基于UG的拉刀工装参数化三维模型建立

王腾峤 司伟 刘俊平 高明明

摘 要：在袖珍型型面精拉刀工装的设计中，容屑系数与拉刀强度二者是对立统一的两个参数，如何做到协调一致，依靠单一的二维设计是需要相当复杂的计算。同时，随着先进加工技术的不断应用，拉刀工装数控化全程无干预制造技术逐渐引起更多的关注。基于UG的拉刀工装参数化三维模型建立，不仅为拉刀受力分析提供了模型支持，还为拉刀数控化制造提供了模型基础。

关键词：UG；拉刀；参数；三维模型

中图分类号：TG715 文献标志码：A

0 引言

随着航空发动机新机的不断研制，盘类零件榫槽結构差异性越来越大，部分零件的榫槽结构有向袖珍型发展的趋势。伴随着高速拉床在航空发动机轮盘榫槽加工中的应用，拉刀工装的工作条件日趋恶劣。这对拉刀工装的设计有了更加严苛的要求，同时，也推动了拉刀工装三维模型建立的发展进程。研究拉刀工装的UG参数化三维模型建立过程，明确拉刀各参数间的相互关系，为保证拉刀强度提供模型支持，为拉刀数控化全程无干预制造技术提供模型基础。因此，采用UG对拉刀工装进行了参数化三维模型建立。

运用UG，对拉刀工装进行参数化三维模型建立，可用于分析拉刀强度，也可用于拉刀数控化制造。

1 拉刀型面草图建立

步骤一：打开UG软件，新建模型文件；

步骤二：点击“插入”按钮，选择“任务环境中的草图”；在草图环境中，按照航空发动机轮盘零件的榫槽理论尺寸绘制截线，根据轮廓形位公差偏置截线，获得轮盘榫槽的最小实体尺寸线。由于被加工零件材料为高温合金，其拉削回弹量较小，故在拉刀设计时，以最小实体尺寸作为型面精拉刀定型齿尺寸。

结合拉床结构特点，绘制拉刀刀体截线，本文以HOFFMAN拉床为研究对象，其刀体尺寸为30mm×25mm，左侧为压紧槽，右侧为空刀槽，利用尺寸约束和几何约束保证截线完全约束，进而建立拉刀型面草图，如图1所示。

2 拉刀刀长及辅助特征的建立

步骤一：利用“拉伸”命令，根据初始给定齿距T，齿数n，计算刀长L=T×n，向上取5的倍数，选取截线拉伸，得到拉刀刀长三维模型；

步骤二：利用“倒角”命令，将刀体底面四棱面倒1×45°倒角；

步骤三：利用“孔”命令，在拉刀空刀面打悬挂孔Φ6孔，利用尺寸约束控制圆心位置。

3 拉刀前角沟槽的建立

步骤一：在拉刀型面草图中，建立初始拉刀前角沟槽方向直线，利用几何约束与角度约束，保证直线与截线相切，初始角度与榫槽理论截线工作线一致，如图1所示。

步骤二：点击“插入”按钮，选择“任务环境中的草图”。在“草图平面”中选择“创建平面”，选择步骤一中建立的直线，默认垂直该直线建立平面，在“草图原点”中“指定点”选择“交点”，选择直线与型面截线，点击“确定”，进入草图环境界面。

步骤三：在草图环境中建立拉刀前角沟槽截线。利用尺寸约束，控制前角角度、齿背角度、齿深，并模拟前角沟槽拉刀磨精加工砂轮截面，约束砂轮半径，进而建立出拉刀前角沟槽截线。

步骤四：模拟拉刀前角沟槽拉刀磨精加工路径。利用“拉伸”命令，根据初始给定拉伸长度，选取拉刀前角沟槽截线，得到拉伸体；利用“投影曲线”命令，将拉刀前角沟槽截线投影在拉伸体端面，再利用“回转”命令，根据初始回转角度，选取投影后截线，与拉伸体求和。即可得到拉刀前角沟槽拉刀磨精加工路径三维体；

步骤五：拉刀所有前角沟槽拉刀磨精加工路径的建立。利用“镜像特征”命令，将步骤四中建立的三维体对于刀体中心面镜像，得到两侧拉刀前角沟槽拉刀磨精加工路径三维体；在“插入”—“关联复制”中选择“生成实例几何特征”，在“类型”中选择“平移”，“选择对象”点击选取两侧三维体，“制定矢量”选取平移方向，在“距离”中输入齿距T，“副本数”中输入齿数n，点击“确定”，即得到拉刀所有前角沟槽拉刀磨精加工路径三维体；

步骤六：拉刀前角沟槽的建立。利用“求差”命令，在“目标选择体”中选择拉刀刀长三维体，在“刀具选择体”中选择步骤五生成的所有拉刀前角沟槽拉刀磨精加工加工路径三维体，点击“确定”。进而建立了拉刀前角沟槽，最终生成拉刀UG参数化三维模型，如图2所示。

4 拉刀UG参数化三维模型的改变

通过调整榫槽理论截线与轮廓形位公差，调整拉刀型面截线；通过调整拉刀前角沟槽方向直线调整拉刀前角沟槽角度；通过调整前角沟槽截线参数，包括齿深、前角角度、齿背角度，调整前角沟槽角度；通过调整 “生成实例几何特征”中“距离”与“副本数”，调整拉刀齿距与齿数，注意同步调整拉刀刀长三维模型。这样就通过拉刀参数的改变同步做到三维模型的改变。

结语

本文主要研究了拉刀工装基于UG的参数化三维模型的建立过程，以HOFFMAN拉床为研究对象，以某型号航空发动机涡轮盘榫槽加工用拉刀为研究载体，完成了基于UG的拉刀工装参数三维模型建立。旨在通过模型的建立，为拉削过程中拉刀的受力分析提供模型支持，也为工厂拉刀数控化全程无干预制造提供模型基础。

参考文献

[1]高翔.航空发动机涡轮盘榫槽拉刀快速设计系统研究与开发[D].南京：南京航空航天大学，2016.

[2]黄翔，李迎光.UG应用开发教程与实例精解[M].北京：机械工业出版社，2008：5-8.