羅玉龍

摘 要： 采用傳統(tǒng)的手工方式對零件進行編程往往耗時耗力，而且容易發(fā)生錯誤。如果采用自動編程技術對復雜零件進行編程，既可以提高加工零件的編程效率，更可以提高零件的加工品質。本文以數控銑床零件為例，采用UG8.5軟件，對該零件進行了造型設計、自動編程以及仿真加工處理。實踐證明：采用UG8.5對零件進行自動編程，可以大大降低編程難度，提高編程效率。

關鍵詞： UG8.5； 數控銑床； 自動編程； 仿真加工

中圖分類號： TH 122 文獻標志碼： A 文章編號： 1671-2153（2015）04-0083-04

0 引 言

針對簡單的加工零件，一般采取手工編程的方式對其進行加工，但是對于工序復雜的加工零件，采用傳統(tǒng)的手工方式往往耗時耗力，而且容易發(fā)生錯誤；如果采用自動編程技術對復雜零件進行編程，既可以提高加工零件的編程效率，更可以提高零件的加工品質。對于數控機床自動編程的軟件有很多，本文主要采用UG8.5軟件對零件進行編程，該軟件可以提供全面的、易于使用的功能，從而解決數控刀軌的生成、加工仿真和加工驗證的問題，使其更好的滿足特定的工業(yè)需求，實現編程的自動化，以提高效率，優(yōu)化生產速度[1]。本文將通過對一個復雜加工零件的數控編程與仿真加工，介紹如何使用UG8.5軟件對零件進行自動編程與仿真加工。

1 數控銑床零件

1.1 零件圖分析

本文設計的零件圖如圖1所示。該零件本可以用型腔銑來加工，本文是用UG8.5軟件的CAM部分來對數控銑床的平面銑來完成零件的編程與加工，并主要介紹了平面銑的“毛坯邊界”的選擇與定義問題。平面銑只能用來完成輪廓的側面為直壁的（即側面與底面垂直）零件及底面為平面而非曲面的零件的加工。由于該零件所要加工的面和型腔的底面都是平面，而且所有要加工的側壁都與底面垂直，所以完全可以用平面銑來實現，零件圖如圖1所示。

1.2 生成三維模型

先用UG8.5軟件的CAD部分生成三維模型，其三維模型如圖2所示。

1.3 工藝分析

采用UG8.5軟件的CAM部分來對數控銑床的平面銑來完成零件的編程與加工，工藝分析過程如下：

（1） 該零件只涉及到直壁型腔，而且底面都是平面，所以選擇UG8.5的平面銑功能。

（2） 毛坯材料選擇為146 mm×100 mm×20 mm的長方體鋼材。

（3） 工藝。

粗加工：a.先粗銑大平面，使其高度到16 mm，留0.5 mm的余量；

b.粗銑平面至高度13 mm，留0.5 mm的余量；

c.粗銑中間的型腔，留0.5 mm的余量；

d.粗銑兩邊的型腔，留0.5 mm的余量。

精加工：a.精銑大平面，使其高度到16 mm，至最終尺寸；

b.精銑平面至高度13 mm，至最終尺寸；

c.精銑中間的型腔，至最終尺寸；

d.精銑兩邊的型腔，至最終尺寸。

（4）刀具選擇。加工大平面時，可以選擇直徑較大的平面銑刀？覫50 mm，因為都是銑的外輪廓平面，粗銑型腔時選擇刀具直徑為？覫15 mm，最小型腔寬度為20 mm。精加工型腔時選擇的刀具直徑為？覫10 mm，型腔圓角半徑為6 mm。

1.4 UG8.5的加工模塊

按照工藝要求，先粗銑高度為16 mm的大平面，粗銑高度為16 mm的大平面：選擇平面銑功能，先設置刀具，還可設置粗加工余量為0.5 mm。在設置工序參數時，需要設置坐標系、工件、部件邊界、底面高度、加工方式、刀軸、削參數、主軸轉速等參數（這里不作詳細說明），然后生成粗銑大平面的刀具的走刀軌跡[2]。在設置此次加工參數時，由于“毛坯邊界”和“部件邊界”要設置在同一個平面上，也就是同一高度上（讓部件邊界和毛坯邊界中間的材料全部去掉），材料銑多深由設置的底面來進行控制。部件的邊界選擇方式為“邊界幾何體”的模式選擇“曲線/邊”，“材料側”設置為“內部”（即內部保留），選擇界面如圖3所示。

設置“毛坯邊界”時，由于毛坯邊界和部件邊界要設置在同一個平面上，因此毛坯邊界不太好直接選擇，可以通過“邊界幾何體”的模式選擇“點”，然后通過點選方式選擇三維模型的四個頂點。但這四個頂點選擇后，和部件邊界相差4 mm高度，不在同一平面上，因此，還要把“編輯邊界”里的“平面”設置為“用戶定義”，然后再把光標移動到最高的那個平面上點選最高平面，這樣，毛坯邊界就被定義為和部件邊界在同一平面上。

定義好毛坯邊界以后，再選擇底面，這樣所需要去除的材料就都定義好了。定義好所有參數以后，大平面的加工的刀具軌跡如圖4所示。

粗銑至高度13 mm的平面：選擇和上一平面加工的相同刀具，在設置此次加工時，設置“部件邊界”和“毛坯邊界”時，要注意毛坯邊界的選擇一定要和部件邊界在同一平面上，它們的選擇和設置方式和前面的一個平面的設置方式相似，設置完成后，就可以對兩側面進行仿真加工。

粗銑中間的型腔：由于中間的型腔有圓角，而且圓角的半徑為6 mm，但由于是粗銑，可以選擇？覫15 mm的刀具來進行加工，銑型腔時，只需要定義“部件邊界”即可。因為是部件邊界以內的材料全部都要銑掉，因此不需要定義“毛坯邊界”，但是在定義部件邊界時要注意把“材料側”設置為“外部”（即外部保留），粗銑中間型腔的走刀軌跡如圖5所示。

粗細兩邊型腔：選擇？覫15 mm的刀具，其原因和銑中間的型腔相似，而且設置加工參數時也是相似的，參照上述的參數設置即可，這里不再贅述。

1.5 程序后處理

零件所有需要加工部位的參數全部都設置好后，在UG8.5的加工界面，把所有的加工工序全部選中，讓所有部位加工的刀軌都生成，可以檢驗到整個零件的加工過程，其全部的加工的刀具軌跡如圖6所示。

檢查所有部位的刀具走刀軌跡無誤后，就可以把整個的加工過程全部自動生成程序，其生成程序如圖7所示，生成的程序可以轉化成文本文檔格式，直接導入機床進行加工。

1.6 本次編程加工的創(chuàng)新之處

第一，本研究主要采用平面銑加工技術，該技術可以不需要作出完整的造型，只需要根據2D圖形，即可直接生成刀具路徑；另外，刀具軸是垂直于XY平面的，即在加工的過程中機床是兩軸聯(lián)動，這樣普通的數控銑床就可以滿足加工，編程方式適應性強。第二，編程過程中采用定義邊界幾何的方法來約束刀具運動的區(qū)域，調整方便，能更好的控制刀具在邊界上的位置，減少刀具的走刀軌跡，提高生產效率。第三，本研究使用平面銑加工技術，既可用于粗加工，也可以用于精加工，不用在編程加工方式上進行多次變換，編程較為簡單，易于操作。此外，平面銑的編程方式比用型腔銑編程時刀具的走刀軌跡要簡潔很多，可以減少刀具運動的軌跡和少很多空走刀，比用型腔銑加工的生產效率要高很多。

2 結束語

本文采用UG8.5軟件對零件進行了自動編程與仿真加工，該方法可以減少樹形轉換中繁瑣的計算問題，并且替代了傳統(tǒng)的手工編程，可以大大節(jié)省編程的時間，提高了編程人員的工作效率[3-4]。此外，通過UG8.5的自動編程技術對零件進行加工編程，可以大大提高產品的質量以及生產周期，減少了產品的生產成本。

參考文獻：

[1] 梅小寧，楊樹興. 基于UG二次開發(fā)的參數化建模方法在優(yōu)化設計中的應用[J]. 科技導報，2010，28（3）：29-32.

[2] 毛丹丹. UG6.0同步建模技術和基于歷史建模模式的技術分析[J]. 輕工科技，2015（2）：84-85.

[3] 馮東升，張世文，湯鐵鋼. 基于UG的預應力層裂實驗靶板的有限元仿真研究[J]. 機械強度，2015（2）：377-380.

[4] 張鐵異，雷發(fā)兵. 基于UG的多功能變尺寸連桿機構實驗臺設計[J]. 輕工科技，2015（11）：55-57.

（責任編輯：徐興華）