在液壓傳動中，齒輪泵因其工作可靠、維修要求低、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，而被廣泛采用，齒輪泵在各類液壓泵中產(chǎn)量最大。但是隨著科技的發(fā)展，社會生產(chǎn)實踐推動齒輪泵向著高壓化、高可靠性發(fā)展，這就對齒輪泵的設計與制造提出了更高的要求。對設計人員來說，如果在產(chǎn)品設計階段就能夠很直觀地了解制造工藝過程，則能夠方便地實時優(yōu)化自己的設計方案。作者以CimatronE為例，闡述工藝設計思路。
CimatronE是當今最優(yōu)秀的CAD/CAM軟件之一，其3D設計工具融合了線框造型、曲面造型和實體造型，允許用戶方便地處理獲得的數(shù)據(jù)模型和進行產(chǎn)品的概念設計，CimatronE支持具有高速銑削功能的2.5～5軸銑削加工，基于毛坯殘留知識的加工和自動化加工模塊，所有這些大大減少了產(chǎn)品設計和加工時間。作者利用CimatronE軟件對齒輪泵泵蓋加工工藝進行設計、加工仿真，從而對設計和加工工藝過程提出優(yōu)化方案。
1 泵蓋加工工藝分析
如圖1所示為泵蓋零件圖，材料為HT200，毛坯尺寸為170mm×110mm×30mm，大批量生產(chǎn)。
該零件主要由平面、外輪廓以及孔系組成，其中軸承孔φ32H7和銷釘孔2×φ6H8 3個內(nèi)孔的表面粗糙度要求為Ra1.6μm；而φ12H7內(nèi)孔的表面粗糙度要求為Ra0.8μm；φ32H7內(nèi)孔表面對面A有垂直度要求，上表面對面A有平行度要求。加工中，以面A定位，提高裝夾剛度以滿足φ32H7內(nèi)孔表面的垂直度要求。
圖1 泵蓋零件圖
對于精度較高、粗糙度值較小的表面，一般不能一次加工到規(guī)定的尺寸，而要劃分加工階段逐步進行。上、下表面及臺階面的粗糙度要求為Ra3.2μm，可選擇粗銑一精銑方案�？准庸で�，為便于鉆頭引正，先用中心鉆加工中心孔，然后再鉆孔。內(nèi)孔表面的加工方案在很大程度上取決于內(nèi)孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。對孔φ32H7，選擇“鉆-粗鏜-半精鏜-精鏜”方案；對孔φ12H7，選擇“鉆-粗鉸-精鉸”方案；時孔6×φ7和2×φ6H8，根據(jù)其表面粗糙度要求選擇“鉆-鉸“方案；對乳φ18和6×φ10，選撣“鉆孔-锪孔“方案：
該零件毛坯外形比較規(guī)則，因此在加工上下表面、臺階面及孔系時。選用平口虎鉗夾緊；在銑削外輪廓時，采用“一面兩孔”定位方式，即以孔φ32H7和孔φ12H7定位，整個零件在加工中按照基面先行、先面后孔，先粗后精的原則確定加工順序，外輪廓采用順銑方式加工，刀具沿切線方向切入與切出。
2 泵蓋的CAPP/CAM設計思路及過程
打開CimatronE，根據(jù)零件圖完成3D建模，如圖2示。輸出到加工，根據(jù)上文工藝分析的結(jié)果，首先用平口虎鉗裝夾，用2.5軸的“毛坯環(huán)切”粗銑臺階面和上、下表面，生成刀具路徑如圖3所示。刀具采用螺旋下刀，螺旋圓弧半徑設置為10mm，刀具沿切向切入切出，進、退刀刀具路徑如圖4示。
圖2 泵蓋三維圖
圖3 刀具路徑圖
圖4 進、退刀刀具路徑圖
以底面為定位基準，完成6×φ10、2×φ6H8、φ32H7和φ12H7孔的粗加工，然后以φ32H7和φ12H7兩孔定位，以底面為基準完成零件外輪廓的精加工，刀具路徑如圖5所示。粗加工結(jié)束后，精銑面A，再以面A為精基準，精加工上表面及各孔，這樣能夠很好地保證φ32H7孔壁的垂直度要求和各孔之間的位置度要求以及上下表面的垂直度。在泵蓋零件中，φ32H7和φ12H7兩孔與底面的垂直度和相瓦之問的位置度，直接影響齒輪泵吸排油齒輪軸線的平行度，如果誤查過火，將使齒輪泵在運行過程中產(chǎn)生振動和噪聲。
圖5 精加工刀具路徑圖
在加工過程中開啟“快建走刀干涉檢查”和“卡頭干涉檢查”，防止在設計過程中將某些臺階面的高度設置過高，導致刀具卡頭在走刀過程中碰撞零件已加工部分。完成各工藝過程的參數(shù)設置后，就可以對后置處理進行適當修改，輸出數(shù)控加工程序。
3 小結(jié)
作者運用CimatronE對齒輪泵泵蓋加工工藝進行分析，利用其CAD/CAM集成特點，使加工工藝的分析和設計過程更加直觀，加上軟件本身的刀路功能和基于毛坯殘留知識的加工，使得技術人員在加工工藝的制定過程中，能夠更加方便地優(yōu)化加工方案，同時也可以根據(jù)加工方案，對產(chǎn)品的設計方案進行修改，從而可以提高設計效率，降低了新產(chǎn)品開發(fā)，試制周期。
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