基于NX1899的“口罩齿模”建模及编程方法.pdf

:./.基于 的“口罩齿模”建模及编程方法安帅杰(.辽宁装备制造职业技术学院 机械工程学院 辽宁 沈阳 .辽宁开放大学辽宁 沈阳)摘 要:针对复杂部件“口罩齿模”的建模过程及加工程序的编制过程中的难点问题通过分析工程图纸尺寸、部件结构及功能利用 三维软件选择 进行三维模型建模设计 通过对比不同建模过程及方法发现创建部分平面结构特征并通过“整体变形”命令生成复杂结构实体的方法能够快速准确建立“口罩齿模”模型 通过对比不同加工编程过程及方法发现采用刀轨转曲线的方法进行该模型加工程序的编制可以高效、准确编制出回转规律类复杂结构部件的加工程序关键词:刀轨转曲线加工编程后置处理中图分类号:文献标识码:文章编号:()“”(.):.:引 言当前部件的“口罩齿模”无论是从建模设计还是到加工制造在难度上都达到了一个新的高度 只有快速、准确地创建出三维模型才能保证后续的编程顺利进行只有准确地编制出加工程序才能确保加工出合格的工件目前市场上有多种设计编程加工类软件其中包含 软件的新版本 作为功能强大的世界主流 /软件之一它可以应用在产品开发的全过程包括产品的概念设计、建模、分析和制造过程 软件不仅具备产品设计与分析的功能还在产品信息的综合管理方面发挥着重要作用同时它的零件造型功能非常强大可完成对零件表面以及实体造型的设计建模过程对复杂零件的适用性也较强多轴加工编程技术是复杂曲面编程的核心是数控加工编程中的难点和重点 对于一些复杂特殊曲面形状软件现有的编程方法无法编制出正确的刀路需要采用特殊处理方式来编制数控程序刀轨转曲线就是一种解决复杂曲面刀路编程的特殊编程处理方式 胡登洲等通过刀轨转曲线的方法提升了复杂部件程序编制的准确性和优化性 刀轨转曲线需要借助后置处理才能实现这是因为软件编程生成的是刀位数据源文件而不是 数控代码因而软件编程产生的文件需要经过后置处理转换成符合机床要求的 代码才能导入机床加工这个过程称为后处理 目前张宗仁基于 五轴数控系统开发出了相应的 后处理程序解决了五轴加工中心 轴超程、进刀、程序连刀等核心问题郭辉等开发了带角度头的 侧铣后处理并验证了侧铣钻孔、型腔、曲面铣削的正确性和有效性张军前等开发了海德汉 系统的五轴 后处理张国全等使用 建模并定制后置完成了非对称舵片零件的加工张文健等使用 软件通过构建后置处理后实现对汽轮机叶片的加工笔者采用 软件对部件“口罩齿模”的建制造业信息化 年第 期(第 卷总第 期)机械研究与应用收稿日期:作者简介:安帅杰()男河南登封人讲师硕士主要从事数控技术、/方面的研究工作模及编程方法进行研究通过对比不同的建模过程及编程过程找到最佳建模及编程方法 基于此方法进行研究可为复杂部件的准确建模及高精密加工编程的研究奠定基础 工程实例分析如图 所示“口罩齿模”为总长 的辊子两端为阶梯轴结构中间为直径.的圆柱体结构并在圆柱面上有“齿”“文字”“党徽”等不同高度的特征结构 如图 所示“图案展开”是“口罩齿模”转动一个周期后在被加工产品上所形成的图案图中详细标注了各个结构的尺寸及相互位置关系并有对各个局部结构进行详细尺寸标注的局部放大视图“技术要求”也对图纸中的结构做了详细的说明通过分析可知“图案展开”中的结构为关于中线的左右对称特征(除了“文字”和“党徽”结构)所以在建模时可以考虑先对带有“文字”和“党徽”半侧进行建模然后使用“镜像特征”命令创建完整“口罩齿模”模型图 “口罩齿模”的局部视图图 局部视图“图形展开”基于 的建模过程.创建辅助面创建辅助面可以简化建模过程分别创建直径.、长 的半圆柱面作为辅助面 和辅助面 并分别通过“展开曲线”将其四条边线展开并把展开后的边线通过命令“有界平面”创建为辅助面 和辅助面 其中辅助面 和 相切辅助面 和 相切如图、所示图 辅助面 和 图 辅助面 和.创建草图草图通常是建模的基础只有构建正确的草图才能设计出正确的三维模型以辅助面 作为草图平面按照图 中“图案展开”的尺寸创建草图轮廓由于没有“文字”的左半侧结构和有“文字”右半侧结构关于中心对称特征考虑到后续创建实体及加工编程需要草图与对称中心线相交部分由直线将其分开另外“文字”和“党徽”无需在“草图“命令中创建完成的草图如图 所示.创建简单结构实体在平面上使用基本建模命令创建简单结构特征为后续创建复杂结构特征做准备图 左半侧和右半侧草图轮廓分别使用“拉伸”命令创建实体模型其中“滚齿”特征在“拉伸”单个“齿”后利用“阵列特征”中“沿”布局定义命令便可完成 个“齿”特征的创建注意“拉伸”的方向所创建简单结构实体模型如图 所示 图 创建草图 图 创建简单结构实体.创建复杂结构实体()使用辅助面 和 创建复杂结构模型(方案)高级建模命令不常用只有在特殊条件中才能使用 在“曲面”菜单栏中选择“整体变形”选项使用“按曲面”命令“基本曲面”选择辅助面“控制曲面”选择辅助面 并使“基本曲面”和“控制曲面”的 向和 向相同在“变形方向”中选择“垂直于控制对象”命令选择图 中带“文字”半侧结构所创建的简单实体作为“要变形的几何体”完成的半侧复杂结构实体如图 所示 并使用“镜像特征”命令选择已“整体变形”的部分特征(除文字和党徽部分)完成整体结构模型的创建如图 所示机械研究与应用 年第 期(第 卷总第 期)制造业信息化图 创建半侧复杂结构实体 图 创建整体结构实体 ()使用辅助面 和 创建复杂结构模型(方案)在“曲面”菜单栏中选择“整体变形”选项使用“按曲面”命令“基本曲面”选择辅助面“控制曲面”选择辅助面 并调整“基本曲面”和“控制曲面”的、向及法向在“变形方向”中选择“垂直于控制对象”命令选择图 中所创建的完整简单结构实体作为“要变形的几何体”完成局部复杂结构实体的创建 由于辅助面 和辅助面 的结构特征导致“控制曲面”和“基本曲面”中的 和 向不能调整到相同方向所以出现“整体变形”后的结果与图纸不符如图 所示.创建“口罩齿模”实体巧妙使用建模命令能够提高建模速度依据图 所创建的整体结构实体在建模模块中使用“设计特征”中的“圆柱”命令创建“口罩齿模”两端的阶梯轴结构通过“槽”命令完成一端的键槽结构完成的“口罩齿模”实体如图 所示图 与图纸不符的整体 图 创建“口罩齿结构实体模”实体 基于 的加工编程.刀轨转曲线创建程序(方案).创建新的后置处理文件后处理文件设置的正确与否直接决定了程序在设备中的运行是否正常 它的设置过程比较复杂:首先启动 的后处理构造器打开原后缀为.的后处理文件并将“机床”中的“输出循环记录”改为“否”其次在“程序和刀轨”菜单的窗口中使“程序起始序列”只保留“程序开始”中的“”删除其它命令“工序起始序列”中删除所有代码块命令“刀径”“运动”“线性移动”中只保留“”“”“”且在编辑窗口分别删除“引导符”、和 并将“模态”改为“否”并分别强制输出“刀径”“运动”“快速移动”中只保留“、和”并去除勾选“工作平面更改”“程序结束序列”中删除所有代码块命令 然后在“输出设置”菜单窗口中将输出控制单元“/输出文件扩展名”改为“”最后完成所有设置并保存由此将生成由扩展名为.、.和.所组成的新后处理文件.创建平面加工程序编制平面加工程序比较简单但有几个关键参数的设置必须准确 进入加工模块以工件的一端面中心为加工坐标原点以图 所创建的简单结构实体为部件几何体分别创建、等加工所用铣刀铣刀切削参数如表 所列表 铣刀切削参数序号刀具直径/主轴转速/(/)切削进给速度/(/)切削深度/切削宽度/立铣刀 .立铣刀 .立铣刀.图 简单结构平面加工程序刀轨利用“平面铣”将所有结构进行不同区域分开的独立编程所生成的刀轨如图 所示 注意编程中的“切削模式”为“跟随周边”“策略”中的“刀路方向”为“向外”且刀轨没有出现区域内的转移现象.创建“口罩齿模”加工程序通常所编制的加工程序显示状态为刀路轨迹这个刀路轨迹可以转换为点位数据进而转换为曲线状态最终取决于我们需要什么样的状态 将图 所编制的程序用新创建的后处理文件生成不含代码的点位数据文件如图 所示然后将这个文件通过“样条”命令再次导入加工模块此时程序刀轨已经转为曲线状态如图 所示图 点位数据文件 图 刀轨转为曲线状态 进入“建模模块”使用“缠绕/展开曲线”中的“缠绕”命令在对话框中选择图 所创建的曲线作为“曲线和点”选择“辅助面”做为“面”选择制造业信息化 年第 期(第 卷总第 期)机械研究与应用“辅助面”做为“平面”则所有刀轨曲线缠绕在“辅助面”圆柱面上如图 所示图 平面刀轨曲线缠绕在圆柱面上 多轴铣削是多轴加工中常用的方法可以很好解决多轴复杂部件的程序编制 进入“加工模块”利用“”中的“可变轮廓铣”命令“驱动方法”采用“曲线/点”并选取图 缠绕在圆柱面上的刀轨曲线做为“驱动几何体”“投影矢量”选择“刀轴”“几何体”中“指定部件”为“辅助面”“刀轴”中的“轴”选择“远离直线”“指定矢量”为圆柱体端面的法向“指定点”为端面圆心 参数设置完成后生成的刀轨如图 所示进行刀轨确认后如图 所示图 “口罩齿模”程序刀轨 图 “口罩齿模”刀轨确认.直接创建多轴加工程序(方案)编程方法有多种不同的结构特征决定了不同的加工方法除了上述方案 可以编制复杂部件的程序图 “多轴粗加工”程序刀轨外还可采用“直接法”编程“多轴粗加工”是在 版本中新增加的用于复杂形状的多轴加工命令该指令可以指定驱动底面或驱动顶面切削类型可选择“跟随部件”和“自适应”如 图 为 使 用“多轴粗加工”的程序刀轨 通过分析可知对于简单结构可以生成加工程序对于复杂部件结构如“齿”“文字”等部分结构没有刀轨的生成 结 论针对复杂部件建模中的编程难度大、效率低、易出错等问题采用 版本软件、使用不同命令及方法对建模及编程过程进行研究得出以下结论()建模是从草图到实体的过程在创建过程中有些特征需要从草图生成实体模型对于有规律的特征尽量采用“镜像”“阵列”等命令使一个实体特征直接生成另一个实体特征而不是在草图中先“镜像”或“阵列”成“曲线”后再生成实体模型 另外有些特征的生成过程较为繁琐对其进行“镜像”“阵列”等命令的过程较为漫长甚至容易出错可以先将被“镜像”“阵列”的特征进行“抽取体”的操作然后再对所抽取的体进行编辑这样可以很大程度地提高建模速度并降低出错率()设计了两种方案的辅助面通过对比建模过程可知“整体变形”中的“按曲面”命令不太容易掌握且如何保证被“变形”的特征达到实际效果十分重要 首先是所构建的“基本曲面”和“控制曲面”的大小相同、两个面相切且“基本曲面”的一边和两面的切线重合其次是保证两个面的 向和 向相同并通过控制两个面的“法向”使所“变形”的特征准确实现()设计了两种方案的加工编程过程:新增加了“多轴粗加工”功能虽然其参数设置及操作过程简单且能生成部分简单结构的程序但对于复杂结构仍有局限在利用刀轨转曲线的方法编制辊子类结构复杂部件的加工程序时虽然参数设置及操作过程较为繁琐但所生成的程序更简洁准确此次研究通过对复杂部件的建模及编程得出从草图到实体建模过程中关键命令的准确运用方法和编程过程采用刀轨转曲线的正确方法为实际高难度工件的建模及编程加工过程提供重要的参考参考文献:张保军.软件在铝合金轮毂建模中的应用.铸造工程():.张 捷.软件在汽车车身 建模中的使用.内燃机与配件():.谭 洪杨 嵩史昊天.提高细长轴上薄壁内腔加工精度的工艺实践.组合机床与自动化加工技术():.胡登洲安铃芝白凤光等.基于.多轴编程刀轨转曲线研究.工具技术():.贺绍亚彭宝营李 顿等.基于 的 五轴联动数控机床的后处理开发.煤矿机械():.张宗仁.基于 五轴数控系统的 后处理开发与应用.机床与液压():.郭 辉马艳萍何多政等.基于 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