許坤南 盧良旺

摘要：在日常生活中，為了增加產(chǎn)品的美觀性，通常選用拋物線零件作為產(chǎn)品的基礎(chǔ)部件。在加工拋物線零件時(shí)，常采用手工編程和自動(dòng)編程方式進(jìn)行加工。文章介紹了UG軟件對(duì)拋物線零件進(jìn)行草圖繪制和編程加工的方法，并通過自動(dòng)生成的程序進(jìn)行加工生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了零件自動(dòng)加工。

關(guān)鍵詞：拋物線類零件;手工編程;UG12軟件;自動(dòng)編程中圖法分類號(hào)：TG519

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

UG software automatic programming of parabolic parts

XU Kunnan'，LULiangwang

（1.Guilin Agricultural School Of Guangxi， Guilin，Guangxi 541006，China;

2.Guangdong Machinery Technician College，Guangzhou 510450，China）

Abstract：In daily life， in order to increase the aesthetics of the product， parabolic parts are usually selected as the basic components of the product. When processing parabolic parts， manual programming and automatic programming are often used for processing. This paper introduces the method of sketching and programming of parabolic parts with UG software， and realizes the automatic machining of parts through the automatic production of the program.

Key words： parabolic parts， manual programming，UG12 software， automatic programming

1引言

隨著生活水平的提高和現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)美的要求越來越高，產(chǎn)品的外觀也日漸復(fù)雜多變[1]。在產(chǎn)品生產(chǎn)中，傳統(tǒng)的加工方法很難適應(yīng)柔性化、復(fù)雜化和高效化的現(xiàn)代化加工要求。針對(duì)復(fù)雜形狀零件的小批量加工，傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備很難加工出合格的產(chǎn)品，即使能夠完成，也需要花費(fèi)大量金錢和較長(zhǎng)的時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)，因此數(shù)控機(jī)床得到了廣泛普及和應(yīng)用。數(shù)控機(jī)床的普及使得數(shù)控編程顯得越來越重要，數(shù)控編程可以分為手工編程和 CAM 軟件自動(dòng)編程。對(duì)于簡(jiǎn)單圓弧和直線組成的零件，通常使用手工編程，簡(jiǎn)單的二次曲線可以采用宏程序進(jìn)行編程，手工編程是自動(dòng)編程的基礎(chǔ)，宏程序是手工編程的高級(jí)形式[2]。復(fù)雜形狀零件或者特殊形狀零件一般都采用 CAM 軟件進(jìn)行自動(dòng)編程，自動(dòng)編程能夠提高編程速度，由于可以先用計(jì)算機(jī)驗(yàn)證零件形狀的正確性，因此程序出現(xiàn)錯(cuò)誤的概率較低，從而提高了產(chǎn)品加工的效率。

我校的實(shí)習(xí)車間在2022年3月2日接到某公司的拋物線零件加工訂單（圖1）。該零件主要用于模型展示，加工件數(shù)為50件，交貨日期為2022年3月18日。為了完成任務(wù)，又不耽誤學(xué)生的實(shí)習(xí)教學(xué)，我們選定了兩臺(tái)數(shù)控車床進(jìn)行加工。車間的數(shù)控車床有廣州數(shù)控980TA，980TDA，980TDC 。根據(jù)與教師的溝通和場(chǎng)地的實(shí)際情況，我們選定一臺(tái)980TA 和一臺(tái)980TDC 的數(shù)控車床進(jìn)行加工。在加工時(shí)選用 UG12軟件進(jìn)行自動(dòng)編程，在2022年3月16日順利完成了產(chǎn)品的生產(chǎn)。通過實(shí)踐證明，此加工方法能快速完成相關(guān)零件的加工，達(dá)到了提高生產(chǎn)效率的目的。

2拋物線零件的圖紙

該拋物線零件屬于觀賞類零件，要求零件表面光亮，故對(duì)其進(jìn)行拋光。該拋物線零件的左側(cè)有直徑為18mm、長(zhǎng)度為35mm 的外圓，外圓上有1×45°的倒角，7處 R3的圓弧;右側(cè)有 P=6的拋物線，圓弧的最大直徑為35mm、圓弧角為 R25，外圓的直徑50mm、長(zhǎng)度為2mm。該拋物線零件未注公差為 GB/T 1804?m，表面進(jìn)行拋光處理。

3拋物線零件的工藝

根據(jù)圖紙的情況，也考慮到切斷的難度，我們選擇直徑50mm 的棒料在鋸床上鋸斷，保證毛坯的長(zhǎng)度為61mm。再根據(jù)拋物線零件左側(cè)是直徑18mm 的外圓，中間有兩處 R3的圓弧形槽，能夠進(jìn)行裝夾;右側(cè)有拋物線、R25的圓弧，加工好后需要有夾具裝夾。因此，裝夾毛坯，伸出長(zhǎng)度為40mm，先加工左側(cè)部分并拋光。然后裝夾直徑18mm 的外圓，伸出長(zhǎng)度為30mm，車端面保證零件總長(zhǎng)，再加工右側(cè)部分并拋光。最后進(jìn)行清理，從而完成整個(gè)工件的加工。

4采用 UG12軟件自動(dòng)編程對(duì)拋物線零件進(jìn)行加工

UG 軟件是德國(guó)西門子公司旗下的一款產(chǎn)品，在社會(huì)上應(yīng)用非常廣泛。它擁有機(jī)電概念設(shè)計(jì)、沖壓生產(chǎn)線、生產(chǎn)線設(shè)計(jì)、船舶結(jié)構(gòu)、模型、船舶整體布置、 DMU、圖紙、布局、仿真、增材制造、加工生產(chǎn)線規(guī)劃器、加工、檢測(cè)等功能，由于可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零件造型和加工，因此在機(jī)械制造行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用[3]。本文通過使用 UG12軟件的建模和加工模塊，對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行造型并編程加工，具體流程如下。

4.1造型

打開 UG12軟件，輸入模型命令，單位選擇 mm。首先，點(diǎn)擊“菜單→插入→在任務(wù)環(huán)境中繪制草圖”按鈕，選擇以 X，Y 平面作為繪圖平面，進(jìn)行二維圖形的繪制。其次，選擇“菜單→插入→曲線→拋物線”，按照?qǐng)D2所示設(shè)置拋物線的參數(shù)。再次，選擇“輪廓直線命令”，按照?qǐng)D3所示繪制圓弧角為 R25的圓弧、長(zhǎng)度為2mm 的水平直線、長(zhǎng)度為16mm 的豎直直線、長(zhǎng)度為35mm 的水平直線，在距離原點(diǎn)40mm 的位置繪制半徑為3mm 的圓弧，在距離原點(diǎn)為50mm 的位置繪制相同半徑的圓弧，兩圓弧中心距離 X 軸長(zhǎng)度為10mm。最后，在右側(cè)繪制9mm 的豎直線，完成整個(gè)圖形的繪制。

4.2三維實(shí)體

完成拋物線二維草圖繪制后，點(diǎn)擊拉伸處的“旋轉(zhuǎn)”命令，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)界面。在“表區(qū)域驅(qū)動(dòng)”內(nèi)點(diǎn)擊“選擇曲線”按鈕，框選二維草圖的所有曲線，指定 X 軸為旋轉(zhuǎn)軸矢量，并選擇零點(diǎn)為指定點(diǎn)。旋轉(zhuǎn)限制處開始角度為0°，結(jié)束角度為360°，布爾運(yùn)算為無，設(shè)置體類型為實(shí)體，點(diǎn)擊“確定”按鈕，完成三維實(shí)體的旋轉(zhuǎn)。最后，繪制5處半徑為2mm 的倒圓角和1處半徑為1mm 的倒斜角?；谏鲜霾襟E，完成如圖4所示的拋物線三維實(shí)體的繪制。

4.3編程加工

點(diǎn)擊“應(yīng)用模塊”按鈕，再點(diǎn)擊“加工”按鈕，進(jìn)入加工模塊，選擇 Turning 的車削加工，在加工模塊先創(chuàng)建幾何體。

（1）設(shè)置 MCS_SPINDLE，點(diǎn)擊“MCS_SPINDLE”按鈕進(jìn)入“MCS 主軸”設(shè)置的對(duì)話框，在三維實(shí)體圖的最右邊設(shè)置坐標(biāo)系，旋轉(zhuǎn)動(dòng)態(tài)坐標(biāo)系，使 Z 軸為長(zhǎng)度方向、X 軸為直徑方向。最終完成如圖5所示的 MCS SPINDLE 的設(shè)置。

（2）設(shè)置 WORKPIECE 和設(shè)置? TURNING WORKPIECE，點(diǎn)擊“ WORKPIECE”按鈕進(jìn)入“工件”設(shè)置的對(duì)話框，指定部件選擇繪制成功的拋物線三維實(shí)體作為加工部件。然后指定毛坯選擇包容圓柱體，長(zhǎng)度 ZM+設(shè)置為1mm，半徑偏置設(shè)置為2mm，點(diǎn)擊“確定”按鈕，再單擊“TURNING WORKPIECE”按鈕，最后完成如圖6所示 WORKPIECE 的設(shè)置。

（3）創(chuàng)建刀具，創(chuàng)建 OD 55 L 1的外圓車刀（加工左側(cè)），設(shè)置“ISO 刀片形狀”為 V 菱形35°的刀片，“刀尖半徑”為0.4mm，“OA 方向角度”為50°，“刀具號(hào)”為1，“刀補(bǔ)號(hào)”為1，確定完成刀具的創(chuàng)建;以同種方法設(shè)置 OD 55 L 的外圓車刀（加工右側(cè)）。

（4）創(chuàng)建工序，創(chuàng)建左側(cè)外圓粗加工（軌跡如圖7中粗加工軌跡）—?jiǎng)?chuàng)建左側(cè)外圓精加工（軌跡如圖7中精加工軌跡）。粗加工主軸轉(zhuǎn)速為800r/min，進(jìn)給量為100mm/min，切削深度為1.5mm，精加工主軸轉(zhuǎn)速為2000r/min，進(jìn)給量為200mm/min，切削深度為0.2mm，最后完成如圖5所示左側(cè)粗精車軌跡的繪制;創(chuàng)建右側(cè)外圓粗加工（軌跡如圖7中粗加工軌跡）—?jiǎng)?chuàng)建右側(cè)外圓精加工（軌跡如圖7中精加工軌跡）。主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和切削深度與右側(cè)相同，最后完成如圖7所示右側(cè)粗精車軌跡的繪制。

4.4軌跡后處理編程

完成軌跡繪制后，進(jìn)入“工序?qū)Ш狡鳌钡摹俺绦颉币晥D，選擇“PROGRAM”圖標(biāo)，再選擇“后處理”。通過查找車床的后置處理文件，設(shè)置輸出文件的位置，生成后處理程序（文件擴(kuò)展名為 CNC 格式），從而完成 UG12軟件的自動(dòng)編程。最后通過 U 盤把程序拷貝到機(jī)床進(jìn)行自動(dòng)加工。

5總結(jié)

本文通過對(duì)拋物線零件的圖紙和工藝進(jìn)行分析，確定合適的裝夾方案，利用 UG12軟件進(jìn)行了二維草圖的繪制，特別是完成了拋物線的繪制;再利用旋轉(zhuǎn)命令創(chuàng)建三維實(shí)體，然后通過倒角和倒圓弧完成拋物線零件的建模;通過編程加工的創(chuàng)建幾何體、創(chuàng)建刀具、創(chuàng)建工序的三項(xiàng)內(nèi)容的詳細(xì)介紹，完成拋物線零件的左側(cè)和右側(cè)軌跡模擬;最后進(jìn)行程序的創(chuàng)建。通過 UG12軟件進(jìn)行自動(dòng)編程加工，不僅能保證加工出合格的零件，也能減少編程時(shí)間和降低編程難度，同時(shí)使數(shù)控機(jī)床的功能得到合理的應(yīng)用，充分發(fā)揮了數(shù)控機(jī)床的優(yōu)越性，也為編程人員針對(duì)拋物線零件的加工提供了多種解決方案，提高了生產(chǎn)效率。

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[3]袁武.基于 UG 的復(fù)雜非圓曲線數(shù)控車削技術(shù)研究[ J].煤礦機(jī)械，2016，37（4）：77?80.

作者簡(jiǎn)介：

許坤南（1981—），本科，助理講師，研究方向：數(shù)控加工教學(xué)。