1引言 

目前数控技术以及数控机床在现在的机械制造业中发挥着重要的作用，在国家基础工业现代化也直接彰显了战略性作用，并已成为传统制造工业提升改造和实现自动化。柔性化、集成化生产的重要手段和标志。数控技术及数控机床的广泛应用，使机械制造业发生历史性的变化，现在加工的产品逐渐从简单单一的零件向复杂多结构零件转变，目前高难度，结构复杂的零件加工都需要数控编程技术以及模拟仿真技术作为基础。在当今时代发展的过程中，我国在科技方面取得了十分明显的进步。在整个工业生产过程中也在不断地提高效率，当前我国在机械加工工艺方面可以说是相对较为成熟的。不断地提机械加工工艺的水平，提高生产的效率。现代的CAD/CAM软件中都具备有刀具路径生成以及三维模拟仿真分析，但是由于零件形状复杂多变，且在刀具路径生成过程中往往没有考虑外部因素，因此在实际加工时所加工出的零件与实际模拟分析的有一定的差异。

2应用NX软件对异形结构件进行自动编程

NX CAM可以为数控车、数控铣、数控电火花线切割编制加工程序，而且NX数控铣可以提供多种不同的加工方法，无论是平面铣、型腔铣以及动态铣都为数控铣加工提供便捷的加工方法。与传统的手工编程相比，自动编程具有明显的优势，1、具有强大的实体建模功能；2、编程人员可以根据加工零件的结构特征以及难易程度灵活选择加工方法，从而可以完成各种复杂零件的粗、精加工。

2.1 零件结构分析

异形结构零件多数为结构复杂，且加工难度系数大，例如下图1所示，加工结构使用常规方法加工会产生许多质量问题，如：1、零件结构有四根支撑柱，加工容易变形；2、零件头部存在圆弧面；以上结构在加工过程中是需要特别注意的地方。

2.2零件加工工艺分析

在现有的加工方法基础上没有探索新的加工方法，由于现有加工方法基本只适用于以前的常规零件，在接到难度大的零件时无法第一时间衡量零件是否可以加工。现在的编程方法已经逐渐向数字化、智能化发展，从以前的手工编程到现在的软件自动编程，这是一个跨度非常大的改变，现在的机加市场逐步向高难度、高附加值转变，利用现有的加工方法已经无法满足现在的市场需求，只有不断改变、不断进步才能成功的与市场接轨，才能更好的迎合市场，适应市场。

2.3绘制零件三维模型

根据零件的二维图纸在NX中绘制三维模型，首先是对二维图纸进行解析，想要正确绘制零件三维模型最基础也是最重要的就是能够清晰的分解零件结构，能够看懂图纸所表达的每一个结构以及能够构思零件各部分结构组合在一起之后形成的零件结构，倘若连图纸都无法看懂的话，我们所绘制的三维模型就基本与零件图纸不符合。首先将零件拆分为几部分结构，该零件我们把它拆分为三份，分别为以下结构：

图1 结构零件图

将零件划分为三个部分，因此在绘制草图时我们就会根据三部分的结构对应图纸绘制相应的草图，但是我们所画的每一个草图的基准平面都是在上一个结构的基础上进行选择的，只有这样，我们所画的三个结构最后才能组建成我们需要的最终结构。

通过NX进行草图绘制以及进行一系列的指令操作后，将零件三维模型绘制完成。

2.4生成零件刀具路径以及模拟仿真

NX11.0系统能够提供各类铣削加工，包括粗铣、精铣、动态铣、曲面铣削、三维曲面铣削、螺纹铣削以及各类钻孔加工等。在NX中要建立一个零件的铣削加工需要自定义刀具、自主绘制三维模型、创建操作、指定加工区域、设定切削参数等。

1、 首先加工零件底部的四根支撑柱。

如上图所示该零件底部有四根支撑柱，支撑柱尺寸小，在加工过程中容易发生变形，在通过三维模拟仿真后，发现可以通过改变加工方法来控制零件变形。以前通过动态开粗或者对支撑柱单独进行铣削，这样加工零件在加工过程中就会承受刀具的切削力以及摩擦力，由于支撑柱尺寸小且细长，所以在受力之后就会发生变形现象，导致零件加工不合格，在改变加工方法后，通过减小零件切削深度以及采用划区域分层铣削的加工方式，避免零件在收到刀具切削力以及摩擦力的情况下发生变形，减小切削深度是利用零件实际加工尺寸小，在承受相同的力的作用下，零件越短则发生弯曲变形的可能性就越小，采用划区域加工，则是在零件加工可以受到来自于未加工部分的牵引拉力，可以抵消一部分的切削力以及摩擦力。

在零件加工过程中我们既要考虑零件在加工过程中的受力情况，又要考虑零件在加工过程中是否可以通过改变加工方式或者装夹方式来对零件加工状态进行控制。在NX中进入刀具参数设定，根据实际加工情况给加工刀具相应的加工参数，通过给定参数后对刀具路径进行模拟。

图2支撑柱刀具路径图

在三维模拟仿真过程中可以清晰的观察零件从毛坯到加工完成的整个过程，在加工模拟仿真过程中可以通过刀具路径来反正零件加工过程是否发生异常情况，如果生成的刀具路径与理想加工的刀具路径有一定的差别，则说明加工参数或者加工方法存在一定的缺陷。图2为该零件加工过程的刀具路径模拟仿真图。在图中可以发现在对支撑柱进行加工时，是采用部分粗加工后立刻进行精加工的加工方法，这样在分层精加工时粗加工的余量可以保证零件受力均匀从而不发生变形。

上图为实际加工模拟仿真图，该图形的构成由三维模型图与毛坯模拟加工图重叠而成，将两者相结合可以有效观察零件加工状态与三维模型之间的差异，白色部分表示三维模型图，蓝色部分表示零件加工图。通过加工模拟后，两个模型没有出现明显的差异的话，则表示零件在理想状态下的加工是满足加工要求的，后续只需要结合机床实际加工情况对相应参数进行微调就可以达到加工要求。

2、 加工中间连接部分

中间连接部分使用常规的加工方法就可以对该零件的结构特征进行加工，加工参数设置与前面加工的设置方法基本相同，在此就不一一进行赘述，下图为加工刀具路径图。

3、 对零件头部圆弧位置进行加工

根据NX 软件可以进行三维曲面加工，综合零件结构特殊性，尝试使用燕尾刀进行三维曲面加工，利用燕尾刀的刀尖对零件R0.25进行清根处理，用燕尾刀进行三维曲面加工也是一次大胆的尝试，首先在在NX编程软件上进行编程，改变零件最初的装夹方式，下图11表示使用燕尾刀进行加工的模拟图，从图中可以看出，燕尾刀的刀尖可以加工R0.25位置，但是为了防止燕尾刀的刀尖在加工过程中发生崩刃等现象，我们使用的燕尾刀为带涂层的燕尾刀，这就有效保证刀具在加工过程中的损耗，节约加工成本，使用带涂层的刀具在加工时的进给以及转速都可以适当加快，这也为零件加工提高了效率。

在对零件进行编程之后，对零件加工刀路进行模拟，得到零件加工刀路，根据零件加工刀路在结构实际加工情况再对编程参数进行调整。刀具路径如下图12所示，模拟仿真图如图13所示。

3、对零件程序综合分析

3.1 刀具路径综合模拟

根据刀具路径对零件进行模拟仿真，首先将毛坯加工为理想状态零件，如图15所示。通过对零件进行三维模拟仿真后得到上图的加工模型，现在将我们绘制的三维模型与加工模型进行对比分析，将两个模型重叠在一起，可以观察零件加工图与三维模型图是否重合。如图16所示。图中蓝色部分表示加工模拟图，白色部分表示零件三维模型，从图中可以看出两者基本重合，现在就只需要根据实际的加工情况对加工参数进行实际调整就可以。

图3 模型对比图

3.2、零件NC程序输出

将零件刀具路径处理完成之后还需要对刀具路径进行NC程序输出，这一步只需要根据以前对相应机床设定的后处理进行输出就可以，图17为零件NC程序图。

最后就是在机床上进行实际的加工，在加工过程中也需要根据零件加工的实际情况对零件加工参数进行实际调整。图18为零件加工实物图，经过对零件的整体尺寸进行检测，零件尺寸全部合格。

4、总结

4.1 设计分析

在收到零件加工计划后，第一时间需要对零件加工可行性进行综合分析，从零件结构进行分析，结合现有的设备资源进行客观分析，根据分析给出加工可行性分析结论。

4.2、工艺分析

在零件加工可行性分析之后，若零件可以加工，我们就根据零件实际情况给出零件的加工工艺，在此同时也需要对零件提前进行生产准备工作，避免后续停机等待加工资源。也对零件装夹、对刀以及刀具补偿等进行分析，分析是否有需要改进的地方。

4.3、编程工艺分析

根据零件分析在使用NX进行编程时的不合理之处，例如刀具选择是否合理、主轴转速、吃刀量、切削深度以及每齿进给等参数是否合理，通过对这些的分析，可以优化零件加工参数，提高零件加工效率以及质量。

总之，NX软件无论是建模还是编程的功能都十分的强大，如果能够熟练使用NX进行建模以及编程，那么对于大多数复杂的零件加工就会十分便捷，利用三维模型可以精确的对零件加工可行性进行全面分析，使用NX的编程，也可以实现很多不同的加工方法。

参考文献

[1]沈春根，李海东，等.UGNX三维造型与自动编程案例精选[M].北京：化学工业出版社，2007.

[2]田伟，王建华，等，UGNX数控加工技术指导[M].北京：电子工业出版社，2008.