UG叶片造型编程

1、基于 UG 的叶片加工由于叶片型面是由复杂的三维自由曲面组成，几何精度要求较高、技术 难度大，传统 的加工方法无法满足叶片 的精度要求。本文旨在应用 U G 对叶片 进行实体建模，得到一 个理想的三维叶片实体，再根据加工叶片的材料特点， 选择合理的刀具进行加工。根据叶 片的 形状特点，选择合理的编程策略、走刀 路径和进退刀方式。将 U G 强大的功能 应用 于叶片的五轴铣削加工， 较好地 解决了叶片批量生产中的质量和效率问 题，能够取得良好 的经济效益。一、UG 软件介绍在当前流行的CAD/CAM 软件中，UG为用户提供了一个较完善的企业级 C A D/ C A E/C A M/P D M 集

2、成系统。在 U G 中，先进 的参数化和变量化技术与传统的实体、 线 框和曲面功能结合在一起，而这一结合被实践证明是强有力的。1. UG 的 CAD 功能UG Hybrid Modeler 复合建模模块 无缝地集成了基于约束的特征建模和传统的几 何建模 实体、曲面和线框 到 单一的建模环境内，在设计过程中提供 更多的灵活性，用户 可以选择最自然地 支持设计意图的方法。2. UG 的 CAM 功能U G C A M 提供了一整套从钻孔、线 切割到 5轴铣削的单一加工解决方案。 在加 工过程中的模型、加工工艺、优化 和刀具管理，都可以与主模型设计相联 接，始终保持最 高的生产效率。二、五轴加工介绍

3、 五轴联动数控机床是一种科技含量高、 精密度高、 专门用于加工复杂 曲面的机床，这种机床系统对一个国 家的航空、航天、军事、科研、精密 器械以及高精医疗设备等行业,有着举足轻重的影响力。现在大家普遍认 为，五轴联动数控机床系统是解决叶轮、叶片、船用螺旋桨、重型发电机转子、汽轮机转子以及大型柴油机曲轴等加工的惟一手段。五轴联动加工中心具有高效率、高精度的特点，工件一次装夹就可完成五面体的加工。五轴机床的种类分为： 摇篮式、立式、卧式、 N C工作台+N C分 度头、N C工作 台+90 °B轴、N C工作台+45 °B轴、N C工作台+A轴。以及二轴 NC主轴等。三、叶片结构

4、分析从叶片的结构如图1所示来看，其叶身型面局部为复杂的空间曲面，各局部的曲率、扭转变化较大，是典型的薄壁件。由于其为动力等装置的重要部件，工作条件较为恶劣，就对零件本身的精度和质量提出了很高的要求。型面的加工质量直接影响其工作性 能，还可能影响整机性能。叶片的材料要求有很高的质量-强度比，加工中难 切削，切削抗力大，引起的变形也大。由于其截面形状，在叶盆和叶背方向上抵抗变形的能力也不同，进排边缘处又 较薄，加工中的形变很复杂， 对数控加 工提出了很高的要 求。在实际加工中，多采用如图 2所示的加工流程。图1叶片结构:11IH Pt lie MJ I图2加工流程四、UG中叶片加工实例要加工如图3

5、所示的某型发动机静子叶片，编程过程如下。图3某型发动机静子叶片1.零件造型曲面造型时，首先由图纸提供的 截面上的列表点数据定义样条曲线，然后再完成曲面定义。(1)曲线造型在U G软件中可先点击A p p l i c ati on "Mo d el i n g 进入造型然 Insert CurvefS'pli ne或单击丄J进入样条曲线定义对话框。选择T h r o u g h P o i n t s 宀P o i n t sf r o m f i l e"并输入样条曲线的列表点数据文件(如y p11.d a t),单击O K，即可生成通过这些点的样条曲线，如图4所示

6、。用 同样的方法生成 这个截面上的叶盆曲线，如图 5所示。 对这两根样条曲线倒圆角，使它成为一 条封闭的曲线，大端的圆角为1.2m m ,小端的圆角为0.23m m，如图6所示。用 同样的方法绘制其他9个截面的曲线，形成如图7所示的形状。(2)曲面造型选择 f n s e r t 宀 F r e e F r o m Featuret Through Curves，依次选取10个截面的曲线，在对话框中输入容差等参数，即可由曲线生成曲面，生成相应的 叶片零件，参见图3。图4样条曲线图0 . uomon:dnovc、ZC一_ 0 . com mi:dnovc官晦网图5叶盆曲线ETac'-._

7、.,."rdndvf：图6倒圆角后的封闭曲线C . rani onYdnovo图7 9个截面曲线2.刀位轨迹生成与仿真在这个例子中，假定只对该叶片进行精加工，那么生成精加工程序的过程如下。进入加工模块Application "fManufacturing，单击 ,进入 Create Operation创立操作对话框，如图8所示进行设置，选用多轴加工方法中的可变轴铳单击图8创立操作对话框进入 可变轴铳对话框后，设定相应的参数，如图9所示。在G e o m e t r y 中选中叶片零件。VARIABLE 匚ONTQIiRHEtf；t选择|DispiayDr iv& M

8、ethodBoundaryTool AxisGearrretr yNormal to Part3Main | Groups CuttingNon-CiAtingFeed Rateshl吕匚hirie ControlOK图9参数设置图在Drive Metho d 驱动 方法中选择S u r f a c e A re a 曲面区域方法，进 入S u r f a c e A r e aM e t h o d "对话框，选择叶片曲面为 D r i v e r G e o m e t r y "驱动 几何，其他参数如图10进行设置，在T o o l Axis "中选择刀轴为

9、 4 Axis Normal To D r i v e r四轴沿驱动面法向，点击OK回到 可变轴铳对话框。图 10 Surface Area Method 对话框进入G r o u p s "组，新建一把直径为 ©12m m的球头刀，参数如图11所示。2SJX jTypeI.Ia)b)Engage幢性a)b)Milling 1 ool-tlail Mil!z昌咚 * 卜# I i 血ffli?rfr iGn-ruttinq MovesCase幷 Non-cuttjnq Moves2S1图11刀具参数设置回到M a i n "组，单击N on - C u t t i

10、 n g ，进入进退刀设置对话框，按图12设单击，可对生成的刀，生成叶片加工的刀具轨迹，如图13所示。单击轨进行加工仿真。StatusParent &oup GENERIC_r4ACHlWE jJ 丽两IbmIjullZT? Rai DimnHtw|IToOOO(FL) Flute I engiHii丽unrin I IMovementApproachFeed Rate|nil1_plarfcdr ；口口i| Holder | More(.L) Loogkh7&.0000Cb) l ap&r AngleRadius T沖电|半径Mirrrnum Radii. acvn

11、csnwov&OdStatusI ManualDirection | Tool AxisDistance30.0000丰径 ?, nnnnD« UUUUArc;Tangent to Approa± 二|图12进退刀设置对话框图13叶片加工的刀具轨迹3. 后置处理，生成 NC程序单击目，进入后置处理对话框如图14所示，选择相应的机床特性文件，生成 加工叶片零件的 NC程序。2SJOutput File Nanne|E：HESOrTMJGPARTvane. iOutput IJhlts| 惟trie庐ART 工|p Lit OutputAvailable MMhne?M

12、ILL 3 AXIS NURBS h-3HSTI400UMIKRON 3AXIS:hei+30 Saxishei430_3axis hadhein43Q drill二图14后置处理对话框局部程序如下五轴加工:N57 X-36.763 Y-170.757 Z78.51 A91.04 C10.76;N59 X-33.86 Y - 1 7 0 . 6 3 4 Z78.422 A90.87 C10.35;N61 X-30.999 Y - 1 7 0 . 5 0 1 Z78.055 A90.69 C10.31;N63 X-28.165 Y-170.41 Z77.688 A90.56 C10.51; N6

13、5 X-25.305 Y - 1 7 0 . 3 6 9 Z77.591 A90.51 C10.48;N67 X-22.423 Y - 1 7 0 . 3 2 8 Z77.572 A90.46 C10.25;N69 X-19.553 Y-170.284 Z77.483 A90.4 C10.14;N71 X-16.692 Y-170.247 Z77.393 A90.35 C10.1;N73 X-13.833 Y-170.214 Z77.304 A90.3 C10.08;N75 X-10.979 Y-170.177 Z77.195 A90.25 C10.1;N77 X-8.128 Y-170.13

14、1 Z77.059 A90.19 C10.15;N79 X-5.282 Y - 1 7 0 . 0 7 9 Z76.903 A90.12 C10.24;N81 X-2.44 Y - 1 7 0 . 0 2 2 Z76.737 A90.05 C10.36;N 8 3 X . 4 0 4 Y - 1 6 9 . 9 6 5 Z76.576 A89.97 C10.47;N85 X3.251 Y - 1 6 9 . 9 1 2 Z 7 6 . 4 3 4 A 8 9 . 9 C10.55;N87 X6.104 Y - 1 6 9 . 8 7 Z 7 6 . 3 1 8 A 8 9 . 8 5 C10.58;五、