基于特征的虛擬數(shù)控加工研究

王子兵

（沈陽飛機(jī)設(shè)計(jì)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(jī)設(shè)計(jì)研究所，遼寧沈陽 110035）

隨著機(jī)械加工零部件的趨于復(fù)雜化和一體化，加工的工藝難度增大，對(duì)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(fù)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(gè)發(fā)展方向，可以很好的解決復(fù)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(jì)數(shù)據(jù)來源是機(jī)械零部件的制造模型，設(shè)計(jì)思想是基于NC特征的集成建模，來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械零部件設(shè)計(jì)信息與NC特征信息的關(guān)聯(lián)和引用，來實(shí)現(xiàn)虛擬數(shù)控加工，可以大幅提高機(jī)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(duì)數(shù)控設(shè)備進(jìn)行操作和機(jī)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(jī)械加工的關(guān)鍵，直接決定著國家和企業(yè)的競(jìng)爭力。隨著市場(chǎng)競(jìng)爭的不斷加劇，要求機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期越短越好，使得數(shù)控加工朝復(fù)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(jī)械加工零部件的趨于復(fù)雜化和一體化，加工的工藝難度增大，對(duì)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(fù)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(jī)械加工的精度和質(zhì)量。基于特征的數(shù)控加工是數(shù)控加工中的一個(gè)發(fā)展方向，可以很好的解決復(fù)雜工件加工的數(shù)字化和集成化要求。如何來有效識(shí)別出復(fù)雜的機(jī)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(duì)于虛擬數(shù)控加工的工藝設(shè)計(jì)、數(shù)控程序的編輯以及后續(xù)的設(shè)計(jì)分析都是至關(guān)重要的。

2 虛擬數(shù)控加工整體設(shè)計(jì)

一般常見的數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員根據(jù)產(chǎn)品的模型和機(jī)械零部件形狀、尺寸和特征等要求按照設(shè)計(jì)人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)來出設(shè)計(jì)方案，工藝路線、工序和工步嚴(yán)重依賴設(shè)計(jì)人員的個(gè)人經(jīng)驗(yàn)。傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)無法滿足高精尖機(jī)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(gè)問題。本文通過基于特征的方法來設(shè)計(jì)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(jì)基于Pro/E軟件，設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)來源是機(jī)械零部件的制造模型，設(shè)計(jì)思想是基于NC特征的集成建模，來實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械零部件設(shè)計(jì)信息與NC特征信息的關(guān)聯(lián)和引用。整體設(shè)計(jì)框架步驟：首選進(jìn)行數(shù)控加工工藝設(shè)計(jì)，選擇數(shù)控加工并載入機(jī)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(chǔ)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(jì)操作，然后將NC特征信息文件與NC工藝樹的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)和引用，最后進(jìn)行NC加工仿真播放和進(jìn)行干涉碰撞檢測(cè)步驟，這些操作完成后，則完成整個(gè)NC工藝設(shè)計(jì)。NC特征的識(shí)別和提取、NC特征的關(guān)聯(lián)和引用、關(guān)于碰撞檢測(cè)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(shí)別和提取

本虛擬數(shù)控加工設(shè)計(jì)首先是得到機(jī)械零部件的NC工藝模型的數(shù)據(jù)信息，首先將機(jī)械零部件的制造模型加載到Pro/E中，加載成功后開始進(jìn)行NC特征的識(shí)別和提取工作，成功提取到NC特征后，直接全部存儲(chǔ)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(diǎn)中。間接關(guān)聯(lián)是在識(shí)別提取過程中就將NC特征ID和特征類型等存儲(chǔ)在工藝節(jié)點(diǎn)中。NC特征在成功識(shí)別和提取后，根據(jù)NC特征來對(duì)NC工藝進(jìn)行編制操作，由于實(shí)際NC工藝編制中機(jī)械零部件的結(jié)構(gòu)和特征非常復(fù)雜，如果每個(gè)NC特征單獨(dú)編制則會(huì)造成設(shè)計(jì)效率低下的問題。為了避免這個(gè)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(jì)效率和設(shè)計(jì)質(zhì)量。通過NC特征將工藝中的每個(gè)工序和工步都關(guān)聯(lián)到工藝節(jié)點(diǎn)中，工藝節(jié)點(diǎn)的修改則會(huì)直接自動(dòng)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(yàn)和試切造成的昂貴成本問題，可以大幅縮短機(jī)械零部件的試制時(shí)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(jì)非常關(guān)鍵，具有較高的使用效益。

3 結(jié)語

由于機(jī)械加工朝著越來越復(fù)雜的方向發(fā)展，傳統(tǒng)的機(jī)械加工技術(shù)已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代制造的要求。在機(jī)械數(shù)控機(jī)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(yùn)動(dòng)，很容易與加工工件表面和數(shù)控機(jī)床的部件碰撞。本文針對(duì)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(duì)機(jī)械零部件設(shè)計(jì)信息與NC特征信息的關(guān)聯(lián)和引用，來進(jìn)行虛擬數(shù)控加工制造，減少復(fù)雜機(jī)械零部件數(shù)控加工中的人為干預(yù)，有利于制定更合理的數(shù)控加工設(shè)計(jì)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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