10異形旋盖装配件的三维建模及基座零件的数控加工.doc

异形旋盖装配件的三维建模及基座零件的数控加工 汪昌浩, 姜海 (合肥学院系，合肥，230022) 三维造型；装配；运动仿真；加工工艺；自动编程；宏程序；夹具设计1 基座零件图修正 该零件是一个车铣复合零件，其轮廓主要是由外圆柱面、平面、斜面、球面、底部两处凹型槽、侧边上的孔槽和凹型槽及顶部的曲面等组合而成。公差及技术要求基本齐全 ，尺寸精度最高要求为7级，其余为8~10级；形位公差方面侧边两φ32孔同轴度为0.08；表面粗糙度最高为Ra1.6，其余为Ra3.2。通过分析，可确定原设计图样基本正确，但还有几点不合理之处： 1、图中标记①、②的地方，原图中该两处投影皆多余一条线段；2、图中标记③的地方缺少一个尺寸；3、图中标记④的地方，原图中要求中心孔φ26H7的粗糙度为Ra3.2,该尺寸公差等级与粗糙度要求不相适应，同时考虑该基座中心孔需和心轴（另一组件）进行配合，其中心孔的粗糙度改为Ra1.6为宜。 2.2 三维造型与装配设计 利用拉伸实体、布尔运算、圆台、凸垫、拔模、腔体等功能绘制基座大致轮廓，运用UG“规律曲线”可绘制出曲面的内外曲线，生成直纹面，裁剪后得基座模型（见图2）。最后与其它部件配对形成异形旋盖装配件的两种装配图，见图3。 内外曲线表达式方程如下： 内部曲线表达式：t=1，xt=25*sin(360*t)，yt=25*cos(360*t)，zt=5*cos(3*360*t)； 外部曲线表达式：l=1，xl=50*sin(360*l)，yl=50*cos(360*l)，zl=5*cos(3*360*l)。 图2 基座建模过程 图3 零部件与两种装配形式图 3 装配件在ADAMS中的运动仿真 将模型导入Adams软件设定重力方向、定义约束后再进行运动仿真（见图4），然后以旋钮与心轴间的移动副作为参照，测量其位移曲线图（见图5），由图3-6可以知道位移曲线在设定的时间内（即旋钮转过180度），一共运动了一个半周期，其位移曲线为正弦曲线，幅值近似为10mm，与图纸要求的很一致，故通过运动仿真检测出曲面精度还是比较高的。 图4 运动仿真图 图5 旋钮位移曲线图 由装配件的运动仿真看出：该装配件可以满足原图纸中要求的运动关系，即本体旋转180度后，滑销能正常滑入基座销孔，对本体止转；各零件之间没有干涉；同时也能满足原设计中提出的两种装配形式要求。 4 工艺分析与数控加工 4.1 总体工艺方案 ①、用数控车削完成主要回转体内外表面的加工，再用数控铣床加工零件的其它表面（取曲面外），曲面在四轴加工中心上加工；②、加工设备：普通数控车床(CKA6140)、数控铣床（XK714G)、四轴加工中心(XH715D)；③、夹具：三爪卡盘、专用夹具；④、数控编程：手工编程结合自动编程 ，曲面加工采用宏程序；⑤、刀具：除普通内外圆车刀、钻头、立铣刀外，还要用到球头铣刀、成形铣刀、铰刀等。 4.2 加工难点解决方案 1、顶部空间曲面可在三轴数控铣床中通过自动编程来实现，加工的精度及表面粗糙度基本上可以满足要求，但采用这种球头刀“行切法”加工效率不高；若选择四轴加工中心，因其带有回转主轴，使得刀具的运动和工件的回转同时联动，不但加工效率高，加工精度也会进一步的提高； 2、侧边斜面带有10°倾斜角，选用成形铣刀加工对四侧面的斜面进行铣削； 3、凹型槽与孔槽的加工，对于手工编程来说计算刀轨的位置难度很大，这里选用自动编程来解决这些槽体部位加工的编程； 4、为保证侧边上两φ32的孔槽的同轴度要求，这里采用一次装夹中分度来加工这一对孔槽，依靠夹具的定位精度来保证两孔的同轴度； 5、3-φ8Ra1.6的孔加工，需采用钻、精铰的方式来满足； 6、①、选择毛坯零件的φ125的外圆面为粗基准；②、精基准的选择。主要考虑基准重合的问题。在此零件的加工过程中选用φ26中心孔、底部端面及底部φ8的孔作为精基准，采用一面两销定位的方式； 7、工艺路线方案 工序Ⅰ：粗车圆柱毛坯一端面，粗车、精车φ84外圆面； 工序Ⅱ：粗车、精车毛坯另一端面，粗车、精车φ120的外圆，钻-车刀镗-扩-粗铰-精铰φ26H7的孔； 工序Ⅲ：粗铣、精铣基座底部大端面内的64x90mm和15x50mm的型槽，钻-精铰底部φ8的孔； 工序Ⅳ：粗铣、精铣四侧平面，粗铣、精铣四侧面的φ32的孔槽和19x40mm的型槽，钻-精铰侧边φ8的通孔（分两次在两侧分别进行加工）； 工序Ⅴ：精铣上平面，钻-精铰上端面上φ8的孔，铣球面SR3，粗铣、精铣φ60与φ80间的圆环孔，粗铣、精铣四侧的斜面； 工序Ⅵ：粗铣、精铣曲面。 4.3 切削用量计算及手工编程 切削用量计算及手工编程此处略，详见设计说明书。 4.4 自动编程 以基座底