弊端，常常在粗加工工步后松開工件，然后以較小的夾緊力重新夾緊，在繼續(xù)進(jìn)行精加工工步。 4.4　

51、基于MasterCAM油泵殼體下模樣的自動(dòng)編程 4.4.1 MasterCAM簡介 Mastercam是美國CNC Software Inc.公司開發(fā)的基于PC平臺(tái)的CAD/軟件。自1981年推出第一代產(chǎn)品開始就以其強(qiáng)大的加工功能聞名于世。二十年來在此基礎(chǔ)上進(jìn)行不斷地更新與完善，Mastercam是被工業(yè)界及學(xué)校廣泛采用。它集二維繪圖、三維實(shí)體造型、曲面設(shè)計(jì)、體素拼合、數(shù)控編程、刀具路徑摸擬及真實(shí)感摸擬等到功能于一身。它具有方便直觀的幾何造型 Mastercam提供了設(shè)計(jì)零件外形所需的理想環(huán)境，其強(qiáng)大穩(wěn)定的造型功能可設(shè)計(jì)出復(fù)雜的曲線、曲面零件。 Mastercam9.0以上版本還有支持中文

52、環(huán)境，而且價(jià)位適中，對廣大的中小企業(yè)來說是理想的選擇，是經(jīng)濟(jì)有效的全方位的軟 Mastercam作為眾多CAD/CAM軟件中的一種，之所以能有第一位的裝機(jī)量，其優(yōu)點(diǎn)是顯而易見的。它對硬件的要求不高，在一般配置的計(jì)算機(jī)上就可運(yùn)行；它操作靈活，界面友好，易學(xué)易用，適用于大多數(shù)用戶，能使企業(yè)迅速使用并取得很好的經(jīng)濟(jì)效益。另外，Mastercam的性價(jià)比，是其他同類軟件所不能比擬的。隨著我國加工制造業(yè)的崛起， Mastercam在中國的銷量逐步提升，在全球的CAM市場份額雄居榜首。因此對每個(gè)機(jī)械設(shè)計(jì)與加工人員來說，學(xué)習(xí)Mastercam是十分必要的。 Mastercam包括4大模塊：Design、

53、Lathe、Mill和Wire。Design模塊用于被加工零件的造型設(shè)計(jì)，Mill模塊主要用于生成銑削加工刀具路徑，Lathe模塊主要用于生成車削加工刀具路徑，Wire模塊主要用于生成線切割刀具路徑。這4個(gè)模塊可單獨(dú)使用，在Mill模塊，Lathe模塊和Wire模塊中也可以進(jìn)行Design模塊中的完整的造型設(shè)計(jì)，在其中一個(gè)模塊中就可以實(shí)現(xiàn)造型設(shè)計(jì)與加工過程的統(tǒng)一。Mastercam 9.x還增加了Router模塊和 The MetaCut Utullities模塊。本書僅對Mastercam 9.1版本中的Mill模塊進(jìn)行介紹。 4.4.2 油泵殼體下模樣加工方案 加工前，在UG中將機(jī)油泵

54、殼體下模樣文件保存為STP格式。在在MasterCAMX中依次選擇：打開→文件類型→STP→讀取，打開機(jī)油泵殼體下模樣STP文件。 殼體上模樣材料為40Cr，毛坯類型為型材。工藝流程為：下料→鍛造→退火→粗加工→淬火與回火（調(diào)質(zhì)處理）→精加工→滲氮→裝配。采用Ф16R1環(huán)形刀對殼體上模樣進(jìn)行粗加工，選擇3D挖槽(Pocket)，走刀方式為等距環(huán)繞(刀間距為12mm)。輪廓精加工選用等高外形（Contour）及殘料清角（Leftover）的加工方式，兩平面選用平行式（Parallel）精加工。因整個(gè)模樣都需要加工，故裝夾方式選用工藝板進(jìn)行裝夾。 加工工藝卡見附錄Ⅰ，加工工序卡見附錄Ⅱ。 4

55、.4.3 刀具路徑的生成 以工步2（輪廓粗加工）為例，加工方式為挖槽(3DPocket)，走刀方式為等距環(huán)繞(刀間距為12mm)，刀具為Ф16園鼻刀，取切削速度為v=1.2m/s，取?z=0.2mm/齒，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速S及切削進(jìn)給速度F為： 通過計(jì)算得到：進(jìn)給速度F=570mm/min，主軸轉(zhuǎn)速S=1430r/min，插入進(jìn)給率為400mm/min，退刀速度為1300mm/min，加工預(yù)留量為0.8mm，最大Z軸進(jìn)給量為1mm。在MasterCAM參數(shù)欄中進(jìn)行相應(yīng)設(shè)定后，即可生成對應(yīng)的刀具路徑文件。 最后得到的路徑如圖4.1。 圖4.1 4.4.4 刀具路徑的檢驗(yàn) 生成對

56、應(yīng)的刀具路徑后，MasterCAM提供的刀具路徑實(shí)體加工仿真功能，可對生成的刀具路徑進(jìn)行實(shí)體切削驗(yàn)證。單擊刀具路徑欄中的刀具驗(yàn)證操作圖標(biāo)，便可對選定的刀具路徑進(jìn)行實(shí)體加工仿真模擬，以檢驗(yàn)生成的刀具路徑是否正確。上模樣挖槽加工實(shí)體切削驗(yàn)證如圖4.2所示。 圖4.2 4.4.5 導(dǎo)出程序 選擇所有加工路徑，點(diǎn)擊G1圖標(biāo)（后處理指令的操作），讓后保存。詳細(xì)程序見附錄Ⅲ。 小 結(jié) 斯太爾油泵是齒輪泵當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，凸輪軸上的驅(qū)動(dòng)齒輪帶動(dòng)機(jī)油泵的傳動(dòng)齒輪，使固定在主動(dòng)齒輪軸上的主動(dòng)齒輪旋轉(zhuǎn)，從而帶動(dòng)從動(dòng)齒輪作反方向

57、的旋轉(zhuǎn)，將機(jī)油從進(jìn)油腔沿齒隙與泵壁送至出油腔。這樣，進(jìn)油腔處便形成低壓而產(chǎn)生吸力，把油底殼內(nèi)的機(jī)油吸進(jìn)油腔。由于主、從動(dòng)齒輪不斷地旋轉(zhuǎn)，機(jī)油便不斷地被壓送到需要的部位。它的結(jié)構(gòu)簡單，工藝性較好，成本較低。與同樣流量的其他各類泵相比，結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。而且自吸性能好，無論在高、低轉(zhuǎn)速甚至在手動(dòng)情況下都能可靠地實(shí)現(xiàn)自吸。轉(zhuǎn)速范圍大，因泵的傳動(dòng)部分以及齒輪基本上都是平衡的，在高轉(zhuǎn)速下不會(huì)產(chǎn)生較大的慣性力。 幾個(gè)星期以來，從開始到畢業(yè)設(shè)計(jì)完成，每一步對我們來說都是新的嘗試和挑戰(zhàn)，在做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中使我學(xué)到很多，我感到無論做什么事情都要真真正正用心去做，才會(huì)使自己更快的成長。我相信，通過這次的實(shí)踐

58、，我對鑄造、模具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工能進(jìn)一步了的解，為以后順利的走上工作崗位打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 參 考 文 獻(xiàn) [1] 董大海.汽車機(jī)油泵行業(yè)前景分析[J].汽車工業(yè)研究，2003，（6）：33-35. [2] 關(guān)耀奇.斯太爾油泵殼體鑄造模具的CAD/CAM與加工仿真[J].湖南工程學(xué)院學(xué)報(bào)，2010,20（4）：28-31. [3] 胡竟湘.液壓與氣壓傳動(dòng)[M].大連：大連理工大學(xué)出版社，2009. [4] 劉文劍.CAD/CAM集成技術(shù)[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000. [5] 王熾，鴻歐宗瑛.計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[M].北京：北京機(jī)械出

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61、，2002. [19] 李弘英，鑄造工藝設(shè)計(jì)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005. [20] 杜西靈，鑄造技術(shù)與應(yīng)用案例[M]. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009. 附錄Ⅰ 湖南工程學(xué)院 機(jī)械加工工藝過程卡 產(chǎn)品名稱 下模具 零件名稱 下模 共（1）頁 第（1）頁 材料牌號 40Cr 毛坯外型尺寸 220×160×70 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺(tái)件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 設(shè)備 夾具 刀具 量具 工時(shí) 準(zhǔn)備 單件 01 下料 下料，220×160×70 鋸床

62、 02 鍛造 初鍛溫度為1180~1200℃，終鍛溫度不低于800℃，空冷 03 退火 加熱溫度850℃，保溫時(shí)間120min，隨爐冷卻 04 粗加工 粗加工出零件的外形，精度可暫不考慮 XK714 工藝板 游標(biāo)卡尺 05 淬火與回火 （調(diào)質(zhì)處理） 淬火溫度850℃，時(shí)間80min，油冷；回火溫度240℃，時(shí)間60min，空冷 06 精加工 精加工的零件輪廓應(yīng)光滑、形位公差應(yīng)符合設(shè)計(jì)求 XK714 工藝板 游標(biāo)卡尺 07 滲氮 離子滲氮處理，滲氮

63、后硬度應(yīng)達(dá)到HRC58~62 08 裝配 將加工好的模具進(jìn)行裝配 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 設(shè)計(jì) 審核 標(biāo)準(zhǔn)化 會(huì)簽日期 附錄Ⅱ 加工 工序卡片 產(chǎn)品名稱或代號 零件名稱 材料 零件圖號 底模 40Cr 工序號 程序編號 夾具名稱 夾具編號 使用設(shè)備 車間 O100 XK714機(jī)床 工序號 工步內(nèi)容 加工面 刀具號 刀具規(guī)格 /mm 主軸轉(zhuǎn)速 r/

64、min 進(jìn)給速度 mm/min 切削深度 mm 備注 0 備料： 220×160×70 1 鍛造 2 粗加工，面銑削 上表面 T01 Φ20平刀 1140 660 1 留余量0.3mm 3 粗加工，（3D），曲面加工 外輪廓 T02 Φ16圓鼻刀 1143 570 1 留余量0.8mm 4 半精加工，曲面等高外形加工 外輪廓 T03 R6球刀 1900 570 0.5 留余量0.3mm 5 精加工，平行銑削加工 所有平面 T01 Φ20平刀

65、 2000 460 0.5 — 6 精加工，等高外形銑削加工 所有輪廓 T04 R2.5球刀 3800 570 0.15 — 7 殘料精加工，殘料清角方式 所有曲面 T05 R2.5球刀 3800 570 0.15 — 附錄Ⅲ 程序： N100 G0 G17 G40 G49 G80 G90 N102 G91G28 Z0. N104 S1140 M3 N106 G0 G90 G54 X-102. Y-109.998 N108 Z68.8 N110 G1 X92. F763.6 N112 G3 Y-95.332 R7.3

66、33 N114 G1 X-92. N116 G2 Y-80.665 R7.334 N118 G1 X92. N120 G3 Y-65.999 R7.333 N122 G1 X-92. N124 G2 Y-51.332 R7.333 …… N372 X-31.837 Y95.702 N374 Z39.996 N376 Z37.996 N378 G1 Z36.996 F0. N380 X-31.844 F.3 N382 Z36.995 N384 G0 Z37.995 N386 Z39.995 N388 G91 G28 Z0. N390 M05 N392 M30