利用三維建模指導(dǎo)轎車轉(zhuǎn)向節(jié)加工部位——具有空間位置要求的方法（二）

保定長城汽車橋業(yè)有限公司（河北 071000）亢彥海

在《金屬加工（冷加工）》2012年第2期中，針對加工部位相對設(shè)計基準(zhǔn)有多個空間位置要求的轉(zhuǎn)向節(jié)零件在加工中心上的加工調(diào)試，筆者介紹了一種“依據(jù)工裝的實際測量數(shù)據(jù)將工裝三維建模，按實際加工狀態(tài)將轉(zhuǎn)向節(jié)與工裝進行裝配，以得到準(zhǔn)確的轉(zhuǎn)向節(jié)加工狀態(tài)的三維模型。依據(jù)此模型按加工時的對刀基準(zhǔn)對加工部位的中心點進行測量，即可得到準(zhǔn)確的加工尺寸數(shù)值，按此數(shù)值進行對刀加工，可實現(xiàn)一次完成加工調(diào)試”的方法。此種方法的必要條件是對工裝按實測尺寸進行建模，最大程度消除工裝制造誤差的影響，才能獲得最佳的效果。

在實際加工過程中，實現(xiàn)對工裝測量以獲得工裝的建模數(shù)據(jù)是一個較繁瑣的過程，且工作量大，對測量人員的要求也較高。針對這種情況，筆者介紹一種按工裝理論設(shè)計狀態(tài)進行建模，并將產(chǎn)品（注：為按設(shè)計尺寸建立的產(chǎn)品數(shù)模）與工裝按加工姿態(tài)進行裝配，得到理想狀態(tài)模型，依據(jù)試切削得到的實際加工位置數(shù)據(jù)確定的加工點位置與理論位置（可在裝配好的數(shù)模中找到）進行比對，獲得在加工中心上對應(yīng)X、Y、Z三個坐標(biāo)方向需要調(diào)整的差值，按比對差值進行加工坐標(biāo)值調(diào)整即可獲得合格加工尺寸的方法，簡單高效且實用，更具可操作性。

1.問題概述

如圖1所示為一種轉(zhuǎn)向節(jié)零件，加工部位的位置尺寸以產(chǎn)品圖所示基準(zhǔn)（A、B軸和D面）標(biāo)示，該部位具有空間點特征，在三個空間方向上（以A、B軸和D面為基準(zhǔn)）有位置尺寸要求。

如圖2所示為轉(zhuǎn)向節(jié)在立式數(shù)控加工中心上加工時，處于待加工位置的工裝與轉(zhuǎn)向節(jié)裝配模型（均按設(shè)計尺寸建模），此時轉(zhuǎn)向節(jié)處于加工中心的機床坐標(biāo)系中，加工調(diào)整數(shù)據(jù)需以機床坐標(biāo)系為基準(zhǔn)才有指導(dǎo)意義。

由于工件在機床上加工調(diào)整時的坐標(biāo)系（機床坐標(biāo)系）與產(chǎn)品圖的投影坐標(biāo)系完全不同，圖1中所標(biāo)示的產(chǎn)品尺寸對加工沒有指導(dǎo)意義，對于加工調(diào)整來說，實現(xiàn)兩個坐標(biāo)系的尺寸轉(zhuǎn)換涉及多個空間角度變得非常困難。

圖 1

圖2 機床坐標(biāo)系（實際加工狀態(tài)坐標(biāo)系）

2.解決方法

（1）依據(jù)加工部位的實際加工姿態(tài)，把工裝及工件進行三維建模并裝配，把它放置在機床加工坐標(biāo)系中，先按圖樣給出的理論值找到零件加工位置的理論點位，并以理論點位為原點，按機床坐標(biāo)系建立加工坐標(biāo)系，如圖2、圖3所示。

（2）將產(chǎn)品毛坯安裝在工裝上，試加工（加工量適度掌握，無要求，但后期調(diào)整值越小效果越好）后送三坐標(biāo)檢驗，按照加工后實際點位的檢測數(shù)據(jù)，在零件上找到實際加工點位，如圖4所示。

測量實際加工點位在以理論點位為原點，按機床坐標(biāo)系各坐標(biāo)方向建立的坐標(biāo)系中，在X、Y、Z向的偏差值如圖5所示，以實測值做為加工時機床在相應(yīng)坐標(biāo)方向上的調(diào)整數(shù)據(jù)，即加工時刀具應(yīng)在X向+5.013，在Y向+1.373，在Z向－3.113，從而實現(xiàn)加工的精確調(diào)整，調(diào)整一次即可到位。

圖 3

圖 4

圖 5

3.結(jié)語

本方法的調(diào)整依據(jù)是一個差值，即一個相對值（實際加工點相對理論點），它避免了直接數(shù)據(jù)對調(diào)整的影響，具有較好的適應(yīng)性和準(zhǔn)確性。對任一工序的調(diào)整只需試加工一次，三坐標(biāo)檢驗一次，即可完成精確調(diào)試找正，無需對工裝檢測做更多的工作，只需按理論設(shè)計狀態(tài)建模，節(jié)約大量檢測時間和調(diào)整時間，且直觀并易于操作，適用于具有類似要求零件的調(diào)整加工。