在液壓傳動(dòng)中，齒輪泵因其工作可靠、維修要求低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，而被廣泛采用，齒輪泵在各類液壓泵中產(chǎn)量最大。但是隨著科技的發(fā)展，社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐推動(dòng)齒輪泵向著高壓化、高可靠性發(fā)展，這就對(duì)齒輪泵的設(shè)計(jì)與制造提出了更高的要求。對(duì)設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，如果在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段就能夠很直觀地了解制造工藝過(guò)程，則能夠方便地實(shí)時(shí)優(yōu)化自己的設(shè)計(jì)方案。作者以CimatronE為例，闡述工藝設(shè)計(jì)思路。

　　CimatronE是當(dāng)今最優(yōu)秀的CAD/CAM軟件之一，其3D設(shè)計(jì)工具融合了線框造型、曲面造型和實(shí)體造型，允許用戶方便地處理獲得的數(shù)據(jù)模型和進(jìn)行產(chǎn)品的概念設(shè)計(jì)，CimatronE支持具有高速銑削功能的2.5～5軸銑削加工，基于毛坯殘留知識(shí)的加工和自動(dòng)化加工模塊，所有這些大大減少了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和加工時(shí)間。作者利用CimatronE軟件對(duì)齒輪泵泵蓋加工工藝進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工仿真，從而對(duì)設(shè)計(jì)和加工工藝過(guò)程提出優(yōu)化方案。

1 泵蓋加工工藝分析

　　如圖1所示為泵蓋零件圖，材料為HT200，毛坯尺寸為170mm×110mm×30mm，大批量生產(chǎn)。

　　該零件主要由平面、外輪廓以及孔系組成，其中軸承孔φ32H7和銷釘孔2×φ6H8 3個(gè)內(nèi)孔的表面粗糙度要求為Ra1.6μm；而φ12H7內(nèi)孔的表面粗糙度要求為Ra0.8μm；φ32H7內(nèi)孔表面對(duì)面A有垂直度要求，上表面對(duì)面A有平行度要求。加工中，以面A定位，提高裝夾剛度以滿足φ32H7內(nèi)孔表面的垂直度要求。

圖1 泵蓋零件圖

　　對(duì)于精度較高、粗糙度值較小的表面，一般不能一次加工到規(guī)定的尺寸，而要?jiǎng)澐旨庸るA段逐步進(jìn)行。上、下表面及臺(tái)階面的粗糙度要求為Ra3.2μm，可選擇粗銑一精銑方案。孔加工前，為便于鉆頭引正，先用中心鉆加工中心孔，然后再鉆孔。內(nèi)孔表面的加工方案在很大程度上取決于內(nèi)孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。對(duì)孔φ32H7，選擇“鉆-粗鏜-半精鏜-精鏜”方案；對(duì)孔φ12H7，選擇“鉆-粗鉸-精鉸”方案；時(shí)孔6×φ7和2×φ6H8，根據(jù)其表面粗糙度要求選擇“鉆-鉸“方案；對(duì)乳φ18和6×φ10，選撣“鉆孔-锪孔“方案：

　　該零件毛坯外形比較規(guī)則，因此在加工上下表面、臺(tái)階面及孔系時(shí)。選用平口虎鉗夾緊；在銑削外輪廓時(shí)，采用“一面兩孔”定位方式，即以孔φ32H7和孔φ12H7定位，整個(gè)零件在加工中按照基面先行、先面后孔，先粗后精的原則確定加工順序，外輪廓采用順銑方式加工，刀具沿切線方向切入與切出。

2 泵蓋的CAPP/CAM設(shè)計(jì)思路及過(guò)程

　　打開(kāi)CimatronE，根據(jù)零件圖完成3D建模。輸出到加工，根據(jù)上文工藝分析的結(jié)果，首先用平口虎鉗裝夾，用2.5軸的“毛坯環(huán)切”粗銑臺(tái)階面和上、下表面，生成刀具路徑，刀具采用螺旋下刀，螺旋圓弧半徑設(shè)置為10mm，刀具沿切向切入切出，進(jìn)、退刀刀具路徑。

　　以底面為定位基準(zhǔn)，完成6×φ10、2×φ6H8、φ32H7和φ12H7孔的粗加工，然后以φ32H7和φ12H7兩孔定位，以底面為基準(zhǔn)完成零件外輪廓的精加工，刀具路徑如圖5所示。粗加工結(jié)束后，精銑面A，再以面A為精基準(zhǔn)，精加工上表面及各孔，這樣能夠很好地保證φ32H7孔壁的垂直度要求和各孔之間的位置度要求以及上下表面的垂直度。在泵蓋零件中，φ32H7和φ12H7兩孔與底面的垂直度和相瓦之問(wèn)的位置度，直接影響齒輪泵吸排油齒輪軸線的平行度，如果誤查過(guò)火，將使齒輪泵在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲。

　　在加工過(guò)程中開(kāi)啟“快建走刀干涉檢查”和“卡頭干涉檢查”，防止在設(shè)計(jì)過(guò)程中將某些臺(tái)階面的高度設(shè)置過(guò)高，導(dǎo)致刀具卡頭在走刀過(guò)程中碰撞零件已加工部分。完成各工藝過(guò)程的參數(shù)設(shè)置后，就可以對(duì)后置處理進(jìn)行適當(dāng)修改，輸出數(shù)控加工程序。

3 小結(jié)

　　作者運(yùn)用CimatronE對(duì)齒輪泵泵蓋加工工藝進(jìn)行分析，利用其CAD/CAM集成特點(diǎn)，使加工工藝的分析和設(shè)計(jì)過(guò)程更加直觀，加上軟件本身的刀路功能和基于毛坯殘留知識(shí)的加工，使得技術(shù)人員在加工工藝的制定過(guò)程中，能夠更加方便地優(yōu)化加工方案，同時(shí)也可以根據(jù)加工方案，對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改，從而可以提高設(shè)計(jì)效率，降低了新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，試制周期。