王子兵

（沈陽飛機設(shè)計研究所，遼寧沈陽 110035）

基于特征的虛擬數(shù)控加工研究

王子兵

（沈陽飛機設(shè)計研究所，遼寧沈陽 110035）

隨著機械加工零部件的趨于復雜化和一體化，加工的工藝難度增大，對數(shù)控加工是一大挑戰(zhàn)，如何來高可靠性、高效率、高精度的完成復雜工件的加工是一大難題。基于特征的數(shù)控加工是數(shù)控加工中的一個發(fā)展方向，可以很好的解決復雜工件加工的數(shù)字化和集成化要求。本文基于Pro/ E軟件，設(shè)計數(shù)據(jù)來源是機械零部件的制造模型，設(shè)計思想是基于NC特征的集成建模，來實現(xiàn)對機械零部件設(shè)計信息與NC特征信息的關(guān)聯(lián)和引用，來實現(xiàn)虛擬數(shù)控加工，可以大幅提高機械零部件的制造效率和質(zhì)量。

特征 數(shù)控加工 虛擬制造

1 引言

數(shù)控技術(shù)是利用現(xiàn)代數(shù)字技術(shù)來對數(shù)控設(shè)備進行操作和機械加工的現(xiàn)代化加工技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是現(xiàn)代化機械加工的關(guān)鍵，直接決定著國家和企業(yè)的競爭力。隨著市場競爭的不斷加劇，要求機械產(chǎn)品的設(shè)計周期越短越好，使得數(shù)控加工朝復合化和信息化方向發(fā)展，如何提高數(shù)控加工效率和質(zhì)量一直是數(shù)控加工技術(shù)發(fā)展的最重要的內(nèi)容。近年來，虛擬數(shù)控技術(shù)也在不斷的發(fā)展，尤其是基于特征信息的虛擬數(shù)控加工技術(shù)。

隨著機械加工零部件的趨于復雜化和一體化，加工的工藝難度增大，對數(shù)控加工是一大挑戰(zhàn)，如何來高可靠性、高效率、高精度的完成復雜工件的加工是一大難題。這些新技術(shù)不斷的發(fā)展，必將是向信息化、集成化的發(fā)展，可以大幅提高制造效率，和機械加工的精度和質(zhì)量?；谔卣鞯臄?shù)控加工是數(shù)控加工中的一個發(fā)展方向，可以很好的解決復雜工件加工的數(shù)字化和集成化要求。如何來有效識別出復雜的機械工件的典型特征是數(shù)控加工的核心和基礎(chǔ)，加工特征對于虛擬數(shù)控加工的工藝設(shè)計、數(shù)控程序的編輯以及后續(xù)的設(shè)計分析都是至關(guān)重要的。

2 虛擬數(shù)控加工整體設(shè)計

一般常見的數(shù)控加工工藝設(shè)計是設(shè)計人員根據(jù)產(chǎn)品的模型和機械零部件形狀、尺寸和特征等要求按照設(shè)計人員的個人經(jīng)驗來出設(shè)計方案，工藝路線、工序和工步嚴重依賴設(shè)計人員的個人經(jīng)驗。傳統(tǒng)的工藝設(shè)計無法滿足高精尖機械產(chǎn)品的高精度和高質(zhì)量的要求。必須要通過虛擬數(shù)控加工技術(shù)來解決這個問題。本文通過基于特征的方法來設(shè)計虛擬數(shù)控加工系統(tǒng)。

本文提出的虛擬數(shù)控加工工藝設(shè)計基于Pro/E軟件，設(shè)計數(shù)據(jù)來源是機械零部件的制造模型，設(shè)計思想是基于NC特征的集成建模，來實現(xiàn)對機械零部件設(shè)計信息與NC特征信息的關(guān)聯(lián)和引用。整體設(shè)計框架步驟：首選進行數(shù)控加工工藝設(shè)計，選擇數(shù)控加工并載入機械零部件產(chǎn)品制造模型，系統(tǒng)讀取模型的NC特征，然后將NC特征存儲到NC特征列表中，根據(jù)NC特征列表建立NC工藝樹并完成NC工藝的設(shè)計操作，然后將NC特征信息文件與NC工藝樹的節(jié)點進行關(guān)聯(lián)和引用，最后進行NC加工仿真播放和進行干涉碰撞檢測步驟，這些操作完成后，則完成整個NC工藝設(shè)計。NC特征的識別和提取、NC特征的關(guān)聯(lián)和引用、關(guān)于碰撞檢測的數(shù)控加工仿真等關(guān)鍵步驟下文分別分節(jié)詳述。

2.1 NC特征的識別和提取

本虛擬數(shù)控加工設(shè)計首先是得到機械零部件的NC工藝模型的數(shù)據(jù)信息，首先將機械零部件的制造模型加載到Pro/E中，加載成功后開始進行NC特征的識別和提取工作，成功提取到NC特征后，直接全部存儲到NC特征列表中供后續(xù)步驟直接調(diào)用。

2.2 NC特征的關(guān)聯(lián)和引用

NC特征關(guān)鍵可以采用直接關(guān)聯(lián)和間接關(guān)聯(lián)。直接關(guān)聯(lián)是將NC特征ID和特征類型保存到工藝節(jié)點中。間接關(guān)聯(lián)是在識別提取過程中就將NC特征ID和特征類型等存儲在工藝節(jié)點中。NC特征在成功識別和提取后，根據(jù)NC特征來對NC工藝進行編制操作，由于實際NC工藝編制中機械零部件的結(jié)構(gòu)和特征非常復雜，如果每個NC特征單獨編制則會造成設(shè)計效率低下的問題。為了避免這個問題，這里我們采用NC特征的關(guān)聯(lián)和引用技術(shù)大幅提高設(shè)計效率和設(shè)計質(zhì)量。通過NC特征將工藝中的每個工序和工步都關(guān)聯(lián)到工藝節(jié)點中，工藝節(jié)點的修改則會直接自動關(guān)聯(lián)到NC特征的任一工序和工步。

2.3 數(shù)控加工仿真

數(shù)控加工中，刀具軌跡仿真可以最大程度的減少工序校驗和試切造成的昂貴成本問題，可以大幅縮短機械零部件的試制時間，提高數(shù)控加工的效率和大幅降低制造成本。基于NC特征的數(shù)控加工仿真十分重要，所以步驟設(shè)計非常關(guān)鍵，具有較高的使用效益。

3 結(jié)語

由于機械加工朝著越來越復雜的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的機械加工技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代制造的要求。在機械數(shù)控機床加工中，刀具根據(jù)軌跡數(shù)據(jù)不同的旋轉(zhuǎn)和高速運動，很容易與加工工件表面和數(shù)控機床的部件碰撞。本文針對以上存在的問題，提出利用基于NC特征的方法，基于NC特征的集成建模，對機械零部件設(shè)計信息與NC特征信息的關(guān)聯(lián)和引用，來進行虛擬數(shù)控加工制造，減少復雜機械零部件數(shù)控加工中的人為干預，有利于制定更合理的數(shù)控加工設(shè)計方案，為數(shù)控加工提供高質(zhì)高效的必要保障，提高數(shù)控加工的加工質(zhì)量、加工精度和加工效率。

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