2017年5月23日

多連鑄葉片精鑄模具制造在虛擬仿真的加工環境構建及加工過程

0 引言多連鑄葉片模具就是在一套模具上一次鑄出多個聯體的葉片, 相比單個葉片模具, 其結構更復雜, 例如本課題中涉及的六連鑄葉片蠟模( 見圖 1) , 工裝部件多, 結構復雜, 型面曲率大. 從零件多次裝夾、采用不同編程軟件、采用多軸加工工藝等因素考慮, 為了保證刀具軌跡及程序的合理性和正確性, 就必須對零件的刀具軌跡或加工程序進行驗證, 而借助MasterCAM 及U G CAM 軟件自身的仿真功能對上述功能只能進行簡單的刀具模擬.從六連鑄葉片工裝總圖可以看出, 為了保證葉型的成型, 除了 5 組葉型活塊, 還包含盆、背模各 1件, 其三維模型如圖 2所示. 下面以盆模為例進行虛擬仿真介紹.盆、背模的特點是: 外形不規則, 內部加工減輕槽后零件變得單薄, 型面兩側有多處倒摳處, 精工銑不能清根, 如用電極打則必須做專用夾具, 或者直接使用五座標設備來完成.隨著計算機技術及仿真技術的發展, 基于虛擬現實技術構建的虛擬加工環境及系統, 可以全面逼真地反映現實加工環境和加工的過程. 利用 VERICUT 仿真軟件, 使工藝、程序等存在的問題得以提前處理,有效提高程序的可靠性, 從而提高實際制造過程中程序編制的效率, 節省機床實際空走刀仿真的成本, 降低制造成本, 縮短制造周期, 提高質量及加工效率.1 虛擬加工環境構建1 1 1 虛擬加工環境建立流程一個工藝仿真系統的建立, 需要對機床環境、夾具、刀具、控制系統等預先定義或配置. 具體如下[ 1 ]: ( 1) 工藝系統分析. 通過調研, 獲取精工機床CNC 系統型號和功能、機床結構形式和尺寸、機床運動原理、各坐標軸行程、機床坐標系統以及加工所用到的毛坯、刀具庫和夾具庫等, 為構建加工環境做好數據準備工作.( 2) 建立用戶文件. VERICUT 軟件通過文件的形式來管理相關的機床、控制系統、刀具庫等用戶設置資料, 因此, 需要在VERICT 軟件中新建用戶文件, 并需要注意用戶文件的單位設置.( 3) 構建機床幾何模型. 采用三維CAD 軟件或者VERICU T 軟件自身CAD 功能建立機床運動部件(主要是各運動坐標軸和刀庫) 和固定部件的實體幾何模型. 如果通過外部 CAD 軟件構建, 則需要以VERICU T 軟件可用的文件格式導出, 例如 ST L 格式.( 4) 構建機床文件. 主要是指構建機床幾何運動模型, 即通過 VERICTU 的部件樹, 添加機床各部件的幾何模型, 并且需要準確定位, 將結果保存為機床文件.( 5) 選擇配置控制系統文件. 虛擬機床環境需要配置不同的CNC 控制系統, 才能夠正確運轉或加工工件, 因此需要根據搜集的機床資料選擇或配置機床所選用的CNC 系統文件.( 6) 建立刀具工具庫. 根據機床選用的刀柄形式和規格、刀具種類, 構建機床刀具工具庫, 將結果保存為刀具文件( 后綴為1 tcl) .( 7) 設置機床參數. 為了保證機床正常運轉, 還需要根據機床數據對機床參數進行設置, 例如機床各坐標軸的行程、換刀位置、機床初始位置、機床參考原點等.( 8) 保存所有設置. 通過前面的選擇或配置, 虛擬機床環境全部設置完成, 保存所有文件.到此仿真系統構建完成, 接下來就可以應用其對工件的程序進行仿真驗證.1 .2 虛擬加工環境的構建1 .2.1 DMC70V 德瑪吉虛擬機床環境DMC70V 德瑪吉物理機床屬于三軸立式高速加工中心, 其主軸為X / Y/ Z, 機床的行程為 700 mm @500 mm @ 650 mm, 控制系統為Heidehan iTNC530, 配備的刀柄主要為H SK 高速銑刀柄. 物理機床的影像資料如圖3所示[ 2].根據獲取的機床相關參數資料, 選擇UG CAD 作為建模工具, 對DMC70V 機床主要運動軸、機床臺面等進行建模, 構建的DMC70V 機床三維CAD 模型如圖4 所示.根據上述虛擬加工環境構建流程, 創建的配備Heidehan iTNC530 控制系統的 DMC70V 虛擬機床環境如圖5所示.針對構建完成的DMC70V 虛擬機床環境, 我們通過類似物理機床的 MDI方式對虛擬機床各運動主軸、刀具加載等多項功能進行了功能測試, 確保虛擬機床環境正確、穩定地運轉.1.2.2 四坐標臥式精工銑虛擬機床環境四坐標機床為臥式加工中心, 采用德國SIEMENS公司的SINUMERIK 840DE 精工系統. 測量相關的機床尺寸, 如工作臺尺寸、附件頭的尺寸規格、橫梁距離工作臺的初始高度等. 根據機床的技術資料, 在VEIRCU T 軟件模擬仿真環境下, 為機床結構樹添加機床的各個部件及相互間的關系, 例如 X 、Y、Z、B運動軸, 并將U G 構建的3D 機床造型以ST L 格式添加到各部件下, 并存儲機床文件.然后為機床配置刀具庫. 建立刀具庫, 主要包括刀具、刀柄及刀片等部分的建立, 以及對刀具、刀具驅動點和裝夾點的定義. 刀具庫的建立是一個長期的工作, 并需要根據采購的刀具、刀柄等信息, 及時地更新刀具庫, 以方便調用.通過以上工作, 最終構建完成的四坐標臥式虛擬機床環境如圖6 所示. 工藝編程人員可以直接應用該虛擬機床對加工程序進行仿真、校驗. 為了保證機床環境的正確性, 通過MDI 方式對機床進行測試, 其測試結果如圖7 所示.1.2.3 FPT 龍門式五坐標虛擬機床環境根據構建流程, 首先測量相關的機床尺寸, 如工作臺尺寸、附件頭的尺寸規格、橫梁距離工作臺的初始高度等. 我們使用U G NX4 1 0 作為構建機床3D 模型的CAD 構建軟件, 進行機床三維實體模型的構造,其中FPT 五坐標機床及最終完成的機床三維模型分別如圖8 和圖9 所示.對于五軸非正交軸結構的機床, 如何正確配置運動軸是一個需要注意的問題, 很多學生由于缺乏經驗, 剛開始配置完成的機床, 其A、C 軸總不能正確運轉. 經過對機床配置目錄樹及類似機床結構的分析, 最終構建完成的五坐標龍門銑虛擬機床環境如圖9 所示.為了保證五軸設備的正常運轉, 除了使用MDI方式對FPT 五坐標虛擬環境進行功能測試外, 還以實例方式對機床環境進行測試.本文由海天技術文章整理發表，文章來自網絡僅參考學習，本站不承擔任何法律責任。海天精工一直以盡心、盡力、盡意的態度把握每一臺加工中心、鉆攻中心的質量相關文章可查閱本站：技術文章或本文下方標簽分類相關產品可查閱本站：產品中心

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