基于CimatronE的齿轮泵泵盖加工工艺分析

　　在液压传动中，齿轮泵因其工作可靠、维修要求低、结构简单、成本低廉，而被广泛采用，齿轮泵在各类液压泵中产量最大。但是随着科技的发展，社会生产实践推动齿轮泵向着高压化、高可靠性发展，这就对齿轮泵的设计与制造提出了更高的要求。对设计人员来说，如果在产品设计阶段就能够很直观地了解制造工艺过程，则能够方便地实时优化自己的设计方案。作者以CimatronE为例，阐述工艺设计思路。

　　CimatronE是当今最优秀的CAD/CAM软件之一，其3D设计工具融合了线框造型、曲面造型和实体造型，允许用户方便地处理获得的数据模型和进行产品的概念设计，CimatronE支持具有高速铣削功能的2.5～5轴铣削加工，基于毛坯残留知识的加工和自动化加工模块，所有这些大大减少了产品设计和加工时间。作者利用CimatronE软件对齿轮泵泵盖加工工艺进行设计、加工仿真，从而对设计和加工工艺过程提出优化方案。

1 泵盖加工工艺分析

　　如图1所示为泵盖零件图，材料为HT200，毛坯尺寸为170mm×110mm×30mm，大批量生产。

　　该零件主要由平面、外轮廓以及孔系组成，其中轴承孔φ32H7和销钉孔2×φ6H8 3个内孔的表面粗糙度要求为Ra1.6μm；而φ12H7内孔的表面粗糙度要求为Ra0.8μm；φ32H7内孔表面对面A有垂直度要求，上表面对面A有平行度要求。加工中，以面A定位，提高装夹刚度以满足φ32H7内孔表面的垂直度要求。

图1 泵盖零件图

　　对于精度较高、粗糙度值较小的表面，一般不能一次加工到规定的尺寸，而要划分加工阶段逐步进行。上、下表面及台阶面的粗糙度要求为Ra3.2μm，可选择粗铣一精铣方案。孔加工前，为便于钻头引正，先用中心钻加工中心孔，然后再钻孔。内孔表面的加工方案在很大程度上取决于内孔表面本身的尺寸精度和粗糙度。对孔φ32H7，选择“钻-粗镗-半精镗-精镗”方案；对孔φ12H7，选择“钻-粗铰-精铰”方案；时孔6×φ7和2×φ6H8，根据其表面粗糙度要求选择“钻-铰“方案；对乳φ18和6×φ10，选掸“钻孔-锪孔“方案：

　　该零件毛坯外形比较规则，因此在加工上下表面、台阶面及孔系时。选用平口虎钳夹紧；在铣削外轮廓时，采用“一面两孔”定位方式，即以孔φ32H7和孔φ12H7定位，整个零件在加工中按照基面先行、先面后孔，先粗后精的原则确定加工顺序，外轮廓采用顺铣方式加工，刀具沿切线方向切入与切出。

2  泵盖的CAPP/CAM设计思路及过程

　　打开CimatronE，根据零件图完成3D建模，如图2示。输出到加工，根据上文工艺分析的结果，首先用平口虎钳装夹，用2.5轴的“毛坯环切”粗铣台阶面和上、下表面，生成刀具路径如图3所示。刀具采用螺旋下刀，螺旋圆弧半径设置为10mm，刀具沿切向切入切出，进、退刀刀具路径如图4示。

图2 泵盖三维图

图3 刀具路径图

图4 进、退刀刀具路径图

　　以底面为定位基准，完成6×φ10、2×φ6H8、φ32H7和φ12H7孔的粗加工，然后以φ32H7和φ12H7两孔定位，以底面为基准完成零件外轮廓的精加工，刀具路径如图5所示。粗加工结束后，精铣面A，再以面A为精基准，精加工上表面及各孔，这样能够很好地保证φ32H7孔壁的垂直度要求和各孔之间的位置度要求以及上下表面的垂直度。在泵盖零件中，φ32H7和φ12H7两孔与底面的垂直度和相瓦之问的位置度，直接影响齿轮泵吸排油齿轮轴线的平行度，如果误查过火，将使齿轮泵在运行过程中产生振动和噪声。

图5 精加工刀具路径图

　　在加工过程中开启“快建走刀干涉检查”和“卡头干涉检查”，防止在设计过程中将某些台阶面的高度设置过高，导致刀具卡头在走刀过程中碰撞零件已加工部分。完成各工艺过程的参数设置后，就可以对后置处理进行适当修改，输出数控加工程序。

3 小结

　　作者运用CimatronE对齿轮泵泵盖加工工艺进行分析，利用其CAD/CAM集成特点，使加工工艺的分析和设计过程更加直观，加上软件本身的刀路功能和基于毛坯残留知识的加工，使得技术人员在加工工艺的制定过程中，能够更加方便地优化加工方案，同时也可以根据加工方案，对产品的设计方案进行修改，从而可以提高设计效率，降低了新产品开发，试制周期。