深入研究UG軟件在數(shù)控加工中的應(yīng)用

劉兆良，楊贊波

（湖南有色金屬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 株洲 412000）

眾所周知，數(shù)控加工設(shè)備是由數(shù)控編程控制的，因此計(jì)算機(jī)編程質(zhì)量將影響企業(yè)生產(chǎn)效率及質(zhì)量。目前，UG軟件是制造企業(yè)應(yīng)用較多的數(shù)控加工軟件，其被廣泛應(yīng)用在加工環(huán)節(jié)中，例如：數(shù)控車床、數(shù)控線路等編程中，可有效提升零件加工質(zhì)量，這對企業(yè)發(fā)展具有重要作用[1]。

1 數(shù)控加工編程

數(shù)控機(jī)床是安裝有控制程序的自動(dòng)化機(jī)床，其可完成復(fù)雜、精密、多品種零件加工任務(wù)，其生產(chǎn)效率較高。數(shù)控機(jī)床是由數(shù)控系統(tǒng)、床身、主軸箱、刀架進(jìn)給系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)等部分構(gòu)成。而數(shù)控系統(tǒng)則是影響數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)效率及質(zhì)量的重要部分，因此企業(yè)需重視數(shù)控程序編制質(zhì)量。數(shù)控編程技術(shù)主要經(jīng)過手工編程、語言自動(dòng)編程、圖形交互式自動(dòng)編程這三個(gè)發(fā)展階段。由于點(diǎn)位加工、幾何形狀較為簡單的零件加工較為簡單，因此可采用手工編程方式編制加工數(shù)控程序；若零件形狀較為復(fù)雜、程序編制較為復(fù)雜，不能采用手工編程方式，這時(shí)可使用語言自動(dòng)編程方式，如此才可保證數(shù)控編程質(zhì)量。語言自動(dòng)編程具有以下優(yōu)勢：操作簡單、走刀控制靈活等；其缺點(diǎn)為：不能用語言詳細(xì)描述零件幾何圖形（這也將影響數(shù)控機(jī)床加工質(zhì)量）；沒有檢驗(yàn)方法（不能驗(yàn)證刀具運(yùn)行軌跡是否與要求相符、不能驗(yàn)證零件形狀是否與要求相符等）；自動(dòng)化程度不夠高等[2]。

早在20世紀(jì)80年代后期就形成了圖形交互式自動(dòng)編程方式，此種方式可有效避免語言自動(dòng)編程方式的缺點(diǎn)，提升企業(yè)生產(chǎn)效率及質(zhì)量。用戶可通過UG軟件中的CAD模塊，設(shè)計(jì)出零件的幾何形狀，之后通過分析研究零件圖樣，并制定加工方案及計(jì)劃。之后利用CAM模塊，制定詳細(xì)加工方案、明確毛坯切削量、選擇刀具、確定參數(shù)，計(jì)算并編制刀具運(yùn)動(dòng)軌跡文件。最后，通過UG軟件的處理模塊形成數(shù)控加工程序?？傊c其他兩種編程方式相比，圖形交互式自動(dòng)編程具有高效、可視化等優(yōu)勢[3]。

2 UG軟件各個(gè)模塊的功能

（1）CAD模塊。第一，CAD模塊可為用戶提供零件產(chǎn)品實(shí)際形狀，并且可生成、編輯零件曲線。總之，用戶可通過此模塊建設(shè)零件產(chǎn)品模型；第二，CAD模塊擁有多種加工工具，用戶可通過此模塊形成零件的二維工程圖；第三，CAD模塊擁有鈑金零件的建模功能，可在生成鈑金零件時(shí)，編輯相關(guān)參數(shù)；第四，用戶用CAD模塊模擬機(jī)械裝配工作時(shí)，可采用自上而下或自下而上裝配方法，把所有零件圖形組裝為完整機(jī)械圖；第五，CAD模塊可為設(shè)計(jì)人員提供其需要的模具設(shè)計(jì)環(huán)境，同時(shí)還可引起用戶設(shè)計(jì)模具的興趣。

（2）CAM模塊。CAD模塊可對單個(gè)、多個(gè)零件型腔進(jìn)行粗加工，同時(shí)可設(shè)計(jì)加工精度較低、具有曲面間隙、形狀重疊的容腔銑削零件模型。用戶在對零件模型進(jìn)行后處理加工時(shí)，可通過CAM模塊設(shè)置加工后置處理程序。此外，CAD模塊還可采用多種切割方式加工零件（比如：2軸線切割加工、4軸線切割加工方式等）。

（3）CAE模塊。CAE模塊可分析標(biāo)準(zhǔn)模態(tài)、穩(wěn)態(tài)熱傳遞，可在零件安裝前后進(jìn)行處理，CAE模塊可用于評估模具仿真情況與其性能，以便設(shè)計(jì)人員判斷模具設(shè)計(jì)是否科學(xué)、合理。若模具設(shè)計(jì)不夠合理，則可明確其不合理位置，因此，設(shè)計(jì)人員可利用CAE模塊分析模型設(shè)計(jì)是否合理，并對其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真。

相關(guān)工作人員在選擇加工刀具時(shí)，需堅(jiān)持以下原則：

首先，依據(jù)零件型面形狀選擇合適刀具。若需精加工、半精加工零件的凹形面，需盡量使用球頭刀，此種刀具可保證加工質(zhì)量符合要求；若需粗加工零件的凹形面，則可選擇平段立銑刀或圓角立銑刀；若需粗加工零件圖形表面，也可選擇在平段立銑刀或圓角立銑刀。

其次，嚴(yán)格依據(jù)從大到小的原則選擇合適刀具。模具型腔涉及多種曲面，因此在加工過程中，不能選擇一種刀具進(jìn)行加工。此外，為保證零件加工質(zhì)量，需選擇較大直徑的刀具加工各種零件。

最后，粗加工零件時(shí)需盡量選用圓角立銑刀。首先，圓角立銑刀可在與零件接觸時(shí)明確連續(xù)切削力的改變，如此可保證零件加工效率及質(zhì)量。選用此類刀具，還可降低刀具磨損程度，從而實(shí)現(xiàn)延長刀具使用壽命、降低企業(yè)成本的目標(biāo)；其次，圓角立銑刀的切削條件較好（與其他加工刀具不同，其可為精加工留有一定余量），可為之后的加工操作奠定基礎(chǔ)。

3 UG軟件在數(shù)控加工中的運(yùn)用

（1）設(shè)置虛擬化加工制造環(huán)境。利用UG軟件，可依據(jù)零件加工實(shí)際情況，科學(xué)設(shè)置虛擬加工環(huán)境。在此虛擬環(huán)境中，用戶可選擇數(shù)控機(jī)床模型。同時(shí)可詳細(xì)規(guī)定刀具、工件毛坯模型等。為保證虛擬制造環(huán)境與實(shí)際加工環(huán)境相符，用戶可適當(dāng)修改模型尺寸，并且調(diào)整期位置，用戶可通過UG軟件進(jìn)行是客戶啊操作，如此可保證虛擬制造環(huán)境與實(shí)際制造環(huán)境相同。

（2）模擬整個(gè)加工過程。仿真模擬過程主要包含解讀NC代碼及模擬加工過程中的造型計(jì)算這兩個(gè)程序。解讀NC代碼就是利用語言解釋NC代碼，并將其轉(zhuǎn)變?yōu)榭捎糜谥笇?dǎo)機(jī)床軸位移動(dòng)的各種數(shù)控命令；模擬加工過程中的造型計(jì)算指的是仿真模擬數(shù)控加工程序，并且依據(jù)數(shù)控程序明確零件加工過程，三維計(jì)算整個(gè)將毛坯加工為完整零件的過程。

（3）檢查仿真過程。通過UG軟件建設(shè)的虛擬制造環(huán)境屬于三維立體模型，床模型、刀具模型、加工過程的動(dòng)態(tài)演化等均屬于三維造型計(jì)算，而檢查則是為分析這些模型是否存在運(yùn)動(dòng)相交情況，以保證零件加工質(zhì)量。若在檢查過程中，發(fā)現(xiàn)模型存在運(yùn)動(dòng)相交情況，相關(guān)工作人員需建設(shè)干涉產(chǎn)生的實(shí)體。

4 結(jié)語

總而言之，在機(jī)械生產(chǎn)過程中使用最多的就是UG軟件，其可有效提升數(shù)控機(jī)床加工效率及質(zhì)量，如此可提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益及競爭力，推動(dòng)企業(yè)穩(wěn)定、健康發(fā)展。同時(shí)，使用UG軟件，可有效提升程序的準(zhǔn)確性及安全性，縮短生產(chǎn)機(jī)床調(diào)試時(shí)間，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，推動(dòng)生產(chǎn)企業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展。