面向零件族多面斜孔设计加工中关键技术研究.pdf

现代制造工程2010年第2期
数控加工技术
面向零件族多面斜孔设计加工中关键技术研究
赵宏
(深圳第二高级技工学校,深圳518049)
摘要:以网架球为研究对象,分析族类零件多面斜孔的设计加工难点,提出一种平面形体的表达方法;利用Po/E族表技
术实现零件族的快速3D建模;通过旋转工件解决刀轴垂直于斜面的难题,在三轴和四轴数控机床上实现了斜孔的加
工;利用邮件合并,快速生成数控加工程序,最终利用五轴数控机床,高效地完成了批量多面斜孔的数控加工。
关键词:零件族;斜孔;网架球;刀轴;数控机床;斜坐标
中图分类号:TC659;TP391.7文献标识码;A文章编号:1671-3133(2010)02-0048-05
Key technology research on designing and machining
of part family with multi-surface inclined-hole
ZHAO Hong
( Shenzhen Second Senior Technical School, Shenzhen 518049, Guangdong, China
Abstract: The frame node as the research object, analyzes machining problem about multi-sur ace inclined-hole processing, a way
to express D view were presented; the rapid 3D molding of part family is realized based on Pro/E family; solve the problem of
tool axis vertical to inclined plane, inclined-hole proeessing was realized base on 3 axis and 4 axis CNC machine tools; make use
of the mail merges function to realize fast NC program, finally, using five-axis NC machine ools to complete the multi-surface in-
clined-hole processing with high efficiency
Key words: part family; inclined-hole frame node; tool axis; NC machine tools; oblique coordinates
0引言
相同,尺寸各异,属族类零件。本文以网架球为例,研
究零件族多面斜孔设计加工中的关键技术问题。
工程中经常会遇到这样的零件,其数量众多,尺
寸不同,但外形相似,功能相同,是相似零件特征的集
族类网架球的平面形体表达
合,具有相同类型的模型(如国标件螺栓、螺母等),改1.1网架球的形体及参数分析
变其中的一个或几个尺寸参数,可以得到一个新的零
如图2所示,每个网架球为一圆柱体,根据构造需
件,众多的相似零件可以看成是一个零件的家“族”,要,在圆柱四周切出4~6个斜面,每个斜面均有两个
工程上称之为零件族。
角度参数,一个距离参数;每个平面上设计有两个螺
图1所示为呈不规则外形钢结构中连杆交汇点处纹孔,孔的轴线与所在斜面相垂直,称之为斜孔,每个
的网架球,共有248个相似零件,各球形状类似,功能孔有孔径、孔位和孔深等五个参数,每个球总共有60
图1钢结构示意图
图2阿架球实物
48
万方数据
数控加工技术
现代制造工程2010年第2期
地完成全部网架球形体的平面定义,并为后续的3D
建模、数控加工程序设计提供了共享数据。
【 iode Part Number编马
?%16120?1d201_ュ?
10.4
102.00519
.0519?.,1203?0
3-320~12031?が
12.0?31020,0
图5网架球的 Excel参数表界面
图5中, Node Part Number为网架球的编号,BK
图3刚架球模型
228×140表示毛坯球尺寸为228mmx140mm, Indexi
多个参数,这些数据由专业的软件计算得来。网架球16表示有六个面要加工,SYS=69m表示球心到毛
模型如图3所示。
坯球顶面的距离,z表示面的法线方向在XY平面上
1.2图样的表达及参数处理
的投影与X正方向的夹角,表示球的轴线(乙轴)与
如此多参数的网架球,如果用传统的视图、剖视斜面法线的夹角,表示球心到斜面的垂直距离,球
图等来清断表达,每个球仅斜孔位就需要六个向视图心到斜面的垂足即为斜面上加工孔的坐标系原点,孔
来表达,占用大量的图纸幅面,而且248个相似的球,在斜面坐标系的坐标分别用xFCS1、 y FCSI1、xFCS2
其工作量非常大,因此,经过探索,对照参数示意图和yFCS2表示。其余球的数据格式类同。
(见图4),利用 Excell的电子表格(见图5),简洁明了
2族类网架球3D模型的建立
Ui(U4)
Ui(U3)
在批量非标零件的加工中,为了高效率、高质量,
Ui(U2)
Ui(Ul)
通常采用数控机床加工,为此,需要首先建立零件的
M+ viv2
3D模型,笔者也尝试了几种高效建模方法,比如在
Vilv3
amatron中用宏程序绘制,但更佳的方法是利用Po/
YACSI
E的族表技术?,将所有网架球构成一个族表,无需手
viva)
工单个输入数据,直接复制 Excel文件中的数据到表
Vi(VI)
中,省时省力,快速高效,对于各网架球的尺寸差异,
a)模型
无须重新构造,以表驱动生成网架球,编辑数据表中
d Hole-he g
的数据,还能生成数据清单,便于检查数据,当网架球
d Thread
出现细小变更时只需修改原始模型,仅用约8h就完
成248个网架球的3D建模(见图3),流程见图6。
建立网架球原始模型建立族表结构
FCSI
网架球族完成
〈编辑可变尺寸
b)主视
Excel电子版数据
球顶面
图63D族表建模流程
0
完成后的族表如图7所示。
?剪O
3族类网架球的加工方案设计与实施
?右视
3.1加工难点分析
1)网架球数量多,共248个,每个网架球具有多
图4阿架球参数模型示意图
个尺寸和角度各异的倾斜侧面。
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