基于UG 軟件的機械加工方法研究

曹代煥

（廣西理工職業技術學院，廣西崇左 532200）

0 引言

當前社會科技多元化發展趨勢下，機械制造技術的應用愈加廣泛，技術水平也逐步提升。無論是在機械設備調試方面，還是在機械設備生產方面，均取得了一定成果[1]。目前，傳統機械加工方法無法滿足高效率生產需求而逐漸被淘汰，取而代之的是智能化新技術。UG 軟件能夠滿足用戶對虛擬產品設計與工藝生產設計的需求，通過UG 軟件可以為其提供數字化的造型以及驗證手段[2]。利用UG 軟件自身具備的強大自動編程功能，生成各類形態復雜的結構。同時，利用UG 軟件還可以通過多種方式模擬整個操作過程，因此得到廣泛應用?；诖?，本文結合UG 軟件，開展對機械加工方法的設計研究。

1 基于UG 軟件的機械加工方法設計

1.1 設置加工機械標準尺寸允許誤差范圍

機械加工作為數控機床一體化的關鍵部分，設計加工方法時，應當提前確定其標準尺寸要求下的允許誤差范圍。首先，將機械設計圖紙引入UG 軟件，利用軟件的測量功能，獲取機械零件各結構的標準尺寸，將各項數據呈現在上位機顯示器中[3]。通過調整數據的灰度值大小，將其映射在新范圍內，突出機械結構邊緣的部分特征數據，從而對其自然圖像灰度進行識別。其次，對圖像中的數據進行平衡化處理，得到方向一致的邊緣數據直方圖。但是在實際測量機械尺寸過程中，受到外界環境因素不同程度干擾和影響，現場采集的數據中敏感機械零件可能會存在內部噪聲[4]。因此，針對這一問題，本文結合數據濾波處理方法，提取濾波處理后的機械零件尺寸標準數據集。設備處理后機械加工尺寸標準數據集為K，其計算見公式（1）。

式中 δ——測量中多種外界影響因素干擾產生的噪聲數據

x——獲取的數據量

P——標準數據集合

根據公式（1）可得出，機械加工尺寸初期獲取數據集，搭建測量中數據集合空間表達標準軸距。采用3 點均勻測量的方式，分析獲取數據與空間標準數據差異性，計算機械加工邊緣標準尺寸允許誤差。假設設計圖紙中機械加工尺寸為ω，則其計算見公式（2）。

式中 f——機械邊界到測量膠片距離

g——邊界檢測長度

l——中心實際距離

s——數據表達清晰度

結合公式（2），明確機械加工零件標準值，考慮到動力距離測量具有均勻性，輸出允許最大誤差值，完成對加工機械標準尺寸允許誤差范圍設置。

1.2 基于UG 軟件的機械加工坐標參數設置

在確定加工機械標準尺寸允許誤差范圍后，結合UG 軟件，對機械加工坐標參數進行設置。在UG 軟件定義機械加工坐標位置，同時，在軟件中進行編程。根據機械加工零件的輪廓，將其在加工坐標上精確標出。利用UG 軟件的坐標設定功能，設置3個坐標軸，即X 軸、Y 軸和Z 軸，3 個坐標軸的方向規定著加工機床導軌的方向[5]。在實際加工過程中，保證毛坯在機床上的位置，方便加工、對刀等操作。在UG 軟件中，再次設置機械加工坐標參數，具體流程如下。

第一步，設定加工坐標系，在UG 軟件彈出的加工窗口中點擊操作導航裝置，選擇其中的幾何視圖按鈕并勾選MCS 選項。

第二步，設定機械加工坐標系及工作坐標系，并使其保持一致，始終保證機械加工底面為X 軸，平面為Y 軸，刀軸方向為Z 軸。

第三步，在UG 軟件中創建一個加工操作，并為該操作制定4 個父節點組，包括：程序父節點組、刀具父節點組、加工幾何體父節點組以及加工方法父節點組。機械加工幾何體父節點組用于指定加工零件的毛培幾何體、部件幾何體等，并指定加工零件的加工方位。通過重設加工機床坐標參數，加工幾何體父節點在加工過程中可以保證加工精度和質量。

1.3 機械加工精度誤差補償

為進一步提高機械加工精度，在完成機械加工坐標參數設置后，施加對機械加工精度的誤差補償。在一般情況下，由于受到模具與加工機械配合精度的影響，機械加工精度會存在一定誤差。因此，本文主要針對零件方面產生的誤差進行補償。在機械加工產品的中心軸上，增加輔助定位面，并形成內孔為Φ8K6、外圓為Φ41h3 的定位結構，對可能存在誤差的多個位置進行補償。通常情況下機械加工產品的結構中心軸上定位孔Φ41h3、定位軸Φ8K6 均是固定在機械零件的卡盤上，并進行一次加工工藝。通過機械同軸度、垂直度誤差的近似值，反映加工機床的誤差情況，可實現更加精準的誤差復映。同時，通過在機械零件上設置3 個定位面，可以進一步實現機械加工的高精度要求。形成內孔為Φ7F4/k2 與外圓為Φ34h3/2 兩種配合間隙，通常情況下二者數值不同。利用間隙較小的定位面，實現對機械定位作用，從而補償利用單徑向定位面時由于間隙過大而不能進行選擇的限制，以此實現對加工精度誤差的補償。

2 試驗論證分析

將上述提出的基于UG 軟件的機械加工方法具體加工程序引入到機床中，并與傳統加工方法進行比較，驗證兩種加工方法的加工精度。設置加工機床運行過程中的電壓為24 V，主轉軸轉速為1800 r/min，機床中電解液內噴壓力設置為1.25 MPa，脈沖頻率設置為28.5 kHz。按照機械生產廠對加工質量提出的具體要求，首先分別采用兩種方法測量待加工的100 個機械零件的結構尺寸，完成加工的機械零件應當保證其誤差不超過0.08 mm。測量兩種機械加工方法得到的200 個機械零件，得出試驗結果對比（表1）。

表1 兩種機械加工方法試驗結果對比

由表1 中數據可以看出，本文提出的機械加工方法在對5種不同型號機械零件進行加工時，其尺寸平均差測量值均小于機械生產廠對零件誤差提出的要求。傳統加工方法僅在對KSI-125-01 型號機械零件加工時，符合生產廠的加工要求。由于對加工精度進行誤差補償，有效減少機械零件的尺寸平均差值，保證加工后得到的產品與設計圖紙基本吻合。因此，通過試驗進一步證明，本文提出的基于UG 軟件的機械加工方法在實際應用中具有更高加工精度，能夠充分滿足機械生產廠對加工的高精度要求。

3 結束語

針對高精度的機械加工需求，提出一種全新的加工方法，通過試驗證明該加工方法具有良好的工藝加工效果。同時，將該加工方法引用到實際機械加工廠，可以保證同一批次加工產品的合格率高達98.0%以上，從而更好地解決在實際加工過程中存在的技術問題。本文介紹的加工方法也進一步證明了UG 軟件在機械設備加工領域中的可行性，將其引用到機械生產的各方面，可為生產廠提供更大效益，值得廣泛推廣。