一、引言

    工藝工作是企業(yè)的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作，貫穿于經(jīng)營生產(chǎn)活動的全過程。傳統(tǒng)的工藝準(zhǔn)備方法要從理解圖樣開始，運(yùn)用AutoCAD、CAXA等軟件編制工藝規(guī)程，在數(shù)控加工中再運(yùn)用NX等進(jìn)行編程，復(fù)雜型面編程時(shí)，需要另做編程用的中差模型，工作繁瑣且容易出錯，且生產(chǎn)準(zhǔn)備周期長，工藝裝備設(shè)計(jì)與制造的工作量大。隨著三維技術(shù)的普遍應(yīng)用，設(shè)計(jì)圖樣以三維形式下發(fā)必將是一個趨勢，而現(xiàn)今，多數(shù)設(shè)計(jì)部門都已經(jīng)開始以MBD設(shè)計(jì)模型的形式下發(fā)設(shè)計(jì)信息（圖1）。

圖1 設(shè)計(jì)下發(fā)的MBD模型

    面對新的設(shè)計(jì)圖樣模式，我們該怎樣合理的應(yīng)用并提高原有的工作效率呢?結(jié)合設(shè)計(jì)MBD模型資源，可運(yùn)用NX 7.5軟件中的WAVE、同步建模等技術(shù)快速的建立和設(shè)計(jì)出工序三維實(shí)體模型，在根據(jù)企業(yè)實(shí)際需求，轉(zhuǎn)化成二維或三維工序圖。這不僅提高了工序編制的速度，并且方便了后期的工序內(nèi)容的更改，而隨后的工序加工過程，也可以直接關(guān)聯(lián)工序模型，進(jìn)行數(shù)控程序編制。

二、快速工序建模及編程的解決方案和相關(guān)技術(shù)

    1.快速工序建模及編程的解決方案

    在NX下以MBD設(shè)計(jì)模型為基礎(chǔ)快速工藝編制的實(shí)現(xiàn)原理，是取零件的設(shè)計(jì)模型為唯一的資源信息，以此運(yùn)用WAVE、同步建模等技術(shù)創(chuàng)建該零件加工工藝模型，實(shí)現(xiàn)在設(shè)計(jì)信息發(fā)生變化的時(shí)候，工藝模型隨之更新，工藝員唯一所做的工作就是維護(hù)工序模型之、司的幾何體鏈接關(guān)系。根據(jù)企業(yè)實(shí)際需要，將編制完成的工序模型導(dǎo)成二維工藝，或直接轉(zhuǎn)換為三維工藝。數(shù)控程序編制時(shí)，則可直接運(yùn)用WAVE技術(shù)，鏈接相關(guān)工序模型的幾何體，進(jìn)行程序編制，實(shí)現(xiàn)當(dāng)因設(shè)計(jì)模型發(fā)生變換，工藝隨之更新模型的時(shí)候，不用重新導(dǎo)入新的工序模型再次進(jìn)行數(shù)控程序編制，只需重新生成刀軌即可（圖2）。

圖2 快速工序建模及編程流程圖

    2.NX 7.5 WAVE技術(shù)

    NX7.5中的WAVE（圖3）是一種實(shí)現(xiàn)相關(guān)部件間建模的技術(shù)�？梢曰�于設(shè)計(jì)模型的幾何信息及其空間位置去設(shè)計(jì)另一個部件，工序建模允許在單個零件內(nèi)建立特征之間的關(guān)聯(lián)。WAVE擴(kuò)展這種概念，建立不同部件中幾何信息間的關(guān)聯(lián)，它也提供了理解、管理和控制這些關(guān)聯(lián)，以及觸發(fā)部件間關(guān)聯(lián)更新的工具。WAVE主要應(yīng)用于詳細(xì)設(shè)計(jì)、評估設(shè)計(jì)概念及制造計(jì)劃等領(lǐng)域。所謂制造計(jì)劃是指通過相關(guān)地鏈接一系列在加工過程中的工序模型，建立零件加工的工序模型，通過鏈接方法，建立模擬加工過程中每道工序的零件模型，并且保證所有模型的關(guān)聯(lián)性，在單個工序有變化時(shí)，與其相關(guān)聯(lián)的子項(xiàng)跟著變化，方便了工序建模中的更改。

圖3 NX 7.5中WAVE幾何鏈接器

    3.NX 7.5同步建模技術(shù)

    同步建模（圖4）技術(shù)快速捕捉設(shè)計(jì)意圖，其捕捉構(gòu)思的速度與用戶構(gòu)思的速度一樣快，使幾何圖形和設(shè)計(jì)規(guī)則保持同步，提供了第一個無歷史記錄、基于特征的建模技術(shù)，突破了基于歷史記錄的設(shè)計(jì)系統(tǒng)固有架構(gòu)障礙，同步建模技術(shù)系統(tǒng)實(shí)時(shí)識別產(chǎn)品模型當(dāng)前的幾何條件，這些條件將它們與設(shè)計(jì)人員添加的參數(shù)和幾何約束合并一起以便評估、構(gòu)建新的幾何模型并且編輯模型，使模型重建僅局限于使模型的幾何條件保持正確所必要的那部分，無需重復(fù)全部歷史記錄。工藝人員在創(chuàng)建工序模型時(shí)不必再研究和揭示復(fù)雜的約束關(guān)系以便了解如何進(jìn)行模型編輯，他們也不用擔(dān)心編輯的下游牽連，在結(jié)合上部分提到的WAVE技術(shù)，將同步建模貫穿整個工藝。

圖4 NX 7.5中同步建模

三、快速工序建模

    1.導(dǎo)入設(shè)計(jì)模型

    新建“裝配”，導(dǎo)入設(shè)計(jì)模型組件。如果設(shè)計(jì)模型為中差模型，則可直接進(jìn)行工序建模，如果設(shè)計(jì)模型不是中差模型，需要運(yùn)用同步建模將設(shè)計(jì)模型調(diào)整為中差模型。用中差模型進(jìn)行工序建模的好處是，在后期可以直接關(guān)聯(lián)工序模型進(jìn)行數(shù)控程序編制。

    2.創(chuàng)建工序模型

    工序模型在創(chuàng)建的時(shí)候是新建一個組件，然后在WAVE上工序或者中差模型的實(shí)體，創(chuàng)建的順序是由最后一道工序倒序往前建立，具體步驟如下。

    新建“組件”；命名為最后一道工序；點(diǎn)開“裝配導(dǎo)航器”；雙擊工序組件；將中差模型“顯示”；點(diǎn)擊“WAVE幾何鏈接器”選擇所顯示的中差模型實(shí)體（圖5）。

圖5 WAVE中差模型實(shí)體

    3.工序模型編輯

    在“裝配導(dǎo)航器”中選擇工序組件，右鍵選擇“設(shè)為顯示部件”；點(diǎn)開“部件導(dǎo)航器”；利用同步建模或者是常規(guī)建模方法進(jìn)行工序模型編制（圖6）。

圖6 工序模型編輯

    利用同步建模技術(shù)，可以在無約束模型上進(jìn)行同樣的編輯操作，設(shè)計(jì)系統(tǒng)實(shí)時(shí)地自動識別這些幾何條件，保證在只移動面的過程中，模型原有的特征均得到保持。但是，往往很多工序的模型是同步建模達(dá)不到的（如工藝臺），這就需要在充分利用同步建模的前提下，結(jié)合常規(guī)建模（草圖拉伸、旋轉(zhuǎn)等）完成工序模型的編制。

    4.創(chuàng)建完成的工藝

    按照工序的順序，從后往前的創(chuàng)建工序模型，并用“WAVE幾何鏈接器”一次鏈接，就創(chuàng)建了整本工藝的工序模型（圖7）。

圖7 基于設(shè)計(jì)模型整體工藝的工序建模

    整個工藝中并不是所有的工序都需要建立工序模型，一般只編制機(jī)加工序的模型。以圖6中件號為例，創(chuàng)建工序模型依次為：精銑端面→精銑小端→精銑大端→修工藝臺→半精銑小端→半精銑大端→銑工藝臺→銑六面（圖8）。

圖8 機(jī)加工序模型

    最后根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際需要，轉(zhuǎn)換為二維的工序圖表，或者直接生成三維工藝。如果設(shè)計(jì)模型發(fā)生更改，相應(yīng)的每道有關(guān)聯(lián)的工序都會跟著改動，節(jié)約了大量的工作時(shí)間。

四、基于工序模型進(jìn)行數(shù)控程序編制

    1.加工模型準(zhǔn)備

    以半精銑大端為例，那么在編程的時(shí)候零件就是半精銑大端的工序模型，毛坯則是其前工序銑工藝臺的工序模型。運(yùn)用WAVE技術(shù)導(dǎo)入工序模型創(chuàng)建之后自動在文件夾下生成的單個工序模型，使之幾何體鏈接，隨后再進(jìn)行程序的編制。

    2.數(shù)控程序編制和仿真

    選擇本工序?yàn)?ldquo;部件”，上工序?yàn)?ldquo;毛坯”，進(jìn)行數(shù)控程序編程。由于工序模型是完全基于設(shè)計(jì)模型的中差模型創(chuàng)建的，不需要為數(shù)控編程重新創(chuàng)建部件、毛坯模型，因此提高了數(shù)控程序編制的速度和準(zhǔn)確度（圖9），并且可結(jié)合VERICUT軟件進(jìn)行數(shù)控程序仿真。

圖9 程序刀軌仿真

    當(dāng)設(shè)計(jì)模型發(fā)生更改時(shí)，工序模型也會在保證原有余量和偏置方式不變的情況下隨著改動，而數(shù)控程序只需重新生成刀軌就可更新，不會向傳統(tǒng)編程那樣每個數(shù)控模型都需要重新修改后在重新進(jìn)行編程，因此基于工序模型的數(shù)控程序編制還節(jié)約了大量的程序修改時(shí)間。

五、結(jié)語

    隨著零件設(shè)計(jì)部門設(shè)計(jì)理念的改變，三維的MBD模型設(shè)計(jì)信息終將會取代以往的二維設(shè)計(jì)圖樣，利用NX 7.5同步建模和WAVE等技術(shù)，基于設(shè)計(jì)模型的快速工序建模編程，可以充分的利用現(xiàn)有設(shè)計(jì)資源，實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率的完成工藝和數(shù)控程序的編制，更能迎合即將推廣使用的三維工藝技術(shù)。除此之外，對于結(jié)構(gòu)類似的零件，運(yùn)用本技術(shù)，可以在只修改中差模型尺寸的情況下，迅速完成工序建模和數(shù)控程序編制。對于機(jī)械加工行業(yè)，只有快速、準(zhǔn)確地完成工藝和加工才能適應(yīng)如今新的市場形式。

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