UG IS&V模塊下整體葉輪多軸數控加工仿真研究

張立昌

（西安工程大學，臨潼 710600）

0 引言

整體葉輪形狀復雜，各個葉片型面扭曲較大，各葉片型面與分流葉片之間的隨著葉輪直徑的變化流道空間也相應變窄，實際加工中難度大，極易遇到干涉、過切、欠切及撞機等現象，給企業造成生產安全事故及極大的經濟損失。

本文以某壓氣機轉子葉輪為例，應用UG IS&V模塊對其刀具路徑進行實際數控機床切削過程模擬，UG IS&V模塊可以建立與實際生產加工完全一致的機床運動模型，使仿真結果完全符合實際情況，為實際加工提供重要依據，保證實際生產的安全及產品的合格率。

1 UG IS&V模塊結構及組成

UG IS&V模塊由機床驅動器和仿真驗證兩大核心組成如圖1所示。

機床驅動器是UG后處理的擴展，它包括傳統后處理文件與、虛擬NC控制器及機床的運動特性，在仿真時，機床驅動器會接受UG CAM模塊所產生的刀路、換刀及后處理信息等，然后發送仿真驗證命令，仿真驗證模塊將所有信息進行收集和處理把結果通過圖形及文本信息顯示出來。

圖1 UG IS&V模塊

2 UG IS&V模塊仿真環境構建

UG IS&V模塊可建立虛擬機床模型、刀庫、控制系統、工裝及毛坯，可以直接導入UG CAM模塊處理完成的刀路文件，也可導入根據控制系統后處理完成的NC代碼。本此實際加工應用機床位DMU50懸臂式五軸加工中心進行加工，控制系統為西門子840D，包含三個直線運動軸及兩個旋轉B、C軸，B軸角度為（-5°/105°），C軸旋轉角度為360°。根據實際應用機床在UG IS&V模塊下機床庫中調用之參數匹配的模擬數控機床如圖2、圖3所示。建立模擬機床時，應考慮五軸機床各個坐標軸之間的運動關系如圖4所示。

圖2 UG IS&V模塊機床庫

圖3 DMU50機床

圖4 DMU50機床內部結構

導入整體葉輪模型文件，對其進行參數分析。將加工材料設定為鋁合金，并且確定裝夾方式，建立工裝模型，如圖5所示。

圖5 葉輪造型及毛坯安裝

在UG IS&V模塊下將建立好的整體葉輪模型與工裝模型按照實際要求添加在模擬機床上，并且確定好相互之間的位置關系如圖6所示。

圖6 葉輪工裝模型安裝及位置關系

3 整體葉輪仿真驗證

1）為了更好的驗證刀具軌跡、后置處理后的加工程序與毛坯、機床的各個部件是否有干涉、過切、欠切及撞機等現象，使用UG軟件自帶的葉輪加工模塊進行刀具軌跡的制定，如圖7所示，整體葉輪加工工藝制定如表1所示。

圖7 葉輪工序刀具軌跡

表1 整體葉輪加工工藝

【】【】

在UG IS&V模塊進行仿真模擬可以直接利用UG CAM葉輪模塊所編制的刀路文件直接仿真，所有刀路信息及刀具參數UG IS&V模塊會直接讀取，不需要在對刀路文件及刀具參數進行二次轉換，非常直觀不易出錯，仿真如圖8所示。

圖8 葉輪仿真加工過程

模擬過程中應注意各個坐標軸是否有超行程工作，B/C軸與刀具之間是否存在干涉，加工中是否存在干涉、過切、欠切等信息的提示；有以上信息提示應及時調整刀路軌跡、刀具及裝夾方式等各項參數，仿真加工完成后零件如圖9所示。

圖9 葉輪仿真加工成品零件

4 結束語

本文通過UG IS&V模塊建立了與實際生產加工完全一致的多軸數控機床對整體葉輪進行加工仿真，模擬了整體葉輪刀具路徑及實際加工多軸數控機床切削過程，針對刀路程序軌跡的正確性及刀具、模型與工裝、機床之間是否干涉，進行了精確的驗證，說明UG IS&V模塊在多軸數控仿真加工具有很高的應用價值，能為實際加工提供重要依據。

[1]宋放之.數控機床多軸加工實用教程[M].北京.清華大學出版社,2010.

[2]李陽,趙永成,魏蘭.數控加工仿真技術研究綜述.[J].系統仿真技術,2008,4(2):111-115.

[3]曾強,葉輪類零件五軸聯動數控加工與仿真[D].成都:西南交通大學,2010.