1 運(yùn)用NX對油壓缸進(jìn)行實(shí)體建模

    NX采用的是復(fù)合建模技術(shù)，該技術(shù)結(jié)合了舊版本Unigraphics和I-ideas的建模優(yōu)點(diǎn)，其功能更強(qiáng)大，操作更加方便靈活，是當(dāng)今先進(jìn)的CAD技術(shù)。NX建模結(jié)合了傳統(tǒng)和參數(shù)化這2種建模方法，用戶可以自由地選擇最合適的設(shè)計(jì)方法，在創(chuàng)建了一個模型后，可以根據(jù)尺寸直接進(jìn)行驅(qū)動，即使模型不是用參數(shù)功能創(chuàng)建的．也可以通過該方式進(jìn)行修改．這就避免了用傳統(tǒng)參數(shù)化方法設(shè)計(jì)不能實(shí)現(xiàn)的情況。

    運(yùn)用NX對油壓缸進(jìn)行實(shí)體建模的步驟：

    第1步 建立草圖，使用草圖徒手畫出曲線“輪廓”，然后約束草圖，約束包括幾何約束和尺寸約束，圖1為生成的二維圖。

    圖1 二維圖

    第2步 生成實(shí)體和片體，掃掠建立的草圖（拉伸或旋轉(zhuǎn)）以生成一個實(shí)體或片體，其中拉伸和旋轉(zhuǎn)是最常用的方法，圖2為油壓缸的三維實(shí)體模型。

    圖2 三維實(shí)體建模

    第3步 生成和編輯特征，通過特征建模可以在一個模型上生成特征，如孔、槽等，也可以直接編輯特征的尺寸并通過尺寸來定位特征，圖3為零件的三維特征建模

    圖3 三維特征建模

2 油壓缸數(shù)控機(jī)械加工工藝規(guī)程的制訂

    從圖3所示的油壓缸實(shí)體模型圖可以看出，此油壓缸是一個缸體組件，由一個缸體，連接肋板和底座構(gòu)成，外形結(jié)構(gòu)較簡單，但內(nèi)腔較復(fù)雜，同時，由于缸體組件與活塞組件構(gòu)成密封的容腔，承受壓力，所以缸體組件要有足夠的強(qiáng)度、較高的表面精度和可靠的密封性。

    通過分析此油壓缸零件圖，明確此零件的主要工作表面，如在零件上哪些表面需要加工，并分析各加工表面的尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度等方面的技術(shù)要求，同時了解零件的結(jié)構(gòu)形狀、材料、硬度等，形成零件加工技術(shù)要求．根據(jù)零件加工技術(shù)要求，零件上的各加工表面的粗糙度不同，往往需要通過粗加工、半精加工、精加工等才可以逐步地達(dá)到加工要求。表1列出油壓缸加工部分工藝路線。

    表1 油壓缸部分工藝路線

3 運(yùn)用Mastercam軟件對零件進(jìn)行數(shù)控加工的基本設(shè)置

    在實(shí)際加工中，加工一個完整零件要涉及多方面，比如對刀具、機(jī)床、工藝參數(shù)等選擇，設(shè)計(jì)工藝路線。利用Mastercam對零件進(jìn)行數(shù)控仿真加工，也需要設(shè)置工件、刀具、材料和選擇機(jī)床設(shè)備。基本步驟如下：

    首先將箱體實(shí)體模型從NX格式轉(zhuǎn)換到Mastercam軟件上。由于UG有強(qiáng)大的三維建模功能。同時由于Mastercam有強(qiáng)大的數(shù)控仿真加工功能，因此需要把用UC建的零件模型轉(zhuǎn)換成Mastercam的文件格式。圖4為轉(zhuǎn)換成的Mastercam格式的零件模型。

    圖4 Mastercam模型

    再選擇機(jī)床設(shè)備，確定加工方式。選擇菜單欄中的“機(jī)床類型”“銑削”“默認(rèn)”；接著，選擇刀具路徑管理器中的“屬性”項(xiàng)下的“材料設(shè)置”選項(xiàng)，確定工件材料形狀；然后，選擇刀具路徑管理器中的“屬性”項(xiàng)下的“工件設(shè)置”選項(xiàng)，設(shè)置刀具材料。在完成以上步驟后，根據(jù)零件的工藝過程進(jìn)行設(shè)定刀具路徑，選擇菜單欄中的“刀具路徑”。根據(jù)不同的加工面選擇不同的刀具路徑，在確定刀具路徑方式后，設(shè)置刀具參數(shù)（如刀具類型和刀具參數(shù)的設(shè)置）和切削參數(shù)（如平面銑削參數(shù)、外形銑削參數(shù)、鉆孔參數(shù)的設(shè)置），最后形成刀具路徑，具體過程不再詳述。

4 運(yùn)用Mastercam軟件對油壓缸進(jìn)行模擬仿真

    生成刀具路徑后，需要對油壓缸進(jìn)行刀具路徑的模擬和加工模擬，以便驗(yàn)證刀具路徑的正確性。通過Mastercam提供的操作管理器，來完成刀具路徑模擬和加工模擬仿真，并且還可以通過它來編輯和修改刀具路徑以及生成CNC可識別的NC代碼。對油壓缸進(jìn)行刀具路徑模擬和實(shí)體加工模擬基本步驟如下：

    刀具路徑模擬是通過刀具刀尖運(yùn)動軌跡．工件上形象地顯示刀具的加工情況，選擇“刀具路徑模擬”按鈕，打開“刀具模擬對話框”進(jìn)行刀具模擬播放：而實(shí)體加工模擬的作用是驗(yàn)證所編制的刀具路徑是否正確，該功能以實(shí)體模擬工件大小進(jìn)行模擬切削，通過模擬切削找出錯誤的刀具路徑，然后進(jìn)行更改，從而及早發(fā)現(xiàn)錯誤，減少損失，在“刀具路徑”管理器中選擇“實(shí)體加工模擬”按鈕，打開驗(yàn)證對話框，并且通過驗(yàn)證對話框來觀察加工過程和加工結(jié)果。油壓缸上端面刀具路徑模擬和油壓缸上端面實(shí)體仿真加工圖略。

5 運(yùn)用Mastercam軟件進(jìn)行后置處理

    后置處理是對前置文件進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換成符合數(shù)控機(jī)床要求的指令代碼和程序格式。通常情況下，不同的機(jī)床控制系統(tǒng)的后處理格式不盡相同，一般需要進(jìn)行定制，Mastercam提供了很多系統(tǒng)的后處理程序，以適應(yīng)單一類型控制系統(tǒng)而作的通用后處理，該后處理程序提供了一種模塊化的數(shù)據(jù)模型，可以根據(jù)數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的具體情況，對該數(shù)學(xué)模型進(jìn)行修改和編輯。在Mastercam軟件中，NC程序是由已有的刀位原文件(*.NCI)，通過軟件提供的后置處理系統(tǒng)轉(zhuǎn)換而成，后處理文件的擴(kuò)展名為.pst，其內(nèi)容包括切削加工參數(shù)、NC程序格式、輔助指令及接口功能參數(shù)等。

    當(dāng)?shù)毒呗窂缴珊螅?jīng)過刀具路徑模擬和實(shí)體加工模擬驗(yàn)證無誤后，就可以通過后處理操作，按下操作管理器中的“后處理操作”按鈕，此外可以打開Mastercam X編輯器對產(chǎn)生的NC進(jìn)行編輯。通過后置處理生成的部分油壓缸上端面的加工代碼略。

6 結(jié)語

    本設(shè)計(jì)通過使用CAD/CAM軟件對箱體零件進(jìn)行數(shù)控加工及仿真，其中NX軟件可以方便快捷地創(chuàng)建零件實(shí)體模型，Mastercam軟件可方便地實(shí)現(xiàn)仿真加工，通過后置處理生成NC代碼。將NX及Mastercam軟件配合使用，實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)與制造一體化，達(dá)到了提高零件設(shè)計(jì)效率和加工質(zhì)量、縮短了生產(chǎn)周期。