王尚銀　孫睿霞

摘 要：數(shù)控機(jī)床自動(dòng)編程技術(shù)又稱為計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造系統(tǒng)，以Unigraphics（UG）、SolidWorks、Cimatron、Pro/Engineer、CAXAME制造工程師等為代表的自動(dòng)編程軟件，在錄入菜單中的尺寸錄入窗口輸入尺寸時(shí)，通常輸入的是基本尺寸和公差，沒(méi)有極限偏差也沒(méi)有極限尺寸。按照我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這樣的已知條件是沒(méi)辦法保證加工質(zhì)量的。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，CAD/CAM系統(tǒng)自動(dòng)編程軟件錄入菜單中的尺寸錄入窗口輸入的尺寸應(yīng)該是平均尺寸，公差應(yīng)該是平均公差。這樣在精加工時(shí)刀具的刀尖點(diǎn)沿著平均尺寸的輪廓線運(yùn)行，不需要通過(guò)刀具偏置量補(bǔ)償就能保證加工出合格的零件，而且能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化，加工效率高、精度高。

關(guān)鍵詞：尺寸 平均尺寸 平均公差 平均偏差

中圖分類號(hào)： TG5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）01（b）-0033-02

Abstract：NC automatic programming technology is also called computer aided design/computer aided manufacturing system，， using Unigraphics（UG），the automatic programming software SolidWorks，Cimatron，Pro/Engineer，CAXAME manufacturing engineer as the representative of the input window size，size of input in the input menu，usually input is the basic dimensions and tolerances， no limit deviation is not limit size.According to the national standard of China，known conditions this is no way to ensure the quality of processing. After the research discovery，the CAD/CAM system of automatic programming software input menu in the dimension of input input window size should be is the average size，tolerance should be the average tolerance. This tool in the finishing point point along the contour of the average size of operation，need not through the cutter offset compensation can ensure the processing of qualified parts， but also can realize automation，high efficiency，high precision machining.

key word：size average size average average deviation tolerance

1 CAD/CAM概述

CAD/CAM是計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造（Computer Aided Design/Computer Aided Manufacture）的簡(jiǎn)稱，是當(dāng)今世界上發(fā)展最快的技術(shù)之一。CAD/CAM軟件的應(yīng)用使數(shù)控加工技術(shù)發(fā)生了革命性的變革，加工范圍和效益發(fā)生了最直接、最明顯的變化。加工對(duì)象的形狀越復(fù)雜，加工精度越高，設(shè)計(jì)更改越頻繁，數(shù)控加工的優(yōu)越性體現(xiàn)的明顯，因此在數(shù)控機(jī)床加工技術(shù)中受到高度重視和廣泛的應(yīng)用。使用CAD/CAM系統(tǒng)軟件最大的特點(diǎn)是：在機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)生產(chǎn)準(zhǔn)備工作中，該系統(tǒng)提供了比較靈活的用戶界面，可以進(jìn)行復(fù)雜的三維零件實(shí)體造型、曲面造型、復(fù)雜裝配、提供完整的模型和繪圖的雙向聯(lián)結(jié)、生成工程圖，工程繪圖、機(jī)械產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)、全面的數(shù)控加工程序自動(dòng)生成，各種通用、專用數(shù)據(jù)接口以及集成化的產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理等功能。它幫助工程師以極高的效率，在單一數(shù)字模型中完成從產(chǎn)品設(shè)計(jì)、仿真分析、測(cè)試直至數(shù)控加工的產(chǎn)品研發(fā)全過(guò)程。

CAD/CAM系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)/計(jì)算機(jī)輔助制造的基本過(guò)程是：第一步：利用CAD/CAM計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)二維視圖即工程繪圖；第二步：由二維視圖生成三維實(shí)體模型或依據(jù)二維視圖直接進(jìn)行三維實(shí)體造型；第三步：由三維實(shí)體模型生成加工路徑；第四步：生成加工程序；第五步：計(jì)算機(jī)仿真模擬加工、仿真分析測(cè)試；第六步：在計(jì)算機(jī)的控制下，利用計(jì)算機(jī)輔助制造軟件按照生成的加工路徑和加工程序在數(shù)控機(jī)床上完成機(jī)械零件的切削加工。

2 分析CAD/CAM系統(tǒng)自動(dòng)編程軟件中尺寸公差對(duì)加工精度的影響

不論是國(guó)內(nèi)的還是國(guó)外的CAD/CAM軟件，分析發(fā)現(xiàn)菜單中的尺寸錄入窗口輸入尺寸時(shí)，僅有尺寸和公差或只有尺寸，沒(méi)有極限偏也沒(méi)有極限尺寸。

在產(chǎn)品設(shè)計(jì)中必須保證基本尺寸和極限偏差是已知的，才能保證切削加工質(zhì)量合格。在尺寸公差帶圖中，公差帶的零線在基本尺寸的中央，切削加工時(shí)刀具的刀尖點(diǎn)是沿著基本尺寸的輪廓線運(yùn)行的。只有當(dāng)尺寸公差帶的上偏差和下偏差分別處于尺寸公差帶圖零線的兩側(cè)，而且到零線的距離相等，才能保證加工的零件是合格的，否則只能在精加工時(shí)通過(guò)刀具偏置量補(bǔ)償?shù)霓k法才能加工出合格的零件。如果遇到多公差帶零件，這種加工方法就很難保證加工質(zhì)量了。

在CAD/CAM系統(tǒng)軟件中，以Unigraphics（UG）為代表的自動(dòng)編程軟件在錄入菜單中只有尺寸和公差的錄入窗口，沒(méi)有極限偏差也沒(méi)有極限尺寸的錄入窗口，錄入尺寸時(shí)通常輸入的是基本尺寸。按照我國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，這樣的已知條件很難保證加工質(zhì)量的。在其它自動(dòng)編程軟件錄入菜單中也只有尺寸錄入窗口，通常輸入的也是基本尺寸，就更沒(méi)辦法保證加工質(zhì)量了。endprint

其根本原因在于由三面投影視圖構(gòu)成的二維視圖轉(zhuǎn)換成三維實(shí)體模型，或由三維實(shí)體模型生成二維視圖時(shí)，各部位的尺寸都是基本尺寸，沒(méi)有考慮極限尺寸或極限偏差；通過(guò)軟件自動(dòng)生成加工路徑和加工程序時(shí)就不能自動(dòng)生成極限尺寸或極限偏差。機(jī)械加工過(guò)程中刀具就會(huì)沿著基本尺寸輪廓線運(yùn)行。如果遇到基本偏差均大于零或小于零時(shí)，加工出來(lái)的尺寸就會(huì)不合格。否則只能在精加工時(shí)通過(guò)刀具偏置量補(bǔ)償?shù)霓k法調(diào)整偏差，使刀尖點(diǎn)在最大極限尺寸和最小極限尺寸之間運(yùn)行，才能保證加工出來(lái)的尺寸是合格的。但是這樣加工精度低效率更低。如果遇到加工由二次曲線或函數(shù)圖像構(gòu)成的輪廓線時(shí)，由于零件表面呈流線型的。在由二維視圖轉(zhuǎn)換成三維實(shí)體模型，或由三維實(shí)體模型生成二維視圖時(shí)，錄入的尺寸是基本尺寸，則生成的加工路徑和加工程序就會(huì)以基本尺寸為節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。機(jī)床在加工過(guò)程中就不會(huì)考慮極限偏差，而且加工過(guò)程中也沒(méi)辦法直接對(duì)工件進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，也就沒(méi)辦法進(jìn)行準(zhǔn)確的刀具偏置量補(bǔ)償了。零件的加工精度不能進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，加工質(zhì)量就不能得到保證了。

經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，Unigraphics（UG）自動(dòng)編程軟件錄入菜單中的尺寸錄入窗口輸入的尺寸應(yīng)該是平均尺寸，公差應(yīng)該是平均公差，其它自動(dòng)編程軟件錄入菜單中的尺寸錄入窗口輸入的尺寸也應(yīng)該是平均尺寸。

這樣，在由三面投影視圖構(gòu)成的二維視圖轉(zhuǎn)換成三維實(shí)體模型，或由三維實(shí)體模型生成二維視圖時(shí)，各部位的尺寸都用平均尺寸代替基本尺寸，用平均偏差代替基本偏差。在平均尺寸公差帶圖中，上偏差和下偏差均勻分布在平均尺寸公差帶圖零線的兩側(cè)即零線正好在平均尺寸公差帶的中央；平均尺寸介于最大極限尺寸和最小極限尺寸之間，是最大極限尺寸和最小極限尺寸之和的平均值；平均偏差是極限偏差的上偏差與下偏差之和的平均值。由三維實(shí)體模型生成的加工路徑就在平均尺寸輪廓線范圍內(nèi)；生成的加工程序就會(huì)沿著平均尺寸輪廓線，精加工時(shí)刀具就會(huì)沿著平均尺寸輪廓線運(yùn)行，加工誤差的最大值等于尺寸公差。這樣就保證了加工質(zhì)量，確保加工誤差最小，不需要通過(guò)刀具偏置量補(bǔ)償，加工后的尺寸就是合格的。

3.4 在自動(dòng)編程軟件中的應(yīng)用

在模具制造業(yè)中，如轎車、艦船、飛行器、特別是隱形飛機(jī)（隱形飛機(jī)是通過(guò)具有隱形特點(diǎn)的外形設(shè)計(jì)，利用能夠屏蔽電磁波的隱形材料進(jìn)行板料沖壓制造成型，表面噴涂能夠吸收電磁波的具有納米等級(jí)的隱形涂料使飛機(jī)達(dá)到隱形的特點(diǎn)。）常遇到流線型曲面的加工，而流線型曲面的實(shí)體造型是由二次曲線、函數(shù)圖像旋轉(zhuǎn)或平移生成的。

CAD/CAM自動(dòng)編程軟件編程過(guò)程中，由橢圓、雙曲線和拋物線等二次曲線或三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)等函數(shù)曲線構(gòu)成的輪廓線，不論是由二維視圖轉(zhuǎn)換成三維實(shí)體模型還是由三維實(shí)體模型生成二維視圖，由于零件表面呈流線型的，錄入的尺寸采用均尺寸，則由三維實(shí)體模型生成的加工路徑就在由平均尺寸的函數(shù)值構(gòu)成的流線型輪廓線范圍內(nèi)；生成的加工程序就會(huì)以平均尺寸的函數(shù)值為節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，程序的路徑就在以平均尺寸的函數(shù)值為流線型輪廓線上。機(jī)床在加工過(guò)程中刀具的刀尖點(diǎn)就會(huì)沿著由平均尺寸的函數(shù)值構(gòu)成的流線型的曲線輪廓線運(yùn)行，精加工時(shí)不需要進(jìn)行刀具偏置量補(bǔ)償，精加工后零件的輪廓線精度就能符合二次曲線的流線型輪廓的要求，加工的輪廓線就是合格的。確保加工誤差最小，加工誤差的最大值為尺寸公差，而且加工精度高效率也高，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工自動(dòng)化。

參考文獻(xiàn)

[1] 原北京第一通用機(jī)械廠.機(jī)械工人切削手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2] 王尚銀，孫睿霞.數(shù)控機(jī)床編程技術(shù)中提高尺寸精度的研究[J].湖北武漢：科協(xié)論壇，2010（9）.

[3] 王尚銀.多公差帶零件數(shù)控編程技術(shù)的研究與實(shí)踐[J].黑龍江哈爾濱：機(jī)械工程師，2012（11）.endprint

其根本原因在于由三面投影視圖構(gòu)成的二維視圖轉(zhuǎn)換成三維實(shí)體模型，或由三維實(shí)體模型生成二維視圖時(shí)，各部位的尺寸都是基本尺寸，沒(méi)有考慮極限尺寸或極限偏差；通過(guò)軟件自動(dòng)生成加工路徑和加工程序時(shí)就不能自動(dòng)生成極限尺寸或極限偏差。機(jī)械加工過(guò)程中刀具就會(huì)沿著基本尺寸輪廓線運(yùn)行。如果遇到基本偏差均大于零或小于零時(shí)，加工出來(lái)的尺寸就會(huì)不合格。否則只能在精加工時(shí)通過(guò)刀具偏置量補(bǔ)償?shù)霓k法調(diào)整偏差，使刀尖點(diǎn)在最大極限尺寸和最小極限尺寸之間運(yùn)行，才能保證加工出來(lái)的尺寸是合格的。但是這樣加工精度低效率更低。如果遇到加工由二次曲線或函數(shù)圖像構(gòu)成的輪廓線時(shí)，由于零件表面呈流線型的。在由二維視圖轉(zhuǎn)換成三維實(shí)體模型，或由三維實(shí)體模型生成二維視圖時(shí)，錄入的尺寸是基本尺寸，則生成的加工路徑和加工程序就會(huì)以基本尺寸為節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。機(jī)床在加工過(guò)程中就不會(huì)考慮極限偏差，而且加工過(guò)程中也沒(méi)辦法直接對(duì)工件進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，也就沒(méi)辦法進(jìn)行準(zhǔn)確的刀具偏置量補(bǔ)償了。零件的加工精度不能進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，加工質(zhì)量就不能得到保證了。

經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，Unigraphics（UG）自動(dòng)編程軟件錄入菜單中的尺寸錄入窗口輸入的尺寸應(yīng)該是平均尺寸，公差應(yīng)該是平均公差，其它自動(dòng)編程軟件錄入菜單中的尺寸錄入窗口輸入的尺寸也應(yīng)該是平均尺寸。

這樣，在由三面投影視圖構(gòu)成的二維視圖轉(zhuǎn)換成三維實(shí)體模型，或由三維實(shí)體模型生成二維視圖時(shí)，各部位的尺寸都用平均尺寸代替基本尺寸，用平均偏差代替基本偏差。在平均尺寸公差帶圖中，上偏差和下偏差均勻分布在平均尺寸公差帶圖零線的兩側(cè)即零線正好在平均尺寸公差帶的中央；平均尺寸介于最大極限尺寸和最小極限尺寸之間，是最大極限尺寸和最小極限尺寸之和的平均值；平均偏差是極限偏差的上偏差與下偏差之和的平均值。由三維實(shí)體模型生成的加工路徑就在平均尺寸輪廓線范圍內(nèi)；生成的加工程序就會(huì)沿著平均尺寸輪廓線，精加工時(shí)刀具就會(huì)沿著平均尺寸輪廓線運(yùn)行，加工誤差的最大值等于尺寸公差。這樣就保證了加工質(zhì)量，確保加工誤差最小，不需要通過(guò)刀具偏置量補(bǔ)償，加工后的尺寸就是合格的。

3.4 在自動(dòng)編程軟件中的應(yīng)用

在模具制造業(yè)中，如轎車、艦船、飛行器、特別是隱形飛機(jī)（隱形飛機(jī)是通過(guò)具有隱形特點(diǎn)的外形設(shè)計(jì)，利用能夠屏蔽電磁波的隱形材料進(jìn)行板料沖壓制造成型，表面噴涂能夠吸收電磁波的具有納米等級(jí)的隱形涂料使飛機(jī)達(dá)到隱形的特點(diǎn)。）常遇到流線型曲面的加工，而流線型曲面的實(shí)體造型是由二次曲線、函數(shù)圖像旋轉(zhuǎn)或平移生成的。

CAD/CAM自動(dòng)編程軟件編程過(guò)程中，由橢圓、雙曲線和拋物線等二次曲線或三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)等函數(shù)曲線構(gòu)成的輪廓線，不論是由二維視圖轉(zhuǎn)換成三維實(shí)體模型還是由三維實(shí)體模型生成二維視圖，由于零件表面呈流線型的，錄入的尺寸采用均尺寸，則由三維實(shí)體模型生成的加工路徑就在由平均尺寸的函數(shù)值構(gòu)成的流線型輪廓線范圍內(nèi)；生成的加工程序就會(huì)以平均尺寸的函數(shù)值為節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，程序的路徑就在以平均尺寸的函數(shù)值為流線型輪廓線上。機(jī)床在加工過(guò)程中刀具的刀尖點(diǎn)就會(huì)沿著由平均尺寸的函數(shù)值構(gòu)成的流線型的曲線輪廓線運(yùn)行，精加工時(shí)不需要進(jìn)行刀具偏置量補(bǔ)償，精加工后零件的輪廓線精度就能符合二次曲線的流線型輪廓的要求，加工的輪廓線就是合格的。確保加工誤差最小，加工誤差的最大值為尺寸公差，而且加工精度高效率也高，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工自動(dòng)化。

參考文獻(xiàn)

[1] 原北京第一通用機(jī)械廠.機(jī)械工人切削手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2] 王尚銀，孫睿霞.數(shù)控機(jī)床編程技術(shù)中提高尺寸精度的研究[J].湖北武漢：科協(xié)論壇，2010（9）.

[3] 王尚銀.多公差帶零件數(shù)控編程技術(shù)的研究與實(shí)踐[J].黑龍江哈爾濱：機(jī)械工程師，2012（11）.endprint

其根本原因在于由三面投影視圖構(gòu)成的二維視圖轉(zhuǎn)換成三維實(shí)體模型，或由三維實(shí)體模型生成二維視圖時(shí)，各部位的尺寸都是基本尺寸，沒(méi)有考慮極限尺寸或極限偏差；通過(guò)軟件自動(dòng)生成加工路徑和加工程序時(shí)就不能自動(dòng)生成極限尺寸或極限偏差。機(jī)械加工過(guò)程中刀具就會(huì)沿著基本尺寸輪廓線運(yùn)行。如果遇到基本偏差均大于零或小于零時(shí)，加工出來(lái)的尺寸就會(huì)不合格。否則只能在精加工時(shí)通過(guò)刀具偏置量補(bǔ)償?shù)霓k法調(diào)整偏差，使刀尖點(diǎn)在最大極限尺寸和最小極限尺寸之間運(yùn)行，才能保證加工出來(lái)的尺寸是合格的。但是這樣加工精度低效率更低。如果遇到加工由二次曲線或函數(shù)圖像構(gòu)成的輪廓線時(shí)，由于零件表面呈流線型的。在由二維視圖轉(zhuǎn)換成三維實(shí)體模型，或由三維實(shí)體模型生成二維視圖時(shí)，錄入的尺寸是基本尺寸，則生成的加工路徑和加工程序就會(huì)以基本尺寸為節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)。機(jī)床在加工過(guò)程中就不會(huì)考慮極限偏差，而且加工過(guò)程中也沒(méi)辦法直接對(duì)工件進(jìn)行準(zhǔn)確的測(cè)量，也就沒(méi)辦法進(jìn)行準(zhǔn)確的刀具偏置量補(bǔ)償了。零件的加工精度不能進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，加工質(zhì)量就不能得到保證了。

經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，Unigraphics（UG）自動(dòng)編程軟件錄入菜單中的尺寸錄入窗口輸入的尺寸應(yīng)該是平均尺寸，公差應(yīng)該是平均公差，其它自動(dòng)編程軟件錄入菜單中的尺寸錄入窗口輸入的尺寸也應(yīng)該是平均尺寸。

這樣，在由三面投影視圖構(gòu)成的二維視圖轉(zhuǎn)換成三維實(shí)體模型，或由三維實(shí)體模型生成二維視圖時(shí)，各部位的尺寸都用平均尺寸代替基本尺寸，用平均偏差代替基本偏差。在平均尺寸公差帶圖中，上偏差和下偏差均勻分布在平均尺寸公差帶圖零線的兩側(cè)即零線正好在平均尺寸公差帶的中央；平均尺寸介于最大極限尺寸和最小極限尺寸之間，是最大極限尺寸和最小極限尺寸之和的平均值；平均偏差是極限偏差的上偏差與下偏差之和的平均值。由三維實(shí)體模型生成的加工路徑就在平均尺寸輪廓線范圍內(nèi)；生成的加工程序就會(huì)沿著平均尺寸輪廓線，精加工時(shí)刀具就會(huì)沿著平均尺寸輪廓線運(yùn)行，加工誤差的最大值等于尺寸公差。這樣就保證了加工質(zhì)量，確保加工誤差最小，不需要通過(guò)刀具偏置量補(bǔ)償，加工后的尺寸就是合格的。

3.4 在自動(dòng)編程軟件中的應(yīng)用

在模具制造業(yè)中，如轎車、艦船、飛行器、特別是隱形飛機(jī)（隱形飛機(jī)是通過(guò)具有隱形特點(diǎn)的外形設(shè)計(jì)，利用能夠屏蔽電磁波的隱形材料進(jìn)行板料沖壓制造成型，表面噴涂能夠吸收電磁波的具有納米等級(jí)的隱形涂料使飛機(jī)達(dá)到隱形的特點(diǎn)。）常遇到流線型曲面的加工，而流線型曲面的實(shí)體造型是由二次曲線、函數(shù)圖像旋轉(zhuǎn)或平移生成的。

CAD/CAM自動(dòng)編程軟件編程過(guò)程中，由橢圓、雙曲線和拋物線等二次曲線或三角函數(shù)、指數(shù)函數(shù)、對(duì)數(shù)函數(shù)等函數(shù)曲線構(gòu)成的輪廓線，不論是由二維視圖轉(zhuǎn)換成三維實(shí)體模型還是由三維實(shí)體模型生成二維視圖，由于零件表面呈流線型的，錄入的尺寸采用均尺寸，則由三維實(shí)體模型生成的加工路徑就在由平均尺寸的函數(shù)值構(gòu)成的流線型輪廓線范圍內(nèi)；生成的加工程序就會(huì)以平均尺寸的函數(shù)值為節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)，程序的路徑就在以平均尺寸的函數(shù)值為流線型輪廓線上。機(jī)床在加工過(guò)程中刀具的刀尖點(diǎn)就會(huì)沿著由平均尺寸的函數(shù)值構(gòu)成的流線型的曲線輪廓線運(yùn)行，精加工時(shí)不需要進(jìn)行刀具偏置量補(bǔ)償，精加工后零件的輪廓線精度就能符合二次曲線的流線型輪廓的要求，加工的輪廓線就是合格的。確保加工誤差最小，加工誤差的最大值為尺寸公差，而且加工精度高效率也高，容易實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工自動(dòng)化。

參考文獻(xiàn)

[1] 原北京第一通用機(jī)械廠.機(jī)械工人切削手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.

[2] 王尚銀，孫睿霞.數(shù)控機(jī)床編程技術(shù)中提高尺寸精度的研究[J].湖北武漢：科協(xié)論壇，2010（9）.

[3] 王尚銀.多公差帶零件數(shù)控編程技術(shù)的研究與實(shí)踐[J].黑龍江哈爾濱：機(jī)械工程師，2012（11）.endprint