斯太爾機油泵殼體零件模具CADCAM

1、目 錄摘要Abstract 第1章 緒論1第2章鑄造技術在斯太爾機油泵外殼中應用22.1 現(xiàn)代鑄造技術的狀況及發(fā)展 22.2鑄造方法3砂型鑄造3手工造型3合箱42.3分型面的選擇42.4模具設計 5第3章CAD/CAM在斯太爾機油泵外殼設計中的應用73.1 CAD/CAM技術介紹7我國模具CAD/CAM的發(fā)展現(xiàn)狀73.1.2模具CAD/CAM的發(fā)展趨勢83.2 UG軟件介紹93.3下模樣的建模11第4章 數(shù)控加工164.1數(shù)控系統(tǒng)16數(shù)控系統(tǒng)的組成16數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展174.2模樣材料與毛坯類型的選擇184.3刀具的選擇184.3.1刀具的分類184.3.1刀具的特點194.4加工路線的擬定194

2、.5基于MasterCAM油泵殼體下模樣的自動編程204.5.1 MasterCAM簡介204.5.2油泵殼體下模樣加工方案214.5.3刀具路徑的生成214.5.4刀具路徑的檢驗224.5.5導出程序23小結24參考文獻25致謝26附錄27附錄28附錄29斯太爾機油泵殼體零件模具CAD/CAM摘要：一輛汽車的性能的好壞，主要取決于發(fā)動機的性能的好壞，而一臺發(fā)動機的性能的好壞，則取決于機油泵的性能的好壞。隨著我國經(jīng)濟不斷快速增長，對重型卡車的需求量越來越大，斯太爾機油泵是重型卡車發(fā)動機的重要組成部分，因此，對其的需求量也越來越大。目前，國內斯太爾機油泵主要是以齒輪式機油泵為主。本次設計首先查閱

3、資料，測繪實物得到斯太爾機油泵外殼的3D造型，然后根據(jù)3D造型設計出斯太爾機油泵外殼的砂型鑄造模具，最后對其中的下模具進行數(shù)控加工編程。關鍵詞：斯太爾機；齒輪式機油泵；砂型鑄造模具；數(shù)控編程Steyr oil pump shell parts mould CAD/CAMAbstract： 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 oi

4、l pump. As China's economy has been growing fast, heavy trucks to the growing demand, steyr heavy-duty trucks oil pump 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. Thi

5、s design first check data and surveying and mapping real get oil pump shell steyr 3 D modeling, and then based on the 3 D 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

6、章 緒 論機油泵是汽車發(fā)動機的關鍵部件，它的的作用就是把油底殼內的機油輸送到發(fā)動機每一個需要潤滑的部位，如果損壞了，就有可能出現(xiàn)異響，噪音，動力衰減，如不及時處理，甚至拉缸、無法啟動，發(fā)動機徹底報廢！所以說機油泵的性能，特別是制造性能的好壞直接影響發(fā)動機的性能。特別是客車和重型卡車的機油泵，轉速高、溫度高，因此對其制造質量和工作性能要求都非常高。斯太爾機油泵是重型卡車發(fā)動機的重要組成部分，因此，對其的需求量也越來越大。目前，國內斯太爾機油泵主要是以齒輪式機油泵為主。我國汽車機油泵的產品制造技術的技術門檻不高，低端產品市場競爭激烈，其研發(fā)與制造受制于產品的制造技術，正因如此，國內斯太爾機油泵的研

7、發(fā)和制造方面與發(fā)達國家相比還有一定的差距。隨著我國經(jīng)濟不斷快速增長，對重型卡車的需求量越來越大，開發(fā)一臺斯太爾機油泵，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?zhèn)鹘y(tǒng)方法對產品進行創(chuàng)新設計、測試和加工，可以縮短開發(fā)周期，降低生產成本，提高工作效率，改進產品設計質量，是當前模具企業(yè)優(yōu)先選擇的一種CAD/CAM相結合的產品研發(fā)方式。使用UG可以準確創(chuàng)建模具分型面，合理拆分上、下模，快速生成成型零件，其模具設計效率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)設計方法。而MasterCAM具有簡單易學、功能齊全以及所生成數(shù)控程序質量好的特點。隨著計算機技術、數(shù)控加工技術及我國汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，C

8、AD/CAM技術在汽車零部件毛坯設計制造領域被廣泛應用，對斯太爾機油泵進行模具設計與加工仿真，可以提前知道自己的設計合不合理，能不能在實體機床上進行加工等，這樣能有效縮短斯太爾機油泵體模具的研發(fā)周期，提高市場響應速度，增強企業(yè)競爭力。 第2章鑄造技術在斯太爾機油泵外殼中應用2.1現(xiàn)代鑄造技術的狀況及發(fā)展鑄造生產通常是指用熔融的合金材料制作產品的方法，將液態(tài)合金注入預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，簡稱鑄造，所鑄出的產品稱為鑄件。大多數(shù)鑄件作為毛坯，需要經(jīng)過機械加工后才能成為各種機器零件；有的鑄件當達到使用的尺寸精度和表面粗糙度要求時，可作為成品或零件

9、直接使用。鑄造生產具有適用范圍廣、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)濟性能好等優(yōu)點。鑄件在一般機器中占總質量的40%80%，而制造的成本只占機器總成本的25%30%。鑄造是機械制造工業(yè)毛坯和零件的主要供應者，在國民經(jīng)濟中占有及其重要的地位。鑄件在機械產品中所占的比例大，如內燃機關鍵零件都是鑄件，占總質量的70%90%；汽車中鑄件質量占19%23%；機床、拖拉機、液壓泵、閥和通用機械中鑄件質量占65%80%；農業(yè)機械中鑄件質量占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。我國古代鑄造技術居世界先進行列。但由于過長的封建社會

10、影響了科學技術的發(fā)展，阻滯了鑄造技術前進的步伐。新中國成立以來的50多年中，自20世紀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，成績是巨大的?，F(xiàn)在鑄造在我國是一個很大的行業(yè)，產量居世界第二位，達年產1000萬1200萬t，廠點多達2萬多個，職工100130萬人，其中工程技術人員約占3.5%，已經(jīng)成為了國家重要的基礎工業(yè)之一。我國的鑄造工業(yè)生產規(guī)模、鑄件的產量品種都已處于世界前列。雄厚的工業(yè)基礎為眾多的行業(yè)提供著大量的鑄件。改革開放以來，我國開始進出口鑄件，近幾年來鑄件出口增長較快，已占鑄件產量的10%，創(chuàng)匯穩(wěn)步增加，出口品種也由簡單件進展到要求較高的形狀復雜的鑄件。我國鑄造行業(yè)雖

11、然已經(jīng)進入廠點多、產量大、門類齊全的世界鑄造大國行列，但與美、日、德、法等鑄造強國比，還有相當大的差距。我國鑄造生產必須走優(yōu)質、高效、低耗、清潔，可持續(xù)發(fā)展的道路，才能迅速由大變強。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成果，與傳統(tǒng)鑄造技術想結合形成一批先進鑄造技術。它們不僅應用與鑄件開發(fā)及生產，而且也影響到組織管理、營銷、售后服務等環(huán)節(jié)，正顯著改變鑄造行業(yè)的技術面貌，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 砂型鑄造斯太爾機油泵外殼是采用砂型鑄造的方法生產的，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。但由于砂型的導熱系數(shù)較低，液態(tài)金

12、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，會導致鑄件內部晶粒粗大，易于產生組織及成分的偏析等，從而降低了材料的力學性能。另一方面，砂型鑄造生產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、落砂清理和檢驗等。其中造型（芯）是砂型鑄造的基本工序。、模樣芯盒爐料準備金屬熔煉合型澆注鑄件檢驗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)點是操作靈活，工藝裝備簡單，生產準備時間短，適應性強，可用于各種

13、大小形狀的鑄件。手工造型對人工的技術水平要求高，生產率低，勞動強度大，鑄件質量不穩(wěn)定，主要用于單件、小批量的生產。手工造型的方法很多，分別有：（1）整模造型 模樣是整體結構，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鑄型內，操作簡單，鑄件不會產生錯型缺陷。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，型腔位于上下兩個砂箱內。分模造型適用于形狀較復雜的鑄件。（3）活塊造型 模樣上可拆卸或活動的部分叫活塊。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的。起模時，先起出主體模樣，再單獨取出活塊（4）挖砂造型 模樣是整體的，分型面為曲面，為了便于起模

14、，造型時用手工挖去阻礙起模的型砂，每造一型需挖砂一次，生產率低，要求操作技術水平高。適用于形狀復雜鑄件的單件生產。（5）假箱造型 為克服挖砂造型的挖砂缺點，在造型前預先做個底胎，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 用刮板代替實體模樣造型，可以降低模樣成本，節(jié)約木材，縮短生產周期，但要求操作者技術水平高，適用于有等截面或回轉體的鑄件。所以斯太爾機油泵外殼采用手工造型里的分模造型。2.2.3 合箱在整個鑄造過程中，合箱是最關鍵的一步，合箱就是將造好的型箱與砂芯組合成一個整體的過程。根據(jù)合箱計劃，按材質，砂箱大小將砂箱放平穩(wěn)，擺箱應

15、將水口按天車縱向橫走向對齊。大活應在箱底下面開溝排氣，或將砂箱墊高。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，可能需要重新調整澆注位置。生產中，澆注位置和分型面有時是同時確定的。選擇分型面時，應注意一下原則：（1） 應使鑄件全部或大部分置于同一半型內；（2） 應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構及其制造、加工工序及操作；（4） 選擇的分型面要有利于下芯、驗型和合型綜上所述，斯太爾機油泵外殼的3D造型如圖2.2，其分型面如圖2.3。圖2.2 斯太爾機油泵外殼的3D造型圖2.3 油泵殼體零

16、件分型面2.4 模具設計模具是一種技術密集、資金密集型產品，在我國國民經(jīng)濟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產業(yè)，并在“十五”中列為重點扶持產業(yè)。由于新技術、新材料、新工藝的不斷發(fā)展，促使模具技術不斷進步，對人才的知識、能力、素質的要求也在不斷提高。鑄造模具是指為了獲得零件的結構外形，預先用其他輕易成型的材料做成零件的結構外形，然后再在砂型中放入模具，于是砂型中就形成了一個和零件結構尺寸一樣的空腔，再在該空腔中澆注流動性液體，該液體冷卻凝固之后就能形成和模具外形結構完全一樣的零件了。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。在鑄造生產中，模樣是用于形成鑄件

17、外表和型腔的必要工藝設備。模樣的結構和質量的好壞，直接關系著鑄件的幾何形狀、尺寸精度和表面質量。制芯的作用在于獲得鑄件的空腔、孔洞等部分，有時為了簡化砂型結構，便于起?；蚓植繌娀靶鸵膊捎蒙靶?。在模具設計中，構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、強度以及安裝方便和正常工作，所需要的其他零部件稱為結構零部件。成型零部件和結構零部件裝配組合就形成一套完整的模具。在本次設計中，設計的模具有模樣、漏板、導向銷、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導向銷；3下模樣；4削邊銷；5漏

18、板；6底板；7彈簧墊圈；8內六角螺釘；9圓錐銷第3章CAD/CAM在斯太爾機油泵外殼設計中的應用3.1 CAD/CAM技術介紹CAD/CAM技術以計算機及周邊設備和系統(tǒng)軟件為基礎，它包括二維繪圖設計、三維幾何造型設計。是一種設計人員借助于計算機進行設計的方法。其特點是將人的創(chuàng)造能力和計算的高速運算能力、巨大存儲能力和邏輯判斷能力有機地結合起來。計算機輔助設計/計算機輔助制造，簡稱CAD/CAM，該技術是以計算機數(shù)控技術、計算機圖形技術、計算機數(shù)據(jù)分析技術及計算機網(wǎng)絡技術為基礎發(fā)展起來的，是計算機在工程應用中最有影響的技術之一，推動了幾乎一切領域的設計革命，在機械行業(yè)的應用中尤以模具制造業(yè)的應用

19、成果最為突出。CAD/CAM技術的引入，不僅提高了產品質量，縮短了新產品的開發(fā)周期，也為工廠實現(xiàn)由產品設計、生產到管理的一體化，無圖紙化奠定了基礎。CAD/CAM建模（造型）是CAD/CAM的核心技術和基礎，對CAD/CAM的整體技術水平及相關功能的發(fā)展至關重要。當今流行的商品化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，主要解決計算機繪圖初級工作；（2）3D曲面造型。以DUCT/SHAPE為代表，是3D建模技術發(fā)展方向之一，在解決復雜形體單一零件的三維建模方面起著不可替代的作用。特別適合于復雜模具

20、、汽車、飛機等復雜曲面產品設計與制造；（3）參數(shù)化實體造型。以SOLIDWORKS、SOLIDEDGE為代表的實體造型如實反映了所設計零件的空間結構，參數(shù)化設計確保了零件、部件、總裝及2D、3D工程圖紙修改的相關性，完全符合機械設計過程。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)不能滿足需要，這就促使了CAD/CAM技術在模具業(yè)中的應用。發(fā)達國家從20世紀50年代就開始模具CAD/CAM的研究。到20世紀80年代，模具CAD/CAM技術已經(jīng)廣泛應用于冷沖模具、鍛造模具、注射模具、壓鑄模具的設計與制造。我國的計算機技術起步較晚，模具CAD/CAM的開發(fā)始于20世

21、紀70年代末，但發(fā)展也相當迅速。到目前為止，通過國家有關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)，它們在生產中發(fā)揮著重要的示范作用并產生巨大的經(jīng)濟效益。80年代中、后期，我國的沖模CAD研制工作進入了全面發(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，強調軟件產品的專業(yè)化和本地化。從上世紀90年代開始，華中科技大學、西安交通大學和北京機電研究院等相繼開展了級進模CAD/CAM系統(tǒng)的研究和開發(fā)。近年來，我國模具標準件庫的應用也日益增多。為了減輕重復勞動，提高工作效率，許多研究機構和設計生產部門都在各種CAD平臺上利用其提供的二次開發(fā)接口進行二

22、次開發(fā)。大多數(shù)的CAD系統(tǒng)不含有標準件庫，尤其是對特定行業(yè)的專用標準件庫，不能滿足設計人員的需求，因此相關的設計部門和科研機構采用不同的方法開發(fā)了行業(yè)內適用的標準件系統(tǒng)，很大程度上提高了設計效率。但是，我國CAD/CAM的研究應用與工業(yè)發(fā)達國家相比還有較大差距，主要表現(xiàn)在：（1）CAD/CAM的應用集成化程度較低，很多企業(yè)的應用仍停留在繪圖、NC編程等單項技術的應用上。（2）CAD/CAM系統(tǒng)的軟、硬件均依靠進口，自主版權的軟件較。（3）缺少設備和技術力量，有些企業(yè)盡管引進CAD/CAM系統(tǒng)，但其功能沒能充分發(fā)揮。近年來模具CAD/CAM技術的硬件與軟件價格已降低到中小企業(yè)普遍可以接受的程度，

23、特別是微機的普及應用，更為廣大模具企業(yè)普及模具CAD/CAM技術創(chuàng)造了良好的條件。隨著微機軟件的發(fā)展和進步，技術培訓工作也日趨簡化。 模具CAD/CAM的發(fā)展趨勢(1)集成化集成化是CAD/CAM技術發(fā)展的一個最為顯著的趨勢。它是指把CAD、CAE、CAPP、CAM以至PPC（生產計劃與控制）等各種功能不同的軟件有機地結合起來，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)內部信息流的暢通并協(xié)調各個系統(tǒng)有效地運行。國內外大量的經(jīng)驗表明，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，花巨資引進的設備往往很難

24、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、及時和準確的數(shù)據(jù)作為計劃的依據(jù)，訂出的計劃也較難貫徹執(zhí)行，所謂的生產計劃和控制將得不到實際效益。因此，人們著手將CAD、CAE、CAPP、CAM和PPC等系統(tǒng)有機地、統(tǒng)一地集成在一起，從而消除"自動化孤島"，取得最佳的效益。CIM是CAD/CAM集成技術發(fā)展的必然趨勢。CIM的最終目標是以企業(yè)為對象，借助于計算機和信息技術，使生產中各部分從經(jīng)營決策、產品開發(fā)、生產準備到生產實施及銷售過程中，有關人、技術、經(jīng)營管理三要素及其形成的信息流、物流和價值流有機集成并優(yōu)化運行，從而達到產品上市快、高質、低耗、服務好

25、、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哲理構成的計算機化、信息化、智能化、集成化的制造系統(tǒng)。它適應多種、小批量市場需求，可有效地縮短生產周期，強化人、生產和經(jīng)營管理的聯(lián)系，壓縮流動資金，提高企業(yè)的整體效益。(2)網(wǎng)絡化21世紀網(wǎng)絡將全球化，制造業(yè)也將全球化，從獲取需求信息，到產品分析設計、選購原輔材料和零部件、進行加工制造，直至營銷，整個生產過程也將全球化。CAD/CAM系統(tǒng)的網(wǎng)絡化能使設計人員對產品方案在費用、流動時間和功能上并行處理的并行化產品設計應用系統(tǒng)；能提供產品、進程和整個企業(yè)性能仿真、建模和分析技術的擬實制造系統(tǒng)；能開發(fā)自動化系統(tǒng)，產生和優(yōu)化工作計劃和車間級

26、控制，支持靈敏制造的制造計劃和控制應用系統(tǒng)；對生產過程中物流，能進行治理的物料治理應用系統(tǒng)等。(3)智能化人工智能在CAD中的應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。它將許多實例和有關專業(yè)范圍內的經(jīng)驗、準則結合在一起, 給設計者更全面，更可靠的指導。應用這些實例和啟發(fā)準則，根據(jù)設計的目標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、集成的設計產品及其開發(fā)的過程。它要求產品開發(fā)人員在設計的階

27、段就考慮產品整個生命周期的所有要求，包括質量、成本、進度、用戶要求等，以便最大限度地提高產品開發(fā)效率及一次成功率。并行工程的關鍵是用并行設計方法代替串行設計方法。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。但其實施也決非一朝一夕的事情，目前應為并行工程的實現(xiàn)創(chuàng)造條件和環(huán)境。其中，與CAD/CAM技術發(fā)展密切相關的有如下幾項要求：1）研究特征建模技術，發(fā)展新的設計理論的方法；2）開展制造仿真軟件及虛擬制造技術的研究，提供支持并行工程運行的工具和條件；3）探索新的工藝過程設計方法，適應可制造性設計（DFM）的要求；4）借助網(wǎng)絡及統(tǒng)一DBMS技術，建立并行工程中數(shù)據(jù)共享的環(huán)境；5）提供多

28、學科開發(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CAD/CAPP/CAM技術的變革和發(fā)展。3.2 UG軟件介紹UG是Unigraphics的縮寫，這是一個交互式CAD/CAM(計算機輔助設計與計算機輔助制造)系統(tǒng)，它功能強大，可以輕松實現(xiàn)各種復雜實體及造型的建構。它在誕生之初主要基于工作站，但隨著PC硬件的發(fā)展和個人用戶的迅速增長，在PC上的應用取得了迅猛的增長，目前已經(jīng)成為模具行業(yè)三維設計的一個主流應用。 UG的開發(fā)始于1990年7月，它是基于C語言開發(fā)實現(xiàn)的。UG NX是一個在二和三維空間無結構網(wǎng)絡上使用自適應多重網(wǎng)格方法開發(fā)的一個靈活的數(shù)值求解偏微分方程的軟件

29、工具。其設計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用再利用。 一個給定過程的有效模擬需要來自于應用領域(自然科學或工程)、數(shù)學(分析和數(shù)值數(shù)學)及計算機科學的知識。然而，所有這些技術在復雜應用中的使用并不是太容易。這是因為組合所有這些方法需要巨大的復雜性及交叉學科的知識。最終軟件的實現(xiàn)變得越來越復雜，以致于超出了一個人能夠管理的范圍。一些非常成功的解偏微分方程的技術，特別是自適應網(wǎng)絡加密（adaptivemeshrefinement）和多重網(wǎng)格方法在過去的十年中已被數(shù)學家研究，同時隨著計算機技術的巨大進展，特別是大型并行計算機的開發(fā)帶來了許多新的可能。 UG的目標是用最新的數(shù)

30、學技術，即自適應局部網(wǎng)格加密、多重網(wǎng)格和并行計算，為復雜應用問題的求解提供一個靈活的可再使用的軟件基礎。來自SiemensPLM 的UG NX使企業(yè)能夠通過新一代數(shù)字化產品開發(fā)系統(tǒng)實現(xiàn)向產品全生命周期管理轉型的目標。 NX 包含了企業(yè)中應用最廣泛的集成應用套件，用于產品設計、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，通過產品開發(fā)的技術創(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計方案，而且在開發(fā)過程中必須根據(jù)以往經(jīng)驗中所獲得的知識更早地做出關鍵性的決策。NX 是 UGS PLM 新一代數(shù)字化產品開發(fā)系統(tǒng)，它可以通過過程變

31、更來驅動產品革新。 NX 獨特之處是其知識管理基礎，它使得工程專業(yè)人員能夠推動革新以創(chuàng)造出更大的利潤。 NX 可以管理生產和系統(tǒng)性能知識，根據(jù)已知準則來確認每一設計決策。NX 建立在為客戶提供無與倫比的解決方案的成功經(jīng)驗基礎之上，這些解決方案可以全面地改善設計過程的效率，削減成本，并縮短進入市場的時間。通過再一次將注意力集中于跨越整個產品生命周期的技術創(chuàng)新， NX 的成功已經(jīng)得到了充分的證實。這些目標使得 NX 通過無可匹敵的全范圍產品檢驗應用和過程自動化工具，把產品制造早期的從概念到生產的過程都集成到一個實現(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

32、件按鈕，或選擇【文件】【新建】命令新建一個零件文件；（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（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睿鐖D3.6所示進行拔模，拔模斜度5°；圖3.6（8）選擇【拔?！棵?，如圖3.7所示進行拔模，拔模斜度3°；圖3.7（9）選擇【加厚】命

33、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第4章數(shù)控加工4.1 數(shù)控系統(tǒng)近幾年來，機械加工業(yè)大量采用數(shù)控機床取代傳統(tǒng)的普通機床進行機械加工，普通機械逐漸被數(shù)控機械所代替。數(shù)控機床綜合了微電子、計算機、信息處理、自動檢測、自動控制、電機與拖動，電子和電力、精密測量、氣液壓及現(xiàn)代機械制造技術等多種先進技術的機電一體化產品，是數(shù)控機床的心臟。具有高精度，高效率，柔性自動化等特點決定了今后發(fā)展數(shù)控機床是我國機械制造業(yè)技術改造的必由之路，是工廠自動化的基礎。數(shù)控機床在各個機械制造企業(yè)已成為大、中型企業(yè)的主要技術裝備。機床

34、數(shù)控系統(tǒng)，即計算機數(shù)字控制(cnc)系統(tǒng)是在傳統(tǒng)的硬件數(shù)控(nc)的基礎上發(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，完成對進給坐標控制、主軸控制、刀具控制、輔助功能控制等。cnc系統(tǒng)利用計算機來實現(xiàn)零件程序編輯、坐標系偏移、刀具補償、插補運算、公英制變換、圖形顯示和固定循環(huán)等。使數(shù)控機床按照操作設計要求，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、輸入輸出設備、通信設備、數(shù)控裝置、可編程控制器、伺服驅動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；二是由計算機硬

35、件和軟件組成的計算機數(shù)控裝置即cnc裝置。由于計算機技術的不斷發(fā)展，尤其是微處理器和微型計算機應用于數(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)的硬件除了一般計算機具有的cpu、eprom、ram接口外，還具有數(shù)控位置控制器、手動數(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裝置是一種專用計算機。目前cnc系統(tǒng)大都采用體積小，成本低，功能強的微處理機。系統(tǒng)主要由微機及其相應的io設備、外部設備、機床控制及其io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、機床狀態(tài)及報警

36、，故障診斷等。控制軟件由譯碼、插補運算、刀具補償、速度控制、位置控制等軟件組成。系統(tǒng)程序存于計算機內存儲器。所有的數(shù)控功能基本上都依靠該程序來實現(xiàn)。硬件是軟件活動的物理基礎。而軟件則是整個系統(tǒng)的靈魂，整個cnc裝置的活動均依靠系統(tǒng)軟件來指揮。在機械制造工業(yè)中并不是所以的產品零件都具有很大的批量，單件與小批量生產的零件約占機械加工總量的80%以上。尤其是在造船，航天，航空，機床，重型機械及國防工業(yè)更是如此。為了滿足多品種，小批量的自動化生產，迫切需要一種靈活的，通用的，能夠適用產品頻繁化的柔性自動化機床。數(shù)控機床就是在這樣的背景下誕生發(fā)張起來的。它為單件，小批量生產的精密復雜零件提供了自動化的加

37、工手段。根據(jù)國家標準GB/T8129-1997,對機床數(shù)字控制的定義：用數(shù)字控制的裝置（簡稱數(shù)控裝置），在運行的過程中，不斷的引入數(shù)字數(shù)據(jù)，從而對某一生產過程實現(xiàn)自動控制，叫數(shù)字控制，簡稱數(shù)控。用計算機控制加工功能，稱計算機數(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，其主要研究熱點有以下幾個方面：（1）高精高速高效化速度效率、質量是先進制造技術關鍵的性能指標，是先進制造技術的主體。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、直線電機等技

38、術可極大地提高效率，提高產品的質量和檔次，縮短生產周期和提高市場競爭能力。在今后的幾年，超精密數(shù)控機床正在向精密化、高速化、智能化和納米化發(fā)展，匯合而成的新一代數(shù)控機床。（2）柔性化數(shù)控系統(tǒng)采用新一代模塊化設計，功能覆蓋面更寬，可靠性更強，可滿足不同用戶的需求。同一群控系統(tǒng)能根據(jù)不同生產流程，自動進行信息流動態(tài)調整，發(fā)揮群控系統(tǒng)的功能。（3）多軸化多軸聯(lián)動加工，零件在一臺數(shù)控機床上一次裝夾后，可進行自動換刀、旋轉主軸頭、旋轉工作臺等操作，完成多工序、多表面的復合加工，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)軟件進行二次開發(fā)，用戶的使用范圍不再受生產

39、商的制約。（5）實時智能化在數(shù)控技術領域，實時智能控制的研究和應用正沿著：自適應控制、模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡控制、專家控制、學習控制、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)，當系統(tǒng)出了故障時，診斷、維修等實現(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的標準鋼號，40Cr鋼是機械制造業(yè)使用最廣泛的鋼之一。調質處理后具有良好的綜合力學性能，良好的低溫沖擊韌性和低的缺口敏感性。鋼的淬透性良好，水淬時可淬透到2860mm,油淬時可淬透到1540mm。這種鋼除調質處理外還適于氰化和高頻淬火處理。切削性能較好，當硬度為HRC920.5時，相對切削加工性為60%。所以選用此鋼為

40、下模樣的材料。比較各個常用毛坯的種類、特點及應用可以知道，型材是最適合的下模樣毛坯材料。因為型材是用軋制、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，而且材料利用率高，組織致密，力學性能好，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)控編程的人機交換狀態(tài)下進行的，應根據(jù)機床的加工能力，工件材料的性能，加工工序，切削用量已經(jīng)其他相關因素正確選用刀具及刀柄。刀具選擇總的原則是：安裝調整方便，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

41、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。機夾，可轉位硬質合金刀具，鑲硬質合金鉆頭，可轉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，宜選用整體硬質合金制作，以提高刀具壽命和加工精度。選取刀具時，要使刀具的尺寸與被加工工件的表面尺寸相適應。4.3.1 刀具的分類數(shù)控刀具根據(jù)刀具結構可分為整體式、鑲嵌式和特殊型式，如復合式刀具，減震式刀具等。根據(jù)制造刀具所用的材料可分為：(1) 高速鋼刀；(2) 硬質合金刀具；

42、(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 刀具的特點數(shù)控加工刀具必須適應數(shù)控機床高速，高效和自動化程度高的特點，一般應包括通用刀具，通用聯(lián)接刀柄及少量專用刀柄。刀柄要聯(lián)接刀具并裝在機床動力頭上，因此已逐漸便準化和系列化。數(shù)控機床與普通機床上所用的刀具相比，有許多不同的要求，主要有以下特點：（1）剛性好，精度高，抗振及熱變形小；（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

43、于調整，以減少換刀調整時間（5）刀具應能可靠地斷屑或卷屑，以利于切屑的排除（6）系列化，標準化，以利于編程和刀具管理4.4 加工路線的擬定零件機械加工的工藝路線是指零件生產過程中，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，應當將整個工藝過程劃分成粗加工，半精加工，精加工等幾個階段，在各個階段之間安排熱處理工序，加工劃分階段有如下優(yōu)點：（1） 有利于保證加工質量 粗加工時，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重而且毛坯制造過程因冷

44、卻速度不均勻使工件內部存在著內應力，粗加工從表面切去一層金屬，致使內應力重新分布也會引起變形，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，有利于保證加工質量。（2） 合理地使用設備 粗加工采用功率較大，剛度大，精度不太高的機床，精加工應在精加工高的機床上進行，有利于長期保持機床的精度。（3） 有利于及早的發(fā)現(xiàn)毛坯的缺陷，粗加工安排在前，若發(fā)現(xiàn)了毛坯的缺陷，及時予以報廢，以免繼續(xù)加工造成工時的浪費。綜上所述，工藝過程應當盡量劃分階段進行。至于究竟應當劃分為兩個階段，三個階段，還是更多的階段，必須

45、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，劃分階段應越細。另一方面，粗精加工分開，使機床臺數(shù)和工序數(shù)增加，當生產批量較小時，機床負荷利率低，不經(jīng)濟。所以，當工件批量小，精度要求不太高，工件剛性較好時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)進行精加工工步。4.4 基于MasterCAM油泵殼體下模樣的自動編程4.4.1 MasterCAM簡介Mastercam是美國CNC Software Inc.公司開發(fā)的基于PC平臺的CAD/C

46、AM軟件。自1981年推出第一代產品開始就以其強大的加工功能聞名于世。二十年來在此基礎上進行不斷地更新與完善，Mastercam是被工業(yè)界及學校廣泛采用。它集二維繪圖、三維實體造型、曲面設計、體素拼合、數(shù)控編程、刀具路徑摸擬及真實感摸擬等到功能于一身。它具有方便直觀的幾何造型 Mastercam提供了設計零件外形所需的理想環(huán)境，其強大穩(wěn)定的造型功能可設計出復雜的曲線、曲面零件。 Mastercam9.0以上版本還有支持中文環(huán)境，而且價位適中，對廣大的中小企業(yè)來說是理想的選擇，是經(jīng)濟有效的全方位的軟Mastercam作為眾多CAD/CAM軟件中的一種，之所以能有第一位的裝機量，其優(yōu)點是顯而易見的

47、。它對硬件的要求不高，在一般配置的計算機上就可運行；它操作靈活，界面友好，易學易用，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)濟效益。另外，Mastercam的性價比，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。因此對每個機械設計與加工人員來說，學習Mastercam是十分必要的。Mastercam包括4大模塊：Design、Lathe、Mill和Wire。Design模塊用于被加工零件的造型設計，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

48、成線切割刀具路徑。這4個模塊可單獨使用，在Mill模塊，Lathe模塊和Wire模塊中也可以進行Design模塊中的完整的造型設計，在其中一個模塊中就可以實現(xiàn)造型設計與加工過程的統(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模塊進行介紹。 油泵殼體下模樣加工方案加工前，在UG中將機油泵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

49、與回火（調質處理）精加工滲氮裝配。采用16R1環(huán)形刀對殼體上模樣進行粗加工，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。因整個模樣都需要加工，故裝夾方式選用工藝板進行裝夾。加工工藝卡見附錄，加工工序卡見附錄。4.4.3 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16園鼻刀，取切削速度為v=1.2m/s，取z=0.2mm/齒，機床主軸轉速S及切削進給速度F為：通過計

50、算得到：進給速度F=570mm/min，主軸轉速S=1430r/min，插入進給率為400mm/min，退刀速度為1300mm/min，加工預留量為0.8mm，最大Z軸進給量為1mm。在MasterCAM參數(shù)欄中進行相應設定后，即可生成對應的刀具路徑文件。最后得到的路徑如圖4.1。圖4.14.4.4 刀具路徑的檢驗生成對應的刀具路徑后，MasterCAM提供的刀具路徑實體加工仿真功能，可對生成的刀具路徑進行實體切削驗證。單擊刀具路徑欄中的刀具驗證操作圖標，便可對選定的刀具路徑進行實體加工仿真模擬，以檢驗生成的刀具路徑是否正確。上模樣挖槽加工實體切削驗證如圖4.2所示。圖4.24.4.5 導出程

51、序選擇所有加工路徑，點擊G1圖標（后處理指令的操作），讓后保存。詳細程序見附錄。小 結 斯太爾油泵是齒輪泵當發(fā)動機工作時，凸輪軸上的驅動齒輪帶動機油泵的傳動齒輪，使固定在主動齒輪軸上的主動齒輪旋轉，從而帶動從動齒輪作反方向的旋轉，將機油從進油腔沿齒隙與泵壁送至出油腔。這樣，進油腔處便形成低壓而產生吸力，把油底殼內的機油吸進油腔。由于主、從動齒輪不斷地旋轉，機油便不斷地被壓送到需要的部位。它的結構簡單，工藝性較好，成本較低。與同樣流量的其他各類泵相比，結構緊湊，體積小。而且自吸性能好，無論在高、低轉速甚至在手動情況下都能可靠地實現(xiàn)自吸。轉速范圍大，因泵的傳動部分以及齒輪基本上都是平衡的，在高轉速

52、下不會產生較大的慣性力。幾個星期以來，從開始到畢業(yè)設計完成，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)設計過程中使我學到很多，我感到無論做什么事情都要真真正正用心去做，才會使自己更快的成長。我相信，通過這次的實踐，我對鑄造、模具設計、數(shù)控加工能進一步了的解，為以后順利的走上工作崗位打下堅實的基礎。參 考 文 獻 1 董大海.汽車機油泵行業(yè)前景分析J.汽車工業(yè)研究，2003，（6）：33-35.2 關耀奇.斯太爾油泵殼體鑄造模具的CAD/CAM與加工仿真J.湖南工程學院學報，2010,20（4）：28-31.3 胡竟湘.液壓與氣壓傳動M.大連：大連理工大學出版社，2009.4 劉文劍.CAD/CAM集成技術M.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學出版社，2000.5 王熾，鴻歐宗瑛.計算機輔助設計M.北京：北京機械出版社，1997.6 劉極峰.計算機輔助設計與