基于UG取料支架強度分析與仿真加工

王耀

摘要：取料支架是跳線檢測裝置中氣動吸盤與活塞桿的連接件，使用UG對其輕量化設計與仿真加工，能提高零件的可行性。結果表明：采用鏤空結構設計的6061鋁材取料支架，應力和變形量符合工作要求;零件加工工藝合理，刀具軌跡佳，仿真加工效果好。

Abstract： The recharging support is the connecting part of pneumatic suction cup and piston rod in the jumper detection device. UG software is used to design and simulate its lightweight， which can improve the feasibility of the parts. The results show that the stress and deformation of the 6061 aluminum reclaiming support parts designed with hollow structure meet the working requirements. The machining process of the parts is reasonable， the tool track is good， and the simulation machining effect is good.

關鍵詞：筆記本跳線;取料支架;強度分析;仿真加工

Key words： notebook jumper;reclaimer support;strength analysis;the simulation process

中圖分類號：V423;V46? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）22-0083-03

0? 引言

人工檢測因人眼疲勞而產生的誤判現象影響了筆記本后蓋跳線檢測質量與效率，研制一種筆記本后蓋跳線視覺檢測裝置迫在眉睫。校驗取料支架（圖1）強度與制定加工工藝，是目前機器視覺檢測設備研制工作的重點。

1? 取料支架強度分析

取料支架是氣動吸盤與活塞桿的連接件，其性能影響著物料傳送的能力。基于UG NX10.0軟件分析部件形變應力與位移，是一種檢測部件工作性能，提供優化方案的有效方法[1]。

1.1 分析參數設置

UG10.0進入仿真環境→〖指派材料〗6061鋁材→〖物理屬性〗Aluminum 6061→〖網格屬性〗PSOLID1→〖3D四面體〗實體→〖自動單元格大小〗，完成網格創建。〖單元質量〗實體→〖檢查單元〗進行單元質量檢查。右擊“取料支架.fem”〖新建仿真〗→〖解算類型〗線性靜態-全局約束→〖載荷類型〗力→〖區域〗取料支架四周孔→〖受力方向〗-ZC向，根據資料推算得筆記本后蓋板質量約為0.23kg即重力為2.3N，其余零件重約0.28kg即重力為2.8N→〖取提升效率〗64%，故載荷總量約8N→〖分布方法〗幾何分布→〖約束類型〗固定約束→〖區域〗取料支架中心孔。

1.2 支架強度分析

右擊〖solution〗求解進行結算→〖結算方案〗默認。在本設計中材料為“6061鋁”，其抗拉強度為205MPa，屈服強度為55MPa。由圖2、圖3可知，最大應力為1.096MPa，最大位移量為0.0144mm，應力值遠遠小于材料的強度值，且部件的位移量非常小，取料支架強度滿足要求。為加快筆記本后蓋跳線視覺檢測裝置樣機進度，采用單件方式加工取料支架，仿真加工實現能夠提高零件加工的成功率[2]。

2? 取料支架仿真加工

數控仿真加工能提高零件加工的可視化程度，對零件的工藝優化、效率提升發揮積極作用[3]。后處理自動生成程序相比手動編程提高了效率，提升編程的安全性[4-5]。

2.1 零件工藝分析

取料支架為十字薄壁零件，主要包含孔和槽特征。首先粗精加工輪廓與上表面，隨后粗精加工槽，最后依次按規格打孔。零件外圍的尺寸為200×200×6mm選用毛胚尺寸為205×205×12mm，上表面留有1mm，下底面留有5mm便于裝夾。

2.2 仿真加工準備

NX10.0〖打開〗取料支架.prt→〖加工〗模式→〖CAM配置〗“cam_general”→“mill-planar”。

創建程序。進入加工環境以后根據表1取料支架工序卡要求，進行編程加工前所需要的準備，依次創建“精銑外輪廓、精銑外輪廓、粗銑上表面、精銑上表面、定中心孔、鉆孔、銑槽”各程序名。

創建刀具。機床按鈕〖創建刀具〗→〖類型〗mill-planar→〖刀具子類型〗mill，備注“D20立銑刀”，完成第一把銑刀的創建。同理，創建D6鍵槽銑刀;〖類型〗dril，創建A2.5中心鉆、？覫16麻花鉆。

2.3 設置零件毛胚

設置毛坯。確認MCS-MILL滿足加工需要，雙擊〖WORKPIEICE〗設置工件幾何體與工件模型，〖毛胚類型〗包容塊。設置毛胚大小，〖XY方向〗5mm，〖Z軸負方向〗5mm，〖Z軸正方向〗1mm。

2.4 刀具軌跡規劃

外輪廓加工。粗銑外輪廓，創建工序〖類型〗mill-planar→〖工序子類型〗平面銑→D20立銑刀→名稱為“粗加工外輪廓-1”→〖切削模式〗跟隨部件→〖平面百分比〗60%→〖切削層設置類型〗用戶定義→〖每刀切削深度〗公共2mm→〖主軸轉速〗2000r/min→〖進給速度〗1000mm/min→〖確定〗完成設置，刀具軌跡合理（圖4）。外輪廓精加工時，刀具不變〖精加工〗→〖切削層〗用戶定義公共0.5mm→“主軸轉速和進給速度”分別為“2500r/min”、“800mm/min”→〖切削模式〗改為“輪廓”。

上表面加工。粗銑上表面，同法創建工序〖子類型〗邊界面銑削→D20立銑刀→〖切削模式〗往復→〖每刀切削深度〗1mm→〖底面余量〗0.5mm→〖主軸轉速〗2000r/min→〖進給速度〗1000mm/min，刀具軌跡合理（圖5）。精銑上表面〖加工方法〗為“Mill-finish”精加工→〖每刀切削深度〗0.5mm→〖底面余量〗0mm→“主軸轉速和進給速度”分別為“2500r/min”、“800mm/min”。

孔和槽加工。首先定中心孔，創建工序在〖類型〗→〖dirll〗→〖子類型〗定心鉆→〖A2.5中心鉆〗確定。在對話框中〖指定孔〗→〖Depth〗刀尖深度1.5mm→〖安全距離〗50mm→“主軸轉速和進給速度”分別為“2000r/min”、“100mm/min”。然后鉆孔，〖類型〗→〖dirll〗→〖子類型〗鉆孔→〖？覫16麻花鉆〗確定。在對話框中〖指定孔〗→〖Depth〗刀尖深度為“15mm”→安全距離設置為“50mm”→“主軸轉速和進給速度”分別為“2000r/min”、“80 mm/min”，刀具軌跡合理（圖6）。銑槽時，〖每刀切削〗1.5mm→〖底面余量〗0.5mm→“主軸轉速和進給速度”分別為“2000r/min”、“800 mm/min”→〖刀軸〗ZM軸，查看刀具軌跡合理（圖7）。

2.5 仿真加工效果

加工參數設定后，對取料支架進行仿真加工。在2D或3D方式先查看仿真加工效果（圖8）。在實體零件加工時，零件翻身后將多余的厚度去除，保證取料支架零件的厚度6mm，即完成了零件的加工。

3? 結語

對不同材質的零件三維數字模型進行NX UG10.0有限元分析，可以快速驗證零件的強度，提高零件的設計安全性。NX UG10.0仿真加工可以實現刀具軌跡的可視化，便于發現問題及時優化，提高零件加工工藝性。另外，后處理自動生成的零件程序，有效提高編程的效率，也可避免手工編程失誤，降低撞刀撞機等事故風險。

參考文獻：

[1]徐鵬，張海峰，曾耀華，張勇，潘正春.基于UG的吊具拉桿有限元分析及優化設計[J].機械工程師，2019（03）：111-113.

[2]方彪，黃華棟，張程，袁亮，徐振宇.汽車電磁閥套CTX BETA 1250 TC加工探究[J].機械工程師，2019（10）：169-172.

[3]王戰中，馬嘉恒，馬琳博，張明亮，馬連春.基于UG的復雜型腔銑削加工與仿真[J].制造業自動化，2019，41（09）：15-18，45.

[4]劉艷華.UG基礎上的數控編程和加工過程仿真[J].中國設備工程，2018（03）：171-172.

[5]楊帆，尉豐嬋，胡玉龍.基于UG軟件的電機支架設計及數控加工仿真[J].農業技術與裝備，2017（02）：25-27.