一、 引言

　　近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)瞒谱、通訊技術(shù)和數(shù)控技術(shù)的迅速發(fā)展，CAD/CAM技術(shù)得到了迅速的發(fā)展栋昙。同時(shí)隨著國(guó)內(nèi)外汽車制造業(yè)的迅速發(fā)展镊鹊，CAD/CAM技術(shù)在發(fā)動(dòng)機(jī)加工業(yè)也得到廣泛的運(yùn)用。本文針對(duì)國(guó)內(nèi)某一著名企業(yè)的發(fā)動(dòng)機(jī)加工的某些具體細(xì)節(jié)進(jìn)行了闡述烛芬。

　　二隧期、 CAD/CAM技術(shù)發(fā)展概況

　　CAD技術(shù)起步于50年代后期。進(jìn)入60年代赘娄，隨著在計(jì)算機(jī)繪圖變得可行而開(kāi)始迅速發(fā)展仆潮。這時(shí)人們希望借助計(jì)算機(jī)繪圖擺脫傳統(tǒng)手工繪圖宏蛉。這時(shí)CAD技術(shù)的出發(fā)點(diǎn)是用傳統(tǒng)的三視圖方法來(lái)表達(dá)零件。在CAD軟件發(fā)展初期性置，CAD的含義僅僅是圖板的替代品拾并，而非現(xiàn)在我們經(jīng)常討論的CAD所包含的全部?jī)?nèi)容。CAD 技術(shù)以二維繪圖為主要目標(biāo)的算法一直持續(xù)到70年代末期鹏浅，以后作為CAD技術(shù)的一個(gè)分支而相對(duì)單獨(dú)嗅义、平穩(wěn)地發(fā)展。現(xiàn)在下發(fā)到車間的工程圖還是近十年來(lái)占據(jù)繪圖市場(chǎng)主導(dǎo)地位的 AUTODESK公司的AutoCAD軟件設(shè)計(jì)隐砸。在今天中國(guó)的CAD用戶特別是初期CAD用戶中之碗，二維繪圖仍然占有相當(dāng)大的比重。

　　CAM技術(shù)起源于50年代季希，MIT設(shè)計(jì)了一種專門用于機(jī)械零件數(shù)控加工程序編制的語(yǔ)言褪那，稱為APT。其后既芯，APT經(jīng)歷了以下幾個(gè)發(fā)展階段喷围，形成了諸如APTII、APTIII职涛、APT-AC和APT-/SS等码杆。

　　采用APT語(yǔ)言編制數(shù)控程序具有程序簡(jiǎn)煉，走刀控制靈活等優(yōu)點(diǎn)揖们，使數(shù)控加工編程從面向針對(duì)APT語(yǔ)言的缺點(diǎn)班跟，1978年，法國(guó)達(dá)索飛機(jī)公司開(kāi)始開(kāi)發(fā)集三維設(shè)計(jì)肪误、分析板径、NC加工一體化的系統(tǒng)，稱為為CATIA郎闹。推動(dòng)了CAD和CAM向一體化方向發(fā)展疾捍。

　　三、 我廠的CAD和CAM結(jié)合方法

　　我廠的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)部門應(yīng)用的CAD的軟件為AutoCAD和PRO/E兩種軟件栏妖，即二維和三維CAD文檔共存乱豆。對(duì)二維的AutoCAD文檔，轉(zhuǎn)為CAM加工所需的加工特征時(shí)吊趾，先通過(guò)Delcam公司PowerMILL軟件生成加工特征宛裕，再進(jìn)行數(shù)控編程。對(duì)三維的PEO/E文檔论泛，可以直接通過(guò) PowerMILL軟件提取加工特征揩尸，進(jìn)而進(jìn)行數(shù)控編程蛹屿。在我廠進(jìn)行的6DE2產(chǎn)品試制時(shí)，同時(shí)采用了上述兩種方法進(jìn)行編程岩榆。

　　由于PowerMILL直接接收CAD數(shù)據(jù)错负，避免了手工編程時(shí)反復(fù)查找圖紙相關(guān)尺寸所浪費(fèi)的時(shí)間，編程效率大大提高勇边，為新產(chǎn)品上市取得了寶貴的時(shí)間犹撒。

　　四、 CAM技術(shù)的后處理技術(shù)

　　后處理技術(shù)是CAM技術(shù)的重要環(huán)節(jié)之一畴垃，針對(duì)不同的數(shù)控系統(tǒng)（如FANUC栈站、SIEMENS和TOSHIBA），要對(duì)CAM系統(tǒng)編制不同的后處理程序采散。同時(shí)由于二維加工與三維加工本質(zhì)的區(qū)別，PowerMILL系統(tǒng)要求的后處理也不盡相同氧悦。在二維加工中猩琳，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)的加工中，主要是點(diǎn)位的加工（主要是孔位的加工国享，有時(shí)帶有很少的平面的加工）侈兄。而在三維加工中，主要是曲面加工队笑。但無(wú)論曲面怎樣復(fù)雜版痪，CAM系統(tǒng)都是以小的直線段，在精度要求的范圍內(nèi)來(lái)逼近復(fù)雜的曲面狞荤，在其生成的G代碼中主要以G01為主什箭。如圖1曲面加工所生成的加工程序如下：

　　圖1 三維加工

　　%

　　:0001

　　N10G91G28X0Y0Z0

　　N20G40G17G80G49

　　N30G0G90Z33.031

　　N40T1M6

　　N50G54G90

　　N420X1.828Y21.705S1500M3

　　N430G43Z28.031H1M8

　　N440G1Z22.531F500

　　N450X1.142Y21.014

　　N460X.247Y21.705

　　..........

　　..........

　　N8180X22.679Y35.32

　　N8190G0Z33.031

　　N8200M9

　　N8210G91G28Z0

　　N8220G49H0

　　N8230G28X0Y0

　　N8240M30

　　DELCAM公司的POWERMILL軟件提供的缺省的后處理中可以滿足三維加工的要求。

　　而二維加工中脸狸，孔位加工（鉆最仑、擴(kuò)、鉸炊甲、攻絲和鏜等）都以G81為主泥彤，其中攻絲時(shí)缺少節(jié)距和停留時(shí)間等參數(shù)。以FANUC為例卿啡，進(jìn)行攻絲鉆孔時(shí)吟吝，應(yīng)用缺省的后處理，生成的G代碼格式如下：

　　G81G99Z-167.R-95.F341

　　應(yīng)用本人開(kāi)發(fā)的后處理程序所生成的代碼如下：

　　G84G99Z-167.0R-95.0P300F2.0

　　針對(duì)上述情況颈娜，本人分別為TOYODA 剑逃、YEONG CHIN和TOSHIBA三種加工中心開(kāi)發(fā)了PowerMILL軟件孔位加工（鉆、擴(kuò)官辽、鉸炕贵、攻絲和鏜等）的后處理程序梆奈，從而使所有的孔位加工功能得到充分的發(fā)揮，保證產(chǎn)品加工過(guò)程的工藝要求称开。YEONG CHIN加工中心的后處理如下

　　machine fanuc15m

　　# Original option by Faw_DDEW Li GuangQuan

　　define word NT

　　address letter = "T"

　　address width = 1

　　field width = 2

　　not modal

　　end define

　　define word TS

　　address letter = "N"

　　address width = 1

　　field width = 3

　　not modal

　　end define

　　define word TPN

　　address letter = "( TOOLPATH :******* "

　　address width = 20

　　field width = 30

　　end define

　　define format ( ID )

　　address letter = ":"

　　end define

　　define format ( N )

　　not permanent

　　end define

　　define format ( G1 )

　　leading zeros = true

　　not modal

　　end define

　　define format ( F )

　　modal

　　decimal point = true

　　decimal places = 2

　　trailing zeros = false

　　imperial formats = metric formats

　　end define

　　define format ( H M1 M2 )

　　leading zeros = true

　　end define

　　define format ( P )

　　field width = 3

　　metric formats

　　decimal point = false

　　decimal places = 0

　　trailing zeros = true

　　imperial formats = metric formats

　　end define

　　define word PF

　　address letter = "F"

　　field width = 5

　　not modal

　　metric formats

　　decimal point = true

　　decimal places =2

　　 trailing zeros = false

　　imperial formats = metric formats

　　end define

　　define format all

　　tape position = 0

　　end define

　　word order = ( + TPN NT TS P PF D )

　　define keys

　　tool radius = D

　　cycle dwell = P

　　dwell not used

　　end define

　　define codes

　　cycle retract = G6 99

　　linear = G1 1

　　comp off = G2 40　　

　　comp on left = G2 41

　　comp on right = G2 42

　　end define

　　message output = false

　　block order = true

　　tool reset coordinates = 3

　　integer 51 = 4

　　integer 69 = 2

　　incremental centre = false

　　integer 34 = 0

　　integer 35 = 1

　　integer 36 = 0

　　integer 37 = 1

　　define block tape start　

　　"%"

　　ID ProgID

　　rapid ; incremental data ; G6 28 ; z coord 0

　　incremental data =C ; G6 30 ; y coord 0 ; x coord 0

　　end define

　　define block tool change first

　　tool number ToolNumber

　　change tool

　　if ( NextTool <> 0 )

　　NT NextTool

　　end if

　　TS ToolNumber

　　set swa

　　end defind

　　fine block tool change

　　if ( word[30] = 7 or word[30] = 8 )

　　M2 9

　　end if

　　rapid ; incremental data ; G6 28 ; z coord 0

　　incremental data ; G6 30 ; y coord 0 ; x coord 0

　　compensation off ; G1 49 ; G4 80 =C

　　change tool

　　if ( NextTool <> 0 )

　　NT NextTool

　　end if

　　TS ToolNumber

　　set swa

　　end define

　　define block move rapid

　　if ( swa )

　　TPN ToolPathName ; ")"

　　G2 59 ; absolute data ; rapid ; G6 ; x coord ; y coord ; z coord ; spindle ; tool length ; M1 ; M2

　　unset swa

　　else

　　rapid ; G6 ; x coord ; y coord ; z coord ; spindle ; tool length ; M1 ; M2

　　end if

　　end define

　　define block move linear

　　linear ; G2 ; x coord ; y coord ; z coord ; tool radius ; feedrate ; M1 ; M2

　　end define

　　define block move circle

　　N ; G1 ; G3 ; x coord ; y coord ; z coord ; key i ; key j ; key k ; feedrate

　　end define

　　define block cycle start

　　if ( cycle = 1 )

　　G4 ; cycle retract ; x coord ; y coord ; drill hole depth ; clearplane ; feedrate Prat

　　end if

　　if ( cycle = 2 or cycle = 3 or cycle => 5 )

　　G4 ; cycle retract ; x coord ; y coord ; drill hole depth ; clearplane ; cycle dwell ; feedrate Prat

　　end if

　　if ( cycle = 4 )

　　G4 ; cycle retract ; x coord ; y coord ; drill hole depth ; clearplane ; cycle dwell ;

　　PF ( Cycfed / ToolSpeed[ToolNum] )

　　end if

　　end define

　　define block move cycle

　　x coord ; y coord ; M1 ; M2

　　end define

　　define block move tap

　　x coord ; y coord ; M1 ; M2

　　end define

　　define block cycle end

　　end of drill

　　end define

　　define block tape end

　　if ( word[30] = 7 or word[30] = 8 )

　　M2 9

　　end if

　　rapid ; incremental data ; G6 28 ; z coord 0

　　rapid ; incremental data =C ; G6 28 ; y coord 0

　　G1 40 ; G2 49 ; G4 80 =C

　　change tool

　　end of tape

　　end define

　　end

　　五亩钟、 CAD/CAM應(yīng)用實(shí)例

　　通過(guò)此項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用，本人高效率舞涮、高質(zhì)量地為我廠完成了三個(gè)品種發(fā)動(dòng)機(jī)（6DE1林慷、6DE2和大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)）的試制編程工作

　　以我廠6DE1發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品缸蓋噴油嘴加工為例，所使用的設(shè)備為YEONG CHIN立式加工中心未然。由于產(chǎn)品的特殊性和設(shè)備的限制否胸，理論上要求缸蓋的底面和工作臺(tái)面的夾角為3.8409660，缸蓋第一噴油嘴和第六噴油嘴連線與加工中心X軸的夾角為14.510820哮昧。這就要求夾具制造與安裝時(shí)必須滿足上述要求馆梦，而實(shí)際上很難滿足上述要求。當(dāng)14.510820超差0.0060 時(shí)仓貌，就不能加工出合格的產(chǎn)品桐继。解決上述問(wèn)題的辦法是在裝好的夾具上加工一個(gè)缸蓋，在三坐標(biāo)測(cè)量設(shè)備上進(jìn)行檢驗(yàn)泉互，把檢驗(yàn)的結(jié)果通過(guò)CAD進(jìn)行分析蚤弃，找出角度偏差。在通過(guò)PowerMILL進(jìn)行調(diào)整严钞，重新在此坐標(biāo)系下生成數(shù)控加工程序偿尘。一般情況下只需加工并分析一個(gè)缸蓋即可得到合格產(chǎn)品的數(shù)控加工程序。以下是用本人編寫(xiě)的后置處理程序点待，為YEONG CHIN立式加工中心加工缸蓋噴油嘴生成的加工代碼阔蛉。要加工的孔位為如圖2黃色所示的6個(gè)M32的孔，深度為33mm癞埠。加工時(shí)生成的刀具路徑如圖3所示馍忽。生成的加工代碼如下：

　　%

　　 :0001

　　G00G91G28Z0

　　G91G30Y0X0

　　T1

　　M06　

　　N1

　　 ( TOOLPATH :)

　　G59G90G00X-29.556Y-68.85S120M03

　　G00G43Z86.552H01M08

　　G00Z81.552

　　G84G99Z49.551R81.551P300F1.5

　　G80

　　G00Z86.552

　　G01X100.844Y-102.6F9999.0

　　G00Z72.508

　　G84G99Z40.508R72.508P300F1.5

　　G80

　　G00Z77.508

　　G01X231.244Y-136.35F9999.0

　　G00Z63.465

　　G84G99Z31.465R63.465P300F1.5

　　G80

　　G00Z68.465

　　G01X361.644Y-170.1F9999.0

　　G00Z54.422

　　G84G99Z22.421R54.421P300F1.5

　　G80

　　G00Z59.422

　　G01X492.044Y-203.85F9999.0

　　G00Z45.378

　　G84G99Z13.378R45.378P300F1.5

　　G80

　　G00Z50.378

　　G01X622.444Y-237.6F9999.0

　　G00Z36.335

　　G84G99Z4.335R36.335P300F1.5

　　G80

　　G00Z86.552

　　M09

　　G00G91G28Z0

　　G00G91G28Y0

　　G40G49G80

　　M06

　　M02

　　圖2 加工的孔位

　　圖3 刀具路徑

　　通過(guò)以上程序可以看出痒渊，運(yùn)用PowerMILL使數(shù)控程序的精度大大提高杀终。同時(shí)進(jìn)行了刀具路徑的優(yōu)化，縮短省了加工時(shí)間壶硅，為企業(yè)帶來(lái)部分經(jīng)濟(jì)效益徒探。

　　六瓦呼、 結(jié)論

　　1． 通過(guò)Delcam軟件的運(yùn)用，編程效率大大提高测暗。發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋的數(shù)控程序由原來(lái)手工編制一個(gè)月時(shí)間縮短為一周左右的時(shí)間央串。發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的數(shù)控程序編制時(shí)間節(jié)省更為顯著。

　　2． 程序塊規(guī)范化碗啄。由于通過(guò)后置處理程序的約束质和，生成的數(shù)控程序嚴(yán)格按照后處理程序約束的格式輸出队乔。

　　3． 降低試切時(shí)間。由于程序塊的規(guī)范化甸诽，在產(chǎn)品進(jìn)行多工步試切時(shí)拾肚，只需跟蹤第一工步即可。從而提高產(chǎn)品的加工效率所惶。

　　4． 編程的靈活性大奶匆。在手工編程時(shí)，當(dāng)裝夾方式變化時(shí)桦溃，所有的加工程序要重新編制晕围。而用上述技術(shù)時(shí)，只需調(diào)整坐標(biāo)的方向呐相，重新輸出程序即可黑寻。從而降低產(chǎn)品的試制時(shí)間。

　　5． 避免碰撞汞小。編程時(shí)可以把夾具作為非加工對(duì)象晶恨，PowerMILL軟件可以自動(dòng)識(shí)別那些是要加工的對(duì)象，從而保護(hù)了加工設(shè)備和夾具男窿。

　　6． 加工精度高扎运。直接接收CAD數(shù)據(jù)瑟曲，避免手工計(jì)算時(shí)的數(shù)據(jù)取舍饮戳。

　　作者簡(jiǎn)介：李廣權(quán)，博士洞拨，CAM主查扯罐。

　　0411-83631588-2160

　　13500704155

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