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/ CA E/C A M/P D M集成系统。在U G 中，先进的参数化和变

2、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

3、，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、叶片结构分析从 叶 片 的 结 构 ( 如 图 1 所

4、示 ) 来看，其叶身型面部分为复杂的空间曲面，各部分的曲率、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 叶片结构图 2 加工流程四、 UG 中叶片加工实例要加工如图 3所示的某型发动机静子叶片，编程过程如下。图 3某

5、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 o n”“Mo d el i n g ”进 入 造 型模 块 ， 然 “Insert ”“Curve ”“Spline ”或单击，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”“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 “I n s e r t ”“F r e e F r o m Feature”“Through Curves”或单击，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 样条曲线图图 5 叶盆曲线图 6 倒圆角后的封闭曲线图 7 9 个截面曲线2.刀位轨迹生成与仿真在这个例子中，

7、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 ”“Manufacturing ”，单击对话框，如图 8 所示进行设置，选用多轴加工方法中的，进入 “Create Operation“可变轴铣 ”。”(创建操作 )图 8 创建操作对话框进入 “可变轴铣 ”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 ”中单击，选中叶片零件。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 r e a”(曲面区域 )方法，进入“S u r f a c e A r e aM e

8、 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 “4 Axis Normal To D r i v er”(四轴沿驱动面法向)，点击 “OK ”回到 “可变轴铣 ”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。a)b)图 11 刀具参数设置回到 “M a i n ”组，单击 “N o n- C u t t i n g”，进入进退刀设置对话框

9、，按图12 设定。单击，生成叶片加工的刀具轨迹，如图 13 所示。单击，可对生成的刀轨进行加工仿真。a)b)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，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。图 14 后置处理对话框部分程序如下 (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

10、Z78.055 A90.69 C10.31;N63 X-28.165 Y-170.41 Z77.688 A90.56 C10.51; N65 X-25.305 Y - 1 7 0 . 3 6 9Z77.591 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

11、.08;N75 X-10.979 Y-170.177 Z77.195 A90.25 C10.1;N77 X-8.128 Y-170.131 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;N83X.404Y-169.965Z76.576A89.97C10.47;N85X3.251Y-169.912Z76.434A89.9C10.55;N87X6.104Y-169.87Z76.318A89.85C10.58;五、结束语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