Creo 2.0 軟件在煙槍底板零件加工中的應(yīng)用

劉 健 張?jiān)S華

（許昌煙草機(jī)械有限責(zé)任公司，河南 許昌 461000）

0 引言

高度機(jī)電一體化的濾棒成型設(shè)備中，煙槍布帶快速循環(huán)帶動(dòng)卷煙紙?jiān)跓煒尳M件中高速運(yùn)轉(zhuǎn)（600 m/min），整個(gè)煙槍組組件內(nèi)部，形成法向間隙高度一致的曲面型腔，如果法向間隙波動(dòng)大，布帶使用壽命和成形質(zhì)量都將受到嚴(yán)重影響，增加設(shè)備故障率和調(diào)試時(shí)間，影響生產(chǎn)。因此，煙槍組件內(nèi)部方向間隙的高度一致性決定了煙槍組件中相關(guān)零件很高的輪廓度設(shè)計(jì)要求。

1 煙槍前底板零件簡(jiǎn)介

煙槍底板零件（圖1）是濾棒成型機(jī)組煙槍組件中典型的具有曲面高輪廓精度要求的主要關(guān)鍵零件之一。零件上的喇叭口形曲面采用慢走絲線切割上下異形的方式加工。設(shè)計(jì)圖紙要求加工后喇叭形曲面100、160截面線輪廓度公差0.04（形狀公差值），如圖2所示。

2 攻關(guān)加工中遇到問(wèn)題

零件上的喇叭口形曲面采用慢走絲線切割上下異形的方式加工。經(jīng)兩次參數(shù)選擇，試加工，指定截面線輪廓度都無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙要求。

圖1 煙槍底板設(shè)計(jì)模型

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙（圖3）中數(shù)據(jù)，提取偏置的慢走絲線切割上下異形加工參數(shù)（表1），使用兩種參數(shù)組，進(jìn)行數(shù)控線切割加工，檢測(cè)結(jié)果（表2）顯示，零件對(duì)應(yīng)截面線輪廓精度遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)圖紙要求。

表1 根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙數(shù)據(jù)確定的參數(shù)組1、2

圖2 100、160截面 輪廓度要求

圖3 設(shè)計(jì)圖紙局部

表2 應(yīng)用參數(shù)組1、2進(jìn)行上下異形加工后的檢測(cè)結(jié)果

3 問(wèn)題分析及解決過(guò)程

針對(duì)使用上述兩組參數(shù)方案，進(jìn)行零件數(shù)控線切割加工，無(wú)法達(dá)到設(shè)計(jì)圖紙要求的情況，結(jié)合零件設(shè)計(jì)造型原理和慢走絲線切割設(shè)備（U86）上下異形的加工特點(diǎn)，深入分析后找到問(wèn)題癥結(jié)所在。具體過(guò)程如下：

3.1 建立對(duì)比組數(shù)據(jù)模型

首先，根據(jù)設(shè)計(jì)造型方法，應(yīng)用Creo 2.0軟件邊界混合功能，建立布帶中心設(shè)計(jì)基準(zhǔn)面，向外偏置0.3，得到設(shè)計(jì)模型喇叭形曲面。

然后，在同一個(gè)坐標(biāo)系中，根據(jù)線切割上下異形分段強(qiáng)制對(duì)接切割的特點(diǎn)，分段進(jìn)行數(shù)據(jù)段草繪，完成邊界混合，建立可分段編輯數(shù)據(jù)的，線切割上下異形加工數(shù)學(xué)仿真曲面。

最后，建立100、160兩個(gè)位置的基準(zhǔn)平面，并通過(guò)曲面求交的方法，分別建立兩組共4條輪廓線，如圖4所示。

圖4 100、160基準(zhǔn)面與曲面求交形成截面輪廓曲線

3.2 理論加工輪廓誤差分析及處理

保持設(shè)計(jì)曲面與100、160兩個(gè)位置的基準(zhǔn)平面求交得到的輪廓線組（下文簡(jiǎn)稱設(shè)計(jì)組）不變，編輯仿真曲面與100、160兩個(gè)位置的基準(zhǔn)平面求交得到的輪廓線組（下文簡(jiǎn)稱仿真組）關(guān)鍵對(duì)接數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)組與仿真組的對(duì)比分析。通過(guò)仿真組分段對(duì)接部分、上下異形兩個(gè)數(shù)據(jù)鏈組、圓弧對(duì)線段部分、線段的長(zhǎng)度實(shí)現(xiàn)參數(shù)變化。使用前期試加工的6.36和5.89兩組圓圓弧段對(duì)應(yīng)的線段長(zhǎng)度參數(shù)值，進(jìn)行加工理論誤差分析。

在建立的設(shè)計(jì)組和仿真組曲面的正向投影視圖中（投影方向，如圖4所示），使用指定截面輪廓線區(qū)域范圍內(nèi)，法向偏差最大位置的偏差尺寸數(shù)值，對(duì)理論加工輪廓誤差值進(jìn)行標(biāo)定，如圖5所示。

圖6 理想?yún)?shù)法向誤差不足0.002

經(jīng)過(guò)分析筆者發(fā)現(xiàn)使用兩組參數(shù)形成的曲面與設(shè)計(jì)模型偏置后曲面對(duì)應(yīng)截面線輪廓度理論法向輪廓誤差均超過(guò)設(shè)計(jì)圖紙要求。與使用上述兩種參數(shù)組進(jìn)行線切割加工的測(cè)量結(jié)果，符合程度高，進(jìn)一步證實(shí)了仿真結(jié)果的正確性，見(jiàn)表3。

表3 參數(shù)方案1、2法向輪廓理論誤差值

經(jīng)分析確認(rèn)，煙槍底板喇叭口型曲面的數(shù)控上下異形線切割加工的加工參數(shù)選用不合理。深入對(duì)比還發(fā)現(xiàn)，參數(shù)1形成的曲面，對(duì)實(shí)體零件整個(gè)曲面完全過(guò)切；參數(shù)2形成的曲面，對(duì)實(shí)體零件曲面完全切入不足。因而，理想?yún)?shù)必然是介于1、2間的一個(gè)中間數(shù)值。

在5.89～6.36，編輯分段對(duì)接部分，上下異形兩個(gè)數(shù)據(jù)鏈組，圓弧對(duì)線段部分線段長(zhǎng)度。采用兩數(shù)值區(qū)間的中間值6.125時(shí)，理論輪廓誤差標(biāo)定值約0.01，但是仍然完全切入不足。繼續(xù)微調(diào)（增大）數(shù)據(jù)，最后確認(rèn)，線段長(zhǎng)度6.16為理想數(shù)據(jù)，該數(shù)值下，理論法向誤差實(shí)測(cè)不足0.002 ，如圖6所示。

4 理想?yún)?shù)應(yīng)用效果

應(yīng)用參數(shù)，使用慢走絲線切割機(jī)床進(jìn)行加工，加工出來(lái)的零件經(jīng)檢測(cè)，指定截面線輪廓度測(cè)量值均達(dá)到0.04以內(nèi)，符合設(shè)計(jì)要求。成功解決煙槍底板喇叭口形曲面，數(shù)控線切割加工，截面線輪廓度超差問(wèn)題。該技術(shù)手段已經(jīng)應(yīng)用于多種不同規(guī)格煙槍底板零件的線切割加工，穩(wěn)定可靠。

5 結(jié)語(yǔ)

作為濾棒成型設(shè)備的主要關(guān)鍵部件，煙槍主要依賴進(jìn)口。部件中，多個(gè)零件需要進(jìn)行上下異形線切割加工，加工后的曲面精度控制一直是亟待攻克的難題。在用戶日趨強(qiáng)烈的多元化設(shè)計(jì)需求的情況下，從設(shè)計(jì)到加工，攻克此類問(wèn)題顯得尤其迫切。應(yīng)用Creo 2.0軟件，實(shí)施逆向仿真，找到癥結(jié)。通過(guò)加工參數(shù)區(qū)間查找的手段，獲得理想的線切割加工參數(shù)。該技術(shù)手段的應(yīng)用，使煙槍底板的加工理論輪廓誤差穩(wěn)定控制在微米級(jí)，為后續(xù)該類進(jìn)口零件的國(guó)產(chǎn)化攻關(guān)試制，打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，意義重大。