基于UG的數控編程及加工過程仿真

宋亮

摘 要：在UG的環境中采用數控編程以及加工仿真的研究，可以有效的預防刀具與零件之間出現過切或者欠切的現象，為了令人們更加理解這一問題，本文以固體火箭發動機中的陽球體為例，在今后機床運動的過程中可以有效的預防運用部件與刀具之間相互干涉的情況，同時也能起到預防碰撞的作用。在以UG為背景的數控編程中，編程的精度以及效率都能得到更好的保障，并且在生產周期方面也具有顯著的效果，希望通過本文的論述能夠進一步提升工作效率，為數控編程的進一步發展提供更好的空間。

關鍵詞：數控編程；UG；加工仿真

在當前機床加工的過程中，數控編程是一種十分有效的加工方式。其主要包含的內容有從加工要求中進行分析，并且在此基礎上滿足工藝設計的要求，進而對加工方案予以確定，同時還包括對機床、夾具以及刀具的合理選擇，這樣才能對走刀路線進行確定，保證切削用量的有效性。除此之外，在工件幾何模型的建立上，數控加工也具有重要的作用，保證加工程序的有效性以及合理性。本文主要探討的內容是基于UG環境下，數控編程以及加工仿真的具體過程，希望能夠今后的工藝加工有所幫助。

1 概述

在進行數控編程的過程中，如果問題的復雜程度有所不同，那么就可以采用數控加工程序進行編程，運用手工編程的方式或者計算機編程的方式，以有效的解決問題。在采用手工編程的過程中，主要是通過人工的方式完成的。在編程的各個步驟中可以對所編制的零件數加以有效的控制，其所需要解決的主要問題在于點位加工以及簡單形狀的幾何編程問題。而另外一種編程方式主要是運用了計算機進行輔助性的編程，在計算機的幫助下，可以實現自動化的加工，幫助零件的生成。計算機編程可以應對難度更加的編程問題，所以是當前比較倡導的一種編程方式。

2 數控編程技術在UG環境中的應用

在數控編程過程中，目前基本上都是在UG的環境下得以實現的，UG主要是以三維主模型為基礎建立起來的方法，能夠對刀具的運行軌跡加以生成，在這之中主要包含了幾種加工方法，例如銑削、線切割以及車削等。

在UG的環境下，采用數控編程技術的關鍵性步驟主要有以下幾點。首先是要將加工零件所使用的工藝進行詳細的分析，并且根據對零件形狀要求的不同，甚至是尺寸以及質量等要求的不同，選擇的工藝參數也具有一定的差異，在工藝參數的基礎上，進一步實現數控編程的過程。通常情況下，CAM環境是經常會遇到的一種UG環境，在對其設置時，對刀具以及父節點的選擇與建立都是相當重要的，其中當然還包含了對刀軌進行檢驗的內容。

具體的CAM環境在設計時，應該認識到加工環境直接影響著操作基礎，所以一定要嚴格對加工環境予以約束，保證其能夠順利的實現。所以配置與設置是相當重要的。配置是設置的前提條件，沒有合理的配置，就不能選擇正確的設置類型以及操作方式，這樣才能實現對設置進行有效選擇的目的。當啟動UG的相關模塊后，就會彈出相應的配置以及設置對話框，令人們進行自主選擇，然后才能自己進入到相應的UG加工環境中。

其次，在進行加工過程中，忽視了對刀具的選擇，同樣在開啟對話框后，就會以刀具視圖的形式展，進一步在UG道路中選擇相應的調入零件以及工藝流程。

第三個步驟是對父節點組進行創建。在這之中主要包含以下幾個方面的內容。一是要對幾何體進行創建，以固體火箭發動機中的陽球體為例進行分析，其中主要包含三個部分的內容，分別是零件、毛坯以及夾具，只有這三個部分結合在一起，才能最終運用數控編程程序將主模型進行裝配，主模型的主要作用是對指向零件進行文件裝配，其中還包含了對零件信息的引用。但是需要注意的是，幾何體只是存在于裝配文件之中的，而并沒有在裝配文件中得到復制。主模型的另外一項重要作用就是對零件予以保護，防止出現設計數據丟失的狀況，保證零件符合設計的標準，數控人員用用對裝配文件的可寫權以及對主模型的讀取權。主模型是引用到加工中的，因此編程人員不能修改主模型。但是，由于加工裝配文件引用了主模型的數據，所以任何對主模型修改都將更新整個裝配件。

第四，創建操作。進入向導對話框中的程序視圖，依據加工工藝規程創建相應的操作。在創建操作的過程中主要涉及到以下兩方面的內容：（1）操作類型設置。其中包括操作類型、父幾何體、刀具及加工方法等參數的選擇；（2）切削參數設置。在這里指定與具體加工過程中相關的一些參數置。主要有檢查幾何體、切削步長、行距、切削方式、進退刀方法等參數。參數項目的種類隨操作類型的不同而有些變化。

3 基于UG的加工過程仿真

由于零件形狀復雜多變，且在刀具軌跡生成過程中一般不考慮具體的機床結構和工件裝夾方式，因此所生成的零件程序并不一定能夠適合實際加工情況。所以在零件數控程序生成后，需要對其正確性進行進一步檢驗。

實際生產中可以用“空運行”和“試切”的方法對零件程序進行檢驗。但空運行只能對機床運動是否正確及有無干涉碰撞作粗略的估計，不夠精確；而“試切”方法，雖然精確，但是一項費時昂貴的工作，其效率低成本高，此外試切過程的安全性也得不到保障。

在計算機上利用三維圖形技術對數控加工過程進行模擬仿真，可以快速、安全和有效地對NC程序的正確性進行較準確的評估，并可根據仿真結果對NC程序迅速地進行修改，免除反復的試切過程，降低材料消耗和生產成本，提高工作效率。因此，數控加工過程的計算機仿真是NC程序的高效、安全和有效的檢驗方法。在UG中進行虛擬加工過程仿真需要做以下兩方面的工作：（1）建立機床的運動模型；（2）虛擬加工過程仿真。

在幾何模型基礎上，利用UG的機床構造器建立機床的運動模型。其中涉及到機床零點的設置、運動軸的位置、方向及范圍的設置等內容。為了能夠正常進行加工過程仿真，還需要生成機床驅動文件。利用UG工具即可生成機床的驅動文件。

加工過程仿真首先應該將零件裝配模型安裝到機床上，然后啟動UG集成仿真功能，進行虛擬加工過程仿真，根據仿真的結果對零件夾具模型的尺寸以及出現錯誤的NC代碼進行修改，消除機床部件及刀具之間的干涉和碰撞，最后生成正確的數控代碼。

結束語

利用UG的CAD/CAM模塊，一方面可以方便地實現復雜形狀零件的多坐標數控編程，生成高效、高精的NC程序。另一方面，可以通過切削檢查來校驗刀具軌跡的質量，及時地發現刀具跟零件之間的過切和欠切。此外，通過虛擬加工過程仿真能夠提前發現機床各運動部件及刀具之間的干涉和碰撞，便于對NC程序進行修改，從而大大提高實際加工的效率，進而縮短生產周期。

參考文獻

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