【正文】 模塊 34 毛坯 由于此模具比較簡(jiǎn)單，可以 由鑄造方法獲得毛坯。等高銑是沿零件橫截面輪廓進(jìn)行的一種仿形加工，切削條件比較一致，切削平穩(wěn)，工件表面的粗糙度情況也比較好。此外為了降低成本，分型面清根擬采 用鉗工手工清根。 36 4. 6 加工仿真 由于零件形狀復(fù)雜多變，且在道具軌跡生成過(guò)程中一般不考慮具體的機(jī)床結(jié)構(gòu)和工件裝夾方式，因 此所生成的零件程序斌不一定能夠適合實(shí)際加工情況。 在計(jì)算機(jī)上利用三維圖形技術(shù)對(duì)數(shù)控加工過(guò)程 進(jìn)行模擬仿真，可以快速、安全和有效地對(duì) NC 程序迅速地進(jìn)行修改，免除反復(fù)的試切過(guò)程，減低材料消耗和生產(chǎn)成本，提高工作效率。此外，通過(guò)虛擬加工過(guò)程仿真能夠提前發(fā)現(xiàn)機(jī)床各運(yùn)動(dòng)部件及刀具之間的干涉和碰撞，迅速確定干涉碰撞發(fā)生的位置和相應(yīng)的 NC 程序段，便于對(duì) NC程序進(jìn)行修改，從而大大提高實(shí)際加工的效率，進(jìn)而縮短生產(chǎn)周期。華爾街的金融風(fēng)暴，能源和原材料價(jià)格的上漲，人民幣升值，銀根緊縮，企業(yè)融資困難，出口退稅和加工貿(mào)易政策調(diào)整，致使中國(guó)勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，如玩具、服裝、鞋帽等等外貿(mào)企業(yè)相繼出現(xiàn)破產(chǎn)和倒閉現(xiàn)象。 可以看到不久的將來(lái)，模具和數(shù)控將不再是兩個(gè)單獨(dú)的概念，兩者的結(jié)合將為制作業(yè)帶來(lái)嶄新的時(shí)代。在這種情況下，企業(yè)要想擺脫困境，首先應(yīng)該做的事情就是提高產(chǎn)品的技術(shù)含量，打造屬于自己的品牌。這次危機(jī)致使美國(guó)消費(fèi)力下降，歐洲市場(chǎng)上也出現(xiàn)了消費(fèi)衰退，這對(duì)以歐美和日本為主要出口地的中國(guó)制造企業(yè)來(lái)說(shuō)，受到的打擊首當(dāng)其沖。 小結(jié) 利用 UGde CAD/CAM 模塊，一方面可以方便地實(shí)現(xiàn)復(fù)雜零件的多坐標(biāo)數(shù)控編程，生成高效、高精的 NC 程序。 實(shí)際 生產(chǎn)中可以用 “空運(yùn)行 ”和 “試切 ”的方法對(duì)零件程序進(jìn)行檢驗(yàn)。通過(guò)建立跟機(jī)床 /控制系統(tǒng)相匹配的兩個(gè)文件 ——時(shí)間處理文件（ Event Handler）和定義文件（ Definition file）， UG/Post可以完成從簡(jiǎn)單到任何復(fù)雜機(jī)床 /控制系統(tǒng)的后處理。由于該工件有曲面 和陡峭面，所以需要降低切削深度以減少型腔銑產(chǎn)生臺(tái)階對(duì)精加工帶來(lái)的影響。 粗加工 刀具： Ф16 端 銑刀 加工方法： 型腔銑、等高銑 切削深度： 加工余量：側(cè)面為 ，底面為 主軸轉(zhuǎn)速： 1200r/min 對(duì)于模具模塊的粗加工，一般采用型腔銑。 (6)提供泛用型后處理功能，產(chǎn)生各 NC 加工機(jī)床適用的 NC 程式。 (2)能直接在曲面及實(shí)體上加工。 在 UG 的發(fā)展過(guò)程中， CAM 一直是加工業(yè)者最可靠的工作伙伴。 UG/Drafting(UG 工程繪圖 ) UG 工程繪圖模塊提供了自動(dòng)視圖布置、剖視圖、各向視圖、局部放大圖、局部剖視圖、自動(dòng)、手工尺寸標(biāo)注、形位公差、粗糙度符合標(biāo)注、支持GB、標(biāo)準(zhǔn)漢字輸入、視 圖手工編輯、裝配圖剖視、爆炸圖、明細(xì)表自動(dòng)生成等工具。包括直紋面、掃描面、通過(guò)一組曲線的自由曲面、通過(guò)兩組類(lèi)正交曲線的自由曲面、曲線廣義掃掠、標(biāo)準(zhǔn)二次曲線方法放樣、等半徑和變半徑倒圓、廣義二次曲線倒圓、兩張及多張曲面間的光順橋接、動(dòng)態(tài)拉動(dòng)調(diào)整曲面、等距或不等距偏置、曲面裁減、編輯、點(diǎn)云生成、曲面編輯。 UG 功能模塊介紹 下面是幾個(gè)常用功能的介紹： UG/Gateway（ UG 入口） 這個(gè)模塊是 UG 的基本模塊，包括打開(kāi)、創(chuàng)建、存儲(chǔ)等文件操作；著色、消隱、縮放等視圖操作；視圖布局；圖層管理；繪圖及繪圖機(jī)隊(duì)列管理；空間漫游，可以定義漫游路徑，生成電影文件；表達(dá)式查詢(xún)；特征查詢(xún)；模型信息查詢(xún)、坐標(biāo)查詢(xún)、距離測(cè)量；曲線曲率分析；曲面光順?lè)治?；?shí)體物理 31 特性自動(dòng)計(jì)算；用于定義標(biāo)準(zhǔn)化零件族的電子表格功能；按可用 于互聯(lián)網(wǎng)主頁(yè)的圖片文件格式生成 UG 零件或裝配模型的圖片文件，這些格式包括：CGM、 VRML、 TIFF、 MPEG、 GIF 和 JPEG；輸入、輸出 CGM、 UG/Parasolid等幾何數(shù)據(jù)； Macro 宏命令自動(dòng)記錄、回放功能； User Tools 用戶自定義菜單功能，使用戶可 以快速訪問(wèn)其常用功能或二次開(kāi)發(fā)的功能。 （ 6）以 Parasolid 為實(shí)體建模核心，實(shí)體造型功能處于領(lǐng)先地位。 （ 4）曲面設(shè)計(jì)采用非均勻有理 B 樣條作基礎(chǔ)，可用多種方法生成復(fù)雜的曲面，特別適合于汽車(chē)外形設(shè)計(jì)、汽輪機(jī)葉片設(shè)計(jì)等復(fù)雜曲面造型。另外它所提供的二次開(kāi)發(fā)語(yǔ)言 UG/OPen GRIP， UG/open API 簡(jiǎn)單易學(xué)，實(shí)現(xiàn)功能多，便于用戶開(kāi)發(fā)專(zhuān)用CAD 系統(tǒng)。多年來(lái)， UGS 一直在支持美國(guó)通用汽車(chē)公司實(shí)施目前全球最大的虛擬產(chǎn)品開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，同時(shí) Unigraphics 也是日本著名汽車(chē)零部件制造商 DENSO 公司的計(jì)算機(jī)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，并在全球汽車(chē)行業(yè)得到了很大的應(yīng)用，如 Navistar、底特律柴油機(jī)廠、 Winnebago 和 Robert Bosch AG 等。其主要的 CAD 產(chǎn)品是 UG。 29 第三章 Unigraphics(簡(jiǎn)稱(chēng) UG)軟件介紹 模具是目前應(yīng)用 CAD/CAM 最普遍和最先進(jìn)的行業(yè)之一。在承受載荷 W 時(shí)，油腔 C 、 D 間隙減小，壓力增大；油腔 A 、 B 間隙增大，壓力減小，從而產(chǎn)生一個(gè)向上的力，以平衡載荷 W 。 28 圖 217 靜壓導(dǎo)軌的工作原理圖 1 、 4 —濾油器； 2 —油泵； 3 —溢流閥； 5 —節(jié)流器； 6 —運(yùn)動(dòng)部件； 7 —固定部件； 8 —油箱 開(kāi)式靜壓導(dǎo)軌只能承受垂直方向的負(fù)載，承受顛覆力矩的能力差。 開(kāi)式靜壓導(dǎo)軌的工作原理如圖 217（ a） 所示。 *能長(zhǎng)時(shí)間保持高精度。當(dāng)滑塊沿導(dǎo)軌體運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾珠在導(dǎo)軌體和滑塊之間的圓弧直槽內(nèi)滾動(dòng)，并通過(guò)端蓋內(nèi)的滾道從工作負(fù)載區(qū)到非工作負(fù)載區(qū)，然后再滾動(dòng)回工數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)作負(fù)載區(qū)，不斷循環(huán)，從而把導(dǎo)軌體和滑塊之間的移動(dòng)，變成了滾珠的滾動(dòng)。滾動(dòng)導(dǎo)軌塊的特點(diǎn)是剛度高，承載能力大，便于拆裝。 （ 1） 滾動(dòng)導(dǎo)軌塊 滾動(dòng)導(dǎo)軌 塊是一種滾動(dòng)體作循環(huán)運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)導(dǎo)軌，其結(jié)構(gòu)如圖 215 所示 。涂層面的厚度及導(dǎo)軌面與其他表面的相對(duì)位置精度可借助 等高塊或?qū)Ｓ脢A具保證。然后，與塑料導(dǎo)軌相配的金屬導(dǎo)軌面 （ 或模具 ） 用溶劑清洗后涂上一薄層硅油或?qū)Ｓ妹撃?，以防與耐磨涂層粘接。它有良好的可加工性，可經(jīng)車(chē)、銑、刨、鉆、磨削和刮削加工；也有良好的摩擦特性和耐磨性，而且抗壓強(qiáng)度比聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶要高，固化時(shí)體積不收縮，尺寸穩(wěn)定。首先，將導(dǎo)軌粘貼面加工至表面粗糙度為 ~ 的表面，為了對(duì)軟帶起定位作用，導(dǎo)軌粘貼面應(yīng)加工成 ~ 深的凹槽，如圖 213 所示。此外，塑料質(zhì)地較軟，即便嵌入金屬碎屑、灰塵等，也不致?lián)p傷金屬導(dǎo)軌面和軟帶本身，可延長(zhǎng)導(dǎo)軌副的使用壽命。這種軟帶有以下特點(diǎn)： （ 1） 摩擦特性好 圖 212 為廣州機(jī)床研究所對(duì)三種不同摩擦副試驗(yàn)測(cè)得的摩擦速度曲線，圖中 TurciteB 和 TSF 分別是美國(guó)霞板 （ SHAMBAN） 公司和廣州機(jī)床研究所生產(chǎn)的聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶。塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌常用在導(dǎo)軌副的運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌上，與之相配的金屬導(dǎo)軌為鑄鐵或鋼質(zhì)。機(jī)床的加工精度和使用壽命很大程度上取決于機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量，而對(duì)數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)軌則有更高的要求，如：高速進(jìn)給時(shí)不振動(dòng)， 低速進(jìn) 給時(shí)不爬行；有高的靈敏度，能在重載下長(zhǎng)期連續(xù)工作；耐磨性要高，精度保持性要好等。所謂強(qiáng)制冷卻，就是利用冷卻裝置對(duì)潤(rùn)滑油或冷卻液進(jìn)行冷卻，然后將潤(rùn)滑油送至摩擦副潤(rùn)滑或?qū)⒗鋮s液送 至切削部位冷卻。在機(jī)床布局時(shí)，應(yīng)考慮使排屑通暢，應(yīng)設(shè)置自動(dòng)排屑裝置以隨時(shí)將切屑排到機(jī)床外，同時(shí)應(yīng)在工作臺(tái)或?qū)к壣显O(shè)置隔熱防護(hù)罩，使數(shù)控技術(shù)切屑的熱量隔離在機(jī)床外。這種方法是在加工滾珠絲杠時(shí)，使螺距略小于名義值，裝配時(shí)對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，即使其螺距值達(dá)到名義值，當(dāng)絲杠工作受熱，絲杠中的拉應(yīng)力補(bǔ)償了熱應(yīng)力，從而 減小熱 伸長(zhǎng)。最典型的實(shí)例是許多臥式加工中心所采用的框式雙立柱結(jié)構(gòu)，主軸箱嵌入框式立柱內(nèi) （ 見(jiàn)圖 29） ，且以立柱左、右導(dǎo)軌兩內(nèi) 側(cè)定位，在熱變形時(shí)，主軸中心在水平方向的位置保持不變，從而減小了熱變形的影響。 數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn) 給速度 遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)機(jī)床，并且大切削用量產(chǎn)生的熾熱切屑也多，故發(fā)熱遠(yuǎn)較傳統(tǒng)機(jī)床嚴(yán)重，而熱變形對(duì)加工精度的影響往往難以由操作者修正，因此對(duì)如何減小機(jī)床的熱變形應(yīng)予以特別重視。機(jī)床在工作時(shí)，有許多部件和部位會(huì)產(chǎn)生大量熱量，如電機(jī)、滾動(dòng)軸承、切屑及刀具與工件的切削部位、液壓 21 系統(tǒng)等。WEBER） 公司為 HYOP80 NC W 型加工中心制成了丙烯酸樹(shù)脂混凝土床身，其動(dòng)剛度比鑄鐵件的高 6 倍。采用阻尼涂層，既可不改變?cè)O(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和剛度，又能獲得較高的阻尼比，其阻尼比 ξ 值可達(dá) ~ 。 基礎(chǔ)件內(nèi)腔充填泥芯、混凝土等阻尼材料 圖 28 兩種車(chē)床床身的動(dòng)態(tài)特性比較 在基礎(chǔ)件內(nèi)腔充填泥芯、混凝土，振動(dòng)時(shí)可利用相對(duì)摩擦來(lái)耗散振動(dòng)能量，從而提高結(jié)構(gòu)的阻尼特性。提高靜剛度的措施已在前面有詳細(xì)的介紹。 高速切削是產(chǎn)生動(dòng)態(tài)力的直接因素，強(qiáng)力切削也意味著切削寬度大。機(jī)床結(jié)構(gòu)抵抗強(qiáng)迫振動(dòng)的能力可以用動(dòng)剛度大小來(lái)表示。機(jī)床加工時(shí)可能產(chǎn)生兩種形式的振動(dòng)：強(qiáng)迫振動(dòng)和自激振動(dòng)。這是因?yàn)閮煞N床身的筋板布置不同，鋼板焊接結(jié)構(gòu)容易采第五章數(shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與傳動(dòng)用最有利于提高剛度的筋板布置形式，能充分發(fā)揮壁板和筋板的承載及抵抗變形的作用；焊接結(jié)構(gòu)還無(wú)需鑄造結(jié)構(gòu)所需的出砂口，有可能將基礎(chǔ)件做成完全封閉的箱形結(jié)構(gòu)。 18 采用鋼板 焊接 結(jié)構(gòu) 長(zhǎng)期以來(lái)，機(jī)床基礎(chǔ)件主要采用 鑄鐵 件。如機(jī)床的導(dǎo)軌常采用人工鏟刮 工藝 作為最終的精加工工序，通過(guò)刮 研 ，可以增加單位面積上的接觸點(diǎn)，并使接觸點(diǎn)分布均勻，從而增加 導(dǎo)軌副結(jié)合面的實(shí)際接觸面積，提高接觸剛度。 為補(bǔ)償主軸箱自重的影響，也可以用加平衡重塊或其他平衡力的方法，抵消部分直接作用于橫梁上的自重，從而減小橫梁因主軸箱自重引起的彎曲變形 （ 圖 27（ b）） 。 圖 26 臥式鏜銑床與臥式加工中心的結(jié)構(gòu)布局比較 補(bǔ)償有關(guān)零、部件的靜力變形 在外力的作用下，機(jī)床的變形是不可避免的，如果能采取 措施 使變形對(duì)加工精度的影響減小，其結(jié)果相當(dāng)于提高了機(jī)床的剛度。 圖 25 所示為傳統(tǒng)的車(chē)床床身布局 （ 見(jiàn)圖 25（ a）） 與數(shù)控車(chē) 床床身布局 （ 見(jiàn)圖 25（ b）） 的受力狀況的分析比較。為了加強(qiáng)導(dǎo)軌連接的局部剛度，采用兩條成 Y 形的斜筋支撐導(dǎo)軌。由于該立柱承受彎扭組合載荷，故截面采用接近正方形的封閉外形 ， 為了進(jìn)一步提高抗彎、抗扭剛度 ， 內(nèi)部采用了斜方雙層壁 （ 相當(dāng)于斜縱向筋板 ） 和對(duì)角線交叉筋板。 因而這種結(jié)構(gòu)具有很高的剛度 。 這種傾斜布置的結(jié)構(gòu)為數(shù)控 車(chē)床 所普遍采用。 合理 設(shè)計(jì)基礎(chǔ)件的截面形狀和 尺寸 ，采用合理的筋板結(jié)構(gòu) 機(jī)床在外力的作用下 ， 各基礎(chǔ)件將承受彎曲和扭轉(zhuǎn)載荷 ， 其彎曲和扭轉(zhuǎn)變形的大小則取決于基礎(chǔ)件的截面抗彎和抗扭慣性矩 ， 抗彎 、 抗扭慣性矩大 ， 變形則小 ， 剛度就高 。機(jī)床的各部件在這些力的作用下將產(chǎn)生變形，如各 基礎(chǔ) 件的 彎曲 和扭轉(zhuǎn)變形，支承構(gòu)件的局部變形，固定連接面和運(yùn)動(dòng)嚙合面的接觸變形等。數(shù)控 技術(shù) 、伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)的 發(fā)展 及在機(jī)床上的 應(yīng)用 ，為數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化、高精度、高效率提供了可能性，但要將可能性變成現(xiàn)實(shí)，則必須要求數(shù)控機(jī)床的 機(jī)械 結(jié)構(gòu) 具有優(yōu)良的 特性 才能保證。近 來(lái) 由 于 商品之 外觀越益多樣化 、 活潑化 ，造成模具加工程式 日趨困難 不易制作。 為 了要以最短時(shí)間制造最佳模組， 自動(dòng)化設(shè)備 之購(gòu)置 及 應(yīng)用 必須作最 適當(dāng) 搭配，以 發(fā)揮整體 提升效益。但是我們負(fù)擔(dān)不起晝夜不停的人工操作，即便是我們想這樣做也不行，因?yàn)槲覀冸y以找到足夠的合格工人。公司只運(yùn)行一個(gè) “有人值守 ”的班次，自動(dòng)化使得機(jī)床能夠連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn) : 每周 7 天，晝夜不停。德國(guó) DMG 公司展出 DMUVoution 系列加工中心，可在一次裝夾下 5 面加工和 5 軸聯(lián)動(dòng)加工，可由 CNC 系統(tǒng)控制或 CAD/CAM 直接或間接控制。 復(fù)合化發(fā)展新趨勢(shì) 。 由于計(jì)算機(jī)硬件的標(biāo)準(zhǔn)化和模塊化，以及軟件模塊化，開(kāi)放化技術(shù)的日益成熟，數(shù)控技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入開(kāi)放化的階段。 精密化加工發(fā)展新趨勢(shì) 。 隨著數(shù)控系統(tǒng)核心處理器性能的進(jìn)步，目前高速加工中 心進(jìn)給速度最高可達(dá) 80m/min，空運(yùn)行速度可達(dá) 100m/min 左右。 還要指出的是，雖然國(guó)外早已改稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控（即 CNC）了，而我國(guó)仍習(xí)慣稱(chēng)數(shù)控（ NC）。 到了 1990 年， PC 機(jī)（個(gè)人計(jì)算機(jī)）的性能已發(fā)展到很高的階段，可以滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求。這是因?yàn)樾⌒陀?jì)算機(jī)功能太強(qiáng)，控制一臺(tái)機(jī)床能力有富裕（故當(dāng)時(shí)曾用于控制多臺(tái)機(jī)床，稱(chēng)之為群控），不如采用微處理器經(jīng)濟(jì)合理。 到 1970 年，通用小型計(jì)算機(jī)業(yè)已出現(xiàn)并成批生產(chǎn)。由于采用計(jì)算機(jī)替代原先用硬件邏輯電路組成的數(shù)控裝置，使輸入操作指令的存貯、處理、運(yùn)算、邏輯判斷等各種控制機(jī)能的實(shí)現(xiàn)，均可通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成，處理生成的微觀指令傳送給 伺服驅(qū)動(dòng) 裝置驅(qū)動(dòng)電機(jī)或液壓執(zhí)行元件帶動(dòng)設(shè)備運(yùn)