張瑞++高志華++張世涌++秦冬梅Z

摘 要隨著數(shù)字化信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控編程與模擬技術(shù)在模具制造中得到了廣泛應(yīng)用，如銑削、車(chē)削、鏜削和線切割等，其中數(shù)控加工程序的編制質(zhì)量與數(shù)控設(shè)備的加工效果密切相關(guān)。據(jù)此，本文介紹一種圖形交互式自動(dòng)編程方法——UG編程，具體介紹UGCAM數(shù)控加工編程。

【關(guān)鍵詞】模具制造 數(shù)控編程與模擬 UGCAM

1 UG編程

UG是一種高端的CAE/CAM/CAD軟件，其中UGCAM是計(jì)算機(jī)輔助制造模塊，其與CAD模塊緊緊密集成及可為數(shù)控銑削、車(chē)削和電火花線切割機(jī)編程。圖1所示為基于UG軟件的數(shù)控加工流程圖。

在UGCAM編程模塊中，數(shù)控編程的核心內(nèi)容是先生成刀具軌跡，再進(jìn)一步離散為刀位點(diǎn)，最后再后置處理呈數(shù)控加工程序。其中，刀具軌跡的生成方法包括基于點(diǎn)、線、面、體或特征的NC刀軌生成方法。對(duì)于前者，其是一種基于實(shí)體的加工方法，即以實(shí)體為加工對(duì)象及與SLICE（層切法）為實(shí)現(xiàn)手段，如此既可用來(lái)粗或半精加工零件，還可用于研發(fā)基于特征的數(shù)控編程系統(tǒng)；對(duì)于后者，其包括基于編程人員習(xí)慣特征、零件形狀特征等及運(yùn)用虛擬邊界方法來(lái)自動(dòng)生成凸自由面特征的刀軌系統(tǒng)，其中為了實(shí)現(xiàn)非切削刀具軌跡的優(yōu)化，可運(yùn)用IP技術(shù)來(lái)防止走刀重復(fù)。

2 UG軟件的功能模塊

CAD功能（或造型功能）是UG軟件的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)功能及其研究的核心是造型方法，且目前以實(shí)體造型技術(shù)最為常用，其滿(mǎn)足CAD/CAE的一體化要求及全面表達(dá)零件的屬性。對(duì)于UGCAM，其可實(shí)現(xiàn)如下銑加工方法：一是平面加工，其可粗或精加工平面零件，適合運(yùn)用在垂直面為側(cè)壁或底平面與刀具軸垂直的工件中；二是型腔銑，其屬于三軸加工，常用來(lái)加工有斜度、有壁、有輪廓的型腔（芯）及粗加工毛坯材料和曲面零件，其中型腔銑適合用在任一形狀的模型中，且用實(shí)體、曲線或表面來(lái)對(duì)加工區(qū)域進(jìn)行定義；三是固定軸曲面輪廓銑，其主要采用三軸方式來(lái)（半）精加工零件曲面及其原理如下：選定驅(qū)動(dòng)幾何體→得到驅(qū)動(dòng)點(diǎn)→順著特定的投射矢量將驅(qū)動(dòng)點(diǎn)投影至零件幾何體上→生成刀軌；四是可變軸曲面輪廓銑，其主要采用五軸方式來(lái)（半）精加工表面極為復(fù)雜的零件；五是順序銑，其主要采用三或五軸方式來(lái)精加工特別的零件及其分別用銑刀側(cè)刃、端刃來(lái)完成零件側(cè)壁和底面的加工；六是點(diǎn)位加工，其常用在鏜孔、鉸孔及鉆或攻螺紋的加工；七是螺紋銑，其適合用來(lái)加工直徑過(guò)大的螺紋及其用專(zhuān)用的螺紋銑刀來(lái)銑削加工螺紋。

3 軟件編程

UGCAM模塊在傳統(tǒng)意義上的數(shù)控加工編程過(guò)程極為復(fù)雜，因此為了實(shí)現(xiàn)高效編程，可從如下方面做出努力：

3.1 突出編程步驟

鑒于UGCAM數(shù)控加工編程較為靈活性及按順序來(lái)設(shè)置加工參數(shù)使用戶(hù)不易感知UGCAM數(shù)控加工編程的過(guò)程，則需在滿(mǎn)足數(shù)控加工編程原理的條件下，重新定義UGCAM數(shù)控加工編程步驟，以使銑削加工的數(shù)控編程達(dá)到統(tǒng)一及方便用戶(hù)認(rèn)識(shí)整個(gè)過(guò)程，如此便可保證造型分析與加工模塊方案的合理編制。

3.2 加工參數(shù)優(yōu)化布置

在UGCAM銑削加工數(shù)控編程中，參數(shù)的設(shè)置尤其復(fù)雜，則需通過(guò)深入研究UGCAM加工編程及以加工參數(shù)的屬性為依據(jù)來(lái)優(yōu)化布置加工參數(shù)，即：先在主界面上布置型腔銑加工所必需的參數(shù)及在彈出界面上布置其他參數(shù)，再采用UG/OpcnAPI函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)加工參數(shù)讀取，從而保證加工路徑的生成效果。

綜上，為了縮短時(shí)間及實(shí)現(xiàn)高效編程，可按下列流程來(lái)進(jìn)行UGCAM數(shù)控加工編程：設(shè)置加工坐標(biāo)系→以實(shí)際機(jī)床型號(hào)為依據(jù)來(lái)直接將坐標(biāo)系設(shè)在底面端點(diǎn)上→設(shè)置毛坯與零件幾何體→識(shí)別加工類(lèi)型→創(chuàng)建刀具與型腔銑操作→后處理→傳入NC機(jī)床完成加工。

4 模擬編程結(jié)果

為了避免出現(xiàn)撞主軸、撞刀和加工過(guò)量等問(wèn)題，用重視檢查后期程序。對(duì)此，本案引入一種基于UNIX和Windows系統(tǒng)的專(zhuān)用數(shù)控加工仿真軟件——Verieut軟件，其可同時(shí)仿真刀軌和機(jī)床。應(yīng)用表明，Verieut軟件既可對(duì)加工刀具的切削及機(jī)床軸、工作臺(tái)、夾具和加工零件的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行真實(shí)模擬，又可仿真、分析、驗(yàn)證和優(yōu)化NC程序。在實(shí)際應(yīng)用中，編程模擬的原理如下：先以機(jī)床結(jié)構(gòu)的客觀實(shí)際為依據(jù)來(lái)分解、抽象和簡(jiǎn)化主要遠(yuǎn)動(dòng)模塊，再繪制出相應(yīng)的3D模型，然后再以機(jī)床組份間的依附關(guān)系為依據(jù)，在Verieut軟件中創(chuàng)建機(jī)床數(shù)字模型。其中，針對(duì)Verieut，其操作流程如下：在Verieut環(huán)境下新建用戶(hù)文件→在Machine Component Tree界面中創(chuàng)建機(jī)床組件樹(shù)→在Add Model菜單中選定Model File并有序加入機(jī)床模型文件→以單位不同的加工參數(shù)為依據(jù)來(lái)設(shè)定和模擬仿真參數(shù)→加載模擬實(shí)體和程序進(jìn)行模擬。

綜上，在模具制造中，數(shù)控編程與模擬技術(shù)的運(yùn)用可實(shí)現(xiàn)高效且可靠的編程，繼而為制造產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供了技術(shù)支持，因此值得深入研究和推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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作者簡(jiǎn)介

張瑞（1983-），男，河北省衡水市冀州區(qū)人?，F(xiàn)為積水可耐特（河北）環(huán)境科技有限公司助理工程師，大專(zhuān)學(xué)歷。研究方向?yàn)閺?fù)合材料研究與開(kāi)發(fā)。

作者單位

積水可耐特（河北）環(huán)境科技有限公司 河北省衡水市 053200