基于Vericut的WALL-E裝配體五軸數控工藝分析與加工

許琪東

（佛山職業技術學院，廣東佛山 528137）

0 引言

WALL-E裝配體零件為職業技能大賽五軸加工中心競賽項目實操題之一。本文通過對WALL-E裝配體進行工藝分析，制訂合理的工藝流程，使操作者能在規定的條件下完成零件的加工。

1WALL-E裝配體整體工藝分析

WALL-E裝配體零件如圖1所示，主要由WALL-E和底座兩個零件組成。根據技術要求，兩零件能完成配合，配合間隙≤0.04 mm，配合后能插入3支φ8標準圓柱銷釘。零件加工內容包括三軸加工、孔加工、五軸定向加工、裝配加工。

圖1WALL-E裝配體UG建模實體

WALL-E裝配體零件為職業技能大賽五軸師生兩個人組合的競賽試題，加工時間為240 min，要在規定的時間內完成零件加工，必須協調好機床操作與數控編程人員的明確分工與緊密配合，制定合理的加工工藝，才能在競賽中游刃有余、順利完成。

該零件毛坯為120mm×80mm×50mm鋁塊和φ80mm×120 mm鋁棒各一件；裝夾采用4寸精密臺虎鉗；加工刀具為自定義（表1為WALL-E裝配體加工刀具清單）；加工設備為A、C軸雙擺臺五軸加工中心；操作系統為西門子840D。

表1WALL-E裝配體加工刀具清單

2WALL-E 裝配體工藝加工流程

下面根據競賽條件，制定該零件的加工工藝方案，分別從加工工序、加工流程及仿真加工方面描述該零件的加工過程。

1）底座底面。毛坯120 mm×80 mm×50 mm鋁塊，4寸精密臺虎鉗裝夾，夾緊位置小于25 mm，四邊分中，定義X0、Y0位置，頂面-0.2位置定義為Z0位置。使用刀具為T1。底面加工（如圖2所示）：平面銑→平面輪廓銑→底面和壁→平面輪廓精加工。切削加工時間為10 min。UG仿真結果如圖3所示，Vericut7.2仿真結果如圖4所示。

圖2 底座底面UG刀軌

圖3 底座底面UG仿真加工效果

圖4 底座底面Vericut仿真加工效果

2）底座正面。零件掉頭，4寸精密臺虎鉗裝夾，夾緊位置小于14 mm，打表找正X方向平行與Z方向垂直，定義A0、C0位置，打表分中，找正X0、Y0位置，試切零件上表面，測量零件總高，定義零件總高70 mm位置為Z0位置。使用刀具：T1、T5、T6、T8、T9、T10。正面加工（如圖 5 所示）：型腔銑粗加工→平面銑精加工→五軸定向平面銑精加工→R2倒角固定軸輪廓銑精加工→打中心孔→鉆φ10通孔→五軸定向打中心孔→五軸定向鉆φ7.8孔→五軸定向鉸φ8孔。切削加工時間為22 min。UG仿真結果如圖6所示，VERICUT7.2仿真結果如圖7所示。

圖5 底座正面UG刀軌

圖6 底座正面UG仿真加工效果

圖7 底座正面Vericut仿真加工效果

3）WALL-E 毛坯。120×φ80鋁棒，4寸精密臺虎鉗加V型塊裝夾，V型塊放置Y正方向，使工件盡量靠近回轉中心，避免Z方向五軸定向加工時超程，夾緊位置小于30 mm，四點分中找正X0、Y0位置，頂面-0.2位置定義為Z0位置。零件加工完成后須在底面中心鉆M10工藝螺紋孔。使用刀具：T2、T3、T4、T7、T8、T9、T10、T11。WALL-E脖子以下部分加工（如圖8所示）：五軸定向型腔銑開粗→平面銑精加工→中心鉆打點→鉆φ7.8通孔→鉸φ8通孔→五軸定向加工剩余銑→五軸定向加工底面和壁→五軸定向加工平面輪廓銑→五軸定向加工固定軸輪廓銑（曲面加工）→鉆M10工藝螺紋孔。切削加工時間為50 min。UG仿真結果如圖9所示，VERICUT7.2仿真結果如圖10所示。

5）WALL-E配做。把底座與WALL零件通過2個φ8銷釘和M10螺釘裝配起來。用4寸精密臺虎鉗把裝配體夾緊，打表找正X方向平行與Z方向垂直，定義A0、C0位置，打表分中，找正X0、Y0位置，試切零件上表面，測量零件總高，定義零件總高152 mm位置為Z0位置。使用刀具：T2、T3、T4、T5、T6。WALLE裝配體加工（如圖11所示）：型腔銑開粗→五軸定向打中心孔→五軸定向鉆φ9.8孔→五軸定向鉸φ10孔→五軸定向型腔銑→五軸定向加工固定軸輪廓銑（曲面加工）→五軸定向平面輪廓銑精加工。切削加工時間為50 min。UG仿真結果如圖12所示，VERICUT7.2仿真結果如圖13所示。

圖8WALL-E UG刀軌

圖9WALL-E UG仿真加工效果

圖10 WALL-E Vericut仿真加工效果

3 結語

在數控加工領域中，工藝分析及裝夾方案非常重要，它是在現有的條件下能否完成一個合格的產品的重要部分。本文根據指定的加工條件要求，通過對WALL-E裝配體工藝分析，剖析該零件五軸加工的整個過程。在保證加工精度的前提下盡量采用定向加工，減少聯動的加工時間，高效率、高質量地完成零件的加工。

圖11WALL-E UG刀軌

圖12WALL-E UG仿真加工效果

圖13 WALL-E Vericut仿真加工效果

［1］ 郎永兵.第四屆數控大賽加工中心五軸試講工藝分析［J］.金屬加工：冷加工，2012（19）：25-28.

［2］ 李玉龍，謝方平.典型車削零件數控工藝分析與加工［J］.新技術新工藝，2011（12）：24-27.