２０１７年７月 机械设计与制造工程 Ｍａｃｈｉｎｅ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｊｕ１．２０１７ Ｖｏ１．４６ Ｎｏ．７ 第４６卷第７期 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９５—５０９Ｘ．２０１７．０７．０２５ 复杂配合件的编程与加工 张秀萍 （新疆轻工职业技术学院机械分院，新疆乌鲁木齐８３００２１） 摘要：首先应用ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件对复杂配合件进行建模，其次应用ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件的制造模块对 零件进行加工模型的创建、加工设置、数控仿真和数控编程，最后利用ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件的后处理 功能，自动生成零件的数控加工ＮＣ代码，并利用数控机床加工实体零件。与此同时探讨了数控 编程与加工操作中一些新的方法和应用。 关键词：ＭａｓｔｅｒＣＡＭ；数控编程；加工 中图分类号：ＴＢ２３７ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５—５０９Ｘ（２０１７）０７—０１０７—０５ 要留出８ｍｍ的凸台来完成水平装夹，然后再装夹 随着现代制造技术（数控）、信息科学、管理科 学的不断发展，一些先进的三维设计软件不断被应 用到机械制造业的产品制造过程中 Ｊ。Ｍａｓｔｅｒ－ ＣＡＭ软件是当前国内外模具设计与数控加工领域 中使用最广泛的ＣＡＤ／ＣＡＭ一体化软件之一，它 有效地解决了几何造型、零件几何形状的显示，交 互设计、修改及刀具轨迹生成，走刀过程的仿真显 示、验证等问题…。本文以ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件为平 台，首先对复杂配合件进行三维建模，然后根据产 品形状进行数控仿真加工，并自动生成加工代码， 对刀，铣掉凸台。此零件的加工以挖槽、钻孔为主， 由于正反面都需加工，因此需多次装夹。在加工过 程中需要注意加工的顺序为基面先行、先粗后精、 先主后次、先面后孔 。 ２毛坯及装夹方案的确定 毛坯的总高度为３０ｍｍ，在选择虎钳装夹时需 加垫块，避免刀具与虎钳相碰。加工件１正面部分 最后在数控机床上完成配合件的实物加工。与此 同时，探讨了数控编程与加工操作中一些新的方法 和应用。 的上表面时装夹高度为２５ｍｍ，切削深度为２２ｍｍ， 转面加工时装夹高度为１５ｍｍ，切削深度为１５ｍｍ。 加工件２的４５。侧面时需留一个凸台，便于水平装 夹。先反面铣削，再转正面装夹加工。反面装夹深 度为２０ｍｍ，加工深度为１６ｍｍ，正面的装夹、加工 深度与反面相同。 在对零件模型进行曲面编程加工前，先要对坯 １配合件的三维建模及数控模拟加工前的 工艺分析 如图１和图２所示，本文要加工的零件是某机 械结构上的一组配合件。首先用ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件 完成该配合件的三维建模，结果如图３和图４所 示，接下来对零件进行加工前的工艺分析。该零件 高度为２８ｍｍ，其主要特征为曲面和平面，需要挖 槽、钻孔、倒角与倒圆角等。待加工零件的毛坯为 料工件参数进行设定。 ３用ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件进行模拟及编程 １）加工件１的反面。 首先把工件的上表面铣平，开粗采用的是Ｄ１２ １２０ｍｍ ｘ８２ｍｍ ｘ３０ｍｍ的铝合金体，为了避免铣削 时铣到虎钳，需要进行２次装夹才能完成加工；为 铣刀，进行外形铣削与挖槽。然后用 铣刀进行外 形铣削的螺旋式渐降斜插挖槽及挖孔。 ２）加工件１的正面。 如图５所示，选用Ｄ１２铣刀进行上表面面铣、 了加工图２所示的４５。角的侧面，需要３次装夹，分 别对工件的正面、反面、侧面进行加工。建模时，需 收稿日期：２０１７—０５—０８ 作者简介：张秀萍（１９７８一），女，四川安岳人，新疆轻工职业技术学院副教授，工学硕士，主要研究方向为机械制造中的ＣＡＤ／ＣＡＭ、数控编程 与加工。 ・１０７・ ２０１７年第４６卷 机械设计与制造工程 图１件１零件图 图２件２零件图 图３件１三维模型 ・图４件２三维模型 １０８・ ２０１７年第７期 张秀萍：复杂配合件的编程与加工 外形铣削、挖槽，然后再进行精加工。加工时注意 配合精度，单边铣深一０．０２ｍｍ。 刀进行半精加工与精加工，如图７所示，然后用 平刀进行精修。 图５件ｌ正面精加工刀路图 图７件２正面精加工刀路 ３）件２正面加工。 如图６所示，用Ｄ１６铣刀开粗，通过面铣、外形 ４）４５。侧面加工。 用Ｄ６平刀通过挖槽、外形铣削的螺旋式渐降 斜插挖槽，加工直径为８ｍｍ的孔。装夹的时候注 意将垫铁靠紧凸台，使其加工面保持水平。 模拟加工后利用ＭａｓｔｅｒＣＡＭ的后处理功能， 铣、还有曲面挖槽等工序进行粗加工，接着用Ｄ８平 自动生成零件的数控加工ＮＣ代码，件１的正面数 控加工程序单如图８所示，装夹定位示意图如图９ 所示；件２正面的数控加工程序单如图ｌＯ所示，装 夹定位示意图如图ｌ １所示；４５。侧面加工数控加工 程序单如图１２所示，装夹定位示意图如图１３所 图６ 件２正面粗加工刀路 示。 图纸编号 Ｎｏ．００ｌ 工件名称 配合件的加＝Ｔ＝与编程 编程人员 编程时间 ２０ｌ７．３ 文件存档位置及档名 刀具 序号 程序名 类型 主轴转 直径／圆角 （进给速度／ ・ｒａｉｎ一１） ｒ・ｒａｉｎ一 ） （ｍ加工余量 时间 深度 备注 ｌ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ ｌ０ ｌｌ １２ ００ｏｏ２．ＮＣ Ｏｏｏｏｉ．ＮＣ 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 击ｌ２ 曲１２ 士Ｉ２ 击Ｉ２ 击ｌ２ 击６ 击６ 击６ 击６ 击６ 击６ 击６ ｌ ０００ ｌ Ｏ０ｏ ｌ ０（）０ ｌ ０【）ｏ ｌ ０００ ｌ５００ ｌ ５ｏ０ ｌ ５００ ｌ ５００ Ｉ ５００ ｌ ５００ ｌ ５００ ７００ ７００ ７００ ７ｏ０ ７００ ５００ ５００ ５００ ５００ ５０ｏ ５０ｏ ５００ ０ ０．３ 面铣 曲面挖槽 一般挖槽 一般挖槽 一般挖槽 一般挖槽 一般挖槽 一般挖槽 一般挖槽 一般挖槽 一般挖槽 一般挖槽 —２０．０ ０．３ 一ｌ０．０ —６．Ｏ —２０．０ 一ｌ５．０ 一ｌ３．０ —５．Ｏ 一ｌ０．０ 一２０．０ 一２０．０ 一ｌ０．０ ０．３ Ｏ．３ ０．３ ０．３ ０．３ ０．３ ０．３ ０．３ Ｏ．３ ｌ３ ｌ４ 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 击６ 小６ ｌ ５０ｏ １ ５００ ５００ ５００ —６．０ —２０．０ —一般挖槽 外形铣削 ｌ５ ｌ６ ６ Ｏｏ００３．ＮＣ 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 击６ 击６ ｌ ５００ ｌ ５０ｏ ５００ ５００ ５００ ２０．０ —５．０ —外形铣削 （螺旋） ６．０ 外形铣削 （２Ｄ） 图８件１的正面数控加工程序单 ・１０９・ ２０１７年第４６卷 机械设计与制造工程 说明：１）用虎钳装夹，顶面高于钳口３０ｒａｍ。 ２） ），加工原点——以工件分中为ｚ ｙ方向加工０点。 ３）Ｚ加工原点——以工件顶面为ｚ向０点。 ４）２个孔的底面应该空出。 图９件１装夹定位示意图 图纸编号 Ｎｏ．０ｏｌ 工件名称 配合件的加工与编程 编程人员 编程时阃 ２０１７．３ 文件存档位置及档名 刀具 序号 程序名 类型 ｌ ２ ３ ４ Ｓ ６ ７ Ｏｏｏｏ１．ＮＣ 主轴转数／ 进给速度／ 直径／圆角 （深度 ｒ・ｍｉｎ一 ） （ｉｒｆｎ・ ｎ一 ） 加工余量 时间 备注 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速锅） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 击１２ 击ｌ２ 击ｌ２ 击８ 也８ 小８ 击８ ９∞ ９００ ９００ ｌ ４００ ｌ ０００ Ｉ ５００ ｌ ５００ ７００ ７００ ７００ ６ｏ０ ７００ ５００ ５００ ０．３ —２０．０ —２０．０ —４．０ —２８．０ 一ｌＯ．０ —２９．０ Ｏ．３ Ｏ．３ ０．３ Ｏ．３ ０．３ 面铣 曲面挖槽 外形铣削 一般挖槽 一般挖槽 外形铣削 外形铣削 ８ ９ １０ ｌｌ ｌ２ ｌ３ 平刀（高速钢） ０ｏｏｏ２．ＮＣ 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 平刀（高速钢） 西８ 击６ 小６ 击６ 击６ 击６ １ ５∞ １ ５ｏ０ １ ５００ ｌ ５００ ｌ ５００ ｌ ５００ ５ｏ０ ５００ ５００ ５ｏ０ ５０ｏ ５００ Ｏ 外形铣削 一般挖槽 流线 外形铣削 （螺旋） 一般挖槽 一般挖槽 图ｌ０件２正面的数控加工程序单 说明：１）用虎钳装夹，顶面高于钳口３０ｍｍ。 ２） ．ｙ加工原点——以工件分中为Ｘ ｙ方向加工０点。 ３）Ｚ加工原点——以工件顶面为ｚ向０点 ４）孔的底面应该空出。 图１１ 件２装夹定位示意图 图纸编号 Ｎｏ．０ｏｌ 工件名称 配合件的加工与编程 刀具 编程人员 编程时间 ２Ｏ１７．３ 文件存档位置及档名 加工余量 时间 备注 序号 程序名 类型 主轴转数／ 进给速度／ 直径／圆角 （深度 ｒ・ｒａｉｎ一‘） （ｎ－ｆｒｔ・ｌＴ妇 ‘） 西６ ｌ ６００ ５００ —４．Ｏ ０ 一般挖槽 ｌ Ｏｏｏｏ１．ＮＣ 平刀（高速钢） ２ 平刀（高速钢） 击６ ｌ ６００ ５ｏ０ 一ｌ６．５ Ｏ 外形铣削 图１２ ４５。侧面加工数控加工程序单 ２０１７年第７期 张秀萍：复杂配合件的编程与￣Ｉ１Ｚ ．说明：１）用虎钳装夹，顶面高于钳口４０ｈｉｍ。 ２） ，Ｙ加工原点——以：￡件分中为Ｙ方向加工０点： 轴从８的孔插根８的平刀，然后分中。水平装夹 的时候．应拿块垫铁与凸台靠紧。 ３）Ｚ加工原点——以工件顶面为Ｚ向０点 图ｌ３ ４５。侧面加工时装夹定位示意图 加工完成的实物图和装配图如图ｌ４，ｌ５所示。 图１４加工完成实物图 图１５配合件装配图 ４结束语 ＭａｓｔｅｒＣＡＭ软件能方便地建立零件的几何模 型，设置好工艺参数后能自动生成数控代码，缩短 编程人员的编程时间。特别对复杂零件的数控程 序编制，可大大提高程序的正确性和安全性，降低 生产成本，提高工作效率 。 参考文献： ［１］孙祖和．ＭａｓｔｅｒＣＡＭ设计与制造［Ｍ］．北京：机械工业出版 社，２００８． ［２］赵长旭．数控加工工艺［Ｍ］．西安：西安电子大学出版社， ２００５． ［３］康亚鹏．ＭａｓｔｅｒＣＡＭ Ｘ数控加工自动编程［Ｍ］．北京：机械工 业出版社，２００６． Ｔｈｅ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ａｎｄ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｏｆ ｃｏｍｐｌｅｘ ｐａｒｔｓ ＺＨＡＮＧ Ｘｉｕｐｉｎｇ （Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ Ｂｒａｎｃｈ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｌｉｇｈｔ Ｉｎｄｕｓｔｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｕｒｕｍｑｉ，８３００２ １，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂａｓｅｄ ｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｐａｒｔｓ，ｉｔ ｕｓｅｓ ＭａｓｔｅｒＣＡＭ ｔｏ ｍｏｄｅｌ ｃｏｍｐｌｅｘ ｐａｒｔｓ，ｃｒｅ— ａｔｅｓ ａ ｐｒｏｃｅｓｓ ｍｏｄｅｌ，ｒｅａｌｉｚｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｓｅｔｕｐ，ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｒｏｇｒａｍ— ｍｉｎｇ．Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭａｓｔｅｒＣＡＭ￣ｐｏｓｔ—ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ｉｔ ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ ｇｅｎｅｒａｔｅｓ ＮＣ ｃｏｄｅ ｏｆ ｐａｒｔｓ，ｕｓｅｓ ＣＮＣ ｍａｃｈｉｎｅ ｔｏｏｌ ｔｏ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐａｒｔｓ．Ｉｔ ａｌｓｏ ｉｎｔｏｄｕｃｅｓｒ ｓｏｍｅ ｎｅｗ ｍｅｔｈｏｄｓ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ｉｎ ＮＣ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ａｎｄ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ＭａｓｔｅｒＣＡＭ；ＮＣ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ；ｍａｃｈｉｎｉｎｇ