1 引言
9Vm1q!lE | ZH(Z}m 在對汽車車燈進(jìn)行實(shí)體造型的過程中，燈罩以及車燈的側(cè)面經(jīng)常遇到如圖1 所示的側(cè)燈紋。對于這種側(cè)燈紋的加工，目前采用的方法是每一條側(cè)燈紋利用數(shù)控銑刀一次加工成型，如圖2 所示。由此可見，側(cè)燈紋造型并不需要建立完整的3D 模型，只需生成加工側(cè)燈紋過程中代表銑刀中心運(yùn)動軌跡的空間曲線，然后根據(jù)生成的空間曲線進(jìn)行數(shù)控編程。
_M`ZF*o=c _J!^iJ 因此側(cè)燈紋的加工分為2 個步驟：軌跡曲線的建模(即造型) 和數(shù)控加工程序的生成。由于每一條側(cè)燈紋的銑刀中心運(yùn)動軌跡都單獨(dú)位于一個平面之內(nèi)，目前的造型方法其實(shí)就是平面與曲面求相交曲線。軌跡曲線生成之后，設(shè)計合理的進(jìn)刀和退刀路線，將曲線按一定要求離散成點(diǎn)集，選擇數(shù)控加工工藝參數(shù)，利用手工編程生成數(shù)控加工程序。
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圖1 側(cè)燈紋
由此可見，側(cè)燈紋的加工完全是重復(fù)性的工作，加工效率比較低下，尤其是生成數(shù)控加工程序階段，若側(cè)燈紋數(shù)量和每條軌跡曲線的離散點(diǎn)都較多，則手工編程的工作量將十分驚人。
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圖2 側(cè)燈紋切削示意圖
下面介紹基于UG二次開發(fā)環(huán)境，利用二次開發(fā)語言opengrip ，實(shí)現(xiàn)側(cè)燈紋的軌跡曲線建模和數(shù)控加工程序的自動生成。
UA8hYWRP Njg$~30 2 側(cè)燈紋生成的基本原理
-{cmi,oy eZPeyYX 圖3 為側(cè)燈紋加工原理示意圖，圖中的圓代表數(shù)控銑刀，圓心代表銑刀中心的運(yùn)動軌跡。由圖3可見，一般情況下，側(cè)燈紋剖面的形狀是個角度小于180°的圓弧，因此加工側(cè)燈紋的銑刀中心運(yùn)動軌跡并不位于車燈曲面，而是位于車燈曲面的偏置面。每一條側(cè)燈紋的銑刀中心運(yùn)動軌跡都單獨(dú)位于一個平面之內(nèi)，因此側(cè)燈紋軌跡曲線的建模歸根到底就是一連串平面與車燈曲面的偏置面求相交曲線。
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圖3 側(cè)燈紋加工原理示意圖
側(cè)燈紋的分布一般符合一定的規(guī)律，因此銑刀中心運(yùn)動軌跡所在的平面也按照某個準(zhǔn)則。絕大多數(shù)情況下，銑刀中心運(yùn)動軌跡所在的所有平面都平行于脫模線，從而確保側(cè)燈紋不產(chǎn)生倒脫模現(xiàn)象。
89LD:+p/ =:s`C,l.4 3 側(cè)燈紋自動生成程序的開發(fā)過程
hi[nUG(OI %LMpErZO UG提供多種二次開發(fā)語言，open grip 就是其中之一。與其他的二次開發(fā)語言相比，open grip 具備簡單、方便、交互性能強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。
&" t~d }Rg !#)t<9]fv 由于側(cè)燈紋的制造分為2 個階段，因此本程序也分為兩大部分：軌跡曲線的建模和數(shù)控加工程序的生成。在軌跡曲線建模完畢之后將產(chǎn)生一個對話框，供用戶選擇是否生成數(shù)控加工程序，若選擇生成數(shù)控加工程序則繼續(xù)，否則結(jié)束程序。
6]?%1HSi ~J X z 3. 1 軌跡曲線的建模
cuQ!"iH U9:)qvMXe 一般情況下，單個曲面與平面交線只產(chǎn)生1 條空間曲線，但有時產(chǎn)生曲線的數(shù)量不止1 條，例如環(huán)形曲線與平面相交，很有可能產(chǎn)生2 條曲線。
y8~OkdlN# g{yw&q[B= 絕大多數(shù)情況下，車燈曲面的偏置面不是單個面，可能有幾個甚至幾十個曲面組合而成，因此平面與這些曲面相交的情況可能非常復(fù)雜。這些曲面中，有些曲面和平面沒有交線，有些和平面有交線，但交線的數(shù)量不能確定。因此，這一步驟的難點(diǎn)在于在所有相交曲線中尋找真正代表銑刀中心運(yùn)動軌跡的交線。圖4 為軌跡曲線建模階段的程序流程圖。
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圖4 軌跡曲線建模流程圖
3. 2 數(shù)控加工程序的生成
Dds-;9 ^y/Es2A#t 圖5 為側(cè)燈紋切削循環(huán)示意圖。側(cè)燈紋的加工過程不只包括數(shù)控銑刀在曲面的切削過程，它還包括切削之前的進(jìn)刀過程，切削之后的退刀過程和返回過程。全部4 個過程位于同一個平面之內(nèi)。
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圖5 側(cè)燈紋切削循環(huán)示意圖
因此，加工每條側(cè)燈紋，數(shù)控銑刀的走刀路線應(yīng)該是A →B →C →D →A。A 點(diǎn)代表每一循環(huán)的進(jìn)刀點(diǎn)即銑刀的出發(fā)點(diǎn)，B 點(diǎn)代表開始切削曲面的起始點(diǎn)，C 點(diǎn)代表結(jié)束切削曲面的終止點(diǎn)，D 點(diǎn)代表每一循環(huán)的退刀點(diǎn)。執(zhí)行完1 個循環(huán)，結(jié)束1 條側(cè)燈紋的加工，數(shù)控銑刀從這個循環(huán)的進(jìn)刀點(diǎn)A 轉(zhuǎn)移到另1個循環(huán)的進(jìn)刀點(diǎn)，開始另1 條側(cè)燈紋的加工。
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