CAD/CAM技术在曲面壳体零件加工中的应用

来源:真空技术网(www.chvacuum.com)上海第二工业大学实验实训中心 作者:万金贵

  以一个复杂曲面壳体零件的加工为例,论述了UG 的CAD/CAM 功能模块在其中的应用过程和方法,利用UG 的建模模块对零件进行曲面造型设计和三维建模; 经工艺分析后制定加工工艺路线,设计了辅助夹具; 使用UG 的CAM 功能模块,对加工零件进行合理的加工参数设置、刀路规划及编辑,从而生成各部位加工的优化刀具轨迹; 定制所用数控机床的后处理器,并由UG 后处理生成NC 代码; 将经过仿真检验的NC代码传入数控机床加工出实体零件,加工完成的零件具有高的精度和表面质量。UG 软件高度集成的CAD/CAM 功能,在曲面壳体零件加工中充分发挥了优势,降低了编程难度,并大大减少了编程出错率,提高了编程的效率,从而保证了数控加工的质量和效率,可为同类零件的数控加工提供参考。

  UG( Unigraphics) 是美国UGS 公司推出的面向制造行业的交互式CAD/CAE /CAM 高端软件,具有强大的实体造型、装配、工程图生成和数控加工等功能。作为一款非常优秀的CAD/CAM 软件,UG 被越来越广泛地应用于机械制造、航空航天、汽车、船舶和电子设计等领域。一些具有复杂空间曲面的零件,在设计造型、数控编程与加工上都有相当的难度和复杂性,选择CAD 和CAM 功能都非常强大且高度集成的UG 软件可实现方便、高效、高精度的数控加工。笔者以一个复杂曲面壳体零件的设计制造为例,介绍UG 的CAD/CAM 模块在其中的应用过程和方法,旨在为其他同类零件的数控加工提供参考。

1、CAD 建模分析

  1.1、UG 的建模功能与方法

  所有数控加工都由CAD 建模开始。UG 建模所用的模块是UG - MODELING。

  UG - CAD 的建模方法主要有实体建模、线框建模和自由曲面建模3 种。选择何种建模方法,要依加工对象的特点而定。

  1.2、零件特点与建模方法的选择

  需要设计一个玩具汽车模型的外壳,采用铝合金材料,在3 轴立式数控铣床上试制完成,并与已有的遥控玩具汽车车芯装配,形成能正常遥控行驶的1∶ 24 的玩具汽车模型。由于零件表面主要由曲面构成,内部又包含一些孔、槽结构特征,因此需综合利用UG 的曲面建模和实体建模技术进行设计造型。

  实体建模主要包括显式建模、参数化建模、基于约束建模和复合建模4 种具体建模方法,其中复合建模法是显式建模、参数化建模和基于约束建模3 种建模技术的发展与选择性组合。零件建模时,笔者选择复合建模法。

  1.3、零件的实际建模过程与技巧

  该零件的设计过程大致如图1 所示。在模型建立之前,首先确定零件的主要特征及建立特征的先后顺序。根据零件的主要特征建立特征曲线,并通过适当的扫略、拉伸、桥接等操作建立零件的主要特征曲面。再利用一些曲面编辑工具,进行修剪、延伸、倒圆、镜像、缝合等操作形成完整的曲面造型。该零件外表面设计时既要考虑曲面造型流畅、美观,还应考虑其需适于3 轴数控铣床加工,将曲面片体加厚成实体( 壳体) ,厚度为1. 8 mm,再利用一些实体建模和编辑工具完成各细节特征和内表面结构特征的建模。

零件建模主要过程

图1 零件建模主要过程

  建模中,零件外表曲面的构建非常关键,重点和难点是保证曲面的光顺性。先构造特征曲线,对曲线进行光顺检查,调整不光顺的曲线或去掉其“坏点”,再利用“smooth”功能获得光顺的曲线。同样,对生成的曲面也要进行光顺检验,对光顺性差的曲面,可运用UG 的分析功能并结合实际经验来修正曲面的生成曲线,以实现曲面光顺。另外,为方便后续数控编程,需构建一个包容零件并留有适当余量的长方体毛坯模型如图2 所示。

所设计的零件与毛坯

图2 所设计的零件与毛坯

4、结论

  利用UG 软件强大的三维CAD 功能,既可方便地进行复杂曲面壳体零件的造型及结构设计,还可将加工需用的辅助夹具等与零件进行相关设计,使工艺设计变得灵活高效。在软件的CAM 模块中,一方面通过引用曲面零件的三维整体造型,将干涉面、辅助面、刀具轨迹限制区域等一次全部设计完成,从而方便地生成正确的刀具轨迹; 另一方面,通过合理的CAM 编程与造型策略优化刀具轨迹,保证零件的加工质量,提高编程的效率和质量。

  CAD/CAM技术在曲面壳体零件加工中的应用为真空技术网首发,转载请以链接形式标明本文首发网址。

  http://www.chvacuum.com/cad/115719.html

  与 CAD教程 UG建模功能 相关的文章请阅读:

  CAD教程http://www.chvacuum.com/cad/

上一篇:没有了