|
|
基于UG NX的模具型腔CAD/CAM技術(shù)應(yīng)用
|
|
http://zhuijuan.cn 發(fā)表日期：2011-1-28 17:19:53
蘭格鋼鐵 |
1.引言
CAD/CAM廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的數(shù)控編程及加工中，目前已基本取代了傳統(tǒng)的手工編程方式。產(chǎn)品的CAD三維造型是整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的重要環(huán)節(jié)，因此我們要充分利用現(xiàn)代的CAD技術(shù)，不但可以輔助設(shè)計(jì)者完成其設(shè)計(jì)構(gòu)思，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高效率和精度，改善視覺效果，而且為后續(xù)的分析、模具設(shè)計(jì)、NC加工等奠定基礎(chǔ)。
Unigraphics(以下簡(jiǎn)稱UG)是當(dāng)今世界上最先進(jìn)和緊密集成的、面向制造行業(yè)的集CAD/CAE/CAM一體的三維參數(shù)化軟件。目前已廣泛應(yīng)用于中國的航空、航天、汽車、造船、通用機(jī)械和電子等工業(yè)領(lǐng)域。本文基于UG軟件對(duì)模具型腔進(jìn)行參數(shù)化造型，并實(shí)現(xiàn)仿真加工和實(shí)體加工。
2.整體設(shè)計(jì)思路及制作方法
首先使用UG軟件進(jìn)行參數(shù)化實(shí)體造型設(shè)計(jì)，接下來利用UG的加工模塊進(jìn)行數(shù)控加工仿真，在刀具軌跡生成之后，需要進(jìn)行一定的刀具軌跡仿真，以驗(yàn)證刀具軌跡的合理性。UG自身具有軌跡驗(yàn)證功能，刀具軌跡驗(yàn)證功能可以減少或避免過切、干涉與碰撞等現(xiàn)象的發(fā)生。
3.產(chǎn)品建模
UG的建模功能是很強(qiáng)大的，其主要的建模方法有：UG/實(shí)體建模(UG/SolidModeling)、UG/特征建模(UG/FeaturesModeling)、UG/自由曲面建模(UG/FreedomModeling)、UG/用戶自定義特征(UG/UserDefinedFeatures)等。其中，相對(duì)于其它CAD軟件，UG的特征建模是其比較大的亮點(diǎn)。對(duì)于不太復(fù)雜的模型，特征建模完全可以勝任，且可以達(dá)到很高的建模效率，但對(duì)于形狀、位置復(fù)雜或要求實(shí)現(xiàn)參數(shù)化的模型，單純的特征建模就顯得麻煩或者很難，這時(shí)就需要考慮采用其它的方法。草圖(Sketch)就是最常用的處理此方面問題的簡(jiǎn)潔高效的方法。
UG中的草圖(Sketch)是指與實(shí)體模型相關(guān)聯(lián)的二維圖形。它可以通過對(duì)近似的曲線輪廓進(jìn)行尺寸和幾何約束來準(zhǔn)確地表達(dá)設(shè)計(jì)師們的設(shè)計(jì)意圖，再輔以拉伸(ExtrudedBody)、旋轉(zhuǎn)(RevolvedBody)和掃描(SweepalongGuide)等實(shí)體建模方法來創(chuàng)建模型。
一般來說，草圖較多地應(yīng)用在以下場(chǎng)合：①模型需要參數(shù)化驅(qū)動(dòng)時(shí)；②要建立的特征不是標(biāo)準(zhǔn)的成型特征時(shí)；③作為自由形狀特征的控制線；④作為拉伸、旋轉(zhuǎn)和掃描等的基礎(chǔ)特征；⑤需要一系列成型特征才可以建立且難以編輯時(shí)。
建立參數(shù)化模型的建模思路：不管多么復(fù)雜的零件，都是由一些特征組成的。對(duì)零件進(jìn)行建模時(shí)，首先要充分理解設(shè)計(jì)意圖，確定建模的先后順序，然后根據(jù)需要設(shè)計(jì)出零件的總體結(jié)構(gòu)，再進(jìn)行細(xì)化設(shè)計(jì)。
4.基于UGCAM的數(shù)控加工
傳統(tǒng)的模具制作方法大都是采用原件改制、人工敲制或手工刻制等方式，工藝落后，精度很低，制造周期長。數(shù)控技術(shù)的出現(xiàn)則讓模具的制造實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛躍。數(shù)控編程的核心是刀位點(diǎn)的計(jì)算，對(duì)于復(fù)雜的產(chǎn)品尤其是具有眾多復(fù)雜曲面的產(chǎn)品，其數(shù)控加工刀位點(diǎn)的人工計(jì)算十分困難，而UGCAM模塊自動(dòng)編程很好的解決了這一問題。
利用UGCAD模塊生成的產(chǎn)品三維造型包含了數(shù)控編程所需要的完整的產(chǎn)品表面幾何信息，軟件可以針對(duì)這些信息進(jìn)行數(shù)控加工刀位的自動(dòng)計(jì)算。整個(gè)過程都以統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫和文件傳輸格式為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了信息集成和數(shù)據(jù)共享，不僅能夠快速提高加工效率，而且能夠保證質(zhì)量，降低成本。
雖然UGCAM模塊能夠自動(dòng)進(jìn)行數(shù)控編程，但是數(shù)控編程之前的加工工藝的分析和規(guī)劃必須由用戶自行完成。加工工藝制定的好壞從根本上決定了數(shù)控程序的優(yōu)劣。加工工藝分析和規(guī)劃的主要內(nèi)容包括：毛坯工件的選擇、加工區(qū)域的確定、工藝路線的擬定、加工刀具的選擇、走刀路線和切削用量的確定等內(nèi)容。
下面以型腔工件的數(shù)控加工為例來闡述UGCAM模塊在模具制造中的應(yīng)用。
4.1型腔加工工藝分析
在本例中采用粗加工型腔輪廓、半精加工型腔輪廓、精加工分型面、精加工型腔輪廓、清根精加工與清根6道工序進(jìn)行加工。主要分為以下三個(gè)階段：
①粗加工階段：粗加工階段的目的是快速去除多余的材料，采用一般的型腔粗銑加工。由于型腔銑是分層切削，會(huì)留下臺(tái)階狀的殘留材料。粗加工采用涂層硬質(zhì)合金立銑刀(刀具直徑D=25mm，底角半徑R=5mm，刀長L=100mm，刃口長度FL=30mm)。
②半精加工階段：半精加工盡可能切除臺(tái)階狀殘留材料，獲得較為均勻的加工余量，為后面的精加工做準(zhǔn)備。型腔半精加工采用等高輪廓銑，采用球頭銑刀(刀具球直徑D=25mm，刀長L=80mm，刃口長度FL=40mm)。
③精加工階段：精加工需要切除模具型腔曲面加工余量，采用同定軸輪廓銑。精加工分型面時(shí)用涂層硬質(zhì)合金立銑刀(D=25mm，R=0)，精加工型腔輪廓及清根精加工時(shí)均采用球頭銑刀。
在完成了加工工藝方案制定以及相關(guān)參數(shù)設(shè)置后，即可將設(shè)置結(jié)果提交CAM系統(tǒng)進(jìn)行刀軌的自動(dòng)計(jì)算。
4.2后處理
在用UG生成數(shù)控程序之后，必須對(duì)數(shù)控程序進(jìn)行后處理，才能滿足不同機(jī)床、不同控制系統(tǒng)的特定要求。這是因?yàn)橛蒛G生成的刀軌文件只是通用性文件，而每臺(tái)機(jī)床、控制系統(tǒng)對(duì)程序格式和指令都有不同的要求。最后，將后處理之后的程序傳人特定數(shù)控機(jī)床完成數(shù)控加工。
5.小結(jié)
隨著我國加工制造業(yè)的迅猛發(fā)展，數(shù)控加工技術(shù)得到空前廣泛的應(yīng)用，三維CAD/CAM軟件系統(tǒng)也得到了日益廣泛的普及。UGNX這樣一個(gè)大型CAD/CAE/CAM集成化軟件，可以將設(shè)計(jì)人員及工藝人員的工作有機(jī)地結(jié)合在一起，不僅適合大中型企業(yè)，也適合中小型模具企業(yè)，能有效地提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)的精度，大大提高了工作效率，以應(yīng)對(duì)當(dāng)今社會(huì)越來越激烈的行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。 |
|
|
|
文章編輯：【蘭格鋼鐵網(wǎng)】zhuijuan.cn |
|
|
|
