撰文/王軍

VERICUT數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)——工藝整合與驗(yàn)證篇

撰文/王軍

王軍，高級(jí)工程師，GE Six Sigma綠帶。長(zhǎng)期在數(shù)控加工制造領(lǐng)域工作。曾先后供職于中國(guó)南車、德爾福、通用電氣交通運(yùn)輸、通用電氣能源等國(guó)內(nèi)和歐美公司。歷任機(jī)加工工藝工程師和高級(jí)工程師、轎車底盤生產(chǎn)線制造工程師、軌道交通項(xiàng)目高級(jí)工程師，風(fēng)能產(chǎn)品經(jīng)理、工藝經(jīng)理等職。對(duì)數(shù)字化工藝驅(qū)動(dòng)敏捷智能制造有濃厚興趣和深入實(shí)踐。交流郵箱：2313210880@ qq.com

一、引言

上一篇介紹了VERICUT數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)在工藝設(shè)計(jì)和定義方面的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)。本篇接著介紹VERICUT在工藝整合與驗(yàn)證方面的內(nèi)容。長(zhǎng)期以來(lái)工藝設(shè)計(jì)的傳統(tǒng)方法缺乏工藝整合與驗(yàn)證這一非常重要的步驟。按照傳統(tǒng)的方法，工藝設(shè)計(jì)完成，就要拿到機(jī)床上去執(zhí)行工藝。這里面有一個(gè)很大的問(wèn)題，設(shè)計(jì)的工藝沒(méi)有得到驗(yàn)證，所以必須進(jìn)行試切，這導(dǎo)致人力和機(jī)床資源的巨大浪費(fèi)。一個(gè)零件的加工時(shí)間可能只需要1個(gè)小時(shí)，但是試切往往需要更多時(shí)間，10小時(shí)，甚至10天。對(duì)于單件大批量生產(chǎn)，這不是問(wèn)題。但對(duì)于多品種定制生產(chǎn)，這就是一個(gè)大問(wèn)題。連續(xù)不斷的試切占用大量時(shí)間，導(dǎo)致生產(chǎn)無(wú)法正常運(yùn)轉(zhuǎn)，公司盈利下滑。

我們還是以2345678#A3D模型零件為例，介紹用VERICUT進(jìn)行工藝整合與驗(yàn)證過(guò)程。圖號(hào)是2345678#A3D模型如圖1、2所示。

圖1

圖2

二、工藝整合與驗(yàn)證過(guò)程

將加工工藝導(dǎo)入VERICUT進(jìn)行工藝整合。這里我們還是強(qiáng)調(diào)上篇提到的CPS（信息物理系統(tǒng)）概念。也就是將真實(shí)機(jī)床物理系統(tǒng)以虛擬數(shù)字化信息形式導(dǎo)入到以VERICUT為平臺(tái)的CPS信息端中。形成真實(shí)數(shù)控機(jī)床物理端的數(shù)字化雙胞胎鏡像（圖3）。實(shí)現(xiàn)信息端的所見即是物理端的所得，保證在虛擬機(jī)床上的工藝可以準(zhǔn)確迅速地在物理機(jī)床得以實(shí)現(xiàn)。這對(duì)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代下，實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)客戶多品種定制需求非常重要。

圖3

1. 導(dǎo)入機(jī)床和控制系統(tǒng)

從導(dǎo)入機(jī)床和控制系統(tǒng)的這一刻起我們進(jìn)入CPS信息端-在虛擬機(jī)床上仿真和驗(yàn)證工藝。打開VERICUT7.4，缺省界面如圖4所示。

圖4

VERICUT自身攜帶有大量虛擬機(jī)床樣本供用戶選用。同時(shí)，VERICUT支持用戶根據(jù)自身需求，定制虛擬機(jī)床。這項(xiàng)工作可以交由CGTech公司完成，也可以由經(jīng)過(guò)培訓(xùn)的用戶自己完成。這里我們使用了VERICUT自帶的虛擬機(jī)床。給項(xiàng)目起名為VC-2345678#A（2016-09-14， 14.05）。

注意，VERICUT將一個(gè)工藝設(shè)計(jì)定義為一個(gè)項(xiàng)目。另外，項(xiàng)目名稱最好與零件圖樣和項(xiàng)目開始時(shí)間關(guān)聯(lián)，以方便圖樣和時(shí)間追溯。圖5是項(xiàng)目VC-2345678#A（2016-09-14， 14.05）的界面。

機(jī)床是wele_ug550， 控制系統(tǒng)是fan30im，這些都是VERICUT自帶的樣本。可以直接調(diào)用。但是需要強(qiáng)調(diào)的是即便同是fan30im控制系統(tǒng)，由于系統(tǒng)變量不同，機(jī)床對(duì)程序的要求也可能不同。在使用過(guò)程中，需要特別注意信息端虛擬機(jī)床和物理端真實(shí)機(jī)床系統(tǒng)變量的一致性。

圖5

注意，此處為方便觀察，特意隱藏了機(jī)床圍欄。

2.導(dǎo)入夾具

夾具模型是自制車削夾具（圖6），文件是MF001+ SJ001。來(lái)自三維設(shè)計(jì)模型，轉(zhuǎn)換為VERICUT能夠讀取的stl格式。

圖6

注意，夾具卡盤和卡爪在三維設(shè)計(jì)軟件中裝配好。然后，加載到VERICUT中，夾具在VERICUT中的裝配配合方法與通用三維設(shè)計(jì)軟件的裝配方法類似。

3.導(dǎo)入毛坯（待加工件）模型

毛坯模型是設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)的毛坯模型（圖7），文件號(hào)是WP-2345678#A.A。

圖7

注意，毛坯的裝夾位置與實(shí)際加工裝夾位置要一致。

4.導(dǎo)入成品（設(shè)計(jì)加工件）模型

成品模型是設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)的機(jī)加工件三維模型。文件號(hào)是2345678#A。導(dǎo)入成品（設(shè)計(jì)加工件）模型的目的是在稍后的加工驗(yàn)證中，將成品（設(shè)計(jì)加工件）模型與VERICUT加工完成的機(jī)加工件進(jìn)行驗(yàn)證比較。

注意，成品件（機(jī)加工件）模型的裝夾位置與實(shí)際加工裝夾位置要一致。由于隱藏了毛坯模型，所以在圖8的視圖區(qū)能夠看到成品件（機(jī)加工件）模型。

圖8

5.導(dǎo)入刀具模型

選用山特維克可樂(lè)滿刀具，刀具模型來(lái)自山特維克可樂(lè)滿網(wǎng)站https：//www.sandvik.coromant.com。

圖9顯示的是導(dǎo)入的刀具加載到VERICUT虛擬機(jī)床的刀具庫(kù)中。

圖9

上面的刀具清單中，打開的是T3刀具，從刀具信息中知道，刀具庫(kù)中的T3號(hào)刀具對(duì)應(yīng)下列SADVIK刀具清單的MT0005號(hào)刀具。如圖11所示。

從VERICUT刀具清單中看到，在VERICUT中做為CPS信息端的刀具清單中的每一把刀具應(yīng)與CPS物理端SANDVIK的真實(shí)刀具M(jìn)TXXXX一一對(duì)應(yīng)，不能憑空捏造，如圖12所示。

圖10

圖11

圖12

6.導(dǎo)入程序

VERICUT提供靈活的程序設(shè)計(jì)和編輯方式。程序可以是手工編程，也可以是CAM編程。手工編程可以是通用編程，也可以是函數(shù)編程、參數(shù)編程或宏編程。你可以對(duì)每一個(gè)工序的程序分別導(dǎo)入，驗(yàn)證后匯編成一個(gè)完整的程序。這樣的好處是，符合程序設(shè)計(jì)習(xí)慣，方便程序驗(yàn)證，使程序設(shè)計(jì)、編輯和驗(yàn)證更有調(diào)理和效率。圖13顯示VERICUT項(xiàng)目區(qū)中的程序樹。

圖13

OPXX-XX是以工序名稱命名的各工序程序。比如OP10-10是工序OP10-10的程序。O1001是各工序程序匯編的總程序。

至此，工藝導(dǎo)入整合完成。相當(dāng)于車間操作工完成了加工前的全部準(zhǔn)備工作?？梢蚤_動(dòng)物理端真實(shí)機(jī)床進(jìn)行加工。對(duì)于工藝工程師來(lái)說(shuō)，可以開動(dòng)信息端虛擬機(jī)床進(jìn)行下一步工藝驗(yàn)證。

三、工藝驗(yàn)證

VERICUT提供了多種工藝驗(yàn)證方法，目的就是在信息端完成工藝的糾錯(cuò)、驗(yàn)證，確保工藝在物理端真實(shí)機(jī)床執(zhí)行時(shí)，能夠平穩(wěn)順暢準(zhǔn)確無(wú)誤。

1．程序語(yǔ)法錯(cuò)誤驗(yàn)證

VERICUT可以發(fā)現(xiàn)程序語(yǔ)法錯(cuò)誤，如圖1所示。通過(guò)VERICUT數(shù)控程序預(yù)覽發(fā)現(xiàn)OP10-5 21行語(yǔ)法錯(cuò)誤。并在日志器中列出具體語(yǔ)法錯(cuò)誤內(nèi)容。，正確的表達(dá)形式應(yīng)為X［［100.0-2.0］/2］。

2.加工干涉驗(yàn)證

在運(yùn)行VERICUT虛擬加工程序過(guò)程中，VERICUT會(huì)詳細(xì)記錄每一個(gè)干涉碰撞，圖15詳細(xì)說(shuō)明了VERICUT是如何幫助工藝工程師分析判斷干涉碰撞的。這是VERICUT與CAM軟件的一個(gè)最大不同點(diǎn)。不是要替代CAM，而是對(duì)CAM的協(xié)同支持。

3.加工結(jié)果驗(yàn)證

即便是1和2的驗(yàn)證都沒(méi)有問(wèn)題，也不能說(shuō)明工藝沒(méi)有問(wèn)題，第三個(gè)驗(yàn)證就是驗(yàn)證加工程序是否有過(guò)切和殘留。

圖16顯示的是進(jìn)行過(guò)切比較，拿虛擬加工過(guò)的零件模型與設(shè)計(jì)的機(jī)加工模型進(jìn)行比較。在比較公差是0.1的情況下，比較結(jié)果沒(méi)有區(qū)別。圖17是進(jìn)行殘留比較。

圖14

圖15

圖16

圖18是殘留報(bào)告，初看之下，殘留的地方很多，但仔細(xì)分析會(huì)發(fā)現(xiàn)，很多殘留是可以接受的，比如沿圓柱銑削的油槽，如果是基于過(guò)油的功能，就可以接受。再比如，對(duì)于兩端的藍(lán)色倒角，需再次對(duì)比程序，以確認(rèn)程序無(wú)誤。

圖17

圖18

過(guò)切和殘留檢查功能給工藝工程師提供了一個(gè)很好的檢查程序的方法。對(duì)待過(guò)切和殘留的檢查報(bào)告，要具體問(wèn)題具體分析，結(jié)合報(bào)告提供的信息，認(rèn)真檢查程序，修正錯(cuò)誤程序，做到既不放過(guò)程序缺陷，也不生搬硬抄檢查報(bào)告。

四、結(jié)語(yǔ)

至此，VERICUT的第二步工藝整合與驗(yàn)證完成。這一步體現(xiàn)了信息化和工業(yè)化深度融合的過(guò)程。使工藝工程師可以給車間機(jī)床操作工提供精準(zhǔn)的支持。真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化工藝與數(shù)字化機(jī)床的“握手”，取代低效、落后的試切驗(yàn)證。

下一篇將介紹，VERICUT數(shù)字化工藝設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)-輸出數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書。