基于UG的数控编程及加工过程仿真

摘 要：在UG的环境中采用数控编程以及加工仿真的研究，可以有效的预防刀具与零件之间出现过切或者欠切的现象，为了令人们更加理解这一问题，本文以固体火箭发动机中的阳球体为例，在今后机床运动的过程中可以有效的预防运用部件与刀具之间相互干涉的情况，同时也能起到预防碰撞的作用。在以UG为背景的数控编程中，编程的精度以及效率都能得到更好的保障，并且在生产周期方面也具有显著的效果，希望通过本文的论述能够进一步提升工作效率，为数控编程的进一步发展提供更好的空间。

关键词：数控编程；UG；加工仿真

在当前机床加工的过程中，数控编程是一种十分有效的加工方式。其主要包含的内容有从加工要求中进行分析，并且在此基础上满足工艺设计的要求，进而对加工方案予以确定，同时还包括对机床、夹具以及刀具的合理选择，这样才能对走刀路线进行确定，保证切削用量的有效性。除此之外，在工件几何模型的建立上，数控加工也具有重要的作用，保证加工程序的有效性以及合理性。本文主要探讨的内容是基于UG环境下，数控编程以及加工仿真的具体过程，希望能够今后的工艺加工有所帮助。

1 概述

在进行数控编程的过程中，如果问题的复杂程度有所不同，那么就可以采用数控加工程序进行编程，运用手工编程的方式或者计算机编程的方式，以有效的解决问题。在采用手工编程的过程中，主要是通过人工的方式完成的。在编程的各个步骤中可以对所编制的零件数加以有效的控制，其所需要解决的主要问题在于点位加工以及简单形状的几何编程问题。而另外一种编程方式主要是运用了计算机进行辅的编程，在计算机的帮助下，可以实现自动化的加工，帮助零件的生成。计算机编程可以应对难度更加的编程问题，所以是当前比较倡导的一种编程方式。

2 数控编程技术在UG环境中的应用

在数控编程过程中，目前基本上都是在UG的环境下得以实现的，UG主要是以三维主模型为基础建立起来的方法，能够对刀具的运行轨迹加以生成，在这之中主要包含了几种加工方法，例如铣削、线切割以及车削等。

在UG的环境下，采用数控编程技术的关键性步骤主要有以下几点。首先是要将加工零件所使用的工艺进行详细的分析，并且根据对零件形状要求的不同，甚至是尺寸以及质量等要求的不同，选择的工艺参数也具有一定的差异，在工艺参数的基础上，进一步实现数控编程的过程。通常情况下，CAM环境是经常会遇到的一种UG环境，在对其设置时，对刀具以及父节点的选择与建立都是相当重要的，其中当然还包含了对刀轨进行检验的内容。

具体的CAM环境在设计时，应该认识到加工环境直接影响着操作基础，所以一定要严格对加工环境予以约束，保证其能够顺利的实现。所以配置与设置是相当重要的。配置是设置的前提条件，没有合理的配置，就不能选择正确的设置类型以及操作方式，这样才能实现对设置进行有效选择的目的。当启动UG的相关模块后，就会弹出相应的配置以及设置对话框，令人们进行自主选择，然后才能自己进入到相应的UG加工环境中。

其次，在进行加工过程中，忽视了对刀具的选择，同样在开启对话框后，就会以刀具视图的形式展，进一步在UG道路中选择相应的调入零件以及工艺流程。

第三个步骤是对父节点组进行创建。在这之中主要包含以下几个方面的内容。一是要对几何体进行创建，以固体火箭发动机中的阳球体为例进行分析，其中主要包含三个部分的内容，分别是零件、毛坯以及夹具，只有这三个部分结合在一起，才能最终运用数控编程程序将主模型进行装配，主模型的主要作用是对指向零件进行文件装配，其中还包含了对零件信息的引用。但是需要注意的是，几何体只是存在于装配文件之中的，而并没有在装配文件中得到复制。主模型的另外一项重要作用就是对零件予以保护，防止出现设计数据丢失的状况，保证零件符合设计的标准，数控人员用用对装配文件的可写权以及对主模型的读取权。主模型是引用到加工中的，因此编程人员不能修改主模型。但是，由于加工装配文件引用了主模型的数据，所以任何对主模型修改都将更新整个装配件。

第四，创建操作。进入向导对话框中的程序视图，依据加工工艺规程创建相应的操作。在创建操作的过程中主要涉及到以下两方面的内容：（1）操作类型设置。其中包括操作类型、父几何体、刀具及加工方法等参数的选择；（2）切削参数设置。在这里指定与具体加工过程中相关的一些参数置。主要有检查几何体、切削步长、行距、切削方式、进退刀方法等参数。参数项目的种类随操作类型的不同而有些变化。

3 基于UG的加工过程仿真

由于零件形状复杂多变，且在刀具轨迹生成过程中一般不考虑具体的机床结构和工件装夹方式，因此所生成的零件程序并不一定能够适合实际加工情况。所以在零件数控程序生成后，需要对其正确性进行进一步检验。

实际生产中可以用“空运行”和“试切”的方法对零件程序进行检验。但空运行只能对机床运动是否正确及有无干涉碰撞作粗略的估计，不够精确；而“试切”方法，虽然精确，但是一项费时昂贵的工作，其效率低成本高，此外试切过程的安全性也得不到保障。

在计算机上利用三维图形技术对数控加工过程进行模拟仿真，可以快速、安全和有效地对NC程序的正确性进行较准确的评估，并可根据仿真结果对NC程序迅速地进行修改，免除反复的试切过程，降低材料消耗和生产成本，提高工作效率。因此，数控加工过程的计算机仿真是NC程序的高效、安全和有效的检验方法。在UG中进行虚拟加工过程仿真需要做以下两方面的工作：（1）建立机床的运动模型；（2）虚拟加工过程仿真。

在几何模型基础上，利用UG的机床构造器建立机床的运动模型。其中涉及到机床零点的设置、运动轴的位置、方向及范围的设置等内容。为了能够正常进行加工过程仿真，还需要生成机床驱动文件。利用UG工具即可生成机床的驱动文件。

加工过程仿真首先应该将零件装配模型安装到机床上，然后启动UG集成仿真功能，进行虚拟加工过程仿真，根据仿真的结果对零件夹具模型的尺寸以及出现错误的NC代码进行修改，消除机床部件及刀具之间的干涉和碰撞，最后生成正确的数控代码。

结束语

利用UG的CAD/CAM模块，一方面可以方便地实现复杂形状零件的多坐标数控编程，生成高效、高精的NC程序。另一方面，可以通过切削检查来校验刀具轨迹的质量，及时地发现刀具跟零件之间的过切和欠切。此外，通过虚拟加工过程仿真能够提前发现机床各运动部件及刀具之间的干涉和碰撞，便于对NC程序进行修改，从而大大提高实际加工的效率，进而缩短生产周期。

参考文献

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[2]李芳华.基于CAD/CAM集成的复杂型面高速铣编程策略[J].模具制造，2004（9）.

[3]李艳霞.基于UG的数控铣削编程与仿真的应用研究[J].煤矿机械，2010（5）.