王騰嶠 司偉 劉俊平 高明明

摘 要：在袖珍型型面精拉刀工裝的設(shè)計(jì)中，容屑系數(shù)與拉刀強(qiáng)度二者是對(duì)立統(tǒng)一的兩個(gè)參數(shù)，如何做到協(xié)調(diào)一致，依靠單一的二維設(shè)計(jì)是需要相當(dāng)復(fù)雜的計(jì)算。同時(shí)，隨著先進(jìn)加工技術(shù)的不斷應(yīng)用，拉刀工裝數(shù)控化全程無(wú)干預(yù)制造技術(shù)逐漸引起更多的關(guān)注?；赨G的拉刀工裝參數(shù)化三維模型建立，不僅為拉刀受力分析提供了模型支持，還為拉刀數(shù)控化制造提供了模型基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：UG；拉刀；參數(shù)；三維模型

中圖分類號(hào)：TG715 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

0 引言

隨著航空發(fā)動(dòng)機(jī)新機(jī)的不斷研制，盤類零件榫槽結(jié)構(gòu)差異性越來(lái)越大，部分零件的榫槽結(jié)構(gòu)有向袖珍型發(fā)展的趨勢(shì)。伴隨著高速拉床在航空發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤榫槽加工中的應(yīng)用，拉刀工裝的工作條件日趨惡劣。這對(duì)拉刀工裝的設(shè)計(jì)有了更加嚴(yán)苛的要求，同時(shí)，也推動(dòng)了拉刀工裝三維模型建立的發(fā)展進(jìn)程。研究拉刀工裝的UG參數(shù)化三維模型建立過(guò)程，明確拉刀各參數(shù)間的相互關(guān)系，為保證拉刀強(qiáng)度提供模型支持，為拉刀數(shù)控化全程無(wú)干預(yù)制造技術(shù)提供模型基礎(chǔ)。因此，采用UG對(duì)拉刀工裝進(jìn)行了參數(shù)化三維模型建立。

運(yùn)用UG，對(duì)拉刀工裝進(jìn)行參數(shù)化三維模型建立，可用于分析拉刀強(qiáng)度，也可用于拉刀數(shù)控化制造。

1 拉刀型面草圖建立

步驟一：打開UG軟件，新建模型文件；

步驟二：點(diǎn)擊“插入”按鈕，選擇“任務(wù)環(huán)境中的草圖”；在草圖環(huán)境中，按照航空發(fā)動(dòng)機(jī)輪盤零件的榫槽理論尺寸繪制截線，根據(jù)輪廓形位公差偏置截線，獲得輪盤榫槽的最小實(shí)體尺寸線。由于被加工零件材料為高溫合金，其拉削回彈量較小，故在拉刀設(shè)計(jì)時(shí)，以最小實(shí)體尺寸作為型面精拉刀定型齒尺寸。

結(jié)合拉床結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，繪制拉刀刀體截線，本文以HOFFMAN拉床為研究對(duì)象，其刀體尺寸為30mm×25mm，左側(cè)為壓緊槽，右側(cè)為空刀槽，利用尺寸約束和幾何約束保證截線完全約束，進(jìn)而建立拉刀型面草圖，如圖1所示。

2 拉刀刀長(zhǎng)及輔助特征的建立

步驟一：利用“拉伸”命令，根據(jù)初始給定齒距T，齒數(shù)n，計(jì)算刀長(zhǎng)L=T×n，向上取5的倍數(shù)，選取截線拉伸，得到拉刀刀長(zhǎng)三維模型；

步驟二：利用“倒角”命令，將刀體底面四棱面倒1×45°倒角；

步驟三：利用“孔”命令，在拉刀空刀面打懸掛孔Φ6孔，利用尺寸約束控制圓心位置。

3 拉刀前角溝槽的建立

步驟一：在拉刀型面草圖中，建立初始拉刀前角溝槽方向直線，利用幾何約束與角度約束，保證直線與截線相切，初始角度與榫槽理論截線工作線一致，如圖1所示。

步驟二：點(diǎn)擊“插入”按鈕，選擇“任務(wù)環(huán)境中的草圖”。在“草圖平面”中選擇“創(chuàng)建平面”，選擇步驟一中建立的直線，默認(rèn)垂直該直線建立平面，在“草圖原點(diǎn)”中“指定點(diǎn)”選擇“交點(diǎn)”，選擇直線與型面截線，點(diǎn)擊“確定”，進(jìn)入草圖環(huán)境界面。

步驟三：在草圖環(huán)境中建立拉刀前角溝槽截線。利用尺寸約束，控制前角角度、齒背角度、齒深，并模擬前角溝槽拉刀磨精加工砂輪截面，約束砂輪半徑，進(jìn)而建立出拉刀前角溝槽截線。

步驟四：模擬拉刀前角溝槽拉刀磨精加工路徑。利用“拉伸”命令，根據(jù)初始給定拉伸長(zhǎng)度，選取拉刀前角溝槽截線，得到拉伸體；利用“投影曲線”命令，將拉刀前角溝槽截線投影在拉伸體端面，再利用“回轉(zhuǎn)”命令，根據(jù)初始回轉(zhuǎn)角度，選取投影后截線，與拉伸體求和。即可得到拉刀前角溝槽拉刀磨精加工路徑三維體；

步驟五：拉刀所有前角溝槽拉刀磨精加工路徑的建立。利用“鏡像特征”命令，將步驟四中建立的三維體對(duì)于刀體中心面鏡像，得到兩側(cè)拉刀前角溝槽拉刀磨精加工路徑三維體；在“插入”—“關(guān)聯(lián)復(fù)制”中選擇“生成實(shí)例幾何特征”，在“類型”中選擇“平移”，“選擇對(duì)象”點(diǎn)擊選取兩側(cè)三維體，“制定矢量”選取平移方向，在“距離”中輸入齒距T，“副本數(shù)”中輸入齒數(shù)n，點(diǎn)擊“確定”，即得到拉刀所有前角溝槽拉刀磨精加工路徑三維體；

步驟六：拉刀前角溝槽的建立。利用“求差”命令，在“目標(biāo)選擇體”中選擇拉刀刀長(zhǎng)三維體，在“刀具選擇體”中選擇步驟五生成的所有拉刀前角溝槽拉刀磨精加工加工路徑三維體，點(diǎn)擊“確定”。進(jìn)而建立了拉刀前角溝槽，最終生成拉刀UG參數(shù)化三維模型，如圖2所示。

4 拉刀UG參數(shù)化三維模型的改變

通過(guò)調(diào)整榫槽理論截線與輪廓形位公差，調(diào)整拉刀型面截線；通過(guò)調(diào)整拉刀前角溝槽方向直線調(diào)整拉刀前角溝槽角度；通過(guò)調(diào)整前角溝槽截線參數(shù)，包括齒深、前角角度、齒背角度，調(diào)整前角溝槽角度；通過(guò)調(diào)整 “生成實(shí)例幾何特征”中“距離”與“副本數(shù)”，調(diào)整拉刀齒距與齒數(shù)，注意同步調(diào)整拉刀刀長(zhǎng)三維模型。這樣就通過(guò)拉刀參數(shù)的改變同步做到三維模型的改變。

結(jié)語(yǔ)

本文主要研究了拉刀工裝基于UG的參數(shù)化三維模型的建立過(guò)程，以HOFFMAN拉床為研究對(duì)象，以某型號(hào)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤榫槽加工用拉刀為研究載體，完成了基于UG的拉刀工裝參數(shù)三維模型建立。旨在通過(guò)模型的建立，為拉削過(guò)程中拉刀的受力分析提供模型支持，也為工廠拉刀數(shù)控化全程無(wú)干預(yù)制造提供模型基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]高翔.航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤榫槽拉刀快速設(shè)計(jì)系統(tǒng)研究與開發(fā)[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2016.

[2]黃翔，李迎光.UG應(yīng)用開發(fā)教程與實(shí)例精解[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008：5-8.