李旭 谷建
【摘要】UG是綜合CAD/CAE/CAM為一體的參數(shù)化軟件,也是當(dāng)代最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造軟件,被廣泛應(yīng)用于航天、造船、電子等各個(gè)領(lǐng)域。文中以三維仿真系統(tǒng)為研究視角,介紹了基于UG五坐標(biāo)仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。
【關(guān)鍵字】UG;五軸數(shù)控加工;加工仿真
現(xiàn)階段,使用的五軸數(shù)控仿真系統(tǒng)通常只有二維動(dòng)畫仿真,且整個(gè)仿真系統(tǒng)的幾何功能有所限制,加工零件和機(jī)床模型必須借助其他CAD軟件才能建模,整個(gè)模型的仿真精度不高?;赨G軟件創(chuàng)建五軸數(shù)控機(jī)床仿真模型,能夠準(zhǔn)確讀出數(shù)控代碼,并為機(jī)床的各個(gè)部件實(shí)施三維仿真,同時(shí)對(duì)零件加工環(huán)節(jié)機(jī)床各部件之間的干涉進(jìn)行檢查,為合理修改刀具軌跡提供可靠依據(jù),避免因文件格式轉(zhuǎn)化導(dǎo)致仿真精度降低的情況。
創(chuàng)建三維仿真系統(tǒng)的步驟
(一)仿真系統(tǒng)工作流程
三維仿真環(huán)境是基于計(jì)算機(jī)虛擬系統(tǒng)中,以不消耗能源和資源真實(shí)加工系統(tǒng)的映射,虛擬環(huán)境的操作應(yīng)于實(shí)際加工系統(tǒng)所具備的功能相互一致。五坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床建立的仿真系統(tǒng)具體流程如圖1.五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床進(jìn)行加工的零件極為管飯干,可以綜合考慮工件、道具等物品的外形、參數(shù)的變化,通過裝配的形式把制作的CAD模型加入仿真系統(tǒng)內(nèi),從而提升仿真系統(tǒng)的靈活性。用戶依照實(shí)際加工操作基于UG環(huán)境下創(chuàng)建刀具、工件等模型,進(jìn)一步方便對(duì)這些模型的尺寸進(jìn)行修改,在仿真系統(tǒng)的操作直視下,用戶只要挑選最佳的部件和位置,
就能把工件、夾具等模型裝配至仿真系統(tǒng)的模板文件內(nèi)。
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圖1 仿真系統(tǒng)程序具體流程圖
初始化仿真環(huán)境
建立合理的仿真模型之后,應(yīng)對(duì)UG環(huán)境展開初始化操作,隨之進(jìn)入運(yùn)動(dòng)分析模塊。為了方便在仿真系統(tǒng)內(nèi)合理控制機(jī)床的各個(gè)運(yùn)動(dòng)部件,在開展仿真操作前要對(duì)機(jī)床模型中的幾何體實(shí)施遍歷,隨后獲得相關(guān)幾何體的指針。
解釋NC代碼語義
基于NC代碼對(duì)整個(gè)機(jī)床加工環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真操作,必須準(zhǔn)確解釋機(jī)床NC代表的意義,把代碼指令進(jìn)行轉(zhuǎn)化,從而得到機(jī)床不同軸的聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。機(jī)床NC代碼是由大量繁亂的機(jī)床運(yùn)動(dòng)指令組成,每次讀取的代碼都必須進(jìn)行語義解釋,從而把NC代碼內(nèi)有用的控制命令和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為機(jī)床各個(gè)軸的位移。
基于三維造型仿真加工過程
使用三維實(shí)體造型的辦法,能在仿真環(huán)境內(nèi)更改不同的視角并無需重新進(jìn)行計(jì)算,準(zhǔn)確表示刀具與工件之間的幾何關(guān)系和位置。把NC代碼予以轉(zhuǎn)化成各個(gè)軸的位移,并對(duì)其運(yùn)動(dòng)情況實(shí)施仿真操作。在三維造型中把動(dòng)畫一幀幀的展示出來,并保存到UG后臺(tái)數(shù)據(jù)庫內(nèi)。經(jīng)過存儲(chǔ)的仿真動(dòng)畫能夠反復(fù)回放,可以根據(jù)各行的NC代碼依次顯示,實(shí)際顯示時(shí)可以進(jìn)行放大、縮小及變換視角等操作?;谌S造型對(duì)整個(gè)加工環(huán)節(jié)進(jìn)行仿真操作,能夠準(zhǔn)確展現(xiàn)出空間內(nèi)實(shí)體之間的位置關(guān)系,三維效果非常好。
干涉檢查仿真過程
對(duì)仿真過程進(jìn)行干涉和檢查操作,主要是對(duì)加工操作中刀具、夾具、刀柄與工件之間進(jìn)行干涉。因整個(gè)仿真過程采用三維實(shí)體造型的模式,因此干涉檢查就是對(duì)機(jī)床模型運(yùn)動(dòng)時(shí)是否相交進(jìn)行判斷。采用模型的幾何體指針,對(duì)加工環(huán)節(jié)內(nèi)可能出現(xiàn)的干涉部件其位置關(guān)系展開檢查計(jì)算。如果運(yùn)動(dòng)部件遭到干涉,創(chuàng)建干涉產(chǎn)生的實(shí)體,并通過UG系統(tǒng)獲取干涉部位的深度、體積等相關(guān)信息,并輸出形成干涉效果的NC代碼,為合理修改刀具軌跡提供可靠依據(jù)。
五坐標(biāo)機(jī)床仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)
文中以五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床為研究對(duì)象,為該機(jī)床建立仿真模型,同時(shí)為三元葉輪的銑削加工環(huán)節(jié)實(shí)施仿真操作。整體式三元葉輪形狀非常復(fù)雜,具有大量的約束條件,因此加工難度較大,這是五軸數(shù)控加工操作中獨(dú)具代表性的零件。根據(jù)數(shù)控機(jī)床具體的傳動(dòng)尺寸,基于UG環(huán)境創(chuàng)建仿真模型,對(duì)機(jī)床各個(gè)軸的運(yùn)動(dòng)方向及副作性質(zhì)進(jìn)行設(shè)定,同時(shí)把建立的模型存儲(chǔ)為模板文件。五坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)軸是由2個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸,和三個(gè)移動(dòng)軸組合而成。根據(jù)實(shí)際機(jī)床部件的具體尺寸,使用UG/Modeling模塊為機(jī)床部件創(chuàng)建各自的實(shí)體模型,隨后使用UG/Assemblies模塊把不同部件進(jìn)行裝配操作,從而形成完整的實(shí)體模型。在UG/Motion運(yùn)動(dòng)分析模塊挑選工作臺(tái)等機(jī)床部件定義成連桿,移動(dòng)副由機(jī)床的X、Y、Z軸定義,B、C軸表示轉(zhuǎn)動(dòng)副,根據(jù)設(shè)定的機(jī)床傳動(dòng)軸運(yùn)動(dòng)方向進(jìn)行操作,同時(shí)設(shè)定運(yùn)動(dòng)副其驅(qū)動(dòng)方式是Articulation。對(duì)仿真完成的機(jī)床模型進(jìn)行保存,就能加載各類工件、刀具及夾具,如此采用同個(gè)機(jī)床對(duì)各類工件進(jìn)行加工時(shí),不需要反復(fù)創(chuàng)建仿真模型。通過UF_UI_FILENAME函數(shù)彈出的對(duì)話框,挑選應(yīng)該裝配的部件,同時(shí)輸入待裝部件的位置,采用UF_ASSEM_assembly函數(shù)對(duì)部件進(jìn)行裝配,并把部件實(shí)體指針設(shè)置為運(yùn)動(dòng)副。若裝配部件有必須隱藏的地方,可通過UG中Blank命令對(duì)其進(jìn)行隱藏操作。
【結(jié)束語】:總之,基于UG建立的數(shù)控加工仿真模型,可以對(duì)整個(gè)加工過程機(jī)床干涉情況進(jìn)行檢查,為合理修改刀位提供有效依據(jù),提升整個(gè)數(shù)據(jù)加工的工作效率,具有優(yōu)良的實(shí)用性。
【參考文獻(xiàn)】
[1] 范蓉.整體葉輪曲面造型及數(shù)控加工仿真研究[J].中國機(jī)械,2013,(6):102-103.
[2] 章芳芳.基于Vericut的車削中心仿真系統(tǒng)研究[J].科技視界,2013,(28):180-180.
[3] 丁剛強(qiáng).整體葉輪五軸數(shù)控加工技術(shù)的研究[J].制造技術(shù)與機(jī)床,2013,(4):100-103.
[4] 杜麗,張信,趙爽宇等.S 形檢測(cè)試件五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控加工方法研究[J].中國機(jī)械工程,2014,(21):2907-2911.
[5] 田輝,郭輝,沈勇等.Vericut中UG三維模型快速導(dǎo)入及數(shù)控加工仿真設(shè)置[J].金屬加工(冷加工),2014,(14):70-72.