VERICUT數(shù)字化工藝設(shè)計經(jīng)驗——工藝整合與驗證篇

撰文/王軍

VERICUT數(shù)字化工藝設(shè)計經(jīng)驗——工藝整合與驗證篇

撰文/王軍

王軍，高級工程師，GE Six Sigma綠帶。長期在數(shù)控加工制造領(lǐng)域工作。曾先后供職于中國南車、德爾福、通用電氣交通運輸、通用電氣能源等國內(nèi)和歐美公司。歷任機加工工藝工程師和高級工程師、轎車底盤生產(chǎn)線制造工程師、軌道交通項目高級工程師，風(fēng)能產(chǎn)品經(jīng)理、工藝經(jīng)理等職。對數(shù)字化工藝驅(qū)動敏捷智能制造有濃厚興趣和深入實踐。交流郵箱：2313210880@ qq.com

一、引言

上一篇介紹了VERICUT數(shù)字化工藝設(shè)計在工藝設(shè)計和定義方面的應(yīng)用經(jīng)驗。本篇接著介紹VERICUT在工藝整合與驗證方面的內(nèi)容。長期以來工藝設(shè)計的傳統(tǒng)方法缺乏工藝整合與驗證這一非常重要的步驟。按照傳統(tǒng)的方法，工藝設(shè)計完成，就要拿到機床上去執(zhí)行工藝。這里面有一個很大的問題，設(shè)計的工藝沒有得到驗證，所以必須進(jìn)行試切，這導(dǎo)致人力和機床資源的巨大浪費。一個零件的加工時間可能只需要1個小時，但是試切往往需要更多時間，10小時，甚至10天。對于單件大批量生產(chǎn)，這不是問題。但對于多品種定制生產(chǎn)，這就是一個大問題。連續(xù)不斷的試切占用大量時間，導(dǎo)致生產(chǎn)無法正常運轉(zhuǎn)，公司盈利下滑。

我們還是以2345678#A3D模型零件為例，介紹用VERICUT進(jìn)行工藝整合與驗證過程。圖號是2345678#A3D模型如圖1、2所示。

圖1

圖2

二、工藝整合與驗證過程

將加工工藝導(dǎo)入VERICUT進(jìn)行工藝整合。這里我們還是強調(diào)上篇提到的CPS（信息物理系統(tǒng)）概念。也就是將真實機床物理系統(tǒng)以虛擬數(shù)字化信息形式導(dǎo)入到以VERICUT為平臺的CPS信息端中。形成真實數(shù)控機床物理端的數(shù)字化雙胞胎鏡像（圖3）。實現(xiàn)信息端的所見即是物理端的所得，保證在虛擬機床上的工藝可以準(zhǔn)確迅速地在物理機床得以實現(xiàn)。這對互聯(lián)網(wǎng)時代下，實現(xiàn)快速響應(yīng)客戶多品種定制需求非常重要。

圖3

1. 導(dǎo)入機床和控制系統(tǒng)

從導(dǎo)入機床和控制系統(tǒng)的這一刻起我們進(jìn)入CPS信息端-在虛擬機床上仿真和驗證工藝。打開VERICUT7.4，缺省界面如圖4所示。

圖4

VERICUT自身攜帶有大量虛擬機床樣本供用戶選用。同時，VERICUT支持用戶根據(jù)自身需求，定制虛擬機床。這項工作可以交由CGTech公司完成，也可以由經(jīng)過培訓(xùn)的用戶自己完成。這里我們使用了VERICUT自帶的虛擬機床。給項目起名為VC-2345678#A（2016-09-14， 14.05）。

注意，VERICUT將一個工藝設(shè)計定義為一個項目。另外，項目名稱最好與零件圖樣和項目開始時間關(guān)聯(lián)，以方便圖樣和時間追溯。圖5是項目VC-2345678#A（2016-09-14， 14.05）的界面。

機床是wele_ug550， 控制系統(tǒng)是fan30im，這些都是VERICUT自帶的樣本?？梢灾苯诱{(diào)用。但是需要強調(diào)的是即便同是fan30im控制系統(tǒng)，由于系統(tǒng)變量不同，機床對程序的要求也可能不同。在使用過程中，需要特別注意信息端虛擬機床和物理端真實機床系統(tǒng)變量的一致性。

圖5

注意，此處為方便觀察，特意隱藏了機床圍欄。

2.導(dǎo)入夾具

夾具模型是自制車削夾具（圖6），文件是MF001+ SJ001。來自三維設(shè)計模型，轉(zhuǎn)換為VERICUT能夠讀取的stl格式。

圖6

注意，夾具卡盤和卡爪在三維設(shè)計軟件中裝配好。然后，加載到VERICUT中，夾具在VERICUT中的裝配配合方法與通用三維設(shè)計軟件的裝配方法類似。

3.導(dǎo)入毛坯（待加工件）模型

毛坯模型是設(shè)計部門設(shè)計的毛坯模型（圖7），文件號是WP-2345678#A.A。

圖7

注意，毛坯的裝夾位置與實際加工裝夾位置要一致。

4.導(dǎo)入成品（設(shè)計加工件）模型

成品模型是設(shè)計部門設(shè)計的機加工件三維模型。文件號是2345678#A。導(dǎo)入成品（設(shè)計加工件）模型的目的是在稍后的加工驗證中，將成品（設(shè)計加工件）模型與VERICUT加工完成的機加工件進(jìn)行驗證比較。

注意，成品件（機加工件）模型的裝夾位置與實際加工裝夾位置要一致。由于隱藏了毛坯模型，所以在圖8的視圖區(qū)能夠看到成品件（機加工件）模型。

圖8

5.導(dǎo)入刀具模型

選用山特維克可樂滿刀具，刀具模型來自山特維克可樂滿網(wǎng)站https：//www.sandvik.coromant.com。

圖9顯示的是導(dǎo)入的刀具加載到VERICUT虛擬機床的刀具庫中。

圖9

上面的刀具清單中，打開的是T3刀具，從刀具信息中知道，刀具庫中的T3號刀具對應(yīng)下列SADVIK刀具清單的MT0005號刀具。如圖11所示。

從VERICUT刀具清單中看到，在VERICUT中做為CPS信息端的刀具清單中的每一把刀具應(yīng)與CPS物理端SANDVIK的真實刀具M(jìn)TXXXX一一對應(yīng)，不能憑空捏造，如圖12所示。

圖10

圖11

圖12

6.導(dǎo)入程序

VERICUT提供靈活的程序設(shè)計和編輯方式。程序可以是手工編程，也可以是CAM編程。手工編程可以是通用編程，也可以是函數(shù)編程、參數(shù)編程或宏編程。你可以對每一個工序的程序分別導(dǎo)入，驗證后匯編成一個完整的程序。這樣的好處是，符合程序設(shè)計習(xí)慣，方便程序驗證，使程序設(shè)計、編輯和驗證更有調(diào)理和效率。圖13顯示VERICUT項目區(qū)中的程序樹。

圖13

OPXX-XX是以工序名稱命名的各工序程序。比如OP10-10是工序OP10-10的程序。O1001是各工序程序匯編的總程序。

至此，工藝導(dǎo)入整合完成。相當(dāng)于車間操作工完成了加工前的全部準(zhǔn)備工作。可以開動物理端真實機床進(jìn)行加工。對于工藝工程師來說，可以開動信息端虛擬機床進(jìn)行下一步工藝驗證。

三、工藝驗證

VERICUT提供了多種工藝驗證方法，目的就是在信息端完成工藝的糾錯、驗證，確保工藝在物理端真實機床執(zhí)行時，能夠平穩(wěn)順暢準(zhǔn)確無誤。

1．程序語法錯誤驗證

VERICUT可以發(fā)現(xiàn)程序語法錯誤，如圖1所示。通過VERICUT數(shù)控程序預(yù)覽發(fā)現(xiàn)OP10-5 21行語法錯誤。并在日志器中列出具體語法錯誤內(nèi)容。，正確的表達(dá)形式應(yīng)為X［［100.0-2.0］/2］。

2.加工干涉驗證

在運行VERICUT虛擬加工程序過程中，VERICUT會詳細(xì)記錄每一個干涉碰撞，圖15詳細(xì)說明了VERICUT是如何幫助工藝工程師分析判斷干涉碰撞的。這是VERICUT與CAM軟件的一個最大不同點。不是要替代CAM，而是對CAM的協(xié)同支持。

3.加工結(jié)果驗證

即便是1和2的驗證都沒有問題，也不能說明工藝沒有問題，第三個驗證就是驗證加工程序是否有過切和殘留。

圖16顯示的是進(jìn)行過切比較，拿虛擬加工過的零件模型與設(shè)計的機加工模型進(jìn)行比較。在比較公差是0.1的情況下，比較結(jié)果沒有區(qū)別。圖17是進(jìn)行殘留比較。

圖14

圖15

圖16

圖18是殘留報告，初看之下，殘留的地方很多，但仔細(xì)分析會發(fā)現(xiàn)，很多殘留是可以接受的，比如沿圓柱銑削的油槽，如果是基于過油的功能，就可以接受。再比如，對于兩端的藍(lán)色倒角，需再次對比程序，以確認(rèn)程序無誤。

圖17

圖18

過切和殘留檢查功能給工藝工程師提供了一個很好的檢查程序的方法。對待過切和殘留的檢查報告，要具體問題具體分析，結(jié)合報告提供的信息，認(rèn)真檢查程序，修正錯誤程序，做到既不放過程序缺陷，也不生搬硬抄檢查報告。

四、結(jié)語

至此，VERICUT的第二步工藝整合與驗證完成。這一步體現(xiàn)了信息化和工業(yè)化深度融合的過程。使工藝工程師可以給車間機床操作工提供精準(zhǔn)的支持。真正實現(xiàn)數(shù)字化工藝與數(shù)字化機床的“握手”，取代低效、落后的試切驗證。

下一篇將介紹，VERICUT數(shù)字化工藝設(shè)計經(jīng)驗-輸出數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)指導(dǎo)書。