基于UG復雜曲面合金零件的數控加工

（楊凌職業技術學院 機電工程學院，陜西 楊凌 712100）

隨著柔性制造、機床數控技術的飛速發展，具有復雜、精密、小批量、多品種的曲面零件越來越多，如何利用數控加工技術高質量、高效率加工該類零部件是很有研究價值的。

本研究利用UG軟件對復雜曲面合金零件進行三維實體建模、設計加工工藝過程，并結合UG強大的參數化功能和后處理器支持多種數控機床功能，快速規劃復雜曲面合金零件的加工刀軌，解決刀軌編程困難問題，從而有效地縮短零件的加工工藝設計時間，提高零件的加工效率和加工精度。

1 合金零件加工模具的工藝路線

1.1 零件圖樣的分析

合金零件加工模具材料選擇鋁合金，鋁合金是一種易于切削加工的材料，該材料的特點是重量輕，硬度、強度較低，導熱系數和線膨脹系數大等。在加工過程中其切削變形，刀具磨損情況，切削力變化，成型表面質量與鋼件有所區別。

合金零件加工模具模型如圖1所示，分析其主要工藝流程及要求如下：

（1）合金零件加工模具需正、反面加工。

（2）內部型腔、外輪廓分別進行粗、精加工。

（3）加工時間要求較短，表面質量要求較高。

通過模型及工藝流程可知，合金零件加工模具需要二次裝夾，需采用虎鉗來進行裝夾加工才能確保形位公差及精度要求；其次考慮加工機床所能達到的加工精度與加工成本。

圖1 合金零件加工模具模型圖

1.2 確定毛胚種類

合金零件加工模具材料為鋁合金，考慮到刀具的磨損，以及成本的原因，還有鋁合金件易于切削加工，具有重量輕，硬度，強度較低。查《機械制造工藝設計簡明手冊》可知合金零件加工模具尺寸公差。

1.3 確定工件加工余量及形狀

毛坯選擇塊狀鋁合金件76mm＊76mm＊50mm，進行加工合金零件加工模具。合金零件加工模具毛胚圖如圖2所示。

圖2 合金零件加工模具毛胚圖

1.4 選擇定位基準

（1）粗基準的選擇：正面內型腔加工以零件的外側為主要的定位粗基準，反面加工以小凸臺側面為定位基準。

（2）精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾、定位準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統一原則，以粗加工的側面為主要的定位精基準。

1.5 制定工藝路線

依據合金零件加工模具的外形特點，尺寸公差及形位公差的技術指標，并考慮到加工方法能夠達到精度要求，還需保證降低生產成本。

查閱《機械制造工藝設計簡明手冊》選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：下料→去毛刺→銑平面→銑側壁→型腔銑銑內腔→輪廓銑精銑內腔→進行反面加工→銑小凸臺→型腔銑粗銑外腔→輪廓銑精銑外腔→精銑側壁。

2 合金零件加工模具的仿真加工

利用UG軟件在特征和三維建模方面強大功能，合金零件加工模具的三維實體模型，如圖3所示。

圖3 合金零件加工模具的三維實體模型

2.1 數控加工的基本流程

數控加工的基本流程可以分為三個過程：第一個階段是加工對象和加工設備的確定，主要包括建立三維模型、建立制造數據庫、定義加工對象、確定切削機床、確定切削刀具和確定工裝夾具等；第二個階段是數控加工的相關參數和加工方式的設置，主要包括設置加工方式、定義切削工藝參數、確定進刀退刀安全平面、生成刀位文件；第三個階段是模擬加工過程并優化，主要包括仿真加工、是否要進行軌跡優化等內容。

2.2 合金零件加工模具主要加工面的數控仿真加工

合金零件加工模具的主要加工面有：合金零件加工模具上表面，正面內型腔結構，反面外輪廓，合金零件加工模具小凸臺等。

2.3 合金零件加工模具數控代碼生成

利用后處理模塊，進行機床、程序和刀路軌跡參數、NC數據的定義、輸出程序結構設置以及虛擬NC控制器等參數的設置[1，2]，生成數控代碼。

生成數控代碼傳輸到數控銑床，加工出產品，如圖6、如圖7所示。

圖4 外輪廓數控仿真加工

圖5 內腔數控仿真加工

圖6 外輪廓數控加工

圖7 內腔數控加工

3 總結

本文利用UG軟件介紹了含有復雜曲面零件的建模、數控仿真加工及數控加工的方法、應用，有利于加工者對類似零部件加工方法的認識。驗證了數控自動編程高質量、高效率完成產品設計、加工制造的可能性。