引言

　　在基于液壓驅(qū)動的運(yùn)動機(jī)械中，液壓系統(tǒng)龐大，管路繁雜，除了使用標(biāo)準(zhǔn)液壓接頭外，還有一些非國標(biāo)液壓接頭需自行加工，這些自行加工的液壓接頭類精密零件是液壓泵、液壓馬達(dá)、集流塊與高壓管路間的核心連接件，其品質(zhì)好壞直接影響相關(guān)液壓部件的動作穩(wěn)定性、壓力承載可靠性等性能，其加工周期也直接影響整機(jī)裝配與銷售檔期。企業(yè)目前的加工方法主要是靠普通車床或數(shù)控車床和車削中心利用手工編程來加工，效率較低，利用CAD/CAM/CNC技術(shù)實現(xiàn)接頭的模塊化設(shè)計和快速制造是保證其質(zhì)量品質(zhì)和加工效率的有效途徑。本文對基于CAD/CAM/CNC 的液壓接頭設(shè)計與制造進(jìn)行了較全面的研究，實現(xiàn)了液壓接頭的CAD/CAM，從而適應(yīng)本行業(yè)高技術(shù)的激烈競爭。

　　1 系統(tǒng)總體框架

　　液壓接頭設(shè)計與制造的CAD/CAM/CNC系統(tǒng)的總體框架是:首先，將液壓非標(biāo)液壓接頭模塊化;然后對液壓接頭進(jìn)行CAD設(shè)計，從參數(shù)化設(shè)計角度研究液壓接頭菜單開發(fā)、數(shù)據(jù)庫設(shè)計、模塊合成;在此基礎(chǔ)上，研究液壓接頭的工藝路線規(guī)范化、切削要素的標(biāo)準(zhǔn)化工作，在深入研究EdgeCAM的后置處理器基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行改造，建立適合公司機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)的新模板，從而由EdgeCAM 衍生實用NC代碼;最后，通過對NC代碼的安全性復(fù)核、CNC與PC間的實時傳輸及數(shù)控機(jī)床快速加工的研究與運(yùn)用，實現(xiàn)從設(shè)計到制造的過程自動化。

　　2 系統(tǒng)的主要功能模塊設(shè)計實現(xiàn)

　　(1)液壓接頭的模塊化組合和參數(shù)化設(shè)計由于液壓接頭的幾何形狀相似，大小尺寸不同，所以可以利用參數(shù)化特征造型方法來實現(xiàn)輸入?yún)?shù)得到不同尺寸的零件，使設(shè)計的零件具有可重復(fù)使用性。液壓接頭的參數(shù)化設(shè)計是采用尺寸參數(shù)驅(qū)動法來實現(xiàn)的，用戶在設(shè)計界面中輸入?yún)?shù)，系統(tǒng)將這些參數(shù)賦值給零件模板中相應(yīng)的變量，在程序代碼中調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)進(jìn)行尺寸驅(qū)動，獲得該尺寸規(guī)格的零件，實現(xiàn)參數(shù)化建模。在對企業(yè)目前自制的百余種液壓接頭零件根據(jù)接頭形式進(jìn)行分類中，有近70%是主體為四方的液壓接頭，25%是主體為六方的接頭，本次研究以接頭主體是四方和六方的液壓接頭為研究對象進(jìn)行CAD/CAM，以四方類接頭為例，將其主體分為有螺孔、無螺孔，子體分為外錐密封和內(nèi)錐密封等，將主體和子體組合即可形成各種接頭形式。

　　對液壓接頭進(jìn)行CAD 設(shè)計是采用Solidworks為開發(fā)平臺，利用VB 對其進(jìn)行二次開發(fā)。尺寸參數(shù)驅(qū)動實施的前提是要對每一個組成模塊構(gòu)建圖形的參數(shù)化模型，建立圖形結(jié)構(gòu)參數(shù)和幾何參數(shù)之間的關(guān)系，并在建模的過程中完成對接頭模塊零件圖形的幾何約束和尺寸約束定義，同時還要對要驅(qū)動的特征尺寸定義相應(yīng)的變量，以便程序訪問。然后在SolidWorks 的界面中添加一個快捷按鈕，可以直接在SolidWorks 中執(zhí)行用戶由VB 編譯的可執(zhí)行程序。

　　用戶選擇合適的接頭類型后，在后續(xù)參數(shù)輸入界面輸入?yún)?shù)，分別生成接頭的主體和子體零件，通過SolidWorks的裝配功能選取所需主、子模塊組合成裝配體，形成一個加工用的液壓接頭。

　　2) 液壓接頭NC代碼生成生

　　數(shù)控編程是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用中的重要環(huán)節(jié)，生成符合加工要求的液壓接頭NC 代碼，必須確定規(guī)范化的工藝路線，這一過程主要考慮質(zhì)量、效率、成本，同時兼顧刀具種類少、機(jī)床精度損傷小、工序安排簡潔合理。根據(jù)數(shù)控機(jī)床刀塔布局、刀具參數(shù)，選擇適當(dāng)?shù)那邢饕貙C(jī)床、刀具的壽命影響很大，同時結(jié)合實踐給定加工參數(shù)并予以標(biāo)準(zhǔn)化，盡力將機(jī)床與刀具損艷降到較低點(diǎn)。液壓接頭的加工是在對EdgeCAM 軟件的自動編程深入研究的基礎(chǔ)上進(jìn)行的，利用EdgeCAM的內(nèi)嵌功能，將其嵌入SolidWorks 中，從而成為該CAD軟件界面中的一個啟動CAM的快捷圖標(biāo)，將EdgeCAM作為SolidWorks的一個功能使用，這樣參數(shù)化設(shè)計和CAM都基于同一個軟件，軟件使用的方便性得到了很大提高。

　　實現(xiàn)CAM 必須生成NC代碼，不同的數(shù)控系統(tǒng)有不同的NC 代碼格式，這就需要CAM 能夠通過圖形和刀路自動編譯產(chǎn)生不同的NC 代碼，其編譯產(chǎn)生代碼的部分通常稱后置處理器，因EdgeCAM自帶的FANUC0i-T(B型)二軸車數(shù)控后置處理器與企業(yè)的FANUC0i-T(A型)數(shù)控系統(tǒng)代碼格式有所不同，需要進(jìn)行程序試驗比照，必須進(jìn)行后置處理器的修改，建立新的FANUCOi-T(A) 后處理模板;表1為部分后處理代碼修改表。

　　在EdgeCAM中建立針對具體數(shù)控機(jī)床的NC代碼后處理器時，不需要與SolidWorks 聯(lián)系，只需運(yùn)行EdgeCAM 程序包中的獨(dú)立組件Code Wizard(代碼編譯向?qū)?，在Code Wizard 功能中即可建立?！　?nbsp;

　　(3)NC代碼校驗、傳輸與CAM

　　在參數(shù)化設(shè)計完成后，將設(shè)計好的接頭零件Solidworks由文件，利用EdgeCAM 三維模擬仿真器對編寫的工藝過程布排合理性進(jìn)行初步校驗，隨后衍生了NC代碼。進(jìn)一步通過第3方軟件讀NC代碼，進(jìn)行代碼反求刀路校驗工作，這是上機(jī)實際加工前一個必要的安全性復(fù)核步驟，利用仿真、傳輸軟件CIMCO 對衍生的NC 代碼進(jìn)行刀路模擬校驗。

　　由于該軟件是基于刀具運(yùn)動包絡(luò)體的計算方法，刀具包絡(luò)體是刀具運(yùn)動所經(jīng)過空間的點(diǎn)集，通過逐行讀取NC 代碼、同步走出刀尖點(diǎn)軌跡來實時性反求校驗刀路，如同數(shù)控系統(tǒng)自帶的二維刀路模擬系統(tǒng)，非常逼真地反映了加工情況，因此可以作為實際加工前的代碼安全性復(fù)核手段。目前，CNC系統(tǒng)功能已非常完善，通過RS-232口接收或發(fā)送加工程序，有很多CNC系統(tǒng)可實現(xiàn)一邊接收程序一邊進(jìn)行NC加工，構(gòu)成DNC(Direct Numerical Control)。

　　本文在研究過程中，針對一對一的單路DNC展開多次試驗，對通訊端口進(jìn)行設(shè)置，并且對機(jī)床RS-232端口和PC之間數(shù)據(jù)線進(jìn)行了改造，實現(xiàn)了基于CNC 的實時傳輸與快速加工。下圖所示零件為本系統(tǒng)設(shè)計并生成NC 代碼，由寧夏長城機(jī)床廠生產(chǎn)的CK7815D 數(shù)控機(jī)床加工好并表面氧化處理的液壓接頭零件?！　?nbsp;

　　3 結(jié)語

　　本文在分析非標(biāo)被壓接頭的設(shè)計結(jié)構(gòu)與加工制造的基礎(chǔ)上，利用三維設(shè)計軟件SolidWork和CAM軟件EdgeCAM 的開發(fā)平臺，基于CAD/CAM/CNC 技術(shù)，運(yùn)用模塊化設(shè)計、參數(shù)化建模等方法對液壓接頭自設(shè)計、制造、加工的過程自動化方向進(jìn)行了全面地深入探索和研究，不僅針對非標(biāo)液壓接頭多品種小批量提出了切實可行的解決策略，在設(shè)計和制造實踐中予以施行，效果顯著，并為液壓接頭的快速制造方向開辟一條有效途徑。