基于UGNX8.0的复杂曲面三维建模及数控加工

    目前，国内外的制造领域中数控加工技术日趋普及。对于一般零件的加工方法往往还是先用二维设计软件进行基于2D 的平面图零件设计，然后由工艺人员、程序员直接以G 代码进行NC 手工编程。这种方法适用于一般简单零件的平面加工、直线加工、回转体加工及点位加工，其程序简洁，编程方便简单，但对于一些复杂形状的曲线曲面类工件，其难以完成，并不适用。

    为解决手工编程的弊端，产生了自动编程方法，其中图形交互式编程方法是一种先进的自动编程技术，是自动编程软件的发展方向[2]。图形交互式编程方法与APT 语言编程相比较，更为直观、具体、简便和便于检查，更加便于工程人员学习和掌握，编程速度更快、效率更高、准确性更好，依靠相关的CAD/CAM 软件平台，在一般通用计算机上即可实现。

    数控编程与加工技术是目前CAD/CAM 系统中最能明显发挥效益的环节之一，其在实现设计加工自动化、提高加工精度和加工质量、缩短产品研制周期等方面发挥着重要作用，在航空工业、汽车工业等领域有着大量的应用。NX 是当今工程领域中主流的CAD/CAM/CAE 软件系统，应用NX 能实现机械设计和制造集成化，大大缩短产品的开发设计周期，节省大量的材料、资料和人力，给机械设计和加工带来了革命性的变化[3]。

    本文以灯罩这一复杂曲面（图1）为例，详细介绍了NX8.0 在三维建模和三轴数控铣加工中的应用情况。

    1 灯罩三维建模过程

    （1）利用NX 工具中的表达式功能，输入灯罩下部的波浪线曲线方程，如图2 所示。

    图1 灯罩实体

    图2 表达式

    （2）利用规律曲线，生成波浪线，同时绘制一整圆，直径80 mm，距离波浪高度90 mm，如图3 所示。

    （3）利用自由曲面造型功能，做出如图4所示的灯罩片体，利用片体增厚功能，沿片体外法线方向，参数设置为10 mm，即可生成如图1 所示的灯罩实体。

    图3 曲线图                   图4 灯罩片体

    2 灯罩腔体数控加工

    在NX CAM 中，适用于三轴数控加工的主要加工类型有平面铣、轮廓铣和点位加工。本加工根据灯罩零件特点，主要采用型腔铣、固定轴曲面铣及曲线驱动铣等加工方法。本文主要是为了说明NX在CAD/CAM中的应用情况，假定使用灯罩腔体的工件材料为尼龙。在确定选用刀具的最小直径时，首先使用NX 的测量功能，测出该灯罩曲面的最小半径为1.15 mm，故设计本案例的加工工艺方案如表1 所示。