基于Solidworks和Mastercam的LYN(S)-1100×500搖床的設(shè)計(jì)與加工

吳 專 馮子佳 樂(lè)育生

(湖北省地質(zhì)勘查裝備中心，湖北 武漢430034)

0 引言

LYN(S)-1100×500搖床,是供實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展礦石可選性研究、試驗(yàn)和小型選礦廠等進(jìn)行重力選礦常用的設(shè)備之一。適用于細(xì)粒和微細(xì)粒稀有金屬、黑色金屬、有色金屬、貴重金屬等礦石和煤的分選。

Solidworks機(jī)械設(shè)計(jì)軟件是一個(gè)基于特征、參數(shù)化、實(shí)體建模的設(shè)計(jì)工具，是世界上第一款就windows平臺(tái)的三維機(jī)械設(shè)計(jì)軟件[1]。Mastercam是美國(guó)CNC software公司推出的CAD/CAM集成軟件,具有完整的車、銑、線切割等加工系統(tǒng)，被廣泛的應(yīng)用[2]。

1 LYN(S)-1100×500搖床的三維設(shè)

LYN(S)-1100×500搖床的零件建模，按照產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)可分為機(jī)架、床面、給礦槽、七星斗、箱體等5個(gè)部分。依據(jù)每個(gè)部分零件的不同特征[3]，采取不同的建模方法。本文主要研究搖床床面的建模，對(duì)于其他一般零件的簡(jiǎn)單建模，不作贅述。

1.1 搖床床面的建模

搖床的床面，是整個(gè)產(chǎn)品的核心部件，它直接影響到設(shè)備的選礦效果和功能。依據(jù)礦物的形態(tài)不同，搖床床面分為礦砂床面和礦泥床面，對(duì)應(yīng)的床面的選礦槽型分別為U型槽和斜型槽。

搖床床面的基礎(chǔ)建模都比較簡(jiǎn)單，關(guān)鍵的難點(diǎn)，在于床面槽型的建模。本文在床面槽型建模時(shí)采用的方法是，先進(jìn)行單一槽型的特征，然后進(jìn)行陣列。在單一槽型的設(shè)計(jì)時(shí)，同時(shí)采用了拉伸切除和放樣切除特征。在陣列時(shí)，要沿著鑒別線來(lái)進(jìn)行，這是成功獲取正確槽型的關(guān)鍵，如圖1所示。

圖1 槽型建模Fig.1 The model the trough shape

圖2 床面三維圖Fig.2 The bed 3D graph

1.2 裝配體的建模

LYN(S)-1100×500搖床，包含機(jī)架、七星斗、給礦槽三個(gè)子裝配體。在三維建模的過(guò)程中，本文采用自下而上的方法，依次進(jìn)行零件建模、子裝配體搭建和整機(jī)總裝配。

圖3 七星斗裝配圖Fig.3 The assembly of the seven stars dou

圖4 機(jī)架裝配圖Fig.4 The assembly of the rame

圖5 總裝配圖Fig.5 The general assembly drawing

在整機(jī)裝配完成后，使用“干涉檢查”確認(rèn)整機(jī)無(wú)干涉存在；使用“重心查看”功能查看重心的位置；使用motion功能進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。最后，可輸出二維工程圖。

2 LYN(S)-1100×500搖床的數(shù)控加工

搖床的床面，對(duì)LYN(S)-1100×500搖床的性能起著關(guān)鍵的作用，先進(jìn)的床面制造工藝，將極大的改善搖床分選效果[4]。本文研究了在南通機(jī)床廠生產(chǎn)的V1100B型加工中心上加工該床面的方法。該床面的數(shù)控加工，包含工序設(shè)計(jì)和數(shù)控程序設(shè)計(jì)兩個(gè)部分。

2.1 加工工序設(shè)計(jì)

本文在V1100B型加工中心上加工該床面時(shí)，工序包含四步：對(duì)上表面進(jìn)行面銑、對(duì)四周進(jìn)行輪廓銑削、對(duì)安裝面進(jìn)行面銑和孔加工、對(duì)U型槽和斜型槽進(jìn)行加工。其中，最后的槽型加工是關(guān)鍵路徑。

槽型的加工，有兩種辦法：一是直接利用solidworks三維模型，使用mastercam的三維曲面加工方法[5]，此方法的參數(shù)設(shè)置比較簡(jiǎn)單，但是槽型加工有殘留較大、加工耗時(shí)長(zhǎng)；二是選擇槽型底部的曲線，使用mastercam外形銑削功能，選用12mm的平底刀沿底部曲線進(jìn)行銑削加工，此方法加工最符合設(shè)計(jì)要求，但是在斜面部分由過(guò)切發(fā)生。經(jīng)過(guò)實(shí)際測(cè)量，第二種方法過(guò)切的弧度小于0.1mm，滿足床面的工藝要求，因此，我們采用第二種方法來(lái)加工U型槽和斜型槽。

2.2 數(shù)控程序設(shè)計(jì)

依據(jù)前面所講的第二種方法，將solidworks的床面零件直接導(dǎo)入mastercam，進(jìn)行視角的調(diào)整后，即可依次生成面銑、輪廓銑削、鉆孔等路徑[5]。在進(jìn)行U槽和斜槽的路徑設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)先進(jìn)行實(shí)體轉(zhuǎn)曲面的操作，并生成曲面曲線。然后利用槽底的輪廓曲線進(jìn)行銑削加工，這樣才能高效、準(zhǔn)確的進(jìn)行槽型的加工。

在檢查無(wú)刀具碰撞，并且界面形狀正確后，可進(jìn)行后處理。本文選擇的是mastercam自帶的通用三軸機(jī)床的后處理程序[6]，生成NC程序文件。

3 結(jié)論

本文在現(xiàn)有技術(shù)資料的基礎(chǔ)上，采用solidworks軟件對(duì)LYN(S)-1100×500搖床進(jìn)行了三維建模和優(yōu)化設(shè)計(jì)，采用mastercam軟件對(duì)關(guān)鍵部件床面進(jìn)行了數(shù)控加工設(shè)計(jì)，并在南通V1100B型加工中心上進(jìn)行了數(shù)控加工實(shí)踐。優(yōu)化設(shè)計(jì)后的新產(chǎn)品經(jīng)全國(guó)多家選礦院所使用，取得了很好的用戶體驗(yàn)。

［1］陳超祥，葉修梓.solidworks高級(jí)教程簡(jiǎn)編[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2010.

［2］曹巖，李云龍.mastercam X6數(shù)控加工編程實(shí)例精解[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

［3］麓山文化.Mastercam X6 從入門(mén)到精通[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

［4］賈雪艷.Mastercam X6 中文版標(biāo)準(zhǔn)教程[M].北京：清華大學(xué)出版社，2013.