配合件編程與加工工藝分析

胡可威

[摘? ? ? ? ? ?要]? 主要敘述了編程與加工配合件利用MasterCam進行建模，然后對零件進行數控加工工藝分析，用Mastercam軟件進行數控編程，執行后處理，利用數控機床進行加工。探討了Mastercam建模以及數控編程和工藝分析與加工操作中的一些方法和應用技巧。

[關? ? 鍵? ?詞]? 建模;工藝分析;數控編程;加工

[中圖分類號]? U260.6+4? ? ? ? ? ? [文獻標志碼]? A? ? ? ? ? ? ? ? ?[文章編號]? 2096-0603（2018）35-0164-02

一、引言

伴隨設計自動化的發展，CAD/CAE/CAM等設計軟件取得長足進步，Mastercam是一個強大的三維CAD軟件，它功能完善，可以進行三維實體曲面建模。隨著Mastercam的功能日益完善，使用越來越貼近用戶。在軟件的潮流中，Mastercam軟件也在不斷的完善和強大起來，在三維建模方面體現了它功能的強大和操作便捷，學起來容易上手，是我們進行三維建模的好軟件，本文主要是用Mastercam軟件的實體繪制功能、曲面功能進行建模。通過加工工藝分析以及配合件加工，全面考慮影響加工零件的因素，設計其加工工藝以及使用一些加工應用技巧，完成配合要求。

二、配件的總體分析

裝配件的主要特征是由2個組件組成，分別是凹模和凸模，凹模有圓弧面、曲面、挖槽、鉆孔等，所以該組件是屬于比較難加工的零件。凸模主要由曲面、平面、盲孔、圓球面組成，難點在于反面裝夾時的對刀問題，要對得精確，不然就會出現偏差，留正反連接痕跡。凸模加工要注意正反面，不要把方向搞反，否則錯位。

三、凹模的編程與加工

本節主要介紹凹模的編程與加工過程。凹模如圖1所示。在介紹具體的加工步驟之前，首先做一詳細分析。

（一）整體分析

凹模型結構比較復雜。加工材料硬鋁LY2，毛坯為100 mm×106 mm×30 mm。

（二）加工工藝分析

硬鋁LY2為耐熱硬鋁，有較高的強度，熱變形時塑性高，切削加工性能良好。鋁的硬度較低，是容易加工的材料，但是容易粘刀，因此在加工時，我們采用白鋼刀加工，切削層應該小些，進給速度快些，主軸轉速高些。

加工原點設置在毛坯上表面的正中間，如下所示。

X軸：毛坯模型的中心。

Y軸：毛坯模型的中心。

Z軸：毛坯模型的上表面。

（三）技術難點分析

在編程過程中要注意工藝過程的安排，應多考慮如何走刀效率會更高，盡可能減少加工完成后出現較多毛刺。反面裝夾注意去毛刺，配合過程要合適。

（四）加工工藝方案

對模型進行編程加工時，首先需要對模型進行工藝分析，制定數控加工工藝卡、數控加工程序單，確定模型的加工位置以及應用何種刀路進行加工。

數控加工工藝卡：

內容包括：材料名稱、材料狀態、毛坯尺寸、設備名稱、零件代號、工序內容、工具等。（內容省略）

凹模低部加工：采用面銑、外形銑削、深孔鉆、深孔啄鉆、曲面粗加工—挖槽、曲面粗加工—等高外形、曲面精加工—流線等加工方法。

說明：

1.用虎鉗裝夾，頂面高于鉗口20～22 mm。

2.X、Y加工原點——以工件分中為X、Y方向加工0點。

3.Z加工原點——以工件頂面為Z向0點。

凹模的正面加工：

采用面銑、外形銑削（2D）、曲面粗加工（挖槽）、曲面精加工—淺平面加工、挖槽（一般挖槽、曲面粗加工（挖槽）、曲面精加工—流線等加工方法。

說明：

1.用虎鉗裝夾，頂面高于鉗口20～22 mm。

2.X、Y加工原點——以工件分中為X、Y方向加工0點。

3.Z加工原點——以工件下面為Z向0點。

（五）加工出實物如圖2所示

四、凸模的編程和加工

（一）凸模的結構和分析

該零件圖的主要特征是圓柱由曲面和平面組成，有挖槽、孔，有螺紋等，所以該零件是屬于比較容易的加工零件。零件圖如圖3所示。

在對零件模型進行曲面編程加工前，先要對坯料工件參數進行設定。如上圖3所示，工件為60*50的圓柱體，材料為鋁。工件的原點為（0，0，0）。

（二）凸模的編程與加工

根據對側部零件的結構和分析以及對圖紙進行分析，凸模的編程和加工需要分為三部分裝夾和加工，依次是上部、底部的編程和加工，最后用車床車螺紋。

（三）確定毛坯尺寸，如圖4所示。

（四）編制加工程序

1.加工上面

為了使加工速度快而且加工程序簡單明了，開粗我采用的是D16的銑刀，進行外形銑削與挖槽。用D8的銑刀進行外形銑削的螺旋式漸降斜插挖槽，防止過切。參數：參考高度5，進給下刀高度0.5，刀具轉速1500，進給率400，下刀速率300，留余量為0.3，提刀速率2000，Z向深度每層進給0.75。兩個深孔先用D5.8鉆后用D6鉆。

凸模上表面加工：

采用面銑、外形銑削、挖槽（一般挖槽）、深孔鉆、深孔啄鉆等加工方法。

說明：

1.用虎鉗裝夾，頂面高于鉗口35 mm。

2.X、Y加工原點——以工件分中為X、Y方向加工0點。

3.Z加工原點——以工件頂面為Z向0點。

加工模擬仿真如圖5所示：

2.加工下表面

我選用了D16的銑刀來進行上表面面銑、外形銑削，然后再進行精加工。參考高度55，進給下刀高度53，刀具轉速1000，進給率400，下刀速率200，留余量為0.2，提刀速率2000。等距環切，切削間距為10。然后用D8的銑刀進行曲面粗加工挖槽，再用D6的銑刀來清角，最后用D6的球刀來銑球面，倒角外。小刀車速快，進給少。

凸模下表面加工：

分別用面銑、外形銑削（螺旋式漸降斜插）、曲面粗加工—挖糟、曲面精加工—等高外形、曲面精加工—放射狀、曲面精加工—流線進行加工。

說明：

1.用虎鉗裝夾，頂面高于鉗口32 mm。

2.X、Y加工原點——以工件分中為X、Y方向加工0點。

3.Z加工原點——以工件下表面為Z向0點。

模擬如圖6所示。

3.加工上表面螺紋

本來要在銑床上把螺紋銑出來的，由于找不到刀具，只好用華中車床來車，我選了一把D12的內螺紋車床，主軸轉速給800。

螺紋的編程：

08888

%8888

G00 X100 Z150;T0101;M03 S800;

G00 X17 Z3;

G76C1A60X20.2Z-8K0.976U-0.V0.1Q0.4F2;

G00 Z150;X100;

M30。

4.加工出實物圖如圖7所示

五、加工過程的圖片

六、編程加工時遇到的問題及解決方法

對刀：開粗時可用試切法。

問題1：反面對刀時出現較大的接刀錯位。

解決方法：因為側面是個弧，因此要用打表找出兩側的最高點來分中。

問題2：編程加工時凹槽圓球面用曲面挖槽用平挖不了。

解決方法：用球刀或平刀帶R（￠8R0.4）軟件就能執行。

問題3：機床回零時出現超程。

解決方法：先把X、Y、Z軸抬到一定位置，把倍率調慢，先Z軸，再回X、Y軸。

注意配合主要是間隙配合，所以加工時要注意給刀具補償。

七、結論

經過加工配合件，建模時需要考慮到加工實現的可能性，在現實中的實物因為刀具大小的限制也有加工不出的可能，那就要在原有的基礎改造創新。通過在加工過程中出現的問題，編程加工最重要的是注意刀路的最優化，以減少加工時間和提高加工質量。加工時對刀保證精度特別重要和反面裝夾要特別注意編程原點和裝夾的一致性。通過加工，在一些參數的設置上要特別小心，特別是切削用量和刀具轉速的選擇，要根據毛坯、刀具、機床等多種因素進行設定，在做的過程中通過自己的思考解決問題加工配合件對以后教學也有一定的參考價值。

參考文獻：

[1]趙長旭.數控加工工藝[M].西安電子大學出版社，2005.

[2]孫祖和.MasterCAM設計與制造[M].機械工業出版社，2008.

[3]高強，曹愛文.Pro/ENGINEER從入門到精通[M].人民郵電出版社，2006.