航空發動機加工對UG編程模板的應用

王明河, 趙興福

（中航工業哈爾濱東安發動機（集團）有限公司，黑龍江 哈爾濱 150066）

0 引言

在航空發動機加工之中，將UG 編程模板應用到數控加工中，不僅可以有效保證工作質量，還可以減少航空發動機加工數控編程中對操作以及加工參數的重復輸入，提高工作的效率。因此在航空發動機加工中應用UG 編程模板，不僅可以優化制作流程，還可以提高對發動機加工的質量，以下就對此做具體介紹。

1 UG 編程介紹

UG 可以為用戶在產品設計以及加工過程中全程提供有效的數字化造型與驗證手段。滿足用戶對虛擬產品設計以及工藝設計的需求，提供有效的實踐驗證方案，可以作為用戶指南。UG 的CAM 模塊，就是通過UG 軟件，可以改變傳統零件加工中的 “圖板” 設計模式，可以實現 “數字化” 的設計與制造，提高設計以及制造技術[1]。UG 是交互式的CAD/CAM 系統，不僅功能強大，還可以輕松的實現對各種復雜實體以及造型的建構工作，已經成為行業中在三維設計方面的主流應用。UG用最新的多重網格、自適應局部網格加密以及并行計算技術，通過結構設計、子系統設計以及組件設計三個層次，實現對程序的編制。

2 航空發動機加工介紹

對于實際中的航空發動機加工，由于發動機零件結構復雜，而且其加工工作的程序繁多，也不利于培養新的員工，這些都將是影響航空發動機加工效率的關鍵。相比其他機械產品，航空發動機軸頸類零件的車加工編程比較復雜，難度大（對于軸類件的加工，包括有軸頸類軸、薄壁空心長軸以及鼓筒類軸的數控加工）并且在航空發動機加工中，對于其軸頸類軸，又可以分為前軸頸與后軸頸，都是屬于薄壁短軸，是位于盤類零件與長軸類零件之間的軸，特別是在半精車與精車工序中，都包含有典型的車加工循環結構，主要包括車端面、外圓、內孔以及車端面槽、外圓槽等[2]因此在對航空發動機的加工中，不僅要選用適合的刀具，還應該制定合理的走刀路線，這樣才可以使得軸頸類零件車加工編程符合設計需求。因此在實際的加工中，對于航空發動機零件精度提出了很高的要求，可以利用UG 編程模塊，實現對發動機加工中這些復雜、精密結構的編程，不僅方便、準確，還可以降低出錯率，有實際的應用效率。

3 航空發動機加工中應用UG 編程模塊的優勢

針對航空發動機的特點，根據其零件結構，通過UG 軟件數控編制，不僅可以有效解決編程難度大、人員培養周期長的弊端，也可以將常用數控加工方式以及加工參數、經驗按編程規范集成在UG 模塊中，從而形成航空發動機零件加工的UG 編程模板，這不僅可以有效提升航空發動機零件數控程序編制質量，也可以提高數控編程效率，并可使航空產品的編程過程得到規范的管理[3]。利用UG 編程模板，可以實現對航空發動機加工中新人的培養，規范航空發動機產品數控編程流程，為加工編程提供各種的加工方式，并且還可以通過UG 編程模板對數控加工中關鍵內容及主要參數集中規范，使新工作人員可以在較短的時間內就可以掌握發動機零件加工的關鍵技術。

在數控程序編制中，通過UG 編程模板還可以根據加工中幾何體的形狀、毛坯情況進行規范，依靠UG 模塊，可以極大提高數控加工質量與加工效率。UG 編程模板中，不僅可以 “精細化分片編程”，也可以實現“不等間隙加工編程”，對于 “等高高速加工編程”、“鑄造毛坯實型整體數控加工”、“過切清根” 以及“少余量無拋修工藝編程” 更是可以輕易實現。提高航空發動機制造的全程數控加工水平，通過在航空發動機零件加工中建立UG 編程模板的方式來提高我們的編程質量與效率，也可以提高發動機制造過程中的整體CAM 技術水平，規范CAM 編程[4]。UG 編程模板深入使用可以實現航空發動機零件的全程序化數控加工，轉變傳統加工模式，實現航空發動機加工技術的“無圖化”、“自動化”發展。

4 UG 編程模塊中應包括的規范指標

鑒于CAM 技術的發展，以及其所取得的經驗與成果，可以為航空發動機數控編程中制定加工編程規范，把經驗變為規范工作的標準，可以將其制作成UG 編程模板。在航空發動機加工中應用UG 編程模板，規范執行數控加工編程，提高人員技術水平，提高編程質量與數控加工效率。而且將UG 編程模板應用到發動機加工中，不再是傳統的紙上規范，而是要建立數控編程樣板文件，將對航空發動機加工中的各種數控加工方式等加入到規范庫中，并且對于常用的刀具、加工參數都進行數控加工編程規范[5]。并且在實際的UG 編程模板中，應該根據航空發動機加工中的實際情況進行精細化加工，對于各種經驗以及加工參數都可以按編程規范集成在UG 文件中，從而實現對發動機加工的UG 編程模板應用。在實際的UG 編程模板中，可以針對發動機加工中典型零件的加工特點，從而可以制定不同的加工操作方式，通過UG 軟件中的靈活驅動方式，改善加工工藝，在實現精確加工的同時也可以滿足高效要求。

在UG 編程模板文件中，應該包括編程歸類、對加工中的刀具制做、加工對象的選擇以及加工方式與加工編程的操作五大部分。其中的編程歸類中，可以根據發動機加工的形狀與特點進行規范；對于刀具制作中，進入UG 加工模塊就可以按規范要求自動建立好，簡化道具加工流程[6]；在加工對象選擇以及加工方式中，都可以根據實際的數控加工工藝規范，首先定義好相應的加工方式，對于加工編程操作，也可以在UG 編程模板中針對發動機加工中的不同材料、特征進行分類歸納，采用UG 編程模板，可以對航空發動機加工中的各種加工參數進行確定與輸入，不僅可以避免以后編程中不必要地重復輸入，也可以有效降低錯誤的出現率，同時還對加工切削參數、條件和控制選項等規范設置，這樣在以后的發動機編程工中就可以不再輸入，節省時間，并且在UG 編程模板中，還應該制作各種圖標放在指定文件夾中，確保工作界面清晰易辯。

5 UG 編程模塊在航空發動機加工中的應用步驟

在航空發動機加工中，典型軸頸類零件加工應用UG 編程模板，不僅可以提高編程的準確率，且節省編程時間，具有較強的實用價值。以下就對此做具體介紹，分析航空發動機加工中應用UG 編程模板的步驟。

在航空發動機軸頸類零件編程中，首先建立UG 零件與毛坯的模型，然后再建立UGCAM 模型，之后就可以創建UGCAM 中的刀具軌跡，最后就可以產生加工零件的數控程序。軸頸類零件模型與毛坯模型如圖1 所示。

在實際的UG 編程模板中，根據該軸頸類零件的結構特征，可以分為粗加工與精加工。在該零件的工藝方案中，在粗加工階段可以循環利用粗加工操作及插削操作，以此來除去大部分的零件余量，并且為精加工留0.5mm 的余量。在粗加工階段中，刀具可以選擇能提高加工效率的刀片，比如可以選擇75°R 0.8m m 菱形刀片；在精加工的工步中，利用插削操作中的輪廓加工功能以及精加工循環操作，刀具應選擇45°D 型R0.4mm 菱形刀片與球形刀片。

其后，就可以利用UG 軟件中的CAD 模塊，建立UG 零件和毛坯模型，并且一定要保證模型在同一個工作坐標系中加工狀態下的正確位置，在草圖繪制階段就需要將其繪制在草圖WCS 中的合理位置。之后就可以建立UGCAM 模型，并且一定要將零件模型與毛坯模型的裝配方式都添加到UG 編程模型之中，工作坐標系選擇為WCS，這樣可以確保零件模型與毛坯模型都被裝配到一起，在裝配時，其放置選項應該選擇原點。之后還應該設置好程序、幾何體以及加工方法節點組，做好創建刀具軌跡的準備工作，并且在創建UG 刀具軌跡中，可以在節點組中創建粗車程序組與精車程序組并設置好工件、毛坯；在加工操作的創建中，應該選取相應的操作類型以及節點組，編輯好切削區域，并設置相應的切削策略，對于刀具軌跡方向以及設置主軸轉速、進給率、步距及其他切削參數等，都應該在UG 編程模板中設置好。如以圖2 中所示就是設置的粗加工刀具軌跡。

圖1 軸頸類零件

圖2 粗加工刀具軌跡

在UGCAM 程序的后置處理中，可以將刀具軌跡轉換成數控機床可以識別的代碼，操作人員只需要點選相應的后處理工具圖標，就可根據彈出的后置處理對話框選擇相應的的后處理文件，然后在輸出文件欄及瀏覽NC 程序中輸入最后的輸出路徑，寫好文件名之后單擊確認，就可以生成本次的NC 數控程序。在本次的數控程序編制完成之后，就可以對生產程序進行有效的仿真驗證。

在基于軟件的Vericut 數控程序仿真中，可以根據已建立的機床文件以及控制系統文件，針對發動機加工中的軸頸類零件，根據UG 編程模板中的信息，導入關于發動機加工中的相關數據，零件與毛坯的模型文件，并且導入數控程序的導入，設置好發動機零件加工的坐標系，確保編程原點與毛坯原點的重合。然后根據UG 編程模板創建刀具庫文件，就可以在主對話框中的演示工具條中，選擇控制仿真的狀態，并通過菜單中的“信息-狀態” 觀察程序的運行情況，仿真加工工作的流程。

6 結論

綜上所述，在航空發動機加工中應用UG 編程模板，將仿真技術應用到數控加工中，可以在UG 編程模板中選擇合理的加工方式，不僅節省了航空發動機零件的加工時間，其樣板中固化的參數可以自動繼承，減少重復輸入，同時也可以減少出錯機會，提高數控編程質量，保證程序的規范化，提高航空發動機加工的技術含量，值得在實際中應用。

[1] 青春.基于UG 的數控編程及加工過程仿真[D].內蒙古工業大學，2012，18.

[2] 李笑東.數控砂帶磨拋加工仿真系統研究[D].南京航空航天大學，2011，12.

[3] 季源源.基于UG 的汽輪機葉片CAD/CAM 系統開發研究[D].揚州大學，2010，14.

[4] 伍鐵軍.數控加工仿真關鍵技術研究與軟件開發[D].南京航空航天大學，2011，34.

[5] 沈自林，沈慶云，范彥斌.基于UG 的葉輪產品的五坐標數控加工技術研究[J].機械設計與制造，2012，32.

[6] 董洪偉.基于標識的特征造型原型系統的研究與實現[D].南京航空航天大學，2010，24.