|
|
马上注册，结识高手，享用更多资源，轻松玩转三维网社区。
您需要 登录 才可以下载或查看，没有帐号？注册
x
1、前言 UG NX是先进的CAD/CAM软件，在计算机辅助设计和制造中发挥着重要的作用。航空发动机作为飞机的心脏，离心叶轮是航空发动机的核心零部件之一，它的加工质量直接影响到发动机的功率大小。叶轮分为离心叶轮、轴流叶轮。轴流叶轮的叶型一般为自由曲面构成，而离心叶轮的叶型一般为直纹面。同时，离心叶轮分单组叶片组成和大小叶片组成两种类型。具有大小叶片的离心叶轮的加工难度更大。大多数的读者经常会遇到同样的问题，每次遇到实际问题的时候，总希望通过查阅杂志资料能找到一些实用的文章，从中有所学，有所启发，但是，不知道什么原因，在各种杂志上发表的论文中，大多数的文章都只是泛泛而谈，点到为止，与UG NX软件的培训教材中所阐叙的没什么太大的区别，读完以后，还是不能学到一些可用的东西，更不能解决实际问题。本文将具体介绍应用UG NX软件辅助工具，构建离心叶轮的模型、叶轮流道流线型刀位轨迹的生成、经后置处理后得到机床的数控加工程序的全过程，希望个人的加工经验能得到更广泛的应用和更好的发展，为我们的数控加工技术的进步做出自己的一点努力，同时也希望更多的同行能发表更多实用的文章。
$ ?& {0 B( h+ b; N6 h/ G- s+ l! @ 2、叶轮曲面造型9 z9 x# ?0 V; i4 ?
直纹面离心叶轮由一系列直线组成叶片曲面，直纹面的直线由叶轮轮盖和轮榖上对应点生成。叶片的坐标点为文本格式，如下：0 y6 D$ p( C4 R* t4 X) a
30.298 87.966 -53.14
+ k' L+ H/ D/ l' a+ @9 Y1 g+ M. ] 29.943 89.525 -53.4323 ` B( w. P2 a' A4 W
29.63 90.868 -53.661 \& x6 j/ {* K: a7 i5 R7 c/ B
29.311 92.193 -53.88
' e1 j" l9 }( x. z8 t ...0 [0 ^0 f" M* a: g
首先，将离心叶轮的设计数据文本导入到UG NX中，生成点，同时根据设计图纸做出轮毂和轮盖的截面线。9 k _4 T( i, L: f! B6 E- d
% U, i! D; y) D% x5 L* _8 G! x0 e 图1 叶型数据点 然后将轮盖和轮毂面上的对应点连成直线，将直线构成曲面，操作过程为：Insert-----Free Form Feature-----Through Curves。将轮毂截面线用旋转成型构成轮毂面操作过程为：Insert---- Form Feature----Revolve' M- i# m% f6 v
1 }* a7 P8 w+ D3 W, ^ 图2 叶轮模 3、数控程序的编制5 o$ A" h% W$ E: {& a# o& d) ~
UG NX的可变轴加工(VARIABLE CONTOUR)的几何元素包括零件面、检查面和驱动面。离心叶轮流道的加工中零件面为轮毂面，检查面为叶片曲面，驱动面为流道辅助面。
4 ~8 H* q& b3 R8 p+ e g 在三维可视化软件出现以前，流道的数控加工轨迹为不连续的刀位轨迹，而且加工的精度很低，轮廓度达不到设计的要求。而离心叶轮流道实现流线型加工后，流道的流线加工符合气流流动路线，从而使零件的加工质量得到了更好的保证，性能有较好的改善。为实现流道的流线型加工刀位轨迹，不能以整个轮毂面作驱动面，而需要作辅助曲面来做流道加工的驱动面(见图3)。3 ^4 a8 d- n3 M5 y, G J' O" l5 X
, |9 h/ n! \. i5 W2 ?1 d2 U6 p
图3 驱动面的网格线 3.1 驱动面的生成4 z* W$ k1 N, _! B( _( c, C
将大小叶片曲面分别往流道一侧偏置，偏置距离为铣刀的半径R，Insert---Feature Operation---Offset Face，然后得到偏置曲面与轮毂面的交线，而在流道的上端则要求作出一条流道的中分线，利用这几条曲线和边界线分别可以作出流道的两半部分驱动曲面(见图3中蓝色和黄色的两曲面)。* ~0 C( p9 J: q" S3 z4 y" {7 i
3.2 刀位轨迹的生成
, u) V( y: p8 v( S! J: E7 X1 G* n 一切准备工作做完以后，就可以编制刀位轨迹。这里需要确定好零件的加工面、干涉检查面、驱动面(Drive Method)刀具轴矢量(Tool Axis)和驱动面的投影矢量。这里的关键点在于确定刀具轴的矢量即刀具的摆动矢量。零件的加工面选择整个轮毂面，干涉检查面选择流道周围的叶片曲面，驱动面选择上步作的辅助曲面。刀具轴的矢量选用插补方式(Interpolate)，当刀具轴(Tool Axis)选择插补方式以后，在驱动面的周围就出现两排刀轴矢量(见图4)。生成刀位轨迹后如果出现刀具与叶片曲面干涉，就可以点击刀具轴插补矢量，选择刀具干涉区域的刀轴矢量，该矢量变成蓝色，点击编辑(Edit)，通过调整刀位矢量来避免干涉，最后生成的刀位轨迹如图5。
4 }: w) R. B% u$ [( r1 x
3 }" _; @: \# j# { 图4 可变轴加工界面
8 q6 a2 l0 Z) } 图5 刀轴插补矢量 ; `' z+ ?+ ~" l5 V) C
图6 流线型刀具轨迹 3.3 后置处理
& z1 a8 g) w8 z5 ~$ c 应用UG NX软件的后置处理构建工具Post Builder建立Hermel机床的后置处理，经处理后的程序格式如下：
& T7 P$ ~! I5 d7 ]- D* i$ o %L01 G71 *
6 w$ r$ A7 s8 t% M N1 G00 X+0.64 Y+120.471 A-1.291 C+4.323 M126 *
; y- |4 a% I* k. F N2 S3000 M03 *
% ]3 {" q A* O7 M N2 G00 Z+61.383 M08 *) z4 x2 D$ g2 N$ H3 }
N4 G01 Z+11.385 F2000 *9 s& }7 M' k& R! Y8 A, j
N5 X+5.447 Y+111.701 Z+11.347 A-1.291 C+4.323 F500 *1 n; E' ?( o+ B: e" [! U
N6 X+4.005 Y+110.879 Z+12.343 A-1.813 C+3.366 *
) n; m( m! [. R" P .... g& V2 B! x+ I+ o- {0 w& o: k8 Y
N6743 X+9.369 Y+111.713 Z+8.834 A-0.005 C-5.501 *" i5 p2 \% {4 P& d
N6744 X+9.368 Y+111.808 Z+8.825 A+0 C-5.501 *
~2 K8 J0 G3 h1 P N6745 G00 Z+200 *
$ l0 k! `% b& Q5 s$ z N6746 M09 *
2 W+ ]1 ^4 G; y+ R N6747 M05 *6 v% Y t+ W% m% H
N999999 %L01 G71 *: y( x& ~9 w1 ]7 w1 n7 C$ B3 U# l
4、结论
\5 {: N4 ^3 N& Q) F' r8 j 随着UG NX的出现，具有大小叶片的离心叶轮流道的流线型加工轨迹成为可能。虽然在UG NX中还没有自动的叶轮流道加工方法，但是通过构建辅助曲面等方式，可以编制复杂零件的数控程序。同时为善于思考的工程技术人员提供了广阔的想象空间。 |
|
发表于 2009-8-6 01:12:19