建立大型機床鑄件三維模型的實用方法

王世琴，公 旭，何長義

（1.寧夏共享裝備有限公司，寧夏 銀川 750021）

1 三維模型在鑄造業(yè)中的應用

鑄造業(yè)中，三維模型被廣泛地應用到鑄造工藝的評審、鑄造三維工藝的設(shè)計、MAGAM模擬、模具制作、加工編程，再到后序的三維劃線檢測等方面。

2 UG NX 8.0 軟件特點

UGNX8.0軟件不僅可以進行二維圖紙的繪制，其三維功能同樣強大。除此之外，工程圖和裝配設(shè)計過程中的有限元分解、動力學分析和仿真模擬等大大提高了工藝的可靠性。同時還可以對三維模型之間生成數(shù)控代碼，用于產(chǎn)品的加工，成為了世界上應用較為廣泛的計算機輔助設(shè)計軟件之一。

3 大型機床件鑄造模型建立

3.1 將鑄造模型主體分段

鑄造三維模型建立時，要對拿到的圖紙進行結(jié)構(gòu)分析，針對于大型機床件，首先觀察模型主體結(jié)構(gòu)，如果主體結(jié)構(gòu)一致，可一次性完成主體建模，如圖1；若主體結(jié)構(gòu)有變化，要將主體結(jié)構(gòu)分段建立，如圖2.

圖1 主體結(jié)構(gòu)一致的模型

3.2 找主體截面剖視圖

將產(chǎn)品主體結(jié)構(gòu)分段后，分別找出各段主體的截面剖視圖，如圖3，可將主體分成如圖所示兩部分，且可在圖中找出左邊區(qū)域的截面剖試圖B-B、C-C剖視和右邊區(qū)域A-A剖視。

3.3 繪制主體截面輪廓線

1）借助NX8.0軟件，根據(jù)圖3中的B-B和C-C視圖繪制左邊區(qū)域截面輪廓線，如圖4.

2）根據(jù)B-B、C-C剖視圖修改已經(jīng)繪制好的截面輪廓線，盡量使模型的外表面輪廓線為同一個封閉的曲線，截面輪廓為封閉的曲線，如圖5.

3）如上所述，可得出圖3中右邊區(qū)域的截面輪廓線，如圖6.

3.4 通過截面輪廓線得到主體三維模型

得到主體截面輪廓線后，可通過NX8.0軟件中的拉伸指令完成主體的實體建模。

圖2 主體結(jié)構(gòu)有變化的模型

圖3 主體結(jié)構(gòu)分段

拉伸是將曲線按照一定的距離進行拉長。拉伸的對象可以是曲線，也可以是實體邊緣。如果選擇的對象是封閉的曲線，那么拉伸出來的將是實體；如果拉伸曲線是開放的曲線，那么拉伸出來的將是片體。

1）將圖5與圖6所示的封閉曲線分別按照圖3所表述的長度尺寸進行拉伸，可得到主體的三維模型。

圖4 模型截面輪廓線繪制方法

圖5 圖3 中左邊部分截面輪廓線

圖6 圖3 中右邊部分截面輪廓線

2）通過地腳窩的截面輪廓線與其他視圖所表述的地腳窩尺寸，完成地腳窩的實體建立。

3）根據(jù)圖3中F-F、K-K、G-G剖視圖，找到主體兩端的壁厚尺寸完成建模，可得到如圖7所示的三維模型.

圖7 圖3 所表述的主體結(jié)構(gòu)

3.5 建立除主體外的其他結(jié)構(gòu)

得到鑄造模型主體的三維模型后，要對除主體以外的其他結(jié)構(gòu)進行建立，對于不同的結(jié)構(gòu)類型，操作方法和建模思路是相同的，且牢記“長對正，高平齊，寬相等”的視圖原則。

1）將每一個結(jié)構(gòu)獨立對待；

2）找到每一個結(jié)構(gòu)與主體的關(guān)系（將主體和該結(jié)構(gòu)的關(guān)聯(lián)面作為該結(jié)構(gòu)建立的基準面）；

3）找到每一個結(jié)構(gòu)的各投影視圖，即可得到該結(jié)構(gòu)的相關(guān)尺寸和結(jié)構(gòu)線，從而可以判斷該處結(jié)構(gòu)的具體形狀和尺寸大小。

如圖8所示，若要建立U所示的結(jié)構(gòu)，首先，對該結(jié)構(gòu)獨立對待，將U視圖作為主視圖，可以得到該結(jié)構(gòu)寬度方向的2個尺寸（30、45）和長度方向的一個尺寸（99），并將F-F視圖作為仰視圖，從而可以簡單地判斷該結(jié)構(gòu)的大體形狀和高度方向的相關(guān)尺寸，并將主體與該結(jié)構(gòu)的接觸面作為建立該結(jié)構(gòu)的零界面，即可繪制如圖9所示的輪廓線，再將輪廓線按照主視圖中提供的寬度尺寸（30、45）進行修剪，即可對該結(jié)構(gòu)進行建立，如圖10所示。

圖8 主體表面結(jié)構(gòu)示意圖

圖9 U 視圖所述結(jié)構(gòu)的輪廓線

圖10 U 視圖所示三維結(jié)構(gòu)

主體表面及內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的建立方法一致，只要完全利用每個結(jié)構(gòu)的各相關(guān)投影視圖，即可建立主體上各種不同結(jié)構(gòu)的模型，在建模過程中，遵循：先建立主體外表面結(jié)構(gòu)，再修剪主體內(nèi)腔結(jié)構(gòu)；先修剪主體內(nèi)腔結(jié)構(gòu)，再打主體壁和內(nèi)腔筋板上的孔；先確定主體長、寬、高三個方向的基準面，再建立主體上其他結(jié)構(gòu)。綜上所述，可得到一個完整的鑄造三維模型，如圖11所示。

圖11 三維模型

4 結(jié)束語

以上是筆者在建模崗位上多年以來對大型機床件的建模思路和技巧的經(jīng)驗總結(jié)，對于任何機床件產(chǎn)品鑄造三維模型的建立，首先，應對主體結(jié)構(gòu)進行建立，其次，建立主體的外表面結(jié)構(gòu)，再修改主體內(nèi)腔的結(jié)構(gòu)形狀，最后將建立好的三維模型與二維圖紙進行核對，補全結(jié)構(gòu)，修改尺寸。鑄造三維模型的建立方法很多，建立過程中操作方法比較靈活，只要熟練掌握建模軟件并具備較強的視圖能力，相信大家都可以總結(jié)出一套適合自己的模型建立方法。

[1]劉惟信.機械最優(yōu)化設(shè)計[M］.第2版.北京:清華大學出版社，1994.

[2]楊倩，吳俊華.UGNX8中文版工業(yè)輔助設(shè)計從入門到精通[M］.北京:科學出版社，2011.