基于Solidworks和Mastercam的LYN(S)-1100×500搖床的設計與加工

吳 專 馮子佳 樂育生

(湖北省地質勘查裝備中心，湖北 武漢430034)

0 引言

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

Solidworks機械設計軟件是一個基于特征、參數化、實體建模的設計工具，是世界上第一款就windows平臺的三維機械設計軟件[1]。Mastercam是美國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，被廣泛的應用[2]。

1 LYN(S)-1100×500搖床的三維設

LYN(S)-1100×500搖床的零件建模，按照產品的結構可分為機架、床面、給礦槽、七星斗、箱體等5個部分。依據每個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，對于其他一般零件的簡單建模，不作贅述。

1.1 搖床床面的建模

搖床的床面，是整個產品的核心部件，它直接影響到設備的選礦效果和功能。依據礦物的形態不同，搖床床面分為礦砂床面和礦泥床面，對應的床面的選礦槽型分別為U型槽和斜型槽。

搖床床面的基礎建模都比較簡單，關鍵的難點，在于床面槽型的建模。本文在床面槽型建模時采用的方法是，先進行單一槽型的特征，然后進行陣列。在單一槽型的設計時，同時采用了拉伸切除和放樣切除特征。在陣列時，要沿著鑒別線來進行，這是成功獲取正確槽型的關鍵，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，包含機架、七星斗、給礦槽三個子裝配體。在三維建模的過程中，本文采用自下而上的方法，依次進行零件建模、子裝配體搭建和整機總裝配。

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

圖4 機架裝配圖Fig.4 The assembly of the rame

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

在整機裝配完成后，使用“干涉檢查”確認整機無干涉存在；使用“重心查看”功能查看重心的位置；使用motion功能進行運動仿真。最后，可輸出二維工程圖。

2 LYN(S)-1100×500搖床的數控加工

搖床的床面，對LYN(S)-1100×500搖床的性能起著關鍵的作用，先進的床面制造工藝，將極大的改善搖床分選效果[4]。本文研究了在南通機床廠生產的V1100B型加工中心上加工該床面的方法。該床面的數控加工，包含工序設計和數控程序設計兩個部分。

2.1 加工工序設計

本文在V1100B型加工中心上加工該床面時，工序包含四步：對上表面進行面銑、對四周進行輪廓銑削、對安裝面進行面銑和孔加工、對U型槽和斜型槽進行加工。其中，最后的槽型加工是關鍵路徑。

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]，此方法的參數設置比較簡單，但是槽型加工有殘留較大、加工耗時長；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行銑削加工，此方法加工最符合設計要求，但是在斜面部分由過切發生。經過實際測量，第二種方法過切的弧度小于0.1mm，滿足床面的工藝要求，因此，我們采用第二種方法來加工U型槽和斜型槽。

2.2 數控程序設計

依據前面所講的第二種方法，將solidworks的床面零件直接導入mastercam，進行視角的調整后，即可依次生成面銑、輪廓銑削、鉆孔等路徑[5]。在進行U槽和斜槽的路徑設計時，應先進行實體轉曲面的操作，并生成曲面曲線。然后利用槽底的輪廓曲線進行銑削加工，這樣才能高效、準確的進行槽型的加工。

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

3 結論

本文在現有技術資料的基礎上，采用solidworks軟件對LYN(S)-1100×500搖床進行了三維建模和優化設計，采用mastercam軟件對關鍵部件床面進行了數控加工設計，并在南通V1100B型加工中心上進行了數控加工實踐。優化設計后的新產品經全國多家選礦院所使用，取得了很好的用戶體驗。

［1］陳超祥，葉修梓.solidworks高級教程簡編[M].北京：機械工業出版社，2010.

［2］曹巖，李云龍.mastercam X6數控加工編程實例精解[M].北京：化學工業出版社，2012.

［3］麓山文化.Mastercam X6 從入門到精通[M].北京：機械工業出版社，2012.

［4］賈雪艷.Mastercam X6 中文版標準教程[M].北京：清華大學出版社，2013.