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基于Teamcenter的数控编程仿真验证一体化技术研究 |
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作者：贺芳 杨楠 |
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1 前言
Teamcenter是西门子公司开发的一款产品数据管理（PDM）软件，它可以为各类针对专业领域的应用软件提供基本数据管理平台，支持企业就其产品、工艺、车间和资源规划决策做出迅速的评估。UGNX是西门子公司开发的一款集CAD/CAM/CAE与一体的功能性软件。在航空发动机制造行业，普遍采用Teamcenter作为产品数据管理平台，采用UGNX作为数控编程的首选软件。
作者所在公司作为国内大型航空发动机制造企业，在信息化建设方面一直处于行业领先地位。从2002年起，引进西门子公司的Teamcenter软件进行工艺设计的探讨，迄今已将近10年，其间Teamcenter的版本已经从V912升到TC2007，NX的版本也升到NX6，作为产品集成平台，Teamcenter有效地将NX、VERICUT等编程、仿真软件集成在其下。本文结合作者所在公司的实践，介绍了在Teamcenter环境下，利用NXCAM进行数控程序编制，利用NXISV进行数控程序仿真的一体化过程。
2 系统配置
2.1 软件环境配置
Teamcenter 2007
UGNX 6.0.3.6
2.2 环境变量设置
LSHOST=LM19732058
此变量用于读取你的主机License，因此LSHOST 的变量必须与你的主机名一致，否则得不到License
UGII_CAM_POST_DIR=O:\postprocessor\
此变量用于控制你的后置处理直接调用服务器上程序，而不是本机的。完成该配置后，每次启动Teamcenter（以下简称TC）后，O盘服务器就会自动出现在你的资源管理器中。
3 数控程序编制
3.1 编程数据组织形式
在TC中，数据的基本构成单元是数据对象（Item），零件工艺、工序都被处理成数据对象。各种数据对象按照一种特定的关系，形成一个树型结构，如图1所示：
图1：编程数据组织结构图
上图中，数控工序是同机加工艺节点并列的工艺节点，因为一个零件可能需要好几道数控加工的工序，因此将全部的数控工序放在一起合成数控工艺，由于数控工序都是单独走审批流程的，所以，在TC2007中将每一道工序当作一个工艺来处理，数据类型为MEProcess，为了能够有效与UGNX的数控编程集成，在每一道数控工序的工艺节点下，需要有工序节点，数据类型为MENCMchining。
3.2 数控程序编制方法
UGNX的数控程序编制包括两部分的内容：刀位文件生成和后置处理，生成机床可识别的NC代码。
3.2.1 刀位文件生成方法
刀位文件的生成可以选择两种途径来实现：
a) 直接在TC下编制数控程序
b) 将在系统外编制好的带有装配模型的数控程序导入
对于直接在TC下编制数控程序，可以直接在TC的MSE ( Manufacture Structure Editor 制造结构编辑器)环境下新建数据集，打开数据集，完成建模、编程即可。
很多时候，我们已经在TC系统外，建立好刀位轨迹文件，而且通常我们的CAM文件都是包含工序模型和毛坯的装配体的，这时就需要将装配体倒入到TC系统中。由于UGNX的装配只是一种装配关系，并不包含真正的零件模型，因此当我们导入装配体时，经常会发现装配下所带的零件模型无法带过来，这时就需要替换组件，在替换组件的同时去掉装配关系就可以了。
3.2.2 NC代码生成方法
NC代码是机床能够识别的代码，通常需要将刀位文件通过后置处理编译器编译生成。常规的NC代码生成只要选择适当的后置处理程序即可。在TC环境下，为了使生成的NC代码文件能够实现自动管理，需要对加工环境进行预设置：选择Configuration—Browse，在其后出现的对话框中选择cam_teamcenter_library，退出对话框。
经过前面所述的处理后，再选择选中需要进行后置的程序节点，点击后置处理图标，根据需要选择后置处理程序，生成NC代码。点击保存，OK，退出UG界面，这个过程将自动把后置处理过的数控程序上传到TC系统进行管理。
3.3 数控程序编制流程
选择零件Item –发送到MSE—建立工艺Item—建立工序Item—建立UGmaster 数据集—生成刀位文件—对加工环境进行预设置—后置处理，生成G代码文件—保存文件，自动将NC代码文件上传到TC系统进行管理。
4 加工模拟仿真
利用NX软件进行加工模拟仿真的过程如图所示，包括了对NX内部加工编程的模拟仿真及对外部加工编程的模拟仿真。
图2：NX加工模拟仿真的过程
4.1 集成化仿真验证（Integrated Simulation Verification ISV）
ISV的主要功能是机床运动模拟，是NX仿真的最高层次。ISV仿真既可基于刀轨进行，也可基于NC代码进行。在对NC代码进行仿真时，可实现刀尖随动指令模拟。在进行机床运动模拟时，可进行各种干涉碰撞分析，包括指定需要分析的对象，及安全间隙设置等。
ISV模拟仿真包含四部分内容：系统配置，机床运动学定义，后置处理器创建，虚拟机床的验证。
4.1.1 系统配置过程
NX6 的虚拟机床需要建立在系统机床库中，系统机床库在NX的安装路径下的MACH\resource\library\machine\installed_machines，在其下建立以机床名称命名的文件夹。
ISV 的系统包3个子文件夹和1个配置文件
a)CSE_Driver （机床控制器驱动程序文件夹）
其下包含四个主要模组
控制器 动态链接库(DLL’s)文件
控制器配置文件(CCF)
机床配置文件(MCF)
子程序（subprog）
b)Graphics （机床模型及运动学模型文件夹）
c)PostProcessor （机床控制器后置文件夹）
d)xxx.dat （配置文件）
4.1.2 机床运动学定义过程
a)运用NX CAD的功能建立机床结构的绝大部分，存放在机床模型及运动学模型的对应子目录中。
b)运用NX CAD的装配功能将机床的各大部件安机床实际状况装配到位。
c)定义机床的运动学关系, 定义X、Y、Z及A、B角等运动关系和它们的行程。
4.1.3 后置处理器建立过程
使用PostBuild工具，建立5轴AB角摆头和转台结构类型机床的后置文件，注意各轴定义的输出地址必须和机床运动学模型定义的定名一致。
4.1.4 虚拟机床验证
选取典型零件，生成加工刀轨进行机床运动模拟，验证虚拟机床定义的正确性。
4.2 使用ISV仿真存在问题
我们在实际应用中还发现：如果脱离开TC2007环境，NXISV仿真没有任何问题，但是当我们在UGManager环境下，我们发现无论是NX自带资源还是用户自定义资源都是无法装载进去的。选中程序节点，右键Tool path Simulate, 提示对话框，而且机床刀具导航，显示为空。
4.3 原因分析及解决方案
4.3.1 NX自带资源
经过测试，我们发现：对于NX自带机床资源，原因是因为每个机床都是一个装配体，装配体在NXManager打开后其组件无法显示，组件也无法被替换。所以也就无法装载进去了。
办法：替换装配体，操作步骤如下：
1) 通过NXManager下的NX将本地硬盘上的资源导入到TC中；
2) 打开TC的Classification中资源，将其下组件用从本地硬盘上导入的装配体中的相应组件替换；
4.3.2 用户自定义资源
我们发现：在TC2007的Classification中，机床资源有一个属性“PP config filename”，规定了资源使用的*.dat控制文件。如果一个机床资源找不到它的.dat文件，那么将无法在NX\Manufacturing中打开。TC2007在安装时，给“PP config filename”关联了一个Key LOV，如果能在这个LOV中添加进用户自定义的.dat文件，那么将用户自定义的机床添加进Classification后，可以在其“PP config filename”属性中选择自定义的.dat文件，从而可以正常的使用这个机床了。现在的问题是“PP config filename”关联的这个LOV界面中，却没有添加新的文件的按钮，因此目前自定义的机床资源尚无法被TC2007调用，这也是TC2007 和NX集成所存在的一个严重缺陷，需要在软件中加以改进。
结论
UGNX与Teamcenter理论上是紧密集成的，基于Teamcenter，利用UGNX进行数控程序的编制、管理实践上是可行的，进行机床资源仿真是否可行取决于.dat文件是否能够添加进LOV中。(end)
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(9/27/2010) |
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