NX软件在农机产品中的应用

2022-09-10

UG NX以其强大的设计和加工功能, 可以支持目前市场上销售的不同厂家的所有工作站及微机平台, 广泛应用于通用机械、模具、汽车及航空航天领域, 被很多世界著名公司选定为企业计算机辅助设计、分析、制造的标准。

UG NX软件的主要功能模块有:计算机辅助设计模块 (CAD) 、计算机辅助工程模块 (CAE) 、计算机辅助制造模块 (CAM) 、钣金模块 (Sheet Metal) 、二次开发编程工具 (Programming) 、数据交换模块 (Translator) 、信息管理模块 (IMAN) 等。

1 NX软件应用到农机产品的主要步骤

1.1 零件的设计

首先进入UGNX软件的CAD模块, 该模块最主要的特点是将基于约束的特征建模和显示几何建模集成在一起的称为复合建模的模块, 可以在基于特征的环境下发挥传统实体、曲面和线框造型的长处。包括特征建模 (Feature Modeling) 、自由形状建模 (Freeform Feature Modeling) 、用户自定义特征 (User Defined Feature) 和制图模块 (Drafting) 。

某农机产品某零件 (如图1) 表面为不规则曲面构成, 很难绘出工程图, 通过本模块功能, 顺利完成零件造型 (如图2) , 并绘出工程图, 具体步骤如下:

(1) 定义基准面, 进入草图, 绘出关键曲线, 并添加约束;

(2) 通过网格曲面造型生成单独的小曲面, 然后用曲面缝合功能将曲面缝合;

(3) 通过曲面加厚功能, 使之成为实体;

(4) 在曲面上打孔并定位, 完成造型;

(5) 完成其它零件设计。

本零件设计完成后, 可将多个零件的三维模型进行模拟装配 (如图3) , 模拟装配可直接在该零件上直接装配, 也可以新建装配文件, 然后调入各零件, 依据装配关系进行装配。具体步骤如下:

(1) 新建装配文件, 或者直接进入装配模块, 点击开始/装配, 装配菜单自动调入;

(2) 调入所建立零件实体模型;

(3) 通过装配关系如同轴关系等建立装配文件。

装配模型与零件模型相关:如果装配模型中的某一零件作了修改, 其零件模型也随之自动地作相应修改;同样, 当某一零件作了修改, 装配模型也自动修改尺寸。从而大大缩短产品的设计和加工周期, 提高产品设计的准确性。

1.2 零件的展开

该产品某些零件需要在钣金零件模块进行设计, 通过建立平板、弯板、轮廓弯板等钣金设计特征建立钣金件模型, 为便于加工, 要将其转化为展开图, 以确定所需板料大小以及板料的形状等。在传统的钣金零件展开时, 都通过人工凭经验计算获得。这样做有3个缺点: (1) 工作量大, 展开过程繁琐。 (2) 效率低, 在展开时对于一般工程师而言易产生错误。 (3) 精度低, 大部分展开凭经验获得, 造成物料和人工的大量粮费。在UG NX中利用其钣金模块UG/Sheet Metal Design的自动展开功能, 可完成钣金零件的自动展开。对于展开后板料的形状和大小, 均可通过自动计算获得 (参见图4) 。

1.3 零件工程图的输出

通过点击开始, 进入工程制图模块, 利用UG/Drafting模块强大的绘制二维视图功能可以方便、快捷、准确地绘制出各种需要的工序图 (参见图5) , 方便后续工序的制作和检验。由于UG的单一数据库, 二维工程图与三维实体模型是完全关联的, 如零件造型有改动, 二维视图也自动发生相应的变化, 因此大大提高了二维图纸的准确性和出图效率。具体绘出步骤如下:

(1) 导入零件图或装配图。

(2) 选择主平面方向, 选择主视图、侧视图、俯视图等。

(3) 自动生成三视图手动绘出明细栏等。

(4) 手动添加零件尺寸、视图框、其他视图等。

1.4 零件的CAE分析

以上产品属于外盖, 不承受外力, 因此不必分析其受力情况, 但对某些关键零件需要进行有限元分析, 以确定其性能是否能满足使用需求, 具体操作步骤如下:

(1) 首先进入高级仿真模块, 新建有限元模型和仿真模型, 确定仿真类型。

(2) 简化模型, 定义材料、属性, 划分网格;本件产品定义材料为steel (钢材) , 也可以自定义材料, 输入材料物理属性值, 如密度、泊松比等。

(3) 定义载荷和约束;产品左端半圆弧固定, 右端孔受轴承力, 方向大小如下 (见图6) 。

(4) 求解运算, 查看结果。

结果可显示出该零件的位移、应力、应变情况, 并根据以上结果进一步作疲劳分析, 分析产品的耐久性等。

从图7中我们可以看到, 单元的最大应力为10.087Mpa, 小于材料的屈服极限。此时还可对该零件进一步优化结构, 减小零件尺寸。

1.5 零件的数控加工

UG/Manufacturing模块提供了完备的编程手段供编程人员选用。其中包括二轴至五轴数控铣削、二轴至四轴数控线切割、三轴数控电火花加工、转塔式多工位冲压等多种加工手段。编程人员可以根据需要进行数控编程, 利用UG的加工仿真模块可以对编制的程序进行加工仿真, 若加工效果不理想, 可以及时纠正, 从而获得最理想的加工效果。操作步骤如下:

(1) 在建模模块中, 新建零件父模型, 用其父模型进行加工仿真, 建立毛胚模型。

(2) 进入加工模块, 定义加工类型 (铣削、线切割、电火花加工) , 加工方法 (粗加工、半精加工、精加工) 、刀生成刀位程序, 动画 (图8) 显示加工仿真结果。

(3) 具、工作坐标等。

利用相应的后置处理文件, 把刀位文件转化成机床能够识别的NC代码程序, 通过串行接口输入到相应的数控机床, 进行零件的数控加工。