基于UG的凸模零件加工仿真

摘 要：以凸模零件的數控銑削加工為例，介紹了基于UG數控銑削加工的方法。UG CAM強大的功能可以生成加工軌跡和生成數控代碼，確保了數控加工程序的正確性，提高了生產效率。

關鍵詞：UG；凸模零件；加工仿真

引言

隨著制造業的迅速發展，數控加工技術也廣泛應用于制造過程之中。數控設備只是為精確加工零部件提供了基本保障，但要實現零件預期的加工效果，必須編制精確的加工程序。對于簡單的零件，手工編制程序還可以實現，但對于復雜的零件，手工編制程序存在難度大且效率低，有時無法實現對零件加工程序的編制，這種情況利用CAM軟件或軟件的CAM模塊進行自動編程是非常有效的方法[1]。本文將討論基于UG的凸模零件的數控銑削加工，UG的數控銑削加工包括平面銑、輪廓銑、鉆孔、鉸孔等，通過自動編程縮短工作人員的編程時間，降低生產成本，提高工作效率。

1 UG軟件的CAM模塊

UG軟件提供了強大的實體建模和造型功能，其CAM模塊可以根據建立的三維模型直接進入加工環境，解決刀軌的生成、加工仿真和加工驗證等問題，為機床編程提拱了一套完整解決方案[2]。UG CAM系統除了提供生成NC代碼程序的工具以及后置任務，還提供了在這個領域最新改進的加工切削技術，比如高速銑、樣條插補以及數字檢驗確認。利用UG CAM模塊，可以改善其NC編程和加工過程，極大地減少浪費，大幅提高生產力。

2 凸模零件的加工工藝分析

如圖1所示為凸模零件的零件圖，工件材料為45鋼，毛坯尺寸為150mm×150mm×20mm的精毛坯。從零件圖可以看出，零件具有凸臺、槽、孔等結構，充分體現了UG數控銑在編程方面的優越性。另外，零件的尺寸精度和表面粗糙度要求相對較高，需經精加工完成。其加工工藝表述如下。

工序1：銑外輪廓。

工步1：粗銑外輪廓；工步2：精銑外輪廓。

工序2：銑內槽。

工步1：粗銑內槽；工步2：精銑內槽。

工序3：孔加工。

工步1：點鉆；工步2：鉆孔；工步3：鏜孔。

3 零件的加工仿真

3.1 零件三維模型構建

根據凸模零件的零件圖，在UG的建模模塊下構建零件的三維模型，零件的建模過程可以采用完全利用草圖構建或完全利用基本體素構建或者利用基本體素加草圖的方式構建。在模型構建的時候要注意工件坐標系的位置，盡量使工件坐標系和加工坐標系重合，所以選擇工件坐標系在工件上表面的中心。構建的零件三維模型如圖2所示。

3.2 加工環境初始化

在UG開始菜單下，選擇加工模塊，進入加工環境，在“要創建的CAM設置”中選擇mill_contour，單擊確定進入加工環境。

3.3 設置零件的加工坐標系

在導航器工具欄上選擇幾何視圖，切換到幾何視圖操作導航器，雙擊導航器里的MCS_MILL，設置加工坐標系，加工坐標系與工件坐標系重合。

3.4 創建毛坯

在導航器里雙擊WORKPIECE，彈出銑削幾何體對話框，首先指定加工的部件，然后指定毛坯為包容零件的自動塊。

3.5 創建刀具

在導航器工具欄上選擇機床視圖，切換到機床視圖操作導航器，這里主要是創建加工所需要的刀具。根據前面的工藝分析可知，加工完成這個凸模零件需要用到七把刀具，包括銑刀和鉆。對于銑刀的設置為：創建刀具對話框里選擇刀具類型為mill_contour，刀具子類型為MILL，單擊對話框確定彈出銑刀參數對話框，在此對話框里設置所需銑刀的具體參數。

3.6 創建操作粗加工外輪廓和內槽

單擊創建操作圖標，彈出創建操作對話框，設置加工類型為輪廓銑，子類型為型腔銑，并在對話框選擇粗加工刀具和粗銑加工方法，然后單擊確定，彈出型腔銑的對話框，在此對話框里設置切削模式、切削深度、進給率和速度、切削參數等，設置完成后生成粗加工軌跡，如圖3所示，并且可以動畫演示粗加工的過程。

3.7 創建操作精加工外輪廓和內槽

精加工外輪廓和內槽與粗加工的方式方法有很多相似的地方，但需要注意加工方法選為精銑，刀具選為精加工刀具，并且切削用量、切削余量、進給率和速度等需要修改。

3.8 創建操作粗精加工內孔

加工內孔需要三步完成，a.點鉆 定位中心孔。b.利用Ф20mm的鉆鉆成通孔。c.利用鏜道到擴孔至Ф400+0.039。

3.9 后處理

零件加工仿真是仿真零件加工的過程，其最終目的是生成數控機床可以識別的代碼程序和車間技術文檔，減輕工作人員的工作負擔。UG/POST是UG軟件自帶的一個后處理程序，可將仿真中生成的加工軌跡轉換成指定的機床控制系統所能識別的加工指令，最后輸出加工凸模零件的數控程序[3]。

4 結束語

本文以凸模零件的加工為例仿真零件的加工過程，通過加工仿真，一方面可以及時發現加工中存在的問題，比如加工參數的設置是否合理，刀路軌跡是否正確；另一方面，UG軟件后處理功能比較強大，可以直接輸出數控加工程序和車間技術文檔。目前，數控機床基本上都具有傳輸功能，可以將UG輸出的加工程序直接或者稍微修改某些指令后傳輸到機床上，這在很大程度上減輕了編程人員的工作量，避免了編程人員的編程錯誤，縮短了機床上的調試時間，提高了生產效率。

參考文獻

[1]朱學超.基于車銑復合中心的針閥接頭數控加工[J].機床與液壓，2011（8）：50-52.

[2]楊浩.UG NX5銑制造基礎培訓教程[M].北京：清華大學出版社，2008.

[3]章群山.UG軟件在數控加工中的應用[J].機械，2012（S1）：48-50.