摘要：针对风机叶轮加工过程在UG NX软件进行模拟，同时进行图形交互式编程和仿真，生成了数控代码，试切效果良好。

　　关键词：UG;三元叶轮;

　　风机是石油、矿山开采中普遍应用的关键设备，叶轮是其核心部件。叶轮加工过程比较复杂，包括锻造、热处理工艺及车铣等加工工艺。叶轮原始程序由专用软件来完成的。专用软件具有编程效率高，程序稳定可靠等优势。但是，专门软件加工仿真效果不好，对刀长和刀柄不能给出合理的要求。在切削领域有句话叫做“一寸长一分弱，一寸短一分强”——刀具长度长将影响加工效率，刀具长度短会引起干涉。刀柄的粗细将决定是否干涉，所以刀长和刀柄直径在加工前都应确定。同时，外协扩散加工时，外协厂家的设备状况千差万别，而专用软件提供的后置处理种类有限，不能全部满足加工需求。

　　UG NX软件是美国UGS公司开发的CAD/CAM/CAE一体化的通用三维软件，在加工行业应用广泛，尤其是5轴模块加工复杂零件，在业界公认其功能强大。NX软件具有很强的程序仿真模拟功能，能够模拟刀具刀柄甚至机床模拟加工。NX软件的后置处理是开放的后置，编辑方便灵活，适用于各种5轴结构的机床和控制系统。所以我们探讨由专门软件生成刀位文件，由UG仿真模拟刀具确定刀长和夹头直径，由UG后置输出适合机床加工的数控程序的全过程。

　　1叶轮建模

　　使用UG导入专用软件生成的刀位文件的过程，UG工具菜单下有个CLSF命令可以直接导入刀位文件，CLSF的英文是cutter location source file，也就是常说的APT文件。

　　专门叶轮软件可以输出APT文件，而且内容格式无需改动，仅仅加上后缀“CLS”就可以被UG识别。导入后的文件作为一个操作，需要配上相应规格的刀具和毛坯几何体就可以模拟了。以三元叶轮为例，如图1所示。

　　图1导入后的零件模型

　　2刀具设计的过程

　　刀具的选择原则是尽可能选用直径较大的刀具，原因是大直径的刀具能够一刀切除较多的毛坯，而且直径大，刚性好，切削效率高。刀具规格的在专门叶轮软件中计算通过后确定。在UG中主要确定夹持长度和刀柄的尺寸。

　　首先建立刀具，按已知给出直径、半倾角、刃数，刀具长度可以大约给定，然后建立刀柄。刀柄直径根据库存现场情况选择刚性好的现有规格直径和圆角半径输入，使用REPLY回放刀轨，可以方便的看出明显的干涉或者刀具过长。如图2。

　　图2 刀具轨迹模拟

　　反复调整刀具长度，然后模拟，使刀具长度最短。最后一个轮毂面加工时的模拟效果图，如图3所示。

　　图3轮毂面加工仿真结果

　　3机床模拟

　　如果熟悉机床的结构，也可以方便的创建机床和夹具进行机床模拟，确定是否有机床夹具的干涉。如图4所示。

　　图4机床模拟

　　4编制符合机床要求的后置处理的过程，最后生成机床能够识别的程序文件。

　　UGNX有开放的后处理工具，可以方便的定制任何复杂结构机床和控制系统的后处理文件，尤其是5轴机床，简单设置后即可生成需要的数控代码。图5是post builder的界面。

　　图5 post builder界面

　　从图上可以看出，只要设置了输出单位，选择机床的结构，选择机床应用的控制系统模板，就可以得到一个5轴后置处理。再进入具体的参数设置界面后，稍作修改，即可应用，非常简便。输出的部分程序开头结构如下：

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　　;created by: Administrator

　　;DATE: Wed Jul 16 12:57:50 2008

　　;Current work part: G:\Workdata\Project_OuterMach\shengu\274G130\274G130-title.prt

　　;Current post: C600U

　　;------------------------------------------

　　N0003 G17 G94 G90 G71

　　N0005 G54

　　N0007 G642

　　N0009 R2=11

　　N0011 R3=360/R2

　　N0013 AGAIN:R4=R0*R3

　　N0015 TRANS C=R4

　　N0017 ;TOOL NAME:BM12 tool diameter:12.00 TOOL RADIUS:6.00 TOOL TAPER:3.00

　　N0019 T01 M06

　　N0021 (REMARK 274atp.r01)

　　N0023 (PARTNO Roughing)

　　N0025 S0 M03

　　N0027 G01 X-38.682 Y-64.101 Z157.55 A-77.026 C-38.988 M08 F2500.

　　N0029 X-38.682 Y-64.101 Z127.367 A-77.026 C-38.988

　　N0031 (REMARK DEPTH 1- 5 A -BR BEGIN SLOT 1- 1)

　　N0033 X-38.682 Y-64.101 Z119.367 A-77.026 C-38.988 F75.

　　N0035 X-38.944 Y-61.683 Z119.731 A-76.387 C-38.953

　　部分代码和实际切削效果照片如图6。

　　如图6部分代码和实际切削效果图

　　经过实际机床切削和检查，加工效果良好，效率有所提高。

　　参考文献：

　　[1] 张华.钢塑共挤模具关键零部件的数控加工编程与仿真. 模具制造技术, 2009.7

　　[2]刘爱军.矿用风机叶轮加工过程资源环境属性分析.制造技术与机床，2009.7

　　[3]叶南海.UG数控编程实例与技巧.北京：国防工业出版社，2005.7

　　[4]范智广等.大直径三元叶轮加工工艺的改进.风机技术，2008.4