基于特征的虚拟数控加工研究

王子兵

【摘 要】随着机械加工零部件的趋于复杂化和一体化，加工的工艺难度增大，对数控加工是一大挑战，如何来高可靠性、高效率、高精度的完成复杂工件的加工是一大难题。基于特征的数控加工是数控加工中的一个发展方向，可以很好的解决复杂工件加工的数字化和集成化要求。本文基于Pro/E软件，设计数据来源是机械零部件的制造模型，设计思想是基于NC特征的集成建模，来实现对机械零部件设计信息与NC特征信息的关联和引用，来实现虚拟数控加工，可以大幅提高机械零部件的制造效率和质量。

【关键词】特征 数控加工 虚拟制造

1 引言

数控技术是利用现代数字技术来对数控设备进行操作和机械加工的现代化加工技术。数控技术是现代化机械加工的关键，直接决定着国家和企业的竞争力。随着市场竞争的不断加剧，要求机械产品的设计周期越短越好，使得数控加工朝复合化和信息化方向发展，如何提高数控加工效率和质量一直是数控加工技术发展的最重要的内容。近年来，虚拟数控技术也在不断的发展，尤其是基于特征信息的虚拟数控加工技术。

随着机械加工零部件的趋于复杂化和一体化，加工的工艺难度增大，对数控加工是一大挑战，如何来高可靠性、高效率、高精度的完成复杂工件的加工是一大难题。这些新技术不断的发展，必将是向信息化、集成化的发展，可以大幅提高制造效率，和机械加工的精度和质量。基于特征的数控加工是数控加工中的一个发展方向，可以很好的解决复杂工件加工的数字化和集成化要求。如何来有效识别出复杂的机械工件的典型特征是数控加工的核心和基础，加工特征对于虚拟数控加工的工艺设计、数控程序的编辑以及后续的设计分析都是至关重要的。

2 虚拟数控加工整体设计

一般常见的数控加工工艺设计是设计人员根据产品的模型和机械零部件形状、尺寸和特征等要求按照设计人员的个人经验来出设计方案，工艺路线、工序和工步严重依赖设计人员的个人经验。传统的工艺设计无法满足高精尖机械产品的高精度和高质量的要求。必须要通过虚拟数控加工技术来解决这个问题。本文通过基于特征的方法来设计虚拟数控加工系统。

本文提出的虚拟数控加工工艺设计基于Pro/E软件，设计数据来源是机械零部件的制造模型，设计思想是基于NC特征的集成建模，来实现对机械零部件设计信息与NC特征信息的关联和引用。整体设计框架步骤：首选进行数控加工工艺设计，选择数控加工并载入机械零部件产品制造模型，系统读取模型的NC特征，然后将NC特征存储到NC特征列表中，根据NC特征列表建立NC工艺树并完成NC工艺的设计操作，然后将NC特征信息文件与NC工艺树的节点进行关联和引用，最后进行NC加工仿真播放和进行干涉碰撞检测步骤，这些操作完成后，则完成整个NC工艺设计。NC特征的识别和提取、NC特征的关联和引用、关于碰撞检测的数控加工仿真等关键步骤下文分别分节详述。

2.1NC特征的识别和提取

本虚拟数控加工设计首先是得到机械零部件的NC工艺模型的数据信息，首先将机械零部件的制造模型加载到Pro/E中，加载成功后开始进行NC特征的识别和提取工作，成功提取到NC特征后，直接全部存储到NC特征列表中供后续步骤直接调用。

2.2 NC特征的关联和引用

NC特征关键可以采用直接关联和间接关联。直接关联是将NC特征ID和特征类型保存到工艺节点中。间接关联是在识别提取过程中就将NC特征ID和特征类型等存储在工艺节点中。NC特征在成功识别和提取后，根据NC特征来对NC工艺进行编制操作，由于实际NC工艺编制中机械零部件的结构和特征非常复杂，如果每个NC特征单独编制则会造成设计效率低下的问题。为了避免这个问题，这里我们采用NC特征的关联和引用技术大幅提高设计效率和设计质量。通过NC特征将工艺中的每个工序和工步都关联到工艺节点中，工艺节点的修改则会直接自动关联到NC特征的任一工序和工步。

2.3 数控加工仿真

数控加工中，刀具轨迹仿真可以最大程度的减少工序校验和试切造成的昂贵成本问题，可以大幅缩短机械零部件的试制时间，提高数控加工的效率和大幅降低制造成本。基于NC特征的数控加工仿真十分重要，所以步骤设计非常关键，具有较高的使用效益。

3 结语

由于机械加工朝着越来越复杂的方向发展，传统的机械加工技术已经不能满足现代制造的要求。在机械数控机床加工中，刀具根据轨迹数据不同的旋转和高速运动，很容易与加工工件表面和数控机床的部件碰撞。本文针对以上存在的问题，提出利用基于NC特征的方法，基于NC特征的集成建模，对机械零部件设计信息与NC特征信息的关联和引用，来进行虚拟数控加工制造，减少复杂机械零部件数控加工中的人为干预，有利于制定更合理的数控加工设计方案，为数控加工提供高质高效的必要保障，提高数控加工的加工质量、加工精度和加工效率。

参考文献：

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