轴类零件数控加工工艺技术研究

目录
引言 1
一、面向参数化的工艺过程设计 1
（一）基于特征参数化的工艺规划 1
（二）工艺知识库的建立 2
（三）制造资源的选择 4
二、轴类零件加工特征及识别技术 6
（一）轴类零件加工特征 6
（二）轴类零件识别技术分析 8
三、轴类零件数控加工工艺技术分析及加工轨迹分析 9
（一）轴类零件工艺性分析 9
（二）加工轨迹分析 10
四、参数化设计的应用 13
总结 16
参考文献 17
谢辞 18
引言
工艺分析是数控加工编程的前期工艺准备工作，无论是手工编程还是自动编程，在编程之前均需对所加工的零件进行工艺分析。假若工艺分析考虑不周，往往会形成加工工艺设计的不合理，致使引起编程工作重复，工作量增加，有时还会出现推倒重来的现象，出现不必要的损失。因此合理的加工工艺是数控编程的重要依据。
一、面向参数化的工艺过程设计
通常，零件加工的工艺规划内容包括:零件图的工艺分析、刀具的选择、切削参数的选择、工序安排以及工艺路线的制定等等。对于轴类零件的数控车削工艺规划，众多系统现在依然采用传统排序的规则，即是根据工序划分原则进行加工阶段的排序，再由工艺人员进行修正。这样做效率低，不利于实现工艺规划的通用性和标准化，难以适应智能化和集成化的加工制造。
实现制造特征的参数化，并基于参数化实例来规划工艺过程，可以给用户提供一个可视化的工艺编制环境，让经验丰富的工程师在系统中定义一些常用工艺模板，并存储于数据库中，以便在对相似零件设计工艺时，只做简单修改即可，这样可以有效的提高工艺设计效率。
本文研究基于加工特征的工艺规划方法，即是将零件模型的工步设计转化成一系列加工特征的工步设计。根据零件加工特征的识别技术（下文论述）提取出的加工特征，按照加工顺序的逆顺序，生成零件加工特征的工步内容，利用它来实现工序的排序。
（一）基于特征参数化的工艺规划
在实际的工艺规程中，尤其对于某一企业而言，生产的零件基本上属于相似体，所以在给零件编制工艺时，其工艺内容 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072& 
显然是相同的，只是工艺参数变量有所不同。其中，工艺参数的约束条件主要有制造环境、特征参数及工艺参数本身等。可以在数据库中调出如表11相似体的工艺模板，根据当前零件的加工参数做出修改即可。对于相似零件，其工艺内容都包含固定部分和变化部分，根据实际需要，调整变化部分达到要求即可。对于表11所示的工艺模板中， X指工艺参变数量，其中X1为加工序号（X1可为1,2,3等），X2为零件加工特征参数，直接输入，X3，X4为切削参数，根据工艺模板需要生成。
表11 相似体工艺模板
工件
加工序号
加工内容
刀具
切削参数
零件P
X1
粗车直径为
90度外圆车刀
n: X3 rpm
X2 mm的圆柱段
F：X4 mm/min
（二）工艺知识库的建立
零件的工艺设计，涉及到很多因素，包括加工尺寸、材料选用、加工条件以及资源配置等，而且信息之间关系较为复杂。
1.工艺系统需要包含如下知识信息：
（1）积累丰富的加工经验。
（2）企业内部各种加工设备的分布及使用情况。
（3）积累企业内部常用的工艺方法。
（4）了解企业中产品的生产流程及规则。
（5）基于企业信息化平台，实现资源的共享。
如图11所示为资源数据库，这为零件的工艺设计提供了最基本保障。机床系统的设计，涉及到这些数据库及其相关信息的描述。考虑到本文是在原有机床系统的基础之上进行的功能二次开发，所以这里主要根据实际需要对数据库进行扩充。
图11 系统资源信息库
参数化系统，涉及到特征知识库、工艺知识库及决策知识库创建。这需要对特征、工艺知识及工艺决策的表示进行研究。其中创建特征工艺库时需要考虑CAD和工作流程;而创建工艺知识库时，需要考虑包括工艺手册及以往经验等在内的知识。
在以知识库为核心的基础上，进行加工零件的工艺决策，即是将零件信息跟企业资源进行匹配，以自动决策出零件特征的加工方法，包括了推理机制、人机交互技术及总体设计等。该决策过程需要突出计算机的“辅助”性，并由用户交互式完成。
2.特征工艺库内容
工艺知识库内容是制定工艺路线时，由需要的信息而定。长期经验己经积累了很多典型特征的加工方法，这些工艺方法由特征的精度要求及加工条件的不同而有所不同。如图12所示为特征工艺库的一部分，它基本涵盖了所有零件特征的典型工艺路线，并以工艺模板的形式罗列于特征树各节点下，便于用户查看及引用。


图12 特征工艺树
对于给定的一个特征，用户可以按照加工参数及精度要求搜索出需要的特征工艺段。可以看出根据加工材料的不同，在外圆特征节点下有若干子节点，代表着不同的加工材料;同时在每一种加工材料下，根据精度要求又划分出诸多次级子节点。在给零件选择工艺路线时，依据加工材料及精度要求来搜索即可。对于企业所生产的某类零件，基本上属于相似件，这时可以根据加工时的特定需求以及生产约束对相似零件的典型工艺做出相应改变即可。
（三）制造资源的选择
制造资源是企业加工产品的基础物质，贯穿于产品加工的全过程，它不但为产品加工提供了基础信息，而且可以为零件的仿真加工提供数据信息。工艺过程的设计，不仅涉及到零件加工信息，而且涉及到决定企业加工能力和范围的资源信息。将企业各类资源进行集中规范、合理分配，才能给企业的制造活动提供有效的指导，提高系统的运行效率。
制造资源库主要包括车间层、设备层以及知识层三个层次。其中设备层跟工艺规划过程的联系最为紧密，其主要包括:机床、刀具、夹具等工装设备。通过分析零件的加工信息以及企业所具备的制造资源，就可以通过信息之间的匹配过程，得出零件的加工方法及所需设备，确定出零件的工艺决策。

版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jxgc/mjsk/431.html