葉焜南

摘 要：UG軟件在現(xiàn)代制造業(yè)中有著極其重要的地位，本文根據(jù)UG在零件模擬數(shù)控加工中的應(yīng)用，詳細(xì)介紹了UG軟件的先進(jìn)技術(shù)。利用UG建立零件的幾何模型，可以進(jìn)行交互式模擬并演示按數(shù)控刀軌數(shù)據(jù)如何被去除，能夠迅速生成數(shù)控代碼，縮短編程時(shí)間，進(jìn)一步提高程序的正確性與安全性，降低生產(chǎn)成本，提高工作效率。

關(guān)鍵詞：UG；編程；數(shù)控加工

UG在數(shù)控加工技術(shù)中已得到廣泛的應(yīng)用，但要達(dá)到預(yù)期的加工效果，編制數(shù)控程序的高質(zhì)量是不容忽視的，因?yàn)閿?shù)控加工程序不單包括對(duì)零件的加工，還包括刀具形狀、尺寸以及切削用量和走刀路徑等工藝。對(duì)于簡(jiǎn)單零件的加工，可進(jìn)行手工編程，對(duì)于復(fù)雜零件就需要借助于UG軟件，以便達(dá)到縮短編程的時(shí)間提高工作效率的目的。

1UG軟件簡(jiǎn)介及功能介紹

UG是一款集CAD、CAE、CAM于一體的計(jì)算機(jī)輔助機(jī)械設(shè)計(jì)制造系統(tǒng)軟件，產(chǎn)于美國(guó)Un Graphic Solutions公司。應(yīng)用UG軟件，能對(duì)所設(shè)計(jì)零件進(jìn)行繪制幾何圖形與建模；對(duì)加工工藝進(jìn)行分析，使加工步驟達(dá)到合理的刀具路徑；并通過(guò)程序上的后期處理，生成數(shù)控加工的指令代碼，再將得到的指令代碼進(jìn)行編輯，調(diào)試完畢后輸入數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控加工。

UG的功能相當(dāng)強(qiáng)大。建模、曲面造型、運(yùn)動(dòng)仿真、結(jié)構(gòu)分析、模具設(shè)計(jì)、數(shù)控加工等，可從UG軟件所包含的不同模塊功能具體介紹：

1.1CAD模塊

（1）建模：提供草圖設(shè)計(jì)，各種曲線生成和編輯，以及特征建模與曲面設(shè)計(jì)等工具。（2）制圖：提供了多種工具，使用戶能從UG三維實(shí)體模型得到相關(guān)的二維工程圖。（3）鈑金設(shè)計(jì)：它是基于參數(shù)和特征的鈑金零件建模功能模塊，可生成復(fù)雜的鈑金零件，并可對(duì)其進(jìn)行參數(shù)化編輯。（4）裝配：提供了自上而下和自下而上兩種裝配方式，模擬實(shí)際的機(jī)械裝配過(guò)程，利用約束將各個(gè)零件圖形裝配成一個(gè)完整的機(jī)械圖形。（5）主朔模：為設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)與UG三維建模完全整合的模具設(shè)計(jì)環(huán)境，可逐步引導(dǎo)用戶進(jìn)行模具設(shè)計(jì)工作。

1.2CAM模塊

（1）加工基礎(chǔ)：提供基于UG的所有加工模塊的基礎(chǔ)框架。（2）后處理：使用戶可方便地建立自己的加工后置處理程序。（3）型芯和型腔銑削：提供了粗加工單個(gè)或多個(gè)型腔功能，并可以通過(guò)容腔銑削加工設(shè)計(jì)精度低、曲面間有間隙和重疊的形狀。（4）線切割：可以進(jìn)行2軸和4軸線切割加工，并可以運(yùn)用多種線切割方式。

1.3CAE模塊

（1）機(jī)械運(yùn)動(dòng)及運(yùn)動(dòng)力學(xué)分析：可以對(duì)任何機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、動(dòng)力學(xué)分析和運(yùn)動(dòng)仿真。（2）結(jié)構(gòu)分析：是一個(gè)集成化的建模分析工具，可以進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)模態(tài)與穩(wěn)態(tài)熱傳遞分析等，并能夠?qū)α慵b配前后處理，用于工程仿真和性能評(píng)估。（3）注塑流體仿真：對(duì)注塑模零件的塑料流動(dòng)進(jìn)行仿真，幫助模具設(shè)計(jì)人員確定注塑模是否合理，檢查出不合適的部分。

2UG軟件在現(xiàn)代制造業(yè)中的重要地位

2.1UG在航空航天、汽車、醫(yī)療器械與工業(yè)設(shè)備中的應(yīng)用

UG在航空航天、汽車、通用機(jī)械、醫(yī)療器械與工業(yè)設(shè)備等市場(chǎng)上得到了廣泛的應(yīng)用。多年以來(lái)，UG一直支持著美國(guó)通用汽車公司虛擬產(chǎn)品的開發(fā)，也被日本一些著名汽車的零部件制造商作為計(jì)算機(jī)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，而且在全球汽車行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用；在航空領(lǐng)域，美國(guó)航空業(yè)UG軟件的安裝數(shù)量就超過(guò)了10000套，俄羅斯航空業(yè)UG軟件占有高于90%的市場(chǎng)，北美汽輪機(jī)市場(chǎng)占80%；UG在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域也占據(jù)領(lǐng)先地位，如Pratt & Whitney，B/E航空公司以色列飛機(jī)公司、英國(guó)航空公司、Northrop Grumman、伊爾飛機(jī)和Antonio和GE噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)都是世界知名公司。同時(shí)，UG還遍布于醫(yī)療器械、電子、高技術(shù)的工業(yè)設(shè)備等行業(yè)，如3M、Will-Pecos、Biomet、Zimmer、飛利浦公司與吉列公司等。

2.2UG在機(jī)械設(shè)計(jì)和模具加工中的應(yīng)用

在機(jī)械設(shè)計(jì)和模具加工中的過(guò)程中，UG功能非常強(qiáng)大，使用起來(lái)非常方便，為機(jī)械設(shè)計(jì)者提供近乎完整的設(shè)計(jì)方案，使機(jī)械設(shè)計(jì)工作者受益匪淺。隨著UG性能上的不斷完善，其優(yōu)勢(shì)會(huì)被更多機(jī)械設(shè)計(jì)者所受用，成為機(jī)械設(shè)計(jì)領(lǐng)域的首選產(chǎn)品。近幾年，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，注塑模具型腔形狀、模具結(jié)構(gòu)變得愈加復(fù)雜，對(duì)模具精度的要求非常高，生產(chǎn)周期卻越來(lái)越短。在這種發(fā)展形勢(shì)下，UG技術(shù)被廣泛應(yīng)用于模具工業(yè)并收到良好效果。相比于其它工業(yè)，模具工業(yè)的自身特點(diǎn)尤為特殊，其設(shè)計(jì)制造是一種逆向過(guò)程（產(chǎn)品模型到生產(chǎn)裝配），為了滿足模具加工的特點(diǎn)，各大公司針對(duì)模具特點(diǎn)，不斷完善軟件功能，為用戶在機(jī)械設(shè)計(jì)與模具加工行業(yè)提供了目前市場(chǎng)上最為先進(jìn)的一款軟件。

3數(shù)控加工模擬

圖1為數(shù)控加工模擬流程如圖，通過(guò)流程處理，在CAD/CAM軟件中數(shù)控加工程序如下：

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在UG軟件中進(jìn)入建模功能模塊，利用仿真功能對(duì)零件模擬出仿真圖（如圖2所示）。UG的加工仿真功能可進(jìn)行交互式模擬并演示按數(shù)控刀軌數(shù)據(jù)如何被去除，首先進(jìn)入加工模塊，對(duì)刀具和加工路徑進(jìn)行設(shè)置完畢，利用UG提供的零件加工模擬功能可觀察到切削加工整個(gè)過(guò)程；對(duì)工藝參數(shù)設(shè)置的合理性進(jìn)行檢測(cè)，以及零件在數(shù)控的實(shí)際操作中是否存在影響，設(shè)備的運(yùn)行是否正確，在加工前應(yīng)對(duì)加工的操作過(guò)程進(jìn)行驗(yàn)證。

模擬的零件是不是符合設(shè)計(jì)的要求，在數(shù)控模擬加工過(guò)程中，系統(tǒng)能直接給出相關(guān)的加工過(guò)程報(bào)告，省去了實(shí)際生產(chǎn)中的試切過(guò)程，降低了材料的消耗，提高了生產(chǎn)效率。

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4數(shù)控加工數(shù)據(jù)的生成

計(jì)算機(jī)中所建立的數(shù)控機(jī)床加工環(huán)境，需根據(jù)加工工藝的具體方案對(duì)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，模擬數(shù)控機(jī)床在實(shí)際切削過(guò)程中進(jìn)行刀具的干涉檢查。通過(guò)計(jì)算機(jī)的模擬數(shù)控進(jìn)行加工，并確認(rèn)符合要求后，便可利用UG的后處理程序生成數(shù)控代碼，再經(jīng)過(guò)仿真、零件的加工刀軌最后形成刀位軌跡的文件。待零件刀位軌跡文件生成以后，計(jì)算結(jié)果是不可以在數(shù)控機(jī)床直接使用的，因?yàn)閿?shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)僅僅能識(shí)別如G代碼和M代碼等數(shù)控指令。為了能夠得到可以驅(qū)動(dòng)數(shù)控機(jī)床正確工作的數(shù)控指令，需將刀位文件換成特定數(shù)控指令，就是進(jìn)行后處理而生成的數(shù)控代碼。另外，對(duì)于不同數(shù)控設(shè)備，它們的數(shù)控系統(tǒng)也不同，在加工程序上的格式也有區(qū)別，所以需對(duì)G代碼實(shí)施后處理，待后處理所生成的數(shù)控代碼經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)眯薷暮?，便可輸入?shù)控設(shè)備進(jìn)行數(shù)控加工，利用UG軟件后處理功能所生成的NC文件。

5結(jié)束語(yǔ)

采用UG軟件可以方便地創(chuàng)建零件的幾何模型，并以刀具路徑進(jìn)行屏幕上的顯示模擬，能迅速自動(dòng)生成數(shù)控代碼，特別是復(fù)雜零件的數(shù)控程序編制，其程序有自動(dòng)生成的特點(diǎn)。因此，既節(jié)省了計(jì)算工作量，又縮短了產(chǎn)品工藝的準(zhǔn)備時(shí)間，避免了手工編程過(guò)程出錯(cuò)，從而提高了產(chǎn)品加工的質(zhì)量。

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